專利名稱：疊片線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種疊片線圈，尤其涉及一種具有極佳直流(DC)疊加特性的開放磁路型疊片線圈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已提出作為公知的疊片線圈的一種開放磁路型疊片線圈以防止由于磁性體內(nèi)的磁飽和而引起的電感值突然降低。如專利文獻(xiàn)1所述，開放磁路型疊片線圈包括設(shè)置在包括磁性層的疊片線圈內(nèi)的非磁性層。根據(jù)開放磁路型疊片線圈的結(jié)構(gòu)，磁通從磁性層部分泄漏至疊片線圈外部，這使得在磁性體內(nèi)產(chǎn)生磁飽和變得困難。結(jié)果，由直流造成的電感降低被減少，并且提高了DC疊加特性。
盡管根據(jù)專利文獻(xiàn)1的開放磁路型疊片線圈具有極佳的DC疊加特性，然而存在電感特性不令人滿意的問題。換句話說，由于非磁性層被設(shè)置在沿磁通路徑的位置上，磁通受阻，造成電感降低。為了獲得所要求的電感，可通過增加線圈匝數(shù)來增加電感。然而，線圈匝數(shù)的增加使直流電阻明顯增加。
專利文獻(xiàn)1日本已審專利申請(qǐng)公開號(hào)1-35483。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有極佳DC疊加特性并能在減少直流電阻的同時(shí)防止電感降低的疊片線圈。
根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈包括(a)包括設(shè)置在非磁性體部分的兩個(gè)主表面上的磁性體部分的疊片體，磁性體部分通過將多個(gè)磁性層層疊而形成，非磁性體部分包括至少一層非磁性體層；以及(b)包括設(shè)置在疊片體內(nèi)的線圈導(dǎo)體的線圈，線圈導(dǎo)體是螺旋連接的；其中，(c)設(shè)置在非磁性體部分內(nèi)的線圈導(dǎo)體以及設(shè)置在疊片體內(nèi)的線圈導(dǎo)體的非磁性體部分的兩個(gè)主表面上的線圈導(dǎo)體至少一個(gè)線圈導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度。
由于設(shè)置在非磁性體部分內(nèi)的線圈導(dǎo)體以及設(shè)置在非磁性體部分的兩個(gè)主表面上的線圈導(dǎo)體中的至少一個(gè)的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度，直流電阻降低。由于具有較大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體被設(shè)置在非磁性體部分和/或兩主表面上，即使當(dāng)線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度增加時(shí)，也能減少電感的降低。
更具體地說，通常如果線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度增加，則線圈的磁通由具有更大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體而受阻并且線圈的內(nèi)周長(zhǎng)減小以使線圈磁通量減少。因此電感減少。然而，即使非磁性體部分的線圈導(dǎo)體的線圈寬度增加，由于線圈的磁通被非磁性體部分從磁通起始點(diǎn)開始受阻，因此通過增加線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度而受阻的磁通量非常小。此外，即使線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度增加，由于在屏蔽磁通的非磁性體部分處的線圈的內(nèi)周長(zhǎng)減小，所傳遞的磁通量的減少相比在傳遞磁通的磁性體部分的線圈的內(nèi)周長(zhǎng)的減少而言是很小的。因此降低了整個(gè)線圈的電感減少。
在根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈中，設(shè)置在非磁性體部分中的線圈導(dǎo)體以及設(shè)在在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度可大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度。通過增加設(shè)置在非磁性體部分中的線圈導(dǎo)體和設(shè)置在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度，可提供具有更大導(dǎo)體寬度的多個(gè)線圈導(dǎo)體。因此直流電阻明顯降低。
