CN111128517A - 层叠线圈部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种层叠线圈部件，其包括：素体，其具有包含第一素体部和第二素体部的层叠结构，第一素体部由第一材料构成，第二素体部层叠于该第一素体部并且由组成与第一材料不同的第二材料构成；层叠线圈，其具有与素体的层叠方向平行的轴；和应力缓和部，其从层叠方向观察时设置于层叠线圈的内侧区域。在层叠线圈部件中，通过在应力容易集中的层叠线圈的内侧区域设置应力缓和部，缓和层叠线圈的内侧区域的应力，能够抑制在素体中产生裂纹的情况。

Description

层叠线圈部件
技术领域
本发明涉及层叠线圈部件。
背景技术
目前，已知有在磁性素体内设置有层叠线圈的层叠线圈部件。例如，在日本特许第3228790号(专利文献1)中公开了一种磁性素体，其具有由包含不同的材料组成的两个氧化物磁性体层叠而成的层叠结构，且两个氧化物磁性体彼此烧结成一体。
如上述现有技术的层叠线圈部件，通过将材料组成不同的多个素体部层叠而构成素体，且在该素体内设置线圈，能够调整阻抗、电感和自谐振频率(SRF)的线圈特性。
发明内容
但是，由于构成多个素体部的各材料的组成不同，因此，在多个素体部之间产生收缩率的差别，而且与线圈之间的收缩率的差别也分别在多个素体部中不同，因此在素体上可能产生裂纹。
根据本发明，能够提供一种可抑制裂纹的层叠线圈部件。
本发明的一方式的层叠线圈部件包括：素体，其具有包含第一素体部和第二素体部的层叠结构，第一素体部由第一材料构成，第二素体部层叠于该第一素体部并且由组成与第一材料不同的第二材料构成；层叠线圈，其具有与素体的层叠方向平行的轴；和应力缓和部，其从层叠方向观察时设置于层叠线圈的内侧区域。
在上述层叠线圈部件中，由第一素体部、第二素体部和层叠线圈之间的收缩率的差别引起的应力具有从层叠方向观察时集中于层叠线圈的内侧区域的趋势。在上述层叠线圈部件中，通过在应力容易集中的层叠线圈的内侧区域设置应力缓和部，缓和层叠线圈的内侧区域的应力，能够抑制在素体上产生裂纹的情况。
本发明的其它方式的层叠线圈部件中，素体具有第一素体部和第二素体部中的一者在层叠方向上夹着另一者的层叠结构。
本发明的另一方式的层叠线圈部件中，在第一素体部与第二素体部之间还包括由包含第一材料和第二材料的混合组成材料构成的中间层。
本发明的另一方式的层叠线圈部件中，应力缓和部在层叠方向上与中间层接触。
本发明的另一方式的层叠线圈部件中，应力缓和部为隙缝层。
本发明的另一方式的层叠线圈部件中，应力缓和部从层叠方向观察时仅设置于层叠线圈的内侧区域。
本发明的另一方式的层叠线圈部件中，应力缓和部设置于层叠线圈的线圈轴上。
附图说明
图1是表示一个实施方式的层叠线圈部件的概略剖视图。
图2是表示制造图1所示的层叠线圈部件时的生片的层叠状态的立体图。
图3是表示图1所示的层叠线圈部件的各层中的导体图案和隙缝层的俯视图。
图4是表示不同方式的层叠线圈部件的概略剖视图。
图5是表示制造图4所示的层叠线圈部件时的生片的层叠状态的立体图。
图6是表示图4所示的层叠线圈部件的各层中的导体图案和隙缝层的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在附图的说明中，对相同或相当要素标注相同符号，重复的说明省略。
如图1所示，实施方式的层叠线圈部件1包括素体2和形成于素体2内的层叠线圈C。
素体2由以铁素体为主成分的铁素体材料构成，可通过对重叠有后述的多层生片11A、11B的层叠体进行烧制而形成。因此，素体2能够理解为铁素体层的层叠体，具有层叠方向。但是，构成素体2的铁素体层能够一体化为不能识别其间的边界的程度。素体2具有大致长方体形状的外形，作为其外表面，具有在层叠方向上相互对置的一对端面2a、2b和以连结一对端面2a、2b的方式沿着一对端面2a、2b的对置方向延伸的四个侧面2c、2d、2e、2f。
如图2所示，素体2具有第一素体部6和一对第二素体部7。更详细而言，素体2具有在素体2的层叠方向上以一对第二素体部7夹着第一素体部6的方式邻接的结构(夹层结构)。另外，素体2具有在素体2的层叠方向上存在于第一素体部6与第二素体部7之间的一对中间层8。
