多層電子元件的制作方法
【專利說明】多層電子元件
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求在韓國知識產(chǎn)權(quán)局于2013年10月14日提交的韓國專利申請第 10-2013-0121983號的優(yōu)先權(quán)，將該專利申請公開的內(nèi)容引入本申請中以作參考。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明涉及一種多層電子元件，更具體地，涉及一種具有優(yōu)異的磁特性，能夠大規(guī) 模生產(chǎn)的緊湊的多層電子兀件（compactmultilayerelectroniccomponent)。
[0004] 在電子元件中，電感器，作為一種重要的無源元件和電阻器以及電容器一同構(gòu)成 電子電路，用于去除噪聲或構(gòu)成LC諧振電路。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，存在各種類型的電感器，如多層 型電感器，線繞式電感器，薄膜型電感器，諸如此類。
[0005] 就大小而言，最近的電子設(shè)備需要相對小的尺寸。然而，在一般的DC-DC轉(zhuǎn)換器 中，由于增加了元件，例如電感器、電容器等等，可以增加電源電路的面積。
[0006] 因此，為了實現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，首先，元件需要相對較小。在這種情況下，其中 的DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率是高的，可以減少需要的電感器或電容器的數(shù)量，且可以促進 元件的小型化。最近，按照高功能集成電路（1C)的實施，根據(jù)在半導(dǎo)體制造技術(shù)的進步，已 著手增大開關(guān)頻率的幅度的工作。
[0007] 作為這種趨勢的一部分，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，含有纏繞金屬基磁性材料的導(dǎo)線的線繞 式電感器已經(jīng)在很大程度上被應(yīng)用在DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中的功率電感器。然而，電感器在 小型化方面有基本的限制。因此，近年來，多層電感器已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在繞線式電感器 領(lǐng)域。
[0008] 同時，與繞線式功率電感器相比，多層電感器具有根據(jù)電流的應(yīng)用，電感值的變化 可能相對較大的缺點。
[0009] 在多層電感器中，磁性層和導(dǎo)體圖案交替層疊，導(dǎo)體圖案在磁性層之間電連接，從 而形成線圈導(dǎo)體。由于主要用作多層電感器的磁性材料的鐵素體基氧化物，具有高的磁導(dǎo) 率和電阻，但是相對低的磁飽和密度，由于磁飽和可能相對大以及直流偏壓特性（DCbias characteristics)可能是差的，有電感感應(yīng)系數(shù)惡化的缺點。
[0010] 也就是說，當(dāng)直流電源（DCpower)被應(yīng)用到具有上述結(jié)構(gòu)的多層電感器中時，由 于電流的增大在磁體中產(chǎn)生磁飽和，使得電感性質(zhì)可能迅速惡化。
[0011] 由于上述原因，就根據(jù)相關(guān)技術(shù)使用鐵素體作為磁性材料的多層功率電感器而 言，存在一個問題，即，為了確保直流偏壓特性，單獨的非磁性層應(yīng)被插入到層之間以形成 在其間的分離距離（separationdistance)。
[0012] 此外，在使用鐵素體的電感器中，電路應(yīng)安裝在鐵素體片上且隨后在其上進行燒 結(jié)過程。由于在燒結(jié)過程中產(chǎn)生的失真現(xiàn)象（distortionphenomenon),有確保預(yù)定量或更 多的電感感應(yīng)系數(shù)或直流偏壓特性的限制，從而難以提高鐵素體片的面積。特別地，與電感 器小型化的最近的趨勢以及要制造的具有1毫米或更薄的厚度的產(chǎn)品相一致，面積不可避 免地被進一步限制。因此，很難提供電感感應(yīng)系數(shù)和直流偏壓特性的各種形式。
[0013] 為了解決這個問題，具有高磁飽和值的磁性金屬材料，而不是使用具有低磁飽和 值的鐵素體磁性材料，已經(jīng)被應(yīng)用于多層電子元件。然而，在制造多層電子元件的過程中， 為了燒結(jié)在磁體中形成的導(dǎo)體圖案，高溫?zé)Y(jié)過程是需要的，這與制造薄膜電感器的過程 不同。這樣的高溫?zé)Y(jié)過程可能會引起金屬磁性材料被迅速氧化而失去磁性，因此，根據(jù)相 關(guān)技術(shù)，使用金屬磁性材料的磁體不能被應(yīng)用于多層電子元件。
