Title:
DRAHTGEWICKELTE SPULENKOMPONENTE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DRAHTGEWICKELTEN SPULENKOMPONENTE
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Eine drahtgewickelte Spulenkomponente umfasst einen Kern, der einen Spulenkörper und einen Flansch aufweist, einen Draht, der um den Spulenkörper gewickelt ist, und eine Außenelektrode, mit der ein Endabschnitt des Drahts elektrisch gekoppelt ist. Der Flansch weist eine seitliche Oberfläche und eine untere Oberfläche auf. Die Außenelektrode weist ein Metalldünnfilmsegment, das die seitliche Oberfläche berührt, und ein Dickfilmelektrodensegment auf, das ein Metallverbundfilm ist, der die untere Oberfläche berührt. embedded image





Inventors:
Kobayashi, Kohei (Kyoto, Nagaokakyo-shi, JP)
Maki, Yoshifumi (Kyoto, Nagaokakyo-shi, JP)
Ishida, Takuya (Kyoto, Nagaokakyo-shi, JP)
Hirai, Shinya (Kyoto, Nagaokakyo-shi, JP)
Application Number:
DE102017219463A
Publication Date:
06/07/2018
Filing Date:
10/30/2017
Assignee:
Murata Manufacturing Co., Ltd. (Kyoto, Nagaokakyo-shi, JP)
International Classes:
H01F5/04; H01F27/29; H01F27/30; H01F41/10
Attorney, Agent or Firm:
Schoppe, Zimmermann, Stöckeler, Zinkler, Schenk & Partner mbB Patentanwälte, 81373, München, DE
Claims:
Drahtgewickelte Spulenkomponente (3), die folgende Merkmale aufweist:
einen Kern (50; 60; 70), der einen Spulenkörper (53; 63, 71) und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers (53; 63; 71) verbundenen Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aufweist;
einen Draht (57), der um den Spulenkörper (53; 63; 71) gewickelt ist; und
eine Außenelektrode (54, 55; 64, 65; 74-77), mit der ein Endabschnitt (57a, 57b) des Drahts (57) elektrisch gekoppelt ist, wobei:
der Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) eine seitliche Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) und eine untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) aufweist und
die Außenelektrode (54, 55; 64, 65; 74-77) ein Metalldünnfilmsegment (55a), das die seitliche Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) berührt, und ein Dickfilmelektrodensegment (55b) aufweist, das ein Metallverbundfilm ist, der die untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) berührt.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß Anspruch 1, bei der
ein Teil der seitlichen Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b), der das Metalldünnfilmsegment (55a) berührt, eine niederohmige Region (43) aufweist.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß Anspruch 2, bei der:
der Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, das ein Metalloxid enthält; und
die niederohmige Region (43) ein Metall enthält, das aus einer Reduktion eines Teils des Metalloxids resultiert.

Drahtgewickelte Spule gemäß Anspruch 3, bei der
eine Oberflächenseite der niederohmigen Region (43) eine reoxidierte Beschichtung (43b) ist und die reoxidierte Beschichtung (43b) ein Metalloxid enthält, das aus einer Reoxidation des Metalls resultiert.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß Anspruch 1, bei der:
der Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, das ein Metalloxid enthält; und
ein Teil der seitlichen Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b), der das Metalldünnfilmsegment (55a) berührt, eine reduzierte Schicht (52c) aufweist und die reduzierte Schicht (52c) ein Metall enthält, das aus einer Reduktion eines Teils des Metalloxids resultiert.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der
der Endabschnitt (57a, 57b) des Drahts (57) mit der Außenelektrode (54, 55; 64, 65; 74-77) oberhalb der unteren Oberfläche verbunden ist.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der
das Dickfilmelektrodensegment (55b) mit dem Metalldünnfilmsegment (55a) bedeckt ist.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der
die untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) eine Oberfläche ist, die einem Substrat (10) zugewandt ist, und die seitliche Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) eine Oberfläche ist, die senkrecht zu dem Substrat (10) ist, wenn die Spulenkomponente (3) auf dem Substrat (10) befestigt ist.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der
die seitliche Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) einer Verbindungsoberfläche, an der der Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) mit dem Spulenkörper (53; 63; 71) verbunden ist, gegenüberliegt und die untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) zwischen der seitlichen Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) und der Verbindungsoberfläche positioniert ist.

Drahtgewickelte Spulenkomponente (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der
der Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aus einem Ferritmaterial hergestellt ist.

Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente (3), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
A, Herstellen eines Kerns (50; 60; 70), der einen Spulenkörper (53; 63; 71) und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers (53; 63; 71) verbundenen Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aufweist;
B, Bilden eines Dickfilmelektrodensegments (55b), das ein Metallverbundfilm ist, auf einer unteren Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) durch Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) und durch Brennen oder Wärmeaushärten der Paste und
C, Bilden eines Metalldünnfilmsegments (55a) auf einer seitlichen Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b).

Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente (3), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
A, Herstellen eines Kerns (50; 60; 70), der aus einem Keramikmaterial, das ein Metalloxid enthält, hergestellt ist und einen Spulenkörper (53; 63; 71) und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers (53; 63; 71) verbundenen Flansch (51, 52; 61, 62; 72, 73) aufweist;
B, Bilden eines Dickfilmelektrodensegments (55b), das ein Metallverbundfilm ist, auf einer unteren Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) durch Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die untere Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a) und durch Brennen oder Wärmehärten der Paste;
C, Bilden einer niederohmigen Region (43) durch örtlich begrenztes Erwärmen einer seitlichen Oberfläche (51a, 52a; 72b, 73b) und
D, Bilden eines Metalldünnfilmsegments (55a), das das Dickfilmelektrodensegment (55b) und die niederohmige Region (43) bedeckt, durch Plattieren.

Verfahren gemäß Anspruch 12 zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente (3), wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
E, Wickeln eines Drahts (57) um den Spulenkörper (53; 63; 71) und
F, Verbinden eines Endabschnitts (57a, 57b) des Drahts (57) mit dem Dickfilmelektrodensegment (55b) durch Thermokompressionsbondverbindung oberhalb der unteren Oberfläche (51b, 52b; 72a, 73a).

Description:

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine drahtgewickelte Spulenkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf die Struktur einer Außenelektrode einer drahtgewickelten Spulenkomponente.

Drahtgewickelte Spulenkomponenten weisen typischerweise Außenelektroden auf, und diese Außenelektroden werden gewöhnlich durch Beschichten von Flanschen eines Kerns mit einer Metall und Glas enthaltenden leitfähigen Paste, Brennen der Beschichtungen in Basiselektroden und Plattieren der Basiselektroden gebildet, um obere Elektroden zu bilden (z. B. siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2008-210978 und 2011-109020).

Eine vorgeschlagene Alternative zu diesen bestehenden Verfahren liegt darin, die Außenelektroden allein durch Plattieren zu bilden (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2004-40084). Dieses Verfahren zur Herstellung einer Mehrschicht-Spulenkomponente, die zum Beispiel einen Keramikkörper und in demselben Innenelektroden aufweist, umfasst ein Freilegen mehrerer Endabschnitte der Innenelektroden entlang eines Rands des Keramikkörpers, wobei die freigelegten Endabschnitte nahe zueinander liegen, ein Freilegen von Blindanschlüssen, die als Ankerlaschen bezeichnet werden, entlang desselben Rands des Keramikkörpers wie die Endabschnitte der Innenelektroden, wobei die freigelegten Abschnitte der Blindanschlüsse nahe zueinander liegen, und ein stromloses Plattieren des Keramikkörpers. Schichten des Plattierungsmetalls wachsen von den freigelegten Endabschnitten der Innenelektroden und Ankerlaschen aus, wobei Außenelektroden gebildet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine drahtgewickelte Spulenkomponente, die einen reduzierten Platzbedarf bzw. eine reduzierte Stellfläche und eine verstärkte Bondverbindung mit einem Substrat vereint, und ein Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine drahtgewickelte Spulenkomponente gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente gemäß Anspruch 11 oder 12 gelöst.

