專利名稱：疊層線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疊層(laminated)線圈，尤其涉及具有卓越直流(DC)疊加特性的疊層線圈。
背景技術(shù)：
通過層疊(stacking)由鐵氧體等組成的各磁片形成疊層線圈，并為該疊層線圈提供主要由銀組成的線圈導(dǎo)體?？稍诟鞣N電路內(nèi)使用該疊層線圈。疊層線圈因?yàn)槠溆呻娏髁鬟^線圈導(dǎo)體生成的磁場(chǎng)所形成的閉合磁路，而具有增加的有效磁導(dǎo)率以及獲取的高電感值的特征。因?yàn)槠鋵?dǎo)電圖案主要由Ag構(gòu)成，所以該疊層線圈還具有導(dǎo)體阻抗損耗小的優(yōu)點(diǎn)。于是該疊層線圈就用作高電流開關(guān)電源的扼流圈。
對(duì)于線圈元件來(lái)說(shuō)，可將施于線圈導(dǎo)體的電流值與電感值之間的關(guān)系表示為DC重疊特性。對(duì)于具有閉合磁路的疊層線圈來(lái)說(shuō)，存在著由電流超過預(yù)定值時(shí)電感值快速下降所引起的無(wú)法獲取期望扼流圈特性的問題。該DC重疊特性的劣化是由疊層線圈形成閉合磁路而生成的磁體內(nèi)磁飽和所引起的。
為了解決上述問題，在專利文檔1中描述的疊層線圈包括了在疊層線圈內(nèi)部提供的由鐵氧體層組成的非磁體層。使用專利文檔1中所描述的結(jié)構(gòu)，由于來(lái)自非磁體層的磁通泄漏至疊層線圈外，就不易在磁體內(nèi)部形成閉合磁路。這樣就降低了磁飽和出現(xiàn)的可能性，并改善了DC重疊特性。
然而在專利文檔1的結(jié)構(gòu)中，為非磁體層提供的線圈導(dǎo)體和為鐵氧體層提供的線圈導(dǎo)體具有相同的形狀和匝數(shù)，這就限制了可從非磁體中泄漏的磁通數(shù)量。因此在流經(jīng)線圈導(dǎo)體的電流值增加時(shí)，仍然會(huì)劣化DC重疊特性。
專利文檔1日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2001-44036發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明提供具有卓越DC重疊特性的疊層線圈，其中在所述疊層線圈內(nèi)部磁飽和不易出現(xiàn)并且其電感值在施加高電流時(shí)也不改變。
解決問題的手段為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的疊層線圈包括具有在非磁體部分全部?jī)蓚€(gè)主表面上放置的磁體部分的疊層體以及包括在磁體部分和非磁體部分上設(shè)置的線圈導(dǎo)體的線圈，其中前述的各磁體部分包括多個(gè)層疊的(stacked)磁層，而非磁體部分包括多個(gè)層疊的非磁層，且所述線圈導(dǎo)體成螺旋形連接。設(shè)置在非磁體部分的線圈導(dǎo)體匝數(shù)大于設(shè)置在除了非磁體部分上線圈導(dǎo)體外各層的匝數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，設(shè)在非磁體部分的線圈導(dǎo)體的匝數(shù)大于其他線圈導(dǎo)體的匝數(shù)。這就增加了從非磁體部分中泄漏出的磁通量。因此就能獲得即便在對(duì)線圈導(dǎo)體施加高電流的情況下電感值也不降低且具有卓越DC重疊特性的疊層線圈。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置在非磁體部分的線圈導(dǎo)體是被放置在非磁體部分的一個(gè)主表面上。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，通過將設(shè)在非磁體部分主表面的線圈導(dǎo)體匝數(shù)設(shè)為大于設(shè)在其他層的線圈導(dǎo)體匝數(shù)，就可增加由非磁體部分泄漏的磁通量。因此就能獲得即便在對(duì)線圈導(dǎo)體施加高電流的情況下電感值也不降低且具有卓越DC重疊特性的疊層線圈。
