JP2005045103A - チップインダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高いＱが得られ、従来のチップインダクタの若干の設計変更および製造工程の変更で対応でき、量産性が優れ、もってコストアップを招くことなく製造できるチップインダクタを提供する。
【解決手段】コイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体からなる複数の絶縁層を積層して、コイル用導体パターンが絶縁層間で連続したコイル４を内蔵した積層体３を構成する。積層体３の積層方向に対して直角方向の両端部に前記コイル４の両端の引き出し部が接続された端子電極５ａ、５ｂを有する。前記積層体３の実装面を下面とした場合、コイル４を、積層体３の上側に偏よった位置に形成する。これによりコイル４の発生磁束がプリント基板２の導体パターンと鎖交する度合いが減少し、Ｑが向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体からなる複数の絶縁層を積層して、前記コイル用導体パターンが前記絶縁層間で連続したコイルを内蔵した積層体を構成したチップインダクタ（チップビーズと称されるものを含む）に関する。

コイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体からなる複数の絶縁層を積層、焼結することにより得る従来のチップインダクタは、図５に示すように、積層体２０内の積層方向のほぼ中間部にコイル２１を内蔵した構造を有している。２２は積層体２０の積層方向に対して直角方向の両端面に設けられて、コイル２１の両端をそれぞれ接続した端子電極である。端子電極２２はプリント基板２３上のランド２４に半田２５により接続、固定されて実装される。２６は積層体２０の上面に設けられたマークであり、チップの方向性と上面であることを表示するものである。

また、同様のコイルを有する従来のチップインダクタとして、特許文献１には、図６に示すように、積層体２０の上下面の対角位置にマーク２７、２８を設けて、積層体２０のいずれの面であってもプリント基板への実装面としてもよいようにしたものが開示されており、このような場合にも、コイル２１は積層方向の中間に位置する。

特許第３３５９８０２号公報

しかしながら、近年の電子機器の高周波化に伴い、積層型電子部品も小型化が進んでいる。チップインダクタも小型化が進んでおり、小型化するのに比例して、積層体内部のコイルの内径も小さくなることからＱも低下する傾向にある。また、小型化により、コイル２１とプリント基板２３との距離が近接し、コイル２１で発生する磁束がプリント基板２３の導体パターンと鎖交してＱを低下させる原因となっている。

チップインダクタが使用される電子機器は、携帯電話等の入出力段の高周波回路に多く使用され、この入出力段におけるＱの低下は、入出力信号の損失に直接つながるため、少しでも高い値が求められる。特に形状が０６０３（長さ：０．６ｍｍ、高さと幅：０．３ｍｍ）以下のチップインダクタではその市場要求が強い。

本発明は、上記問題点に鑑み、高いＱが得られ、従来のチップインダクタの若干の設計変更および製造工程の変更で対応でき、量産性が優れ、もってコストアップを招くことなく製造できるチップインダクタを提供することを目的とする。

（１）本発明のチップインダクタは、コイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体からなる複数の絶縁層を、コイル用導体パターンを有しない絶縁層とともに積層して、前記コイル用導体パターンが前記絶縁層間で連続したコイルを内蔵した積層体を構成し、前記積層体の積層方向に対して直角方向の両端部に端子電極を設け、前記コイルの両端の引き出し部を前記端子電極に接続したほぼ直方体形状のチップインダクタであって、
前記積層体の実装面を下面とした場合、前記コイルを、積層体の上側に偏よった位置に形成したことを特徴とする。

（２）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）に記載のチップインダクタにおいて、
前記積層体の下面からコイルの下端までの積層方向の幅をａ、コイル上端から積層体上面までの積層方向の幅をｂ、積層体の積層方向の幅をｃとしたとき、
０．７≧ａ／ｃ≧０．３、６．０≧ａ／ｂ≧２．０としたことを特徴とする。

（３）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）または（２）に記載のチップインダクタにおいて、
前記積層体の上面にプリント基板への搭載用のマークを設けたことを特徴とする。

プリント基板にはランドパターン等の導体パターンが多く形成されており、これらの導体パターンがチップインダクタのコイルで発生する磁束の遮蔽板として作用する。しかし本発明においては、コイルが積層体の上側に偏った位置に形成されているので、コイルで発生する磁束がプリント基板の導体パターンと鎖交する度合が減少し、Ｑを高めることができる。本発明のチップインダクタは、コイルの積層方向の位置を変更することで実施できるため、従来のチップインダクタの若干の設計変更および製造工程の変更で対応できるので、量産性に優れ、コストアップを招くことなくチップインダクタを製造することができる。

