CN101133467B - 层叠线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种没有层间剥离或裂纹等的结构缺陷的开放磁路型的层叠线圈。其特征为：具有在非磁性体层(13)的两个主面上形成多个磁性体层(11)的层叠体(10)、以及将前述层叠体(10)中形成的具有规定厚度的线圈导体(15、16)连接成螺旋状而组成的线圈(L)，在前述层叠体(10)中形成的线圈导体(15、16)中，位于非磁性体层(13)的主面上的线圈导体(16)的厚度较薄，而且位于前述非磁性体层(13)的主面上的线圈导体(16)的厚度是磁性体层(11)的厚度及非磁性体层(13)的厚度的0.6倍以下，而且比没有位于前述非磁性体层(13)的主面上的线圈导体(15)的厚度的0.1倍要厚。
Description
技术领域
本发明涉及层叠线圈，特别涉及具有优异的直流叠加特性的开放磁路型层叠线圈。
背景技术
以防止因直流电流而在磁性体内产生磁饱和并使电感值急剧降低为目的，有专利文献1所述的开放磁路型的层叠线圈。如图5所示，开放磁路型的层叠线圈由在非磁性体层53的两个主面上形成多个磁性体层51的层叠体50、将层叠体50中形成的线圈导体55连接成螺旋状而组成的线圈L、以及在层叠体50的两端面形成的外部电极57和57形成。在开放磁路型的层叠线圈中，由于磁通从非磁性体层53向层叠线圈的外部泄漏，因此在磁性体内不容易产生磁饱和，其结果，因磁饱和导致的电感降低少，直流叠加特性提高。
专利文献1：特公平1-35483号
但是，在开放磁路型的层叠线圈中，有产生结构缺陷的问题。即，磁性体层51与非磁性体层53由于材料组成不同，因此线膨胀系数不同，所以若在其接合部分再形成厚度较厚的线圈导体55，则由于线圈导体55产生的台阶及线圈导体55的膨胀系数，将产生层间剥离或裂纹等的结构缺陷。另外，若为了得到高的电感值，而将非磁性体层形成很薄，则这样的问题更明显。
因此，本发明的目的在于提供一种没有层间剥离或裂纹等的结构缺陷的开放磁路型的层叠线圈。
发明内容
为了解决上述问题，本发明有关的层叠线圈，具有：在非磁性体层的两个主面上形成多个磁性体层的层叠体、以及将前述层叠体中形成的具有规定厚度的线圈导体连接成螺旋状而组成的线圈，在前述层叠体中形成的线圈导体中，位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度较薄，而且位于前述非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度是磁性体层的厚度及非磁性体层的厚度的0.6倍以下，而且比没有位于前述非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度的0.1倍要厚。
由于在层叠体中形成的线圈导体中，减薄非磁性体层的主面上形成的线圈导体的厚度，不减薄所有的线圈导体的厚度，因此能够减小直流电阻。另外，通过使位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度为磁性体层的厚度及非磁性体层的厚度的0.6倍以下，磁性体层及非磁性体层能够完全吸收线圈导体的厚度，减小由线圈导体产生的台阶，同时能够减小线圈导体的膨胀系数对接合面的影响。其结果，能够防止磁性体层与非磁性体层的接合面上的层间剥离或裂纹等的结构缺陷。另外，通过使位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度比没有位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度的0.1倍要厚，能够防止导体急剧变窄而产生发热或断线。
另外，本发明有关的层叠线圈，最好前述非磁性体层的厚度比前述磁性体层的厚度要薄。
通过使非磁性体层的厚度比磁性体层的厚度要薄，从而磁阻小，能够得到高的电感值。
这样，在本发明的层叠线圈中，通过减薄位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度，能够得到没有结构缺陷的开放磁路型的层叠线圈。
附图说明
图1为本发明第1实施例有关的层叠线圈的简要剖视图。
图2为本发明第1实施例有关的层叠线圈的分解立体图。
图3为本发明第2实施例有关的层叠线圈的简要剖视图。
图4为本发明第2实施例有关的层叠线圈的分解立体图。
图5为以往的层叠线圈的简要剖视图。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面说明本发明有关的层叠线圈的实施例。
实施例1
图1为本发明第1实施例中的层叠线圈的简要剖视图。层叠线圈包含：由多个磁性体层11及非磁性体层13构成的层叠体10、将层叠体10中形成的线圈导体15及16连接成螺旋状而构成的线圈L、以及外部电极17及17。另外，在非磁性体层13的两个主面上形成磁性体层11。