Verfahren, bei denen Basiselektroden durch Aufbringen leitfähiger Paste gebildet werden, wie beispielsweise das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-210978 veröffentlichte, bieten wenige Optionen für die Gestalt der resultierenden Außenelektroden. Falls beispielsweise die Basiselektroden gebildet werden, indem eine seitliche Oberfläche von rechteckigen Flanschen in leitfähige Paste getaucht wird, bedeckt die leitfähige Paste nicht nur die seitliche Oberfläche jedes Flansches, sondern reicht auch an die vier benachbarten Oberflächen heran. Die resultierenden Außenelektroden erstrecken sich deshalb über fünf Oberflächen. Ein besonders wichtiger Faktor ist, dass die Basiselektroden Dickfilme sind. Sie sind dicker als Metalldünnfilme, werden durch ein Verfahren wie beispielsweise Plattieren, Zerstäuben oder Aufdampfen hergestellt und haben deshalb große Auswirkung auf die Außenabmessungen der Komponente.

Eine Lösung besteht darin, Außenelektroden mit Basiselektroden in denselben lediglich an der unteren Seite der Flansche zu bilden, d. h. an der Seite, die dem Substrat zugewandt ist, auf dem die Komponente befestigt ist, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2011-109020 beschrieben ist. Damit wird die Dicke der Außenelektrodenabschnitte reduziert, die herausstehen und an die vier Oberflächen heranreichen, die zu der unteren Oberfläche der Flansche benachbart sind, einschließlich der seitlichen Oberflächen der Flansche, wodurch die von der drahtgewickelten Spulenkomponente belegte Fläche auf der Hauptoberfläche des Substrats (Platzbedarf) kleiner ausfällt. Die Nutzung von drahtgewickelten Spulenkomponenten kann sich jedoch ändern. Sie können kleiner ausfallen, und ihre zukünftigen Anwendungsmöglichkeiten können eine Verwendung unter extremen Bedingungen wie beispielsweise einen Betrieb in Kraftfahrzeugausrüstung umfassen. In solchen Situationen kann lediglich ein Löten an der unteren Seite der Flansche für eine sichere Bondverbindung zwischen der drahtgewickelten Spulenkomponente und dem Substrat, auf dem dieselbe befestigt ist, unzureichend sein.

Bei dem Verfahren, das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2004-40084 beschrieben ist, sind die resultierenden Außenelektroden durch Plattieren gebildete Metalldünnfilme. Diese Technologie erfordert jedoch, dass die Komponenten innerhalb des Körpers (Kerns) Elektroden einschließlich Ankerlaschen aufweisen, und ist deshalb nur schwer auf drahtgewickelte Spulenkomponenten anzuwenden, die anstelle von Elektroden innerhalb des Kerns eine Drahtspirale um einen Kern aufweisen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine drahtgewickelte Spulenkomponente einen Kern, der einen Spulenkörper und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers verbundenen Flansch aufweist, einen Draht, der um den Spulenkörper gewickelt ist, und eine Außenelektrode, mit der ein Endabschnitt des Drahts elektrisch gekoppelt ist. Der Flansch weist eine seitliche Oberfläche und eine untere Oberfläche auf. Die Außenelektrode weist ein Metalldünnfilmsegment, das die seitliche Oberfläche berührt, und ein Dickfilmelektrodensegment auf, das ein Metallverbundfilm ist, der die untere Oberfläche berührt.

Der Begriff Metalldünnfilmsegment bezieht sich auf ein Elektrodensegment, das zum Beispiel durch Plattieren, Zerstäuben oder Aufdampfen gebildet wird. Der Begriff Metallverbundfilm bezieht sich auf einen Film, der durch Aufbringen einer leitfähigen Paste und Härten derselben durch Einbrennen (Brennen), Wärmeaushärten, Trocknen oder ein beliebiges anderes Verfahren erhalten wird. Einige Typen leitfähiger Pasten enthalten Metallpartikel und Glas, andere Typen enthalten Metallpartikel und wärmehärtbares Harz und darüber hinaus sind noch weitere Typen verfügbar. Die Metalldünnfilm- und Dickfilmelektrodensegmente können deshalb nicht nur durch den Bildungsprozess, sondern auch durch ihre Zusammensetzung unterschieden werden. Das Erstere ist ein Film aus einem Leiter, beispielsweise aus Metall, einer Legierung oder einer intermetallischen Verbindung, während das Letztere ein Film aus einer Mischung eines Leiters, beispielsweise Metall, und eines Bindemittels, beispielsweise Glas oder Harz, ist.

Bei dieser Struktur erstreckt das Dickfilmelektrodensegment sich nicht zu der Seite der seitlichen Oberfläche des Flansches, und dies bewirkt einen geringeren Platzbedarf für die drahtgewickelte Spulenkomponente auf dem Substrat, auf dem dieselbe befestigt ist. Die gesamte Außenelektrode liegt jedoch nicht nur an der Seite der unteren Oberfläche, sondern erstreckt sich auch zu der Seite der seitlichen Oberfläche des Flansches. Dies unterstützt, wenn die Spulenkomponente auf ein Substrat gelötet wird, das Bilden einer Löthohlkehle entlang der seitlichen Oberfläche des Flansches, wobei die Bondverbindung zwischen der drahtgewickelten Spulenkomponente und dem Substrat verstärkt wird. Folglich vereint die drahtgewickelte Spulenkomponente einen reduzierten Platzbedarf und eine verstärkte Bondverbindung mit einem Substrat.

Bei der obigen Struktur kann ein Teil der seitlichen Oberfläche, der das Metalldünnfilmsegment berührt, eine niederohmige Region aufweisen. Die niederohmige Region bietet dem Metalldünnfilm einen Startpunkt zum Wachsen und damit eine effiziente Bildung des Metalldünnfilms. Der Begriff niederohmige Region, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Region des Kerns, in der der elektrische Widerstand niedriger als in dem Rest ist, beispielsweise in dem Flansch oder dem Spulenkörper.

Bei der obigen Struktur kann der Flansch aus einem Keramikmetall hergestellt sein, das ein Metalloxid enthält, und die niederohmige Region kann ein Metall enthalten, das aus der Reduktion eines Teils des Metalloxids resultiert. In diesem Fall ist die niederohmige Region eine veränderte Form des Materials für den Flansch und erfordert deshalb kein kompliziertes Verfahren zur Bildung. Das reduzierte Metall kann ein einfaches Metall oder eine Komponente einer Legierung oder einer intermetallischen Verbindung sein und kann außerdem eine Komponente eines Metalloxids sein, in dem das Metall eine geringere Valenz als in dem ursprünglichen Metalloxid aufweist.

Bei der obigen Struktur kann die Oberflächenseite der niederohmigen Region eine reoxidierte Beschichtung sein, und die reoxidierte Beschichtung enthält ein Metalloxid, das aus der Reoxidation des Metalls resultiert. Die reoxidierte Beschichtung steuert die Reoxidation des reduzierten Metalls in der niederohmigen Region, wodurch verhindert wird, dass das Material für den Flansch sich mehr als nötig verändert.

Bei der obigen Struktur kann der Flansch aus einem Keramikmetall hergestellt sein, das ein Metalloxid enthält, und ein Teil der seitlichen Oberfläche, der das Metalldünnfilmsegment berührt, kann eine reduzierte Schicht aufweisen, und die reduzierte Schicht enthält ein Metall, das aus einer Reduktion eines Teils des Metalloxids resultiert. Die reduzierte Schicht, die durch die Veränderung des Materials für den Flansch gebildet wird, ermöglicht eine selektive und effiziente Bildung des Metalldünnfilmsegments.

