本发明涉及线圈部件,特别是涉及在层叠构造中内置线圈导体的线圈部件。
背景技术:
对本发明有益处的线圈部件,例如记载在专利第4220453号公报(专利文献1)。对于被称为层叠型电感器的线圈部件,在专利文献1中记载有几个例子,其中代表性的剖面结构示于图10。
参照图10,线圈部件1具备部件主体2。部件主体2是立方体形状,具备:相互对置的第一主面3以及第二主面4、在第一主面3以及第二主面4之间连结的相互对置的第一侧面以及第二侧面(与图10的纸面平行地延伸,但未图示)、以及相互对置的第一端面5以及第二端面6。
在部件主体2的第二主面4的第一端面5侧的区域以及第二端面6侧的区域,分别形成有第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8。上述第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8,通过导电性最好的赋予以及烧结而形成,因此从第二主面4分别以L字状延伸到第一端面5的一部分以及第二端面6的一部分。换言之,第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8不形成于第一主面3以及第一端面5和第二端面6的第一主面3侧的区域。
部件主体2具有多个绝缘体层9沿相对于上述侧面正交的方向层叠而成的层叠构造。在部件主体2的内部配置有线圈导体10。线圈导体10构成为具备:多个卷绕导体层11,它们以沿着绝缘体层9间的界面分别形成环状的轨道的一部分的方式延伸;多个通孔(via hole)导体,它们沿厚度方向贯通绝缘体层9(未图示),通过将多个卷绕导体层11和多个通孔导体交替地连接,由此成为以螺旋状延伸的形态。另外,在图10中图示出沿中心轴线方向透视以螺旋状延伸的线圈导体10的状态。
线圈导体10的一端以及另一端,分别经由沿着绝缘体层9之间的界面形成的第一引出导体层13以及第二引出导体层14,连接于第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8。
这样的线圈部件1在安装于电路基板(未图示)时,第二主面4成为面向电路基板的安装面。因此由线圈导体10赋予的磁通方向与安装面平行。
专利文献1:专利第4220453号公报
在图10所示的线圈部件1中,第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8,分别以包围第一引出导体层13以及第二引出导体层14的连接位置的整个周围的方式存在,因而第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8与第一引出导体层13以及第二引出导体层14之间的距离变近,因此由于磁通的隔断、杂散电容的产生,从而易招致电感值、Q值的降低。
此外,第一引出导体层13以及第二引出导体层14相对于第一外部端子电极7以及第二外部端子电极8垂直地抵接,因此反射损失大,在这点上也易招致Q值的降低。
技术实现要素:
因此,本发明的目的在于提供能够解决上述的课题,得到更高的电感值以及Q值的线圈部件。
本发明的线圈部件,具备部件主体,该部件主体为立方体形状,具有:相互对置的第一主面和第二主面、在所述第一主面和所述第二主面之间连结且相互对置的第一侧面和第二侧面、以及相互对置的第一端面和第二端面,并且所述部件主体具有将多个绝缘体层沿相对于所述侧面正交的方向层叠而成的层叠构造。
另外,线圈部件具备线圈导体,该线圈导体配置于所述部件主体的内部且构成为具备:多个卷绕导体层,它们以沿着所述绝缘体层之间的界面分别形成环状的轨道的一部分的方式延伸;多个通孔导体,它们沿厚度方向贯通所述绝缘体层,通过交替地连接所述卷绕导体层与所述通孔导体,由此所述线圈导体成为以螺旋状延伸的形态。
另外,本发明的线圈部件具备第一外部端子电极和第二外部端子电极,它们分别形成于至少所述第二主面中的所述第一端面侧的区域和所述第二端面侧的区域,但不形成于所述第一主面以及所述第一端面和所述第二端面的所述第一主面侧的区域。