第一素体部6和第二素体部7在本实施方式中均由以Ni－Cu－Zn系铁素体为主成分的铁素体材料构成，但铁素体材料的组成相互不同。具体而言，构成第一素体部6的铁素体材料(第一材料)中，作为主成分，将Fe的化合物换算成Fe2O3为45.0摩尔％、将Cu的化合物换算成CuO为8.0摩尔％、将Zn的化合物换算成ZnO为8.0摩尔％、剩余部分由Ni的化合物构成，相对于主成分100重量份，作为副成分，含有将Si的化合物换算成SiO2为1.0重量份、将Co的化合物换算成Co3O4为5.0重量份、将Bi的化合物换算成Bi2O3为0.8重量份。另外，构成第二素体部7的铁素体材料(第二材料)中，作为主成分，将Fe的化合物换算成Fe2O3为37.0摩尔％、将Cu的化合物换算成CuO为8.0摩尔％、将Zn的化合物换算成ZnO为34.0摩尔％，余量由Ni的化合物构成，相对于主成分100重量份，作为副成分，含有将Si的化合物换算成SiO2为4.5重量份、将Co的化合物换算成Co3O4为0.5重量份、将Bi的化合物换算成Bi2O3为0.8重量份。即，作为第一素体部6和第二素体部7均具有的构成成分含有ZnO，第一素体部6的ZnO含有率比第二素体部7的ZnO含有率低。另外，作为第一素体部6和第二素体部7均具有的构成成分含有NiO，第一素体部6的NiO含有率比第二素体部7的NiO含有率高。
另外，构成第一素体部6和第二素体部7的铁素体材料均含有Zn2SiO4作为副成分。在本实施方式中，第一素体部6的Zn2SiO4含有率相对于铁素体材料100重量份为1重量份，第二素体部7的Zn2SiO4含有率相对于铁素体材料100重量份为17重量份。即，第一素体部6的Zn2SiO4含有率比第二素体部7的Zn2SiO4含有率低。
另外，第二素体部7的介电常数比第一素体部6的介电常数低。在本实施方式中，第一素体部6的介电常数约为14，第二素体部7的介电常数约为12。另外，第二素体部7的导磁率比第一素体部6的导磁率高。在本实施方式中，第一素体部6的导磁率约为6，第二素体部7的导磁率约为11。
中间层8在本实施方式中均由以Ni－Cu－Zn系铁素体为主成分的铁素体材料构成，由包含构成第一素体部6的铁素体材料和构成第二素体部7的铁素体材料的混合组成材料构成。作为一例，能够将构成第一素体部6的铁素体材料和构成第二素体部7的铁素体材料以1:1的比例混合，作为中间层8的构成材料。
层叠线圈C由在素体2的层叠方向上重叠的多个导电层构成，具有与素体2的层叠方向平行的轴L。层叠线圈C具有线圈卷绕部(卷绕部)12和从线圈卷绕部12的各端部延伸到端面2a、2b的一对引出部13。各引出部13具有引出导体14和连接导体15。构成层叠线圈C的各导电层例如包含Ag、Pd等导电性材料而构成。
另外，层叠线圈部件1包括分别配置于素体2的两端面2a、2b的一对外部电极4、5。外部电极4形成为覆盖一个端面2a整体和四个侧面的端面2a侧的一部分，并与延伸到端面2a的引出部13电连接。外部电极5形成为覆盖另一端面2b整体和四个侧面的端面2b侧的一部分，并与延伸到端面2b的引出部13电连接。素体2的层叠方向与一对端面2a、2b的对置方向一致，一对外部电极4、5在层叠方向上分别配置于素体2的两端部。此外，各外部电极4、5能够通过使以Ag或Pd等为主成分的导电性浆料附着于素体2的外表面后进行烧结，然后实施电镀而形成。电镀中能够使用Ni、Sn等。
如图2所示，上述层叠线圈部件1能够通过对重叠有多层的生片11A、11B、11C的层叠体烧制而形成。
各生片11A、11B呈矩形形状(本实施方式中，正方形形状)，具有划分出素体2的侧面的四个边。生片11A为要成为上述第一素体部6的生片，其成分调整为在烧制后成为具有上述第一素体部6的组成的铁素体层。生片11B为要成为上述第二素体部7的生片，其成分调整为在烧制后成为具有上述第二素体部7的组成的铁素体层。生片11C为要成为上述中间层8的生片，其成分调整为在烧制后成为具有上述中间层8的组成的铁素体层。
