TWI383408B - 電子零件 - Google Patents
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Description
本發明涉及電子零件，尤其涉及內設有線圈的電子零件。
作為習知電子零件，如專利文獻1中記載的積層晶片電感器已為人所知。圖9是專利文獻1中記載的積層晶片電感器500的透視圖。
如圖9所示，積層晶片電感器500具備積層體502、外部電極504a、504b、導通孔導體506a、506b以及線圈L。積層體502由絕緣體層積層而成，內設有線圈L。線圈L是具有沿積層方向(圖9的上下方向)延伸的線圈軸的螺旋狀的線圈。外部電極504a、504b設置在積層體502的底面。導通孔導體506a、506b分別在露出積層體502的側面的狀態下在積層方向上延伸設置，並且連接線圈L的端部和外部電極504a、504b。
這裏更詳細地說明導通孔導體506a、506b。從積層方向俯視時，導通孔導體506a、506b呈半圓形。這是因為將沿積層方向延伸的圓柱形的導通孔導體一分為二而形成兩個導通孔導體506a、506b。即，在把母積層體切割為單個的積層體502時，將跨兩個積層體502而形成的導通孔導體分割成兩個導通孔導體。
在以上的積層晶片電感器500中，可以增大線圈L的直徑，能夠得到大的電感值。更詳細地說，把導通孔導體506a、506b設置成露出積層體502的側面。因此，與將導通孔導體506a、506b設置在積層體502內的情況相比，在積層晶片電感器500中，擴大了能夠形成線圈L的區域。這樣，在積層晶片電感器500中，可以把線圈L的直徑做大，能夠得到大的電感值。
但是，如以下說明，積層晶片電感器500存在會發生外部電極504a、504b之間的電阻值偏差的問題。更詳細地說，線圈L經由導通孔導體506a、506b連接在外部電極504a、504b上。如上所述，圓柱形的導通孔導體被一分為二而形成導通孔導體506a、506b。因此，切割母積層體時的切割位置的偏差會使導通孔導體506a、506b的形狀產生偏差。其結果，導通孔導體506a、506b的電阻值會產生偏差，外部電極504a、504b之間的電阻值就產生偏差。
專利文獻1：日本特開2002-260925號公報
因此，本發明的目的在於提供一種能夠得到大的電感值且能夠減少電阻值偏差的電子零件。
本發明一形態之電子零件，其具備：積層體，由長方形之複數層絕緣體層積層而成；線圈，在第一端部比第二端部更位於積層方向之上側之狀態下設在該積層體內；外部電極，設在該積層體之下面；以及導通孔導體，設在該積層體內且將該第一端部與該外部電極加以連接；該線圈，係將從積層方向俯視時彼此重疊而形成環狀軌道之複數個線圈導體加以連接而構成；該環狀軌道，係由通過該絕緣體層之對角線之交叉點且平行於該絕緣體層之短邊之直線劃分為第一軌道與第二軌道；將該第一軌道相對該直線線對稱移動所得之軌道設為第三軌道時，該第二軌道之一部分重疊於該第三軌道之一部分，該第二軌道之其餘部分比該第三軌道之其餘部分更位於該交叉點之附近；該導通孔導體係設在由該第二軌道之其餘部分與該第三軌道之其餘部分包圍形成之區域，且設在從該絕緣體層之長邊方向及短邊方向俯視時與該第二軌道重疊之位置。
根據本發明，能夠得到大的電感值且能夠減少電阻值的偏差。
以下說明本發明的實施形態的電子零件。
(電子零件的構成)
以下參照附圖說明本發明的一實施形態的電子零件。圖1是實施形態的電子零件10的立體圖。圖2是一實施形態的電子零件10的積層體12的分解立體圖。以下把電子零件10的積層方向定義為z軸方向；把沿電子零件10的短邊的方向定義為x軸方向；把沿電子零件10的長邊的方向定義為y軸方向。x軸、y軸和z軸彼此正交。
如圖1和圖2所示，電子零件10具備積層體12、外部電極14a、14b、線圈L以及導通孔導體V1、V2(圖1中未示)。積層體12呈長方體狀，內設有線圈L和導通孔導體V1、V2。
外部電極14a、14b分別經由導通孔導體V1、V2電氣連接在線圈L上，並且被設置在位於積層體12的z軸方向的負方向側的底面(下面)。在本實施形態中，外部電極14a沿著位於y軸方向的正方向側的邊設置在積層體12的底面上，外部電極14b沿著位於y軸方向的負方向側的邊設置在積層體12的底面上。