根據(jù)本發(fā)明，提供給非磁體部分的線圈導(dǎo)體被放置在非磁體部分的全部?jī)蓚€(gè)主表面上。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，通過將設(shè)在非磁體部分全部?jī)蓚€(gè)主表面的線圈導(dǎo)體匝數(shù)設(shè)為大于其他線圈導(dǎo)體的匝數(shù)，就可增加由非磁體部分泄漏的磁通量。因此就能改善疊層線圈的DC重疊特性。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在非磁體部分上的線圈導(dǎo)體被放置在非磁體部分內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，線圈導(dǎo)體位于非磁體部分內(nèi)部。使用該結(jié)構(gòu)，就可增強(qiáng)在非磁體部分附近生成的磁場(chǎng)強(qiáng)度并可增加由非磁體部分至疊層線圈之外泄漏的磁通量。因此就能改善疊層線圈的DC重疊特性。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在非磁體部分的線圈導(dǎo)體被放置在非磁體部分的一個(gè)主表面上以及所述非磁體部分內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，設(shè)在非磁體部分的線圈導(dǎo)體匝數(shù)大于其他線圈導(dǎo)體的匝數(shù)，并且存在為非磁體部分內(nèi)部所提供的線圈導(dǎo)體。使用該結(jié)構(gòu)，就可增強(qiáng)在非磁體部分附近生成的磁場(chǎng)強(qiáng)度并可增加由非磁體部分至疊層線圈之外泄漏的磁通量。因此就能改善疊層線圈的DC重疊特性。
根據(jù)本發(fā)明，在疊層體內(nèi)部提供多個(gè)非磁體部分。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在疊層體內(nèi)部提供多個(gè)非磁體部分。這樣就可增加由非磁體部分至疊層線圈外泄漏的磁通量并改善疊層線圈的DC重疊特性。
優(yōu)勢(shì)根據(jù)本發(fā)明的疊層線圈包括具有在非磁體部分全部?jī)蓚€(gè)主表面上放置的磁體部分的疊層體以及包括為磁體部分和非磁體部分所提供的線圈導(dǎo)體的線圈，其中前述的各磁體部分包括多個(gè)層疊的磁層，而非磁體部分包括多個(gè)層疊的非磁層，且所述線圈導(dǎo)體成螺旋形連接。此外，設(shè)在非磁體部分的線圈導(dǎo)體匝數(shù)大于設(shè)在除非磁體部分上線圈導(dǎo)體以外各層的匝數(shù)。這就增加了從非磁體部分至疊層線圈外泄漏出的磁通量。由此就能獲得即便在對(duì)線圈導(dǎo)體施加高電流的情況下電感值也不劣化并具有卓越DC重疊特性的疊層線圈。于是就改善了作為扼流圈的疊層線圈特性。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的疊層線圈的外部示意圖。
圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的疊層線圈的分解透視圖。
圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的疊層線圈的分解透視圖。
圖6是根據(jù)第三實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖7是根據(jù)第三實(shí)施例表示疊層線圈直流重疊特性的圖表。
圖8是根據(jù)第四實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖9是根據(jù)第四實(shí)施例的疊層線圈的分解透視圖。
圖10是根據(jù)第五實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖11是根據(jù)第六實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。
圖12是根據(jù)第六實(shí)施例的疊層線圈的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
如下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的疊層線圈的外部示意圖。圖2是疊層線圈的橫截面示意圖。疊層線圈1包括疊層體2、在疊層體2表面提供的外部電極3a和3b以及嵌入疊層體2的線圈導(dǎo)體4。構(gòu)造疊層體2使得在非磁體部分全部?jī)蓚€(gè)主表面上放置由層疊磁層形成的磁體部分6。在疊層體2內(nèi)部嵌入線圈導(dǎo)體4以形成其軸向是疊層方向的一個(gè)螺旋形線圈。
非磁體部分5和磁體部分6的每一部分由至少一個(gè)含有非磁性材料和磁性材料的印刷電路基板(green sheet)組成。線圈導(dǎo)體4的第一尾部4a與外部電極3a相連而第二尾部4b則與外部電極3b相連。導(dǎo)體線圈4c則位于非磁體部分5上。導(dǎo)體線圈4c的匝數(shù)要大于其他在各印刷電路基板上并組成磁體部分6的線圈導(dǎo)體4d的匝數(shù)。
