層疊線圈元件的製作方法

2023-06-08 10:06:36 2

專利名稱：層疊線圈元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及層疊線圈元件，尤其涉及在由鐵素體(ferrite)形成的層疊體 中內藏有線圈的片式電感器等層疊線圈元件。
背景技術：
通常，片式電感器等層疊線圈元件是將由鐵素體形成的片與線圈導體層疊，通 過通孔導體將線圈導體的端部連接，形成螺旋狀的線圈的元件。因此，該種層疊線 圈元件用於應對噪音時，希望其阻抗I Z I大，即阻抗I Z I大為高性能。但是，以 往的層疊線圈元件，由於燒結時鐵素體的收縮造成特性的變化，不能得到理想的阻 抗I Z I 。
在專利文獻1中公開了一種層疊電感器，其中，粘合體層被面粘合在鐵素體磁 性體層的上下表面，粘合體層的線膨脹率較鐵素體磁性體層小。在該層疊電感器中， 粘合體層抑制鐵素體磁性體層的膨脹收縮，可以抑制阻抗值的溫度依賴性。但是， 該層疊電感器，不能緩和層疊體的燒結時由於線圈導體與鐵素體之間的收縮差而產 生的應力，不能防止阻抗I Z I的下降。
專利文獻1:日本專利特開平4-302104號公報

發明內容
本發明的目的是提供可以緩和層疊體的燒結時由於線圈導體與鐵素體之間的 收縮差而產生的內部應力、可防止阻抗降低的層疊線圈元件。
為了達到上述目的，本發明涉及的層疊線圈元件的特徵在於，具有內部設有線 圈的由第1鐵素體形成的層疊體主體，以及在上述層疊體主體的線圈軸方向兩端部 的至少一方形成的由第2鐵素體形成的層疊體端部，第1鐵素體與第2鐵素體的鐵 素體的組成不同，並且，第2鐵素體在燒結時的收縮率較第1鐵素體在燒結時的收 縮率大。
本發明涉及的層疊線圈元件，在層疊體燒結時，配置於層疊體外側的第2鐵素
體較含有線圈的配置於內側的第1鐵素體產生更大的收縮，使被收縮率小的線圈導 體阻礙的第1鐵素體的收縮得到促進，緩和第1鐵素體中產生的拉伸應力。這樣可 以緩和在線圈導體周邊的第1鐵素體中產生的拉伸應力，防止阻抗的降低。
本發明涉及的層疊線圈元件中，如果使用Ni-Cu-Zn系鐵素體或Ni-Zn系鐵素 體作為第1鐵素體以及第2鐵素體，則可以得到良好的特性。特別是如果第2鐵素 體的Zn含量多於第1鐵素體的Zn的含量，則第2鐵素體在燒結時的收縮率增大， 對第1鐵素體中產生的應力的緩和作用增大。第2鐵素體中Zn的含量宜為25 70mol%。
另外，線圈優選為通過通孔(Via hole)導體將由Ag形成的線圈導體連接而構 成螺旋狀。Ag的電阻小，可以得到特性(Q值)良好的層疊線圈元件。
根據本發明，由於配置在層疊體外層的第2鐵素體在燒結時的收縮率較含有線 圈的配置在內側的第l鐵素體在燒結時的收縮率更大，因此在層疊體的燒結時，第 2鐵素體促進第1鐵素體的收縮，可緩和第1鐵素體中產生的拉伸應力，可防止阻 抗的降低。


顯示本發明涉及的層疊線圈元件的第1實施例的立體簡圖。第1實施例的截面圖。第1實施例的分解立體圖。顯示應力分布的示意圖，(A)顯示以往例，(B)顯示第l實施例。 [5]模擬應力分布的結果的示意圖，(A)顯示以往例，(B)顯示第l實施例。 [6]顯示阻抗特性的圖。顯示本發明涉及的層疊線圈元件的第2實施例的立體示意圖。 [8]第2實施例的分解立體圖。
具體實施例方式
以下，參考

本發明涉及的層疊線圈元件的實施例。 (第1實施例、參考圖1 圖6)
