CN101589444B - 层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以抑制在表面产生凹凸的层叠型电子器件及包括该器件的电子器件单元。线圈电极(8)具有环状布线的一部分有缺口的形状，且互相电连接，构成线圈(L)。磁性体层(4)与多个线圈电极(8)一起层叠。具有半径r1的线圈电极(8a、8c、8e)和具有比半径r1小的半径r2的线圈电极(8b、8d)在层叠方向交替排列。
Description
技术领域
本发明涉及层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块，涉及层叠绝缘层与内部电极而构成的层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块。
背景技术
层叠型电子器件通过交替层叠磁性体层与线圈电极而构成。在这样的层叠型电子器件中，一般而言，多个线圈电极从层叠方向观察时是重叠地配置的(例如参照专利文献1)。
然而，在专利文献1所披露的层叠线圈器件中，如下面参照附图进行说明的那样，具有在层叠体的表面会产生凹凸的问题。图11是层叠线圈器件的截面构造图。如图11所示，由于线圈电极在层叠方向排列在直线上，因此磁性体层的形成有线圈电极的部分会因线圈电极而变厚，与其他部分相比会向层叠方向的上方隆起。隆起的大小随着线圈电极的片数增多而增大，其结果是，在层叠体的表面出现凹凸。
如上所述，若在层叠体的表面存在凹凸，则在层叠线圈器件安装在印制电路板上时，会倾斜地安装在印制电路板上，产生安装不良。其结果是，产生层叠线圈器件与印制电路板的连接不良；或者由于层叠线圈器件与印制电路板的安装强度不够，导致层叠线圈器件从印制电路板脱落。另外，在层叠线圈器件的表面装载电子器件时也一样，会产生层叠线圈器件与电子器件的连接不良；或者电子器件从层叠线圈器件脱落。
专利文献1：日本专利特开平11-3829号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可以抑制在表面产生凹凸的层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块。
第一发明是一种层叠型电子器件，其特征是，包括：具有环状布线的一部分有缺口的形状、且互相电连接而构成线圈的多个内部电极；以及与上述多个内部电极一起层叠的绝缘层，具有不同直径的多种上述内部电极在层叠方向周期性地排列。
根据第一发明，具有不同直径的多种内部电极在层叠方向周期性地排列。据此，由于内部电极在层叠方向难以排列在直线上，因此在由绝缘层构成的层叠体中，在形成有内部电极的部分与除此之外的部分之间因内部电极而产生的厚度之差易于减小。其结果是，根据第一发明，可以抑制在表面形成凹凸。
在第一发明中，也可以是具有第一直径的上述内部电极和具有比该第一直径小的第二直径的上述内部电极在层叠方向交替排列。
在第一发明中，也可以是在层叠方向相邻的具有上述第一直径的上述内部电极的一部分和具有上述第二直径的上述内部电极的一部分在层叠方向重叠。
在第一发明中，也可以是在层叠方向相邻的具有上述第一直径的上述内部电极和具有上述第二直径的上述内部电极在除了上述缺口部分的全部周围在层叠方向重叠。
在第一发明中，也可以是具有上述第一直径的上述内部电极的内周部分比具有上述第二直径的上述内部电极的外周部分位于内侧。
在第一发明中，也可以是上述多个内部电极的中心排列在直线上。
在第一发明中，也可以是上述绝缘层由具有不同厚度的多种绝缘层构成。
在第一发明中，还可以包括与上述内部电极电连接、构成电容器的电容器电极。
在第一发明中，也可以是上述线圈及上述电容器构成谐振电路或者滤波电路。
在第一发明中，也可以是上述绝缘层由磁性体构成。
第二发明是一种电子器件模块，其特征是，包括：第一发明所涉及的层叠型电子器件；以及装载在由上述绝缘层构成的层叠体的面上、且与上述线圈电连接的电子器件。