另外,线圈部件具备第一引出导体层和第二引出导体层,它们沿着所述绝缘体层之间的界面形成,且分别将所述线圈导体的一端和另一端与所述第一外部端子电极和所述第二外部端子电极连接。
在这样的线圈部件中,为了解决上述的技术课题,在本发明中,特征在于,在所述线圈导体的中心轴线方向观察时,所述第一引出导体层和所述第二引出导体层分别从所述第一外部端子电极和所述第二外部端子电极中相互相对于另一个而处于更远的位置的端部起,以形成同样的端缘的状态向朝向所述第一主面的方向被拉出,并且比相对于所述卷绕导体层的外周缘沿法线方向延伸的距离长且在相对于所述卷绕导体层的外周缘沿切线方向延伸的距离以下,并分别将所述线圈导体的一端和另一端与所述第一外部端子电极和所述第二外部端子电极连接。
如上述那样,第一引出导体层和第二引出导体层分别从第一外部端子电极以及第二外部端子电极中相互相对于另一个处于更远的位置的端部起,以形成同样的端缘的状态被拉出,由此能够减小存在于与引出导体层连接的位置的周围的外部端子电极的面积,并且能够抑制从引出导体层向线圈导体移动的信号的反射损失。
另外,第一引出导体层和第二引出导体层比相对于卷绕导体层的外周缘沿法线方向延伸的距离长,且在相对于卷绕导体层的外周缘沿切线方向延伸的距离以下,并分别将线圈导体的一端和另一端与第一外部端子电极和第二外部端子电极连接,因此能够将无助于线圈导体的卷绕部分的引出导体层的长度以及面积抑制为最小限度。
在本发明的第一优选实施方式中,所述第一外部端子电极以及所述第二外部端子电极中相互相对于另一个而处于更远的位置的端部,分别位于所述第一端面以及所述第二端面上。即,根据该结构,外部端子电极以L字状延伸。
在上述的第一优选实施方式中,优选从所述第二主面到所述第一外 部端子电极以及所述第二外部端子电极的各端部的距离,比从所述第二主面到所述线圈导体的中心轴线的距离短。根据该结构,能够进一步抑制磁通的隔断、杂散电容的产生。
在本发明的第二优选实施方式中,所述第一外部端子电极和所述第二外部端子电极中相互相对于另一个而处于更远的位置的端部,均位于所述第二主面上。简言之,外部端子电极仅形成于部件主体的第二主面、即底面。根据这样的实施方式,能够实现线圈部件的安装面积的缩小化。
在本发明中,优选在从所述侧面方向观察时,所述第一引出导体层和所述第二引出导体层以在所述环状的轨迹的外侧具有中心的曲线状延伸。根据该结构,在制造线圈部件时,在用于得到部件主体的端面的切割工序中,即使发生错位,也能够难以切割至引出导体层。因此能够难以使外部端子电极的尺寸发生变动。
根据本发明,如上述那样,引出导体层从外部端子电极的端部以形成同样的端缘的状态被拉出,由此能够减小存在于与引出导体层连接的位置周围的外部端子电极的面积,因此难以遮挡磁通,而且难以产生杂散电容,因此能够得到较高的电感值以及Q值。
另外,能够抑制从引出导体层向线圈导体移动的信号的反射损失,并且能够将无助于线圈导体的卷绕部分的引出导体层的长度以及面积抑制为最小限度,因此能够抑制电阻的增加、磁通隔断的影响,在该点上,也能够得到较高的电感值以及Q值。
另外,引出导体层从外部端子电极向朝向第一主面的方向被拉出,因而引出导体层具有与线圈导体的卷绕导体层相同的卷绕方向。因此引出导体层本身也高效地有助于线圈导体的电感获取,其结果,由于能够有助于获得在同一层叠平面内的匝数,因此这也能够有助于电感值以及Q值的提高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的线圈部件21的外观的立体图。
图2是将图1所示的线圈部件21分解示出的立体图。
图3是将图1所示的线圈部件21的一部分沿线圈导体32的中心轴线方向透视示出的图,特别是用于说明与引出导体层35相关的特征的结构的图。
图4是将图1所示的线圈部件21沿线圈导体32的中心轴线方向透视示出的图,特别是用于说明线圈导体32与外部端子电极33以及34的位置关系的图。