作為本發明的第1實施例的層疊線圈元件1A如圖1所示，具有在內部設有線 圈10的由第1鐵素體形成的層疊體主體21，以及在線圈軸方向A的兩端部(上下 部)形成的由第2鐵素體形成的層疊體端部22，層疊體20的左右端設置有外部電
極23。圖2顯示了其斷面。
更詳細地，如圖3所示，層疊了形成有線圈導體11及引出電極12的鐵素體片 25、形成有規定圖案的線圈導體11的鐵素體片26以及空白的鐵素體片27。片25、 26由第1鐵素體形成，並形成上述主體21。片27由第2鐵素體形成，並形成上述 端部22。各線圈導體11通過在一端部形成的通孔導體13形成螺旋狀的線圈10。 另外，圖3是示意分解圖沒有正確顯示片的片數。
形成主體21的第1鐵素體與形成端部22的第2鐵素體的鐵素體的組成不同， 並且第2鐵素體使用燒結時的收縮率較第1的鐵素體的燒結時的收縮率更大的組 成。關於鐵素體的組成和收縮率將在後述內容中說明。
在此，說明層疊線圈元件的製造方法。製法方法大致分為2種。第1方法為， 在形成有貫通孔的鐵素體生片上由導電漿通過絲網印刷等印刷法形成希望的圖案， 對該片進行層疊形成螺旋狀的線圈，再進行壓接、切斷、燒結，藉此得到層疊線圈 元件。第2方法為，通過絲網印刷等印刷法交替印刷鐵素體材料和導體材料，形成 螺旋狀線圈，再進行壓接、切斷、燒結，藉此得到層疊線圈元件。
具體地講，通過以下工序製造層疊線圈元件1A。首先，準備鐵素體片25 27。 優選導磁率高的材料，第1及第2鐵素體均可使用Ni-Cu-Zn系鐵素體、Ni-Zn系 鐵素體、Cu-Zn系鐵素體等。第2鐵素體使用熱收縮率較第1鐵素體更大的材料。 熱收縮率的調整可通過使鐵素體中所含Ni、 Zn、 Cu等元素的含有率不同來進行。 例如，可通過變化Zn的含有率來進行調整。
在準備好的鐵素體片25、 26中形成通孔導體用的孔，印刷內部導體(線圈導體 11、引出電極12)。為了作為阻抗元件實現高Q(品質因數)，內部導體優選為電阻 值低。例如可以使用以Ag、 Au、 Pt等作為主成分的貴金屬或它們的合金，除此之 外，還有Cu、 Ni等賤金屬或它們的合金。在本第l實施例的製造中使用Ag。
接著，將圖3所示的各片25 27層疊、壓接，製備內藏有線圈10的層疊體 20。以上的工序是在將多個單元的線圈IO配置成矩陣狀作為母基板的狀態下進行 的，將該母層疊體切斷成1單元的層疊體(片)20。再將所得的層疊體20脫脂，燒 結。之後，在層疊體20的左右端部形成外部電極23。從層疊體20的左右端面開 始經上下面以及側面形成外部電極23，在端面連接引出電極12。外部電極23以 Ag等作為主成分，並在表面形成鍍層。
製得的層疊線圈元件lA為長邊1.0mm、短邊0.5mm、高度0. 5ram。另外，外層部22的第2鐵素體的組成是Fe203為50mol%、 ZnO為15molX、 NiO為20molX、
Cu0為15mol%。內層部21的第1鐵素體的組成是Fe203為35mol%、 ZnO為40mol%、 NiO為10mol%、 CuO為15mol%。
圖4(A)中示意了以往的層疊線圈元件在燒結時產生的應力分布，圖4(B)示意 了第1實施例的層疊線圈元件1A在燒結時產生的應力分布。如圖4(A)所示，以往
的層疊線圈元件中，由於線圈導體與鐵素體的收縮率之差在鐵素體中產生了箭頭所 示的大的拉伸應力。最強的磁場在線圈導體的內側的鐵素體中產生。該強磁場的鐵 素體中在相對於磁場的平行方向產生了拉伸應力。鐵素體的應力如果發揮作用則材 料的電特性ix下降，結果使阻抗I Z I下降。
