CN1701397A - 层叠线圈及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
可以增加每个过孔的内部空间同时避免线圈轴向上邻近过孔之间的间隔变窄。在层叠线圈(1)的过孔(3)中，形成于陶瓷层(16)中并填充有导体的通孔(5)处于层叠方向X上成一排，且在每个通孔(5)中，陶瓷层(16)的一个开口(5a)的开口表面上的线圈(4)轴向上的直径与另一个开口(5b)的开口表面上的线圈(4)轴向上的直径之间的差小于陶瓷层(16)的一个开口(5a)的开口表面上同线圈(4)轴向Y垂直的方向Z上的直径与另一个开口(5b)的开口表面上同线圈(4)轴向Y垂直的方向Z上的直径之间的差。
Description
技术领域
本发明涉及层叠线圈及其制造方法。本发明尤其涉及层叠线圈中过孔的形状以及形成该过孔的方法。
背景技术
作为层叠线圈的实例，日本未审查的专利申请公开No.2002-252117中揭示的芯片电感器是广泛已知的，且图9示出了该芯片电感器的结构，且图10是其分解透视图。如图9和10所示，相关的垂直层叠水平缠绕型芯片电感器11具有一结构，其中在层叠体12内提供与层叠体12的层叠方向X垂直的方向Y上缠绕的线圈13。构成线圈13，使得形成于层叠体12的上侧和下侧上固定位置处的层叠表面上的导体图案(带形导体)14经由许多过孔15电气连接。在层叠方向X上形成许多过孔15。
这样，如图10所示，形成这些过孔15，从而通孔17通过激光辐射等形成于每个陶瓷印刷电路基板16上的固定位置处，且这些通孔17填充了诸如导体糊等等的导体。随后，如图11和12所示，每个通孔17都具有基本圆形的平面形状且其内表面具有沿层叠方向X的相同倾斜角(圆锥角)。此外，陶瓷印刷电路基板16构成层叠体12中的陶瓷层。
此外，图11是通孔17的顶视图而图12示出了沿图11中的线A-A获得的通孔17的截面。这样，构成每个通孔17，使得上开口17b的直径大于下开口17a的直径。此外，此时，层叠体12上侧上的端部处形成的导体图案被引向端面并连接到外部电极18，它们被形成以分别覆盖层叠体12的端面。
另一方面，在生产层叠体12时，其中仅形成过孔的许多陶瓷印刷电路基板被设置于层叠方向X的中间。随后，其中形成了导体图案14和过孔15的多个陶瓷印刷电路基板16设置于上述陶瓷印刷电路基板16之上和之下。此外，其中没有形成导体图案14或过孔15的多个陶瓷印刷电路基板16设置于上述陶瓷印刷电路基板16之上和之下。随后，陶瓷印刷电路基板16通过层叠方向X上的压力被附着并被烧制以获得层叠体12。当外部电极18形成于层叠体12的端面上时，就完成了图9所示的芯片电感器11。
随后，在芯片电感器11中，由于形成了许多过孔15，其中形成了过孔15的部分的电阻Rdc与整个芯片电感器11的DC电阻值Rdc的比率增加。不可避免地，整个元件的电阻Rdc受此影响。因此，为了避免这种缺点，能够考虑到增加过孔15的平面形状，结果增加了过孔15的内体积。
但是，当简单地增加过孔15的平面形状时，由于过孔15的平面形状基本是圆的，线圈13的轴向中相邻过孔15之间的间隔变窄。此外，在将过孔15的平面形状变大并适当保持过孔15之间的间隔时，就会减少线圈13的匝数。结果，不能获得较大的阻抗。
本发明考虑了这种缺点。本发明的目的在于提供一种层叠线圈及其制造方法，其中在避免线圈轴向上的相邻过孔之间的间隔变小的同时，可以增加每个过孔的内部空间。
发明内容
层叠线圈包括在层叠体的层叠方向上形成的过孔；带形导体，它们形成于层叠体的层叠表面上且其固定端部通过过孔连接其上；以及线圈，它在与层叠方向垂直的方向上缠绕。在层叠线圈中，过孔形成于构成层叠体的每个陶瓷层中并具有通孔，每一个都填充了导体，处于层叠方向中成一排；以及，在每个通孔中，陶瓷层的一个开口的开口表面上的线圈轴向上的直径与另一个开口的开口表面上的线圈轴向上的直径之间的差小于陶瓷层的一个开口的开口表面上的与线圈轴向垂直的直径与另一个开口的开口表面上的与线圈轴向垂直的直径之间的差。