[0014] 日本專利特許公開號JP2007-027354公開了一種在多層電子元件中制造磁性 材料的方法，其中在氮氣氛和高溫下，將由含有除合金之外的玻璃組分的磁貼（magnetic paste)構(gòu)成的磁性層和導(dǎo)體圖案進行層疊和燒結(jié)，然后將燒結(jié)的產(chǎn)品用熱固性樹脂灌注。
[0015] 然而，由于日本專利特許公開號JP2007-027354的描述包括金屬和樹脂的復(fù)合 物，為了確保絕緣性能，可能無法獲得足夠的磁導(dǎo)率，并且為了維持其中的樹脂，應(yīng)該在其 上進行相對低溫的熱處理，使得內(nèi)部電極不致密化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 其它方面和/或優(yōu)點將部分闡述于下面的描述中，并且，部分將是從該描述中顯 而易見的，或者可以通過本發(fā)明的實例得知。
[0017] 一方面，本發(fā)明可以提供一種能夠提供優(yōu)異的磁特性，即使在高電流下能夠保持 高電感感應(yīng)系數(shù)，并且具有優(yōu)異的直流偏壓特性，而被制造為以多層類型形式的具有減小 的厚度及小的尺寸的多層電子元件。
[0018] 根據(jù)一方面，一種多層電子元件可以包括：在其中層疊多個磁性層的磁體；以及 在磁體上形成的導(dǎo)體圖案，其中，磁體包括金屬磁性顆粒；在金屬磁性顆粒表面上形成的作 為通過金屬磁性顆粒的至少一種組分的氧化獲得的第一氧化物的氧化膜；以及在金屬磁性 顆粒之間的空隙中形成的作為通過金屬磁性顆粒的至少一種組分的氧化獲得的第二氧化 物的填充部分；在相鄰的金屬磁性顆粒之間可以提供第一氧化物和第二氧化物中的至少一 種，以及在金屬磁性顆粒的表面上形成的氧化膜可以與在相鄰的金屬磁性顆粒表面上形成 的氧化膜形成頸部（neckportion)。
[0019] 金屬磁性顆?？梢韵嗷ジ綦x。
[0020] 金屬磁性顆粒可以包括含有選自由Fe、Si、Cr、Al和Ni組成的組中的至少一種的 合金。
[0021] 金屬磁性顆粒可以包括Fe-Si-Cr基合金。
[0022] Fe-Si-Cr基合金可以含有約87重量％或更多的Fe，約4重量％至約6重量％的 Cr，以及剩余部分為Si。
[0023] 金屬磁性顆?？梢跃哂屑s45iim或更小的粒徑。
[0024] 金屬磁性顆?？梢园ň哂屑s10Um至約20iim的粒徑分布D50的第一金屬磁性 顆粒，和具有約1Um至約5ym的粒徑分布D50的第二金屬磁性顆粒。
[0025] 第一氧化物和第二氧化物可以包括相同的金屬。
[0026] 第一氧化物和第二氧化物可以包括Cr203。
[0027] 作為第一氧化物形成的氧化膜可以具有約50nm至約100nm的厚度。
[0028] 第一氧化物和第二氧化物可以占磁體的橫截面積的約20%至約35%。
[0029] 在約80毫安或更大的交流電（AC)下品質(zhì)因數(shù)（qualityfactor)的降低可以在 約10%或更少的范圍內(nèi)。
[0030] 根據(jù)一方面，一種多層電子元件可以包括：在其中層疊多個磁性層的磁體；以及 在磁體中形成的導(dǎo)體圖案，其中，磁體可以包括金屬磁性顆粒，在金屬磁性顆粒之間可以提 供通過金屬磁性顆粒的至少一種組分的氧化形成的氧化物，并且該氧化物可以具有沿遠離 金屬磁性顆粒的中央部分的方向上金屬磁性顆粒的至少一種組分的含量變小的梯度。
[0031] 金屬磁性顆粒可以相互隔離。
[0032] 金屬磁性顆?？梢园‵e-Si-Cr基合金。
[0033] Fe-Si-Cr基合金可以含有約87重量％或更多的Fe，約4重量％至約6重量％的 Cr，以及剩余部分為Si。
[0034] 金屬磁性顆?？梢跃哂屑s45iim或更小的粒徑。
[0035] 氧化物可以包括Cr203。
[0036] 氧化膜可以在金屬磁性顆粒的表面上形成且氧化膜可以包括金屬磁性顆粒的至 少一種組分的氧化物。
[0037] 在金屬磁性顆粒表面上形成的氧化膜可以與相鄰的金屬磁性顆粒的氧化膜形成 頸部（neckportion) 〇
[0038] 氧化物可以占據(jù)磁體的橫截面積的約20%至約35%。
【附圖說明】
[0039] 本發(fā)明的上述和其他方面、特征和其它優(yōu)點通過以下詳細描述并與附圖結(jié)合將被 更清楚地理解，其中：
[0040] 圖1是根據(jù)一種實施方式的多層電感器的透視圖；
[0041] 圖2是沿圖1的線I-r截取的剖視圖；
[0042] 圖3是圖2的A部分的一個實施例的放大圖；
[0043] 圖4是圖2的A部分的另一個實施例的放大圖；
[0044] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種典型的實施方式，沿寬度-厚度（W-T)方向多層電感器 的橫截面的掃描電子顯微鏡（SEM)的照片；
[0045] 圖6是圖5的B部分的微細結(jié)構(gòu)的SEM照片；
[0046] 圖7是在根據(jù)本發(fā)明實施例1的