另一方面，在第1實施例的層疊線圈元件1A中，如圖4(B)所示，由於端部22 的第2鐵素體的熱收縮率較主體21的第1鐵素體的熱收縮率更大，因此端部22 在與線圈10的線圈軸方向相垂直的方向上大幅收縮。在主體21中由於存在熱收縮 率小的線圈導體ll，因此主體21不能充分收縮在第1鐵素體中產生拉伸應力。該 拉伸應力被端部22的大幅壓縮抵消。藉此，強磁場部分的線圈導體11的周圍的拉 伸應力被緩和，可以防止阻抗I Z I的降低。
圖5 (A)是模擬圖4 (A)所示的以往的層疊線圈元件中應力分布的示意圖，圖5 (B) 是模擬圖4(B)所示第1實施例的層疊線圈元件1A中應力分布的示意圖。圖4及圖 5中，向外的箭頭表示拉伸應力，向內的箭頭表示壓縮應力。
在上述應力分布的模擬中，鐵素體在88(TC燒結時的收縮率為23%，因此其線 膨脹係數為2. 614X 10—4(0. 23/880)。另外，由於線圈導體在88(TC燒結時的收縮率 為5%，因此其線膨脹係數為5. 682X105。
圖6為阻抗I Z I特性的顯示圖，曲線Y顯示了圖4(A)、圖5(A)所示以往的層 疊線圈元件的特性，曲線X顯示了圖4(B)、圖5(B)所示第1實施例的層疊線圈元 件1A。由該圖可知，第1實施例的層疊線圈元件1A中，阻抗I Z I整體提高(特別 是在10 1100MHz區域)。
在此，在下表1中以整數值顯示了使端部22的厚度以及收縮率作各種變化後 的試料1 7以及以往例的，線圈導體11的周圍的拉伸應力值(+)及收縮應力值(-) 的積分差。線圈導體周圍是指以線圈10的中心部作為中心，寬度和高度均為線圈 10的2倍的範圍。
表l
片高度尺寸 [rnnO第2鐵素體厚度 E咖]第2鐵素體的厚度 片高度尺寸第2鐵素體的收縮率 第l鐵素體的收縮率線圈導體周圍的 拉伸應力(+)與 壓縮應力(-)的 積分差
以往例0. 5沒有第2鐵素體沒有第2鐵素體+10
試料10. 50. 050. 11. 15+7
試料20. 50. 050. 11.35+1
試料30. 50. 050. 11. 53_5
試料40. 50. 050. 11.92-15
試料50. 50. 10. 21. 15+1
試料60. 50.10. 21. 25_3
試料70. 50. 10.21.35-10
由表1可知，相對於以往例的積分差為+10，第1實施例的試料1 7的積分差 均小。第1實施例中例舉具體數值說明的層疊線圈元件1A為試料2，積分差為+1， 內層部21中產生的應力為1. 465N/mm2。內層部21中所產生的應力在O. 3 5. 0N/mm2 是適當的範圍。
可通過Zn的含量調整鐵素體的收縮率，對於具有各種收縮率的鐵素體的組成 示於下表2。
表2
主成分組成(molX)添加劑主成分(wt%)Fe23ZnONi0CuOBi203Co304
第l鐵素體5015201510. 3
第2鐵素體(與第1鐵素體的收縮率之差為1. 15)4025152010. 3
第2鐵素體(與第1鐵素體的收縮率之差為1. 25)4035101510. 3
第2鐵素體(與第1鐵素體的收縮率之差為1. 35)3540101510. 3
第2鐵素體(與第1鐵素體的收縮率之差為1. 53)255551510. 3
第2鐵素體(與第1鐵素體的收縮率之差為1. 92)1070101010. 3