根据本发明，由于具有不同直径的多种内部电极在层叠方向周期性地排列，因此可以抑制在层叠体的表面形成凹凸。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的层叠型电子器件的外观立体图。
图2是上述层叠型电子器件的层叠体的分解图。
图3是上述层叠型电子器件的截面构造图。
图4是变形例所涉及的层叠型电子器件的立体图。
图5是其他实施方式所涉及的层叠型电子器件的截面构造图。
图6是电子器件模块的截面构造图。
图7是电子器件模块的立体图。
图8是电子器件模块的截面构造图。
图9是变形例所涉及的层叠型电子器件的层叠体的分解图。
图10是变形例所涉及的层叠型电子器件的层叠体的分解图。
图11是以往的层叠线圈器件的截面构造图。
标号说明
1、1a层叠型电子器件
2层叠体
4a、4b、4c、4d、4e、5磁性体层
8a、8b、8c、8d、8e线圈电极
9a、9b、9c、9d、9e布线部
10a、10b、10c、10d、10e、11a、11e引出部
12a、12b外部电极
14a、14b、14c、14d、15a、15b电介质层
18a、18b、18c、18d电容器电极
20a、20b、20c 电子器件
100、200电子器件模块
B1、B2、B3、B4通孔导体
C电容器
L线圈
具体实施方式
下面，说明本发明的一个实施方式所涉及的层叠型电子器件。图1是层叠型电子器件1的外观立体图。图2是层叠体2的分解图。图3是层叠型电子器件1的截面构造图。图3中表示与层叠方向平行的平面的截面。下面，在形成层叠型电子器件1时，将层叠陶瓷生片(green sheet)的方向定义为层叠方向。
(关于层叠型电子器件的结构)
层叠型电子器件1如图1所示，包括：在内部包含线圈L的长方体状的层叠体2；以及在层叠体2的相对的侧面形成、与线圈L连接的两个外部电极12a、12b。
层叠体2是一起层叠多个线圈电极与多个磁性体层而构成的。具体而言如下。层叠体2如图2所示，通过层叠由高磁导率的铁氧体(例如Ni-Zn-Cu铁氧体或者Ni-Zn铁氧体等)构成的多个磁性体层4a～4e、5而构成。多个磁性体层4a～4e、5是分别具有近似相同的面积及形状的长方形的绝缘层。
在磁性体层4a～4e的主面上分别形成互相电连接、构成线圈L的线圈电极8a～8e。另外，在磁性体层4a～4d分别形成通孔导体B1～B4。下面，在表示个别的磁性体层4a～4e及线圈电极8a～8e时，在参照标号之后标注英文字母，在总称磁性体层4a～4e及线圈电极8a～8e时，省略参照标号之后的英文字母。另外，在表示个别的通孔导体B1～B4时，在B之后标注数字，在总称通孔导体B1～B4时，省略B之后的数字。
各线圈电极8由Ag构成的导电性材料构成，具有环状布线的一部分有缺口的形状。在本实施方式中，线圈电极8具有“C”字形的形状。线圈电极8互相电连接，构成线圈L。线圈电极8a包含布线部9a及引出部10a、11a。线圈电极8b、8c、8d分别包含布线部9b、9c、9d及引出部10b、10c、10d。线圈电极8e包含布线部9e及引出部11e。下面，在表示个别的布线部9a～9e及引出部10a～10d、11a、11e时，在参照标号之后标注英文字母，在总称布线部9a～9e及引出部10a～10d、11a、11e时，省略参照标号的后的英文字母。
布线部9具有环状布线的一部分有缺口的形状，使电流回旋地流动。布线部9由具有不同直径的多种布线部构成。在本实施方式中，布线部9由具有半径r1的布线部9a、9c、9e和具有比半径r1小的半径r2的布线部9b、9d构成。另外，设半径r1、r2分别是从布线部9的中心到内周部分的距离。
在布线部9a的一端连接引出部11a，在布线部9a的另一端连接引出部10a。引出部11a是用于将线圈L与外部电极12a电连接的布线，从布线部9a向外侧引出。引出部10a从布线部9a向内侧引出。在该引出部10a的一端，与在层叠方向贯穿磁性体层4a的通孔导体B1连接。
在布线部9b的一端连接通孔导体B1，在布线部9b的另一端连接引出部10b。引出部10b从布线部9b向外侧引出。该引出部10b的一端与在层叠方向贯穿磁性体层4b的通孔导体B2连接。
