專利名稱：疊層電感的制作方法
技術領域：
本發明涉及疊層電感。
以往的疊層電感，其結構為例如在由Ni-Zn-Cu類鐵氧體材料等組成的磁性薄片上，把以Ag為主要成分的內部電極用的導電性膠體涂成規定的圖案后，將這種磁性薄片疊層。這里，各磁性薄片上形成的內部電極通過通孔在相鄰的層間相互連接。因此，在疊層體內形成線圈。又，在疊層體的兩端上，形成了與內部電極連接的外部電極。
但是，例如開關電源電路的扼流線圈等中，需要流過比較大的疊加直流電流。然而，以往的疊層電感，小的疊加直流電流就會導致磁性體產生磁飽和，使電感值急劇下降。也就是說，以往的疊層電感不適合流過大的疊加直流電流這樣的用途。
本發明的目的是，提供磁飽和造成特性劣化少的疊層電感。
為了實現此目的，本發明提出一種具有將形成線圈的導體與絕緣體疊層而形成的疊層體的疊層電感，其特征在于，上述導體相互連接，以便形成將絕緣體的疊層方向作為軸向的線圈，上述疊層體將高磁導率磁性體組成的多個第1絕緣體和配置在疊層體內層且由低磁導率磁性體或者非磁性體組成的至少1個以上的第2絕緣體疊層而成，上述第2絕緣體配置在疊層體內使得由該第2絕緣體在疊層方向上分割的各區域的電感元件，因各自大小不同的疊加直流電流而產生磁飽和。
根據本發明，則在疊層體內層，至少疊著一層以上由低磁導率的磁性體或是非磁性體組成的第2絕緣體，因此疊層體內，在由據上述第2絕緣體分割的區域分別形成閉合磁路。也就是，以往的疊層電感，在疊層體內總共形成了一個大的閉合磁路，但本發明的疊層電感，在上述的各分割區域間沒有磁通的耦合或者磁通大幅度減弱，因此在各區域分別形成小的閉合磁路。這里，在由第2絕緣體分割成的各區域中，線圈的匝數是總匝數的約分割數分之一，因此各自產生的磁場強度為總磁場強度約分割數平方分之一。由此，與以往的疊層電感相比較，能夠使得產生磁飽和的疊加直流電流增大。
又，第2絕緣體分割的各區域的電感元件，分別因各自大小大致相等的疊加電流而產生磁飽和，所以本發明的疊層電感具有，與通常的包含1個電感元件的直流疊加特性相同的特性曲線。
本發明除上述以外的目的、構成以及效果，在以下詳細說明中會清楚。


圖1是第1實施形態的疊層電感的外觀立體圖。
圖2是第1實施形態的疊層電感在圖1A-A’箭頭所示方向的剖視圖。
圖3是第1實施形態的疊層體的分解立體圖。
圖4是第1實施形態的表示疊層電感的直流疊加特性的曲線圖。
圖5是第2實施形態的疊層電感的剖視圖。
圖6是第2實施形態的疊層體的分解立體圖。
本發明的第1實施形態的疊層電感，以圖1-圖3為參考來進行說明。圖1是第1實施形態疊層電感的外觀立體圖，圖2是第1實施形態的疊層電感在圖1A-A’箭頭所示方向的剖視圖，圖3是第1實施形態的疊層體的分解立體圖。并且，對于圖2和圖3，為了說明的方便，線圈的匝數等是不同的。
如圖1所示，疊層電感100具有由磁性或者非磁性的絕緣材料組成的大致矩形的疊層體110，以及在疊層體110的縱向兩端上形成的一對外部電極120。
疊層體110的結構，如圖2所示，形成將Ni-Zn-Cu類鐵氧體材料組成且具有高磁導率的第1強磁性體層111與由Ni-Zn-Cu類鐵氧體材料組成的且比上述第1強磁性體層磁導率小的非強磁性體層112疊層。在疊層體110的內層，形成了非強磁性體層112。
這里，非強磁性體層112的磁導率，最好是強磁性體層111磁導率的1／3以下，且最好是1／10以下。如磁導率為1／3以下、匝數相差2倍的情況下，磁場強度差將變為10倍以上，由此，能夠抑制與其它磁場耦合。
又，強磁性體層111與非強磁性體層112，最好是相互間線膨脹系數相差較小。這是由于，兩者的線膨脹系數相差大，則在疊層電感安裝時等，有時會在疊層體110上，產生裂縫和彎曲。具體地說，兩者的膨脹系數最好相差2×10-7／℃以下。