接下來(lái)將參考圖3所示的疊層線圈1的分解透視圖對(duì)制造疊層線圈1的方法進(jìn)行描述。首先，將描述使用磁性材料和非磁性材料制造層疊用印刷電路基板的方法。
在此實(shí)施例中，使用Cu-Zn基材料作為非磁性材料。首先，使用球磨機(jī)濕制備包括48摩爾％氧化鐵(Fe2O3)、43摩爾％氧化鋅(ZnO)、9摩爾％氧化銅(CuO)的原料并經(jīng)歷預(yù)定的時(shí)間。隨后將所得混合物進(jìn)行烘干和研磨。將獲得的粉末在750℃下煅燒1小時(shí)。然后將該鐵氧體粉末與粘合劑樹脂、增塑劑、潤(rùn)濕劑和分散劑通過球磨機(jī)混合預(yù)定時(shí)間。隨后通過減壓去沫以獲取稀漿。將該稀漿涂佈于PET薄膜基底。再通過干燥就制造出具有預(yù)定厚度且由非磁性材料制成的鐵氧體印刷電路基板。
使用Ni-Cu-Zn基材料作為磁性材料。使用包括48摩爾％Fe2O3、20摩爾％ZnO、9摩爾％CuO和23摩爾％氧化鎳(NiO)作為原料，并通過與制備上述非磁性材料相同的方法獲取稀漿。把所得稀漿涂佈于PET薄膜基底。再通過干燥就可制造出具有預(yù)定厚度且由磁性材料制成的鐵氧體印刷電路基板。
將如上所述制成的非磁性和磁性鐵氧體印刷電路基板切割成預(yù)定大小以獲取鐵氧體薄片。隨后使用激光束在鐵氧體印刷電路基板的預(yù)定位置上形成過孔，使得當(dāng)層疊上述印刷電路基板時(shí)，基板上的線圈導(dǎo)體可以相互連接以成線圈導(dǎo)體。Cu-Zn基鐵氧體印刷電路基板的相對(duì)磁導(dǎo)率是1，而Ni-Cu-Zn基鐵氧體印刷電路基板的相對(duì)磁導(dǎo)率為130。
接下來(lái)如圖3所示，通過絲網(wǎng)印刷將主要包括Ag或Ag合金(諸如Ag-Pd)的導(dǎo)電性膠應(yīng)用于其上形成線圈導(dǎo)體的鐵氧體印刷電路基板，就可制造具有預(yù)定形狀的線圈導(dǎo)體。在由Cu-Zn基材料組成的作為非磁層的印刷電路基板5上形成兩匝的線圈導(dǎo)體4c。而在非磁層上形成由Cu-Zn基材料組成印刷電路基板6a、一匝的線圈導(dǎo)體4d和半匝的線圈導(dǎo)體4e。進(jìn)行線圈導(dǎo)體的絲網(wǎng)印刷從而在線圈導(dǎo)體4c和4d的尾部形成過孔7。在進(jìn)行印刷的同時(shí)將導(dǎo)電性膠添入過孔7。線圈導(dǎo)體4c的線寬小于線圈導(dǎo)體4d的線寬。
在根據(jù)本發(fā)明的線圈中會(huì)生成從軸心擴(kuò)散至線圈外圍的磁場(chǎng)。如果減小由連接印刷電路基板上各線圈導(dǎo)體而形成的螺旋形電極截面開口的直徑，就會(huì)干擾通過線圈軸心的磁場(chǎng)。于是就可能出現(xiàn)電氣性能缺陷，諸如電感值的減少。為了降低磁場(chǎng)的干擾，將減少匝數(shù)較多的線圈導(dǎo)體的線寬。除了上述印刷電路基板外，還制備其唯一過孔7內(nèi)填充有導(dǎo)電性膠的Ni-Cu-Zn基印刷電路基板6c以及用于外部的Ni-Cu-Zn基印刷電路基板6b。
將這些印刷電路基板以圖3所示順序?qū)盈B并在45℃、1.0t/cm2的壓力下壓力粘合。通過使用劃片裝置將所得的疊層體切割成3.2×1.6×0.8mm大小的塊，就能獲取疊層線圈的未燒結(jié)體。隨后對(duì)這些未燒結(jié)體進(jìn)行粘合劑移除和燒結(jié)。在低氧氣氛下以500℃燒結(jié)120分鐘用于移除粘合劑，并在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下以890℃燒結(jié)150分鐘而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)。最后，使用主要包括Ag的導(dǎo)電性膠浸沒暴露出引線電極4a和4b的疊層線圈端面。在以100℃干燥10分鐘以形成外部端子并以780℃烘烤150分鐘之后就獲取疊層線圈。
如圖3所示，根據(jù)第一實(shí)施例的疊層線圈具有在疊層方向上大致放置在中間的非磁體部分5。因?yàn)榉谴朋w部分5的相對(duì)磁導(dǎo)率是1，即與空氣相同，所以呈現(xiàn)出的疊層線圈結(jié)構(gòu)就好像是該疊層線圈被空氣一分為二。于是，在疊層線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)就無(wú)法生成由線圈軸心到線圈導(dǎo)體外圍區(qū)域的閉合磁路。因?yàn)榉谴朋w部分5內(nèi)部的磁場(chǎng)具有類似于空氣中的均勻分布，所以就生成從非磁體部分5泄漏至疊層線圈外部的磁場(chǎng)而不是將磁場(chǎng)集中在磁體部分6之內(nèi)。于是就能降低由疊層線圈內(nèi)磁場(chǎng)集中所引起的磁飽和。
