JP2001023823A - 積層チップインダクタ - Google Patents

積層チップインダクタ

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英一 瓜生
Tomoyuki Washisaki
智幸 鷲崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体スルーホールを介して接続される内部導
体パターン間には浮遊容量が発生する。この内部導体間
に発生する浮遊容量が大きければ、その影響で共振周波
数より高周波側のインピーダンスの低下が大きくなる。
この場合の対策として、上下の導体パターンを導体スル
ーホールを介して接続してなる磁性体層に用いる磁性体
シートを1枚で厚くする方法が考えられるが、磁性体シ
ートが厚くなると、磁性体シート成形時にクラックなど
表面状態不具合の発生や導体スルーホールの導通不具合
の原因となる。 【解決手段】 積層チップインダクタにおいて上下の導
体パターンを導体スルーホールを介して接続してなる磁
性体層を、生産が容易で不良発生が少ない比較的薄い磁
性体シートを複数枚重ねて構成することで導体パターン
間の距離を開け、500MHz以上での高周波でのインピ
ーダンスの低下を抑えるという効果を奏するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデジタル電子機器の
ノイズ抑制用の積層チップインダクタに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の積層チップインダクタには大きく
印刷積層タイプとグリーンシート積層タイプに分けるこ
とができる。印刷タイプは特公昭60−50331号に
記載されているように、1ターン未満の導体パターンの
印刷と、この導体パターンの一部が露出するようにして
磁性体を印刷し、これを繰り返し積層するものである。
またグリーンシート積層タイプは特開平1−15121
1号に記載されているように貫通孔を形成したグリーン
シートに導体パターンを形成し、これを複数枚積層する
ものがある。
【0003】図3はグリーンシート積層タイプの積層チ
ップインダクタの一部を分解した分解斜視図、図4は積
層チップインダクタの断面図である。
【0004】以下に従来の積層チップインダクタの製造
方法について説明する。
【0005】まず、フェライト系セラミック粉体と有機
結合剤、可塑剤、溶剤、その他添加物を所定の割合で混
練・分散しセラミック塗料を得る。
【0006】次に、このセラミック塗料をフィルム上に
塗工・乾燥し磁性体シート1aを成形する。
【0007】次に、この磁性体シート1aに機械的パン
チング方式やレーザ方式などの方法で穴開け加工をし、
穴開け加工した磁性体シート1dを得る。そしてこの加
工した磁性体シート1dに、銀または銀パラジウム等の
導体ペーストをスクリーン印刷等により穴に充填し導体
スルーホール3を形成する。
【0008】磁性体シート1a上に銀または銀パラジウ
ム等の導体ペーストを用い所定のパターンをスクリーン
印刷等で形成し導体パターン2aを配設し内部導体が形
成された磁性体シート1bを得る。同様に穴開け加工さ
れ導体スルーホールが形成された磁性体シート1d上に
銀または銀パラジウム等の導体ペーストを用い所定のパ
ターンをスクリーン印刷等で形成し導体パターン2bを
形成する。
【0009】次に、導体パターン2a,2bが形成され
た磁性体シート1b,1dを所定の枚数積み重ねて互い
の導体パターンを導体スルーホール3を介し接続し、1
つの連続したコイルパターンとなるように積層体を作製
する。また積層体の上・下層には保護層となりしかも適
当な磁界を形成するのに必要となる内部電極を配設して
いない磁性体シート1aも積層する。
【0010】通常は生産性を上げるためにコイルパター
ンは複数個同時に形成されるため次に、所定の大きさに
切断し、個片にばらす。
【0011】これらの個片にばらされた積層体を焼成
し、この焼結体の端面に導体パターン2と接続するよう
に導体ペーストを塗布・焼成して外部電極4を形成し、
必要に応じてニッケル・はんだ等で外部電極4にめっき
処理を施す。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように形成され
た従来の積層チップインダクタにおいて導体スルーホー
ルを介して接続される導体パターン間には浮遊容量が発
生する。この内部導体間に発生する浮遊容量が大きけれ
ば、その影響で共振周波数より高周波側のインピーダン
スの低下が大きくなる。このインピーダンスの低下は周
波数に反比例し特に500MHzより高い周波数の劣化が
クロック周波数の高速化に伴いデジタル電子機器のノイ
ズ除去効果に影響を生じさせている。
【0013】この場合の対策として、上下の導体パター
