CN103262187A - 层叠型电感元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够降低在表面安装有部件的情况下可靠性降低的可能性的层叠型电感元件。上述层叠型电感元件具备层叠基板（2），其通过层叠包含磁性体层（4）的多个层而形成；电感器（3），其在层叠基板（2）的层叠方向连接由被设置在层叠基板（2）的层间的线圈导体（7）；以及一对非磁性体层（5），它们以在层叠方向上夹入层叠基板（2）的方式层叠于层叠基板（2），非磁性体层（5）具有低温共烧陶瓷的覆盖层（6）。
Description
技术领域
本发明涉及在具备磁性体层的层叠基板设置线圈导体来构成电感器的层叠型电感元件。
背景技术
近年来，正在推进电子部件的小型化或者轻薄化。例如，有一种在层叠有由玻璃陶瓷构成的绝缘层的陶瓷基板的内部形成线圈导体的层叠型陶瓷电子部件（例如，参照专利文献1）。图1是专利文献1所述的层叠型陶瓷电子部件的剖视图。
专利文献1所记载的层叠型陶瓷电子部件具备陶瓷层叠体101。陶瓷层叠体101具有在内部或者外部形成有构成线圈的导体图案的陶瓷基材层102以及层叠在陶瓷基材层102的上下主面的陶瓷辅助层103、104。陶瓷层叠体101在内部或者外部形成有导体图案。在陶瓷层叠体101的表面安装有表面安装部件109、110等的IC（Integrated Circuit：集成电路板），在内部形成导体图案106、107。
为了获得较高的电感值，优选陶瓷基材层102是磁性铁氧体，为了防止因与由磁性铁氧体构成的陶瓷基材层102的收缩差等所造成的烧制时的构造缺陷，优选陶瓷辅助层103、104是低磁导率或者非磁性的铁氧体（例如，Fe、Zn以及Cu）。因电流在导体图案106、107中流动，产生不需要的磁场，例如，有时会对表面安装部件109、110或内置在陶瓷基材层102中的线圈图案108的电气特性带来影响，但通过将陶瓷辅助层103、104设为低磁导率或者非磁性的铁氧体，能够降低产生来自导体图案106、107的不需要的磁场。
专利文献1:国际公开第2007／145189号公报
虽然众所周知铁氧体材料不耐有机酸，但在专利文献1中，通过钎焊在陶瓷辅助层103安装表面安装部件109、110等。因此，在以非磁性铁氧体形成陶瓷辅助层103的情况下，可以想到因钎焊所包含的焊剂或电镀处理等对铁氧体材料带来负面影响，由于不了解在电子设备的组装工序等中对电子部件进行怎样的处理，所以优选进行某种涂布处理。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种能够降低在表面安装有部件的情况下可靠性降低的可能性的层叠型电感元件。
本发明所涉及的层叠型电感元件具备：层叠基板，其通过层叠包含磁性体层的多个层而形成；电感器，其在上述层叠基板的层叠方向上连接有被设置在在该层叠基板的层间的线圈导体；以及一对非磁性体层，它们以在上述层叠方向上夹入上述层叠基板的方式层叠于上述层叠基板，上述非磁性体层具有低温共烧陶瓷。
在该构成中，由于作为最外层的非磁性体层具有低温共烧陶瓷，所以能够确保在将非磁性体层安装于电子部件时的焊接、电镀等的处理的耐环境性，并且即使在表面安装部件也能够防止损害可靠性。另外，由于非磁性体层具有低温共烧陶瓷，所以在烧制层叠的磁性体层时能够同时烧制，并能够提高层叠型电感元件的生产性。
此外，非磁性体层可以仅在表面的一部分的必要位置设置（涂覆）低温共烧陶瓷，也可以设在表面整体。另外，也可以以非磁性体层的主成分作为低温共烧陶瓷。
在本发明所涉及的层叠型电感元件中，优选上述非磁性体层具有在表面形成的导体图案；以及使该导体图案以及上述线圈导体电连接的通孔导体。
