片状线圈元器件.pdf

本发明提供一种尽可能不使线圈的电感值下降、可以降低线圈的电阻值的片状线圈元器件。磁性体层(20)构成层叠体。内部电极(26)层叠在磁性体层(20)上，并且通过将它们分别连接来形成线圈(L)。辅助内部电极(30)层叠在层叠有内部电极(26)的磁性体层(20)上。辅助内部电极(30)相对于内部电极(26)并联连接，所述内部电极(26)层叠在与层叠有辅助内部电极(30)的磁性体层(20)不同的磁性体层(20)上。

1.  一种片状线圈元器件，其特征在于，
包括：
层叠体，所述层叠体是层叠多个绝缘体层而构成的；
多个内部电极，所述多个内部电极层叠在所述绝缘体层上，并且通过分别连接来形成线圈；以及
辅助内部电极，所述辅助内部电极层叠在层叠有所述内部电极的所述绝缘体层上，
所述辅助内部电极相对于所述内部电极并联连接，所述内部电极层叠在与层叠有所述辅助内部电极的所述绝缘体层不同的所述绝缘体层上。

2.  如权利要求1所述的片状线圈元器件，其特征在于，
所述辅助内部电极与层叠在同一所述绝缘体层上的所述内部电极绝缘。

3.  如权利要求1所述的片状线圈元器件，其特征在于，
所述辅助内部电极与层叠在同一所述绝缘体层上的所述内部电极连接。

4.  如权利要求3所述的片状线圈元器件，其特征在于，
所述多个内部电极通过通孔导体连接，
所述辅助内部电极的一端相对于所述内部电极通过所述通孔导体连接，所述内部电极层叠在与层叠有所述辅助内部电极的所述绝缘体层不同的所述绝缘体层上。