图5是用于说明图1所示的线圈部件21的制造方法的图。
图6是将作为比较例的线圈部件51沿线圈导体32的中心轴线方向透视示出的与图4对应的图。
图7是关于电感值,将具有图4所示的形态的引出导体层35以及36的线圈部件21(实施例)与具有图6所示的形态的引出导体层35以及36的线圈部件51(比较例)进行比较而示出的图。
图8是关于Q值,将具有图4所示的形态的引出导体层35以及36的线圈部件21(实施例)与具有图6所示的形态的引出导体层35以及36的线圈部件51(比较例)进行比较而示出的图。
图9是将本发明的第二实施方式的线圈部件21a沿线圈导体32的中心轴线方向透视示出的图。
图10是将现有的线圈部件1沿线圈导体10的中心轴线方向透视示出的图。
附图标记说明:21、21a...线圈部件;22...部件主体;23...第一主面;24...第二主面;25、26...侧面;27、28...端面;29...绝缘体层;30...卷绕导体层;31...通孔(via hole)导体;32...线圈导体;33、34...外部端子电极;35、36...引出导体层;37、38、39...端部;NL...法线;TL...切线;C...中心;D1、D2...距离。
具体实施方式
如图1所示,本发明的第一实施方式的线圈部件21具备部件主体22。部件主体22是立方体形状,具备:相互对置的第一主面23和第二主面24、在第一主面23和第二主面24之间连结且相互对置的第一侧面 25和第二侧面26、以及相互对置的第一端面27和第二端面28。
如图2所示,部件主体22具有将多个绝缘体层29沿相对于侧面25以及26正交的方向层叠而成的层叠构造。另外,在图2中关于绝缘体层的附图标记,不仅表示“29”,还表示“29-1”、“29-2”、...“29-6”。在此,在需要对多个绝缘体层相互进行区别来说明的情况下,使用“29-1”、“29-2”、…“29-6”的附图标记,在不需要对多个绝缘体层相互进行区别来说明的情况下,使用“29”的附图标记。
在部件主体22的内部配置有通过将多个卷绕导体层30和多个通孔导体31交替地连接而成为以螺旋状延伸的形态的线圈导体32,其中,多个卷绕导体层30以沿着绝缘体层29之间的界面而分别形成环状的轨道的一部分的方式延伸,多个通孔导体31将绝缘体层29沿厚度方向贯通。另外,对于卷绕导体层的附图标记以及通孔导体的附图标记,也进行与上述绝缘体层的情况同样的区分使用。
更具体而言,线圈导体32构成为包括:依次连接的卷绕导体层30-1、通孔导体31-1、卷绕导体层30-2、通孔导体31-2、卷绕导体层30-3、通孔导体31-3、卷绕导体层30-4、通孔导体31-4以及卷绕导体层30-5。
另外,线圈部件21具备第一外部端子电极33和第二外部端子电极34。在该实施方式中,如图1清楚地表示的那样,第一外部端子电极33形成为从第二主面24的第一端面27侧的区域延伸到第一端面27的中途。第二外部端子电极34形成为从第二主面24的第二端面28侧的区域延伸到第二端面28的中途。简言之,第一外部端子电极33和第二外部端子电极34以L字状延伸。换言之,第一外部端子电极33和第二外部端子电极34既不形成于第一主面23,也不形成于第一端面27和第二端面28的第一主面23侧的区域。
此外,线圈部件21具备第一引出导体层35和第二引出导体层36。第一引出导体层35和第二引出导体层36分别将线圈导体32的一端以及另一端与第一外部端子电极33以及第二外部端子电极34连接。更详细而言,第一引出导体层35沿着卷绕导体层30-1所在的同绝缘体层29-1与绝缘体层29-2之间的界面相同的界面形成,并将卷绕导体层30-1以及第一外部端子电极33之间连接。第二引出导体层36沿着卷绕导体 层30-5所在的同绝缘体层29-5与绝缘体层29-6之间的界面相同的界面形成,并将卷绕导体层30-5以及第二外部端子电极34之间连接。
