層疊電感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明特別涉及用作需要高偏壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器用的電感器等而優(yōu)選的層疊電感器(stacked inductor)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，伴隨著電源電路部件的小型化、薄型化的要求，作為在DC-DC轉(zhuǎn)換器等的電源電路中使用的變壓器、扼流線圈，開發(fā)并實(shí)用化層疊構(gòu)造的芯片電感器。
[0003]在這樣的層疊電感器中，交替地層疊電絕緣性的磁性層和導(dǎo)體圖案，并且，在層疊方向上依次連接上述導(dǎo)體圖案，由此，在磁性體中形成一邊在層疊方向上重疊一邊呈螺旋狀地旋轉(zhuǎn)的線圈，該線圈的兩端分別經(jīng)由引導(dǎo)導(dǎo)體向?qū)盈B體芯片外表面引導(dǎo)。在此，使用鐵氧體來(lái)作為磁性體，磁性層、導(dǎo)體圖案例如使用絲網(wǎng)印刷的技術(shù)等來(lái)形成并層疊。
[0004]另一方面，在近年來(lái)要求小型化的移動(dòng)市場(chǎng)中，在電感器中流動(dòng)的電流值配合所使用的電源的開關(guān)頻率的上升以及其處理性能提高而增加。關(guān)于上述鐵氧體，通常在高的頻率(幾MHz~幾十MHz)的損失很少，因此，在以高的開關(guān)頻率進(jìn)行工作的移動(dòng)用電源中，使用了鐵氧體材料的層疊芯片電感器是最佳的。此外，關(guān)于芯片形狀，安裝性、量產(chǎn)性優(yōu)越，因此，在移動(dòng)市場(chǎng)中，較多采用層疊芯片電感器。
[0005]然而，通常，關(guān)于上述鐵氧體，磁通量飽和密度較低，直流疊加特性存在不好的趨勢(shì)，因此，追隨最近的移動(dòng)市場(chǎng)中的電流增加正在變得困難。
[0006]為了解決此，考慮了使上述線圈的尺寸變大而使在線圈內(nèi)流動(dòng)的磁通量密度降低或者使磁性材料本身為難以飽和的金屬材料而在上述層疊電感器中提高直流疊加特性的對(duì)策，但是，當(dāng)使上述線圈尺寸變大時(shí)，招致層疊電感器整體的大型化，與市場(chǎng)要求相反。此夕卜，也出現(xiàn)了將維持安裝性優(yōu)越的芯片形狀且難以磁飽和的金屬材料用作磁性體的芯片電感器，但是，通常，當(dāng)與鐵氧體比較時(shí)，金屬材料存在在高的頻率的損失較大并且在轉(zhuǎn)換器用途中變換效率降低這樣的缺點(diǎn)。
[0007]然而，在上述層疊電感器中使用的磁性體由于磁通量而飽和，所述磁通量由在電源工作時(shí)在線圈流動(dòng)的電流而勵(lì)磁。因此，只要能夠抑制上述磁性體的飽和，則能夠改善直流置加特性。
[0008]因此，在下述專利文獻(xiàn)1、2中，提出了如圖15所見的那樣的如下的電感元件:在埋設(shè)在磁性體20內(nèi)的線圈21的內(nèi)部配置永久磁鐵22，并且，通過(guò)永久磁鐵22發(fā)出的相反方向的偏置磁通量Y來(lái)消除由線圈21勵(lì)磁的磁通量X，由此，抑制磁性體的飽和來(lái)改善直流疊加特性。
[0009]然而，在如該圖所示那樣在線圈21內(nèi)配置有永久磁鐵22的情況下，在磁性體20內(nèi)，除了由永久磁鐵22發(fā)出的與由上述線圈21勵(lì)磁的磁通量X相反方向的磁通量Y之外，在該永久磁鐵22的周圍發(fā)出了未作為偏置磁通量起作用的漏磁通量Z。因此，存在來(lái)自永久磁鐵22的偏置磁通量Y未有效地起作用而不能期望期待程度的直流疊加特性的提高這樣的問(wèn)題點(diǎn)。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-170715號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開平3-101106號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，將如下作為課題:提供一種能夠通過(guò)發(fā)出偏置磁通量的永久磁鐵來(lái)大幅度地改善直流疊加特性并且其結(jié)果是能夠使用低損失的材料來(lái)作為磁性體而也能夠謀求轉(zhuǎn)換器變換效率的提高的層疊電感器。
[0012]用于解決課題的方案