根據(jù)本實(shí)施例，非磁體部分5上線圈導(dǎo)體4c的匝數(shù)要大于磁性層6a上線圈導(dǎo)體4d的匝數(shù)。因?yàn)楫?dāng)匝數(shù)增加時(shí)生成磁場(chǎng)的強(qiáng)度也增加，所以在非磁體部分5的線圈導(dǎo)體上磁場(chǎng)就更為集中。這就增加了從非磁體部分5中泄漏的磁場(chǎng)。因此，即使在對(duì)所述線圈導(dǎo)體應(yīng)用高電流時(shí)，在疊層線圈內(nèi)部也不會(huì)輕易出現(xiàn)磁飽和，從而改善疊層線圈的DC重疊特性。根據(jù)該實(shí)施例，非磁體部分5包括一個(gè)Cu-Zn基鐵氧體印刷電路基板。但是所述非磁體部分5也可包括多個(gè)Cu-Zn基鐵氧體印刷電路基板基板。
第二實(shí)施例圖4和圖5分別是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖和分解透視圖。該實(shí)施例提供位于非磁體部分13上方和下方(above and below)的線圈導(dǎo)體12c，而其匝數(shù)要大于提供給磁體部分14的線圈導(dǎo)體12d的匝數(shù)。根據(jù)本實(shí)施例的疊層線圈類似于根據(jù)第一實(shí)施例的疊層線圈，也是經(jīng)由如圖5所示順序?qū)盈B包括線圈導(dǎo)體的鐵氧體印刷電路基板、壓力壓縮、切割基板成為芯片以及隨后的外部電極成形步驟而制成的。
如圖5所示，通過增加在非磁體部分13上方和下方提供的線圈導(dǎo)體12c的匝數(shù)，就能將泄漏至層疊線圈外的磁場(chǎng)增至比第一實(shí)施例還要大的程度。于是就能進(jìn)一步降低磁體部分14的磁飽和。因此，就能進(jìn)一步改善疊層線圈的DC重疊特性。
第三實(shí)施例圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。根據(jù)本實(shí)施例，在非磁層23上面和下面(on and under)的線圈導(dǎo)體22c匝數(shù)為3，而在線圈導(dǎo)體22c上方和下方的線圈導(dǎo)體22d匝數(shù)為2。通過使用具有根據(jù)本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的疊層線圈，磁場(chǎng)就能夠更為集中在非磁層23附近。這樣就能就能進(jìn)一步降層疊線圈內(nèi)部的磁飽和并由此改善疊層線圈的DC重疊特性。
圖7示出了根據(jù)該實(shí)施例的疊層線圈DC重疊特性。圖7示出了其線圈導(dǎo)體22c和線圈導(dǎo)體22d的匝數(shù)到大于另一個(gè)線圈導(dǎo)體22e匝數(shù)的結(jié)構(gòu)的特性曲線25，以及為匝數(shù)未變的已知結(jié)構(gòu)的特性曲線26。當(dāng)施加于線圈導(dǎo)體的電流值較小時(shí)，疊層線圈的電感值為4.7μH。由圖中豎軸表示的電感變化對(duì)應(yīng)于當(dāng)增加外加電流時(shí)將電感值的減小量除以初始值4.7μH所得的值。如該實(shí)施例所述，通過增加在非磁層之上和/或其附近提供的線圈導(dǎo)體的匝數(shù)，就可改善DC重疊特性，尤其是在外加電流較大的情況下。
第四實(shí)施例圖8是根據(jù)第四實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。根據(jù)本實(shí)施例，在非磁體部分33內(nèi)形成其匝數(shù)大于磁體部分32上導(dǎo)電圖形32d匝數(shù)的線圈導(dǎo)體32c。圖9示出了根據(jù)該實(shí)施例的疊層線圈的分解透視圖。如圖9所示，為了將線圈導(dǎo)體32c嵌入非磁體部分33內(nèi)部，就在非磁體層33a上形成線圈導(dǎo)體32c并隨后在非磁層33a上層疊不包括線圈導(dǎo)體的非磁層33b。通過使用具有根據(jù)本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的疊層線圈，磁場(chǎng)就能夠集中在非磁層33內(nèi)部，并增加非磁體部分33至疊層線圈外部的泄漏。因此就能降低磁體部分的磁飽和并改善疊層線圈的DC重疊特性。