又，由于強磁性體層111與非強磁性體層112組成相互不同，在疊層體110的側面兩者之間形成斷坡，此斷坡最好在30μm以下。這是由于外部電極120形成時，有時會出現成品率降低。
又，非強磁性體層112的厚度，以5～100μm的程度為佳，厚度為10～50μm的程度則更好。這是由于不滿5μm時欠佳，耦合變得不穩定，電特性產生偏差；比100μm大時，不適合小型化。再者，本實施形態的疊層電感，疊層方向的厚度約為1．2mm。
又，如圖2所示，在疊層體110中埋下形成線圈的導體即內部電極113。內部電極113形成的線圈，其軸向(即線圈內部磁通形成方向)為疊層體110的疊層方向(在圖2上是紙面的上下方向)。內部電極113形成的線圈，其一端從疊層體110的一端面引出，另一端從疊層體110的另一端面引出。從疊層體110端面引出的內部電極113與上述外部電極120連接。內部電極113以及外部電極120，各自由Ag或者以Ag為主要成分的金屬材料組成。
參照圖3，對疊層體110進行更加詳細的結構說明。如圖3所示，疊層體110具有將多塊帶絕緣性的鐵氧體薄片加以疊層的結構。也就是，疊層體110將具有高磁導率的多塊第1鐵氧體薄片115與比第1鐵氧體薄片115磁導率低的第2鐵氧體薄片116(圖上為2塊)疊層為一體。由第1鐵氧體薄片115形成上述第1強磁性體層111，由第2鐵氧體薄片116形成上述非強磁性體層112。
第1鐵氧體薄片115中，除疊層體110外層的數塊(在圖上是上層一側的3塊及下層一側的2塊)外，形成規定圖案的內部電極113。又，在第2鐵氧體薄片116也形成了內部電極113。在各薄片上形成的內部電極113的端部通過通孔(圖示省略)與相鄰薄片的內部電極113連接，使疊層體110整體上形成1個線圈。又，相當于線圈的卷繞始端或者卷繞末端的內部電極113的端部，與薄片邊緣形成的引出部分113a相連接。
在疊層體110內層配置第2鐵氧體薄片116。具體地說，第2鐵氧體薄片116在由第2鐵氧體薄片116在疊層方向上分割的疊層體110的各個區域，也就是在各強磁性體層111，分別配置一片，該配置位置使上述區域的電感元件，分別因各自大小大致相等的疊加直流電流而產生磁飽和。也就是，第2鐵氧體116形成的非強磁性體層112，與強磁性體層111相比較，磁導率較小，因此穿過非強磁性體層112的磁路，幾乎形成不了。因此，如圖2實線箭頭所示，在疊層體110上，主要形成穿過強磁性體層111或者穿過疊層體外部空間的磁路。總之，抑制了在磁性體層強111產生的磁場與其它的強磁性體層111的磁場的耦合。這里，在各強磁性體層111內形成的線圈的匝數是總匝數的約分割數分之一，另一方面，由線圈產生的磁場強度以線圈匝數的平方成比例，因此在疊層體110內產生的磁場強度，與不包含非強磁性體層112的、通常的疊層電感相比，是較小的。再者，在各強磁性體層111上的電感元件，產生磁飽和的疊加直流電流與以往的疊層電感相比，是較大的。然后，設定第2鐵氧體薄片的配置位置，使各區域產生磁飽和的疊加直流電流值大致相等，由此成為具有整體上與通常的疊層電感同樣的直流特性的疊層電感。
下面，對疊層電感110的制造方法進行說明。還有，這里要對匯總多個疊層電導100一起制造的情況進行說明。
首先，制成第1鐵氧體薄片、第2鐵氧體薄片。具體地說，在由FeO2，CuO，ZnO，NiO組成的、煅燒粉碎后的微細粉末中加入乙基纖維素、松油醇，將這些勻混后，得到鐵氧體膠體。將這些鐵氧體膠體用刮片法等制成薄片，從而得到第1鐵氧體薄片。第2鐵氧體薄片使用與上述第1鐵氧體薄片相同的材料，改變其混合比，制作成磁導率比第1鐵氧體薄片低的。第2鐵氧體薄片的制作方法與第1鐵氧體薄片相同。
其次，在這些第1～第2鐵氧體薄片上，通過用金屬模沖孔或激光加工等手段，形成了通孔。接著，在第1～第2鐵氧體薄片上，按規定的圖案印刷導電性膠體。這里作為導電向性膠體，采用例如以Ag為主要成分的金屬膠體。