该线圈部件21在安装于电路基板(未图示)时,第二主面24成为面向电路基板的安装面。因此由线圈导体32赋予的磁通方向与安装面平行。
在这样的线圈部件21中,作为该实施方式的特征的结构如下所述。参照图3对作为该实施方式的特征的结构进行说明,但在图3中仅示出第一引出导体层35而未示出第二引出导体层36。然而,与第二引出导体层36相关的结构和与第一引出导体层35相关的结构实质上相同,因此以下对与第一引出导体层35相关的结构进行说明,而对于与第二引出导体层36相关的结构省略说明。
如图3清楚地表示的那样,在沿线圈导体32的中心轴线方向观察时,第一外部端子电极33具有第一端部37和第二端部38。上述端部37以及38中的第一端部37是相对于第二外部端子电极34处于更远的位置的端部。
第一引出导体层35从上述处于更远的位置的第一端部37起以形成同样的端缘的状态向朝向第一主面23的方向被拉出。而且第一引出导体层35比相对于卷绕导体层30的外周缘沿法线NL方向延伸的距离长,并且在相对于卷绕导体层30的外周缘沿切线TL方向延伸的距离以下,并将线圈导体32的一端与第一外部端子电极33连接。
虽未特别图示说明,但对于第二引出导体层36,也以与第一引出导体层35的情况实质上相同的方式,将线圈导体32的另一端与第二外部端子电极34的端部39(参照图4)连接。
如上述那样,第一引出导体层35和第二引出导体层36分别从第一外部端子电极33和第二外部端子电极34中相互相对于另一个处于更远的位置的端部37以及39起,以形成同样的端缘的状态被拉出,由此能够使分别存在于引出导体层35以及36的连接位置周围的外部端子电极33以及34的面积减小。
因此,难以遮挡磁通而且难以产生杂散电容。另外,能够抑制从引 出导体层35以及36向线圈导体32移动的信号的反射损失。
另外,第一引出导体层35和第二引出导体层36比相对于卷绕导体层30的外周缘沿法线NL方向延伸的距离长、并且在相对于卷绕导体层30的外周缘沿切线TL方向延伸的距离以下,并分别将线圈导体32的一端和另一端与第一外部端子电极33和第二外部端子电极34连接,因此能够将无助于线圈导体32的卷绕部分的引出导体层35和36的长度以及面积抑制为最小限度。
因此能够抑制电阻的增加、磁通隔断的影响。
另外,引出导体层35以及36从外部端子电极33以及34向朝向第一主面23的方向被拉出,因而引出导体层35以及36具有与线圈导体32的卷绕导体层30相同的卷绕方向。因此引出导体层35以及36本身也高效地有助于线圈导体32的电感获取,其结果有助于获得在同一层叠平面内的匝数。
这些作为结果,也有助于线圈部件21的电感值以及Q值的提高。
在该实施方式中,如图3清楚地表示的那样,在从侧面27和28方向观察时,第一引出导体层35和第二引出导体层36以在规定卷绕导体层30的形态的环状的轨迹的外侧具有中心C的曲线状延伸。根据该结构,在制造线圈部件21时,在用于获得部件主体22的端面27和28的切割工序中,例如用切割线Cle表示的那样,即使切割位置发生错位,也能够难以切割至引出导体层35以及36。因此能够难以使外部端子电极33以及34的尺寸发生变动。
另外,在该实施方式中,如图4清楚地表示的那样,从第二主面24到第一外部端子电极33和第二外部端子电极34的各自的端部37以及39的距离D1,比从第二主面24到线圈导体32的中心轴线的距离D2短。根据该结构,能够进一步抑制磁通的隔断、杂散电容的产生。但是,如果不期待这样的优点,也可以使上述距离D1比上述距离D2长。
线圈部件21优选如以下方式制造。参照图5进行说明。
1.反复进行通过丝网印刷来涂覆例如以硼硅玻璃为主要成分的绝缘膏的过程,形成图5(1)表示的那样的绝缘膏层41。该绝缘膏层41 能够成为图2所示的绝缘体层29-1。
2.在上述绝缘膏层41上涂覆形成有感光性导电膏层42,对该感光性导电膏层42应用光刻技术,如图5(2)所示,为了得到卷绕导体层30-1、第一引出导体层35、第一外部端子电极33以及第二外部端子电极34而刻画图案。
