CN109950027A - 电感器部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制内部缺陷的产生的电感器部件。电感器部件具备层叠有多个绝缘层(51)(51a、51b)的胚体(10)、以及在绝缘层(51)的主表面上卷绕而成的线圈导体层(41)，线圈导体层(41)包含硫磺。
Description
技术领域
本公开涉及电感器部件。
背景技术
以往，电子部件安装于各种电子设备。作为该电子部件之一，例如已知有层叠型的电感器部件(例如，参照专利文献1)。层叠型的电感器部件具备层叠有多个绝缘体层的胚体、以及在绝缘体层的主表面上卷绕而成的线圈导体层。
专利文献1：日本专利第5821535号公报
然而，上述电感器部件在其制造工序中，有可能在绝缘层与线圈导体层之间产生剥离、裂缝等内部缺陷，并有可能成品率降低。
发明内容
本公开的目的在于抑制内部缺陷的产生。
作为本公开的一个方式的电感器部件具备：胚体，层叠有多个绝缘层；以及线圈导体层，在上述绝缘层的主表面上卷绕而成，上述线圈导体层包含硫磺。
根据该结构，能够抑制内部缺陷的产生。
在上述的电感器部件中，优选上述线圈导体层中的上述硫磺的含量为1atm％以下。
根据该结构，能够降低对电感器部件的特性、强度、可靠性的影响。
在上述的电感器部件中，优选还具备外部电极，该外部电极与上述线圈导体层连接，并从上述胚体露出，上述外部电极在位于上述多个绝缘层的层叠方向的两端的面的至少1个面不露出。
根据该结构，能够成为电感器部件的Q值提高的结构。
在上述的电感器部件中，优选存在多个上述线圈导体层，通过串联电连接上述多个线圈导体层，构成沿着上述多个绝缘层的层叠方向行进的螺旋状的线圈。
根据该结构，能够构成能够实现小型化的层叠型的电感器部件。
在上述的电感器部件中，优选上述线圈导体层在上述绝缘层的主表面上的卷绕数不足1周。
根据该结构，能够增大线圈导体层的内径，且相对于线圈导体层的线路长度的电感的获得效率提高。
在上述的电感器部件中，优选上述外部电极具有埋入上述胚体的外部导体层，上述外部导体层仅在上述胚体的表面中位于与上述层叠方向正交的方向的面露出。
根据该结构，通过线圈导体层的内径侧的磁通难以被外部导体层阻碍。另外，在将电感器部件安装于电路基板的情况下，上述磁通与电路基板的主表面平行，而难以被电路基板上的电路布线阻碍。因此，能够提高电感器部件的Q值。
在上述的电感器部件中，优选上述胚体是长方体状，上述外部导体层仅在上述胚体的表面中位于与上述层叠方向正交的方向的2个面露出。
根据该结构，能够降低通过线圈导体层的外周侧的磁通被外部导体层阻碍的比例，并能够提高电感器部件的Q值。
根据本公开的一个方式，能够抑制内部缺陷的产生。
附图说明
图1是表示电感器部件的外观的简要立体图。
图2是表示电感器部件的结构的简要俯视图。
图3是表示电感器部件的结构的简要主视图。
图4是线圈导体层的剖面照片的示意图。
图5是表示热处理温度和体积变化率的图。
图6(a)、图6(b)是表示线圈导体层的剖面的照片。
具体实施方式
以下，对作为本公开的一个方式的实施方式进行说明。
应予说明，附图有为了容易理解而放大表示构成要素的情况。有构成要素的尺寸比例与实际的尺寸比例、或其它附图中的尺寸比例不同的情况。
如图1所示，电感器部件1具备胚体10。胚体10大致为长方体状。此外，在本说明书中，“长方体状”包含角部、棱线部被倒角的长方体、角部、棱线部被倒圆的长方体。另外，“长方体状”也可以是在主表面以及侧面的一部分或者全部形成有凹凸等的形状，也可以是对置的面未必完全平行而有一些倾斜的形状。
胚体10具有安装面11。该安装面11是指在将电感器部件1安装于电路基板时与电路基板对置的面。胚体10具有与安装面11平行的上表面12。另外，胚体10具有与安装面11正交的两对面。将该两对面中的一对面设为第一侧面13和第二侧面14，将两对面中的另一对面设为第一端面15和第二端面16。
在本说明书中，将与上表面12以及安装面11垂直的方向设为“高度方向”，将与第一侧面13和第二侧面14垂直的方向设为“宽度方向”，将与第一端面15和第二端面16垂直的方向设为“长度方向”。作为具体的例示，将“长度方向L”、“高度方向T”、“宽度方向W”图示于图1。而且，将“宽度方向”的大小作为“宽度尺寸”，将“高度方向”的大小作为“高度尺寸”，将“长度方向”的大小作为“长度尺寸”。