在根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈中，要求具有較大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度是其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度的1.05-2.14倍。由此可獲得一種線圈，其電感的降低被盡可能地抑制并且其直流電阻明顯降低。
在根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈中，可將多個(gè)非磁性體部分設(shè)置在疊片體內(nèi)。通過將多個(gè)非磁性體部分設(shè)置在疊片體內(nèi)，從非磁性體部分泄漏至疊片線圈外的磁通量進(jìn)一步增加。由此進(jìn)一步提高了DC疊加特性。
根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)置在非磁性體部分中的線圈導(dǎo)體和設(shè)置在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度，這里提供一種具有極佳DC疊加特性并能防止電感降低并同時(shí)減少直流電阻的疊片線圈。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的疊片線圈的立體分解圖。
圖3是已知疊片線圈的橫截面示意圖。
圖4是根據(jù)第一比較例的疊片線圈的橫截面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。
圖8是根據(jù)第二比較例的疊片線圈的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈的諸實(shí)施例進(jìn)行說明。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。該疊片線圈包括具有磁性體部分1和非磁性體部分2的疊片體9；包括設(shè)置在疊片體9上的螺旋狀連接線圈導(dǎo)體3、4的線圈L以及外部電極5。諸磁性體部分1被設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上。各磁性體部分1包括多個(gè)磁性層，而非磁性體部分2包括一個(gè)非磁性層。
如圖1所示，線圈導(dǎo)體4被設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上。線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度大于具有預(yù)設(shè)導(dǎo)體寬度的其它線圈導(dǎo)體3的寬度。由于線圈導(dǎo)體4的線圈寬度增加，疊片線圈的直流電阻減少。
由于具有增加的線圈寬度的線圈導(dǎo)體4被設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上，電感的降低被抑制。更具體地說，由于所傳遞的線圈磁通量因?yàn)榫哂性黾拥膶?dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體而受阻以及減少線圈的內(nèi)周長(zhǎng)而減少，通常如果線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度增加，電感降低。然而，根據(jù)第一實(shí)施例，由于線圈L的磁通被非磁性體部分2從磁通起始開始受阻，通過增加非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度，線圈L受阻的磁通量將明顯減少。即使線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度增加，阻塞磁通的非磁性體部分2中線圈L的內(nèi)周長(zhǎng)減小。因此，所傳遞的磁通量的減少相比傳遞磁通的磁性體部分1中的線圈L的內(nèi)周長(zhǎng)的減少而言是小的。由此可大量減少整個(gè)線圈L電感的降低。
下面將結(jié)合圖2所示的疊片線圈的立體分解圖對(duì)制造疊片線圈的方法進(jìn)行說明。
在制造疊片線圈的方法中，首先制造包括未燒結(jié)的磁性材料薄片6以及包括未燒結(jié)的非磁性材料的印刷電路薄片7。在形成疊片線圈后，未燒結(jié)的磁性薄片被稱為磁性層而未燒結(jié)的非磁性薄片被稱為非磁性層。
根據(jù)第一實(shí)施例，Ni-Cu-Zn基的材料被用作磁性材料。首先，使用球碾磨濕式制備包含48.0mol％氧化鐵(FE2O3)、20.0mol％氧化鋅(ZnO)、23.0mol％氧化鎳(NiO)以及9mol％氧化銅(CuO)的原材料。將所獲得的混合物晾干和接地(ground)。將所獲得的粉末在750℃下焙燒一個(gè)小時(shí)。將得到的粉末通過球碾磨與粘合樹脂、塑化劑、濕潤(rùn)劑以及分散劑混合。然后進(jìn)行去發(fā)泡以獲得漿料。將漿料涂覆到可剝離膜上。然后，通過干燥產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)厚度的未燒結(jié)的磁性薄片。