5.  如权利要求1至4中任一项所述的片状线圈元器件，其特征在于，
当从层叠方向观察时，所述辅助内部电极配置在层叠有所述多个内部电极的区域内。

6.  如权利要求1至5中任一项所述的片状线圈元器件，其特征在于，
所述辅助内部电极相对于所述内部电极连接，所述内部电极层叠在沿层叠方向相邻的所述绝缘体层上。

7.  如权利要求1至6中任一项所述的片状线圈元器件，其特征在于，
所述绝缘体层是磁性体层。

片状线圈元器件
技术领域
本发明涉及内置有线圈的片状线圈元器件。
背景技术
作为以往的片状线圈元器件，提出有专利文献1所披露的层叠片状电感。下面，参照图9说明以往的层叠片状电感。图9是层叠片状电感的分解立体图。
如图9所示，在层叠片状电感中，将形成有具有相同形状的内部电极102的磁性体层101，分别各重叠2片来进行配置。具有相同形状的2个内部电极102，除了最外层的上下各2层，在其两端通过通孔导体103互相电连接。再有，各内部电极102通过通孔导体103串联地电连接，形成螺旋状的线圈L。另外，最外层的上下各2层的内部电极102在磁性体层101的一边侧引出，以形成其一端，与未图示的外部电极连接。根据上述层叠片状电感，由于具有相同形状的2个内部电极102并联连接，因此可以降低线圈L的电阻值。
然而，在上述层叠片状电感中，由于形成有具有相同形状的内部电极102的磁性体层101分别各层叠2片，因此线圈L的轴长变长。由于线圈L的电感值与轴长成反比例，因此若轴长变长，则层叠片状电感的电感值会下降。另外，由于线圈L的轴长变长，因此线圈L的每单位长度可以卷绕的匝数减少，线圈L无法得到较高的电感值。
专利文献1：日本专利特开2001-358016号公报
发明内容
本发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种尽可能不使线圈的电感值下降、可以降低线圈的电阻值的片状线圈元器件。
用于解决问题的方法
本发明的特征在于，包括：层叠体，所述层叠体层叠多个绝缘体层而构成；多个内部电极，所述多个内部电极层叠在所述绝缘体层上，并且通过分别连接来形成线圈；以及辅助内部电极，所述辅助内部电极层叠在层叠有所述内部电极的所述绝缘体层上，所述辅助内部电极相对于所述内部电极并联连接，所述内部电极层叠在与层叠有所述辅助内部电极的所述绝缘体层不同的所述绝缘体层上。
根据本发明，由于辅助内部电极相对于层叠在不同的绝缘体层上的内部电极并联连接，因此可以降低线圈的电阻值。再有，由于辅助内部电极层叠在层叠有内部电极的绝缘体层上，因此不必为了层叠辅助内部电极而追加新的绝缘体层。即，即使设置辅助内部电极，线圈的轴长也不会变化。结果可以抑制线圈电感值的下降。
在本发明中，所述辅助内部电极也可以与层叠在同一所述绝缘体层上的所述内部电极绝缘。
在本发明中，所述辅助内部电极也可以与层叠在同一所述绝缘体层上的所述内部电极连接。
在本发明中，也可以是所述多个内部电极通过通孔导体连接，所述辅助内部电极的一端相对于所述内部电极通过所述通孔导体连接，所述内部电极层叠在与层叠有所述辅助内部电极的所述绝缘体层不同的所述绝缘体层上。
在本发明中，也可以是所述辅助内部电极从层叠方向观察时，配置在层叠有所述多个内部电极的区域内。
在本发明中，所述辅助内部电极也可以相对于所述内部电极连接，所述内部电极层叠在沿层叠方向相邻的所述绝缘体层上。
在本发明中，所述绝缘体层也可以是磁性体层。
发明的效果
根据本发明，由于辅助内部电极相对于层叠在不同的绝缘体层上的内部电极并联连接，因此可以尽可能不使线圈的电感值降低，就能降低线圈的电阻值。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的片状线圈元器件的外观立体图。
图2是上述片状线圈元器件的分解立体图。
图3是从层叠方向上方观察上述片状线圈元器件时的透视图。
图4(a)是以往的层叠片状电感的等效电路图。图4(b)是本发明的一实施方式所涉及的片状线圈元器件的等效电路图。
图5是第一变形例所涉及的片状线圈元器件的分解立体图。
图6是表示第二变形例所涉及的片状线圈元器件的磁性体层、内部电极以及辅助内部电极的结构图。
图7是第二实验中制作的第三试制品的分解立体图。
图8是第二实验中制作的第四试制品的分解立体图。
图9是以往的层叠片状电感的分解立体图。
具体实施方式
(关于片状线圈元器件的结构)
下面，参照附图说明本发明的一实施方式所涉及的片状线圈元器件的结构。图1是片状线圈元器件10的外观立体图。图2是片状线圈元器件10的分解立体图。另外，在以下的说明中，将层叠方向规定为上下方向。另外，在片状线圈元器件10中，将层叠方向的上端面称为上表面，将层叠方向的下端面称为下表面，将其他的面称为侧面。
片状线圈元器件10如图1所示，主要包括层叠体12及外部电极14a、14b。再有，层叠体12内置有线圈L。