其次，將這些第1～第2的鐵氧體薄片疊層、壓合，得到疊層體，使得薄片間的導電性膠體通過通孔相互連接。這里，第1～第2鐵氧體薄片參照圖3，如上文所述那樣按規定的順序疊層。
其次，將薄片疊層體切斷使形成單位尺寸，從而得到疊層體110。接著，將這個被切斷了的疊層體在空氣中，于約500℃下加熱1小時，除去膠結料成分。再次，將此疊層體在空氣中，于約800～900℃下燒固2小時。
其次，在疊層體110的兩端部上，使用浸漬法等涂敷導電性膠體。再將疊層體110在空氣中，于約600℃下，燒固1小時，由此形成了外部電極120。在這里，作為導電性膠體，使用了與內部電極形成用的相同的材料。最后，對外部電極120進行電鍍處理，得到疊層電感100。
這樣的疊層電感100，在疊層體110的內層，形成至少一塊由第2鐵氧體薄片116形成的低磁導率的非強磁性體層112。因此，在疊層體110內，由該非強磁性體層112分割成的區域即第1強磁性體層111上，分別形成閉合磁路。也就是說，以往的疊層電感110是在疊層體內，整體上形成一個閉合大磁路，然而，本發明涉及的疊層電感100，由于在各強磁性體層111之間，沒有磁通的耦合或者磁通的耦合大幅度減弱，因此分別在各區域形成小的閉合磁路。這里，在由非強磁性體層112分割的各區域，由于線圈的匝數是總匝數的約分割數分之一，所以各自產生的磁場強度為總磁場強度的約分割數平方分之一。由此，與以往的疊層電感相比較，能夠使得產生磁飽和的疊加直流電流增大。
又，非強磁性體層112分割成的各區域的電感元件，分別因各自大小大致相等的疊加電流而產生磁飽和，所以本發明的疊層電感具有，與通常的包含1個電感元件的直流疊加特性相同的特性曲線。
本實施形態涉及的疊層電感110的直流疊加特性，以圖4為參考來進行說明。圖4是表示第1實施形態的疊層電感的直流疊加特性的曲線圖，橫軸表示疊加直流電流，縱軸表示電感值。又，在圖4中，實線表示本實施形態的疊層電感110的直流疊加特性，作為比較對象，用虛線表示以往的電感的特性。
由圖4可知，對于本實施形態的疊層電感110，與以往的相比，即使流過大疊加直流電流，也不會因磁飽和而引起電感值的急劇下降。因而，成為例如省電模式的小型設備中開關電源電路扼流線圈那樣流過大電流適用的電感元件。而且，由圖4也可知，在由非強磁性體層112分割的各區域中，磁場強度與以往相比變小了，結果使疊層電感110的電感值變小。但是，調整疊層體的分割數及內部電極的形成圖案，由此能得到具有所要求的電感值，同時在所需電流值范圍內直流疊加特性良好的疊層電感。
對本發明的第2實施形態，參考圖5及圖6進行說明。圖5是第2實施形態疊層電感的剖視圖，圖6是第2實施形態疊層體的分解立體圖。并且，圖5和圖6中，為了說明的方便，線圈的匝數等是不同的。
本實施形態的疊層電感200與第1實施形態涉及的疊層電感100的不同點在于疊層體210的疊層結構。由于其它的結構與第1實施形態一樣，這里只對不同點進行說明。
此疊層電感200的疊層體210，其結構如圖5所示，形成將由Ni-Zn-Cu類鐵氧體材料組成且具有高磁導率的第1強磁性體層211與Ni-Zn-Cu類鐵氧體材料組成且比上述第1強磁性體層的磁導率小的非強磁性體層212疊層。非強磁性體層212形成在疊層體210的內層的同時，也在外層一側上形成。又，在疊層體210的內部形成的數個強磁性體層211，它們具有大致相等的厚度。
也就是，如圖6所示，疊層體210的結構形成將具有高磁導率的第1鐵氧體薄片215與比第1鐵氧體薄片215磁導率低的第2鐵氧體薄片216疊層。因此，第1鐵氧體薄片215形成上述強磁性體層211，第2鐵氧體薄片216形成非強磁性體層212。這里，疊層體210外側的數塊(在圖上是上層一側的3塊及下層一側的2塊)是低磁導率的第2鐵氧體薄片216。又，夾在第2鐵氧體薄片216之間的第1鐵氧體薄片215，分別疊層相等的塊數(圖上為4塊)。因此，由第1鐵氧體薄片215形成的各強磁性體層211，它們各自具有相同的厚度。