図１は本発明によるチップインダクタの一実施の形態を実装状態で示す断面図である。図２はそのコイルにおいて発生する磁束を説明する平面図である。図１、図２において、１はチップインダクタ、２はプリント基板である。チップインダクタ１はコイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体でなる複数の絶縁層、およびコイル用導体パターンを有しない絶縁層を積層した積層体３により構成される。４は積層方向に隣接するコイル用導体パターンどうしを内部で接続することにより構成されたコイル、５ａ、５ｂは積層体３の積層方向に対して直角方向の両端に設けられた端子電極である。コイル４の両端の引き出し部４ｘ、４ｙはこれらの端子電極５ａ、５ｂに接続される。

このチップインダクタ２は、両端の端子電極５ａ、５ｂを、プリント基板２上のランド６ａ、６ｂに半田７によって接続、固定することにより実装される。８はこのチップインダクタ１をプリント基板２に実装するために積層体３の上面に設けられたマークである。このマーク８は、積層体３と異なる光反射率を持つ物質を含んで構成され、光学的識別装置によってこのマーク８が識別されることにより、チップの方向性や上面であることを認識するために設けられたものである。

このチップインダクタ１は、プリント基板２を下側として、積層体３の上側に偏った位置に形成されている。このように、コイル４を積層体３の上位置に偏らせて形成することにより、コイル４に流れる電流によって発生する磁束φがプリント基板２の導体パターンと鎖交する度合いが減少し、Ｑの向上が図れる。

ここで、前記積層体３の下面からコイル４の下端までの積層方向の幅をａ、コイル上端から積層体上面までの積層方向の幅をｂ、積層体の積層方向の幅をｃとしたとき、０．７≧ａ／ｃ≧０．３でかつ６．０≧ａ／ｂ≧２．０とすることが好ましく、０．６≧ａ／ｃ≧０．４でかつ６．０≧ａ／ｂ≧４．０、とすることがさらに好ましい。ａ／ｃが０．３未満、またはａ／ｂが２未満であると、コイル４がプリント基板２から十分に離れず、これにより、前記磁束鎖交の度合いの減少によるＱの向上効果が得にくくなる。また、ａ／ｃが０．７が超えたり、ａ／ｂが６．０を超えると、所定のターン数を得るためのコイル４の設計が困難になる。

図３はこの実施の形態のチップインダクタの積層構造図である。このチップインダクタは、シート積層法あるいはスクリーン印刷法により作製される。シート積層法による場合は、多数個分のコイル用導体パターンを縦横に形成したセラミックグリーンシートを積層し、熱圧着し、個々のチップに切断した後に焼成し、端子電極５ａ、５ｂを焼き付けし、必要な電気めっきを施すことにより製造される。

前記グリーンシートは、磁性体または非磁性体粉末を有機バインダおよび溶剤とともに混合して絶縁体ペーストを作成し、これをドクターブレード法によりＰＥＴフィルムのような剥離可能なシート上に一定厚みで薄い帯状に展開することにより得られる。

図３において、３ａ〜３ｙは前記グリーンシートにより形成される絶縁層である。４ａ〜４ｉは導体ペーストの印刷により形成されるコイル用導体パターンである。最上層、最下層のコイル用導体パターン４ａ、４ｉの一部には前記引き出し部４ｘ、４ｙが形成される。コイル用導体パターン４ａ〜４ｉを形成する導体ペーストは、銀や銅などの導体粉末を有機バインダおよび溶剤に混合してなるものである。積層方向に隣接するコイル用導体パターン４ａ〜４ｉの端部間を接続するため、コイル用導体パターン４ａ〜４ｈを形成する絶縁層３ｄ〜３ｋにはスルーホール９を形成し、各スルーホール９に、コイル用導体パターン４ａ〜４ｈの印刷により導体ペーストを充填する。

本発明においては、前記コイル４を積層体３の上部に偏らせて形成するため、コイル４を形成する最上層のコイル用導体パターン４ａより上の絶縁層３ａ〜３ｃより、最下層のコイル用導体パターン４ｉより下の絶縁層３ｌ〜３ｙの層数を多くする。このように絶縁層３ｌ〜３ｙの層数を多くする代わりに、最下層のコイル用導体パターン４ｉより下の絶縁層の厚さを厚くすることによって前記幅ａを大きくしてもよい。前記マーク８は、最上層の絶縁層４ａ上に形成される。

