CN101930824A - 电子元件 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够得到大的电感值且能够减少电阻值离散的电子元件。从层叠方向俯视时，线圈形成为相互重合的环状的轨道。环状的轨道被通过绝缘体层(16a)的对角线的交点且平行于绝缘体层(16a)的短边的直线划分为第一轨道和第二轨道。将第一轨道相对直线线对称地移动而得到的轨道作为第三轨道的情况下，第二轨道的一部分重合在第三轨道的一部分上，第二轨道的其余部分比第三轨道的其余部分更近于所述交点。通路孔导体被设置在由第二轨道的其余部分和第三轨道的其余部分围成的区域内。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件，尤其涉及内藏有线圈的电子元件。
背景技术
作为以往的电子元件，如专利文献1中记载的叠层片式电感器已为人所知。图9是专利文献1中记载的叠层片式电感器500的透视图。
如图9所示，叠层片式电感器500具备叠层体502、外部电极504a、504b、通路孔导体506a、506b以及线圈L。叠层体502由绝缘体层层叠而成，内藏有线圈L。线圈L是具有沿叠层方向(图9的上下方向)延伸的线圈轴的螺旋状的线圈。外部电极504a、504b设置在叠层体502的底面上，通路孔导体506a、506b分别露出叠层体502的侧面并在叠层方向上延伸，并且连接线圈L和外部电极504a、504b。
这里更详细地说明通路孔导体506a、506b。从叠层方向俯视时，通路孔导体506a、506b呈半圆形，这是因为将沿叠层方向延伸的圆柱形的通路孔导体一分为二而形成两个通路孔导体。即，在把母叠层体切割为单个的叠层体502时，将跨两个叠层体502而形成的通路孔导体分割成两个通路孔导体。
在以上那样的叠层片式电感器500中，可以增大线圈L的直径，能够得到大的电感值。更详细地说，把通路孔导体506a、506b设置得露出叠层体502的侧面。因此，与将通路孔导体506a、506b设置在叠层体502内的情况相比，在叠层片式电感器500中，就扩大了能够形成线圈L的区域。这样，就可以把线圈L的直径做大，能够得到大的电感值。
但是，如以下说明的那样，叠层片式电感器500依然存在会发生外部电极504a、504b之间的电阻值离散的问题。更详细地说，线圈L经由通路孔导体506a、506b连接在外部电极504a、504b上。如上所述，圆柱形的通路孔导体被一分为二而形成通路孔导体506a、506b。因此，切割母叠层体时的切割位置的误差会使通路孔导体506a、506b的形状产生离散。结果，通路孔导体506a、506b的电阻值会产生离散，外部电极504a、504b之间的电阻值就产生离散。
【专利文献1】特开2002-260925号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够得到大的电感值且能够减少电阻值离散的电子元件。
本发明的一种实施方式的电子元件具备：长方形的多层绝缘体层层叠起来构成的叠层体，在第一端部位于比第二端部更靠叠层方向的上侧的状态下设置在所述叠层体内的线圈，设置在所述叠层体的下表面的外部电极，设置在所述叠层体内且连接着所述第一端部和所述外部电极的通路孔导体；其中，把从叠层方向俯视时相互重合而形成环状的轨道的多条线圈导体连接起来而构成所述线圈；所述环状的轨道被通过所述绝缘体层的对角线的交点且平行于该绝缘体层的短边的直线划分为第一轨道和第二轨道；把所述第一轨道相对所述直线线对称地移动而得到的轨道作为第三轨道的情况下，所述第二轨道的一部分与该第三轨道的一部分重合，该第二轨道的其余部分比该第三轨道的其余部分更近于所述交点；所述通路孔导体被设置在由所述第二轨道的其余部分和所述第三轨道的其余部分围成的区域内，且为从所述绝缘体层的长边方向和短边方向平面看时与所述第二轨道重合的位置上。
另外，本发明的电子元件中，所述第一轨道和所述第三轨道组合成长方形的轨道。
本发明的电子元件的所述第三轨道的其余部分构成长方形轨道的角。
另外，所述线圈呈沿规定方向旋转同时朝层叠方向的上方侧延伸的螺旋状；从所述第一端部看，所述第二端部被设置在处于沿所述规定方向离开最远的位置处的角上。
此外，所述第二轨道的其余部分为以所述通路孔导体为中心的圆弧状。如果采用本发明，能够得到大的电感值且能够减少电阻值的离散。
附图说明
图1是具体实施方式的电子元件的立体图。
图2是一种实施方式的电子元件的叠层体的分解立体图。