如圖2所示，把絕緣體層16a、17a～17j、16b在z軸方向上按該順序積層構成積層體12。絕緣體層16a、17a～17j、16b分別呈長方形，並且用如Ni-Cu-Zn類肥粒鐵構成的磁性材料製成。
如圖2所示，線圈L由線圈導體18a～18j及導通孔導體v12～v20構成。即，導通孔導體v12～v20把線圈導體18a～18j連接起來構成線圈L。線圈L具有沿z軸方向延伸的線圈軸，呈沿順時針方向(箭頭A方向)旋轉同時朝z軸方向的正方向側行進的螺旋狀。線圈L的端部t1比線圈L的端部t2更位於z軸方向的正方向側。
如圖2所示，線圈導體18a～18j被分別設置在絕緣體層17a～17j上。線圈導體18a～18j分別由Ag製的導電性材料製成，並具有7/8匝的匝數，把線狀導體彎折而成。但是，線圈導體18a具有3/4匝的匝數。即，線圈導體18a～18j呈切開環狀軌道之一部分(線圈導體18a切開1/4，線圈導體18b～18j切開1/8)的形狀。從z軸方向俯視時，線圈導體18a～18j相互重疊，構成環狀的軌道R。線圈L的端部t1是線圈導體18a的箭頭A的方向的下游側的端部，線圈L的端部t2是線圈導體18j的箭頭A的方向的上游側的端部。
導通孔導體v12～v20連接著線圈導體18a～18j。更詳細地說，導通孔導體v12連接在箭頭A的方向上與線圈導體18a的端部t1相距5/8匝的位置和線圈導體18b的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v13連接線圈導體18b箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18c的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v14連接線圈導體18c箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18d的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v15連接線圈導體18d箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18e的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v16連接線圈導體18e箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18f的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v17連接線圈導體18f箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18g的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v18連接線圈導體18g的箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18h的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v19連接線圈導體18h箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18i的箭頭A的方向的下游側的端部。導通孔導體v20連接線圈導體18i的箭頭A的方向的上游側的端部和線圈導體18j的箭頭A的方向的下游側的端部。
如圖2所示，導通孔導體v1～v11沿z軸方向貫通絕緣體層17a～17j、16b，且連成一直線而構成一條導通孔導體V1。導通孔導體V1被設置在積層體12內，且連接著線圈L的端部t1和外部電極14a。即，位於導通孔導體V1的z軸正方向側的端部連接於線圈導體18a的箭頭A的方向的下游側的端部；位於導通孔導體V1的z軸負方向側的端部連接在外部電極14a上。
如圖2所示，導通孔導體v21、v22(V2)沿z軸方向貫通絕緣體層17j、16b。導通孔導體v21、v22(V2)被設置在積層體12內，且連接著線圈L的端部t2和外部電極14b。即，位於導通孔導體V2的z軸方向的正方向側的端部連接於線圈導體18j的箭頭A的方向的上游側的端部；位於導通孔導體V2的z軸方向的負方向側的端部連接在外部電極14b上。