在胚体10中，优选长度方向L的大小(长度尺寸L1)大于0mm，且为1.0mm以下。例如，长度尺寸L1为0.6mm。另外，在胚体10中，优选宽度方向W的大小(宽度尺寸W1)大于0mm，且为0.6mm以下。进一步优选宽度尺寸W1为0.36mm以下，更优选为0.33mm以下。例如，胚体10的宽度尺寸W1为0.3mm。另外，在胚体10中，优选高度方向T的大小(高度尺寸T1)大于0mm，且为0.8mm以下。例如，胚体10的高度尺寸T1为0.4mm。在本实施方式中，胚体10的高度尺寸T1比宽度尺寸W1大(T1＞W1)。
如图2和图3所示，电感器部件1具备第一外部电极20和第二外部电极30、以及线圈40。在图2和图3中，通过用实线表示线圈40、后述的第一外部电极20以及第二外部电极30的外部导体层21、31，并且用双点划线表示胚体10等部件，从而很容易理解线圈40和外部导体层21、31。
第一外部电极20在胚体10的安装面11露出。另外，第一外部电极20也在胚体10的第一端面15露出。
同样地，第二外部电极30在胚体10的安装面11露出。另外，第二外部电极30也在胚体10的第二端面16露出。
换句话说，在胚体10的安装面11，第一外部电极20和第二外部电极30露出。换言之，在胚体10，将第一外部电极20和第二外部电极30露出的面作为安装面11。
在本实施方式中，第一外部电极20包含外部导体层21和覆盖层22。外部导体层21埋入胚体10。从宽度方向W观察，外部导体层21形成为L字形状。该外部导体层21包含在胚体10的第一端面15露出的端面电极23a、在胚体10的安装面11露出的下表面电极23b，端面电极23a和下表面电极23b具有通过第一端面15与安装面11之间的棱线成为一体的结构。覆盖层22形成为覆盖在胚体10的第一端面15和安装面11露出的外部导体层21。因此，第一外部电极20仅在胚体10的表面中位于与宽度方向W正交的方向的面露出，具体而言仅在安装面11和第一端面15这2个面露出。
在本实施方式中，第二外部电极30包含外部导体层31和覆盖层32。外部导体层31埋入胚体10。从宽度方向W观察，外部导体层31形成为L字形状。该外部导体层31包含在胚体10的第二端面16露出的端面电极33a和在胚体10的安装面11露出的下表面电极33b，端面电极33a和下表面电极33b具有通过第二端面16与安装面11之间的棱线成为一体的结构。覆盖层32形成为覆盖在胚体10的第二端面16和安装面11露出的外部导体层31。因此，第二外部电极30仅在胚体10的表面中位于与宽度方向W正交的方向的面露出，具体而言，仅在安装面11和第二端面16这2个面露出。
在上述的结构中，由于外部导体层21、31仅在胚体10的表面中位于与宽度方向W正交的方向的面露出，所以通过线圈导体层41的内径侧的磁通难以被外部导体层21、31阻碍。另外，在将电感器部件1安装于电路基板的情况下，上述磁通与电路基板的主表面平行，难以被电路基板上的电路布线阻碍。因此，能够提高电感器部件1的Q值。
特别是，外部导体层21、31仅在胚体10的表面中位于与宽度方向W正交的方向上的2个面(第一端面15和安装面11、以及第二端面16和安装面11)露出，能够降低通过线圈导体层41的外周侧的磁通被外部导体层21、31阻碍的比例，并能够提高电感器部件1的Q值。
作为覆盖层22、覆盖层32的材料，能够使用阻焊性、焊料润湿性较高的材料。例如，能够使用镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、金(Au)等金属、或者包含这些金属的合金等。另外，覆盖层也能够由多个层形成。例如，也能够使用Ni镀层、和覆盖Ni镀层的表面的Sn镀层。此外，也可以省略覆盖层22和覆盖层32。在该情况下，能够将外部导体层21作为第一外部电极20，将外部导体层31作为第二外部电极30。