生片11A和生片11B在生片层叠体的下级部分和上级部分使用生片11B，在中级部分使用生片11A，使得成为在层叠方向上以一对第二素体部7夹着第一素体部6的方式邻接的结构。生片11C在层叠方向上分别存在于生片11A与生片11B切换的部分。
在各生片11A、11B、11C上形成有要成为上述导电层的导电图案。各导体图案能够通过使用形成有与该图案对应的开口的丝网制版，对导电性浆料进行丝网印刷而形成。
形成线圈卷绕部12的导体图案21均形成为大致U字状。在导体图案21的一端部和另一端部分别形成有与通孔导体对应的大致圆形的焊盘部。各导体图案21在每90度错开相位的状态下经由通孔导体串联连接，形成轴L沿着层叠方向延伸的层叠线圈C。导体图案21不仅形成于生片层叠体的中级部分的生片11A，还形成于相当于上级部分和下级部分的生片11B和中间层8的生片11C。
形成引出导体14的导体图案24由大致圆形的焊盘部(焊盘导体)26构成。引出导体14由焊盘部26和与焊盘部26设置成一体的通孔导体构成。焊盘部26的直径比线圈卷绕部12的焊盘部的直径大，与由线圈卷绕部12形成的层叠线圈C的轴L同轴配置。各导体图案24经由通孔导体串联连接，形成沿着层叠线圈C的轴L延伸的引出导体14。引出导体14的外侧端部在素体2的层叠方向的端面2a、2b露出，与外部电极4、5连接。导体图案24形成于生片层叠体的上级部分和下级部分的生片11B。
在形成引出导体14的导体图案24与形成线圈卷绕部12的导体图案21之间设置有形成用于连接引出导体14与线圈卷绕部12的连接导体的导体图案28。在导体图案27的一端部，导体图案27的一端部经由通孔导体与引出导体14的另一端部连接，导体图案27的另一端部经由通孔导体与线圈卷绕部12的端部连接。导体图案27形成于生片层叠体的上级部分和下级部分的生片11B。
在上述素体2中，如图2所示，线圈卷绕部12设置为在层叠方向上跨第一素体部6和第二素体部7。更详细地说，线圈卷绕部12设置为在素体2内从一个第二素体部7(例如，图1的剖视图中的上侧的第二素体部)经由第一素体部6延伸到另一个第二素体部7(例如，图1的剖视图中的下侧的第二素体部)。通过以跨第一素体部6和第二素体部7的方式设置线圈卷绕部12，第一素体部6和第二素体部7分别有助于线圈特性的阻抗、电感和自谐振频率，通过调整素体2中的第一素体部6和第二素体部7的比例，能够得到期望的线圈特性。
例如，通过调整第一素体部6与第二素体部7的比例来降低素体2的介电常数，使寄生电容变小，1GHz附近的阻抗变高。另外，通过调整第一素体部6与第二素体部7的比例来降低素体2的导磁率，使自谐振频率变高，并且阻抗也变高，电感降低。另外，通过调整第一素体部6与第二素体部7的比例来提高素体2的导磁率，使自谐振频率变低并且阻抗也变低，电感变高。
另外，在上述上記层叠线圈部件1中，在介电常数相对较低的第二素体部7分别设置有外部电极4、5，因此，能够实现层叠线圈部件1的高频特性的提高。
如图2和图3所示，在素体2中，从层叠方向观察时，在层叠线圈C的线圈卷绕部12的内侧区域设置有应力缓和部30。在本实施方式中，应力缓和部30是以被大致U字状的导体图案21包围的方式设置的矩形形状的隙缝层。在本实施方式中，应力缓和部30设置于层叠线圈C的线圈轴L上。应力缓和部30能够通过对例如在烧制过程时挥发的涂料(喷漆)进行丝网印刷而形成。在这种应力缓和部30中，由于层叠方向上的铁素体层彼此的结合弱，在铁素体层收缩时不会相互拘束，因此难以产生残留应力。在应力缓和部30为隙缝层的情况下，可以为在内部不存在物体的镂空层，也可以为在内部填充有氧化锆等的物体充填层。
在本实施方式中，应力缓和部30设置于第一素体部6的内部、第二素体部7的内部、以及第一素体部6和第二素体部7与中间层8接触的界面。
在此，发明人等进行深入研究，结果发现：由第一素体部6、第二素体部7和层叠线圈C之间的收缩率的差别引起的应力具有从层叠方向观察时集中于层叠线圈C的内侧区域的趋势。因此，如上述层叠线圈部件1，在应力容易集中的层叠线圈C的内侧区域设置应力缓和部30，缓和层叠线圈C的内侧区域中的应力，由此能够抑制在素体2产生裂纹的情况。
