DE3908896C2 - Chipinduktor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Chipinduktor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Chipinduktoren sind im Stand der Technik in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt.

Beispielsweise ist aus der DE-OS 34 23 139 eine Möglichkeit zur Herstellung von Induktivitäten, insbesondere für Transformatoranwendungen, beschrieben, bei der mehrere Platten mit auf deren Oberfläche aufgebrachten Leiterzügen übereinandergeschichtet werden. Allerdings erfolgt die Kopplung der einzelnen Leiter zu Induktivitäten nicht galvanisch, sondern kapazitiv, wodurch eine unerwünschte Frequenzabhängigkeit entsteht.

Als weitere Möglichkeit, ist in Fig. 7 eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Chipinduktor 11 eine Platte 14 aus magnetischem Material aufweist, auf deren Oberfläche 12 durch Drucken oder dgl. eine lineare Innenelektrode 13 gebildet ist. Über der Platte 14 aus magnetischem Material ist eine weitere Platte 15 aus magnetischem Material angeordnet, welche keine Innenelektrode aufweist. Die Innenelektrode 13 auf der Oberfläche der magnetischen Platte 14 ist an beiden Enden mit Seitenelektroden 16 an beiden Endbereichen der Oberfläche 12 der magnetischen Platte 14 verbunden.

Für diesen vorstehend beschriebenen Chipinduktor 11 wird zur Erhöhung der Induktivität vorgeschlagen, die Breite der Innenelektrode 13 zu verringern. Hierdurch wird jedoch ebenfalls die maximal mögliche Stromstärke in der Innenelektrode in gleichem Ausmaß verringert. Darüber hinaus ist es schwierig, die Innenelektrode 13 mit einer derart geringen Leiterbreite und der erforderlichen hohen Genauigkeit zu drucken. Weiterhin besteht die Gefahr, daß eine derart dünne Innenelektrode 13 während des Sinterns verdampft. Hierdurch erhöht sich der Ausschuß bei der Herstellung derartiger Chipinduktoren.

Darüberhinaus ist die Herstellung derartiger Chipinduktoren mit einer vorbestimmten Induktivität schwierig.

Eine Möglichkeit zur Herstellung eines Chipinduktors mit höherer Induktivität ist in der DE-OS 32 25 782 beschrieben. Hierin wird vorgeschlagen, den Chipinduktor aus mehreren Schichten aufzubauen, auf deren Oberfläche jeweils ein spiralförmiger Leiter ausgebildet ist, wobei die einzelnen Leiterstücke miteinander verbunden sind und somit eine Spule bilden.

Nachteilig bei diesen Chipinduktoren ist der hohe Aufwand bei der Herstellung, verursacht insbesondere durch die erforderliche Durchkontaktierung zur Verbindung der einzelnen Teilleiter, die durch das Übereinanderdrucken von Schichten aus Leiterschichten und isolierenden Schichten derart bewirkt wird, daß jeweils die letzte Leiterschicht bis auf einen kleinen Bereich mit einer isolierenden Schicht abgedeckt wird und eine weitere Leiterschicht aufgebracht wird, die mit der vorhergehenden Leiterschicht elektrisch verbunden ist usw. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Chipinduktors ist in der niedrigen Selbstresonanzfrequenz zu sehen, die sich aus den strukturell bedingten hohen Streukapazitäten ergibt.

Weiterhin wurden in den IEEE Transactions on Magnetics, Vol. Mag. 20, 1984, Seiten 1804-1806 die Eigenschaften verschiedener mäanderförmiger Strukturen zur Herstellung von Induktivitäten auf einem Glassubstrat mittels Dünnfilmtechnik untersucht. Mit dieser Technik lassen sich zwar Induktivitäten zusammen mit anderen Bauelementen auf einem einzigen Glassubstrat integrieren. Die Herstellung von einzelnen Bauelementen, insbesondere Chipinduktoren, in dieser Technik ist jedoch aufgrund des hohen Aufwands zur Erzeugung einer Vielzahl von unterschiedlichen Platten wenig sinnvoll.