例如，在这些通孔中，与线圈轴向相对应的内部分比与线圈轴向和层叠方向两者垂直的内部分具有层叠方向上更小的倾斜角。换句话说，每个通孔中与线圈轴向和层叠方向两者垂直的内部分比与线圈轴向相对应的内部分具有层叠方向上更钝的倾斜角。
本发明中，每一个通孔具有基板椭圆平面形状且短轴方向与线圈的轴向一致。
一种用于制造根据本发明的层叠线圈的方法包括以下步骤：形成过孔，从而在已形成通孔后，用导体填充这些通孔。
在本发明的层叠线圈中，在构成过孔的每个通孔中，陶瓷层的一个开口表面上的线圈轴向上的直径与另一个开口表面上的线圈轴向上的直径之间的差小于陶瓷层的一个开口表面上的与线圈轴向垂直的直径与另一个开口表面上的与线圈轴向垂直的直径之间的差。这样，在层叠线圈中，由于形成其中在内部分上的每个方向上不同的倾斜角的过孔，当与内部分倾斜角都相同的过孔相比较时，总体上内表面增加。结果，形成过孔的那部分的电阻Rdc减小。
因此，避免线圈轴向上邻近过孔之间的间隔变窄且可以有效避免线圈匝数的降低。结果，就可以适当地保持过孔之间的间隔并保持线圈的匝数，并降低形成过孔的那部分的电阻Rdc的比率降低。因此，可以确保较大的阻抗。
在本发明的层叠线圈中，构成过孔的每个通孔都具有基本椭圆的平面形状且短轴方向与线圈的轴向一致。当使用这种通孔时，可以如上所述方便地形成上述通孔。
在用于制造本发明的层叠线圈的方法中，通过调整激光的能量分布可以方便地控制通孔的内部分上的倾斜角，因此，可以方便地形成上述过孔。
附图概述
图1是示出根据本发明实例的芯片电感器的结构的透视图。
图2是示出根据该实例的芯片电感器的结构的分解透视图。
图3是示出根据该实例的构成芯片电感器的过孔的通孔的放大透视图。
图4是示出根据该实例的构成芯片电感器的通孔的通孔的放大顶视图。
图5A是沿图4的线A-A获得的放大剖视图，示出了根据该实例的构成芯片电感器的过孔的通孔。
图5B是沿图4的线B-B获得的放大剖视图，示出了根据该实例的构成芯片电感器的过孔的通孔。
图6是示出根据该实例的过孔和激光的能量分布之间的关系的简图。
图7是示出根据本发明实例的第一修改实例的芯片电感器的结构的分解透视图。
图8是示出根据本发明实例的第二修改实例的芯片电感器的结构的分解透视图。
图9是示出根据相关实例的芯片电感器的结构的透视图。
图10是示出根据相关实例的芯片电感器的结构的分解透视图。
图11是示出根据相关实例构成芯片电感器的过孔的通孔的放大顶视图。
图12是沿图11的线A-A获得的放大剖视图，示出了根据相关实例构成芯片电感器的过孔的通孔。
参考标号
1芯片电感器(层叠线圈)
2层叠体
3过孔
4线圈
5通孔
5a上开口
5b下开口
5c内部分(与线圈的轴向相对应的内部分)
5d内部分(与线圈的轴向和层叠体的层叠方向两者垂直的方向相对应的内部分)
14导体图案(带形导体)
16陶瓷印刷电路基板(陶瓷层)
X层叠方向
Y线圈的轴向
Z垂直于线圈的轴向和层叠体的层叠方向两者的方向
具体实施方式
本发明中，可以通过建立构成过孔的通孔的三维结构实现避免在线圈轴向上相互靠近的过孔之间的间隔变窄并同时增加每个过孔的内部空间的目的。
实例
图1是示出根据本发明实例的芯片电感器的结构的透视图，图2是示出该实例的芯片电感器的结构的分解透视图，而图3是示出构成该实例中的芯片电感器中的过孔的通孔的放大透视图。此外，图4是示出构成过孔的通孔的放大顶视图，图5A是示出沿图4的线A-A获得的通孔的放大剖视图，而图5B是示出沿图4的线B-B获得的通孔的放大剖视图
