CN101331564A - 层叠线圈器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种缓和焊盘部或者通孔导体的重叠部分的应力集中，且特性良好、并除去短路不合格或者安装不合格等的不理想情况的层叠线圈器件及其制造方法。层叠陶瓷层(1)和线圈导体(11)，通过借助通孔导体(13)使形成于线圈导体(11)的端部的焊盘部(12)实现层间连接，从而形成螺旋状的线圈而得到层叠线圈器件。焊盘部(12)的厚度形成得比线圈导体(11)的厚度更薄，据此，使焊盘部(12)和通孔导体(13)的重叠部分的应力集中得到缓和。

Description

层叠线圈器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种层叠线圈器件，特别涉及片式电感器等的层叠线圈器件及其制造方法。
背景技术
以往，片式电感器等的层叠线圈器件如专利文献1所记载的，已知层叠陶瓷层和具有1/2圈形状的线圈导体，并且通过借助通孔导体实现线圈导体的端部间的层间连接，从而形成螺旋状的线圈。
近年来，对于这种层叠线圈器件的小型化、低厚度化的要求也越来越强，如果也考虑提高特性，则线圈导体的线宽要变细、厚度要变大，另一方面，陶瓷层要变得更薄。然而，若陶瓷层变薄，则层叠体中，在通孔导体重叠的部分应力集中，不仅电感特性会恶化，还会出现导体间发生短路的问题。
图7表示这种层叠线圈器件的剖面，为了提高连接性而在层叠于陶瓷层51之间的线圈导体55的各端部上设置宽幅的焊盘部56，利用该焊盘部56并借助通孔导体57使线圈导体55实现层间连接。另外，在层叠体的两端部形成有外部电极60、60。图8表示放大层间连接部分后的示意图。
由于焊盘部56面积比较大，而且也与通孔导体同时被涂布，所以导电糊剂很容易涂布得比线圈导体55更厚，焊盘部56以及通孔导体57的重叠部分应力的集中会变得更厉害，且发生电感特性的下降以及短路不合格会变得显著，如图7所示，在层叠体上形成了凸部59，对安装等也会产生妨碍。
专利文献1：日本专利特开2003-209016号公报
发明的揭示
因此，本发明的目的在于提供一种缓和焊盘部或者通孔导体的重叠部分所集中的应力，特性良好，而且可以除去短路不合格或者安装不合格等不良情况的层叠线圈器件及其制造方法。
为了达成所述目的，本发明相关的层叠线圈器件具有如下特征，即层叠陶瓷层和线圈导体，通过借助通孔导体使形成于所述线圈导体的端部的焊盘部实现层间连接，从而形成螺旋状的线圈而得到的层叠线圈器件，在该层叠线圈器件中，所述焊盘部的厚度比所述线圈导体的厚度更薄。
本发明的层叠线圈器件中，由于线圈导体的端部的焊盘部的厚度形成得比线圈导体的厚度更薄，所以可以使层叠体中焊盘部和通孔导体的重叠部分所集中的应力得到缓和。
焊盘部的厚度较好是相对于线圈导体厚度的0.31～0.81倍。若低于0.31倍，则容易发生断线。另外，当线圈导体在陶瓷层上具有1/2圈的形状时，由于焊盘部和通孔导体重叠的部分集中在层叠体的2个位置，所以有效地起到使在具有这样形状的线圈导体的层叠线圈器件处集中的应力集得到缓和的作用。
另外，本发明的层叠线圈器件的制造方法具有如下特征，即当在陶瓷层上对线圈导体进行丝网印刷时，通过调整与该丝网印刷版的焊盘部相当的部分的开口率，从而将焊盘部的厚度形成得较薄。如果开口率变小，则陶瓷层上所涂布的导电糊剂的量会变少，从而可以形成较薄的焊盘部。与丝网印刷版的焊盘部相当的部分的面积开口率在25～64％的范围较合适。
根据本发明，因为设置于线圈导体的端部的焊盘部的厚度比线圈导体的厚度更薄，所以在层叠体中使焊盘部和通孔导体重叠部分的应力集中得到缓和，电感特性或者阻抗特性良好，并且可以除去导体间短路的可能性。另外，可以极力避免层叠体部分地膨胀出来，并且可以除去安装的不合格。
附图的简单说明
图1是表示本发明相关的层叠线圈器件的一个实施例的分解立体图。
图2是表示构成所述层叠线圈器件的2中陶瓷薄片的俯视图。
图3是所述层叠线圈器件的层叠方向俯视的说明图。
图4是所述层叠线圈器件的剖面图。
图5是图4的A部放大图。
图6是说明丝网印刷版的开口部用的立体图。
图7是以往的层叠线圈器件的剖面图。
图8是图7的B部放大图。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图说明本发明相关的层叠线圈器件及其制造方法的实施例。