如图1所示，位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度比没有位于非磁性体层13的两个主面的具有规定厚度的线圈导体15要薄。具体来说，是磁性体层11的厚度及非磁性体层13的厚度的0.6倍以下，而且比没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15的厚度的0.1倍要厚。
由于位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度较薄，所有的线圈导体15及16的厚度不薄，因此能够减小直流电阻。另外，由于位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度为磁性体层11的厚度及非磁性体层13的厚度的0.6倍以下，因此磁性体层11及非磁性体层13能够完全吸收线圈导体16的厚度，减小由线圈导体16产生的台阶，同时能够减小线圈导体16的膨胀系数对接合面的影响。其结果，能够抑制磁性体层11与非磁性体层13的接合性的恶化，防止接合面上的层间剥离或裂纹等的结构缺陷。另外，由于位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16比没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15的厚度的0.1倍要厚，因此能够防止导体急剧变窄而产生发热或断线。
下面，用图2所示的层叠线圈的分解立体图，说明层叠线圈的制造方法。
在层叠线圈的制造中，首先，制造使用磁性体材料的生片(磁性体生片)1及使用非磁性体材料的生片(非磁性体生片)3。另外，在层叠线圈形成后，磁性体生片1成为磁性体层，非磁性体生片3成为非磁性体层。
在本实施形态中，作为磁性体材料，使用Ni-Cu-Zn系材料。首先，将氧化铁(Fe2O3)48mol％、氧化锌(ZnO)20mol％、氧化铜(CuO)9mol％、氧化镍(NiO)23mol％的比例的材料作为原料，用球磨机进行湿法混合。将得到的混合物进行干燥及粉碎，将该粉末用750℃焙烧1小时。对该粉末加入粘合剂树脂、增塑剂、润湿剂、分散剂，用球磨机进行混合，然后进行脱泡，得到浆料。然后，将该浆料涂布在剥离性的薄膜上，使其干燥，通过这样制成所希望的膜压的磁性体生片1。
另外，作为非磁性体材料，使用Cu-Zn系材料。将氧化铁(Fe2O3)48mol％、氧化锌(ZnO)43mol％、氧化铜(CuO)9mol％的比例的材料作为原料，利用与上述磁性体生片1同样的方法制成非磁性体生片3。
然后，将以上那样得到的各生片1及3切断成规定的尺寸，在规定的位置用激光等方法形成通孔8，使得在各生片1与3层叠后形成螺旋状的线圈L。然后，在磁性体生片1b～1f及非磁性体生片3上，利用丝网印刷等方法，涂布以Ag或Ag合金为主成分的导电糊料，通过这样形成线圈导体15及16。另外，与形成线圈导体15及16同时在通孔8的内部充填导电糊料。通过这样能够很容易形成连接用通路孔。
这里，在磁性体生片1d及非磁性体生片3上形成厚度较薄的线圈导体16，使得厚度较薄的线圈导体16位于非磁性体生片3的两个主面上。通过使厚度较薄的线圈导体16位于非磁性体生片3的两个主面上，能够抑制磁性体层与非磁性体层的接合性的恶化，得到没有结构缺陷的层叠线圈。
然后，如图2所示，在非磁性体生片3的两个主面上，层叠形成了线圈导体15及16的磁性体生片1b～1f，上下配置没有形成线圈导体的外层用的磁性体生片1a及1g，通过这样形成层叠体10。这时，进行层叠，使得非磁性体生片3位于螺旋状的线圈L的线圈轴向的中间，通过这样能够增多向层叠线圈的外部泄漏的磁通，能够提高直流叠加特性。
然后，将层叠体10以45℃、1.0t/cm2的压力进行压接，利用切片机或剪断机进行切断，通过这样得到层叠线圈的未烧成体。然后，将该未烧成体进行去粘合剂及正式烧成。去粘合剂是在低氧气氛中以500℃加热2小时，正式烧成是在大气气氛中以890℃烧成150分钟。最后，对引出电极露出的端面，利用浸渍法等，涂布主成分为银的电极糊料，以100℃干燥10分钟后，在780℃下进行150分钟的烘烧处理。通过这样，得到本发明的层叠线圈。
表1是表示改变位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度制成层叠线圈、进行评价的结果的表格。在表1中，设没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15为「线圈导体1」，位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16为「线圈导体2」。另外，在表1中，对试样编号附加*标记的是本申请发明的范围外的比较例。另外，试样编号1是图5所示的层叠体50中形成的线圈导体55全部具有相同厚度的以往的层叠线圈。