图3是从z轴方向透视叠层体的示图。
图4是从z轴方向透视比较例的电子元件的叠层体的示图。
图5是表示模拟结果的曲线图。
图6是表示模拟结果的曲线图。
图7是从z轴方向透视第一变形例的电子元件的叠层体的示图。
图8是从z轴方向透视第二变形例的电子元件的叠层体的示图。
图9是专利文献1中所述的叠层片式电感器的透视图。
【符号的说明】
C1、C2…对角线
E…区域
L…线圈
L1…直线
P…交点
R、R1～R3、r2～r5…轨道
V1、V2、v1～v22…通路孔导体
t1～t2…端部
10、10a、10b…电子元件
12、12a、12b…叠层体
14a、14b…外部电极
16a、16b、17a～17j…绝缘体层
18a～18j…线圈导体
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式的电子元件。
(电子元件的构成)
以下参照附图说明本发明的一种实施方式的电子元件。图1是该实施方式的电子元件10的立体图，图2是该实施方式的电子元件10的叠层体12的分解立体图。以下把电子元件10的叠层方向定义为z轴方向；把沿电子元件10的短边的方向定义为x轴方向；把沿电子元件10的长边的方向定义为y轴方向。x轴方向、y轴方向和z轴方向两两正交。
如图1和图2所示，电子元件10具备叠层体12、外部电极14a、14b、线圈L以及通路孔导体V1、V2(图1中未示出)。叠层体12呈长方体状，内藏有线圈L和通路孔导体V1、V2。
外部电极14a、14b分别经由通路孔导体V1、V2连接在线圈L上，并且被设置在位于叠层体12的z轴方向的负方向侧的底面上(下表面)。在本实施方式中，外部电极14a沿着位于y轴方向的正方向侧的边设置在叠层体12的底面上，外部电极14b沿着位于y轴方向的负方向侧的边设置在叠层体12的底面上。
如图2所示，把绝缘体层16a、17a～17j、16b在z轴方向上按该顺序层叠起来而构成叠层体12。绝缘体层16a、17a～17j、16b分别呈长方形，并且用如Ni-Cu-Zn类铁氧体构成的磁性材料制成。
如图2所示，线圈L由线圈导体18a～18j及通路孔导体v12～v20构成。即，通路孔导体v12～v20把线圈导体18a～18j连接起来构成线圈L。线圈L具有沿z轴方向延伸的线圈轴，呈沿顺时针方向(箭头A方向)旋转同时朝z轴方向的正方向侧延伸的螺旋状。线圈L的端部t1处于比线圈L的端部t2更靠z轴正方向一侧。
如图2所示，线圈导体18a～18j被分别设置在绝缘体层17a～17j上。线圈导体18a～18j分别由Ag制的导电性材料制成，并具有7/8匝的匝数，把线状导体弯折而成。但是，线圈导体18a具有3/4匝的匝数。即，线圈导体18a～18j呈切掉环状轨道之一部分(线圈导体18a切掉1/4，线圈导体18b～18j切掉1/8)的形状。从z轴方向俯视时，线圈导体18a～18j相互重合，构成环状的轨道R。线圈L的端部t1是线圈导体18a的箭头A的方向的下游侧的端部，线圈L的端部t2是线圈导体18j的箭头A的方向的上游侧的端部。
通路孔导体v12～v20连接着线圈导体18a～18j。更详细地说，通路孔导体v12在箭头A的方向上连接与线圈导体18a的端部t1相距5/8匝的位置和线圈导体18b的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v13连接线圈导体18b箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18c的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v14连接线圈导体18c箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18d的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v15连接线圈导体18d箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18e的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v16连接线圈导体18e箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18f的