然後參照附圖說明導通孔導體V1與軌道R的位置關係。圖3是從z軸方向透視積層體12的圖。
如圖3(a)所示，導通孔導體V1被設置在由線圈導體18a～18j構成的軌道R的外側。因此，導通孔導體V1就不通過線圈L的內部，不妨礙線圈L產生的磁通。
如圖3(a)所示，軌道R被通過絕緣體層16a的對角線C1、C2的交叉點且平行於絕緣體層16a的短邊的直線L1劃分為軌道R1、軌道R2。具體地說，在軌道R中，位於比直線L1更朝y軸方向的負方向側的部分是軌道R1，位於比直線L1更朝y軸方向的正方向側的部分是軌道R2。如圖3(b)所示，在將軌道R1相對於直線L1線對稱移動而得到的軌道作為軌道R3的情況下，軌道R2的一部分(以下稱為軌道r2)重疊在軌道R3的一部分(以下稱為軌道r3)上。另外，軌道R2的其餘部分(以下稱為軌道r4)比軌道R3的其餘部分(以下稱為軌道r5)更位於交叉點P附近。在軌道R2、R3中，軌道R2、R3的其餘部分(軌道r4、r5)指軌道r2、r3以外的部分。
如圖3(b)所示，軌道R1和軌道R3組合起來成為長方形的軌道。而軌道r5構成由軌道R1和軌道R3組成的長方形軌道的角。
另外，如圖3所示，從z軸方向俯視時，導通孔導體V1被設置在由軌道r4和軌道r5圍成的區域E內；從絕緣體層16a的長邊方向(即y軸方向)和短邊方向(即x軸方向)俯視時，導通孔導體V1被設置在與軌道R2重疊的位置。本實施形態中，從z軸方向俯視時，導通孔導體V1位於由軌道r5構成的角。軌道r4是朝交叉點P突出的圓弧，是以導通孔導體V1為中心的圓弧。因此，如圖2所示，線圈導體18b～18f、18h～18j與導通孔導體V1的最接近距離就為一定值。
(效果)
根據以上的電子零件10，就能夠得到大的電感值。更詳細地說，在電子零件10中，導通孔導體V1在線圈L的外部沿z軸方向延伸，不通過線圈L的內部。這樣，導通孔導體V1就不妨礙通過線圈L內部的磁通。因此，電子零件10能夠得到大的電感值。
另外，如圖3所示，在電子零件10中，從z軸方向俯視時，導通孔導體V1被設置在由軌道r4和軌道r5圍成的區域E內；且從絕緣體層16a的長邊方向和短邊方向俯視時，導通孔導體V1被設置在與軌道R2重疊的位置。即，線圈導體18a～18j構成長方形的軌道，同時僅在導通孔導體V1附近構成向C1、C2的交叉點P側突出的圓弧，藉此而避開導通孔導體V1。因此，能夠使線圈導體18a～18j的各邊盡可能地接近絕緣體層17a～17j的各邊，同時，能夠避免導通孔導體V1與線圈導體18a～18j的接觸。這樣，電子零件10能夠增大線圈L，能夠得到大的電感值。
另外，電子零件10能夠減少外部電極14a、14b之間的電阻值的偏差。更詳細地說，在專利文獻1中記載的積層晶片電感器500中，如上所述，將圓柱狀的導通孔導體一分為二形成導通孔導體506a、506b。因此，切割母積層體時的切割位置的偏差就會產生導通孔導體506a、506b的形狀的偏差。其結果，導通孔導體506a、506b的電阻值就會產生偏差，外部電極504a、504b之間的電阻值就產生偏差。
另一方面，在電子零件10中，未分割導通孔導體V1、V2。因此，在電子零件10中，由於導通孔導體V1、V2的電阻值難以產生偏差，所以能夠減少外部電極14a、14b之間的電阻值的偏差。
如圖3所示，在電子零件10中，軌道r4是朝交叉點P突出的圓弧，是以導通孔導體V1為中心的圓弧。因此，如圖2所示，線圈導體18b～18f、18h～18j與導通孔導體V1的最接近距離就為一定值。即，在電子零件10中，在維持線圈導體18b～18f、18h～18j與導通孔導體V1絕緣的狀態下，能夠減小線圈導體18b～18f、18h～18j與導通孔導體V1的距離。其結果，電子零件10能夠盡可能地增大線圈L，能夠得到大的電感值。
如圖3所示，在電子零件10中，從z軸方向俯視時，導通孔導體V1位於由軌道r5構成的角。因此，由於導通孔導體V1的存在，能夠把從z軸方向俯視時的線圈L的面積減少量控制在中心角為90度的扇形的面積。這樣，電子零件10就能夠得到大的電感值。
(模擬結果)