ンを導体スルーホールを介して接続してなる磁性体層に
用いる磁性体シートを1枚で厚くする方法が考えられる
が、磁性体シートが150μm以上では、磁性体シート
成形の際、乾燥が非常に困難で塗工スピードを極端に落
とさなければ磁性体シート表面にクラックなどが発生す
る。また150μm以上の磁性体シートでは導体スルー
ホールを形成するための穴開け加工の際、穴内部にカス
残りが多発したり、導体スルーホール内に導体ペースト
を充填する際、十分に充填されない。これらがすべて導
体スルーホール内の接続不良の原因となる。
【0014】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、上下の導体パターンを導体スルーホールを介して接
続してなる磁性体層に用いる磁性体シートにおいて、そ
の磁性体シートの成形が容易でしかも導体スルーホール
内部の接続信頼性の優れたものを用い、高周波でのイン
ピーダンス特性に優れた積層チップインダクタを提供す
ることを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、上下の導体パターンを導体スルーホールを
介して接続してなる磁性体層における上下の導体パター
ン間に位置する磁性体シートを生産が容易で不良発生が
少ない比較的薄い磁性体シートを少なくとも2枚以上重
ねて構成したものである。
【0016】これにより、製造方法が容易で高周波での
インピーダンス特性に優れた積層チップインダクタが得
られるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、上下の導体パターンを導体スルーホールを介して接
続してなる磁性体層における磁性体シートを、シートの
成形が容易でしかも導体スルーホール内部の接続信頼性
の優れた比較的薄いもので少なくとも2枚以上重ねて構
成し上下の導体パターン間の間隔を広げたもので、これ
により高周波でのインピーダンス特性を改善するもので
ある。
【0018】また請求項2に記載の発明は、上下の導体
パターン間に位置する磁性体シート1枚の厚みが25μ
mから125μmに限定したものであり、この範囲の厚み
であれば、磁性体シート成形が容易でありしかも、導体
スルーホール用の穴開け加工が容易で、また導体スルー
ホールの接続信頼性が確保できる。
【0019】また請求項3に記載の発明は、上下の導体
パターン間に位置する磁性体シートの総厚を150μm
から300μmに限定したものであり、特に500MHz
以上でのインピーダンスを向上させるものである。
【0020】(実施の形態1)以下に本発明の実施の形
態1における積層チップインダクタについて、図面を参
照しながら説明する。
【0021】図1は本発明の一実施の形態における積層
チップインダクタの一部を分解した分解斜視図である。
【0022】まず、ブチラール等の樹脂とフタール酸系
の可塑剤等と酢酸ブチル等の溶剤とを溶解させたビーク
ルとNi,Zn,Cu系等のフェライト粉末とを混練し
てなる磁性体スラリーをPET等の支持体の上面にドク
ターブレード法等のシート成形方法により塗布し、約4
0℃と約70℃の乾燥を連続して行い厚さ25μmから
250μmの図1の磁性体シート1aを得る。
【0023】次に磁性体シート1aにパンチング等によ
り直径約0.1mmの貫通孔を形成する。この貫通孔に銀
または銀パラジウム等の導電材料をスクリーン印刷等で
充填し約70℃で10分間乾燥し図1の導体スルーホー
ル3aが形成された磁性体シート1cを得る。
【0024】次に磁性体シート1aおよび1cに銀また
は銀パラジウム等の導電材料をスクリーン印刷等の方法
により所定のパターンに形成し約70℃10分間乾燥し
導体パターン2a,2bを形成し、導体パターン2aが
形成された磁性体シート1bおよび導体パターン2bが
形成され導体スルーホール3bが形成された磁性体シー
ト1dを得る。このとき磁性体シート1dに設けられた
導体パターン2bと導体スルーホール3bは電気的に接
合されている。
【0025】次に約130℃で発泡する粘着シート上に
磁性体シート1aを積層しPET等の支持体を剥離す
る。その上に磁性体シート同士が接するように磁性体シ
ート1aを置き約60℃から120℃で熱圧着して積層
しPET等の支持体を剥離する。この積層を数回繰り返
した後導体パターン2aを形成した磁性体シート1bを
同様の方法にて積層する。
【0026】次に導体スルーホール3aを形成した磁性
体シート1cを同様の方法にて積層する。このとき下部
の導体パターン2aと導体スルーホール3aは電気的に
接合されている。
【0027】次に導体パターン2bが形成され、また導
体スルーホール3bが形成された磁性体シート1dを同
様の方法にて積層する。このとき導体スルーホール3a
と導体スルーホール3bは電気的に接合されている。
【0028】次に磁性体シート1d上に磁性体シート1
