多層阻抗元件的製作方法
2023-10-07 19:25:44 1
專利名稱：多層阻抗元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多層阻抗元件，更具體的涉及一種被安裝在各種的電路中用做噪聲濾波器的多層阻抗元件。
然而，針對如下的情況，此類的多層阻抗元件存在一定的問題，即當將阻抗元件固定到印刷電路板上時，其電學特性會由於設置在固定面上的多層結構中的兩個上下線圈的位置的不同而發生變化，其中的兩個線圈具有不同的磁導率。
另外，經本發明的發明者的研究表明，在將脈衝信號輸入到多層阻抗元件中的情況下，其電學特性會因連接到外部電極的輸入輸出端是高磁導率線圈的線圈導線圖形還是低磁導率線圈的線圈導線圖形而有所不同。
根據本發明的第一方面，提供一種多層阻抗元件，其包含一個高磁導率線圈部分和一個低磁導率線圈部分，其中的高磁導率線圈部分至少包含第一纏繞部分和第三纏繞部分，其中的第一纏繞部分和第三纏繞部分是通過將多個由相對高磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；上述的低磁導率線圈部分至少包含第二纏繞部分，該部分是通過將由相對低的磁導率材料製成的多個磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成。將高磁導率線圈部分和低磁導率線圈部分進行疊加，從而第一、第二和第三纏繞部分被順序串聯連接，形成線圈，所述高磁導率線圈部分的第一纏繞部分和第三纏繞部分與輸入和輸出的外部電極相連。
根據本發明的第二方面，提供一種多層阻抗元件，其包含一個第一高磁導率線圈部分和一個低磁導率線圈部分，其中的第一高磁導率線圈部分至少包含第一纏繞部分，其中的第一纏繞部分是通過將多個由相對高磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；上述的低磁導率線圈部分至少包含第二纏繞部分，該部分是通過將由相對低的磁導率材料製成的多個磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成。第二高磁導率線圈部分包含至少一個第三纏繞部分，該部分是通過將由相對高的磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成。低磁導率線圈部分設置在第一高磁導率線圈部分和第二高磁導率線圈部分之間，從而第一、第二和第三纏繞部分順序串聯連接而形成線圈，第一高磁導率線圈部分的第一纏繞部分和第二高磁導率線圈部分的第三纏繞部分與輸入和輸出外部電極相連。
通過上述的結構，當將脈衝波形信號輸入到多層阻抗元件時，在高磁導率線圈的纏繞部分的信號波形變得相對逼真，而在低磁導率線圈的纏繞部分的信號波形變得相對失真。如果低磁導率線圈線圈導線圖形與輸入和輸出外部電極相連，低磁導率線圈的信號波形變得相對失真，而此後高磁導率線圈中的信號波形變得相對逼真。
針對信號波形的失真程度而言，通常的，信號越接近脈衝波其越失真。相應的，帶有自輸入和輸出外部電極輸入的脈衝波信號從低磁導率線圈傳遞到高磁導率線圈的結構的多層阻抗元件的失真大。換句話說，帶有高磁導率線圈的線圈導線圖形與輸入和輸出外部電極相連的結構的多層阻抗元件具有更加優良的電學特性。
另外，當高磁導率線圈的第一和第三纏繞部分與輸入和輸出外部電極相連時，可消除電學特性的方向性受安裝方向的影響。
另外，在高磁導率線圈部分和低磁導率線圈部分之間可設置由非磁性材料製成的中間層。此外，由非磁性材料製成的中間層還可設置在第一和第二高磁導率線圈部分與低磁導率線圈部分之間。中間層結構的作用在於防止高低磁導率線圈中所產生的磁通量發生耦合。另外，上述結構還可防止高低磁導率材料之間的相互擴散，同時還可防止由於材料收縮率的差別而導致的包覆和斷裂。
線圈導線圖形16-27由Cu、Au、Ag、Ag-Pd、Ni等製成。圖形16-27藉助形成在磁片3-11中的通孔30a-30r串聯連接，在阻抗元件1中形成大致為U-形的螺旋線圈L。更具體的，線圈導線圖形16-19通過通孔30a-30c串聯連接，形成高磁導率線圈25的第一纏繞部分L1。線圈導線圖形20-23通過通孔30g-30I串聯連接，形成低磁導率線圈36的第二纏繞部分L2。線圈導線圖形24-27通過通孔30p-30r串聯連接，形成高磁導率線圈35的第三纏繞部分L3。
