CN103165278A - 层叠型电感元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不增加步骤而具备具有与空隙相同功能的结构的层叠型电感元件及其制造方法。用导体图案（21）夹持的磁性体铁氧体层（13）比其他磁性体铁氧体层薄。因此，通过烧制而使磁性体铁氧体层（13）产生裂痕（71）。由于产生该裂痕（71），所以施加于各层的应力被缓和，从而能够防止元件整体的弯曲、破裂等。另外，在层叠型电感元件中，通过2个通孔（51）电连接2个导体图案（21），且使它们为同电位。2个导体图案（21）为相同的布线图案，通过这2个导体图案（21）形成1圈线圈导体，因此即使由于裂痕上下的线圈导体彼此电接触，2个导体图案（21）也不会因裂痕（71）而产生线圈短路。

Description

层叠型电感元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及在多个陶瓷生片上形成导体图案并层叠而成的层叠型电感元件及其制造方法。

背景技术

以往，公知有在由磁性体材料构成的陶瓷生片上印制导体图案并层叠而成的电感元件。在将层叠型电感元件用于DC-DC转换器用扼流圈等时，要谋求大的电感值。以往，以提高直流重叠特性为目的、或者以实现因磁性体材料的热收缩率的不同而引起的应力缓和为目的，提出了在层叠体内部设置空隙的技术（参照例如专利文献1）。

专利文献1：日本特开平4-65807号公报

但是，为了设置空隙，必须涂覆在烧制时消失的碳膏，从而导致需要多余的步骤。

因此，本发明的目的在于提供一种不增加步骤而具备具有与空隙相同功能的结构的层叠型电感元件及其制造方法。

发明内容

本发明的层叠型电感元件的特征在于，具有：包含磁性体的多层层叠而成的层叠体；以及将设置在该层叠体的层间的线圈导体沿上述层叠体的层叠方向连接的电感器，其中，在上述层叠体的层叠方向上，至少设置1处上述线圈导体彼此的间隔比其他的上述线圈导体彼此的间隔窄的部位，并将位于该部位上下的线圈导体电连接为同电位。

当烧制这样的层叠型电感元件时，由于陶瓷生片与线圈导体的热膨胀系数的差而产生应力。并且，由于至少设置1处线圈导体彼此的间隔比其他的线圈导体彼此的间隔窄的部位，所以在该部位产生很多裂痕。通过该裂痕，应力被缓和，具有与空隙相同的功能。另外，由于位于该部位上下的线圈导体为同电位，所以即使由于裂痕而导致上下线圈导体彼此电接触，也不会发生线圈短路。

另外，优选线圈导体由包含银的导电膏构成，且是银粒子的平均粒径在1μm以下的微粉。当将金属粒子微粒化，平均粒径在1μm以下时，熔点降低。由此，在陶瓷生片和线圈导体中，在烧制时的升温时产生热收缩的差，因此能够可靠地使裂痕产生。

另外，还可以是对线圈导体添加玻璃的方式。通过添加低熔点的材料，也会在陶瓷生片与线圈导体中，在烧制时的升温时产生热收缩的差，所以能够可靠地产生裂痕。

根据本发明，能够不增加步骤而实现具有与空隙相同功能的结构。

附图说明

图1是示意性地表示层叠型电感元件的剖视图。

图2是层叠型电感元件的特性比较图。

图3是表示层叠型电感元件的制造步骤的图。

其中，附图标记说明如下：

11、12、13、14、15、16…磁性体铁氧体层；

21、31…导体图案；

51…通孔；

71…裂痕。

具体实施方式

图1是示意性地表示本发明的实施方式的层叠型电感元件的剖视图。在图1所示的剖视图中，将纸面上侧作为层叠型电感元件的上表面侧，将纸面下侧作为层叠型电感元件的下表面侧。此外，虽然在本实施方式中，说明了全部层叠磁性体陶瓷生片的层叠型电感元件，但实际上，层叠型电感元件可以层叠磁性体以及非磁性体的陶瓷生片而成。