在布线部9c的一端连接通孔导体B2，在布线部9c的另一端连接引出部10c。引出部10c从布线部9c向内侧引出。该引出部10c的一端与在层叠方向贯穿磁性体层4c的通孔导体B3连接。
在布线部9d的一端连接通孔导体B3，在布线部9d的另一端连接引出部10d。引出部10d从布线部9d向外侧引出。该引出部10d的一端与在层叠方向贯穿磁性体层4d的通孔导体B4连接。
在布线部9e的一端连接通孔导体B4，在布线部9e的另一端连接引出部11e。引出部11e是用于将线圈L与外部电极12b电连接的布线，从布线部9e向外侧引出。
若从层叠方向的上侧，以图2所示的分解立体图的磁性体层5、4a～4e的顺序将其重叠，形成层叠体2，并在层叠体2的表面形成外部电极12a、12b，则可以得到具有图3所示的截面构造的层叠型电子器件1。下面，参照图2及图3说明层叠型电子器件1的截面构造。
在层叠型电子器件1中，如图2及图3所示，具有不同直径的多种线圈电极8在层叠方向周期性地排列。在本实施方式中，具有半径r1的线圈电极8a、8c、8e和具有半径r2的线圈电极8b、8d在层叠方向交替排列。此时，各线圈电极8的中心排列在直线上。另外，在层叠方向相邻的具有半径r1的线圈电极8a、8c、8e的一部分和具有半径r2的线圈电极8b、8d的一部分在层叠方向重叠。具体而言，如图3所示，线圈电极8a、8c、8e的内周部分α比线圈电极8b、8d的外周部分β位于内侧(线圈L的线圈轴侧)。而且，在层叠方向相邻的具有半径r1的线圈电极8a、8c、8e和具有半径r2的线圈电极8b、8d在除了缺口部分的全部周围在层叠方向重叠。
(关于层叠型电子器件的制造方法)
下面参照图1至图3说明层叠型电子器件1的制造方法。在下面说明的制造方法中，设通过片材层叠法制作一个层叠型电子器件1。
首先，应成为磁性体层4、5的陶瓷生片的制作如下。将以规定的比率计量的氧化铁(Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镍(NiO)、以及氧化铜(CuO)的各材料作为原材料投入球磨机，进行湿法搅拌。将得到的混合物干燥后粉碎，将得到的粉末在800℃下预烧1小时。将得到的预烧粉末用球磨机进行湿法粉碎后，干燥后破碎，得到粒子直径为2μm的铁氧体陶瓷粉末。
在该铁氧体陶瓷粉末添加粘合剂(乙酸乙烯酯、水溶性丙烯酸等)和增塑剂、湿润剂、分散剂，用球磨机进行混合，之后，利用减压进行脱泡。利用刮刀法将得到的陶瓷浆料形成为片状，使其干燥，制作具有期望膜厚(例如40μm)的陶瓷生片。
接下来，在应成为磁性体层4a～4d的陶瓷生片，形成通孔导体B。具体而言，使用激光束在陶瓷生片形成贯穿孔。接下来，利用印刷涂布等方法在该贯穿孔填充Ag、Pd、Cu、Au或其合金等导电性糊料。
接下来，在应成为磁性体层4a～4e的陶瓷生片上，利用丝网印刷法或光刻法等方法涂布以Ag、Pd、Cu、Au或其合金等作为主成分的导电性糊料，通过这样形成线圈电极8。另外，线圈电极8及通孔导体B也可以同时在陶瓷生片形成。
接下来层叠各陶瓷生片。具体而言，配置应成为磁性体层4e的陶瓷生片。接下来，在应成为磁性体层4e的陶瓷生片上，配置及预压接应成为磁性体层4d的陶瓷生片。之后，对于应成为磁性体层4c、4b、4a、5的陶瓷生片，也同样按照该顺序进行层叠及预压接。据此，形成未烧成的层叠体2。对该未烧成的层叠体2，利用静液压压床等实施正式压接。
接下来，对层叠体2进行脱粘合剂处理及烧成。脱粘合剂处理例如在400℃的条件下进行3小时。烧成例如在900℃的条件下进行2小时。据此，可以得到烧成的层叠体2。在层叠体2的表面，例如利用浸渍法等方法涂布及烧接主成分为银的电极糊料，通过这样形成外部电极12a、12b。外部电极12a、12b如图1所示，在层叠体2的左右的端面形成。线圈电极8a、8e分别与外部电极12a、12b电连接。
最后，在外部电极12a、12b的表面实施镀Ni/镀Sn。经过以上的工序，完成图1所示的层叠型电子器件1。
(效果)