Bei der obigen Struktur kann der Endabschnitt des Drahts mit der Außenelektrode oberhalb der unteren Oberfläche verbunden sein. Somit wird während des Verbindens des Endabschnitts des Drahts mit der Außenelektrode, zum Beispiel durch Thermokompressionsbondverbindung, die an den Flansch übertragene Menge an Wärme oder äußerer Kraft reduziert, indem dieselbe durch das Dickfilmelektrodensegment absorbiert wird.

Bei der obigen Struktur kann das Dickfilmelektrodensegment mit dem Metalldünnfilmsegment bedeckt sein. Dies unterstützt das Bilden einer Außenelektrode, die von der seitlichen Oberfläche bis zu der unteren Oberfläche des Flansches durchgehend ist.

Bei der obigen Struktur kann die untere Oberfläche eine Oberfläche sein, die einem Substrat zugewandt ist, und die seitliche Oberfläche kann eine Oberfläche sein, die senkrecht zu dem Substrat ist, wenn die Spulenkomponente auf dem Substrat befestigt ist. Dies führt zu einem geringeren Platzbedarf der drahtgewickelten Spulenkomponente auf dem Substrat, auf dem dieselbe befestigt ist. Wenn hierin festgestellt wird, dass eine Oberfläche einem Substrat zugewandt ist oder senkrecht zu demselben ist, bedeutet dies, dass die Oberfläche der Hauptoberfläche des Substrats zugewandt ist oder senkrecht zu derselben ist.

Bei der obigen Struktur kann die seitliche Oberfläche einer Verbindungsoberfläche, an der der Flansch mit dem Spulenkörper verbunden ist, gegenüberliegen, und die untere Oberfläche kann zwischen der seitlichen Oberfläche und der Verbindungsoberfläche positioniert sein. Dies führt zu einem geringeren Platzbedarf der drahtgewickelten Spulenkomponente, wenn die Spulenkomponente vom horizontalen Typ ist.

Bei der obigen Struktur kann der Flansch aus einem Ferritmaterial hergestellt sein. In diesem Fall muss der Kern keine komplizierte Struktur aufweisen, damit die Außenelektrode dünn ausfällt.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente: A, Herstellen eines Kerns, der einen Spulenkörper und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers verbundenen Flansch aufweist; B, Bilden eines Dickfilmelektrodensegments, das ein Metallverbundfilm ist, auf einer unteren Oberfläche durch Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die untere Oberfläche und durch Brennen oder Wärmeaushärten der Paste und C, Bilden eines Metalldünnfilmsegments auf einer seitlichen Oberfläche.

Bei diesem Verfahren wird das Dickfilmelektrodensegment nicht an der Seite der seitlichen Oberfläche des Flansches gebildet, und dies bewirkt, dass die drahtgewickelte Spulenkomponente einen geringeren Platzbedarf hat. Die gesamte Außenelektrode ist jedoch nicht nur an der Seite der unteren Oberfläche gebildet, sondern auch an der Seite der seitlichen Oberfläche des Flansches. Dies unterstützt, wenn die drahtgewickelte Spulenkomponente auf ein Substrat gelötet wird, das Bilden einer Löthohlkehle entlang der seitlichen Oberfläche des Flansches, wodurch die Bondverbindung zwischen der Spulenkomponente und dem Substrat verstärkt wird. Dieses Verfahren ergibt deshalb eine drahtgewickelte Spulenkomponente, die einen reduzierten Platzbedarf und eine verstärkte Bondverbindung mit einem Substrat vereint.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer drahtgewickelten Spulenkomponente: A, Herstellen eines Kerns, der aus einem Keramikmaterial, das ein Metalloxid enthält, hergestellt ist und einen Spulenkörper und einen mit einem Endabschnitt des Spulenkörpers verbundenen Flansch aufweist; B, Bilden eines Dickfilmelektrodensegments, das ein Metallverbundfilm ist, auf einer unteren Oberfläche durch Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die untere Oberfläche und durch Brennen der Paste; C, Bilden einer niederohmigen Region durch örtlich begrenztes Erwärmen einer seitlichen Oberfläche und D, Bilden eines Metalldünnfilmsegments, das das Dickfilmelektrodensegment und die niederohmige Region bedeckt, durch Plattieren.

Dieses Verfahren erfordert, abgesehen davon, dass es auf dieselbe Weise wie das oben genannte vorteilhaft ist, an der Seite der unteren Oberfläche des Flansches keine Vorbehandlung für die Bildung der Außenelektrode. Der Hersteller kann die Außenelektrode ohne Beeinträchtigung der Festigkeit, Zuverlässigkeit oder Adhäsion an der Außenelektrode bezogen auf die untere Oberfläche des Flansches bilden. Darüber hinaus bietet die niederohmige Region einen Startpunkt, von dem aus das Metalldünnfilmsegment wachsen kann, wodurch die Bildung des Metalldünnfilmsegments effizient wird. Es ist festzustellen, dass die niederohmige Region nach dem Dickfilmelektrodensegment gebildet wird. Anderenfalls würde das Brennen für die Bildung des Dickfilmelektrodensegments die niederohmige Region weiter oxidieren, wodurch der elektrische Widerstand dort erhöht würde, was die nachfolgende Bildung des Metalldünnfilmsegments beeinträchtigen würde. Darüber hinaus vereinfacht die gleichzeitige Bildung des Metalldünnfilmsegments, einer durch Plattieren gebildeten Elektrode, auf dem Dickfilmelektrodensegment und auf der niederohmigen Region die Bildung der Außenelektrode.

Das obige Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: E, Wickeln eines Drahts um den Spulenkörper und F, Verbinden eines Endabschnitts des Drahts mit dem Dickfilmelektrodensegment durch Thermokompressionsbondverbinden der unteren Oberfläche. Bei dieser Anordnung werden die Wärme und die äußere Kraft, die während des Thermokompressionsbondverbinden des Endabschnitts des Drahts mit dem Metalldünnfilmsegment angewendet werden, durch das Dickfilmelektrodensegment absorbiert, und es wird wenig an den Flansch übertragen. Die Auswirkung auf die Festigkeit, Zuverlässigkeit und Adhäsion an der äußeren Elektrode bezogen auf die untere Oberfläche wird deshalb weiter reduziert.

Andere Merkmale, Elemente, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die anhängten Zeichnungen deutlicher ersichtlich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Vorderansicht eines ersten Beispiels einer drahtgewickelten Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 2 eine perspektivische Ansicht der drahtgewickelten Spulenkomponente in 1, die auf dem Kopf stehend positioniert ist;
  • 3 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der drahtgewickelten Spulenkomponente in 1;
  • 4 eine Vorderansicht der drahtgewickelten Spulenkomponente in 1, die auf einem Substrat befestigt ist;
  • 5A Seitenansichten eines Flansches, der an seiner seitlichen Oberfläche mit bis 5C einem Laser bestrahlt wird;
  • 6A Querschnittsdiagramme, die einen Prozess der Bildung einer Außenelekbis 6D trode veranschaulichen;
  • 7 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Beispiels einer niederohmigen Region;
  • 8A Querschnittsdiagramme, die ein anderes Beispiel eines Prozesses der bis 8D Bildung einer Außenelektrode veranschaulichen;
  • 9 eine vertikale Spulenkomponente als ein zweites Beispiel einer drahtgewickelten Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung und
  • 10 eine vertikale Spulenkomponente als ein drittes Beispiel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung.

1 und 2 sind eine Vorderansicht beziehungsweise eine perspektivische Ansicht eines oberflächenbefestigten Induktors 1 als ein erstes Beispiel einer drahtgewickelten Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. In 2 steht der Induktor 1 auf dem Kopf. Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, weist der Induktor 1 einen Kern 50, einen Draht 57 und Außenelektroden 54 und 55 auf. Der Kern 50 weist einen Spulenkörper 53 und zwei Flansche 51 und 52 auf, die mit den zwei Endabschnitten des Spulenkörpers 53 verbunden sind. Der Draht 57 ist um den Spulenkörper 53 gewickelt. Mit den Außenelektroden 54 und 55 sind die Endabschnitte des Drahts 57 elektrisch gekoppelt. Alle Zeichnungen, einschließlich 1, sind schematisch. Bei tatsächlichen Produkten kann die Größe jedes Elementes, beispielsweise Abmessungen und Seitenverhältnisse, unterschiedlich sein.