(第2實施例、參考圖7及圖8)
圖7所示的層疊線圈元件IB為，將線圈50配設於由第1鐵素體形成的層疊體 主體61中使線圈50配置成其線圈軸方向A相對於安裝面5平行，在線圈軸方向A 的兩端部(層疊體60的左右端部)設置由第2鐵素體形成的層疊體端部62的元件。
更詳細地講，如圖8所示，各鐵素體片65 68的兩端部由收縮率大的第2鐵 素體形成，其它部分由第l鐵素體形成。在鐵素體片65中形成線圈導體51、引出 電極52以及通孔導體53，在鐵素體片66中形成通孔導體53,在鐵素體片67中形 成線圈導體51及通孔導體53。將這些鐵素體片65 67層疊，同時，在其上下部層疊空白的鐵素體片68，形成螺旋狀的線圈50。外部電極圖中未示，是設置在層 疊體60的左右兩端部。
對於該層疊線圈元件1B，由於在線圈軸方向A的兩端部形成由收縮率大的第2 鐵素體形成的端部62，因此與上述第1實施例同樣可緩和線圈導體51周圍的拉伸 應力，可防止阻抗I Z I的下降。
(其它實施例)
另外，本發明涉及的層疊線圈元件不限定於上述實施例，可在其要旨的範圍內 進行各種變化。
特別是，並不一定在層疊體的兩側設置由收縮率大的第2鐵素體形成的層疊體 端部，也可以在一側設置。另外，形成於鐵素體片上的線圈導體等的形狀是任意的。 另外，本發明不僅可使用於層疊電感器而且也可適用於LC複合元件。
另外，上述實施例中，以相同組成系的鐵素體構成第1及第2鐵素體，但是也 可以由不同組成系的鐵素體構成。以相同組成系的鐵素體構成第1和第2鐵素體時， 兩者的密合性良好。
產業上利用的可能性
如上所述，本發明在層疊線圈元件中有用，特別是在可緩和在層疊體的燒結時 的線圈導體與鐵素體的收縮差產生的內部應力、可防止阻抗的降低的方面表現優 良。
權利要求
1.層疊線圈元件，其特徵在於，具有內部設有線圈的由第1鐵素體形成的層疊體主體，以及在所述層疊體主體的線圈軸方向兩端部的至少一方形成的由第2鐵素體形成的層疊體端部，所述第1鐵素體與所述第2鐵素體的鐵素體的組成不同，並且，第2鐵素體在燒結時的收縮率較第1鐵素體在燒結時的收縮率大。
2. 如權利要求1所述的層疊線圈元件，其特徵在於，所述第1鐵素體以及所述 第2鐵素體為Ni-Cu-Zn系鐵素體或Ni-Zn系鐵素體。
3. 如權利要求1或2所述的層疊線圈元件，其特徵在於，所述第2鐵素體的 Zn含量較所述第1鐵素體的Zn含量多。
4. 如權利要求1 3中任一項所述的層疊線圈元件，其特徵在於，所述第2鐵 素體中Zn的含量為25 70mol%。
5. 如權利要求1 4中任一項所述的層疊線圈元件，其特徵在於，所述線圈通 過通孔導體將由Ag形成的線圈導體連接，構成螺旋狀。
全文摘要
得到可以緩和在層疊體的燒結時由於鐵素體的收縮而產生的內部應力、可防止阻抗的降低的層疊線圈元件。它是具有內部設有線圈(10)的由第1鐵素體形成的層疊體主體(21)，以及在線圈軸方向A的兩端部形成的由第2鐵素體形成的層疊體端部(22)的層疊線圈元件。形成主體(21)的第1鐵素體與形成端部(22)的第2鐵素體的鐵素體的組成不同，並且，第2鐵素體在燒結時的收縮率較第1鐵素體在燒結時的收縮率大。
文檔編號H01F41/04GK101103420SQ200680002400
公開日2008年1月9日 申請日期2006年11月1日 優先權日2005年12月29日
發明者巖崎友秀 申請人:株式會社村田製作所