CN104036917A - 层叠电感器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够抑制磁饱和引起的电感值的下降的层叠电感器。层叠电感器(10)具备：由磁性体层(20a)～(20e)、(20g)～(20k)以及非磁性体层(20f)构成的层叠体(12)；被配置在层叠体(12)内且以并联的方式连接的多个电感器导体层(30a)、(30b)。与通过电感器导体层(30a)、(30b)的电流的方向正交的电感器导体层(30a)、(30b)的剖面形状整体呈椭圆形。

Description

层叠电感器

技术领域

本发明涉及由在内部配置有电感器的层叠体构成的层叠电感器。

背景技术

作为现有的层叠电感器，例如已知有专利文献1记载的电子部件。以下，对专利文献1记载的电子部件进行说明。图9是专利文献1记载的电子部件500的外观立体图。图10是专利文献1记载的电子部件500的分解立体图。图11是在图9的B-B剖面的剖面图内追加由内部电极508a～508e形成的磁感线H500的图。

电子部件500具备层叠体512、外部电极514a、514b、内部电极508以及通孔导体500Ba～500Bd，并且如图9所示，呈长方体形状。

如图10所示，层叠体512是由非磁性体层504a～504e以及磁性体层505a～505f层叠而构成的。内部电极508a～508e被设置在非磁性体层504a～504e的主面上。并且，内部电极508a～508e的两端分别被引出至层叠体512的侧面。并且，各内部电极508a～508e通过沿层叠方向分别贯通非磁性体层504a～504d的通孔导体508Ba～508Be连接。如图9所示，外部电极514a、514b被设置在层叠体512的侧面，与内部电极508a～508e连接。

如上述那样构成的电子部件500的内部电极508a～508e通过通孔导体500Ba～500Bd而连接，所以，内部电极508a～508e作为一根所谓的直电极而发挥功能。并且，电子部件500作为电感器发挥功能。

然而，若观察电子部件500的剖面构造，则如图11所示，内部电极508a～508e的剖面分别呈长方形。若像这样内部电极508a～508e的剖面呈长方形，则在内部电极流过电流时，如图11所示，磁通聚集在内部电极508a～508e的角部分。由此，在内部电极508a～508e的角部分产生磁饱和，其结果，存在电子部件500的电感值下降的问题。

专利文献1：日本特开2009-170446号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够抑制磁饱和引起的电感值下降的层叠电感器。

本发明所涉及的层叠电感器具备：层叠体，其由多个绝缘体层层叠而成；多个电感器导体层，其被配置在上述层叠体内且以并联的方式连接，在与通过上述多个电感器导体层的电流的方向正交的剖面，该多个电感器导体层的剖面形状整体呈椭圆形。

根据本发明的一方式的层叠电感器，能够抑制磁饱和引起的电感值的下降。

附图说明

图1是一实施例的层叠电感器的外观立体图。

图2是一实施例的层叠电感器的分解立体图。

图3是在图1的A-A剖面的剖面图中追加了由电感器导体层形成的磁感线的图。

图4是制造中途的层叠电感器导体层的剖面图。

图5是制造中途的层叠电感器导体层的剖面图。

图6是比较例所涉及的层叠线圈的剖面图。

图7是第2样品的剖面图。

图8是表示针对第1以及第2样品进行了第1实验时的结果的图。

图9是专利文献1所记载的电子部件的外观立体图。

图10是专利文献1所记载的电子部件的分解立体图。

图11是在图9的B-B剖面的剖面图中追加了由内部电极形成的磁感线的图。

符号说明：10…层叠电感器；12…层叠体；20a～20k绝缘体层；20f...规定的绝缘体层；30a、30b…电感器导体层。

具体实施方式

层叠电感器的结构

以下，参照附图对一实施例的层叠电感器10进行说明。图1是一实施例的层叠电感器10的外观立体图。图2是一实施例的层叠电感器10的分解立体图。图3是在图1的A-A剖面的剖面图中追加了由电感器导体层30a、30b形成的磁感线H的图。以下，将层叠电感器10的层叠方向定义为z轴方向，将从z轴方向俯视时沿层叠电感器10的长边的方向定义为x轴方向。另外，将从z轴方向俯视时沿层叠电感器10的短边的方向定义为y轴方向。另外，x轴、y轴以及z轴相互正交。