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v17连接线圈导体18f箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18g的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v18连接线圈导体18g的箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18h的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v19连接线圈导体18h箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18i的箭头A的方向的下游侧的端部。通路孔导体v20连接线圈导体18i的箭头A的方向的上游侧的端部和线圈导体18j的箭头A的方向的下游侧的端部。
如图2所示，通路孔导体v1～v11沿z轴方向贯通绝缘体层17a～17j、16b，且连成一直线而构成一条通路孔导体V1。通路孔导体V1被设置在叠层体12内，且连接着线圈L的端部t1和外部电极14a。即，位于通路孔导体V1的z轴正方向侧的端部连接于线圈导体18a的箭头A的方向的下游侧的端部；位于通路孔导体V1的z轴负方向侧的端部连接在外部电极14a上。
如图2所示，通路孔导体v21、v22(V2)沿z轴方向贯通绝缘体层17j、16b。通路孔导体v21、v22(V2)被设置在叠层体12内，且连接着线圈L的端部t2和外部电极14b。即，位于通路孔导体V2的z轴方向的正方向侧的端部连接于线圈导体18j的箭头A的方向的上游侧的端部；位于通路孔导体V2的z轴方向的负方向侧的端部连接在外部电极14b上。
然后参照附图说明通路孔导体V1与轨道R的位置关系。图3是从z轴方向透视叠层体12的示图。
如图3(a)所示，通路孔导体V1被设置在由线圈导体18a～18j构成的轨道R的外侧。因此，通路孔导体V1就不通过线圈L的内部，不妨碍线圈L产生的磁通。
如图3(a)所示，轨道R被通过绝缘体层16a的对角线C1、C2的交点且平行于绝缘体层16a的短边的直线L1划分为轨道R1、轨道R2。具体地说，在轨道R中，位于比直线L1更朝y轴方向的负方向侧的部分是轨道R1，位于比直线L1更朝y轴方向的正方向侧的部分是轨道R2。如图3(b)所示，在将轨道R1相对于直线L1线对称地移动而得到的轨道作为轨道R3的情况下，轨道R2的一部分(以下称为轨道r2)重叠在轨道R3的一部分(以下称为轨道r3)上。另外，轨道R2的其余部分(以下称为轨道r4)比轨道R3的其余部分(以下称为轨道r5)更近于交点P。在轨道R2、R3中，轨道R2、R3的其余部分(轨道r4、r5)指轨道r2、r3以外的部分。
如图3(b)所示，轨道R1和轨道R3组合起来成为长方形的轨道，而轨道r5构成由轨道R1和轨道R3组成的长方形轨道的角。
另外，如图3所示，从z轴方向俯视时，通路孔导体V1被设置在由轨道r4和轨道r5围成的区域E内；从绝缘体层16a的长边方向(即y轴方向)和短边方向(即x轴方向)平视时，通路孔导体V1被设置在与轨道R2重合的位置。本实施方式中，从z轴方向俯视时，通路孔导体V1位于由轨道r5构成的角处。轨道r4是朝交点P突出的圆弧，是以通路孔导体V1为中心的圆弧。因此，如图2所示，线圈导体18b～18f、18h～18j与通路孔导体V1的最接近距离就为定值。
(效果)
如果采用以上那样的电子元件10的话，就能够得到大的电感值。更详细地说，在电子元件10中，通路孔导体V1在线圈L的外部沿z轴方向延伸，不通过线圈L的内部。这样，通路孔导体V1就不妨碍通过线圈L的磁通，因此，用电子元件10能够得到大的电感值。
另外，如图3所示，在电子元件10中，从z轴方向俯视时，通路孔导体V1被设置在由轨道r4和轨道r5围成的区域E内；且从绝缘体层16a的长边方向和短边方向平视时，通路孔导体V1被设置在与轨道R2重合的位置。即，线圈导体18a～18j构成长方形的轨道，同时仅在通路孔导体V1近旁构成向C1、C2的交点P侧突出的圆弧，由此而避开通路孔导体V1。因此，能够使线圈导体18a～18j的各边尽可能地接近绝缘体层17a～17j的各边，同时，能够避免通路孔导体V1与线圈导体18a～18j的接触。这样，电子元件10能够增大线圈L，能够得到大的电感值。
