JP2001230119A

JP2001230119A - 積層インダクタ

Info

Publication number: JP2001230119A
Application number: JP2000035593A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sakata; 啓二坂田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-24
Also published as: KR20010085376A; CN1309399A; KR100360970B1; TW490687B; US20010017582A1

Abstract

(57)【要約】【課題】直流抵抗が小さく大きな直流電流を流すこと
ができる積層インダクタを提供する。【解決手段】積層インダクタ１０の積層体１２は、積
層される複数の磁性体層１４を含む。磁性体層１４間に
は、コイル導体パターン１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび
１６ｄが形成される。コイル導体パターン１６ａ〜１６
ｄは、磁性体層１４に形成したスルーホール１８を介し
て螺旋状に接続される。コイル導体パターン１６ａ〜１
６ｄは、磁性体層１４の主面上における投影面の面積が
磁性体層１４の主面の面積の３５％以上７５％以下にな
るように形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は積層インダクタに
関し、特に、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ用のチョー
クコイルなどとして使用される積層インダクタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パソコンのメイン電源などに用いられる
ＤＣ／ＤＣコンバータでは、直流抵抗が小さく大きな直
流電流を流すことができるコイルないしはインダクタが
必要となっている。従来、この種のインダクタには、ド
ラム型のコアに導線を巻いたタイプのものが多く使われ
ている。

【０００３】図１０は従来のインダクタの一例を示す図
解図である。図１０に示すインダクタ１では、ドラム型
のコア２に、断面が円形の導線３が巻かれる。図１１は
従来のインダクタの他の例を示す図解図である。図１１
に示すインダクタ１では、ドラム型のコア２に、断面が
長方形の導線３が巻かれる。図１２は従来のインダクタ
のさらに他の例を示す図解図である。図１２に示すイン
ダクタ１では、ドラム型のコア２に、断面が長方形の導
線３が巻かれ、さらに、コア２の中央部分すなわち導線
３からなるコイルの中心部分に、エアーギャップないし
は空洞部分４が形成される。図１１に示すインダクタ１
では、図１０に示すインダクタ１と比べて、断面が長方
形の導線３が用いられるので、導線３が巻かれるスペー
スを隙間なく有効に使えるため、直流抵抗を小さくする
ことができ、大きな直流電流を流すことができるという
利点がある。また、図１２に示すインダクタ１では、図
１１に示すインダクタ１と比べて、コア２の中央部分す
なわち導線３からなるコイルの中心部分に、磁束を切る
ようにエアーギャップないしは空洞部分４が形成される
ので、インダクタンスの直流重畳特性が改善される。

【０００４】ところが、図１０ないし図１２に示すイン
ダクタ１では、フェライトからなるコア２と内部の導線
３とを同時に加工することができず、たとえば、Ｅ型の
コアに導線を巻いて、さらに別のＥ型のコアを重ね合わ
せるという方法がとられる。この場合、コア同士の接触
が十分な面接触とならず、特性の低下やばらつきの原因
となる。また、コアなどの加工が複雑なこと、コアを金
型で作ること、断面が長方形の導線のコストが高いこと
などにより、製品コストが高くなるといった欠点があっ
た。