在表1的层叠线圈中，磁性体层11及非磁性体层13的厚度形成为50μm，为了减小直流电阻，没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15(线圈导体1)形成较厚，为40μm。另外，螺旋状线圈的圈数为5.5圈，层叠线圈的尺寸为3.2mm×2.5mm×2.5mm。
[表1]
| 磁性体层(μm) | 非磁性体层(μm) | 线圈导体1(μm) | 线圈导体2(μm) | 线圈导体2/磁性体层、非磁性体层 | 线圈导体2/线圈导体1 | 结果 | |
| 试样1* | 50 | 50 | 40 | 40 | 0.80 | 1.00 | 结构缺陷 |
| 试样2 | 50 | 50 | 40 | 30 | 0.60 | 0.75 | 良好 |
| 试样3 | 50 | 50 | 40 | 20 | 0.40 | 0.50 | 良好 |
| 试样4 | 50 | 50 | 40 | 8 | 0.16 | 0.20 | 良好 |
| 试样5* | 50 | 50 | 40 | 4 | 0.08 | 0.10 | 发热断线 |
在试样编号1的以往例的层叠线圈中，由于位于非磁性体层53的两个主面上的线圈导体55也与没有位于非磁性体层53的两个主面上的线圈导体55同样形成较厚，为40μm，因此产生结构缺陷。另外，在试样编号1的层叠线圈中，位于非磁性体层53的两个主面上的线圈导体55的厚度为磁性体层51的厚度及非磁性体层53的厚度的0.8倍。
如试样编号2～5所示可知，若减薄位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度为磁性体层11的厚度及非磁性体层13的厚度的0.6倍以下，则能够防止结构缺陷。通过减薄位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度为磁性体层11的厚度及非磁性体层13的厚度的0.6倍以下，磁性体层11及非磁性体层13能够完全吸收线圈导体16的厚度，减小由线圈导体16产生的台阶，同时能够减小线圈导体16的膨胀系数对接合面的影响。其结果，能够防止磁性体层11与非磁性体层13的接合面上产生的层间剥离及裂纹等的结构缺陷。
虽然越减薄位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度，则防止结构缺陷的效果越大，但如试样编号5所示那样，若位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度为没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15的厚度的0.1倍以下，则导体急剧变窄而产生断线或发热。这样，位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体16的厚度必须比没有位于非磁性体层13的两个主面上的线圈导体15的厚度的0.1倍要厚。
如上所述，根据试样编号2～4的本发明，能够得到直流电阻小、没有结构缺陷的层叠线圈。
实施例2
图3为本发明第2实施例中的层叠线圈的简要剖视图。另外，在图3中，对于与图1相同或对应的部分，则适当省略说明。
如图3所示，层叠线圈包含在非磁性体层33的两个主面上形成多个磁性体层31而形成的层叠体30、将层叠体30中形成的线圈导体35及36连接成螺旋状而构成的线圈L、以及外部电极37及37。然后，位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度比其它的没有位于非磁性体层33的两个主面的具有规定厚度的线圈导体35要薄。具体来说，位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度是非磁性体层33的厚度的0.6倍以下，而且比没有位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体35的厚度的0.1倍要厚。
由于位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度较薄，所有的线圈导体35及36的厚度不薄，因此能够减小直流电阻。另外，由于位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度为非磁性体层33的厚度的0.6倍以下，因此非磁性体层33能够完全吸收线圈导体36的厚度，减小由线圈导体36产生的台阶，同时能够减小线圈导体36的膨胀系数对接合面的影响。其结果，能够抑制磁性体层31与非磁性体层33的接合性的恶化，防止接合面上的层间剥离或裂纹等的结构缺陷。另外，由于位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36比没有位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体35的厚度的0.1倍要厚，因此能够防止导体急剧变窄而产生发热或断线。