第一外部电极20在第一端面15从胚体10的安装面11形成胚体10的高度尺寸T1的大致1/2的长度。第一外部电极20在宽度方向W上形成于胚体10的大致中央。在本实施方式中，宽度方向W上的第一外部电极20的大小(宽度尺寸)比胚体10的宽度尺寸W1小。即，在胚体10的表面中位于宽度方向W的两端的第一侧面13和第二侧面14，第一外部电极20未露出。此外，第一外部电极20的宽度尺寸可以适当地变更，例如既可以遍及胚体10的整个宽度方向W形成，也可以为在安装面11露出但在第一端面15不露出的结构，也可以与其相反。
第二外部电极30在第二端面16从胚体10的安装面11形成胚体10的高度尺寸T1的大致1/2的长度。第二外部电极30在宽度方向W上形成于胚体10的大致中央。在本实施方式中，宽度方向W上的第二外部电极30的大小(宽度尺寸)比胚体10的宽度尺寸W1小。即，在胚体10的表面中位于宽度方向W的两端的第一侧面13以及第二侧面14，第二外部电极30不露出。此外，第二外部电极30的宽度尺寸可以适当地变更，例如既可以遍及胚体10的整个宽度方向W形成，也可以为在安装面11露出但在第二端面16不露出的结构，也可以与其相反。
如图2所示，胚体10层叠有多个绝缘层51而形成。此外，存在各绝缘层51之间的边界不明确的情况。
多个绝缘层51分别形成为长方形的板状。胚体10通过所层叠的这些绝缘层51呈长方体状。绝缘层51是烧结体，作为其材料，能够使用铁氧体等磁性体材料、玻璃、氧化铝等非磁性体材料等。此外，绝缘层51并不限于烧结体，作为绝缘层51的材料，也能够使用在低温下不溶的绝缘材料。此外，多个绝缘层51中形成上述的第一侧面13和第二侧面14的绝缘层51a、51b被施加与被这些绝缘层51a、51b夹持的其他绝缘层51不同的着色。
如图2和图3所示，线圈40设置在胚体10内。线圈40的第一端与第一外部电极20连接，线圈40的第二端与第二外部电极30连接。
线圈40包含在绝缘层51的主表面上卷绕而成的多个线圈导体层41、和连接线圈导体层41彼此的通孔导体层42。
多个线圈导体层41在绝缘层51的主表面上的卷绕数不足1周，从宽度方向W(与图1所示的第一侧面13和第二侧面14正交的方向亦即绝缘层51的层叠方向)观察，部分相互重叠并形成大致圆形的轨迹。进一步，在宽度方向W上邻接的线圈导体层41的端部彼此通过通孔导体层42连接，从而多个线圈导体层41串联电连接，由此，构成沿着宽度方向W行进的螺旋状的线圈40。因此，从宽度方向W观察，线圈40形成为大致圆形。此外，所谓的“相互重叠”也包含因制造偏差等而稍微不重叠的情况。此外，线圈40的形状并不限于该形状，例如，从宽度方向W观察，也可以形成椭圆形、矩形、或者其他多边形、这些多个图形的组合等形状的轨迹。
此外，在宽度方向W上，位于最外侧的线圈导体层41具有从大致圆形的轨迹引出，并与外部电极20、30(外部导体层21、31)连接的引出部分。由此，外部电极20、30分别与多个线圈导体层41电连接。此外，如后所述，在宽度方向W上，处于最外侧的线圈导体层41和与该线圈导体层41连接的外部导体层21、31一体形成，而被一体化。
线圈40(线圈导体层41以及通孔导体层42)例如能够使用以银(Ag)为主要成分并包含硫磺(S)的导电性材料。例如，作为线圈40的材料，能够使用包含Ag、S、硅(Si)、锆(Zr)的材料。作为硫磺的含量，例如，优选为1atm％以内。例如，Ag、S、Si、Zr的含量分别为97.5、0.5、1.3、0.7(atm％)。另外，线圈40也可以使用以铜、金等电阻较小的金属、这些金属的合金等为主要成分的导电性材料，只要是颈缩开始的温度比绝缘层51的材料早的金属材料即可。
(制造方法)
接下来，对上述的电感器部件1的制造方法的概要进行说明。
首先，形成母绝缘体层。所谓的母绝缘体层是成为多个胚体10的部分连结成矩阵状的状态的绝缘体层。具体而言，准备多片例如在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的薄膜上通过丝网印刷涂覆以硼硅酸盐玻璃为主要成分的绝缘浆料并片化而成的绝缘体片(生片)。