第五實(shí)施例圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的疊層線圈的橫截面示意圖。根據(jù)該實(shí)施例，線圈導(dǎo)體42c和42d分別在非磁體部分43內(nèi)部和非磁體部分43上形成。因?yàn)楦鶕?jù)該實(shí)施例提供的線圈導(dǎo)體位于非磁體部分43內(nèi)部和其主表面上，所以由該非磁體部分43泄漏至疊層線圈外部的磁場(chǎng)就更多。這就降低了磁體部分的磁飽和效應(yīng)并進(jìn)一步改善了疊層線圈的DC重疊特性。
根據(jù)第一至第五實(shí)施例的各疊層線圈都在疊層方向上包括位于中間的非磁體部分。然而，即使在中心之外的其他位置提供所述非磁性部分，也能夠改善了疊層線圈的DC重疊特性。
第六實(shí)施例圖11和圖12分別根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例示出了疊層線圈的橫截面示意圖和分解透視圖。根據(jù)該實(shí)施例，將其兩側(cè)都具有導(dǎo)電圖形52c的兩層非磁體部分53放置在疊層線圈內(nèi)部。各導(dǎo)電圖形52c的匝數(shù)都大于磁體部分54上的線圈導(dǎo)體52d的匝數(shù)。根據(jù)該實(shí)施例，因?yàn)樘峁┝藘蓪臃谴朋w部分53，就可以生成兩倍于單層時(shí)泄漏至疊層線圈外部的磁場(chǎng)。因此就增加了磁體部分的磁飽和降低效應(yīng)并進(jìn)一步改善了疊層線圈的DC重疊特性。
其它實(shí)施例本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且使用的各修改仍位于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。更具體地，根據(jù)這些實(shí)施例的線圈導(dǎo)體的匝數(shù)和形狀是示例性的，并且線圈導(dǎo)體的匝數(shù)和形狀不限與此。
工業(yè)適用性如上所述，本發(fā)明可用于諸如扼流圈的疊層線圈，并尤其具有卓越DC重疊特性的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種疊層線圈，包括包括非磁體部分以及放置在所述非磁體部分全部?jī)蓚€(gè)主表面上的磁體部分的疊層體，所述每個(gè)磁體部分都包括多個(gè)層疊的磁層而所述非磁體部分則包括多個(gè)層疊的非磁層；以及包括設(shè)置在磁體部分和非磁體部分上的線圈導(dǎo)體的線圈，所述線圈導(dǎo)體成螺旋形連接；其中設(shè)置在非磁體部分上的線圈導(dǎo)體的線圈匝數(shù)大于設(shè)置在除了所述非磁體部分上設(shè)置的線圈導(dǎo)體之外的每層上設(shè)置的線圈導(dǎo)體的線圈匝數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層線圈，其特征在于，設(shè)置在所述非磁體部分上的線圈導(dǎo)體被放置在所述非磁體部分的一個(gè)主表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的疊層線圈，其特征在于，設(shè)置在所述非磁體部分上的線圈導(dǎo)體被放置在所述非磁體部分的全部?jī)蓚€(gè)主表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的疊層線圈，其特征在于，設(shè)置在所述非磁體部分上的線圈導(dǎo)體被設(shè)置于所述非磁體部分的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求2所述的疊層線圈，其特征在于，設(shè)置在所述非磁體部分上的線圈導(dǎo)體被設(shè)置于所述非磁體部分的一個(gè)主表面上以及設(shè)置于所述非磁體部分的內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的疊層線圈，其特征在于，在所述疊層體內(nèi)部設(shè)置多個(gè)所述非磁體部分。
全文摘要
公開了一種多層線圈，該線圈包括在多層體內(nèi)的非磁體部分(5)以及在非磁體部分(5)內(nèi)形成的線圈導(dǎo)體(4c)，其中該線圈導(dǎo)體(4c)的匝數(shù)大于其他線圈導(dǎo)體(4d)的匝數(shù)。
文檔編號(hào)H01F27/24GK1910710SQ20058000302
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者都筑慶一, 水野辰哉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所