层叠电感器10由层叠体12、电感器导体层30a、30b以及外部电极40a、40b构成，如图1所示，呈长方体形状。

如图2所示，层叠体12通过绝缘体层20a～20k以从z轴方向的负方向侧朝向正方向侧依次排列的方式层叠而构成。另外，各绝缘体层20a～20k从z轴方向俯视时呈长方形。因此，如图1所示，通过绝缘体层20a～20k层叠而构成的层叠体12是长方体。另外，绝缘体层20a～20e、20g～20k由磁性体材料构成。作为绝缘体层20a～20e、20g～20k的材料，例如可以列举出铁氧体。另外，绝缘体层20f(规定的绝缘体层)由非磁性体材料构成。绝缘体层20f的材料是硼硅酸盐玻璃以及陶瓷填料。而且，绝缘体层20a～20e、20g～20k的厚度是70μm，绝缘体层20f的厚度是25μm。以下，将各绝缘体层20a～20k的z轴方向的正方向侧的面称为上表面，z轴方向的负方向侧的面称为下表面。

电感器导体层30a、30b位于层叠体12内，构成电感器。具体而言，如图2所示，电感器导体层30a被配置在绝缘体层20e的上表面即绝缘体层20f的下表面的y轴方向的中央。另外，如图2所示，电感器导体层30b被配置在绝缘体层20f的上表面的y轴方向的中央。因此，绝缘体层20f(规定的绝缘体层)位于电感器导体层30a、30b的层间。另外，在从z轴方向俯视时，电感器导体层30a和电感器导体层30b大致重合。另外，电感器导体层30a、30b的两端在层叠体12的x轴方向的正负两侧的面露出，与后述的外部电极40a、40b连接。换言之，电感器导体层30a、30b在外部电极40a、40b之间以并联的方式连接。另外，电感器导体层30a、30b中的电流流动的方向均为x轴方向。

此外，如图2所示，电感器导体层30a、30b是在x轴方向沿直线延伸的带状的导体层。电感器导体层30a、30b的y轴方向的线宽度大致均匀。如图3所示，电感器导体层30a的与x轴方向正交的方向的剖面形状Sa是向z轴方向的负方向侧突出的半椭圆形。另外，如图3所示，电感器导体层30b的与x轴方向正交的方向的剖面形状Sb是向z轴方向的正方向侧突出的半椭圆形。因此，剖面形状Sa以及剖面形状Sb组合形成的剖面形状整体呈形成椭圆形。需要说明的是，在本实施例中，整体呈椭圆形是指，剖面形状Sa的z轴方向的负方向侧的弧(即，在剖面形状Sa中不与绝缘体层20f接触的部分)以及剖面形状Sb的z轴方向的正方向侧的弧(即，在剖面形状Sb中不与绝缘体层20f接触的部分)组合形成的形状呈椭圆形。电感器导体层30的材料是Au、Ag、Pd、Cu、Ni等导电性材料。另外，电感器导体层30a、30b的厚度是70μm。因此，绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄。

如图1所示，外部电极40a被设置成覆盖层叠体12的x轴方向的正方向侧的面。另外，外部电极40b被设置成覆盖层叠体12的x轴方向的负方向侧的面。另外，外部电极40a、40b的材料是Au、Ag、Pd、Cu、Ni等导电性材料。另外，如上所述，外部电极40a、40b与电感器导体层30a、30b的两端连接。由此，电感器导体层30a、30b在外部电极40a、40b之间以并联的方式连接，构成1个电感器。

层叠电感器的制造方法

以下，对如上述那样构成的层叠电感器10的制造方法进行说明。另外，以下，针对一个层叠电感器10进行说明，但实际上制造未烧制的多个层叠体12连接而成的母层叠体，在切割母层叠体之后形成外部电极40a、40b，从而得到多个层叠电感器10。图4以及图5是制造中途的层叠电感器10的剖视图。另外，将陶瓷生片的层叠方向定义为z轴方向，将从z轴方向俯视时沿完成后的层叠电感器10的长边的方向定义为x轴方向。另外，将从z轴方向俯视时沿完成后的层叠电感器10的短边的方向定义为y轴方向。另外，x轴、y轴以及z轴相互正交。