根据层叠型电子器件1，如下面的说明所示，可以抑制在层叠体2的表面形成凹凸。更详细而言，在以往的层叠线圈器件中，由于线圈电极在层叠方向排列在直线上，因此磁性体层的形成有线圈电极的部分会因线圈电极而变厚，与其他部分相比向层叠方向的上方隆起。隆起的大小随着线圈电极的片数增多而增大，其结果是，在层叠体的表面出现凹凸。
另一方面，在层叠型电子器件1中，如图3所示，形成线圈电极8a、8c、8e排列的一列；以及线圈电极8b、8d排列的一列。因此，层叠体的隆起分别分散在线圈电极8a、8c、8e排列的一列和线圈电极8b、8d排列的一列。例如，如以往的层叠线圈器件所示，在五片线圈电极排列在直线上时，层叠体的形成有线圈电极的部分比其他部分厚五片线圈电极的厚度的量。另一方面，在层叠型电子器件1中，线圈电极8分为两列排列在直线上。因此，层叠体2的形成有线圈电极8的部分只比其他部分厚两片或者三片线圈电极的厚度的量。其结果是，根据层叠型电子器件1，可以抑制在层叠体2的表面形成凹凸。
另外，由于可以降低磁性体层4、5隆起的大小，因此可以抑制应力在该磁性体层4、5集中而产生的裂纹。
另外，在层叠型电子器件1中，由于线圈电极8的中心排列在直线上，因此可以使线圈L产生的磁通集中在线圈电极8的中心。其结果是，根据层叠型电子器件1，可以增大线圈L的电感值。
另外，在层叠型电子器件1中，使在层叠方向相邻的线圈电极8彼此之间在层叠方向只有一部分重叠。通过这样配置线圈电极8，可以使在层叠方向相邻的线圈电极8彼此之间靠近。其结果是，在层叠方向相邻的线圈电极8之间的磁场耦合变强，可以得到磁场耦合度较高的层叠型电子器件1。
另外，在本实施方式中，层叠型电子器件1的两个外部电极12a、12b是覆盖层叠体2的整个侧面而形成的，但外部电极12a、12b不限于此。例如，如图4所示，外部电极12a、12b、12c、12d也可以覆盖层叠体2的侧面的一部分及层叠方向的上表面及下表面的一部分而形成。在层叠型电子器件1如变压器那样包含两个线圈L时，如图4所示，设置与两个线圈L的输入输出分别对应的四个外部电极12。
(其他实施方式)
本发明所涉及的层叠型电子器件不限于上述实施方式所涉及的层叠型电子器件1。所以，也可以适当地变更层叠型电子器件1的设计。下面，参照附图说明其他实施方式所涉及的层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块。图5是其他实施方式所涉及的层叠型电子器件1a的截面构造图。在图5的层叠型电子器件1a中，对与图1的层叠型电子器件1相同的结构标注了相同的参照标号。
图5所示的层叠型电子器件1a在包含线圈L的层的层叠方向的上侧层叠有包含电容器C的层。该层叠型电子器件1a是包含由线圈L及电容器C构成的谐振电路或者滤波电路的LC复合电路元件。
层叠型电子器件1a除了层叠型电子器件1，还包括电介质层14a～14d、15a、15b及电容器电极18a～18d。电介质层14a～14d、15a、15b由电介质材料构成，具有与磁性体层4、5同样的长方形形状。在电介质层14a～14d的主面，分别形成电容器电极18a～18d。电容器电极18a～18d是构成电容器C的面状电极。
从层叠方向的上面起，将上述电介质层14a～14d、15a、15b按照顺序层叠在磁性体层5上。然后，通过在层叠体2的侧面形成外部电极12a、12b，完成层叠型电子器件1a。另外，电容器C与线圈L通过未图示的通孔导体电连接。
根据层叠型电子器件1a，与层叠型电子器件1一样，可以抑制在层叠体2的表面形成凹凸。
另外，在层叠型电子器件1的层叠方向的上侧的面，如图6的电子器件模块100的截面构造图及图7的电子器件模块100的立体图所示，也可以装载电子器件20a～20c。图6是图7的点划线的截面构造图。此时，在层叠型电子器件1的磁性体层5形成通孔导体(未图示)，且与该通孔导体连接的电极焊盘(未图示)形成于层叠体2的层叠方向的上侧的面。然后，电子器件20a、20b分别通过焊接部21a、21b、21c、21d，与电极焊盘电连接，对层叠型电子器件1进行安装。