第一纏繞部分L1和第二纏繞部分L2由阻抗元件1的上表面按順時針方向進行纏繞。第三纏繞部分L3按逆時針方向進行纏繞。第一纏繞部分L1和第二纏繞部分L2通過通孔30d到30f串聯連接。第二纏繞部分L2和第三纏繞部分L3通過通孔30j-30o串聯連接。在磁片3的左邊露出線圈導線圖形16的導引端16a。在磁片3的右邊露出線圈導線圖形27的導引端27a。通過印刷或其他的方法在磁片3-6和9-12的表面上形成線圈導線圖形16-27。
如
圖1中所示，磁片2-12順序疊壓。然後，對片進行整體煅燒，從而獲得圖2中所示的多層結構40。在多層結構40的左右端面上，設置一個輸入外部電極41和一個輸出外部電極42。輸入外部電極41與線圈導線圖形16的導引端16a相連，而輸出外部電極42與線圈導線圖形27的導引端27a相連。
如圖3中所示，多層阻抗元件1包含一個通過對具有相對高的磁導率的磁片2-6進行疊加而形成的高磁導率線圈35，通過對具有相對低的磁導率的磁片8-12進行疊加而形成的低磁導率線圈36。
高磁導率線圈35的第一和第三纏繞部分L1和L3主要消除低頻噪聲，而低磁導率線圈36的第二纏繞部分L2主要消除高頻噪聲。
螺旋線圈L的各端從形成在高磁導率線圈部分35中的線圈導線圖形16-27引入到各個輸入外部電極41和輸出外部電極42。相應的，各個部分如同等效電路一樣對稱。結果，該結構可消除受多層阻抗元件1的固定方向特別是安裝表面限制的電學特性的方向性。因此，不再需要標記方向。在此情況下，由於高磁導率線圈35的第一纏繞部分L的纏繞方向與第三纏繞部分L3的纏繞方向相反，在第一纏繞部分L1中產生的磁通量不會與在第三纏繞部分L3中產生的磁通量相耦合。結果，從輸入外部電極41輸入的高頻成分順序通過第一、第二和第三纏繞部分L1到L3，然後從輸出外部電極42輸出。結果，通過第一和第三纏繞部分L1和L3之間的電磁耦合，可確保從輸入外部電極41輸入的高頻成分不從輸出外部電極42直接輸出。
輸入外部電極41與高磁導率線圈35的線圈導線圖形16電連接。因此，當如圖4中所示將脈衝波形信號輸入到多層阻抗元件1時，信號波形首先在高磁導率線圈35的第一纏繞部分L1中逼真，然後在低磁導率線圈36的第二纏繞部分L2中相對失真。
現在，當考慮信號波形的失真程度時，通常的，信號越接近脈衝波形，其失真程度越大。因此，帶有輸入外部電極與低磁導率線圈的線圈導線圖形相連的結構的多層阻抗元件的波形失真大。換句話說，象本發明的第一實施例的多層阻抗元件一樣，在將信號順序發送到輸入外部電極41、高磁導率線圈35的第一纏繞部分L1、低磁導率線圈36的第二纏繞部分L2、高磁導率線圈35的第三纏繞部分L3和輸出外部電極42的結構中，阻抗元件的電學特性更優。
另外，由於高磁導率線圈35的相對磁導率μ被設置為300或更高，可產生阻尼作用，從而可防止信號波形振鈴的發生。結果，可提高信號波形質量。另外，由於低磁導率線圈36的相對磁導率μ被設置在100或更低，在高頻區(100MMz或更高)可獲得高阻抗。因此，同樣可產生阻尼作用，由此即使在高頻區也可保持優良的阻抗特性。
最好將高磁導率線圈35的第一和第三纏繞部分L1和L3的總阻抗設定在200歐姆或更低(100MHz)，而低磁導率線圈36的第二纏繞部分L2的阻抗被設定在220歐姆或更低(100MHz)。這是因為當高磁導率線圈35具有很高的阻抗時，信號電平變低，信號波形變逼真。另一方面，當低磁導率線圈36具有很高的阻抗時，存在一個問題，即阻抗曲線的斜率變陡，從而Q因數變大，結果阻尼效應不起作用，無法對波形失真進行控制。
圖5示出了多層阻抗元件1(實線47)的外部電極41和42之間的阻抗特性。在圖5中，虛線45表示高磁導率線圈35的阻抗特性，而虛線46表示低磁導率線圈36的阻抗特性。