Ein ähnlicher Chipinduktor ist auch in der JP 61-140115 offenbart, bei dem eine mäanderförmige Leiterstruktur, welche auf einem Keramiksubstrat aufgebracht ist, mit einer Schicht abgedeckt ist, die ein ferrimagnetisches Pulver enthält. Die vorgenannten Nachteile treffen jedoch auf für diesen Chipinduktor zu.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Chipinduktor zu schaffen, der bei gleicher Größe wie bekannte Chipinduktoren eine höhere Induktivität ermöglicht, dessen Innenelektrode so gestaltet ist, daß sie einfach und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann und der eine hervorragende mechanische Festigkeit und Isolierung aufweist und der nur geringe Streukapazitäten aufweist, wodurch seine Hochfrequenzcharakteristik verbessert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Chipinduktors gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Chipinduktors gemäß der Erfindung, bei dem eine Platte aus magnetischem Material und ein Muster einer darauf geschaffenen Innenelektrode gezeigt sind.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungs­ form desselben, bei der die Platte aus magnetischem Material und das Muster der Innenelektrode gezeigt sind.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht, die die Entstehung der Streukapazität der Innenelektrode in Fig. 2 erklärt.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungs­ form desselben, bei der die Platte aus magnetischem Material und das Muster der Innenelektrode gezeigt sind.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht einer vierten Ausführungs­ form desselben, bei der die Platte aus magnetischem Material und das Muster der Innenelektrode gezeigt sind und

Fig. 7 ist eine perspektivische, teilweise Ausschnittsan­ sicht des herkömmlichen Chipinduktors.

In Fig. 1 und 2 umfaßt ein Chipinduktor 21 mehrere (vier in der Ausführungsform) Schichten 24 aus magnetischem Material (die nachstehend als erste Platten 24 aus magnetischen Material bezeichnet werden), welche gesintert oder nicht gesintert sind (um in dem Zustand des Schichtelements, das nachstehend erläutert wird gesintert zu werden. Die folgenden Platten aus magnetischen Material sind ähnlich) und aus Ferrit oder dergleichen gebildet sind und die jeweils eine Innenelektrode aus Metall wie Ag-Pd, auf der Oberfläche 22 in Zickzackform aufgedruckt aufweisen, wobei die Innenelektrode 23 auf den ersten Platten 24 aus magneti­ schem Material an beiden Enden mit seitlich angeordneten Seitenelek­ troden 26 verbunden sind, die durch Drucken oder ähnliches auf der Oberfläche 22 gebildet sind.

Mehrere (fünf in der Ausführungsform) Platten 25 aus magnetischem Material, die keine Innenelektrode aufweisen (nachstehend als zweite Platten aus magnetischem Material bezeichnet), sind auf der oberen Oberfläche der obersten ersten Platte 24 aus magnetischem Material vorgesehen und mehrere (drei in der Ausführungs­ form) Platten 27 aus magnetischem Material, die keine Innenelektrode aufweisen (nachstehend als dritte Platten aus magnetischem Material bezeichnet) sind auf der unteren Oberfläche der untersten ersten Platte 24 vorgesehen, wodurch ein Schichtelement 28 gebildet wird.

Außenelektroden 29, die mit den Innenelektroden 23 auf den ersten Platten 24 aus magnetischem Material durch die Seitenelektroden 26 verbunden sind, sind auf Teilbereichen der oberen und unteren Oberfläche des Schichtelements 28 vorgesehen.

In der ersten Ausführungsform des wie vorstehend erwähnt aufgebauten Chipinduktors 21 hat die Innenelektrode 23 auf jeder ersten Platte 24 aus magnetischem Material eine Zickzackform, wobei die Zickzackinnenelektrode ihre Länge besser als die lineare Innenelektrode sicherstellen kann. Außerdem sind auf der oberen Oberfläche der ober­ sten ersten Platte 24 aus magnetischem Material 24 und der unteren Oberfläche der untersten ersten Platte 14 aus magnetischem Material die zweiten und dritten Platten 25 und 27 aus magnetischem Material vorgesehen, wodurch sie mit dem Schichtelement 28 einen geschlossenen Kreis bilden. Deshalb kann der erfindungsgemäße Chipinduktor, bei gleicher Größe der Konfiguration, die Indiktivität gegenüber einem herkömmlichen erhöhen.

Folglich besteht keine Notwendigkeit die Breite der Innen­ elektrode zu verringern, um die Induktivität zu erhöhen, wodurch ein Nachteil, wie ein dünner Druck oder das Verdampfen der Innenelektrode beim Sintern, vermieden wird und dadurch die Einstellung einer genauen und hohen Induktivität erleichtert wird.

Da die zweiten Platten 25 aus magnetischem Material auf der oberen Oberfläche der obersten Platte 24 und die dritten Platten 27 aus magnetischem Material auf der unteren Oberfläche der untersten Platte 24 vorgesehen sind, werden auch Isolierwirkung und mechanische Festig­ keit verbessert. Die ersten Platten 24 aus magnetischem Material sind übereinander geschichtet, so daß die Induktivität verringert wird, weil die Innenelektroden parallel geschaltet sind. Die Induktivität als Ganzes kann jedoch erhöht werden und maximal zulässige Stromstärke wird ebenfalls erhöht.

Alternativ kann die erste Platte 24 aus magnetischem Material in der ersten Ausführungsform nicht mehrere, sondern eine sein.