為了解決上述課題，方案1所記載的發(fā)明是，一種層疊電感器，層疊有多個(gè)電絕緣性的磁性層和導(dǎo)電圖案，在所述層疊方向上依次連接各個(gè)所述導(dǎo)電圖案，由此，在所述磁性層內(nèi)形成呈螺旋狀地旋轉(zhuǎn)的線圈，并且，所述線圈的兩端部向外周部引導(dǎo)，所述層疊電感器的特征在于，在所述層疊電感器的外周緣部與所述線圈的外周緣部之間配置有以發(fā)出與由所述線圈勵(lì)磁的磁通量的方向相反方向的磁通量的方式磁化的環(huán)狀的永久磁鐵層，以使在所述線圈的軸線方向的視角下其內(nèi)周部不與所述導(dǎo)電圖案重復(fù)且堵住與所述導(dǎo)電圖案之間。
[0013]方案2所記載的發(fā)明是，一種層疊電感器，層疊有多個(gè)電絕緣性的磁性層和導(dǎo)電圖案，在所述層疊方向上依次連接各個(gè)所述導(dǎo)電圖案，由此，在所述磁性層內(nèi)形成呈螺旋狀地旋轉(zhuǎn)的線圈，并且，所述線圈的兩端部向外周部引導(dǎo)，所述層疊電感器的特征在于，遍及所述線圈的內(nèi)部的整個(gè)表面配置有以發(fā)出與由所述線圈勵(lì)磁的磁通量的方向相反方向的磁通量的方式磁化的環(huán)狀的永久磁鐵層，以使在所述線圈的軸線方向的視角下其外周部不與所述導(dǎo)電圖案重復(fù)且堵住與所述導(dǎo)電圖案之間。
[0014]此外，關(guān)于方案3所記載的發(fā)明，在方案1或2所記載的發(fā)明中，其特征在于，在所述軸線方向的視角下，在所述永久磁鐵層與所述導(dǎo)電圖案之間形成間隙，并且，該間隙被介于所述永久磁鐵層與所述導(dǎo)電圖案之間安裝的環(huán)狀的電絕緣性的非磁性圖案堵住。
[0015]進(jìn)而，關(guān)于方案4所記載的發(fā)明，在方案1~3的任一項(xiàng)所記載的發(fā)明中，其特征在于，所述磁性層和所述永久磁鐵層或者所述磁性層和所述永久磁鐵層以及所述非磁性圖案由能夠在940°C以下的溫度下匯總燒結(jié)的材料構(gòu)成。
[0016]在所述方案4所記載的發(fā)明中，方案5所記載的發(fā)明的特征在于，使用N1-Zn鐵氧體類材料來(lái)作為所述磁性層，使用Zn鐵氧體類材料來(lái)作為所述非磁性圖案，使用在Ba鐵氧體粉體或Sr鐵氧體粉體中添加Bi203和3102后的低溫?zé)Y(jié)磁鐵材料來(lái)作為所述永久磁鐵層。
[0017]發(fā)明效果
在方案1~5的任一項(xiàng)所記載的發(fā)明中，在軸線方向的視角下遍及線圈外部或者線圈內(nèi)部的整個(gè)表面配置永久磁鐵層，因此，不會(huì)產(chǎn)生如圖15所示的永久磁鐵那樣的未作為偏置磁通量Y起作用的相反方向的漏磁通量Z。其結(jié)果是，能夠通過(guò)上述永久磁鐵層來(lái)大幅度地改善直流疊加特性。此外，能夠使用雖然比較容易飽和但是低損失的材料來(lái)作為磁性體(磁性層)，因此，也能夠謀求轉(zhuǎn)換器變換效率的提高。
[0018]進(jìn)而，如方案4所記載的發(fā)明那樣，只要使用能夠在940°C以下的溫度下匯總燒結(jié)的材料來(lái)作為上述磁性層、永久磁鐵層、非磁性圖案，則能夠通過(guò)在940°C以下的溫度下低溫?zé)Y(jié)并一體化之后使永久磁鐵層磁化來(lái)容易地制造層疊體。
[0019]具體地，如方案5所記載的發(fā)明那樣，優(yōu)選的是，使用N1-Zn鐵氧體類材料來(lái)作為上述磁性層，使用Zn鐵氧體類材料來(lái)作為上述非磁性圖案，使用在Ba鐵氧體粉體或Sr鐵氧體粉體中添加Bi203和Si02后的低溫?zé)Y(jié)磁鐵材料來(lái)作為上述永久磁鐵層。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是示出本發(fā)明的層疊電感器的第一實(shí)施方式的整體的立體圖。
[0021]圖2是示出用于制造圖1的層疊電感器的層疊體的分解立體圖。
[0022]圖3是示出圖1的層疊電感器的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0023]圖4是示出第一實(shí)施方式的第一變形例的主要部分的縱截面圖。
[0024]圖5是示出第二變形例的縱截面圖。