另外，电子器件模块200也可以具有图8所示的截面构造。图8是电子器件模块200的截面构造图。在层叠型电子器件1的下表面形成LGA(Land GridArray，焊盘栅格阵列)用电极12i、12j。该LGA电极12i、12j和安装有电子器件20d的电极22a、22b通过通孔导体28a、28b连接。这样，也可以设置将LGA电极12i、12j与电极22a、22b电连接的通孔导体28a、28b。另外，通孔导体28a、28b也可以将LGA电极12i、12j或者电极22a、22b与内部电极8电连接。
另外，磁性体层4、5也可以具有不相等的厚度，可以由具有不同厚度的多种磁性体层构成。通过调整磁性体层4、5的厚度，可以调整在层叠方向相邻的线圈电极8彼此之间的磁耦合度。
另外，在层叠型电子器件1、1a中，使用具有两种半径r1、r2的线圈电极8，但线圈电极8的半径的种类不限于此。只要是具有不同半径的多种线圈电极8周期性地排列即可，例如也可以将三种以上半径的线圈电极8用于层叠型电子器件1、1a。
另外，在层叠型电子器件1、1a中，具有两种半径r1、r2的线圈电极8交替在层叠方向排列，但线圈电极8的排列方式不限于此。只要是具有不同半径的多种线圈电极8周期性地排列即可，例如，也可以在排列两片具有半径r1的线圈电极8后排列两片具有半径r2的线圈电极8。
另外，线圈电极8不限于圆的一部分有缺口的形状。线圈电极8只要是环状布线的一部分有缺口的形状即可。所以，线圈电极8例如也可以如图9所示的变形例所涉及的层叠型电子器件1b的层叠体2的分解图所示，是椭圆的一部分有缺口的形状。另外，线圈电极8也可以如图10所示的变形例所涉及的层叠型电子器件1c的层叠体2的分解图所示，是长方形的一部分有缺口的形状。另外，也可以是半径慢慢减小或者增大的回旋形状的线圈电极8。此时，线圈电极8的半径是从椭圆的中心或者长方形的中心(对角线的交点)到布线部9的内周部的平均距离。
工业上的实用性
如上所述，本发明对于层叠型电子器件及包括该器件的电子器件模块是有用的，特别是可以抑制在表面产生凹凸这一点较优。
Claims (11)
1.一种层叠型电子器件，其特征在于，包括：
具有环状布线的一部分有缺口的形状且互相电连接而构成线圈的多个内部电极；以及
与所述多个内部电极一起层叠的绝缘层，
具有不同直径的多种所述内部电极在层叠方向周期性地排列，
在厚度方向互相邻接的环状布线中，每个环状布线的外周部分与内周部分之间的中心线从上往下看形成在不同的位置。
2.如权利要求1所述的层叠型电子器件，其特征在于，
具有第一直径的所述内部电极和具有比该第一直径小的第二直径的所述内部电极在层叠方向交替排列。
3.如权利要求2所述的层叠型电子器件，其特征在于，
在层叠方向相邻的具有所述第一直径的所述内部电极的一部分和具有所述第二直径的所述内部电极的一部分在层叠方向重叠。
4.如权利要求3所述的层叠型电子器件，其特征在于，
在层叠方向相邻的具有所述第一直径的所述内部电极和具有所述第二直径的所述内部电极在全部周围的除了有所述缺口的部分的层叠方向重叠。
5.如权利要求3或4的任一项所述的层叠型电子器件，其特征在于，
具有所述第一直径的所述内部电极的内周部分与具有所述第二直径的所述内部电极的外周部分相比位于更内侧。
6.如权利要求1至4中的任一项所述的层叠型电子器件，其特征在于，
所述多个内部电极的中心排列在直线上。
7.如权利要求1至4中的任一项所述的层叠型电子器件，其特征在于，
所述绝缘层由具有不同厚度的多种绝缘层构成。
8.如权利要求1至4中的任一项所述的层叠型电子器件，其特征在于，
还包括与所述内部电极电连接且构成电容器的电容器电极。
9.如权利要求8所述的层叠型电子器件，其特征在于，
所述线圈及所述电容器构成谐振电路或者滤波电路。
10.如权利要求1至4中的任一项所述的层叠型电子器件，其特征在于，
所述绝缘层由磁性体构成。
11.一种电子器件模块，其特征在于，包括：
如权利要求1至10中的任一项所述的层叠型电子器件；以及
装载在由所述绝缘层构成的层叠体的面上且与所述线圈电连接的电子器件。
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