Der Kern 50 ist aus einem Keramikmaterial hergestellt, das ein Metalloxid, wie beispielsweise Ni-Zn-Ferrit oder Ni-Cu-Zn-Ferrit, enthält. 3 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der drahtgewickelten Spulenkomponente in 1, die den Flansch 52 des Kerns 50 und seine Umgebung veranschaulicht. Der Flansch 51 des Kerns 50 und seine Umgebung weisen dieselbe Struktur wie in 3 auf, obwohl dies nicht veranschaulicht oder beschrieben ist. Wie in 3 veranschaulicht ist, weist der Flansch 52 eine seitliche Oberfläche 52a und eine untere Oberfläche 52b auf. Wenn die Spulenkomponente auf einem Substrat befestigt ist (nicht veranschaulicht), ist die untere Oberfläche 52b dem Substrat zugewandt, und die seitliche Oberfläche 52a ist senkrecht zu dem Substrat. Die seitliche Oberfläche 52a liegt darüber hinaus einer Verbindungsoberfläche des Flansches 52, der Oberfläche, an der der Flansch 52 mit dem Spulenkörper 53 verbunden ist, gegenüber, und die untere Oberfläche 52b ist zwischen der seitlichen Oberfläche 52a und der Verbindungsoberfläche positioniert. Das heißt, der Induktor 1 ist das, was als ein horizontaler Induktor bezeichnet wird, wobei der Spulenkörper 53 sich parallel zu dem Substrat erstreckt, auf dem der Induktor 1 befestigt ist.

Der Draht 57 ist ein Metalldraht, wie beispielsweise ein Cu-, Ag- oder Au-Draht, und ist zu Isolierzwecken mit einem Harz, wie beispielsweise Polyurethan, Polyesterimid oder Polyamidimid, beschichtet. Wenn der Induktor 1 auf einem Substrat befestigt ist, ist die Wickelachse des Drahts 57 parallel zu dem Substrat. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist ein Endabschnitt 57a des Drahts 57 durch Thermokompressionsbondverbinden an der Seite, an der sich die untere Oberfläche 52b des Flansches 52 befindet, mit der Außenelektrode 55 elektrisch gekoppelt. Der andere Endabschnitt 57b des Drahts 57 ist in ähnlicher Weise an der Seite, an der sich die untere Oberfläche 51b des Flansches 51 befindet, mit der Außenelektrode 54 elektrisch gekoppelt (siehe 2).

Die Außenelektroden 54 und 55 sind, wie in 1 veranschaulicht ist, im Wesentlichen L-förmige Elektroden, die bei Betrachten von vorne die Seiten der seitlichen und unteren Oberfläche der Flansche 51 und 52 bedecken. Wie in 3 weist die Außenelektrode 55 ein Metalldünnfilmsegment 55a, das die seitliche Oberfläche 52a berührt, ein Basiselektrodensegment (Dickfilmelektrodensegment) 55b, das die untere Oberfläche 52b berührt, und eine erste und eine zweite Beschichtung 55c und 55d auf, die das Metalldünnfilmsegment 55a und das Basiselektrodensegment 55b bedecken. Das Metalldünnfilmsegment 55a ist ein Dünnfilm aus Metall, der, wie nachfolgend beschrieben wird, durch einen Plattierungsprozess gebildet wird, bei dem niederohmige Regionen 43 Startpunkte für ein Wachstum bereitstellen, und ist aus einem metallischen Material mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie beispielsweise Cu, Au oder Ag, hergestellt. Das Basiselektrodensegment 55b ist ein Dickfilm, der ein Metall mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie beispielsweise Ag, Cu oder Au, und Glas, wie beispielsweise Silika, enthält. Die erste und die zweite Beschichtung 55c und 55d sind zum Beispiel Dünnfilme aus Ni beziehungsweise Sn, die separat durch Plattieren hergestellt werden, und verbessern die Korrosionsbeständigkeit und Benetzbarkeit der Außenelektrode 55. Ni und Sn sind nicht die einzigen möglichen Materialien für die erste und die zweite Beschichtung 55c und 55d. Jede dieser Beschichtungen kann abgesehen von Ni oder Sn Cu, Au und/oder Ag enthalten und kann sogar aus einer Legierung, einer intermetallischen Verbindung oder einem beliebigen ähnlichen Material, das diese Metalle enthält, hergestellt sein.

Wie aus dem Vorgenannten ersichtlich ist, ist die Außenelektrode 55 des Induktors 1 an der Seite der seitlichen Oberfläche 52a dünner als an der Seite der unteren Oberfläche 52b, an der sich das Basiselektrodensegment 55b befindet, da sich auf der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 das Metalldünnfilmsegment 55a derselben befindet, das dünner als ein Dickfilm ist, und das Basiselektrodensegment 55b derselben dort nicht heranreicht. Der Induktor 1 weist deshalb auf dem Substrat, auf dem derselbe befestigt ist, gegenüber bereits bestehenden einen geringeren Platzbedarf auf, solange derselbe in einer geeigneten Ausrichtung befestigt ist, wobei die untere Oberfläche 52b dem Substrat zugewandt ist und die seitliche Oberfläche 52a senkrecht zu dem Substrat ist.

Die Außenelektroden 54 und 55 des Induktors 1 liegen darüber hinaus nicht nur an der Seite der unteren Oberfläche 51b, 52b, sondern auch an der Seite der seitlichen Oberfläche 51a, 52a der Flansche 51 und 52. Wie in 4 veranschaulicht ist, unterstützt dies, wenn der Induktor 1 auf einem Substrat 10 durch Löten an Anschlussbereiche 11 und 12 befestigt ist, ein Bilden von Löthohlkehlen 13 und 14 entlang der seitlichen Oberflächen 51a und 52a. Folglich ist der Induktor 1 sicherer per Bondverbindung mit dem Substrat 10 verbunden, als er es wäre, wenn er lediglich an die Seite der unteren Oberfläche 51b, 52b gelötet wäre.

Es ist festzustellen, dass die seitliche Oberfläche 52a des Induktors 1, die das Metalldünnfilmsegment 55a berührt, eine reduzierte Schicht 52c aufweist. Die reduzierte Schicht 52c umfasst niederohmige Regionen 43 (nicht in 3 veranschaulicht), die ein reduziertes Metalloxid enthalten. Die niederohmigen Regionen 43 weisen einen niedrigeren elektrischen Widerstand als der Rest des Flansches 52 und des Spulenkörpers 53 (Kern 50) auf. Das Metalldünnfilmsegment 55a des Induktors 1, das die seitliche Oberfläche 52a berührt, wird unter Verwendung dieser niederohmigen Regionen 43 gebildet. Ein Bildungsverfahren kann wie folgt sein.

5A bis 5C veranschaulichen eine Bestrahlung der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 mit einem Laser L als Vorbereitung für die Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a auf der seitlichen Oberfläche 52a. In 5A tastet der Laser L in der Zeichnung in der horizontalen Richtung die seitliche Oberfläche 52a ab und emittiert kontinuierlich einen Strahl (oder der Kern 50 bewegt sich in der Zeichnung in der horizontalen Richtung). Die Abtastrichtung ist nicht kritisch und kann in der Zeichnung vertikal sein, und der Laser kann sich sogar in Zickzack- oder Kreisbewegungen bewegen. Eine Bestrahlung mit dem Laser L erzeugt viele lineare Markierungen 40 auf der seitlichen Oberfläche 52a. Obwohl die linearen Markierungen 40 in 5A in der Zeichnung vertikal beabstandet sind, können die linearen Markierungen 40 alternativ dicht erzeugt werden, wobei sie einander überlappen. In 5B erfolgt die Bestrahlung mit dem Laser L in einem Punktmuster. Dies erzeugt viele verteilte Punktmarkierungen 41 auf der seitlichen Oberfläche 52a. 5C veranschaulicht eine Bestrahlung mit dem Laser L in einem Unterbrochene-Linie-Muster, das auf der seitlichen Oberfläche 52a zahlreiche Liniensegmentmarkierungen 42 erzeugt. In allen diesen Fällen ist es beabsichtigt, dass der Abschnitt der seitlichen Oberfläche 52a, in dem das Metalldünnfilmsegment 55a gebildet werden soll, gleichmäßig mit dem Laser L bestrahlt wird.