层叠型电感元件由从最外层中的上表面侧朝向下表面侧依次配置有磁性体铁氧体层11至磁性体铁氧体层16这6层的层叠体构成。

在构成层叠型电感元件的一部分的陶瓷生片上形成有内部布线。在该图中，在磁性体铁氧体层12、磁性体铁氧体层15以及磁性体铁氧体层16的上表面形成有由导电膏构成的导体图案31。另外，在磁性体铁氧体层13以及磁性体铁氧体层14的上表面同样形成有由导电膏形成的导体图案21。

导体图案21以及导体图案31通过通孔51沿层叠方向电连接。通孔51是通过对各陶瓷生片在规定位置开冲孔，并对该冲孔填充导电膏而形成的。

这样，通过夹着磁性体铁氧体层螺旋状地实施布线，来形成线圈导体，从而使层叠体作为电感器发挥作用。其中，形成在磁性体铁氧体层13以及磁性体铁氧体层14的上表面的2个导体图案21为相同的布线图案，利用这2个导体图案21形成1圈线圈导体。

此外，在图1的例中，示出了导体图案31形成在磁性体铁氧体层12、磁性体铁氧体层15以及磁性体铁氧体层16的上表面的例子，导体图案31也可以形成在磁性体铁氧体层11、磁性体铁氧体层14以及磁性体铁氧体层15的下表面。另外，导体图案21也可以不形成在磁性体铁氧体层13以及磁性体铁氧体层14的上表面，而形成在磁性体铁氧体层12以及磁性体铁氧体层13的下表面。

此外，在层叠磁性体铁氧体层与非磁性体铁氧体层的情况下，优选通过用热收缩率相对低的非磁性体铁氧体层夹持热收缩率相对高的磁性体铁氧体层，利用烧制压缩元件整体来使强度提高。例如，使用包含铁、镍、锌以及铜的铁氧体作为磁性体铁氧体层，使用包含铁、锌以及铜的铁氧体作为非磁性体铁氧体层。

另外，导体图案21以及导体图案31以热膨胀系数比磁性体铁氧体层以及非磁性体铁氧体层的陶瓷生片高的材料（例如银）为主成分。由于热膨胀系数低的材料即陶瓷生片被热膨胀系数高的材料即导体图案所夹持，所以在烧制时，陶瓷生片中会产生拉伸应力。

然后，本实施方式中的层叠型电感元件在层叠体的层叠方向上，至少设置1处线圈导体彼此的间隔比其他的线圈导体彼此的间隔窄的部位。换句话说，用导体图案21夹持的磁性体铁氧体层13比其他磁性体铁氧体层薄。因此，通过烧制，磁性体铁氧体层13中产生裂痕71。通过产生该裂痕71，施加于各层的应力被缓和，能够防止作为元件整体的弯曲、破裂等。

如上述那样，裂痕71通过烧制时候的降温时所产生的收缩差引起的拉伸应力而产生。因此，裂痕71主要在平面方向上产生。但是，也会有裂痕71沿铁氧体内的孔隙、通孔51在层叠方向上产生的情况。

因此，本实施方式的层叠型电感元件用2个通孔51电连接2个导体图案21，使其为同电位。另外，由于2个导体图案21为相同的布线图案，且通过这2个导体图案21形成1圈线圈导体，所以即使上下线圈导体彼此通过裂痕电接触，2个导体图案21也不会因裂痕71而变为线圈短路。

此外，磁性体铁氧体层13可以通过相对于其他磁性体铁氧体层减少陶瓷生片的片数而变薄，还可以通过使用薄的陶瓷生片而变薄。

另外，优选导体图案21以及导体图案31由包含银的导电膏形成，且是银粒子的平均粒径在1μm以下的微粉。磁性体铁氧体层、非磁性体铁氧体层的开始烧制温度约为700℃～800℃左右，与此相对，若使用包含以往的粒径（例如1μm以上）的银的导电膏，则开始烧制温度为600℃～700℃左右，因此烧制时侯的升温时的收缩差少。与此相对，在使用包含平均粒径在1μm以下的金属纳米粒子的导电膏的情况下，熔点进一步降低。因此，在烧制时侯的升温时也产生大的收缩差，所以能够可靠地使裂痕71产生。此外，虽然粒径越小则熔点的降低越大，但粒径越小则越昂贵，所以考虑成本，优选以开始烧制温度的差为200～400℃左右的方式来决定导电膏的组成。

