TWI445022B - 積層型電感器元件及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種於複數個陶瓷坯片形成導體圖案並積層而成之積層型電感器元件及其製造方法。
習知有在由磁性體材料所構成之陶瓷坯片印刷導體圖案，且積層而成之電感器元件。在將積層型電感器零件用於DC-DC轉換器用抗流線圈(choke coil)等之情形，被要求較大之電感值。以往，以提高直流重疊特性為目的，或者以謀求起因於磁性體材料之熱縮率差異之應力緩和為目的，而被提出有在積層體內部設置空隙(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本專利特開平4-65807號公報
但是，為了設置空隙，必須塗佈於燒成時消失之碳糊(carbon paste)，使得需要實施多餘之步驟。
因此，本發明之目的在於提供一種不增加步驟而具備具有與空隙相同功能之構成之積層型電感器元件及其製造方法。
本發明之積層型電感器元件，係具有由包含磁性體之複數層積層而成之積層體、以及將設置於該積層體之層間之線圈導體於上述積層體之積層方向連接的電感器，其特
徵在於：在上述積層體之積層方向，至少設置1個上述線圈導體彼此之間隔較其他為狹窄之部位，且使位於該部位之上下的線圈導體以成為同電位之方式電連接。
一旦對如此之積層型電感器元件進行燒成，由於陶瓷坯片與線圈導體之熱膨脹係數之差而產生應力。而且，由於至少設置1個線圈導體彼此之間隔較其他為狹窄之部位，因此於該部位會產生較多裂痕。藉由該裂痕而使應力緩和，且具有與空隙相同之功能。進一步地，由於位於該部位之上下之線圈導體成為同電位，因此即使假定因裂痕而使上下之線圈導體彼此電接觸，亦不會發生線圈短路。
此外，線圈導體較佳為：由包含銀之導電糊所構成，且銀粒子之平均粒徑為1 μm以下之細粉。一旦將金屬粒子微粒化且平均粒徑成為1 μm以下，則熔點降低。因此，在陶瓷坯片與線圈導體，由於在燒成時之升溫時產生熱縮之差，因此能夠確實地產生裂痕。
此外，亦可為於線圈導體添加玻璃之態樣。即使藉由添加低熔點之材料，亦在陶瓷坯片與線圈導體，在燒成時之升溫時產生熱縮之差，因此能夠確實地產生裂痕。
根據本發明，能夠實現不增加步驟而具有與空隙相同之功能之構成。
圖1係模式化地表示本發明之實施形態之積層型電感器元件之剖面圖。圖1所示之剖面圖，將紙面上側設為積
層型電感器元件之上面側，將紙面下側設為積層型電感器元件之下面側。另外，在本實施形態，說明全部積層有磁性體陶瓷坯片之積層型電感器元件，但實際上，積層型電感器元件係由磁性體及非磁性體陶瓷坯片積層而成。
積層型電感器元件，係由最外層中依照從上面側朝向下面側之順序，配置有6個之磁性體肥粒鐵層11至磁性體肥粒鐵層16之積層體而構成。
於構成積層型電感器元件之一部分之陶瓷坯片上，形成有內部配線。在同一圖中，於磁性體肥粒鐵層12、磁性體肥粒鐵層15及磁性體肥粒鐵層16之上面形成有由導電糊所構成之導體圖案31。此外，於磁性體肥粒鐵層13及磁性體肥粒鐵層14之上面，同樣形成有由導電糊所構成之導體圖案21。
導體圖案21及導體圖案31，藉由通孔(via hole)51而於積層方向電連接。關於各陶瓷坯片之通孔51，係藉由於既定位置打穿衝(punch)孔，並將導電糊填充至該衝孔而形成。
如此一來，藉由夾持磁性體肥粒鐵層並螺旋狀地實施配線而形成線圈導體，且積層體作為電感器而發揮功能。但是，形成於磁性體肥粒鐵層13及磁性體肥粒鐵層14上面之2個導體圖案21為相同配線圖案，且藉由該等之2個導體圖案21而形成1卷線圈導體。