6A bis 6D veranschaulichen schematisch ein Beispiel eines Prozesses der Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a, insbesondere eines, bei dem die seitliche Oberfläche 52a des Flansches 52 mit einem Laser L in einem Muster gleichmäßig beabstandeter Linien bestrahlt wird.

Als Erstes wird wie in 6A die seitliche Oberfläche 52a des Flansches 52 mit einem Laser innerhalb des Abschnitts bestrahlt, in dem die Außenelektrode gebildet werden soll. Damit wird auf der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 eine Lasermarkierung 40 erzeugt, die einen im Wesentlichen V- oder U-förmigen Querschnitt aufweist. Obwohl der Laser L in 6A auf einen bestimmten Punkt fokussiert ist, kann der Laser L auf eine Fläche auftreffen. Der Laser schmilzt und verfestigt die Oberfläche des Flansches 52, wobei die Lasermarkierung 40 als eine Narbe hinterlassen wird. Das Veränderungsausmaß ist in der Mitte des Punkts am größten, wo die Laserenergie ihren Spitzenwert erreicht, am größten, daher der im Wesentlichen V- oder U-förmige Querschnitt der Lasermarkierung 40. Um die Lasermarkierung 40 herum liegt eine niederohmige Region 43, die die Innenwände der Markierung umfasst. Die niederohmige Region 43 ist eine veränderte Form des Keramikmaterials, aus dem der Flansch 52 hergestellt ist (Ferrit), und weist einen niedrigeren elektrischen Widerstand als das Keramikmaterial auf. Insbesondere enthält, falls der Flansch 52 (Kern 50) aus Ni-Zn-Ferrit hergestellt ist, das ein Oxid aus Fe, Ni und Zn enthält, die niederohmige Region 43 eine reduzierte Form des Metalloxids (genauer gesagt, einen Teil Fe aus dem Ferrit), die aus der Laserbestrahlung resultiert, möglicherweise zusammen mit reduziertem Ni und/oder Zn. Falls der Flansch 52 (Kern 50) ein Stück aus Ni-Cu-Zn-Ferrit ist, das ein Oxid aus Fe, Ni, Cu und Zn enthält, enthält die niederohmige Region 43 eine reduzierte Form des Metalloxids (genauer gesagt Fe und/oder Cu aus dem Ferrit), die aus der Laserbestrahlung resultiert, möglicherweise zusammen mit reduziertem Ni und/oder Zn. Ein Metall bzw. Metalle dieser Art, das bzw. die aus einem Metalloxid reduziert ist bzw. sind, besteht bzw. bestehen in der niederohmigen Region 43 zum Beispiel in der Form eines einfachen Metalls, einer Komponente einer Legierung oder einer intermetallischen Verbindung oder einer Komponente eines Metalloxids, in dem das Metall bzw. die Metalle eine kleinere Valenz als in dem ursprünglichen Metalloxid aufweist bzw. aufweisen, wodurch die niederohmige Region 43 einen elektrischen Widerstand aufweist, der niedriger als in dem Rest des Kerns 50 ist, in dem das Metall bzw. die Metalle grundsätzlich in Oxidform vorliegt bzw. vorliegen. Die Abmessungen der niederohmigen Region 43, wie beispielsweise Tiefe und Breite, können durch Einstellen der Laserverarbeitungsparameter, wie beispielsweise Energie und Freilegungsbereich, geändert werden.

Dann wird wie in 6B die Laserbestrahlung wiederholt, um mehrere Lasermarkierungen 40 mit einem Abstand D zwischen denselben auf der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 zu erzeugen. Bei dem veranschaulichten Prozess ist der Mitte-Mitte-Abstand D zwischen den projizierten Punkten zweier Laserlichtpulse länger als die Breite W der niederohmigen Regionen 43 (z. B. der Mittelwert der Durchmesser der Lasermarkierungen 40 oder die Längen der Markierungen 40, wie in der Richtung gemessen, in der dieselben wiederholt werden). Somit sind zwischen den Lasermarkierungen 40 neben den niederohmige Regionen 43 Isolierregionen 44 vorhanden. In den Isolierabschnitten 44 wird das Keramikmaterial, aus dem der Flansch 52 hergestellt ist, wie es ist freigelegt. Die reduzierte Schicht 52c ist eine Region, die mehrere niederohmige Regionen 43 umfasst, die auf diese Weise gebildet werden, und kann Isolierregionen 44 umfassen (Regionen, in denen der elektrische Widerstand nicht niedriger als in dem Rest des Kerns 50 ist), die zu den niederohmigen Regionen 43 benachbart sind.

Danach wird wie in 6C der Kern 50, einschließlich des Flansches 52 angesichts der lasergebildeten niederohmigen Regionen 43, in ein Galvanisierbad eingetaucht. Veranschaulicht ist ein frühes Stadium des Plattierens. In den niederohmigen Regionen 43, in denen der elektrische Widerstand niedriger als in dem Rest ist (Isolierregionen 44), ist die aktuelle Dichte niedriger als in dem Rest. Die Metallablagerungen 45a sind deshalb nur auf den Oberflächen der niederohmigen Regionen 43, noch nicht auf den Isolierregionen 44 vorhanden. Deshalb muss in diesem Stadium das durchgehende Metalldünnfilmsegment 55a noch vervollständigt werden.

6D veranschaulicht eine beendete Elektroplattierung. Während der Plattierungsprozess fortfährt, wächst eine Schicht des Plattierungsmetalls um die Metallablagerungen 45a auf den niederohmigen Regionen 43, wobei dieselbe sich erstreckt, um an die Isolierregionen 44 heranzureichen, die zu den niederohmigen Regionen 43 benachbart sind. Das Plattieren wird fortgeführt, bis die benachbarten Metallablagerungen 45a sich verbinden, wodurch ein durchgehendes Metalldünnfilmsegment 55a auf der seitlichen Oberfläche 52a gebildet wird. Da das Plattierungsmetall sich auf der durch Laserbestrahlung gebildeten reduzierten Schicht 52c schneller als auf dem Rest des Flansches 52 ansammelt, bildet dasselbe ohne strenge Steuerung der Plattierungsdauer selektiv eine Schicht auf der reduzierten Schicht 52c. Die Zeit bis zur Fertigstellung und die Dicke des Metalldünnfilmsegments 55a können durch Einstellen der Plattierungsdauer oder von Spannung oder Strom für das Plattieren eingestellt werden.

Einschließlich dieses Prozesses der Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a lautet das Verfahren für die Herstellung des Induktors 1 wie folgt.

Als Erstes wird ein Kern 50 hergestellt. Der Kern 50 ist aus einem Keramikmaterial herstellt, das ein Metalloxid enthält, und weist einen Spulenkörper 53 und zwei Flansche 51 und 52 auf, die mit den zwei Endabschnitten des Spulenkörpers 53 verbunden sind.