在该构成中，能够使形成在表面的导体图案与磁性体层的线圈导体导通，并能够使布线构造简单。
在本发明所涉及的层叠型电感元件中，上述层叠基板可以是在上述线圈导体的周围形成有空隙的结构。
在该构成中，在线圈导体之间设置空隙，所以能够增大轻负荷区域的层叠型电感元件中的电感值，并且能够维持重负荷区域的直流重叠特性。
在本发明所涉及的层叠型电感元件中，优选上述磁性体层的热膨胀系数与上述非磁性体层的热膨胀系数的差值大于0ppm／℃且小于1ppm／℃的构成。
在该构成中，通过减小磁性体层以及非磁性体层的热膨胀系数之差，能够防止烧制时在为了增大电感值而设置的空隙产生裂缝的问题。
根据本发明，即使在层叠型电感元件的表面安装部件也能够防止损害可靠性，另外，能够提高层叠型电感元件的生产性。
附图说明
图1是专利文献1所记载的层叠型陶瓷电子部件的剖视图。
图2是层叠型电感元件的示意剖视图。
图3是表示图2所示的层叠型电感元件的烧制前的各层的叠加图。
图4是层叠型电感元件的其他例子的示意剖视图。
具体实施方式
图2是层叠型电感元件的示意剖视图。图3是表示图2所示的层叠型电感元件的烧制前的各层的叠加图。本实施方式所涉及的层叠型电感元件例如使用于被安装在移动电话机等的非绝缘型DC－DC转换器。
层叠型电感元件1具备层叠基板2和电感器3。层叠基板2为层叠有共计16层的磁性体层4和非磁性体层5的结构。从层叠基板2的上面开始算起第1层、第8层以及第16层为非磁性体层5，除此之外的层为磁性体层4。此外，图3所示的括号表示各层的编号。例如第1层时表示为（1）。
磁性体层4以具有磁性的铁氧体和陶瓷材料为主成分。对于磁性体层4而言，优选烧制后的厚度为100～2000μm左右，磁导率为290左右。
非磁性体层5以非磁性的铁氧体和陶瓷材料为主成分。优选，非磁性体层5的烧制后的厚度为10～100μm左右，磁导率为1左右。成为最外层（第1层以及第16层）的非磁性体层5具有由LTCC（低温共烧陶瓷）构成是烧制后的厚度为10～400μm左右的覆盖层6。
形成覆盖层6的LTCC能够用大约900℃左右以下的“低温”而烧制。因此，由此对于内部制造有使用了熔点较低的Cu、Ag的后述的线圈导体等的层叠型电感元件1而言，能够同时烧制覆盖层6而形成一体化。
在该覆盖层6设置有作为安装的电子部件的安装用端子的安装焊盘10A、10B。通过在非磁性体层5的表面设置LTCC的覆盖层6，从而在利用钎焊将电子部件安装于安装焊盘10A、10B的情况下，通过覆盖层6能够防止软钎料侵蚀非磁性体层5。由此，能够防止层叠型电感元件1的可靠性降低。
电感器3为以层叠基板2的基板层叠方向作为轴向将多个线圈导体7经由通孔导体（未图示）连接为螺旋状的结构。线圈导体7被设置在除层叠基板2的第7层和第9层之外的从第5层至第12层为止的各层上面。
电感器3的一端部、具体而言就是被设置在第5层上面的线圈导体7的一端部经由通孔导体8A与被设置在层叠基板2的第2层上面的导体9A连接。在第1层上面设置有安装焊盘10A，导体9A与安装焊盘10A借助形成在第1层的通孔导体11A而导通。
另外，电感器3的另一端部、具体而言，被设置在第12层上面的线圈导体7的一端部经由通孔导体8B与被设置在叠基板2的第16层上面的导体9B连接。在第16层下面设置有安装焊盘10B，导体9B与安装焊盘10B借助形成在第16层的通孔导体11B而导通。
此外，在未形成线圈导体7的第7层和第9层的磁性体层4形成有用于使上下层的线圈导体7导通的通孔导体8C、8D。
即、构成为在安装焊盘10A、10B之间连接有线圈，安装焊盘10A、10B的一方成为输入端子，另一方成为输出端子。