【０００５】そこで、そのような欠点がない積層インダ
クタが考え出された。特開平１０−１２４４３号および
特開平１０−２７７１２号には、そのような従来の積層
インダクタが開示されている。図１３は従来の積層イン
ダクタの一例を示す図解図である。図１３に示す積層イ
ンダクタ５は積層体６を含む。積層体６は積層される複
数の磁性体層６ａを含み、それらの磁性体層６ａ間には
コイル導体パターン７がそれぞれ形成される。これらの
コイル導体パターン７は、磁性体層６ａに形成したスル
ーホールを介して螺旋状に接続される。また、積層体６
の両端部には、外部電極８ａおよび８ｂが形成される。
これらの外部電極８ａおよび８ｂは、コイル導体パター
ン７からなるコイルの両端に接続される。さらに、積層
体６ないしは磁性体層６ａの中央部分すなわちコイルの
中心部分には、インダクタンスの直流重畳特性を改善す
るために、空洞部分９ａが形成される。図１４は従来の
積層インダクタの他の例を示す図解図である。図１４に
示す積層インダクタ５は、図１３に示す積層インダクタ
５と比べて、積層体６ないしは磁性体層６ａの中央部分
すなわちコイルの中心部分が、インダクタンスの直流重
畳特性を改善するために、非磁性セラミックス９ｂで形
成される。図１３および図１４に示す積層インダクタ５
では、図１０ないし図１２に示すインダクタ１と比べ
て、加工が複雑にならないので、低コストで作ることが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の積層インダクタでは、コイル導体パターンの面積が小
さいため、直流抵抗が大きく、大きな直流電流を流すに
は不向きである。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、直
流抵抗が小さく大きな直流電流を流すことができる積層
インダクタを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる積層イ
ンダクタは、積層される複数の磁性体層と、複数の磁性
体層間に形成され、磁性体層に形成したスルーホールを
介して螺旋状に接続される複数のコイル導体パターンと
を含む積層インダクタにおいて、磁性体層の主面上にお
ける複数のコイル導体パターンの１周分の投影面の面積
を、磁性体層の主面の面積の３５％以上７５％以下にし
たことを特徴とする、積層インダクタである。この発明
にかかる積層インダクタでは、磁性体層においてコイル
導体パターンの近傍部分に非磁性部分が形成されてもよ
い。

【０００９】この発明にかかる積層インダクタでは、磁
性体層の主面上における複数のコイル導体パターンの１
周分の投影面の面積を、磁性体層の主面の面積の３５％
以上７５％以下にしたので、複数のコイル導体パターン
からなるコイルの直流抵抗が小さくなり、大きな直流電
流を流すことができる。また、この発明にかかる積層イ
ンダクタでは、磁性体層においてコイル導体パターンの
近傍部分に非磁性部分が形成されると、非磁性部分で磁
束が切られるので、複数のコイル導体パターンからなる
コイルの近傍部分で磁気飽和が起こりにくくなり、イン
ダクタンスの直流重畳特性が改善される。

【００１０】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる積層イン
ダクタの一例を示す図解図であり、図２はその積層イン
ダクタの分解斜視図である。この積層インダクタ１０は
積層体１２を含む。

【００１２】積層体１２は積層される複数の磁性体層１
４を含む。これらの磁性体層１４間には、第１のコイル
導体パターン１６ａ、第２のコイル導体パターン１６
ｂ、引出しコイル導体パターン１６ｃおよび１６ｄが形
成される。この場合、複数の第１のコイル導体パターン
１６ａおよび複数の第２のコイル導体パターン１６ｂが
交互に形成される。なお、図１および図２では、第１の
コイル導体パターン１６ａおよび第２のコイル導体パタ
ーン１６ｂのうちいくつかのものが省略されている。引
出しコイル導体パターン１６ｃおよび１６ｄは、これら
の第１のコイル導体パターン１６ａおよび第２のコイル
導体パターン１６ｂの上方および下方にそれぞれ形成さ
れる。また、一方の引出しコイル導体パターン１６ｃ
は、磁性体層１４の一端部にのびる引出し部を有する。
また、他方の引出しコイル導体パターン１６ｄは、磁性
体層１４の他端部にのびる引出し部を有する。さらに、
引出しコイル導体パターン１６ｃおよび１６ｄ間の磁性
体層１４には、スルーホール１８がそれぞれ形成され
る。そして、上述のコイル導体パターン１６ａ、１６
ｂ、１６ｃおよび１６ｄは、スルホール１８を介して螺
旋状に接続される。

【００１３】また、この積層インダクタ１０において、
コイル導体パターン１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６
ｄは、図３に示すように、磁性体層１４の主面上におけ
る１周分の投影面の面積Ｓｃが磁性体層１４の主面の面
積Ｓｍの３５％以上７５％以下になるように形成され
る。

【００１４】さらに、積層体１２の両端部には、外部電
極２０ａおよび２０ｂが形成される。これらの外部電極
２０ａおよび２０ｂは、コイル導体パターン１６ｃおよ
び１６ｄの引出し部すなわちコイル導体パターン１６
ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄからなるコイルの一端
および他端にそれぞれ接続される。