Dann wird eine leitfähige Paste, die Metall und Glas enthält, auf den Abschnitt des Flansches 52 aufgebracht, der die untere Oberfläche 52b bereitstellen soll, und die resultierende Beschichtung wird gebrannt, um ein Basiselektrodensegment 55b zu bilden. Das Aufbringen und Brennen der leitfähigen Paste kann durch ein bekanntes Verfahren erfolgen. Zum Beispiel werden ein Harz, das ein Ag-Pulver enthält, und eine Glasfritte durch Siebdruck, Tauchen, Tintenstrahlbildung oder ein beliebig anderes Verfahren auf die untere Oberfläche 52b des Flansches 52 aufgebracht, und die resultierende Beschichtung wird gebrannt. Falls die leitfähige Paste Metall und ein wärmehärtbares Harz enthält, kann das Basiselektrodensegment 55b durch Erwärmen der aufgebrachten Beschichtung der leitfähigen Paste bei einer Temperatur, bei der das wärmehärtbare Harz aushärtet, gebildet werden.

Danach wird eine reduzierte Schicht 52c einschließlich niederohmiger Regionen 43 durch örtlich begrenztes Erwärmen des Abschnitts des Flansches 52 gebildet, der die seitliche Oberfläche 52a bereitstellen soll, zum Beispiel unter Verwendung der oben beschriebenen Laserbestrahlung.

Danach wird, zum Beispiel mittels des oben beschriebenen Plattierungsprozesses, ein Metalldünnfilmsegment 55a gebildet, um das Basiselektrodensegment 55b und die niederohmigen Regionen 43 (reduzierte Schicht 52c) zu bedecken.

Auf diese Weise wird eine Außenelektrode 55 auf dem Kern 50 gebildet. Bei diesem Verfahren wird das Basiselektrodensegment 55b nicht an der Seite der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 gebildet, und damit wird der Platzbedarf des Induktors 1 geringer. Die gesamte Außenelektrode 55 wird jedoch nicht nur an der Seite der unteren Oberfläche 52b gebildet, sondern auch an der Seite der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52. Dies unterstützt, wenn der Induktor 1 auf ein Substrat gelötet wird, ein Bilden einer Löthohlkehle entlang der seitlichen Oberfläche 52a, wodurch die Bondverbindung zwischen dem Induktor 1 und dem Substrat verstärkt wird. An der Seite der unteren Oberfläche 52b des Flansches 52 ist darüber hinaus keine Vorbehandlung für das Bilden der Außenelektrode 55 erforderlich. Das bedeutet, dass der Hersteller die Außenelektrode 55 ohne Auswirkungen auf die Festigkeit, Zuverlässigkeit oder Adhäsion an der Außenelektrode 55 bezogen auf die untere Oberfläche 52b bilden kann. Des Weiteren bieten die niederohmigen Regionen 43 Startpunkte für das Wachsen des Metalldünnfilmsegments 55a, wodurch die Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a effizient wird. Es ist festzustellen, dass die niederohmigen Regionen 43 nach dem Basiselektrodensegment 55b gebildet werden. Anderenfalls würde das Brennen für die Bildung des Basiselektrodensegments 55b die niederohmigen Regionen 43 weiter oxidieren, wodurch der elektrische Widerstand dort erhöht würde, was die nachfolgende Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a beeinträchtigen würde.

Bei diesem Verfahren ist darüber hinaus das Basiselektrodensegment 55b mit dem Metalldünnfilmsegment 55a bedeckt, und dies unterstützt die Bildung einer Außenelektrode 55, die von der seitlichen Oberfläche 52a bis zu der unteren Oberfläche 52b des Flansches 52 durchgehend ist. Das Metalldünnfilmsegment 55a kann optional mit einer ersten und einer zweiten Beschichtung 55c und 55d für verbesserte Korrosionsbeständigkeit und Benetzbarkeit der Außenelektrode 55 bedeckt sein.

Danach wird ein Draht 57 um den Spulenkörper 53 gewickelt, und ein Endabschnitt 57a des Drahts 57 wird durch Thermokompressionsbondverbindung mit der zweiten Beschichtung 55d an der Seite verbunden, an der sich der Abschnitt des Flansches 52 befindet, der die untere Oberfläche 52b bereitstellen soll, wodurch der Induktor 1 vervollständigt wird. Der verbundene Endabschnitt 57a des Drahts 57 kann die zweite Beschichtung 55d, die erste Beschichtung 55c und das Metalldünnfilmsegment 55a durchdringen, wobei das Basiselektrodensegment 55b erreicht wird. Dadurch wird der Endabschnitt 57a des Drahts 57 mit der Außenelektrode 55 an der Seite der unteren Oberfläche 52b verbunden, an der sich das Basiselektrodensegment 55b befindet. Bei dieser Form einer Verbindung werden die Wärme und die äußere Kraft, die während der Thermokompressionsbondverbindung des Endabschnitts 57a des Drahts 57 mit dem Metalldünnfilmsegment 55a angewendet werden, durch das Basiselektrodensegment 55b absorbiert, und es wird wenig an den Flansch 52 übertragen. Die Auswirkung auf die Festigkeit, Zuverlässigkeit und Adhäsion an der Außenelektrode 55 bezogen auf die untere Oberfläche 52b wird deshalb weiter reduziert.

Experiment

Im Folgenden wird ein Experiment beschrieben, mit dem tatsächlich die Außenelektroden 54 und 55 eines Induktors 1 gebildet wurden.

(1) Ein Ni-Cu-Zn-Ferritkern 50 wurde mit einem Laser bestrahlt, der sich vorwärts und rückwärts bewegt, wodurch eine reduzierte Schicht 52c einschließlich niederohmiger Regionen 43 gebildet wurde. Die Verarbeitungsparameter lauteten wie in der nachstehenden Tabelle. Gemäß Erfinderrecherche ist die Wellenlänge des Lasers jedoch nicht kritisch, solange dieselbe ungefähr in dem Bereich von beispielsweise 532 nm bis 10.620 nm liegt. Der Abstand stellt den Mitte-Mitte-Abstand zwischen den projizierten Punkten von abgehenden und zurücklaufenden Pulsen von Laserlicht dar. Tabelle 1

[Laserverarbeitungsparameter]Wellenlänge1064 nm (YVO4)Ausgangsleistung14 AAbtastgeschwindigkeit200 mm/sQ-Schalter-Frequenz20 kHzAbstand30 µmPunktdurchmesser70 µmEnergiedichte1 J/sec

(2) Der laserbestrahlte Kern 50 wurde durch Trommelgalvanisierung unter den Bedingungen, die in der nachstehenden Tabelle aufgeführt sind, elektroplattiert. Tabelle 2

[Plattierungsbedingungen]GalvanisierbadKupferpyrophosphatbadUmdrehungszahl [U/min]24 U/minStrom [A]12 ATemperatur [°C]55 °CDauer8 min

Ein Plattieren unter den oben genannten Bedingungen ergab ein gutes Metalldünnfilmsegment 55a aus Cu mit einer mittleren Dicke von ungefähr 2 µm auf der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52. Ein Ni-Zn-Ferritkern 50 ergab ähnliche Ergebnisse. Es können auch andere Lösungsbäder als ein Kupferpyrophosphatbad, beispielsweise ein Kupfersulfatbad und ein Kupfercyanatbad, verwendet werden.

Auswertung

Danach wurde der Zustand der lasergebildeten reduzierten Schicht 52c (niederohmige Regionen 43) ausgewertet durch Bestimmen der Valenz von Fe, Cu und Zn auf der Oberfläche einer laserbestrahlten Probe von Ni-Cu-Zn-Ferrit und einer nicht bestrahlten Probe durch XPS (x-ray photoelectron spectroscopy, Röntgenphotoelektronenspektroskopie) und Umwandlungsektronenausbeute-K-Kante-XAFS (x-ray absorption fine structure, Röntgenabsorption-Feinstruktur) von Fe, Cu und Zn. Bei der XPS wurde festgestellt, dass die laserbestrahlte Probe in der Oberflächenschicht frei von Metall ist, jedoch in der unteren Schicht Metall enthält. Bei der XAFS wurde festgestellt, dass die laserbestrahlte Probe in der Oberflächenschicht metallisches Cu enthält. Die Oberflächenschicht der laserbestrahlten Probe war außerdem frei von metallischem Fe, enthielt jedoch halbleitende und isolierende Fe-Komponenten. In der unteren Schicht war das Verhältnis von Fe2+ zu Fe3+ höher als das in der gesamten Probe. Wenn Ferrit mit einem Laser bestrahlt wird, wird das Metalloxid in dem Ferrit thermisch zerlegt, und die Metalle in den freigelegten Abschnitten werden reduziert. Bei diesem Experiment hat es jedoch den Anschein, dass in der Oberflächenschicht der freigelegten Abschnitte ein Teil der Metalle durch Restwärme reoxidiert wurde (nicht in einem Ausmaß, dass die Metalle gesintert wurden), während in der unteren Schicht die Metalle reduziert blieben.