再有，第2实施例的层叠线圈的非磁性体层33形成为比磁性体层31要薄。通过将非磁性体层33形成为比磁性体层31要薄，从而磁阻减少，能够使电感的减少较小。
另外，如图4所示，本实施例的层叠线圈也与第1实施例相同，将磁性体生片21及非磁性体生片23进行层叠及压接，切断成各片后，形成外部电极37及37，利用这样的方法制成。
表2是表示改变非磁性体层33的厚度制成层叠线圈、进行评价的结果的表格。在表2中也同样，设没有位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体35为「线圈导体1」，位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36为「线圈导体2」。另外，对试样编号附加*标记的是本申请发明的范围外的比较例。
在表2的层叠线圈中，没有位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体35及位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度分别固定为40μm及20μm，磁性体层31的厚度设为50μm。
[表2]
| 磁性体层(μm) | 非磁性体层(μm) | 线圈导体1(μm) | 线圈导体2(μm) | 线圈导体2/非磁性体层 | 线圈导体2/线圈导体1 | 结果 | 电感(H) | |
| 试样6 | 50 | 50 | 40 | 20 | 0.40 | 0.50 | 良好 | 1.25 |
| 试样7 | 50 | 45 | 40 | 20 | 0.44 | 0.50 | 良好 | 1.22 |
| 试样8 | 50 | 40 | 40 | 20 | 0.50 | 0.50 | 良好 | 1.31 |
| 试样9 | 50 | 35 | 40 | 20 | 0.57 | 0.50 | 良好 | 1.42 |
| 试样10* | 50 | 30 | 40 | 20 | 0.66 | 0.50 | 结构缺陷 | 1.56 |
| 试样11* | 50 | 25 | 40 | 20 | 0.80 | 0.50 | 结构缺陷 | 1.72 |
由表2可知，若非磁性体层33的厚度较薄，则电感增大。这里由于，因非磁性体层33的厚度较薄，则磁阻减小。
但是若非磁性体层33相对于位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度变得过薄，则非磁性体层33不能完全吸收线圈导体36的厚度。如试样编号10及11所示，若位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度比非磁性体层33的厚度的0.6倍要厚，则产生结构缺陷。这样，非磁性体层33的厚度必须要使位于非磁性体层33的两个主面上的线圈导体36的厚度薄到成为非磁性体层33的厚度的0.6倍以下的程度。
另外，本发明的层叠线圈不限定于前述实施例，在其要点的范围内能够进行各种变更。例如，在上述的实施例中，是减薄位于非磁性体层的两个主面上的线圈导体的厚度，但仅在非磁性体层的一个主面上形成线圈导体时，只要减薄位于一个主面上的线圈导体的厚度即可。另外，层叠线圈中设置的非磁性体层不限于1层，可以是2层以上连续层叠，也可以在层叠体内设置多个非磁性体层。
另外，在本发明的层叠线圈中，只要位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度比没有位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度要薄即可，但没有位于非磁性体层的主面上的一部分线圈导体的厚度也可以较薄。
工业上的实用性
如上所述，本发明对于层叠线圈是有用的，特别是在没有层间剥离或裂纹等的结构缺陷这一点上非常好。
Claims (2)
1.一种层叠线圈，其特征在于，具有：
在非磁性体层的两个主面上形成多个磁性体层的层叠体、以及
将所述层叠体中形成的具有规定厚度的线圈导体连接成螺旋状而组成的线圈，
在所述层叠体中形成的线圈导体中，位于非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度较薄，而且
位于所述非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度是磁性体层及非磁性体层各自的厚度的0.6倍以下，而且比没有位于所述非磁性体层的主面上的线圈导体的厚度的0.1倍要厚。
2.如权利要求1所述的层叠线圈，其特征在于，
所述非磁性体层的厚度比所述磁性体层的厚度要薄。
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