更具体而言,作为感光性导电膏,例如使用以Ag为金属主要成分的材料,通过丝网印刷来涂覆该感光性导电膏,形成感光性导电膏层42。接下来,经由光掩模对感光性导电膏层42照射紫外线等,并利用碱性溶液等来显影。
这样,如图5(2)所示,得到刻画图案后的感光性导电膏层42。
3.如图5(3)所示,在上述绝缘膏层41上形成有绝缘膏层43。
更具体而言,在绝缘膏层41上,通过丝网印刷来涂覆感光性绝缘膏,从而形成有绝缘膏层43。接下来,经由光掩模对由感光性绝缘膏构成的绝缘膏层43照射紫外线等,并利用碱性溶液等来显影,由此如图5(3)所示,形成有用于形成通孔导体31-1的圆孔44以及用于形成外部端子电极33以及34的十字状的孔45。
绝缘膏层43能够成为绝缘体层29-2。
4.如图5(4)所示,通过光刻技术,形成有卷绕导体层30-2以及外部端子电极33和34,并且形成有通孔导体31-1。
更具体而言,利用丝网印刷涂覆有例如以Ag为金属主要成分的感光性导电膏,从而形成有感光性导电膏层。此时,上述的圆孔44和十字状的孔45被感光性导电膏填埋。接下来,经由光掩模对感光性导电膏层照射紫外线等,并利用碱性溶液等来显影。
这样,通孔导体31-1形成于圆孔44内,且外部端子电极33和34形成于十字状的孔45内,并且卷绕导体层30-2形成在绝缘膏层43上。
5.之后,反复进行与上述工序3、4相同的工序,依次形成有分别能够成为绝缘体层29-3~29-5的绝缘膏层,并且形成有卷绕导体层 30-3~30-5、通孔导体31-2~31-4、外部端子电极33和34、以及第二引出导体层36。然后,最后实施能够成为绝缘体层29-6的绝缘膏层的形成工序,由此得到母层叠体。
6.通过切割等对母层叠体切割而得到未烧制的多个部件主体。在母层叠体的切割工序中应用的切割线CL的位置如图5(4)所示。从切割线CL的位置可知,外部端子电极33和34露出于通过切割所得到的切割面。
7.未烧制的部件主体在规定条件下烧制,由此得到部件主体22。对部件主体22实施例如滚磨加工。
8.如以上那样,虽然完成线圈部件21,但对外部端子电极33,如图3中用假想线表示的那样,根据需要而在外部端子电极33以及34的从部件主体22露出的部分形成有镀膜46。镀膜46构成为包括:例如具有2μm~10μm的厚度的Ni镀层、和其上的具有2μm~10μm的厚度的Sn镀层。
这样得到的线圈部件21的尺寸不做特殊限定。在按照图1表示的尺寸L、W以及T,用L×W×T表示时,能够采用0.4mm×0.2mm×0.2mm、0.6mm×0.3mm×0.3mm、0.6mm×0.3mm×0.2mm、0.6mm×0.3mm×0.25mm、0.4mm×0.2mm×0.15mm、0.4mm×0.2mm×0.1mm等尺寸。
另外,上述工序2、4等中实施的导体图案的形成方法,不限定于上述那样的光刻技术的应用,例如也可以应用基于在导体图案形状开口的丝网版的导体膏的印刷层叠方法、通过蚀刻而对由溅射法、蒸镀法、箔的压焊法等形成的导体膜进行刻画图案的方法、以及如半添加法那样,在形成底片图案并通过镀膜来形成导体图案后,除去不要的部分的方法。
另外,导体材料不限于上述那样的Ag,也可以是其他Cu、Au等良导体,另外作为赋予形态,不限定于膏,也可以是基于溅射法、蒸镀法、箔的压焊法、电镀法等的形态。
另外,也可以在上述工序1、3中实施的形成绝缘膏层时,应用绝 缘材料片材的压焊、旋涂、喷涂等方法。另外,也可以在上述工序3中实施的形成圆孔44以及十字状的孔45时,应用基于激光、钻孔加工的方法。
另外,作为包含于绝缘体层29的绝缘材料,不限定于玻璃、陶瓷,例如也可以是环氧树脂、氟树脂那样的树脂材料,并且还可以是玻璃环氧树脂那样的复合材料。另外,绝缘材料优选介电常数,介质损耗小的材料。