7 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittsstruktur einer niederohmigen Region 43, die auf diese Weise hergestellt ist. Die untere Schicht der niederohmigen Region 43 ist eine reduzierte Region 43a, in der die von dem Metalloxid in dem Ferrit reduzierten Metalle reduziert bleiben, und die Oberflächenseite der niederohmigen Region 43 eine reoxidierte Beschichtung 43b ist, die halbleitende und/oder isolierende Komponenten enthält, die aus einer Reoxidation der Metalle resultierende Metalloxide sind. Die reduzierte Region 43a und die reoxidierte Beschichtung 43b bilden die niederohmige Region 43. Die reoxidierte Beschichtung 43b ist für die niederohmigen Regionen 43 nicht wesentlich, und es ist möglich, die Bildung der reoxidierten Beschichtung 43b mittels Durchführung der Laserbestrahlung in einem Vakuum oder einer N2-Atmosphäre, nicht in Luft, zu steuern.

Falls gebildet, kann die reoxidierte Beschichtung 43b die folgenden Vorteile aufweisen: Fe3O4 in der reoxidierten Beschichtung 43b wird bei Raumtemperatur nicht einfach weiter reoxidiert. Es verlangsamt deshalb die Reoxidation der darunterliegenden reduzierten Region 43a, wobei verhindert wird, dass das Material sich mehr als nötig verändert, und schränkt die Veränderung der Qualität der reoxidierten Beschichtung 43b über die Zeit ein. Die reoxidierte Beschichtung 43b ist eine Art Halbleiter, und ihr elektrischer Widerstand ist niedriger als der von Ferrit, das ein Isolator ist. Wenn der Flansch elektroplattiert wird, kann deshalb die reoxidierte Beschichtung 43b als ein Startpunkt für das Wachsen einer Schicht des Plattierungsmetalls verwendet werden. Es ist jedoch festzustellen, dass die Bildung des Metalldünnfilmsegments 55a mit niederohmigen Regionen 43, die eine reduzierte Region 43a unter der reoxidierten Beschichtung 43b aufweisen, effizienter ausfällt, was einer verbesserten Stromdichte in derartigen niederohmigen Regionen 43 während der Elektroplattierung geschuldet ist.

8A bis 8D veranschaulichen ein anderes Beispiel eines Bildungsprozesses der Außenelektrode 55, insbesondere einen, bei dem die seitliche Oberfläche 52a des Flansches 52 mit einem Laser L dicht bestrahlt wird. Der Begriff „dicht bestrahlen“ bedeutet, dass der Mitte-Mitte-Abstand D zwischen den projizierten Punkten von Laserlicht im Wesentlichen gleich oder kleiner als die zuvor erwähnte Breite W der niederohmigen Regionen 43 ist. Unter benachbarten Lasermarkierungen 40 sind deshalb die niederohmigen Regionen 43 miteinander verbunden (siehe 8B). Nicht alle niederohmigen Regionen 43 müssen verbunden sein. Aufgrund dichter Bestrahlung ist nahezu die gesamte reduzierte Schicht 52c auf der seitlichen Oberfläche 52a des Flansches 52 durch niederohmige Regionen 43 belegt.

In diesem Fall zeigen sich, wie in 8C veranschaulicht ist, kurz nach dem Beginn des Plattierens Metallablagerungen 45a auf den Oberflächen der niederohmigen Regionen 43. Die Metallablagerungen 45a liegen sehr nahe zueinander, und deshalb verbinden benachbarte Metallablagerungen 45a sich schnell. Folglich wird ein durchgehendes Metalldünnfilmsegment 55a schneller als bei dem in 6A bis 6D veranschaulichten Prozess gebildet.

Wenn die seitliche Oberfläche 52a wie in 8A bis 8D mit einem Laser L dicht bestrahlt wird, werden die Lasermarkierungen 40 ebenfalls dicht erzeugt. Der Abschnitt der seitlichen Oberfläche 52a, in dem die reduzierte Schicht 52c gebildet wurde, ist deshalb zurückgesetzt. Da das Metalldünnfilmsegment 55a in dieser Ausnehmung in der seitlichen Oberfläche 52a gebildet ist, kann die Oberfläche des Metalldünnfilmsegments 55a im Wesentlichen bündig mit oder niedriger als der Rest der seitlichen Oberfläche 52a sein. Zusammen mit der Dünne des Metalldünnfilmsegments 55a selbst schränkt dies die Dicke des vorstehenden Abschnitts der Außenelektrode 55 ein, wodurch der Platzbedarf weiter reduziert wird.

Obwohl die Außenelektrode 55 des Induktors 1 lediglich an den Seiten der seitlichen Oberfläche 52a und der unteren Oberfläche 52b des Flansches 52 liegt, kann die Außenelektrode 55 ferner auf jeder beliebigen anderen Oberfläche des Flansches 52 gebildet sein (z. B. auf den Oberflächen, die in 1 an der Vorder- und Hinterseite sind). Dies wirkt sich geringfügig auf den Platzbedarf aus, da es möglich ist, das Basiselektrodensegment auf dieser Oberfläche bzw. diesen Oberflächen wegzulassen, in dem ein Metalldünnfilm 55a dort in derselben Weise wie auf der seitlichen Oberfläche 52a gebildet wird.

Obwohl der Induktor 1 eine Außenelektrode an jedem Flansch aufweist, die Außenelektrode 54 an dem Flansch 51 und die Außenelektrode 55 an dem Flansch 52, kann eine beliebige Anzahl von Außenelektroden an den Flanschen 51 und 52 vorhanden sein, beispielsweise können an jedem Flansch zwei vorhanden sein. Das heißt, eine drahtgewickelte Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann eine Gleichtaktdrosselspule, ein Wandler oder eine beliebige andere Spulenkomponente sein, die mehrere Drähte 57 aufweist.

9 veranschaulicht einen vertikalen Induktor 2 vom Oberflächenbefestigungstyp als ein zweites Beispiel einer drahtgewickelten Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Induktor 2 weist einen Kern 60 und Außenelektroden 64 und 65 auf. Der Kern 60 weist einen Spulenkörper 63 und zwei Flansche 61 und 62 auf, die mit den zwei Endabschnitten des Spulenkörpers 63 verbunden sind. Die Außenelektroden 64 und 65 weisen dieselbe Struktur wie die Außenelektroden 54 und 55 des Induktors 1 auf, erstrecken sich jedoch beide von der oberen Oberfläche zu einer seitlichen Oberfläche eines Flansches des Kerns 60, des Flansches 61. Um den Spulenkörper 63 ist ein Draht gewickelt (nicht veranschaulicht), dessen zwei Endabschnitte eins zu eins mit den Außenelektroden 64 und 65 verbunden sind. Wenn der Induktor 2 auf einem Substrat befestigt ist, kann deshalb die obere Oberfläche des Flansches 61 in dieser Zeichnung zu der unteren Oberfläche werden, die dem Substrat zugewandt ist, und die seitlichen Oberflächen des Flansches 61 werden senkrecht zu dem Substrat. Das heißt, der Induktor 2 unterscheidet sich von dem Induktor 1 darin, dass die untere Oberfläche des Flansches 61 der Verbindungsoberfläche, an der der Flansch 61 mit dem Spulenkörper 63 verbunden ist, gegenüberliegt und die seitlichen Oberflächen sich zwischen der unteren Oberfläche und der Verbindungsoberfläche befinden. Auch dieser Induktor 2 vereint einen reduzierten Platzbedarf und eine verstärkte Bondverbindung mit einem Substrat, ähnlich wie der Induktor 1.