在多層阻抗元件1中，由非磁性材料製成的中間層37設置在高磁導率線圈35和低磁導率線圈36之間。此結構可防止在高磁導率線圈35的第一和第三纏繞部分L1和L3中產生的磁通量和在低磁導率線圈36中產生的磁通量相耦合。另外，中間層37的作用在於防止高磁導率線圈35的材料和低磁導率線圈36的材料之間的相互擴散，同時其還可防止由於材料的伸縮率的不同所導致的包覆和斷裂。第二實施例如圖6中所示，通過將上面的高磁導率線圈71和72與下面的低磁導率線圈73進行疊加而形成本發明的第二實施例的多層阻抗元件51。在高磁導率線圈71和72與低磁導率線圈73之間，設置由諸如玻璃或玻璃陶瓷等製成的中間層74和75。
通過疊加高磁導率磁片而形成高磁導率線圈71，其中磁片上形成有線圈導線圖形52到55。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形52到55進行串聯連接，由此形成高磁導率線圈71的第一纏繞部分L1。
通過對高磁導率磁片進行疊加而形成高磁導率線圈72，其中磁片上形成有線圈導線圖形60到63。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形60到63進行串聯連接，由此形成高磁導率線圈72的第一纏繞部分L3。
通過對低磁導率磁片進行疊加而形成低磁導率線圈73，其中磁片上形成有線圈導線圖形56到59。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形56到59進行串聯連接，由此形成低磁導率線圈73的第二纏繞部分L2。
通過形成在磁片中的通孔65和66將第一纏繞部分L1、第二纏繞部分L2和第三纏繞部分L3進行串聯連接以形成螺旋線圈L。線圈導線圖形52的引線端52a與輸入外部電極77進行電連接，而線圈導線圖形63的引線端63a與輸出外部電極78進行電連接。
在具有上述結構的多層阻抗元件51中，螺旋線圈L的軸向與磁片疊加的方向平行，同時還平行於輸入和輸出外部電極77和78，以形成具有所謂的縱向纏繞結構的導線。多層阻抗元件51具有與第一實施例的阻抗元件1相同的優點。
第三實施例圖7如圖7中所示，通過在低磁導率線圈103的各側面上設置高磁導率101和102而形成本發明第三實施例的多層阻抗元件81。在高磁導率線圈101和102與低磁導率線圈103之間，設置由諸如玻璃或玻璃陶瓷等製成的中間層104和105。
通過疊加高磁導率磁片而形成高磁導率線圈101，其中磁片上形成有線圈導線圖形82到85。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形82到85進行串聯連接，由此形成高磁導率線圈101的第一纏繞部分L1。
通過對高磁導率磁片進行疊加而形成高磁導率線圈102，其中磁片上形成有線圈導線圖形90到93。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形90到93進行串聯連接，由此形成高磁導率線圈102的第三纏繞部分L3。
通過對高磁導率磁片進行疊加而形成低磁導率線圈103，其中磁片上形成有線圈導線圖形86到89。通過形成在磁片中的通孔(未示出)將線圈導線圖形86到89進行串聯連接，由此形成低磁導率線圈103的第二纏繞部分L2。
通過形成在磁片中的通孔95和96將第一纏繞部分L1、第二纏繞部分L2和第三纏繞部分L3進行串聯連接以形成螺旋線圈L。通過形成在磁片中的引線通孔97將線圈導線圖形82與輸入外部電極107進行電連接，通過形成在磁片中的引線通孔98將線圈導線圖形93與輸出外部電極108進行電連接。
在具有上述結構的多層阻抗元件81中，螺旋線圈L的軸向與磁片疊加的方向平行，而與輸入和輸出外部電極107和108垂直，以形成具有所謂的水平纏繞結構的導線。多層阻抗元件81具有與第一實施例的阻抗元件1相同的優點。
本發明的多層阻抗元件並不限於上述的實施例，在本發明的範圍內可做各種的變化。例如，線圈的圈數、線圈導線圖形的結構等都可根據說明書進行變化。在上述的每個實施例中，通過將線圈導線圖形相連而形成盤旋線圈。然而，在磁片上可形成具有一圈或多圈的盤旋導線圖形。另外，還可通過通孔或印刷圖形、直線圖線圈導線圖形等形成線圈。此外，可將螺旋、盤旋和直線線圈導線圖形進行結合而形成線圈。
除了上述實施例的多層導線外，本發明的多層阻抗元件還包含多層共用模式扼止線圈、多層LC合成元件等。