為了更加明確電子零件10獲得的效果，本申請的發明人進行了以下說明的電腦模擬。圖4是從z軸方向透視比較例的電子零件的積層體112的圖。
本申請的發明人製作了具有圖1、圖2所示的結構的電子零件10的模型，作為第一模型。並製作了具有圖4所示的積層體112的電子零件的模型，作為比較例即第二模型。比較圖3和圖4可知，第一模型的線圈L的面積大於第二模型的線圈L的面積。其他模擬條件如下。
晶片尺寸：2.5mm×2.0mm×1.1mm
導通孔導體的直徑：100μm～150μm
線圈導體的線寬：250μm～250μm
線圈導體的厚度：20μm～60μm
線圈L的匝數：8.5匝
導通孔導體V1與線圈L的最接近距離：200μm
從z軸方向俯視時的線圈L的面積：1.0mm2
～1.5mm2
絕緣體層16a的層數：10～30層
使用非磁性體層作為絕緣體層17a、17d、17h。
用以上的第一模型和第二模型考察了流經線圈L的電流值與電感值的關係。圖5和圖6是表示模擬結果的曲線圖。圖5中，縱軸表示電感值，橫軸表示電流值。圖6中，縱軸表示電感值變化率，橫軸表示電流值。所謂電感值變化率是由(各電流值的電感值-電流值0的電感值)/電流值0的電感值×100所得到的值。
按照圖5所示的模擬結果，第一模型能夠得到大於第二模型的電感值。因此可知，電子零件10能夠得到大的電感值。
按照圖6所示的模擬結果可知，電流值增大時，第一模型的電感值變化率的減少量比第二模型的少。因此，第一模型的直流重疊特性優於第二模型的直流重疊特性。這是因為第一模型的線圈L的面積大於第二模型的線圈L的面積，所以難以產生磁飽和。
(電子零件的製造方法)
以下參照附圖說明電子零件10的製造方法。以下說明同時製作多個電子零件10時的製造方法。
首先，準備用以構成圖2的絕緣體層16a、16b、17a～17j的陶瓷坯片。具體地說，把以既定的比例稱量的三氧化二鐵(Fe2
O3
)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鎳(NiO)作為原料投入球磨機中進行濕式調合。將所得到的混合物乾燥後粉碎，在800℃的溫度下預燒得到的粉末1小時。把所得到的預燒粉末在球磨機內濕式粉碎後，乾燥，解碎，得到肥粒鐵陶瓷粉末。
對該肥粒鐵陶瓷粉末加入結合劑(乙酸乙烯、水溶性丙烯酸)和可塑劑、濕潤料、分散劑，並用球磨機進行混合，然後減壓脫泡。用刮刀法把所得到的陶瓷漿料在載體片上形成片狀，乾燥，製作構成絕緣體層16a、16b、17a～17j的陶瓷坯片。
接著，如圖2所示，在構成絕緣體層17a～17j、16b的各陶瓷坯片上形成導通孔導體v1～v22。具體地說，對構成絕緣體層17a～17j、16b的陶瓷坯片照射雷射光束，形成導通孔。然後用印刷塗覆等方法對該導通孔填充Ag、Pd、Cu、Au或它們的合金等導電糊。
接下來，如圖2所示，在構成絕緣體層17a～17j的陶瓷坯片的z軸正方向側的主面(下稱表面)上形成線圈導體18a～18j。具體地說，用網版印刷法或光微影法等方法在構成絕緣體層17a～17j的陶瓷坯片的表面上塗覆以Ag、Pd、Cu、Au或它們的合金等為主要成分的導電性糊，藉此形成線圈導體18a～18j。也可以在同一個步驟中進行線圈導體18a～18j的形成和對導通孔填充導電性糊。
如圖2所示，在構成絕緣體層16b的陶瓷坯片的z軸負方向側的主面(下稱背面)上形成外部電極14a、14b。具體地說，用網版印刷法或光微影法等方法在構成絕緣體層16b的陶瓷坯片的背面上塗覆以Ag、Pd、Cu、Au或它們的合金等為主要成分的導電性糊，藉此形成外部電極14a、14b。
然後，如圖2所示，把構成絕緣體層16a、17a～17j、16b的陶瓷坯片按該順序排列並積層．壓接，從而得到未燒成的母積層體。構成絕緣體層16a、17a～17j、16b的陶瓷坯片的積層．壓接，是首先將其一層層地積層起來並預壓接，得到母積層體之後，再用靜水壓加壓等對未燒成的母積層體加壓，藉此來進行正式壓接。
然後用切刀把母積層體切成既定尺寸(2.5mm×2.0mm×1.1mm)的積層體12，。藉此而得到未燒成的積層體12。對該未燒成的積層體12進行脫粘合劑處理和燒成。脫粘合劑處理是在如低氧環境氣氛中按500℃溫度下2小時的條件進行。燒成是按例如800℃～900℃溫度下2.5小時的條件進行。用以上的步驟就做成了圖1所示的電子零件10。