【００１５】この積層インダクタ１０を作るためには、
たとえば、まず、磁性体層の材料となるグリーンシート
上に各コイル導体パターンをスクリーン印刷などの方法
で印刷して形成する。そして、第１のコイル導体パター
ンを形成したグリーンシートおよび第２のコイル導体パ
ターンを形成したグリーンシートを交互に積み重ね、そ
れを引出しコイル導体パターンを形成したグリーンシー
トで挟み、さらに、その外側をグリーンシートで挟み込
んで、積層物を作る。そして、その積層物をプレスし、
焼成して、積層体を作り、その積層体に外部電極を形成
して、積層インダクタ１０を作る。

【００１６】この積層インダクタ１０では、磁性体層１
４の主面上における複数のコイル導体パターン１６ａ、
１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄの１周分の投影面の面積Ｓ
ｃを、磁性体層１４の主面の面積Ｓｍの３５％以上７５
％以下にしたので、複数のコイル導体パターン１６ａ、
１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄからなるコイルの直流抵抗
が小さくなり、大きな直流電流を流すことができる。

【００１７】なお、磁性体層の主面の面積Ｓｍに対する
コイル導体パターンの投影面の面積Ｓｃの面積比率が３
５％未満では、コイルの直流抵抗が大きくなり、好まし
くない。一方、その面積比率が７５％をこえると、磁束
が回らなくなるため、取得インダクタンスが小さくな
り、好ましくない。

【００１８】また、この積層インダクタ１０は、上述の
ような積層的な工法で作ることができるため、巻線を用
いたインダクタのように加工が複雑にならず、低コスト
で作ることができる。

【００１９】さらに、この積層インダクタ１０では、一
体的に成形されるため、薄型化が容易である。

【００２０】ここで、上述の積層インダクタ１０におい
て、円板状の磁性体層１４と、磁性体層１４の主面上に
おける１周分の投影面がリング状であるコイル導体パタ
ーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄとを用いた場
合の電気特性などについて説明する。

【００２１】たとえば、図４に示すように、直径Ｄが４
ｍｍの円板状の磁性体層１４と、１周分の投影面の幅方
向における中央部分Ｃが２ｍｍの円でありかつ幅Ｗが１
ｍｍのコイル導体パターン１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよ
び１６ｄとを用いた場合、磁性体層１４の主面の面積は
１２．５６ｍｍ²となり、コイル導体パターン１６ａ、
１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄの１周分の投影面の面積は
６．２８ｍｍ²となり、磁性体層１４の主面の面積に対
するコイル導体パターン１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび
１６ｄの１周分の投影面の面積の面積比率は５０％とな
る。上述の例において、高さないしは厚みが１ｍｍであ
る積層インダクタを作ると、１０μＨのインダクタンス
において、直流抵抗は０．２Ω程度となる。また、上述
の例において、コイル導体パターンの幅Ｗを０．３ｍｍ
にすると、面積比率は１５％となり、同じ１０μＨのイ
ンダクタンスを取得するのに必要となるコイル導体パタ
ーンの巻数は少なくなり、最大取得できるインダクタン
スも大きくなるが、１０μＨのインダクタンスにおける
直流抵抗は０．４Ω程度と大きくなる。さらに、上述の
例において、コイル導体パターンの幅Ｗを変えた場合の
各インダクタンスにおける直流抵抗の値を表１に示し
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、この表１をグラフにすると、図５に
示すようになる。

【００２４】表１および図５に示すグラフより、コイル
導体パターンの幅Ｗを広げることで、直流抵抗は小さく
なるが、徐々にその低下の度合いが小さくなり、面積比
率の増加に対する効果は小さくなり、さらに、最大取得
できるインダクタンスも小さくなることがわかる。ま
た、コイル導体パターンの幅Ｗを広げることで直流抵抗
は小さくできるが、取得できるインダクタンスの領域も
考慮すると、上述の例では、３０μＨまでは取得できる
面積比率を３５％以上とする。

【００２５】図６はこの発明にかかる積層インダクタの
他の例を示す図解図であり、図７はその積層インダクタ
の分解斜視図である。図６および図７に示す積層インダ
クタ１０では、図１および図２に示す積層インダクタ１
０と比べて、１つの第２のコイル導体パターン１６ｂの
内側部分に、エアーギャップないしは空洞部分２２が形
成されている。

【００２６】図６および図７に示す積層インダクタ１０
は、図１および図２に示す積層インダクタ１０と同様に
して作られるが、空洞部分２２は、グリーンシート上で
第２のコイル導体パターンの内側部分に、たとえばカー
ボンなどの有機ペーストを薄く塗布しておき、全体を焼
成することによって形成される。