首先，准备应成为绝缘体层20a～20e、20g～20k的陶瓷生片。具体而言，将氧化铁、氧化锌以及氧化镍以规定的比例称量后，将各材料作为原材料投入球磨机，进行湿式混合。将得到的混合物干燥后粉碎，预烧得到的粉末。将得到的预烧粉末利用球磨机进行湿式粉碎后，干燥后进行破碎，得到磁性体粉末。

在得到的磁性体粉末中加入结合剂(醋酸乙烯、水溶性丙烯酸等)、可塑剂、湿润剂、分散剂后在球磨机中进行混合，然后，通过减压进行脱泡。通过减压进行脱泡。通过刮片法将得到的陶瓷浆液在载片上形成为片状并使其干燥，制造应成为绝缘体层20a～20e、20g～20k的陶瓷生片。

另外，在准备应成为绝缘体层20a～20e、20g～20k的陶瓷生片的同时，准备应成为绝缘体层20f的陶瓷生片。由于除了原材料为硼硅酸盐玻璃以及陶瓷填料这一点外，应成为绝缘体层20f的陶瓷生片的制造工序与制造应成为绝缘体层20a～20e、20g～20k的陶瓷生片的工序基本相同，所以这里省略说明。

接下来，通过丝网印刷、光刻蚀法在应成为绝缘体层20e、20f的陶瓷生片的表面上涂覆以Au、Ag、Pd、Cu、Ni等为主要成分的导电性糊，使其干燥而形成电感器导体层30a、30b。

接下来，以依次排列的方式对应成为绝缘体层20a～20k的陶瓷生片进行层叠、压接，获得未烧制的母层叠体。然后，通过静液压挤压等对未烧制的母层叠体进行加压，进行正式压接。

另外，若将各陶瓷生片进行层叠，则如图4所示，母层叠体中的设置有电感器导体层30a、30b的区域的z方向的厚度比未设置电感器导体层30a、30b的区域的z轴方向的厚度厚了电感器导体层30a、30b的厚度的量。另外，电感器导体层30a、30b比陶瓷生片硬。因此，若在该状态下对母层叠体施加加压处理，则如图5所示，母层叠体中的设置有电感器导体层30a、30b的区域的陶瓷生片被大片压碎。然而，如图5所示，设置有电感器导体层30a、30b的区域和未设置电感器导体层30a、30b的区域的边界处的母层叠体的z轴方向的厚度连续地变化。因此，电感器导体层30a、30b的y轴方向的两端与电感器导体层30a、30b的y轴方向的中央相比，更被大片压碎。

而且，电感器导体层30a、30b夹着比电感器导体层30a、30b薄的应成为绝缘体层20f的陶瓷生片而对置。这里，绝缘体层20f因加压处理而被压碎的量由绝缘体层20f的厚度决定，绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄。因此，绝缘体层20f被压碎的量与电感器导体层30a、30b的厚度相比仅是少量的。这样，由于绝缘体层20f几乎没有因加压处理而破碎，所以电感器导体层30a被埋入z轴方向的负方向侧，电感器导体层30b被埋入z轴方向的正方向侧。其结果，电感器导体层30a的剖面形状呈向z轴方向的负方向侧突出的半椭圆形的剖面形状，电感器导体层30b的剖面形状呈向z轴方向的正方向侧突出的半椭圆形的剖面形状。换言之，电感器导体层30a、30b的剖面形状整体呈椭圆形。

接下来，利用切割刀将母层叠体切割成规定尺寸的层叠体12。然后，对未烧制的层叠体12实施脱粘合剂处理以及烧制。脱粘合剂处理例如在低氧环境中，在500℃的条件下进行2小时。烧制例如在800℃～900℃的条件下进行2.5小时。

接下来，形成外部电极40a、40b。首先，将由以Ag为主要成分的导电性材料构成的电极糊涂覆在层叠体12的侧面。接下来，将涂覆的电极糊在大约800℃的温度条件下烧制1小时。由此，形成外部电极40a、40b的基底电极。