应力缓和部30如上述实施方式可以仅设置于层叠线圈C的内侧区域，也可以除层叠线圈C的内侧区域外还设置于与层叠线圈C重叠的区域和/或层叠线圈C的外侧区域的一部分。在应力缓和部30仅设置于层叠线圈C的内侧区域的情况下，作为素体整体能够实现高的强度，并能够抑制由于应力缓和部30设置于线圈卷绕部12的通孔导体的位置而导致的连接不良(例如断线)。
另外，在层叠线圈部件1中，在第一素体部6与第二素体部7之间设置有中间层8，中间层8由包含构成第一素体部6的铁素体材料和构成第二素体部7的铁素体材料的混合组成材料构成。因此，第一素体部6与第二素体部7之间的收缩率的差别由于中间层8而变小，能够抑制裂纹产生和安装破裂。应力缓和部30能够设置为在层叠方向上与中间层8接触。
本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。
例如，在上述实施方式中，层叠线圈C为所谓的纵卷绕线圈，外部电极4、5配置于素体的端面2a、2b，层叠线圈C的轴L的延伸方向(轴向)沿着素体2的层叠方向延伸，但层叠线圈C也可以为所谓的横卷绕线圈。即，如图4所示，外部电极4A、5A配置于素体的侧面2c、2d，层叠线圈C的引出部13A也可以为具有从线圈卷绕部12的端部延伸到设置有外部电极4A、4B的侧面2c、2d的结构的层叠线圈部件1A。层叠线圈部件1A特别是引出部13A的形状与上述层叠线圈部件1的引出部13的形状不同。
如图5所示，层叠线圈部件1A可以通过对重叠有多层生片11A、11B、11C的层叠体进行烧制而形成。形成层叠线圈部件1A的引出部13A的导体图案44，其一端经由通孔导体与相当于线圈卷绕部12的端部的导体图案41的焊盘部连接，另一端延伸到与侧面2c、2d对应的一边。
形成层叠线圈部件1A的线圈卷绕部12的导体图案41与上述导体图案21同样，均形成为大致U字状。而且，如图5和图6所示，在层叠线圈部件1A的素体2中，从层叠方向观察时在层叠线圈C的线圈卷绕部12的内侧区域设置有应力缓和部50。在图6所示的实施例中，应力缓和部50是以被大致U字状的导体图案41包围的方式设置的矩形形状的隙缝层。
素体不限于由铁素体构成，也可以由除铁素体以外的材料(例如陶瓷磁性体等)构成。素体也可以为在层叠方向上以一对第一素体部夹着第二素体部的方式邻接的结构(夹层结构)。只要素体为至少包含第一素体部和第二素体部的层叠结构即可，则也可以不是夹层结构。
应力缓和部的数量不限于上述的数量，可以进行适当增减。应力缓和部例如也可以为仅设置于第一素体部的内部的方式、仅设置于第二素体部的内部的方式、或者仅设置于第一素体部和第二素体部与中间层接触的界面的方式。

Claims (7)

1.一种层叠线圈部件，其特征在于，包括：
素体，其具有包含第一素体部和第二素体部的层叠结构，所述第一素体部由第一材料构成，所述第二素体部层叠于该第一素体部并且由组成与所述第一材料不同的第二材料构成；
层叠线圈，其具有与所述素体的层叠方向平行的轴；和
应力缓和部，其从所述层叠方向观察时设置于所述层叠线圈的内侧区域。
2.根据权利要求1所述的层叠线圈部件，其特征在于：
所述素体具有所述第一素体部和所述第二素体部中的一者在层叠方向上夹着另一者的层叠结构。
3.根据权利要求1或2所述的层叠线圈部件，其特征在于：
在所述第一素体部与所述第二素体部之间还包括由包含所述第一材料和所述第二材料的混合组成材料构成的中间层。
4.根据权利要求3所述的层叠线圈部件，其特征在于：
所述应力缓和部在所述层叠方向上与所述中间层接触。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的层叠线圈部件，其特征在于：
所述应力缓和部为隙缝层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的层叠线圈部件，其特征在于：
所述应力缓和部从所述层叠方向观察时仅设置于所述层叠线圈的内侧区域。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的层叠线圈部件，其特征在于：
所述应力缓和部设置于所述层叠线圈的线圈轴上。
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