【００２７】図６および図７に示す積層インダクタ１０
では、図１および図２に示す積層インダクタ１０と比べ
て、特に、空洞部分２２がコイルの中心部分を通る磁束
を切るため、コイルの中心部分で磁気飽和が起こりにく
くなり、優れたインダクタンスの直流重畳特性が得られ
る。

【００２８】この空洞部分２２は、有機ペーストの塗布
厚や塗布部分を変えることによって、大きさや位置を容
易に変えることができ、これによって、必要な特性を得
ることができる。

【００２９】図８は、空洞部分を形成しない場合、空洞
部分を形成した場合および空洞部分を大きくした場合の
積層インダクタの電気特性を示すグラフである。図８に
示すグラフより明らかなように、空洞部分を形成しない
場合より形成した場合のほうが積層インダクタのインダ
クタンスの直流重畳特性がよくなることがわかり、さら
に、空洞部分を大きくした場合にインダクタンスの直流
重畳特性がさらによくなることがわかる。

【００３０】なお、有機ペーストを塗布して空洞部分２
２を形成する代わりに、有機ペーストの塗布部分と同じ
大きさの樹脂シートを設けても、コイル導体パターンの
近傍部分に非磁性部分が形成されることになり、非磁性
部分で磁束が切られるので、コイルの近傍部分で磁気飽
和が起こりにくくなり、インダクタンスの直流重畳特性
がよくなる。

【００３１】図９はこの発明に積層インダクタのさらに
他の例を示す分解斜視図である。図９に示す積層インダ
クタ１０では、図１および図２に示す積層インダクタ１
０と比べて、特に、第１のコイル導体パターン１６ａお
よび第２のコイル導体パターン１６ｂがそれぞれＣ字型
に形成され、引出しコイル導体パターン１６ｃおよび１
６ｄがそれぞれＪ字型に形成されている。このように、
コイル導体パターンの形状を変えても、同様の効果が得
られる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、直流抵抗が小さく大
きな直流電流を流すことができる積層インダクタが得ら
れる。また、この発明にかかる積層インダクタでは、磁
性体層においてコイル導体パターンの近傍部分に非磁性
部分が形成されると、インダクタンスの直流重畳特性が
改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる積層インダクタの一例を示す
図解図である。

【図２】図１に示す積層インダクタの分解斜視図であ
る。

【図３】図１に示す積層インダクタの磁性体層の主面お
よびコイル導体パターンの投影面を示す平面図である。

【図４】磁性体層およびコイル導体パターンの他の例を
示す斜視図である。

【図５】図４に示す磁性体層およびコイル導体パターン
を用いた積層インダクタの電気特性を示すグラフであ
る。

【図６】この発明にかかる積層インダクタの他の例を示
す図解図である。

【図７】図６に示す積層インダクタの分解斜視図であ
る。

【図８】空洞部分を形成しない場合、空洞部分を形成し
た場合および空洞部分を大きくした場合の積層インダク
タの電気特性を示すグラフである。

【図９】この発明にかかる積層インダクタのさらに他の
例を示す分解斜視図である。

【図１０】従来のインダクタの一例を示す図解図であ
る。

【図１１】従来のインダクタの他の例を示す図解図であ
る。

【図１２】従来のインダクタのさらに他の例を示す図解
図である。

【図１３】従来の積層インダクタの一例を示す図解図で
ある。

【図１４】従来の積層インダクタの他の例を示す図解図
である。

【符号の説明】

１０積層インダクタ１２積層体１４磁性体層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄコイル導体パターン１８スルーホール２０ａ、２０ｂ外部電極２２空洞部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層される複数の磁性体層、および前記
複数の磁性体層間に形成され、前記磁性体層に形成した
スルーホールを介して螺旋状に接続される複数のコイル
導体パターンを含む積層インダクタにおいて、前記磁性体層の主面上における前記複数のコイル導体パ
ターンの１周分の投影面の面積を、前記磁性体層の主面
の面積の３５％以上７５％以下にしたことを特徴とす
る、積層インダクタ。
【請求項２】前記磁性体層において前記コイル導体パ
ターンの近傍部分に非磁性部分が形成された、請求項１
に記載の積層インダクタ。