另外，在上述的實施例中，高磁導率線圈的相對磁導率被設置在300或更高。然而，本發明並不限於此。高磁導率線圈的相對磁導率可被設置在100和300之間。在此情況下，除了線圈L的峰值阻抗外，高磁導率線圈的感抗與並行產生的游離電容產生共振，從而在低於上述阻抗峰值的頻率上可形成另外一個阻抗峰值。結果，多層阻抗元件可獲得陡阻抗特性。
另外，在上述的實施例中，雖然將上面具有線圈導線圖形的磁片進行疊加，然後整體進行煅燒，本發明並不限於此。在本發明的使用的磁片也可提前進行煅燒。另外，也可通過下面的方法形成阻抗元件。在通過印刷等方法形成糊狀磁性材料的磁片後，將糊狀導電材料施加到磁片上，以形成線圈導線圖形。接著，將糊狀磁性材料施加到線圈導線圖形上，以形成包含線圈導線圖形的磁層。類似的，在將線圈導線圖形彼此進行電連接時，順序使用糊狀磁性材料可形成具有多層結構的阻抗元件。
如上所述，在本發明中，由於輸入和輸出外部電極與高磁導率線圈的第一和第三纏繞部分相連，從輸入和輸出外部電極輸入的信號波形略微失真。因此，多層阻抗元件可獲得優良的電學特性。另外，由於線圈的各端從高磁導率線圈的第一和第三纏繞部分引入到輸入和輸出外部電極，該部分象等效電路一樣對稱。結果，該結構可消除電學特性受多層阻抗元件固定的方向性(固定時使用的表面)限制的方向性。
權利要求
1.一種多層阻抗元件，其包含一個高磁導率線圈部分，其中的高磁導率線圈部分至少包含第一纏繞部分和第三纏繞部分，其中的第一纏繞部分和第三纏繞部分是通過將多個由相對高磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；一個低磁導率線圈部分，所述的低磁導率線圈部分至少包含第二纏繞部分，該部分是通過將由相對低的磁導率材料製成的多個磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；其中將高磁導率線圈部分和低磁導率線圈部分進行疊加，從而第一、第二和第三纏繞部分被順序串聯連接，形成線圈，所述高磁導率線圈部分的第一纏繞部分和第三纏繞部分與輸入和輸出的外部電極相連。
2.根據權利要求1所述的多層阻抗元件，其特徵在於其還包含一個由非磁性材料形成的中間層，所述中間層設置在高磁導率線圈部分和低磁導率線圈部分之間。
3.一種多層阻抗元件，其包含第一高磁導率線圈部分，其至少包含第一纏繞部分，其中的第一纏繞部分是通過將多個由相對高磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；低磁導率線圈部分，其至少包含第二纏繞部分，該部分是通過將由相對低的磁導率材料製成的多個磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；第二高磁導率線圈部分包含至少一個第三纏繞部分，該部分是通過將由相對高的磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成；其中低磁導率線圈部分設置在第一高磁導率線圈部分和第二高磁導率線圈部分之間，從而第一、第二和第三纏繞部分順序串聯連接而形成線圈，第一高磁導率線圈部分的第一纏繞部分和第二高磁導率線圈部分的第三纏繞部分與輸入和輸出外部電極相連。
4.根據權利要求3所述的多層阻抗元件，其特徵在於其還包含一個由非磁性材料形成的中間層，所述中間層設置在第一和第二高磁導率線圈部分和低磁導率線圈部分之間。
全文摘要
本發明提供一種多層阻抗元件,其在固定時不具有方向性,並可獲得優良的電學特性。多層阻抗元件包含一個高磁導率線圈部分,至少包含第一纏繞部分和第三纏繞部分,其中的第一纏繞部分和第三纏繞部分是通過將多個由相對高磁導率材料製成的磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成;一個低磁導率線圈部分,所述的低磁導率線圈部分至少包含第二纏繞部分,該部分是通過將由相對低的磁導率材料製成的多個磁層與多個線圈導線圖形進行疊加而形成;三個纏繞部分順序串聯連接,形成螺旋線圈。螺旋線圈的各端從形成在高磁導率線圈中的線圈導線圖形中引入到各個輸入和輸出外部電極。
文檔編號H01F17/00GK1372273SQ0210520
公開日2002年10月2日 申請日期2002年2月19日 優先權日2001年2月19日
發明者高嶋浩一, 德田博道 申請人:株式會社村田製作所