Obwohl der Induktor in 9 zwei Außenelektroden 64 und 65 aufweist, können vier oder mehr Außenelektroden an dem Flansch 61 vorhanden sein, falls zwei oder mehr Drähte verwendet werden.

10 veranschaulicht ein Beispiel einer Gleichtaktdrosselspule mit zwei Leitungen als eine Anwendung einer Spulenkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. In 10 steht die Spulenkomponente 3 auf dem Kopf. Der Kern 70 der Spulenkomponente 3 weist in der Längsrichtung einen Spulenkörper 71 in der Mitte und ein Paar von Flanschen 72 und 73 an den Enden des Spulenkörpers 71 auf. Um den Spulenkörper 71 sind zwei parallele Drähte gewickelt (nicht veranschaulicht). Jeder der Flansche 72 und 73 weist an der Seite seiner unteren Oberfläche zwei Vorsprünge auf, und auf diesen Vorsprüngen sind zwei Außenelektroden 74 und 75 oder 76 und 77 (insgesamt vier) vorhanden. Die zwei Drähte sind verbunden und an einem Endabschnitt mit den Außenelektroden 74 und 75 auf dem Flansch 72 und an dem anderen Endabschnitt mit den Außenelektroden 76 und 77 auf dem Flansch 73 befestigt.

In dieser Zeichnung sind die oberen Oberflächen der Vorsprünge der Flansche 72 und 73 die unteren Oberflächen (Befestigungsoberflächen) 72a und 73a der Spulenkomponente 3, und die äußeren seitlichen Oberflächen der Flansche 72 und 73 sind die seitlichen Oberflächen 72b und 73b der Komponente 3, die senkrecht zu den Befestigungsoberflächen sind. Jede der Außenelektroden 74 bis 77 besteht aus einem Stapel eines Dickfilmelektrodensegments und eines Metalldünnfilmsegments, der sich an der Seite der Befestigungsoberfläche 74a bis 77a befindet, und einem Metalldünnfilmsegment, das sich an der Seite der seitlichen Oberfläche 74b bis 77b befindet. Aufgrund dieser Struktur ist die Verbindung zwischen den Endabschnitten der Drähte und der Seite der Verbindungsoberfläche 74a bis 77a der Außenelektroden 74 bis 77 äußerst belastbar, und wenn die Spulenkomponente 3 auf einem Substrat befestigt ist, ist die Bondverbindung zwischen denselben stark. Die Flansche 72 und 73 sind an der Seite der seitlichen Oberfläche 74b bis 77b dünner als an der Seite der Befestigungsoberfläche 74a bis 77a, daher ein geringer Platzbedarf. Auch bei dieser Anordnung werden die Wärme und die äußere Kraft, die während des Verbindens der Endabschnitte der Drähte mit den Außenelektroden, zum Beispiel durch Thermokompressionsbondverbindung, angewendet werden, durch die Basiselektrodensegmente absorbiert, wobei wenig an die Flansche übertragen wird, da die Endabschnitte der Drähte mit der Seite der Befestigungsoberfläche 74a bis 77a der Außenelektroden 74 bis 77 verbunden sind.

Obwohl bei den obigen Beispielen das Keramikmaterial für den Kern Ferrit ist, ist Ferrit nicht das einzige Keramikmaterial, das verwendet werden kann. Stattdessen kann beispielsweise Aluminium verwendet werden. Solange die Seite der seitlichen Oberfläche der Flansche, die Seite, an der das Metalldünnfilmsegment gebildet wird, aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, das ein Metalloxid enthält, können der Spulenkörper und die anderen Seiten der Flansche aus einem anderen Material hergestellt sein.

Obwohl bei den obigen Beispielen Elektroplattieren verwendet wird, kann auch ein stromloses Plattieren verwendet werden. Auch bei einem stromlosen Plattieren ist es möglich, das Metalldünnfilmsegment selektiv auf der reduzierten Schicht zu bilden, durch eine Substitutionsreaktion zwischen den Metallen, die von dem Metalloxid in dem Keramikmaterial reduziert sind, und dem Metall in dem Galvanisierbad. Falls stromloses Plattieren verwendet wird, kann die Oberfläche der reduzierten Schicht mit einem Katalysator behandelt werden, so dass die Substitutionsreaktion schneller voranschreitet.

Obwohl bei den obigen Beispielen ein örtlich begrenztes Erwärmen durch Laserbestrahlung erreicht wird, können auch andere Erwärmungsverfahren, wie beispielsweise Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl und die Verwendung eines Bildofens, verwendet werden. Alle diese Alternativen sind in der Lage, Energie von einer Wärmequelle zu fokussieren und eine bestimmte Stelle der seitlichen Oberfläche der Flansche zu erwärmen, und beeinträchtigen deshalb die Charakteristiken des Rests der Flansche nicht.

Bei einer anderen Variation kann, anders bei den obigen Beispielen, das Laserlicht geteilt sein, um gleichzeitig an verschiedenen Stellen aufzutreffen.

Darüber hinaus kann der Laser defokussiert sein, so dass das Licht auf einen größeren Bereich auftrifft, als wenn der Laser fokussiert ist.

Obwohl bei den obigen Beispielen das Metalldünnfilmsegment das Basiselektrodensegment bedeckt, muss das Metalldünnfilmsegment lediglich auf zumindest einem Teil der reduzierten Schicht liegen. Auch in einem derartigen Fall ergibt ein Bedecken des Metalldünnfilm- und des Basiselektrodensegments mit einem beliebigen anderen Element, beispielsweise einer ersten und einer zweiten Beschichtung, eine Außenelektrode, bei der das Metalldünnfilm- und das Basiselektrodensegment vereint sind. Alternativ können das Metalldünnfilm- und das Basiselektrodensegment separate Elektroden bilden, anstelle vereint zu sein. In einem derartigen Fall dient das Metalldünnfilmsegment als eine Blindelektrode, wobei die Bondverbindung der Spulenkomponente mit einem Substrat verstärkt wird, indem das Bilden einer Löthohlkehle unterstützt wird.

Obwohl bei den obigen Beispielen das Metalldünnfilmsegment durch Plattieren gebildet wird, können auch andere Verfahren zur Dünnfilmbildung, wie beispielsweise Zerstäuben und Aufdampfen, verwendet werden. Falls eine dieser Alternativen verwendet wird, muss die seitliche Oberfläche der Flansche die niederohmigen Regionen und die reduzierte Schicht nicht aufweisen. Es wird jedoch bevorzugt, zuerst eine reduzierte Schicht einschließlich niederohmiger Regionen und danach ein Metalldünnfilmsegment durch Plattieren bilden. Dies wäre zum Beispiel hinsichtlich der Verfügbarkeit von Produktionsausrüstung und der leichteren Durchführung des Prozesses praktischer.

Obwohl bei den obigen Beispielen die Seite der unteren Oberfläche der Flansche keine niederohmigen Regionen oder reduzierte Schicht aufweist, können niederohmige Regionen und eine reduzierte Schicht an der Seite der unteren Oberfläche vor dem Bilden des Basiselektrodensegments gebildet werden.

Während einige Ausführungsbeispiele der Offenbarung oben beschrieben wurden, versteht es sich, dass Variationen und Modifikationen Fachleuten auf dem Gebiet einleuchten werden, ohne von dem Schutzumfang und der Wesensart der Offenbarung abzuweichen. Der Schutzumfang der Offenbarung ist daher einzig durch die folgenden Patentansprüche zu bestimmen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • JP 2008210978 [0002]