此外，图6是示出过孔和激光的能量分布之间关系的简图，图7是示出根据本发明实例的第一修改实例的芯片电感器的结构的分解透视图，以及图8是示出根据本发明实例的第二修改实例的结构的分解透视图。此外在图1到8中，与图9-12中相同的部分具有相同的标号。
如图1和2所示，根据实例的芯片电感器1包含在层叠体2的层叠方向上形成的过孔3和其中固定端部通过过孔3连接其上的导体图案14。在芯片电感器1的层叠体2中，线圈由过孔和沿层叠体2的层叠表面形成并连接到过孔的导体图案构成。
这样，构成芯片电感器1的线圈4，从而层叠体2的上侧和下侧上的固定位置处的层叠表面上形成的导体图案(带形图案)14通过层叠方向X上形成的许多过孔3电气连接。此时，层叠体2的上侧上的层叠表面端部处形成的导体图案14被分别引出到层叠体2的端面，且导体图案14被分开地连接到外部电极18，它被形成以覆盖层叠体2的端面。此外，在图2中，每个导体图案14都由三层构成，但导体图案14可以由一层构成。
另一方面，如图2所示，这种情况中形成过孔，从而在用作层叠体2的陶瓷层的每个陶瓷印刷电路基板16的固定位置处通过激光辐射等形成通孔5，且导体孔5被填充了诸如导体糊等的导体。此外，此时如图3和4所示，通孔5具有椭圆平面形状且其长轴方向是与线圈的轴向以及层叠体2的层叠方向X这两者垂直的方向Z。
此外，在图3和4中，在陶瓷印刷电路基板16中形成的通孔5中只有上开口5a具有基本椭圆的平面形状。陶瓷印刷电路基本16中的通孔5中的下开口5b具有圆形平面形状。但是，通孔5不限于这种结构。每个通孔5的下开口5b可以具有基本椭圆的平面形状，且期望下开口5b也具有基本椭圆的平面形状以减少其中形成了过孔的那部分中的电阻Rdc。
在这种情况中，如图3到5所示，在通孔5中，提供了一个开口中线圈4的轴向中的直径(即，陶瓷印刷电路基板16的上开口5a的开口表面中)和另一个开口中线圈4的轴向中的直径(即，下开口5b的开口表面中)之间的差。该差被形成得比在与线圈4的轴向Y以及层叠方向X两者垂直的Z方向上的上开口5a的开口表面中的直径和在与线圈4的轴向Y以及层叠方向X两者垂直的Z方向上的下开口5b的开口表面中的直径之间的差更小。
这样，在通孔5中，与线圈4的轴向Y相对应的内部分5c具有比与方向Z相对应的内部分5d更锐利的倾斜角(圆锥角)，其中方向Z与线圈4的轴向Y以及层叠体2的层叠方向X两者垂直。换句话说，在通孔5中，在与线圈4的轴向Y以及层叠方向X垂直的方向上的内部分5d在层叠方向X上具有比线圈4的轴向Y上的内部分5c更钝的角度。
在通孔5具有这种三维形状的情况中，在与具有相关实例中示出的三维形状的通孔17进行比较时，内表面总体上增加且内体积也增加。随后，在芯片电感器1(其中提供了具有通孔5的过孔3，通孔5中填充了导体)中，具有所形成的过孔3的部分的电阻Rdc比相关实例中示出的芯片电感器11中的更小。结果，其中形成了过孔的那部分中的电阻Rdc与整个芯片电感器1的电阻Rdc的比率降低。
接着，描述根据实例的芯片电感器1的制造方法。首先，将诸如聚乙酸乙烯酯和可水溶的丙烯酸树脂的水状粘合剂或诸如聚乙烯丁缩醛的有机粘合剂添加到NiCuZn，作为磁性材料。分散剂、消泡剂等与其相加在一起，随后，在承载膜上通过使用刮粉刀和逆转辊涂布机形成陶瓷印刷电路基板16。
接着，通孔5通过激光辐射形成于陶瓷印刷电路基板上的固定位置处。随后，如图6所示，通过调整激光的能量分布形成基本椭圆平面形状的通孔5，例如具有基本椭圆的上开口5a和基本圆形的下开口5b的通孔5。这样，此时，当激光的能量超出阈值S时，形成穿过陶瓷印刷电路基本的孔，且如果能量在能量超出阈值S的定时附近快速变化，则通孔5的内表面上的倾斜角减小。此外，如果能量在能量超出阈值S的定时附近缓慢变化，则通孔5的内表面上的倾斜角增加。