可將Cu-Zn基的材料用作非磁性材料。未燒結(jié)的非磁性材料薄片7由包含48.0mol％氧化鐵(FE2O3)、43.0mol％氧化鋅(ZnO)以及9mol％氧化銅(CuO)的原材料采用與上述磁性材料相同的制備方法制成。未燒結(jié)的薄片對(duì)未燒結(jié)的磁性材料薄片的導(dǎo)磁率為130而對(duì)未燒結(jié)的非磁性材料薄片的磁導(dǎo)率為1。
接著，將如上所述獲得的未燒結(jié)的薄片6、7切成預(yù)設(shè)尺寸。在將基板6、7層疊后，通過激光方法將通孔形成在預(yù)設(shè)位置以形成螺旋狀線圈L。然后，通過網(wǎng)眼印刷方法將主要包含銀或銀合金的導(dǎo)電漿涂覆于磁性材料薄片6a和非磁性材料薄片7而形成線圈導(dǎo)體3、4。通過在制造線圈導(dǎo)體3、4的同時(shí)將通孔內(nèi)部填充以導(dǎo)電漿，可輕易地形成通孔連接導(dǎo)體8。
這里，具有增加寬度的線圈導(dǎo)體4被形成在未燒結(jié)的非磁性薄片基板7的兩主表面上。根據(jù)第一實(shí)施例，在焙燒后，將具有增加寬度的線圈導(dǎo)體4制造成導(dǎo)體寬度為550μm并且將其它線圈導(dǎo)體3制造成導(dǎo)體寬度為350μm。通過在未燒結(jié)的材料薄片7的兩主表面上形成具有增加的寬度的線圈導(dǎo)體4，可獲得能夠抑制電感降低和減少直流電阻的疊片線圈。
接著，通過將具有線圈導(dǎo)體3的未燒結(jié)的磁性材料薄片6a層疊在非磁性基板7的兩主表面上并設(shè)置頂部和底部上不具有線圈導(dǎo)體的未燒結(jié)的外部磁性材料薄片6b而制造疊片體。此時(shí)，通過將未燒結(jié)的非磁性薄片7層疊在基本處于螺旋線圈L的軸心方向的中點(diǎn)位置處，泄漏于疊片線圈外的磁通量增加。由此提高DC疊加特性。
然后，將疊片體在1.0t/cm2的壓力和45℃下加壓粘合并用切片機(jī)或閘刀機(jī)將其切成3.2×2.5×0.8mm的塊以獲得疊片線圈的未焙燒體。隨后進(jìn)行粘合劑去除和對(duì)未焙燒體進(jìn)行焙燒。為了去除粘合劑，在低氧氛圍中將未焙燒體在500℃下焙燒2小時(shí)。至于焙燒，將焙燒體在890℃的氛圍中焙燒150分鐘。最后，通過浸漬將主要包含銀的導(dǎo)電漿涂覆到引線電極4a、4b暴露在外的端面。在將本體在100℃下晾曬10分鐘后，在780℃下烘干150分鐘。藉此獲得根據(jù)第一實(shí)施例的疊片線圈。
表1

表1示出用來確認(rèn)根據(jù)如上所述那樣制造的第一實(shí)施例的疊片線圈的優(yōu)點(diǎn)而進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果。如圖3所示，在根據(jù)傳統(tǒng)例子的疊片線圈中，設(shè)置在磁性體部分11和非磁性體部分12上的每個(gè)線圈導(dǎo)體13的導(dǎo)體寬度為350μm。如圖4所示，根據(jù)比較例的疊片線圈，設(shè)置在磁性體部分21和非磁性體部分22上的每個(gè)線圈導(dǎo)體24的導(dǎo)體寬度更寬(550μm)。對(duì)于每個(gè)疊片線圈，螺旋線圈L的線圈匝數(shù)為5.5匝，而疊片線圈的尺寸為3.2×2.5×2.5mm。
根據(jù)表1，對(duì)于根據(jù)第一實(shí)施例的疊片線圈而言，直流電阻減小而電感降低是小的。更具體地說，傳統(tǒng)例的直流電阻為185mΩ而第一實(shí)施例的直流電阻為166mΩ，減少了10％。傳統(tǒng)例的電感為2.0μH而第一實(shí)施例的電感為1.91μH，僅減少4.5％。相反地，根據(jù)所有線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度增加的比較例，直流電阻減少18％至150mΩ而電感大幅度減少22％至1.56μH。這樣，根據(jù)第一實(shí)施例，由于具有增加的導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4是設(shè)置在阻塞磁通的非磁性體部分2的兩主表面上，通過增加線圈導(dǎo)體4的線圈寬度可抑制電感的減少同時(shí)減小直流電阻。
表2

接著，表2表示樣本1-7的評(píng)價(jià)結(jié)果，其中設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度改變。產(chǎn)生樣本1-7設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度各不相同并且分別為357μm、368μm、450μm、550μm、650μm、750μm和850μm。同時(shí)，在根據(jù)傳統(tǒng)例的疊片線圈中的每個(gè)導(dǎo)體的寬度相同(即350μm)，如圖3所示。