另外，电子元件10能够减少外部电极14a、14b之间的电阻值的离散。更详细地说，在专利文献1中记载的叠层片式电感器500中，如上所述，将圆柱状的通路孔导体一分为二形成通路孔导体506a、506b。因此，切割母叠层体时的切割位置的离散就会产生通路孔导体506a、506b的形状的离散。结果，通路孔导体506a、506b的电阻值就会产生离散，外部电极504a、504b之间的电阻值就产生离散。
另一方面，在电子元件10中，未分割通路孔导体V1、V2。因此，在电子元件10中，由于通路孔导体V1、V2的电阻值难以产生离散，所以能够减少外部电极14a、14b之间的电阻值的离散。
如图3所示，在电子元件10中，轨道r4是朝交点P突出的圆弧，是以通路孔导体V1为中心的圆弧。因此，如图2所示，线圈导体18b～18f、18h～18j与通路孔导体V1的最接近距离就为定值。即，在电子元件10中，在维持线圈导体18b～18f、18h～18j与通路孔导体V1绝缘的状态下，能够减小线圈导体18b～18f、18h～18j与通路孔导体V1的距离。结果，用电子元件10能够尽可能地增大线圈L，能够得到大的电感值。
如图3所示，在电子元件10中，从z轴方向俯视时，通路孔导体V1位于由轨道r5构成的角处。因此，由于通路孔导体V1的存在，能够把从z轴方向俯视时的线圈L的面积减少量控制在中心角为90度的扇形的面积。这样，用电子元件10就能够得到大的电感值。
(模拟结果)
为了更加明确电子元件10获得的效果，本申请的发明人进行了以下说明的计算机模拟。图4是从z轴方向透视比较例的电子元件的叠层体112的示图。
本申请的发明人制作了具有图1、图2所示的结构的电子元件10的模型，作为第一模型，并制作了具有图4所示的叠层体112的电子元件的模型，作为比较例即第二模型。比较图3和图4可知，第一模型的线圈L的面积大于第二模型的线圈L的面积。其他模拟条件如下。
薄片尺寸：2.5mm×2.0mm×1.1mm
通路孔导体的直径：100μm～150μm
线圈导体的线宽：250μm～250μm
线圈导体的厚度：20μm～60μm
线圈L的匝数：8.5匝
通路孔导体V1与线圈L的最接近距离：200μm
从z轴方向俯视时的线圈L的面积：1.0mm2～1.5mm2
绝缘体层16a的层数：10～30层
使用非磁性体层作为绝缘体层17a、17d、17h。
用以上那样的第一模型和第二模型考察了流经线圈L的电流值与电感值的关系。图5和图6是表示模拟结果的曲线图。图5中，纵轴表示电感值，横轴表示电流值。图6中，纵轴表示电感值变化率，横轴表示电流值。所谓电感值变化率是由(各电流值时的电感值—电流值0时的电感值)/电流值0时的电感值×100所得到的值。
按照图5所示的模拟结果，第一模型能够得到大于第二模型的电感值。因此可知，用电子元件10能够得到大的电感值。
按照图6所示的模拟结果可知，电流值增大时，第一模型的电感值变化率的减少量比第二模型的少。因此，第一模型的直流重叠特性优于第二模型的直流重叠特性。这是因为第一模型的线圈L的面积大于第二模型的线圈L的面积，所以难以产生磁饱和。
(电子元件的制造方法)
以下参照附图说明电子元件的制造方法。以下说明同时制作多个电子元件10时的制造方法。
首先，准备用以构成图2的绝缘体层16a、16b、17a～17j的陶瓷坯片。具体地说，把以规定的配比称量的氧化铁(Fe2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)和氧化镍(NiO)作为原料投入球磨机中进行湿式混合；将所得到的混合物干燥后粉碎，在800℃的温度下煅烧1小时；把所得到的煅烧粉末在球磨机内湿式粉碎后，干燥，破碎，得到铁氧体陶瓷粉末。
对该铁氧体陶瓷粉末加入结合剂(醋酸乙烯、水溶性丙烯)和可塑剂、湿润料、分散剂，并用球磨机进行混合，然后减压脱泡；用定厚刮板法把所得到的瓷浆在载体片上形成片状，干燥，制作构成绝缘体层16a、16b、17a～17j的陶瓷坯片。
接着，如图2所示，在构成绝缘体层17a～17j、16b的各陶瓷坯片上形成通路孔导体v1～v22。具体地说，对构成绝缘体层17a～17j、16b的陶瓷坯片照射激光束，形成通路孔。然后用印刷涂覆等方法对该通路孔填充Ag、Pd、Cu、Au或它们的合金等导电膏。
接下来，如图2所示，在构成绝缘体层17a～17j的陶瓷坯片的z轴正方向侧的主面(下称表面)上形成线圈导体18a～18j。具体地说，用丝网印刷法或光刻法等方法在构成绝缘体层17a～17j的陶瓷坯片的表面上涂覆以Ag、Pd、Cu、Au或它们的合金等为主要成分的导电膏，由此形成线圈导体18a～18j。也可以在同一个工序中进行线圈导体18a～18j的形成和对通路孔填充导电膏。