接下来，利用激光等在上述绝缘体片的应形成外部导体层21、31以及通孔导体层42的部分形成贯通孔，并在该贯通孔内以及绝缘体片的主表面上，在应形成外部导体层21、31、线圈导体层41以及通孔导体层42的部分通过丝网印刷涂覆包含上述的线圈40所使用的导电性材料的导电浆料。在层叠了规定片数的这些涂覆有导电浆料的绝缘体片以及未涂覆导电浆料的绝缘体片之后，通过压焊，形成母绝缘体层。
接下来，利用芯片切割、截切机等切断母绝缘体层，单片化为成为胚体10的绝缘体层。进一步，利用烧制炉等对单片化而成的绝缘体层进行烧制，从而形成埋入有外部导体层21、31、线圈导体层41以及通孔导体层42的胚体10。此外，考虑到在烧制时绝缘体层会收缩，而将单片化的绝缘体层的尺寸切断为比胚体10大。
接下来，对上述胚体10实施滚筒研磨对胚体10的角进行R倒角。此时，通过滚镀，在外部导体层21、31的表面按照镍、铜、锡的顺序形成覆盖层22、32，且若形成外部电极20、30，则电感器部件1完成。
(作用)
电感器部件1具备层叠有多个绝缘层51的胚体10、以及在绝缘层51的主表面上卷绕而成的线圈导体层41，线圈导体层41包含硫磺。以下，对该结构所起的作用进行说明。
图6(a)表示包含硫磺的线圈导体层41的剖面。图6(b)示出对该导体层进行成分分析(WDX分析)映射有硫磺的结果。
在进行电感器部件1的烧制时，成为绝缘层51的绝缘浆料和成为线圈导体层41的导电浆料的体积变化率相互不同。因此，在烧制时，在成为胚体10的绝缘体层中会产生较大的内部应力，由于该内部应力而存在在烧制后的胚体10中产生剥离、裂缝等内部缺陷的情况。在这里，本申请发明人想到了使用包含硫磺的线圈导体层41。
图5针对绝缘浆料、包含硫磺的导电浆料、以及不包含硫磺的导电浆料，表示相对于烧制的进行的体积变化率。在图5中，虚线PL1表示绝缘浆料的体积变化率。实线PL2表示包含硫磺的导电浆料的体积变化，实线PL3表示不包含硫磺的导电浆料的体积变化率。
如图5所示可知，在进行烧制的温度Tm1附近，不包含硫磺的导电浆料的体积变化率PL3与绝缘浆料的体积变化率PL1偏离较大。另一方面，可知包含硫磺的导电浆料的体积变化率PL2与绝缘浆料的体积变化率PL1偏离较小。特别是，可知在进一步进行烧制的温度Tm2下，不包含硫磺的导电浆料的体积变化率PL3保持着与绝缘浆料的体积变化率PL1偏离的状态，相对于此，包含硫磺的导电浆料的体积变化率PL2显示与绝缘浆料的体积变化率几乎相同的值。
接下来，如以下那样确认烧制进行中的导电浆料的体积变化率PL2、PL3相对于绝缘浆料的体积变化率PL1的偏离的有无与产生剥离、裂缝等内部缺陷的关系。
首先，对于具备包含硫磺的线圈导体层41的电感器部件1、和具备不包含硫磺的线圈导体层的电感器部件，各制作30个样本，并确认它们所包含的内部缺陷的数量。在确认时，对样本的剖面进行研磨，并利用SEM观察其剖面，计测空隙(内部缺陷)的有无、所产生的空隙的尺寸。此外，在该方法中由于因研磨而产生的划痕(研磨划痕)会成为应确认的内部缺陷的计测结果中的干扰，所以为了区别不是由研磨引起的内部缺陷，将10μm以上的空隙作为内部缺陷。
在具备不包含硫磺的线圈导体层的样本中，内部缺陷的产生率为100％，即，在所有的样本中都产生了内部缺陷。此时观察到的空隙(内部缺陷)的最大值为29.0μm。另一方面，在具备包含硫磺的线圈导体层41的样本中，内部缺陷的产生率为0％，即所有的样本都未产生内部缺陷。此时观察到的空隙均为5μm以下。综上可知，在具备包含硫磺的线圈导体层41的电感器部件1中，能够抑制内部缺陷的产生。
这样，本申请发明人发现了通过使用包含硫磺的线圈导体层41，能够降低烧制进行时的导电浆料的体积变化率与绝缘浆料的体积变化率偏离，并抑制电感器部件中的内部缺陷的产生。
此外，优选线圈导体层41中的硫磺的含量为1atm％以下。图4是硫磺的含量超过1atm％的线圈导体层41的剖面照片的示意图。如图4所示，若硫磺(S)的含量过高，则线圈导体层41产生大量的空隙34，而不致密。即使在这样的情况下，绝缘层51与线圈导体层41之间的内部缺陷的产生本身也能够抑制，但若产生像这样的大量的空隙34，则会给电感器部件1的特性、强度、可靠性带来影响。
此外，如上所述，在包含硫磺的线圈导体层41中，由于胚体10内的内部应力变小，所以能够进一步增大线圈导体层41。例如，在本实施方式中，能够进一步增大线圈导体层41的宽度方向W(绝缘层51的层叠方向)的厚度。在该情况下，由于能够相对于一定的线圈导体层41的内径，增大线圈导体层41的剖面积，所以能够增大电感器部件1的Q值。