在上述的制造方法中,外部端子电极33和34构成为包括:与卷绕导体层30同时由导电膏形成的部分、和通过填充于十字状的孔45内的导电膏而形成的部分。因此关于外部端子电极33和34与引出导体层35和36的位置关系,容易使其精度极高。因此如上述那样,第一引出导体层35和第二引出导体层36容易得到分别从第一外部端子电极33和第二外部端子电极34中相互相对于另一个处于更远的位置的端部37以及39起,以形成同样的端缘的状态被拉出的状态。
其结果,对于在上述工序8中形成的镀膜46,也能够维持比较高的位置精度。然而不限定于这样的方法,也可以在通过切割而使外部端子电极33和34露出后,印刷导电膏或通过溅射法等形成金属膜,另外,也可以在其上实施电镀工序。
接下来,对本发明的实施方式的线圈部件21的特性、特别是电感值以及Q值进行研究。
图6用与图4同样的方法图示出作为本发明的范围外的比较例的线圈部件51。在图6中,对与图4所示的要素相当的要素标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
图6所示的线圈部件51不满足本发明的条件,即:在从线圈导体32的中心轴线方向观察时,第一引出导体层35和第二引出导体层36分别比相对于卷绕导体层30的外周缘沿法线方向延伸的距离长,并且在相对于卷绕导体层30的外周缘沿切线方向延伸的距离以下,并将线圈导体32的一端和另一端与第一外部端子电极33和第二外部端子电极34分别连接。即,引出导体层35和36不与卷绕导体层30重叠,而是超过相对于卷绕导体层30的外周缘沿切线方向延伸的距离而分别将线 圈导体32的一端和另一端与第一外部端子电极33和第二外部端子电极34连接。
在图7中示出分别模拟并求出作为图4所示的实施例的线圈部件21的电感(L)值的频率特性、和作为图6所示的比较例的线圈部件51的电感(L)值的频率特性的结果。另一方面,在图8中示出分别模拟并求出作为图4所示的实施例的线圈部件21的Q值的频率特性、和作为图6所示的比较例的线圈部件51的Q值的频率特性的结果。成为上述模拟的对象的线圈部件21和51的尺寸,均在按照图1表示的尺寸L、W以及T并用L×W×T表示时,成为0.4mm×0.2mm×0.3mm。
首先,对于图7所示的电感(L)值的频率特性而言,在实施例与比较例之间没有显著差异,L频率特性曲线成为几乎重叠的状态。另一方面,对于图8所示的Q值的频率特性而言,实施例得到比比较例更高的Q值。这样在比较例中Q值更低,推测是以下原因,即:由于在比较例中引出导体层35和36隔断磁通的区域比实施例的大,并且从外部端子电极33和34到卷绕导体层30的距离长,从而电阻增加。
接下来,参照图9对本发明的第二实施方式的线圈部件21a进行说明。图9用与图4同样的方法图示出线圈部件21a。在图9中对与图4所示的要素相当的要素标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
图9所示的线圈部件21a,简言之其特征在于,外部端子电极33和34仅形成于部件主体22的第二主面24、即底面。根据这样的线圈部件21a,能够实现安装面积的缩小化。
在线圈部件21a中,第一外部端子电极33和第二外部端子电极34中的相互相对于另一个而处于更远的位置的端部37和39均位于第二主面24上,第一引出导体层35和第二引出导体层36分别从与第一外部端子电极33以及第二外部端子电极34连接的部分,向朝向第二主面24的方向延伸。
在该线圈部件21a中,在线圈导体32的中心轴线方向观察时,第一引出导体层35和第二引出导体层36分别从第一外部端子电极33和第二外部端子电极34中的相互相对于另一个而处于更远的位置的端部37和39起,以形成同样的端缘的状态向朝向第一主面23的方向被拉出。
以上,与图示出本发明的几个实施方式相关地进行了说明,但在本发明的范围内,能够有其他各种变形例。例如图示的卷绕导体层30具有沿着长圆状的环状轨道延伸的平面形态,但例如也可以如图10所示的卷绕导体层11那样,具有沿着更接近矩形的形状的环状轨道延伸的平面形态。
另外,本说明书所记载的各实施方式是例示的方式,也能够在不同的实施方式之间进行结构部分的置换或者组合。