對(duì)于樣本2-6，直流電阻減少而電感值是理想的。樣本1(導(dǎo)體寬度比1.02)表現(xiàn)出直流電阻的小于1％的明顯小減少。對(duì)于樣本7(導(dǎo)體寬度比2.43)，與傳統(tǒng)例相比電感值的降低被明顯抑制14.5％。
第二實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的疊片線圈的結(jié)構(gòu)與根據(jù)圖1所示第一實(shí)施例的疊片線圈的結(jié)構(gòu)相同。然而，對(duì)于根據(jù)第二實(shí)施例的疊片線圈而言，設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度為750μm，而不設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體3的導(dǎo)體寬度為350μm。下面表3所示的傳統(tǒng)例表示設(shè)置在磁性體部分11和非磁性體部分12上的線圈導(dǎo)體13均具有350μm導(dǎo)體寬度的疊片線圈，如圖3所示。如圖8所示的第二比較例表示不設(shè)置在非磁性體部分32的兩主表面上(或設(shè)置在磁體部分31內(nèi))的線圈導(dǎo)體34具有比其它線圈導(dǎo)體33更大的導(dǎo)體寬度的疊片線圈。具有增加的導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體34的導(dǎo)體寬度為750μm。線圈導(dǎo)體33的導(dǎo)體寬度為350μm。
表3

如圖3所示，就第二實(shí)施例的疊片線圈而言，由于設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上的線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度增加，因此相比傳統(tǒng)例，其的直流電阻減少。此外，相比第二比較例的疊片線圈，由于與根據(jù)第二實(shí)施例的疊片線圈具有相同匝數(shù)的線圈導(dǎo)體34的導(dǎo)體寬度增加，相比傳統(tǒng)例而言，直流電阻減少。根據(jù)第二實(shí)施例的疊片線圈的電感為1.79μH并且相比傳統(tǒng)例而言僅減少大約10％。根據(jù)第二比較例的疊片線圈的電感為1.53μm并且相比傳統(tǒng)例而言減少大約23％。由于具有更大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4被設(shè)置在阻塞磁通的非磁性體部分2的兩主表面上，因此根據(jù)第二實(shí)施例的疊片線圈的電感的減少受到抑制。
第三實(shí)施例圖5示出和根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。圖5中與圖1中的部件相同或相對(duì)應(yīng)的部件由圖1中相同標(biāo)號(hào)表示，并且對(duì)其說明不再重復(fù)。
在根據(jù)第三實(shí)施例的疊片線圈中，線圈導(dǎo)體4被形成在非磁性體部分2中。線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體3的導(dǎo)體寬度。與第一實(shí)施例相同，根據(jù)第三實(shí)施例的疊片線圈的制造通過下列步驟將具有線圈導(dǎo)體的未燒結(jié)的薄片層疊和加壓粘合，將未燒結(jié)的薄片切成多片以及形成外部電極。
通過提供具有增加的導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4，可減少直流電阻。此外，通過將具有大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4形成在非磁性體部分2內(nèi)，可減少電感的降低。
第四實(shí)施例圖6示出根據(jù)第四實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。圖6中與圖1中的部件相同或相對(duì)應(yīng)的部件由圖1中相同標(biāo)號(hào)表示，并且不再重復(fù)對(duì)它的說明。
在根據(jù)第四實(shí)施例的疊片線圈中，線圈導(dǎo)體4被形成在非磁性體部分2中和非磁性體部分2的兩主表面上。線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體3的導(dǎo)體寬度。
通過為線圈導(dǎo)體4提供增加的導(dǎo)體寬度，可減少直流電阻。特別地，根據(jù)第四實(shí)施例，由于提供具有大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4有三層，因此直流電阻顯著減小。通過將具有大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4形成在非磁性體部分2中并設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上，可減少電感的降低。