另外，在本实施方式中，在胚体10的表面中位于宽度方向W的两端的第一侧面13和第二侧面14，未形成外部电极20、30。在该情况下，电路基板中的电感器部件1的焊盘尺寸不超过电感器部件1的宽度尺寸W1。即，在电路基板上，能够将宽度尺寸W1增大到电感器部件1所能够允许的空间的极限，进而，能够增大线圈导体层41的宽度方向W的厚度。因此，由于能够相对于一定的线圈导体层41的内径，增大线圈导体层41的剖面积，所以能够提高电感器部件1的Q值。
如以上描述的那样，根据本实施方式，起到以下的效果。
(1)电感器部件1具备层叠有多个绝缘层51的胚体10、以及在绝缘层51的主表面上卷绕而成的线圈导体层41，线圈导体层41包含硫磺。根据该结构，能够抑制内部缺陷的产生。
(2)在线圈导体层41包含硫磺的情况下，能够成为电感器部件1的Q值提高的结构。
(3)电感器部件1还具备与线圈导体层41电连接，并从胚体10露出的外部电极20、30，外部电极20、30在胚体10的表面中位于多个绝缘层51的层叠方向(宽度方向W)的两端的面的至少1个面(第一侧面13、第二侧面14)不露出。根据该结构，能够成为电感器部件1的Q值提高的结构。
(4)线圈导体层41中的硫磺的含量为1atm％以下。根据该结构，抑制烧结性的降低，并能够降低对电感器部件1的特性、强度、可靠性的影响。
此外，上述实施方式也可以以以下的方式来实施。
·在上述实施方式的电感器部件1中，附图示出了一个例子，可以适当地变更形状、层数等。
·在电感器部件1中，外部电极20、30具有埋入胚体10的外部导体层21、31，但外部电极20、30没必要一定是该结构。例如，也可以将线圈导体层41的引出部分形成为在第一端面15、第二端面16露出，并在包含该露出部分的第一端面15、第二端面16整体，利用浸渍法涂覆导电浆料之后，对胚体10进行烧制，形成烧制电极。该烧制电极不光形成于第一端面15、第二端面16，也可以也形成于安装面11、上表面12、第一侧面13以及第二侧面14各自的该端面侧，而成为所谓的5面电极结构。
·在电感器部件1中，作为制造方法的一个例子示出了片层叠方法，但电感器部件1的制造方法并不限于此。例如，也可以是印刷层叠方法、其他的公知的制造方法。本质上，本公开的内容只要是具有烧结而成的线圈导体层的电感器部件就能够应用，不取决于制造方法。
附图标记说明
10…胚体，20、30…外部电极，21、31…外部导体层，22、32…覆盖层，41…线圈导体层，42…通孔导体层，51、51a、51b…绝缘层。
Claims (7)
1.一种电感器部件，具备：
胚体，层叠有多个绝缘层；以及
线圈导体层，在上述绝缘层的主表面上卷绕而成，
上述线圈导体层包含硫磺。
2.根据权利要求1所述的电感器部件，其中，
上述线圈导体层中的上述硫磺的含量为1atm％以下。
3.根据权利要求1或2所述的电感器部件，其中，
还具备外部电极，该外部电极与上述线圈导体层电连接，并从上述胚体露出，
上述外部电极在上述胚体的表面中位于上述多个绝缘层的层叠方向的两端的面的至少1个面不露出。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电感器部件，其中，
存在多个上述线圈导体层，
通过串联电连接上述多个线圈导体层，构成沿着上述多个绝缘层的层叠方向行进的螺旋状的线圈。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电感器部件，其中，
上述线圈导体层在上述绝缘层的主表面上的卷绕数不足1周。
6.根据权利要求3所述的电感器部件，其中，
上述外部电极具有埋入上述胚体的外部导体层，
上述外部导体层仅在上述胚体的表面中位于与上述层叠方向正交的方向的面露出。
7.根据权利要求6所述的电感器部件，其中，
上述胚体是长方体状，
上述外部导体层仅在上述胚体的表面中位于与上述层叠方向正交的方向的2个面露出。
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