层叠体12是长方体状的块体，如图2所示，通过层叠长方形的多个磁性体层(绝缘体层)22、20a、20b、20c、20d、20e、20f、24而构成。另外，在指的是个别的磁性体层20时，会在参照标号后标注a至f的标记，在总称磁性体层20时，则记为磁性体层20。磁性体层20、22、24分别由磁性体材料制作。作为磁性体材料的例子，例如可以例举有磁导率为130左右的Ni-Cu-Zn类的铁氧体。
线圈L设置在层叠体12内，使其轴与上下方向一致。线圈L是通过将内部电极26a、26b、26c、26d、26e、26f分别层叠在上述磁性体层20a、20b、20c、20d、20e、20f上，并且将内部电极26a、26b、26c、26d、26e、26f互相串联电连接而构成的。另外，在指的是个别的内部电极26时，会在参照标号后标注a至f的标记，在总称内部电极26时，则记为内部电极26。另外，所谓内部电极26层叠在磁性体层20上，意味着除内部电极26被丝网印刷形成于磁性体层20上的情况以外，还包括内部电极26被转印到磁性体层20上的情况。
各内部电极26具有3/4匝的长度，在其端部通过通孔导体B与层叠在沿上下方向相邻的磁性体层20的内部电极26串联电连接。更详细而言，内部电极26a与内部电极26b由通孔导体B1电连接。内部电极26b与内部电极26c由通孔导体B2电连接。内部电极26c与内部电极26d由通孔导体B3电连接。内部电极26d与内部电极26e由通孔导体B4电连接。内部电极26e与内部电极26f由通孔导体B5电连接。据此，形成具有螺旋形状的线圈L。另外，所谓3/4匝，表示沿着长方形的磁性体层20的4条边中的3条边层叠为“コ”形的电极。
再有，配置在最上层的内部电极26a包含引出部28a，配置在最下层的内部电极26f包含引出部28f。引出部28a与图1所示的外部电极14a电连接。另外，引出部28f与图1所示的外部电极14b电连接。这些内部电极26及通孔导体B例如是由银制作的。
外部电极14a、14b起到用于将线圈L与外部电路电连接的端子的作用，形成于层叠体12的互相面对的侧面。外部电极14a、14b例如是在银电极上实施镀镍及镀锡而制作的。
然而，在本实施方式所涉及的片状线圈元器件10中，为了降低线圈L的电阻值，设置辅助内部电极30a、30b、30c、30d、30e、30f。另外，在指的是个别的辅助内部电极30时，会在参照标号后标注a至f的标记，在总称辅助内部电极30时，则记为辅助内部电极30。下面，说明辅助内部电极30。
辅助内部电极30如图2所示，分别层叠在层叠有内部电极26的磁性体层20上的空白区域。但是，层叠在同一磁性体层20上的内部电极26与辅助内部电极30互相绝缘。然后，辅助内部电极30相对于内部电极26由通孔导体b电连接，所述内部电极26层叠在与层叠有该辅助内部电极30的磁性体层20不同的磁性体层20上。更详细而言，辅助内部电极30相对于内部电极26通过2个通孔导体b并联电连接，所述内部电极26层叠在与层叠有该辅助内部电极30的磁性体层20沿上下方向相邻的磁性体层20上。下面，详细说明内部电极26与辅助内部电极30的连接关系。
辅助内部电极30a利用通孔导体b1、b2与内部电极26b并联电连接。辅助内部电极30b利用通孔导体b3、b4与内部电极26c并联电连接。辅助内部电极30c利用通孔导体b5、b6与内部电极26d并联电连接。辅助内部电极30d利用通孔导体b7、b8与内部电极26e并联电连接。辅助内部电极30e利用通孔导体b9、b10与内部电极26f并联电连接。辅助内部电极30f利用通孔导体b11、b12与内部电极26e并联电连接。
如上所述，在片状线圈元器件10中，由于辅助内部电极30相对于各内部电极26并联连接，因此可以降低线圈L的电阻值。再有，由于辅助内部电极30层叠在层叠有内部电极26的磁性体层20的空白区域，因此不必为了层叠辅助内部电极30而追加新的磁性体层20。即，即使设置辅助内部电极30，线圈L的轴长也不会变化。结果可以抑制线圈L的电感值的下降。
另外，辅助内部电极30如图3所示，从上方观察时，不从内部电极26伸出而与层叠有内部电极26的区域重叠地进行配置。图3是从上方观察片状线圈元器件10时的透视图。这样，通过重叠辅助内部电极30与内部电极26，可以增大线圈L的线圈直径，可以增大线圈L的电感值。
另外，在片状线圈元器件10中，如以下说明那样，由于设置有辅助内部电极30，因此与未设置辅助内部电极30的片状线圈元器件相比，具有良好的直流叠加特性。辅助内部电极30例如是由银制作的。由于银是非磁性体，因此在片状线圈元器件10中，在磁性体层20之间设置有非磁性体层。结果是，片状线圈元器件10与未设置辅助内部电极30的闭合磁路型的片状线圈元器件相比，具有良好的直流叠加特性。
(与以往的层叠片状电感的对比)
下面，为了进一步明确片状线圈元器件10所具有的效果，对比片状线圈元器件10的获取效率、以及图9所示的以往的层叠片状电感的获取效率。所谓获取效率，是指线圈的电感值除以电阻值的值。