Fig. 3 ist eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und zeigt eine Innenelektrode 23 auf der ersten Platte 24 aus magnetischem Material, die Fig. 2 entspricht.

Die erste Platte 24 aus magnetischem Material in Fig. 3 umfaßt eine Innenelektrode 23, die vertikal in Zickzack­ form gebildet ist, während die der Platte 24 in der ersten Ausführungsform horizontal zickzackförmig ist.

In einem Fall, in dem die Innenelektrode 23 auf der Oberfläche 22 der ersten Platte 24 aus magnetischem Material zickzackförmig wie in Fig. 2 gezeigt gebildet ist, hat jeder gebogene Teil a seitlich eine bestinmte Länge in der Zeichnung, wodurch ein Zwischenraum zwischen jeder seitlichen Seitenelektrode 26 und dem gebogenen Teil a dieser gegenüber gebildet ist und der zwischen den jeweiligen gebogenen Teilen a ist zwangsläufig kleiner. Dementsprechend ist die Streukapazität C zwischen der Seitenelektrode 26 und dem gebogenen Teil a oder zwischen den jeweiligen gebogenen Teilen a beträcht­ lich größer. Als Folge davon ist die größere Streukapazi­ tät Komponente C parallel mit der durch die Innenelektroden gebildeten Induktivität verbunden, und bildet somit einen Resonanzkreis, dessen Resonanzpunkt im Bereich relativ niedriger Frequenz ist, wodurch die Hochfrequenzcharakteristik des Chipinduktors verschlech­ tert werden kann.

Deshalb ist wie in Fig. 5 gezeigt die Innenelektrode 23 auf der Oberfläche 22 jeder Platte 24 aus magnetischem Material zickzackförmig, um eine Vielzahl von gebogenen Teilen, jedes davon mit spitzem Winkel, zu bilden, um die Streukapazität zu verringern und dadurch die Hochfrequenzcharakteristik zu verbessern.

In der dritten Ausführungsform in Fig. 5 hat eine Innene­ lektrode 23 jeder ersten Platte 24 aus magnetischem Material eine Vielzahl von gebogenen Teilen b und jeder Innenwinkel davon ist spitz. Folglich ist der Zwischen­ raum zwischen der seitlichen Seitenelektrode 26 und dem gebogenen Teil b der Innenelektrode 23 und der zwischen den jeweiligen gebogenen Teilen b größer als jede von Fig. 2, wodurch die Streukapazität zwischen dem gebogenen Teil b und der seitlichen Seitenelektrode 2 und der zwischen den jeweiligen gebogenen Teilen b verringert wird. So hat der Chipinduktor in Fig. 5 eine geringere mit dem Induktivitätselement parallel verbundene Streukapazität, wodurch der Resonanzpunkt des Resonanzkreises, der aus der Streukapazität C und der Induktivität gebildet wird, ansteigt, und somit die Hochfrequenzcharakteristik verbessert wird.

Fig. 6 ist eine Draufsicht der vierten Ausführungsform und zeigt eine Innenelektrode 23 bei jedem ersten Blech 24 aus magnetischem Material.

Fig. 6 zeigt eine vertikal zickzackförmige Innenelektrode 23 auf einer ersten Platte 24 aus magnetischem Material, während die in Fig. 5 gezeigte Innenelektrode horizontal zickzackförmig ist. In diesem Fall wird der Zwischenraum zwischen der Seitenelektrode 26 und dem gebogenen Teil b der Innenelektrode 23 vergrößert, wodurch die Streukapazität c verringert wird. Der Resonanzpunkt des Resonanzkreises, der von der Streukapazität und der Induktivität der Innenelektrode abhängt, wird somit angehoben, wodurch die Hochfrequenzcharakteristik verbessert wird.

Claims (3)

1. Chipinduktor, bestehend aus mindestens einer magnetischen Platte, welche auf einer Oberfläche eine Innenelektrode aufweist, aus mehreren magnetischen Platten ohne Innenelektrode und aus Außenelektroden, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils mindestens zwei Platten (25, 27) ohne Innenelektrode oberhalb und unterhalb der mindestens einen Platte (24) mit Innenelektrode (23) angeordnet sind und mit diesen ein Schichtelement (28) bilden,
daß jede der Innenelektroden (23) mit zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schichtelementes (28) angeordneten Außenelektroden (29) verbunden ist und daß
die Innenelektroden (23) eine Zickzackform aufweisen.

2. Chipinduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zickzackförmigen Innenelektroden (23) Bereiche (b, d) aufweisen, die jeweils unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufende Teilstücke verbinden.

3. Chipinduktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektroden (23) der magnetischen Platten (24) mittels jeweils an gegenüberliegenden Enden auf der Oberfläche der Platten (24) angeordneter Seitenelektroden (26) mit den Außenelektroden (29) verbunden sind.