aを同様の方法で積層し積層体(磁性体層)を得る。
【0029】次に複数個取りされるこの積層体を所定の
サイズの個片に切断し、発泡シートを発泡させ個片にば
らす。
【0030】次にこれらをセラミック等のさやに所定量
入れ、約900℃で3時間焼成する。
【0031】次に焼結した積層体の対向する端面に図2
の導体パターン2aおよび2bと電気的に接続するよう
に銀等の導電ペーストを塗布・乾燥し約850℃で焼成
して外部電極4を形成する。
【0032】最後に必要に応じて外部電極4を覆うよう
にニッケルめっき、はんだめっき等を施して積層チップ
インダクタを得る。
【0033】以上のように構成、製造された本発明の実
施の形態における積層チップインダクタについてその効
果を説明する。
【0034】図2は本実施の形態1における積層チップ
インダクタの断面図である。
【0035】上下の導体パターン間に発生する浮遊容量
が大きければ、その影響で共振周波数より高周波側のイ
ンピーダンスの低下が大きくなる。このインピーダンス
の低下は周波数に反比例し特に500MHzより高い周波
数の劣化がクロック周波数の高速化に伴いデジタル電子
機器のノイズ除去効果に影響を生じさせている。この対
策として、上下の導体パターン間に位置する磁性体シー
トを厚くし上下の導体パターン間の距離を広くする方法
が考えられる。しかし、磁性体シートを成形する場合、
その厚みが厚くなるほど乾燥温度・時間の条件設定が難
しく、磁性体シート表面にクラック等の発生が多発す
る。また上下の導体パターン間に位置する磁性体シート
は、上下の導体パターンを電気的に接続するため導体ス
ルーホールを形成しなければならない。この導体スルー
ホールを形成する場合も、その厚みが厚くなるほど穴開
け加工の際、穴内部に磁性体シートやPETなどの支持
体のカス残りが多発したり、また導体スルーホール内に
導体ペーストを充填する際、印刷条件が難しくなり十分
に充填されず電気的接続ができていない不具合が多発す
る。
【0036】(表1)は25μmから250μmの磁性体
シートを成形する際に表面にクラックなどの不具合が発
生しない最適な乾燥時間について、乾燥温度を40℃と
70℃で連続して乾燥する乾燥炉を用いて実験した結果
である。
【0037】
【表1】
【0038】磁性体シートを成形する場合、磁性体スラ
リーをPETなどの支持体に塗工するため有機溶剤の乾
燥は一方の表面からしか行えない。磁性体シートが厚く
なるとPETなどの支持体に近い部分が乾燥する前に、
反対側の熱風に接している部分がある程度乾燥してしま
う場合がある。この場合、内部に閉じ込められた有機溶
剤の蒸気が、このある程度乾燥した部分を通過するとき
磁性体シートの表面にクラック等の不具合を発生させる
ことになる。
【0039】(表1)に示すように、150μm以上の
磁性体シートでは低温の40℃乾燥での時間を45分以
上に長くしないとPETなどの支持体に近い部分の乾燥
が十分に行えないため表面にクラックが発生してしま
う。また、70℃乾燥においても15分以上の乾燥時間
が必要である。
【0040】これに対し、125μm以下の磁性体シー
トの場合、40℃での乾燥時間は25分以上であればよ
く、また70℃での乾燥時間は10分以上であればよい
ので、乾燥時間の短縮を図ることができる。
【0041】(実施の形態2)以下、本発明の実施の形
態2における積層チップインダクタについて説明する。
【0042】実施の形態1により得られる積層チップイ
ンダクタにおいて図1の磁性体シート1aおよび1bの
厚みは75μmとし、上下の導体パターン間に位置する
磁性体シート1cおよび1dの厚みを25μmから25
0μmのそれぞれ同じ厚さの磁性体シートとし2層およ
び3層重ねて、0.8mm×0.8mm×1.6mmの積層チ
ップインダクタを作製した。そしてそれぞれ厚みの磁性
体シートで、導体スルーホールの形成が容易であるかど
うかと、上下の導体パターンが電気的に接続されている
のか導通確認した。
【0043】以上の結果を(表2)に積層チップインダ
クタ300個中の導通不良数として表した。(表2)の
結果より、導体スルーホールが形成される磁性体シート
の厚さが150μm以上になると、穴開け加工および導
体印刷が困難になり導通不良数が増加することが判っ
た。
【0044】
【表2】
【0045】(実施の形態3)以下、本発明の実施の形
態3における積層チップインダクタについて説明する。
【0046】実施の形態1により得られる積層チップイ
ンダクタにおいて図1の磁性体シート1aおよび1bの
厚みは75μmとし、上下の導体パターン間に位置する
磁性体シート1cおよび1dの厚みを50μmとし1層
から8層重ねて上下の導体パターン間の距離を50μm
から400μmの積層チップインダクタを作製した。製
品厚みは、約0.8mmとなるように1aの積層枚数をそ
れぞれ変えた。また導体パターンは線幅55μm厚さ1