那么，当假设在3216尺寸的芯片电感器1中，线圈4的匝数是25.5且形成具有基本椭圆平面形状的上开口5a和下开口5b的通孔5时，获得以下尺寸。虽然未说明，通孔5的上开口5a的长轴方向(即，与线圈4的轴向Y和层叠方向X两者垂直的方向)的尺寸是150μm。短轴方向中(即，与线圈4的轴向Y相对应的短轴方向)的尺寸是90μm。此外，通孔5的下开口5b的长轴方向的尺寸是110μm且短轴方向的尺寸是80μm。
在按这种方式构建时，构成由导体填充的过孔的通孔的短轴方向尺寸可以制成为更小。因此，不会出现线圈4的轴向Y中的邻近过孔3之间间隔变得太小的情况，且层叠体2的外部尺寸不会变得太大。此外，在尺寸3216的芯片电感器1中，在固定25.5的匝数时，通孔5的上开口5a的短轴方向的最大尺寸是90μm。这样，当通孔5的上开口5a的短轴方向尺寸增加时，在烧结后，由于扩散的银、裂缝等可能出现短路。
接着，制备具有银作为主要成分的导体糊并形成过孔3，从而通过导体糊的丝网印刷用导体填充陶瓷印刷电路基板16中形成的通孔5。随后，构成线圈4的一部分的导体图案14形成于陶瓷印刷电路基板16表面上的固定位置处。此后，如图2所示，其中仅形成过孔3的固定数量的陶瓷印刷电路基板16设置于层叠方向X的中间。其中形成过孔3和导体图案14的固定数量的陶瓷印刷电路基板16分别设置于陶瓷印刷电路基板16之上和之下。
此外，其中不形成过孔3和导体图案14中的任一个的固定数量的陶瓷印刷电路基板16分别设置于陶瓷印刷电路基板16之上和之下，随后，在层叠方向上通过压力已将它们附着后，将它们切割，以具有固定尺寸，将它们脱脂，并将它们烧制以获得层叠体2。此后，在层叠体2的两个端面上烧制糊，且两个端面都被镀有镍和锡以形成外部电极18，随后如图1所示，完成芯片电感器1。
在实例中，其中在层叠体2的内部提供一个线圈4的芯片导体1是层叠线圈，但不用说，本发明的层叠线圈的应用不仅限于上述芯片电感器1。这样，其中在层叠体2中平行设置两个线圈4的芯片电感器(其结构在图7中示出)用作变压器和共模扼流圈。这种具有两个分开的绕组的芯片电感器可以制成为一层叠线圈。
此外，本发明可应用于其结构在图8中示出的芯片电感器，其中在层叠方向X上交替设置的两个线圈4a和4b提供于层叠体2中。通过交替的绕组构成芯片电感器。这样，在芯片电感器中，第一线圈4a由导体图案14a和过孔3a(图8中由一点划线示出)构成，且第二线圈4b由导体图案14b和过孔3b(图8中由二点划线示出)构成。在这种交替绕组的芯片电感器中两个线圈4a和4b之间的耦合系数大于分开绕组的芯片电感器中的耦合系数。
随后，在这种交替绕组的芯片电感器中，由于许多过孔3在层叠体2的长度方向上被对准，由于本发明的应用形成的电阻Rdc的降低是明显的。
产业应用
本发明的层叠线圈可应用于层叠线圈中，诸如芯片电感器、层叠型复合LC部件等等。
Claims (3)
1.一种层叠线圈，其特征在于，包括：
过孔，它们形成于层叠体的层叠方向上；
带形导体，它们形成于层叠体的层叠表面上且其固定端部通过过孔连接其上；以及
线圈，它在与层叠方向垂直的方向上缠绕，
其中，过孔形成于构成层叠体的每个陶瓷层中并具有通孔，每一个都填充了导体，处于层叠方向中成一排；以及
其中，在每个通孔中，陶瓷层的一个开口的开口表面上的线圈轴向上的直径与另一个开口的开口表面上的线圈轴向上的直径之间的差小于陶瓷层的一个开口的开口表面上的与线圈轴向垂直的直径与另一个开口的开口表面上的与线圈轴向垂直的直径之间的差。
2.如权利要求1所述的层叠线圈，其特征在于，每一个通孔具有基板椭圆平面形状且短轴方向与线圈的轴向相对应。
3.一种用于制造如权利要求1或2所述的层叠线圈的方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成过孔，从而在已形成通孔后，用导体填充这些通孔。
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