最后，对基底电极的表面实施镀Ni／Sn。由此，形成外部电极40a、40b。通过以上的工序，完成层叠电感器。

效果

根据层叠电感器10，能够抑制磁饱和引起的电感值的下降。具体而言，如图3所示，在电感器导体层30a、30b通电时产生的磁感线H沿电感器导体层30a、30b的周围形成。此外，电感器导体层30a、30b组合形成的剖面形状整体呈椭圆形。换言之，电感器导体层30a、30b组合形成的剖面形状没有角。因此，在层叠电感器10中，磁通不会集中在角部分，能够抑制磁饱和。其结果，根据层叠电感器10，能够抑制磁饱和引起的电感值的下降。

另外，在层叠电感器10中，如上所述，由于不易在角部分集中磁通，所以磁感线能够平滑地环绕在电感器导体层30a、30b的周围。由此，在层叠电感器10中，能够增大电流大量流入前的电感值、所谓的初始电感值。

另外，在层叠电感器10中，绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄。由此，在层叠电感器10中，能够抑制电感值的下降。具体而言，在假设绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b厚的情况下，电感器导体层30a和电感器导体层30b之间的距离变大。这样，如图6所示，在层叠体内环绕的磁感线H密集在层叠体12的z轴方向的正负两侧的端面附近。另一方面，在层叠电感器10中，绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄。由此，如图3所示，分别在电感器导体层30a、30b中产生的磁感线H不会密集在层叠体12的z轴方向的正负两侧的端面附近，所以，其结果，能够抑制电感值的下降。

然而，通过使绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄，能够容易地使电感器导体层30a、30b的剖面形状整体呈椭圆形。具体而言，在层叠电感器10的制造工序中，电感器导体层30a、30b夹着比电感器导体层30a、30b薄的应成为绝缘体层20f的陶瓷生片而对置。这里，在陶瓷生片的压接工序中，绝缘体层20f因加压处理而被压碎的量由绝缘体层20f的厚度决定。另外，绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄。因此，绝缘体层20f被压碎的量与电感器导体层30a、30b的厚度相比，仅是少量。像这样，由于绝缘体层20f几乎不会因加压处理而破碎，所以电感器导体层30a被埋入z轴方向的负方向侧，电感器导体层30b被埋入z轴方向的正方向侧。其结果，电感器导体层30a的剖面形状呈向z轴方向的负方向侧突出的半椭圆形的剖面形状，电感器导体层30b的剖面形状呈向z轴方向的正方向侧突出的半椭圆形的剖面形状。换言之，电感器导体层30a、30b的剖面形状整体呈椭圆形。综上所述，通过使绝缘体层20f的厚度比电感器导体层30a、30b的厚度薄，电感器导体层30a、30b的剖面形状能够容易整体呈椭圆形。

另外，在层叠电感器10中，绝缘体层20f(规定的绝缘体层)位于电感器导体层30a、30b的层间。另外，由于绝缘体层20f是非磁性材料，所以与由磁性材料构成的绝缘体层20a～20e、20g～20k相比，导磁率低。由此，如图3所示，在电感器导体层30a、30b中流过电流时产生的磁感线H形成为向层叠体12的y轴方向扩展。换言之，通过将非磁性体层插入至电感器导体层之间，而使闭合磁路的磁感线的路径成为开磁路。因此，在层叠电感器10中，与绝缘体层20f为绝缘体层20a～20e、20g～20k的导磁率的情况相比，不易成为磁饱和。由此，在层叠电感器10中，能够更有效地抑制磁饱和引起的电感值的下降。

除此而外，根据层叠电感器10，能够抑制由于应力集中而引起的裂缝的产生。具体而言，将电感器导体层30a、30b组合形成的剖面形状整体呈椭圆形。因此，电感器导体层30a、30b的剖面形状的角的个数与电子部件500的内部电极508a～508e中的呈矩形的剖面形状的角的个数相比较少。因此，在层叠电感器10中，与电子部件500相比，应力集中的地方少。其结果，在层叠电感器10中，能够由于抑制应力集中而引起的裂缝的产生。