5μmとし上下の導体パターンを合わせて17/4ター
ンのものを使用した。形状は1.6mm×0.8mmとし
た。この導体パターンでのインピーダンス目標置は10
0MHzでは600Ωであり、そして500MHzでは25
0Ωである。
【0047】上下の導体パターン間の距離が50μmか
ら400μmの積層チップインダクタについてそれぞれ
100MHzと500MHzのインピーダンスを測定した結
果について(表3)に示す。
【0048】
【表3】
【0049】上下のパターン間の距離が100μm以下
では導体パターン間に発生する浮遊容量により500M
Hzでのインピーダンスが160Ω以下にしかならない。
また350μm以上では、上下のパターン間が広すぎて
磁束にロスが生じ、500MHzでのインピーダンスは満
足するものの100MHzでの値が極端に低下してしま
う。つまり、最適な上下の導体パターン間距離は150
μmから300μmであることが判った。
【0050】なお、本実施の形態では、上下の導体パタ
ーンの間に位置する磁性体シートの厚みは同じものを組
み合わせたが、25μmから125μmの異なる厚みのも
のを組み合わせても同様の結果が得られる。また、上下
の導体パターンが同一積層体内に複数組ある場合でも同
様の結果が得られる。
【0051】尚、実施の形態1〜3では、スルーホール
の直径を約0.1mmとしているが、本発明はこれに拘束
されるものではない。本発明の効果を十分に奏するスル
ーホールの直径は、0.03mm〜0.15mmであればよ
いが、好ましくは、0.05mm〜0.12mmがよい。
【0052】
【発明の効果】以上のように、本発明は、積層チップイ
ンダクタにおいて上下の導体パターンを導体スルーホー
ルを介して接続してなる磁性体層を生産が容易で不良発
生が少ない比較的薄い磁性体シートを複数枚重ねて構成
することで導体パターン間の距離を開け、500MHz以
上での高周波でのインピーダンスの低下を抑えるという
効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における積層セラミック電
子部品の一部を分解した分解斜視図
【図2】本発明の実施の形態における積層セラミック電
子部品の断面図
【図3】従来の技術における積層チップインダクタ電子
部品の一部を分解した分解斜視図
【図4】従来の技術における積層チップインダクタ電子
部品の断面図
【符号の説明】
1a 磁性体シート 1b 導体パターンが形成された磁性体シート 1c 導体スルーホールが形成された磁性体シート 1d 導体スルーホールが形成され、さらに導体パター
ンも形成された磁性体シート 2a,2b 導体パターン 3a,3b 導体スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲崎 智幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中森 達哉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E070 AA01 AB01 BA12 CB03 CB13 CB17 CC01 DB02 EA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下の導体パターンを導体スルーホール
    を介して接続してなる磁性体層と、この磁性体層に接続
    される一対の外部電極とを備え、前記磁性体層における
    上下の導体パターン間に位置するとともに前記導体スル
    ーホールを有してなる磁性体シートを少なくとも2枚以
    上重ねて構成した積層チップインダクタ。
  2. 【請求項2】 上下の導体パターン間に位置する磁性体
    シート1枚の厚みが25μmから125μmである請求項
    1記載の積層チップインダクタ。
  3. 【請求項3】 上下の導体パターン間に位置する磁性体
    シートの総厚みが150μmから300μmである請求項
    2記載の積層チップインダクタ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002299123A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Sumitomo Special Metals Co Ltd 積層型インダクタンス素子
JP2005294686A (ja) * 2004-04-02 2005-10-20 Murata Mfg Co Ltd 積層コイル部品
JP2007214341A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Taiyo Yuden Co Ltd 積層インダクタ

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