這樣的疊層體電感200，在疊層體210的外層，具有由第2鐵氧體薄片216形成的非強磁性體層212。而且，由此非強磁性體層212分割的強磁性體層211，它們具有各自大致相等的厚度，因而能夠使各強磁性體層211上產生的磁場強度相同。由此，在各強磁性體層211上的電感元件，確實各自因大小大致相等的疊加直流電流而產生磁飽和。關于其它的作用、效果及制造方法，是與第1實施形態相同的。
還有，本發明記載的實施形態是示例的，并沒有限定。本發明的范圍，由所附權利要求表示，落入這些權利要求含義中的全部變形例包含在本發明中。
例如，第1以及第2實施形態中，作為在疊層體的內層上形成的非強磁性體層，雖然使用了比強磁性體層磁導率低的磁性體，但是本發明對此比沒有限定。例如，可以使用由Zn-Cu類鐵氧體形成的非磁性體(μ=1)。再者，對于此種場合，在非強磁性體層與強磁性體層的交界面上，形成來自強磁性體層的擴散層。這里，當定義擴散層為Ni的磁性層比占10％以上的層時，最好是此擴散層形成為5μm以內。這是因為擴散使磁性材料特性變動，有時不能得到所希望的電的特性。
又，第1以及第2實施形態中，在疊層體的內側，形成2個非強磁性體層，也就是將2塊第2鐵氧體薄片疊在內層，把疊層體內的強磁性體區域分割為3部分，但本發明沒有對此進行限定。即，也可在疊層體內層形成了1個以上的非強磁性體層，換句話說，也可利用將1塊第2鐵氧體薄片疊在內層，把疊層體內的強磁性體區域分割為2個上的部分。再者，也可在疊層體的內層形成的3上以上的非強磁性體層，換言說就是，也可利用將3塊以上的第2鐵氧體薄片疊在內層，把疊層體內的強磁性區域分割為4個以上。
又，第1以及第2實施形態中，作為疊層電感的一個例子，示出具有一個線圈的疊層電感，然而，本發明并沒有對此進行限定。例如，也可以是，具有多個線圈的疊層電感陣、疊層變壓器、疊層共模扼流線圈等等。再者，也可以是，在疊層體內，具有電感以外的其它元件(例如電容)的疊層LC復合部件以及疊層濾波器等等。
又，第1以及第2實施形態中，疊層體利用薄片疊層法形成，但也可以利用印刷法形成。
又，第1以及地第2實施形態中，作為疊層電感有用的用途，例示出電源電路扼流線圈的例子，但本發明沒有對此進行限定。即使是其它電子電路(例如信號系統的回路)，本發明涉及的疊層電感也是有用的。
權利要求
1．一種疊層電感，它具有將形成線圈的導體與絕緣體疊層而形成的疊層體，其特征在于，所述導體相互連接，以便形成將絕緣體的疊層方向作為軸向的線圈，所述疊層體將高磁導率磁性體組成的多個第1絕緣體與配置在疊層體內層的低磁導率磁性體或者非磁性體形成的至少1個以上的第2絕緣體疊層而成，所述第2絕緣體配置在疊層體內，使得由該第2絕緣體在疊層方向上分割的各區域的電感元件，分別因各自大小大致相等的疊加電流而產生磁飽和。
2．根據權利要求1所述的疊層電感，其特征在于，所述疊層體由所述第2絕緣體形成外層，同時該第2絕緣體在疊層方向上所分割的各區域分別由厚度相等的第1絕緣體構成。
全文摘要
使疊層體具有將強磁導率的多個第1磁性體和低磁導率或非磁性的第2磁性體疊層而成的結構。這里,配置第2磁性體,以便各第1磁性體上的電感元件因大致相等的疊加直流電流而產生磁飽和。因此,在能夠流過大的疊加直流電流的同時,直流疊加特性有了與以往的疊層電感相同的特性曲線。
文檔編號H01F3/00GK1282969SQ0012262
公開日2001年2月7日 申請日期2000年8月3日 優先權日1999年8月3日
發明者牧秀哉, 星健一 申請人:太陽誘電株式會社