第五實(shí)施例圖7示出根據(jù)第五實(shí)施例的疊片線圈的橫截面示意圖。圖7中與圖1中的部件相同或相對(duì)應(yīng)的部件由圖1中相同標(biāo)號(hào)表示，并且不再重復(fù)對(duì)它的說明。
在根據(jù)第五實(shí)施例的疊片線圈中，將兩個(gè)非磁性體部分2設(shè)置在疊片體9內(nèi)。線圈導(dǎo)體4被設(shè)置在非磁性體部分2的兩側(cè)。線圈導(dǎo)體4的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體3的導(dǎo)體寬度。
由于兩個(gè)非磁性體部分2被設(shè)置在疊片體9中，泄漏到疊片線圈外的磁通量增加，并且能改善DC疊加特性。通過提供寬線圈導(dǎo)體4，直流電阻減小。尤其是根據(jù)第五實(shí)施例，由于提供具有大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4有四層，直流電阻明顯減小。通過將具有增加的導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體4設(shè)置在非磁性體部分2的兩主表面上，可減少電感的降低。
其它實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的疊片線圈不局限于上述實(shí)施例，并且可在本發(fā)明的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種修正。
例如，可增加設(shè)置在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體中的一個(gè)的導(dǎo)體寬度。設(shè)置在非磁性體部分中的線圈導(dǎo)體和設(shè)置在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體的其中一個(gè)的導(dǎo)體寬度可以大于主要部分中其它導(dǎo)體的寬度。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，可將本發(fā)明用于開放磁路型疊片線圈，尤為有利的是具有極佳的DC疊加特性，減少電感的降低并減少直流電阻。
權(quán)利要求
1.一種疊片線圈，包括包括設(shè)置在非磁性體部分的兩個(gè)主表面上的磁性體部分的疊片體，所述磁性體部分通過將多個(gè)磁性層層疊而形成，所述非磁性體部分包括至少一層非磁性體層；以及包括設(shè)置在疊片體內(nèi)的線圈導(dǎo)體的線圈，所述線圈導(dǎo)體是螺旋狀連接的；其中，設(shè)置在非磁性體部分內(nèi)的線圈導(dǎo)體或設(shè)置在非磁性體部分的兩個(gè)主表面上的線圈導(dǎo)體中的至少一個(gè)的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的疊片線圈，其特征在于，設(shè)置在非磁性體部分中或設(shè)置在在非磁性體部分的兩主表面上的任何線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度大于其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的疊片線圈，其特征在于，具有大導(dǎo)體寬度的線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度是其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度的1.05-2.14倍。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的疊片線圈，其特征在于，多個(gè)非磁性體部分被設(shè)置在疊片體內(nèi)。
全文摘要
一種疊片線圈包括具有設(shè)置在非磁性體部分(2)兩主表面上并通過將多個(gè)磁性層層疊形成的磁性體部分(1)的疊片體(9)；包含至少一個(gè)非磁性層的非磁性體部分(2)；以及包括設(shè)置在疊片體中的螺旋狀連接的線圈導(dǎo)體(3)、(4)的線圈(L)。設(shè)置在非磁性體部分中的線圈導(dǎo)體以及設(shè)置在非磁性體部分的兩主表面上的線圈導(dǎo)體中的至少一個(gè)的導(dǎo)體寬度大于疊片體中的其它線圈導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度。
文檔編號(hào)H01F17/00GK1906717SQ20058000189
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者都筑慶一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所