[0025]圖6是不出第二變形例的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0026]圖7是示出本發(fā)明的層疊電感器的第二實(shí)施方式的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0027]圖8是示出第二實(shí)施方式的第一變形例的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0028]圖9是示出第二實(shí)施方式的第二變形例的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0029]圖10是示出第二實(shí)施方式的第三變形例的圖，(a)是平截面圖，(b)是縱截面圖。
[0030]圖11是示出對(duì)第一實(shí)施方式所示的層疊電感器和比較例的層疊電感器的直流疊加特性進(jìn)行比較后的實(shí)施例的結(jié)果的圖。
[0031]圖12是示出對(duì)第二實(shí)施方式所示的層疊電感器和比較例的層疊電感器的直流疊加特性進(jìn)行比較后的實(shí)施例的結(jié)果的圖。
[0032]圖13是示出對(duì)第一實(shí)施方式所示的層疊電感器與使永久磁鐵和內(nèi)部導(dǎo)體重復(fù)的比較例的層疊電感器的直流疊加特性進(jìn)行比較后的實(shí)施例的結(jié)果的圖。
[0033]圖14是示出對(duì)第二實(shí)施方式所示的層疊電感器與使永久磁鐵和內(nèi)部導(dǎo)體重復(fù)的比較例的層疊電感器的直流疊加特性進(jìn)行比較后的實(shí)施例的結(jié)果的圖。
[0034]圖15是示出以往的裝入磁鐵層疊電感器的縱截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035](第一實(shí)施方式)
圖1~圖3是示出本發(fā)明的層疊電感器的第一實(shí)施方式的圖，圖4~圖6分別是示出其第一 ~第三變形例的圖。
[0036]如圖1~圖3所示，該層疊電感器是通過(guò)層疊多個(gè)電絕緣性的磁性層1和導(dǎo)電圖案2并且在層疊方向上依次連接各層的導(dǎo)電圖案2而在由磁性層1構(gòu)成的磁性體內(nèi)形成呈螺旋狀地旋轉(zhuǎn)的線圈2并且向外周部引導(dǎo)線圈2的兩端部并連接于外部電極3的長(zhǎng)方體狀的層疊電感器，外部電極3連接于未圖示的電路基板的連接盤(land)部，由此，進(jìn)行表面安裝。
[0037]在此，在上述層疊方向上鄰接的導(dǎo)電圖案2間配置有具有與導(dǎo)電圖案2的形狀對(duì)應(yīng)的形狀的電絕緣性的非磁性圖案4，進(jìn)而，在層疊方向的中間位置遍及整個(gè)表面配設(shè)有1層成為磁隙的電絕緣性的非磁性層5來(lái)代替非磁性圖案4。
[0038]然后，在該實(shí)施方式和其第一~第三變形例的層疊電感器中，在線圈2的軸線方向的視角下，在該層疊電感器的外周緣部(即，磁性層1的外周緣部)與線圈2的外周緣部之間遍及整個(gè)表面配置有以發(fā)出與由上述線圈2勵(lì)磁的磁通量的方向相反方向的磁通量的方式磁化的永久磁鐵層6。
[0039]即，在本實(shí)施方式的層疊電感器中，如圖3所示，與位于層疊方向的兩端的導(dǎo)電圖案2的上側(cè)和下側(cè)鄰接地分別配置有環(huán)狀的永久磁鐵層6。此外，永久磁鐵層6以在上述軸線方向的視角下不與線圈2重復(fù)的方式并且以其內(nèi)圍尺寸變?yōu)榕c導(dǎo)電圖案2的外圍尺寸相同的方式形成。
[0040]為了制造由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的層疊電感器1，如圖2以及圖3A和圖3B所示，首先，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法等印刷電絕緣材料的N1-Zn類鐵氧體材料漿料，由此，形成磁性層1，在該磁性層1上印刷在Ba鐵氧體粉體或Sr鐵氧體粉體中添加Bi203或S1 2后的低溫?zé)Y(jié)磁鐵材料漿料來(lái)形成永久磁鐵層6，并且，在除了該永久磁鐵層6之外的部分印刷磁性層1。再有，圖2是示出在一個(gè)平面中同時(shí)制造4個(gè)層疊電感器的情況的圖。
[0041]接著，在形成了該永久磁鐵層6的層之上印刷導(dǎo)電圖案2，同樣地，在除了該導(dǎo)電圖案2之外的部分印刷了磁性層1之后，在導(dǎo)電圖案2上將電絕緣性的Zn鐵氧體材料印刷為與該導(dǎo)電圖案2的形狀對(duì)應(yīng)的形狀來(lái)形成非磁性圖案4，在除了此之外的部分形成磁性層2o
[0042]這樣做，如圖3 (b)所示，在磁性層1中交替地層疊導(dǎo)電