另外，在圖1之例子，係表示導體圖案31形成於磁性體肥粒鐵層12、磁性體肥粒鐵層15及磁性體肥粒鐵層16
上面之例子，但亦可形成於磁性體肥粒鐵層11、磁性體肥粒鐵層14及磁性體肥粒鐵層15之下面。此外，導體圖案21，亦可為非形成於鐵氧體磁性體層13以及鐵氧體磁性體層14之上面，而是形成於磁性體肥粒鐵層12及磁性體肥粒鐵層13之下面。
另外，於將磁性體肥粒鐵層與非磁性體肥粒鐵層積層之情形，較佳為：以熱縮率相對較低之非磁性體肥粒鐵層夾入熱縮率相對較高之磁性體肥粒鐵層，藉此，藉由燒成而壓縮元件整體而提高強度。例如，使用包含鐵、鎳、鋅及銅之肥粒鐵作為磁性體肥粒鐵層，使用包含鐵、鋅及銅之肥粒鐵作為非磁性體肥粒鐵層。
此外，導體圖案21及導體圖案31，係以熱膨脹係數高於磁性體肥粒鐵層及非磁性體肥粒鐵層之陶瓷坯片之材料(例如銀)為主成分。由於利用熱膨脹係數較高之材料亦即導體圖案，夾入熱膨脹係數較低之材料亦即陶瓷坯片，因此於燒成時，於陶瓷坯片產生拉伸應力。
而且，在本實施形態之積層型電感器元件，在積層體之積層方向，至少設置1個線圈導體彼此之間隔較其他為狹窄的部位。也就是，利用導體圖案21而夾持之磁性體肥粒鐵層13，較其他磁性體肥粒鐵層為薄。因此，在磁性體肥粒鐵層13，由於燒成而產生裂痕71。藉由產生該裂痕71，能夠緩和施加於各層之應力，防止作為元件整體之翹曲或破裂等。
如上所述，裂痕71係藉由在燒成時之降溫時所產生之
收縮差而引起之拉伸應力而產生。因此，裂痕71主要產生於面方向。但是，亦存在裂痕71沿肥粒鐵內之孔(pore)或通孔51而產生於積層方向之情形。
因此，本實施形態之積層型電感器元件，係利用2個通孔51將2個導體圖案21電連接，而成為同電位。此外，由於2個導體圖案21係為相同配線圖案，且藉由該等2個導體圖案21而形成1卷線圈導體，因此即使假定由於裂痕而使上下之線圈導體彼此電接觸，亦不會由於裂痕71而導致2個導體圖案21發生線圈短路。
另外，磁性體肥粒鐵層13，亦可藉由相對於其他磁性體肥粒鐵層減少陶瓷坯片之片數而變薄，亦可藉由使用較薄之陶瓷坯片而變薄。
此外，導體圖案21及導體圖案31，較佳為：由包含銀之導電糊所構成，且銀粒子之平均粒徑為1 μm以下之細粉。磁性體肥粒鐵層或非磁性體肥粒鐵層，燒結開始溫度為大約700℃~800℃左右，相對於此，包含習知粒徑(例如1 μm以上)之銀之導電糊之燒結開始溫度為600℃~700℃左右，因此燒成時之升溫時之收縮差較少。相對於此，於包含平均粒徑為1 μm以下之金屬奈米粒子之導電糊之情形，熔點進一步降低。因此，由於在燒成時之升溫時亦會產生較大收縮差，因此能夠確實地產生裂痕71。但是，由於粒徑越小熔點之降低越大，且粒徑越小越高價，因此考慮成本較佳為：以燒結開始溫度之差成為200~400℃左右之方式決定導電糊之組成。
此外，亦可添加低熔點玻璃於導電糊之態樣。由於添加低熔點玻璃之情形導電糊之熔點亦會降低，因此在燒成時之升溫時會產生熱縮之差。因此，該情形亦可在燒成時之升溫時使裂痕產生。但是，由於添加量越大電阻值亦越大，因此較佳為：將添加量最大設為為5 wt%左右。
如以上之方式而產生之裂痕71，最先藉由因燒成時之層間之收縮差產生之應力而產生，藉此，緩和施加於其他層之應力，且具有與以往之空隙相同之功能。圖2係積層型電感器元件之特性比較圖。如圖2所示，相對於無空隙之積層型電感器元件，具有空隙之積層型電感器元件表現出較高的效率，但在本實施形態所示之產生裂痕71之積層型電感器元件，亦表現出與具有空隙之積層型電感器元件相同的效率。