本发明相关的层叠线圈器件如图1所示，是层叠将线圈导体11形成为1/2圈形状的陶瓷薄片1、形成有引出极电极15的陶瓷薄片2、以及素色的陶瓷层3而成的。如图2所示，在各线圈导体11的端部形成有焊盘部12，而在另一个焊盘部12上形成有填充了贯通孔的通孔导体13。通过连接位于上侧的通孔导体13和位于下侧的焊盘部12，将线圈导体11形成为螺旋状的线圈。
图3表示从层叠方向俯视层叠体中陶瓷薄片(陶瓷层)1、2和线圈导体11的重叠情况而得到的状态。另外，图4表示层叠体的剖面，在层叠体的两端部形成有外部电极20、20。如图3所示，线圈导体11在俯视状态下，在层叠方向上互相重叠，且焊盘部12以及通孔导体13也集中重叠在2个位置。
图5是焊盘部12和通孔导体13的重叠部分的放大图。相对于线圈导体11的厚度，焊盘部12的厚度形成得较薄。通过这样，可以使层叠体中焊盘部12和通孔导体13的重叠部分的应力集中得到缓和，且电感特性或阻抗特性良好，可以消除导体间短路不合格发生的可能性。关于这一点将在后面叙述试验结果。另外，如图7所示，也不会在导体层上产生凸部59且可以除去安装不合格。
然而，由上述结构构成的层叠线圈器件可以利用下述方法来制造。制造方法大致分为2种。第1种方法，利用导电糊剂且用丝网印刷等印刷方法在形成有贯通孔的铁氧体生片上形成所希望的图形，层叠、压焊、剪断、烧成该薄片以形成螺旋状的线圈，从而得到层叠线圈器件。第2种方法，通过丝网印刷等的印刷方法互相印刷铁材料和导体材料以形成螺旋状线圈，并通过压焊、剪断、烧成，从而得到层叠线圈器件。
具体地讲，通过以下工序制造层叠线圈器件。首先，将按照规定的比例称量氧化铁、氧化锌、氧化镍、氧化铜而得到的各个材料分别作为原材料装入球磨机，进行规定时间的湿法调和。在干燥所得到的混合物之后进行粉碎，并将得到的粉末以700℃焙烧一小时。将所得到的焙烧粉末在球磨机中经过规定的时间的湿法粉碎之后，进行干燥之后再破碎，从而得到铁粉末。
接着，向所述铁粉末加入粘结剂树脂、可塑剂、湿润材、分散剂且在球磨机中混合规定的时间，其后，通过减压来脱泡。使用缘涂布机(lip coater)或者刮墨刀将所得到的生料涂布在剥离性的薄膜上，使其干燥，从而制作具有期望的膜厚的长尺寸的铁氧体生片。
接着，以规定尺寸剪断所述生铁片以得到铁氧体薄片。在这些铁氧体薄片的规定位置，用激光等方法形成通孔导体用的贯通孔。该薄片上，通过丝网印刷将银或者银合金为主要成分的导电糊剂涂布成规定的图形并加热干燥形成线圈导体、焊盘部以及通孔导体。在这里所制作的表面设置导体层的薄片如图2(A)、(B)所示，此外如图1所示，也制作在端部设有引出极的薄片。
在上下包含素色的保护薄片并层叠所将得到的薄片。据此，各线圈导体借助设置于端部的焊盘部以及通孔导体进行连接，从而形成螺旋状的线圈。
将所述未烧成层叠体在45℃的温度下以1.0t/cm2的压力进行压焊。然后，通过剪板机(daisa)或者剪断刀将该层叠压焊体剪断成规定的尺寸，从而得到层叠线圈器件(层叠陶瓷电感)的未烧成体。对所得到的未烧成电感进行脱粘结剂并烧成。脱粘结剂是在低氧环境中以500℃加热2小时。烧成是在空气环境中以890℃进行150分钟。在该烧成体的两端部(引出电极的露出面)通过浸润法涂布以银为主要成分的导电糊剂，在以100℃使其干燥10分钟以后，以800℃对涂膜烧接15分钟以使两端部具有外部电极，并且得到内置有线圈的层叠片式电感器。下面将这样将形成的层叠线圈器件称为本实施例。
然而，如图6所示，丝网印刷版30使用在应该印刷的图形部32(与线圈导体11或焊盘部12的图案形状对应的形状)形成网眼状的开口31而得到的结构。另外，图6中用标号35表示的构件为涂刷器，标号36表示导电糊剂。
如图4以及图5所示，为了使焊盘部12的厚度比线圈导体11的厚度形成得更薄，当在陶瓷薄片1上丝网印刷线圈导体11时，只要调整与丝网印刷版30的焊盘部12相当的部分的面积开口率就即可。这里，面积开口率的数值，当将与焊盘部12相当的部分的图形部32的开口率设置为100％时，意味着与焊盘部12相当的部分的开口31的开口率。较好的开口率将在后面描述。
另外，丝网印刷版30中，图形部32并非必须。此时，面积开口率只要作为相对于焊盘部12的面积的比例来算出即可。