图4(a)是图9所示的以往的层叠片状电感的等效电路图。图4(b)是图2所示的片状线圈元器件10的等效电路图。另外，在图4(a)中，仅描述了磁性体层101的4层部分，在图4(b)中仅描述了磁性体层20的3层部分，但实际上，在以往的层叠片状电感中，磁性体层101层叠有14层，在片状线圈元器件10中，磁性体层20层叠有6层。但是，由于即使层叠数变化也不会使获取效率变化，因此，下面为了简化说明，使用图4(a)及图4(b)的等效电路图，进行获取效率的比较。
下面，说明图4(a)所示的等效电路图与图9所示的层叠片状电感的对应关系。LA是第一层磁性体层101与第二层磁性体层101的分别层叠的内部电极102所具有的合成电感值。rAa+rAb是层叠在第一层磁性体层101的内部电极102所具有的电阻值。rAc+rAd是层叠在第二层磁性体层101的内部电极102所具有的电阻值。
另外，LB是第三层磁性体层101与第四层磁性体层101的分别层叠的内部电极102所具有的合成电感值。rBa+rBb是层叠在第三层磁性体层101的内部电极102所具有的电阻值。rBc+rBd是层叠在第四层磁性体层101的内部电极102所具有的电阻值。
接下来，说明图4(b)所示的等效电路图与图2所示的片状线圈元器件10的对应关系。L1是层叠在第一层磁性体层20的内部电极26所具有的电感值。r2c是层叠在第二层磁性体层20的辅助内部电极30所具有的电阻值。r1a+r1b是层叠在第一层磁性体层20的内部电极26所具有的电阻值。更详细而言，r1b是并联连接辅助内部电极30的部分的内部电极26的电阻值，r1a是其余部分的内部电极26的电阻值。
L2是层叠在第二层磁性体层20的内部电极26所具有的电感值。r3c是层叠在第三层磁性体层20的辅助内部电极30所具有的电阻值。r2a+r2b是层叠在第二层磁性体层20的内部电极26所具有的电阻值。r2b是并联连接辅助内部电极30的部分的内部电极26的电阻值，r2a是其余部分的内部电极26的电阻值。
L3是层叠在第三层磁性体层20的内部电极26所具有的电感值。r3a+r3b是层叠在第三层磁性体层20的内部电极26所具有的电阻值。
在如上所述构成的等效电路图中，假定以下的式(1)及式(2)成立。
rAa＝rAc＝rBa＝rBc＝r1a＝r2a＝r3a＝R1…(1)
rAb＝rAd＝rBb＝rBd＝r1b＝r2c＝r2b＝r3c＝r3b＝R2…(2)
式(1)及式(2)成立时，图4(a)所示的等效电路图的合成电阻值RdcI及图4(b)所示的等效电路图的合成电阻值RdcII分别如以下的式(3)及式(4)所示。
RdcI＝(R1+R2)/2×2＝R1+R2…(3)
RdcII＝(R1+R2)+(R1+R2/2)+(R1+R2/2)＝3R1+2R2…(4)
此处，电感值与线圈匝数的平方成正比例，与线圈的轴长成反比例。因此，设图4(a)所示的等效电路图的电感值为LI，设图4(b)所示的等效电路图的电感值为LII，则LI和LII分别如式(5)及式(6)所示。
LI＝α·(2N)²/4λ＝α·N²/λ…(5)
LII＝α·(3N)²/3λ＝α·3N²/λ…(6)
其中的α是系数。另外，设图4(a)的等效电路图所示的线圈的轴长及匝数为4λ及2N，图4(b)的等效电路图所示的线圈的轴长及匝数为3λ及3N。另外，N是1层的内部电极的长度(匝数)(例如3/4匝)。
若基于式(3)至式(6)，求出图4(a)的等效电路图的获取效率X1与图4(b)的等效电路图的获取效率X2，则X1和X2分别如式(7)及式(8)所示。
X1＝α·N²/[λ(R1+R2)]…(7)
X2＝α·3N²/[λ(3R1+2R2)]…(8)
根据式(7)及式(8)，可知X1＜X2。如上所述，可以认为与图9所示的以往的层叠片状电感相比，本实施方式所涉及的片状线圈元器件10具有更高的获取效率。
(变形例)
图5是第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′的分解立体图。另外，在图5中，对与图2的构成要素对应的构成要素，标注相同的标记。下面，以第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′与图2所示的片状线圈元器件10的不同点为中心进行说明。
在第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′中，连接层叠在同一磁性体层20上的内部电极26与辅助内部电极30。再有，辅助内部电极30的一端相对于内部电极26，通过连接内部电极26彼此之间的通孔导体B而连接，所述内部电极26层叠在与层叠有该辅助内部电极30的磁性体层20不同的磁性体层20上。具体而言，辅助内部电极30a通过通孔导体B1而非通孔导体b1与内部电极26b连接。辅助内部电极30b通过通孔导体B2而非通孔导体b4与内部电极26c连接。辅助内部电极30c通过通孔导体B3而非通孔导体b5与内部电极26d连接。辅助内部电极30d通过通孔导体B4而非通孔导体b7与内部电极26e连接。辅助内部电极30e通过通孔导体B5而非通孔导体b10与内部电极26f连接。另外，各辅助内部电极30的另一端通过通孔导体b与内部电极26连接。