本発明のチップインダクタは、１００５タイプ（長さ１ｍｍ、高さおよび幅０．５ｍｍ）以下、特に０６０３以下のタイプに適用する場合、すなわちプリント基板２とコイル４との距離が近接する小型のインダクタに好適な構造である。また、使用周波数が５００ＭＨｚ〜５０００ＭＨｚ、特に８００ＭＨｚ〜２０００ＭＨｚにおいて用いる場合に好適である。

前記０６０３の寸法となるチップインダクタを、スクリーン印刷法を用いて作製した。絶縁層３ａ〜３ｙを形成するためのグリーンシートには、ストロンチウム、カルシウム、アルミナ、酸化珪素からなるガラス７０重量％、アルミナ３０重量％の組成のセラミック組成物からなるセラミックグリーンシートを用いた。

コイル用導体パターン４ａ〜４ｉは銀を主成分とした導体ペーストの印刷によって形成した。コイル用導体パターン４ａ〜４ｉのパターン幅は３０μｍ、パターン厚みを５μｍ、コイル４の長手方向の内径を４００μｍ、短手方向の内径を１５０μｍ、コイル用導体パターン４ａ〜４ｉ間の各絶縁層３ｄ〜３ｋの厚みを９μｍ、ターン数を４とし、１００ＭＨｚにおけるインダクタンス値が４．７ｎＨとなるように設計した。

また、マーク８には、グリーンシートと同じくストロンチウム、カルシウム、アルミナ、酸化珪素からなるガラス７０重量％、アルミナ３０重量％の組成のセラミック組成物に、微量のクロムとコバルトを混合したものを用いた。グリーンシートに設けるスルーホール９はレーザにより形成した。コイル用導体パターン４ａ〜４ｉおよびマーク８の形成は、スクリーン印刷法により行った。

また、個々のチップに切断した後に、切断カスの除去やチップの角を丸める目的でグリーン状態でバレル処理を行い、チップのみを取り出して９００℃にて焼成した。その後、端子電極５ａ、５ｂの下地となる銀を主成分とする導体ペーストを塗布して焼き付けし、さらに銅とニッケルと錫を電気めっきした。なおこの電気めっきは、この他、ニッケルと錫、ニッケルと金、あるいはニッケルと銀等で行うことが好ましい。

図４は従来品と本実施例のチップインダクタの代表特性であるＱの比較データを、両インダクタのターン数、絶縁層およびコイルの材質を同じにした場合について対比して示す。図４において、Ｂは図５もしくは図６に示したように、コイル２１は上下のほぼ中間位置に形成されており、したがって図１に示したａ、ｂの比ａ／ｂはほぼ１である。一方、本発明の実施例においては、ａ／ｂをほぼ４とした。

図４から分かるように、本実施例のチップインダクタを使用するに好適な携帯電話の使用周波数帯である８００ＭＨｚから２０００ＭＨｚの範囲において、本実施例Ａの方が従来品Ｂに比較し、Ｑが５から９優れていることがわかる。

本発明によるチップインダクタの一実施の形態を示す断面図である。 図１のチップインダクタのコイルの発生磁束を示す平面図である。 図１のチップインダクタの層構造図である。 本発明の実施例と従来品のチップインダクタのＱの周波数特性を比較して示す図である。 従来のチップインダクタの一例を示す断面図である。 従来のチップインダクタの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１：チップインダクタ、２：プリント基板、３：積層体、３ａ〜３ｙ：絶縁層、４：コイル、４ａ〜４ｉ：コイル用導体パターン、５ａ、５ｂ：端子電極、６ａ、６ｂ：ランド、７：半田、８：マーク、９：スルーホール

Claims (3)

1. コイル用導体パターンを形成した磁性体または非磁性体からなる複数の絶縁層を、コイル用導体パターンを有しない絶縁層とともに積層して、前記コイル用導体パターンが前記絶縁層間で連続したコイルを内蔵した積層体を構成し、前記積層体の積層方向に対して直角方向の両端部に端子電極を設け、前記コイルの両端の引き出し部を前記端子電極に接続したほぼ直方体形状のチップインダクタであって、
   前記積層体の実装面を下面とした場合、前記コイルを、積層体の上側に偏よった位置に形成したことを特徴とするチップインダクタ。
2. 請求項１に記載のチップインダクタにおいて、
   前記積層体の下面からコイルの下端までの積層方向の幅をａ、コイル上端から積層体上面までの積層方向の幅をｂ、積層体の積層方向の幅をｃとしたとき、
   ０．７≧ａ／ｃ≧０．３、６．０≧ａ／ｂ≧２．０としたことを特徴とするチップインダクタ。
3. 請求項１または２に記載のチップインダクタにおいて、
   前記積層体の上面にプリント基板への搭載用のマークを設けたことを特徴とするチップインダクタ。

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