(變形例)
以下參照附圖說明變形例的電子零件10a、10b。圖7是從z軸方向透視第一變形例10a的積層體12a的圖。
在圖7所示的積層體12a中，與電子零件10的線圈L一樣，線圈L呈沿順時針方向(箭頭A方向)旋轉同時朝Z軸正方向側行進的螺旋狀。如圖7所示，線圈L的端部t1位於x軸方向的正方向側且為y軸方向的正方向側的角。另一方面，如圖7所示，線圈L的端部t2位於x軸方向的正方向側且為y軸方向的負方向側的角。即，從端部t2看，端部t1被設置在位於沿箭頭A的方向最遠的位置的角上。這樣，就能夠增大端部t1與端部t2之間的距離，能夠增大線圈L的匝數。
圖8是從z軸方向透視第二變形例的電子零件10b的積層體12b的圖。如圖8所示，也可以把軌道r4設置在由軌道R1、R3構成的長方形的軌道的短邊上，而不是設置在其角落處。這種情況下，軌道r4做成以導通孔導體V1為中心的半圓形的軌道。雖未圖示，但是，軌道r4也可以設置在由軌道R1、R3構成的長方形的軌道的長邊上。不過，這種情況下，外部電極14a就變成沿位於x軸方向的負方向側的邊設置在積層體12b的底面上，而外部電極14b則沿位於x軸方向的正方向側的邊設置在積層體12b的底面上。
在電子零件10、10a、10b中，由軌道R1、R3構成的軌道呈長方形。但是並不把由軌道R1、R3構成的軌道限定為長方形。
軌道r4在上述中呈圓弧形。但是也可以不是圓弧，而是直線的組合。
本發明在電子零件中是有用的，特別是其優點在於能夠得到大的電感值且能夠減少電阻值的偏差。
C1、C2．．．對角線
E．．．區域
L．．．線圈
L1．．．直線
P．．．交叉點
R、R1～R3、r2～r5．．．軌道
V1、V2、v1～v22．．．導通孔導體
t1、t2．．．端部
10、10a、10b．．．電子零件
12、12a、12b．．．積層體
14a、14b．．．外部電極
16a、16b、17a～17j．．．絕緣體層
18a～18j．．．線圈導體
圖1是實施形態的電子零件的立體圖。
圖2是一實施形態的電子零件的積層體的分解立體圖。
圖3(a)、(b)是從z軸方向透視積層體的圖。
圖4是從z軸方向透視比較例的電子零件的積層體的圖。
圖5是表示模擬結果的曲線圖。
圖6是表示模擬結果的曲線圖。
圖7是從z軸方向透視第一變形例的電子零件的積層體的圖。
圖8是從z軸方向透視第二變形例的電子零件的積層體的圖。
圖9是專利文獻1中所述的積層晶片電感器的透視圖。
C1、C2．．．對角線
E．．．區域
L1．．．直線
P．．．交叉點
R、R1～R3、r2～r5．．．軌道
V1．．．導通孔導體
12．．．積層體
16a．．．絕緣體層
Claims (5)
- 一種電子零件，其具備：積層體，由長方形之複數層絕緣體層積層而成；線圈，在第一端部比第二端部更位於積層方向之上側之狀態下設在該積層體內；外部電極，設在該積層體之下面；以及導通孔導體，設在該積層體內且將該第一端部與該外部電極加以連接；該線圈，係將從積層方向俯視時彼此重疊而形成環狀軌道之複數個線圈導體加以連接而構成；該環狀軌道，係由通過該絕緣體層之對角線之交叉點且平行於該絕緣體層之短邊之直線劃分為第一軌道與第二軌道；將該第一軌道相對該直線線對稱移動所得之軌道設為第三軌道時，該第二軌道之一部分重疊於該第三軌道之一部分，該第二軌道之其餘部分比該第三軌道之其餘部分更位於該交叉點之附近；該導通孔導體係設在由該第二軌道之其餘部分與該第三軌道之其餘部分包圍形成之區域，且設在從該絕緣體層之長邊方向及短邊方向俯視時與該第二軌道重疊之位置。
- 如申請專利範圍第1項之電子零件，其中，該第一軌道及該第三軌道組合成長方形之軌道。
- 如申請專利範圍第2項之電子零件，其中，該第三軌道之其餘部分構成長方形軌道之角。
- 如申請專利範圍第3項之電子零件，其中，該線圈呈一邊旋轉於既定方向一邊行進於積層方向之上方向側之螺旋狀；從該第一端部觀察時，該第二端部係設在位於離該既定方向最遠位置之角。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之電子零件，其中，該第二軌道之其餘部分呈以該導通孔導體為中心之圓弧狀。
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