另外，层叠在磁性体层20f上的辅助内部电极30f与内部电极26f连接，通过通孔导体B5而非通孔导体b11与内部电极26e连接。
根据以上这样的第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′，由于用于将内部电极26与辅助内部电极30并联连接的通孔导体，兼用作用于连接内部电极26彼此之间的通孔导体B，因此可以减少通孔导体b的总数。因此，在片状线圈元器件10′中，可以谋求实现提高生产率及降低成本。
另外，根据第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′，与图2所示的片状线圈元器件10相比，内部电极26与辅助内部电极30并联连接的部分的长度较长。因此，第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′的r1b、r2b、r2c、r3c的电阻值，大于图2所示的片状线圈元器件10的r1b、r2b、r2c、r3c的电阻值。另一方面，第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′的r1a、r2a的电阻值，小于图2所示的片状线圈元器件10的r1a、r2a的电阻值。此处，并联连接的部分的合成电阻值的增加量，小于其余部分的电阻值的减少量。其结果是，第一变形例所涉及的片状线圈元器件10′的电阻值RdcII，小于图2所示的片状线圈元器件10的电阻值RdcII。
另外，在片状线圈元器件10′中，与片状线圈元器件10相同，由于设置辅助内部电极30，因此与未设置辅助内部电极30的片状线圈元器件相比，具有良好的直流叠加特性。
图6是表示第二变形例所涉及的片状线圈元器件10″的磁性体层20′a、20′b、内部电极26′a、26′b、辅助内部电极30′a1、30′a2的结构图。如图6所示，内部电极26′a、26′b层叠为螺旋状。另外，2个辅助内部电极30′a1、30′a2层叠在同一磁性体层20′a。这些辅助内部电极30′a1、30′a2通过通孔导体与内部电极26′b连接，所述内部电极26′b层叠在与层叠的磁性体层20′a不同的磁性体层20′b上。另外，在内部电极26′设置3层以上时，辅助内部电极30′a1、30′a2也可以分别与不同的内部电极26′连接。具体而言，也可以是辅助内部电极30′a1与配置在层叠有辅助内部电极30′a1的磁性体层20′的上方的磁性体层20′上所层叠的内部电极26′连接，辅助内部电极30′a2与配置在层叠有辅助内部电极30′a2的磁性体层20′的下方的磁性体层20′上所层叠的内部电极26′连接。
在片状线圈元器件10″中，也与片状线圈元器件10相同，与未设置辅助内部电极30′的片状线圈元器件相比，具有良好的直流叠加特性。
另外，辅助内部电极30相对于内部电极26通过2个通孔导体b并联电连接，所述内部电极26层叠在与层叠有该辅助内部电极30的磁性体层20沿上下方向相邻的磁性体层20上，但辅助内部电极30的连接方法不限于此。与辅助内部电极30连接的内部电极26，也可以是与层叠有该辅助内部电极30的磁性体层20沿上下方向相邻的磁性体层20上所层叠的内部电极26以外的内部电极26。
另外，例举了在从上方观察时、辅助内部电极30与内部电极26重叠的情况，但该辅助内部电极30也可以配置得从内部电极26伸出。
另外，在片状线圈元器件10、10′中，磁性体层20的一部分也可以替换为非磁性体层。此时，线圈L的直流叠加特性提高。
另外，在片状线圈元器件10、10′、10″中，也可以使用聚酰亚胺等绝缘体层，以代替磁性体层20、22、24。
(实验结果)
另外，本发明申请人为了进一步明确片状线圈元器件10、10′、10″具有的效果，进行了以下所示的第一实验及第二实验。
在第一实验中，为了表示片状线圈元器件10的获取效率提高的情况，试制了未层叠辅助内部电极30的片状线圈元器件(第一试制品)、以及层叠有辅助内部电极30的片状线圈元器件10(第二试制品)，计测各自的电感值、电阻值及获取效率。
首先，说明试制的片状线圈元器件。第一试制品及第二试制品的结构如下。另外，关于第一试制品与第二试制品的不同点，仅在于有无辅助内部电极30。
尺寸：2.00mm×1.25mm×0.85mm
磁性体层的材质：Ni-Cu-Zn类铁氧体
磁性体层的磁导率：130
外部电极的材质：银上镀镍及镀锡
内部电极及辅助内部电极的材质：银
内部电极的长度：3/4匝
线圈L的匝数：6.5匝
以上这样的第一试制品及第二试制品的电感值、电阻值及获取效率为表1所示的值。
[表1]