在层叠基板2中，在从形成电感器3的第5层至第12层为止的区域内、第7层的上面侧和第9层的上面侧设置有空隙部12。在制造阶段，如图3所示，在第7层的上面侧和第9层的上面侧涂覆碳、树脂等烧去材料膏12A，并使烧去材料膏12A在层叠基板2的烧制时烧去而形成空隙部12。将烧去材料膏12A涂覆为环状，由此在形成为螺旋状的电感器内设置空隙部12。
若不设置空隙部12，则因磁性体层4的热膨胀系数与非磁性体层5的热膨胀系数之差，在烧制后的层叠基板2内受到压缩应力，所以产生因铁损所造成的线圈的效率降低。因此，通过设置空隙部12，能够缓和线圈导体7的周边部的应力，并能够通过降低铁损使电压的变换率提高，或者电感值提高等线圈特性得以提高。
另外，此处，通过在从形成电感器3的第5层至第12层为止的区域的中间（第8层）插入2层非磁性体层5，从而作为具备了磁隙的电感器而构成各电感器3。通过在电感器3设置磁隙能够使电感值提高。而且，构成为这些非磁性体层5的两面被线圈导体7夹住，通过该构成来改善直流重叠特性。
另外，优选的，在设置空隙部12的情况下，在层叠型电感元件1中，磁性体层4的热膨胀系数与非磁性体层5的热膨胀系数的差值大于0大小于1ppm／℃。通过减小热膨胀系数之差，能够在烧制时，实现降低以为了增大电感值而设置的空隙部12为起点的裂缝。
此外，对层叠型电感元件1的制造而言，只要是层叠未烧制的陶瓷生片来进行烧制的制法可以使用任何制法。因此，例如也能够利用无收缩工作法来制造层叠型电感元件1。
无收缩工作法是指，构成将能够低温烧制的陶瓷生片和由低熔点金属形成的导体图案层叠而成的未烧制的多层陶瓷体并在其上下两主面夹着50～1000μm的由铝等形成的限制层材料以850～990℃左右烧制后，除去限制层材料的工作法。根据该工作法，能够降低基板的弯曲、形变。
此外，在图2中，在非磁性体层5的表面一面设置有覆盖层6，但也可以在安装焊盘9A、9B以外的部分设置覆盖层。图4是层叠型电感元件1的其他例子的示意剖视图。如图4所示，安装焊盘10A、10B可以被直接设置在非磁性体层5的表面并仅在安装焊盘10A、10B的周围即非磁性体层5露出的部分设置由LTCC构成的覆盖层6。
此外，能够适当地设计变更层叠型电感元件1的具体构成等，在上述的实施方式所述的作用和效果只是列举了由本发明产生的最适合的作用和效果，由本发明所产生的作用和效果并不限定于上述的实施方式所述的作用和效果。
附图符号说明：1...层叠型电感元件；2...层叠基板；3...电感器；4...磁性体层；5...非磁性体层；6...覆盖层（低温共烧陶瓷）；7...线圈导体；10A、10B...安装焊盘（导体图案）；11A、11B...通孔导体（通孔导体）；12...空隙部。
Claims (4)
1.一种层叠型电感元件，其特征在于，具备：
层叠基板，其通过层叠包含磁性体层的多个层而形成；
电感器，其在所述层叠基板的层叠方向上连接有被设置在该层叠基板的层间的线圈导体；以及
一对非磁性体层，它们以在所述层叠方向夹入所述层叠基板的方式层叠于所述层叠基板，
所述非磁性体层具有低温共烧陶瓷。
2.根据权利要求1所述的层叠型电感元件，其特征在于，
所述非磁性体层具有：
在表面形成的导体图案；和
电连接该导体图案和所述线圈导体的通孔导体。
3.根据权利要求1或者2所述的层叠型电感元件，其特征在于，
所述层叠基板在所述线圈导体的周围形成有空隙。
4.根据权利要求3所述的层叠型电感元件，其特征在于，
所述磁性体层的热膨胀系数与所述非磁性体层的热膨胀系数的差值大于0ppm／℃小于1ppm／℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130821 |