另外，还可以是对导电膏添加低熔点玻璃的方式。在添加了低熔点玻璃的情况下，作为导电膏的熔点也降低，所以在烧制时侯的升温时会产生热收缩的差。由此，该情况下，也能够在烧制时侯的升温时产生裂痕。其中，添加量越大则电阻值也越大，所以优选添加量最大为5wt％左右。

如以上那样产生的裂痕71通过因烧制时的层间收缩差产生的应力而率先产生，从而缓和施加于其他层的应力，具有与以往的空隙相同的功能。图2是层叠型电感元件的特性比较图。如图2所示，示出了相对于无空隙的层叠型电感元件，有空隙的层叠型电感元件的效率高，在本实施方式中示出的产生裂痕71的层叠型电感元件也表现了与有空隙的层叠型电感元件相同的效率。

这样，本实施方式的层叠型电感元件无需预先涂覆在烧制时消失而成为空隙的碳膏等材料，就能够实现具有与空隙相同的功能的结构。

接下来，对层叠型电感元件的制造步骤进行说明。层叠型电感元件通过以下的步骤制造而成。图3是表示层叠型电感元件的制造步骤的图。在图3中为了便于说明，仅示出层叠磁性体铁氧体层12、磁性体铁氧体层13以及磁性体铁氧体层14的部分，实际上，除此之外还层叠有多层陶瓷生片。另外，一个层叠体中可以同时形成有多个线圈，但在图3中，为了便于说明，示出在一个层叠体中形成一个线圈的例子。

首先，准备要作为磁性体铁氧体层或者非磁性体铁氧体层的陶瓷生片。然后，如图3（A）所示，对各陶瓷生片在要成为通孔51的位置上开冲孔。冲孔的形状不局限于圆形形状，也可以是矩形、半圆形等其他形状。

然后，如图3（B）所示，对各陶瓷生片的冲孔填充导电膏，形成通孔51。然后，如图3（C）所示，涂覆导电膏，形成导体图案21以及导体图案31等内部布线。此外，通孔51还可以在形成导体图案21以及导体图案31后形成。

其中，如上述那样，2个导体图案21为相同的布线图案，通过这2个导体图案21会形成1圈线圈导体。还可以进一步设置多个连接2个导体图案21的通孔51。

接下来，层叠各陶瓷生片。在图3（C）的例中，从上表面侧依次分别层叠磁性体铁氧体层12、磁性体铁氧体层13以及磁性体铁氧体层14，并进行预压紧。由此，形成烧制前的母层叠体。

然后，进行烧制。由此，获得烧制后的母层叠体。在该烧制时，在磁性体铁氧体层13中产生裂痕71。

Claims (4)

1.一种层叠型电感元件，其特征在于，

具有：

层叠体，其由包含磁性体的多层层叠而成；以及

电感器，其将设置在该层叠体的层间的线圈导体沿上述层叠体的层叠方向连接，

其中，在上述层叠体的层叠方向至少设置1处上述线圈导体彼此的间隔比其他的上述线圈导体彼此的间隔窄的部位，并将位于该部位上下的线圈导体电连接为同电位。

2.根据权利要求1所述的层叠型电感元件，其特征在于，

上述线圈导体由包含银的导电膏形成，且是银粒子的平均粒径在1μm以下的微粉。

3.根据权利要求1或2所述的层叠型电感元件，其特征在于，

上述线圈导体添加有玻璃。

4.一种层叠型电感元件的制造方法，其特征在于，

具有：

准备包含磁性体的多个陶瓷生片的步骤；

在上述多个陶瓷生片中的至少一部分中形成孔，并对该孔填充导电膏的步骤；

在上述多个陶瓷生片中的至少一部分上形成线圈导体的步骤；

层叠上述多个陶瓷生片，并沿层叠方向对上述线圈导体之间进行电连接，得到作为电感器发挥作用的层叠体的步骤；以及

烧制上述层叠体，得到层叠型电感元件的步骤，

其中，至少1层的上述陶瓷生片的厚度比其他层的厚度薄，并且将位于至少1层的上述陶瓷生片上下的上述线圈导体电连接成同电位。

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