如图2所示，在构成绝缘体层16b的陶瓷坯片的z轴负方向侧的主面(下称背面)上形成外部电极14a、14b。具体地说，用丝网印刷法或光刻法等方法在构成绝缘体层16b的陶瓷坯片的背面上涂覆以Ag、Pd、Cu、Au或它们的合金等为主要成分的导电膏，由此形成外部电极14a、14b。
然后，如图2所示，把构成绝缘体层16a、17a～17j、16b的陶瓷坯片按该顺序排列并层叠·压紧，从而得到未烧结的母叠层体。构成绝缘体层16a、17a～17j、16b的陶瓷坯片的层叠·压紧，是首先将其一层层地层叠起来并预压紧，得到母叠层体之后，再用水压机等对未烧结的母叠层体加压，由此来进行正式压紧。
然后用切刀把母叠层体切成规定尺寸(2.5mm×2.0mm×1.1mm)的叠层体12，由此而得到未烧结的叠层体12。对该未烧结的叠层体12进行脱粘合剂处理和烧结。脱粘合剂处理是在如低氧气氛中按500℃温度下2小时的条件进行。烧结是按例如800℃～900℃温度下2.5小时的条件进行。用以上的工序就做成了图1所示的电子元件10。
(变形例)
以下参照附图说明涉及变形例的电子元件10a、10b。图7是从z轴方向透视涉及第一变形例10a的叠层体12a的示图。
在图7所示的叠层体12a中，与电子元件10的线圈L一样，线圈L呈沿顺时针方向(箭头A方向)旋转同时朝z轴正方向侧延伸的螺旋状。如图7所示，线圈L的端部t1位于x轴方向的正方向侧且为y轴方向的正方向侧的角处。另一方面，如图7所示，线圈L的端部t2位于x轴方向的正方向侧且为y轴方向的负方向侧的角处。即，从端部t2看，端部t1被设置在处于沿箭头A的方向最远的位置处的角上。这样，就能够增大端部t1与端部t2之间的距离，能够增大线圈L的匝数。
图8是从z轴方向透视第二变形例的电子元件10b的叠层体12b的示图。如图8所示，也可以把轨道r4设置在由轨道R1、R3构成的长方形的轨道的短边上，而不是设置在其角落处。这种情况下，轨道r4做成以通路孔导体V1为中心的半圆形的轨道。虽未图示，但是，轨道r4也可以设置在由轨道R1、R3构成的长方形的轨道的长边上。不过，这种情况下，外部电极14a就变成沿位于x轴方向的负方向侧的边设置在叠层体12b的底面上，而外部电极14b则沿位于x轴方向的正方向侧的边设置在叠层体12b的底面上。
在电子元件10、10a、10b中，由轨道R1、R3构成的轨道呈长方形，但是并不把由轨道R1、R3构成的轨道限定为长方形。
轨道r4在上述中呈圆弧形，但是也可以不是圆弧，而是直线的组合。
本发明在电子元件中是有用的，特别是其优点在于能够得到大的电感值且能够减少电阻值的离散。
Claims (5)
1.一种电子元件，具备：长方形的多层绝缘体层层叠起来构成的叠层体、在第一端部位于比第二端部更靠叠层方向的上侧的状态下设置在所述叠层体内的线圈、设置在所述叠层体的下表面的外部电极、设置在所述叠层体内且连接着所述第一端部和所述外部电极的通路孔导体；其中，把从叠层方向俯视时相互重合而形成环状的轨道的多条线圈导体连接起来而构成所述线圈；所述环状的轨道被通过所述绝缘体层的对角线的交点且平行于该绝缘体层的短边的直线划分为第一轨道和第二轨道；把所述第一轨道相对所述直线线对称地移动而得到的轨道作为第三轨道的情况下，所述第二轨道的一部分与该第三轨道的一部分重合，该第二轨道的其余部分比该第三轨道的其余部分更近于所述交点；所述通路孔导体被设置在由所述第二轨道的其余部分和所述第三轨道的其余部分围成的区域内，且为从所述绝缘体层的长边方向和短边方向平视时与所述第二轨道重合的位置上。
2.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述第一轨道和所述第三轨道组合成长方形的轨道。
3.根据权利要求2所述的电子元件，其特征在于所述第三轨道的其余部分构成长方形轨道的角。
4.根据权利要求3所述的电子元件，其特征在于所述线圈呈沿规定方向旋转同时朝层叠方向的上方侧延伸的螺旋状；从所述第一端部看，所述第二端部被设置在处于沿所述规定方向离开最远的位置处的角上。
5.权利要求1～4任一项所述的电子元件，其特征在于所述第二轨道的其余部分为以所述通路孔导体为中心的圆弧状。
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