另外，层叠电感器10的电感器导体层30a、30b是在绝缘体层20f、20e上涂敷糊状的导电性材料而形成的。由此，与以金属丝状的线材形成电感器导体层30a、30b的情况相比较，能够抑制烧制后的层叠电感器10的破裂、裂缝。具体而言，在以线材形成电感器导体层30a、30b的情况下，线材不合有粘合剂等。因此，若在以线材形成电感器导体层30a、30b的情况下，进行层叠体12的脱粘合剂处理以及烧制，则电感器导体层30a、30b不收缩，仅绝缘体层20a～20k收缩。并且，在层叠体12内产生由电感器导体层30a、30b和绝缘体层20a～20k的收缩率的差引起的应力。由此，在层叠电感器10中产生破裂、裂缝。另一方面，在通过涂覆糊状的导电性材料来形成电感器导体层30a、30b的情况下，在脱粘合剂处理以及烧制前，电感器导体层30a、30b是包括粘合剂等的糊状。因此，在层叠体12的脱粘合剂处理以及烧制时，电感器导体层30a、30b与绝缘体层20a～20k一并收缩。其结果，能够抑制由电感器导体层30a、30b和绝缘体层20a～20k的收缩率的差引起的应力的产生。因此，在层叠电感器10中，通过涂覆糊状的导电性材料来形成电感器导体层30a、30b，从而能够抑制烧制后的破裂、裂缝。

实验

本申请发明人为了明确层叠电感器10所起到的效果，进行了模拟实验。更详细而言，制造了层叠电感器10作为第一样品。另外，如图7所示，制造了具有使层叠电感器10中的电感器导体层30a、30b的剖面形状呈矩形的电感器导体层30a、30b的层叠电感器100作为第二样品。另外，各样品的大小是3.2mm×2.5mm×2.0mm。另外，第一样品以及第二样品中的导体层的宽度均为640μm。其中，通过将第一样品的导体层的厚度设为93μm，将第二样品的导体层的厚度设为73μm，而使第一样品以及第二样品的导体层的截面积相等。

在实验中，对第一以及第二样品施加电流，测定了各样品的电感值的频率特性。图8是表示针对第一以及第二样品中，进行了第一实验时的结果的图。在图8中，纵轴表示电感值(H)，横轴表示频率(Hz)。

在实验中，可知如图8所示那样，第一样品的电感值为比第二样品的电感值高的值。其表示，通过使电感器导体层30a、30b组合形成的剖面形状呈椭圆形来抑制磁饱和，其结果，抑制了电感值的下降。

其他的实施例

另外，本发明所涉及的电感器并不局限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。换言之，可以根据用途适当地选择绝缘体层的材质、形状、尺寸。而且，在其主旨的范围内，可以根据用途适当地选择电感器导体层的材质、形状、尺寸。例如，电感器导体层的层数并不局限于二层，也可以是三层或三层以上。

另外，在上述实施例中，电感器导体层30a、30b呈直线状，但例如也可以呈弯曲的弯曲形状。

工业上的可利用性

如上所述，本发明能够在层叠电感器中加以利用，特别在能够抑制磁饱和引起的电感值的下降这方面很卓越。

Claims (4)

1.一种层叠电感器，其特征在于，具备：

由多个绝缘体层层叠而成的层叠体；和

被配置在所述层叠体内且以并联的方式连接的多个电感器导体层，

在与通过所述多个电感器导体层的电流的方向正交的剖面，该多个电感器导体层的剖面形状整体呈椭圆形。

2.根据权利要求1所述的层叠电感器，其特征在于，

在所述多个电感器导体层的层间配置有规定的绝缘体层，

所述规定的绝缘体层的导磁率比在所述多个绝缘体层中包含的除该规定的绝缘体层以外的绝缘体层的导磁率低。

3.根据权利要求1所述的层叠电感器，其特征在于，

所述多个电感器导体层的层间包含规定的绝缘体层，

所述规定的绝缘体层的厚度比所述电感器导体层的厚度薄。

4.根据权利要求2所述的层叠电感器，其特征在于，

所述规定的绝缘体层的厚度比所述电感器导体层的厚度薄。