所制作的层叠片式电感器长边0.4mm、短边0.2mm、高0.2mm，内置10.5圈的内线圈。陶瓷生片1的厚度为8μm(烧成后5μm)，线圈导体11的厚度未10μm(烧成后8μm)，线宽为35μm(压焊后55μm、烧成后45μm)，焊盘部12的厚度为6.25μm(烧成后5μm)，直径为55μm(压焊后80μm、烧成后65μm)。以上的本实施例中，将焊盘部12的面积开口率设置为49％。另外，作为比较例，在不调整丝网印刷版30的面积开口率的情况下，即，将与线圈导体11以及焊盘部12相当的部分的面积开口率设置为81％，从而制作相同尺寸的层叠片式电感器。该比较例中，焊盘部12的厚度为11μm(烧成后9μm)。
所述本实施例、和关于焊盘部12不调整丝网印刷版30的面积开口率而制造的比较例的电感特性、阻抗特性、短路不合格率、层叠体的表面凹凸大小如表1所示。
[表1]
  电感(1MHz)nH   阻抗(100MHz)Ω 短路不合格率(％) 表面凹凸(μm)
  本实施例   512   125   0   1
  比较例   365   101   7   4
如表1清楚所示，电感特性、阻抗特性，本实施例都测定到了比比较例更好的数值，短路不合格率为0％，表面凹凸仅为1μm。
接着，与丝网印刷版30的焊盘部12相当的部分的面积开口率在从100％至16％间进行各种变更而制作得到的层叠线圈器件的短路不合格率、表面凹凸以及断线不合格率如表2所示。与面积开口率从100％变化至16％相应，焊盘部12的厚度的比率(以下记为厚度比率)也从1.25变化至0.19。
[表2]
开口率(％) 焊盘烧成后厚度(μm) 对线圈导体厚度的比率 短路不合格率(％) 表面凹凸(μm)   断线不合格率(％)
  100   10.0   1.25   12   8   0
  81   9.0   1.13   7   4   0
  73   8.0   1.00   5   4   0
  64   6.5   0.81   0   2   0
  49   5.0   0.63   0   1   0
  36   4.0   0.50   0   1   0
  25   2.5   0.31   0   1   0
  16   1.5   0.19   0   1   4
线圈导体烧成后厚度：8μm
如果面积开口率为73％、81％(所述比较例)、100％，则焊盘部12的厚度变大，厚度比率为1.00、1.13、1.25，并未发现短路不合格率或表面凹凸有所改善。当面积开口率为16％(厚度比率为0.19)时，发现短路不合格率或者表面凹凸有所改善，但是焊盘部12太薄而会发生断线不合格，并不理想。所以，将面积开口率设定在25～64％的范围内较好。至于厚度比率，较好的是0.31～0.81的范围。另外，面积开口率和厚度比率的关系会随着线圈导体11的线宽、焊盘部12或者通孔导体13的直径的不同而有所不同。
(其他的实施例)
另外，本发明相关的层叠线圈器件及其制造方法并非限定于上述实施例，在其主旨范围内可以作各种变更。
例如，在一个陶瓷层上形成的线圈导体的形状并非限定于1/2圈，也可以有其之上或者之下的圈形状。可以是1圈或者2圈。另外，本发明不仅适用层叠电感，也适用于LC复合器件等。
工业上的实用性
如上所述，本发明对于片式电感器等的层叠线圈器件有用，特别地其优点在于可以缓和层叠体部分的应力集中，且特性良好。

Claims (5)

1.一种层叠线圈器件，其特征在于，
层叠陶瓷层和线圈导体，并通过借助通孔导体使形成于所述线圈导体的端部的焊盘部实现层间连接，从而形成螺旋状的线圈而得到层叠线圈器件，在该层叠线圈器件中，
所述焊盘部的厚度比所述线圈导体的厚度要薄。
2.如权利要求1所述的层叠线圈器件，其特征在于，
所述焊盘部的厚度是所述线圈导体的厚度的0.31～0.81倍。
3.如权利要求1或2所述的层叠线圈器件，其特征在于，
所述线圈导体在陶瓷层上具有1/2圈的形状。
4.一种层叠线圈器件的制造方法，
是权利要求1至权利要求3的任意一项中所记载的层叠线圈器件的制造方法，其特征在于，
当在陶瓷层上丝网印刷层叠导体时，通过调整与该丝网印刷版的焊盘部相当的部分的开口率，从而将焊盘部的厚度形成得较薄。
5.如权利要求4所述的层叠线圈器件的制造方法，其特征在于，
将与所述丝网印刷版的焊盘部相当的部分的面积开口率设置为25～64％。
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