如此，本實施形態之積層型電感器元件，無需預先塗佈於燒成時消失而成為空隙之碳糊等材料，便可實現具有與空隙相同之功能之構成。
接著，說明關於積層型電感器元件之製造步驟。積層型電感器元件係藉由以下步驟而製造。圖3係表示積層型電感器元件之製造步驟之圖式。在圖3，為了進行說明，僅表示積層磁性體肥粒鐵層12、磁性體肥粒鐵層13、及磁性體肥粒鐵層14之部分，但實際上，亦積層有其他多個陶瓷坯片。此外，在1個積層體同時地形成多個線圈，但在圖3為了進行說明，而表示在1個積層體形成1個線圈之例子。
首先，準備將成為磁性體肥粒鐵層或非磁性體肥粒鐵
層之陶瓷坯片。而且，如圖3(A)所示，關於各陶瓷坯片，於成為通孔51之部位打穿衝孔。衝孔之形狀不限於圓形狀，亦可為矩形或半圓形等其他之形狀。
而且，如圖3(B)所示，將導電糊填充於各陶瓷坯片之衝孔內，形成通孔51。之後，如圖3(C)所示，塗佈導電糊，形成導體圖案21及導體圖案31等之內部配線。另外，通孔51亦可於形成導體圖案21及導體圖案31之後形成。
但是，如上所述，2個導體圖案21為相同配線圖案，並且藉由該等2個導體圖案21形成1卷線圈導體。連接2個導體圖案21之通孔51亦可進一步地設置多個。
接著，將各陶瓷坯片積層。在圖3(C)之例子，從上面側分別依序積層磁性體肥粒鐵層12、磁性體肥粒鐵層13、及鐵氧體磁性體肥粒鐵層14，且進行預壓接。藉此，形成燒成前之母積層體。
接下來，完成燒成。藉此，可獲得經燒成之母積層體。於該燒成時，在磁性體肥粒鐵層13產生裂痕71。
11、12、13、14、15、16‧‧‧磁性體肥粒鐵層
21、31‧‧‧導體圖案
51‧‧‧通孔
71‧‧‧裂痕
圖1，係模式化地表示積層型電感器元件之剖面圖。
圖2，係積層型電感器元件之特性比較圖。
圖3，係表示積層型電感器元件之製造步驟之圖式。
11、12、13、14、15、16‧‧‧磁性體肥粒鐵層
21、31‧‧‧導體圖案
51‧‧‧通孔
71‧‧‧裂痕
Claims (4)
- 一種積層型電感器元件，係具有：積層體：由包含磁性體之複數層積層而成；以及電感器：將設置在該積層體之層間之線圈導體，在上述積層體之積層方向成為電連接；其特徵在於：在上述積層體之積層方向，至少設置1個上述線圈導體彼此之間隔較其他為狹窄之部位，且將位於該部位之上下之該線圈導體以具有相同之導體圖案，且在該線圈導體間成為同電位之方式電連接。
- 如申請專利範圍第1項之積層型電感器元件，其中上述線圈導體係由包含銀之導電糊所構成，且銀粒子之平均粒徑為1μm以下之細粉。
- 如申請專利範圍第1或2項之積層型電感器元件，其中上述線圈導體添加有玻璃。
- 一種積層型電感器元件之製造方法，其特徵在於具有如下步驟：準備包含磁性體之複數個陶瓷坯片；於上述複數個陶瓷坯片中之至少一部分形成孔，並將導電糊填充於該孔；於上述複數個陶瓷坯片中之至少一部分形成線圈導體；將上述複數個陶瓷坯片積層，且上述線圈導體間於積層方向電連接，獲得作為電感器而發揮功能之積層體；以 及將上述積層體燒成，獲得積層型電感器元件；至少1層之上述陶瓷坯片之厚度較其他層薄，且位於其上下之上述線圈導體係以具有相同之導體圖案，且在該線圈導體間成為同電位之方式電連接。
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