JP2005259878A

JP2005259878A - Laminated coil component

Info

Publication number: JP2005259878A
Application number: JP2004067482A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Ito; 陽一郎伊藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the laminated coil component of a vertically laminated lateral winding, wherein it is made compatible to obtain a low DC resistance and to obtain a large and fixed inductance. <P>SOLUTION: Ends of a strip-conductor are connected to each other by a connection conductor which comprises a plurality of via holes close to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、積層インダクタ、積層インピーダンス素子などの積層コイル部品に関する。 The present invention relates to multilayer coil components such as multilayer inductors and multilayer impedance elements.

積層インダクタや積層インピーダンス素子などの積層コイル部品の一種として、特許文献１に記載された積層コイル部品がある。この積層コイル部品は、積層面に平行に配設された帯状導体の端部同士をバイアホールによって接続してコイル導体を形成している。積層方向が縦方向（一般的な実装状態で回路基板に垂直方向）で、コイル導体の軸方向が横（回路基板に平行方向）であることから、この種の積層コイル部品は「縦積層横巻型」と呼ばれる。
特開２００３−２５２１１７号公報 As one type of multilayer coil component such as a multilayer inductor or a multilayer impedance element, there is a multilayer coil component described in Patent Document 1. In this laminated coil component, end portions of strip-like conductors arranged in parallel to the laminated surface are connected by via holes to form a coil conductor. Since the stacking direction is the vertical direction (perpendicular to the circuit board in a general mounting state) and the axial direction of the coil conductor is horizontal (the direction parallel to the circuit board), this type of multilayer coil component is It is called a “roller”.
JP 2003-252117 A

縦積層横巻型の積層コイル部品では、コイル導体のうち相当の部分がバイアホールによってなる。そのため、コイル導体全体としての直流抵抗値を低減するためには、帯状導体を幅広く且つ厚く形成するとともに、バイアホールの径を大きくすることが重要である。 In a vertically laminated horizontally wound laminated coil component, a considerable portion of the coil conductor is formed by a via hole. For this reason, in order to reduce the direct current resistance value of the entire coil conductor, it is important to form the strip-shaped conductor wide and thick and to increase the diameter of the via hole.

一方、バイアホールの径を大きくすると以下のような問題が発生することがわかった。すなわち、バイアホールに充填されている導電性ペーストとセラミック積層体を構成するフェライトとでは、焼成したときの収縮挙動が異なっているため、焼成後にはバイアホールとフェライトとの界面で応力が発生している（これを残留応力という）。フェライトに応力がかかると磁歪効果によって透磁率が低下するため、積層コイル部品では残留応力が大きくなると大きなインダクタンス（あるいはインピーダンス）を得ることが困難になる。ここで、直流抵抗を低減するためにバイアホールの径を大きくすると、バイアホールとフェライトの界面で生じる残留応力が大きくなって、大きなインダクタンスを得られないという問題が発生していた。また、残留応力は常に一定の値になるとは限らないため、残留応力が大きくなるほど個々の部品間での残留応力のばらつきが大きくなり、結果としてインダクタンス値のばらつきが大きくなるという問題も発生している。 On the other hand, it has been found that the following problems occur when the diameter of the via hole is increased. In other words, the conductive paste filled in the via hole and the ferrite constituting the ceramic laminate have different shrinkage behaviors when fired, so stress is generated at the interface between the via hole and ferrite after firing. (This is called residual stress). When stress is applied to the ferrite, the magnetic permeability is lowered due to the magnetostrictive effect. Therefore, it becomes difficult to obtain a large inductance (or impedance) in the laminated coil component if the residual stress increases. Here, when the diameter of the via hole is increased in order to reduce the direct current resistance, the residual stress generated at the interface between the via hole and the ferrite is increased, resulting in a problem that a large inductance cannot be obtained. In addition, since the residual stress is not always a constant value, the larger the residual stress, the larger the variation of the residual stress between individual parts, resulting in a problem that the variation of the inductance value increases. Yes.

つまり、直流抵抗の低減を図るとインダクタンスの低下およびインダクタンスのばらつきを招くため、低い直流抵抗を得ることと、大きくかつ一定のインダクタンスを得ることとを両立させることが困難である。 That is, if the direct current resistance is reduced, the inductance is reduced and the inductance is varied. Therefore, it is difficult to achieve both a low direct current resistance and a large and constant inductance.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、セラミック積層体と、該セラミック積層体の内部に配設されたコイル導体とからなる積層コイル部品であって、前記セラミック積層体の積層面に平行に複数の帯状導体が設けられ、所定の帯状導体の所定の端部と、異なる積層面に配置された帯状導体の所定の端部とが、互いに近接している複数のバイアホールからなる接続導体によって接続されることによって、コイル軸方向が前記積層体の積層方向と直交するように前記コイル導体が構成されていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a laminated coil component comprising a ceramic laminate and a coil conductor disposed inside the ceramic laminate, and a laminated surface of the ceramic laminate. A plurality of strip conductors are provided in parallel to each other, and a predetermined end portion of the predetermined strip conductor and a predetermined end portion of the strip conductors arranged on different laminated surfaces are formed of a plurality of via holes adjacent to each other. By being connected by a connection conductor, the coil conductor is configured such that the coil axis direction is orthogonal to the lamination direction of the laminate.

すなわち、特許文献１に記載された縦積層横巻型の積層コイル部品では、ある帯状導体の端部と異なる積層面に配置された帯状導体の端部とは一つのバイアホールによって電気的に接続されていたが、本発明では互いに近接した複数のバイアホールからなる接続導体によって接続するようにした。 That is, in the vertically laminated horizontally wound laminated coil component described in Patent Document 1, the end of a certain strip-shaped conductor is electrically connected to the end of the strip-shaped conductor disposed on a different laminated surface by one via hole. However, in the present invention, the connection is made by connecting conductors composed of a plurality of via holes close to each other.

これにより、バイアホールの径を細くしてもバイアホールの数が複数あるので直流抵抗が高くならず、バイアホールの径が細いので磁歪効果が低減されて高インダクタンスを得ることができ、かつインダクタンスのばらつきも抑制できる。すなわち、縦積層横巻型の積層コイル部品において、低直流抵抗を得ることと、大きくかつ一定のインダクタンスを得ることを両立することができる。 As a result, even if the diameter of the via hole is reduced, there are a plurality of via holes, so that the direct current resistance is not increased, the diameter of the via hole is thin, the magnetostriction effect is reduced, and a high inductance can be obtained. The variation of can also be suppressed. That is, it is possible to achieve both a low DC resistance and a large and constant inductance in a vertically laminated horizontally wound laminated coil component.

以下において図を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明に係る積層コイル部品を示す外観斜視図であり、図２はコイル導体の一部を示す斜視図であり、図３は分解斜視図である。図１に示すように本発明に係る積層コイル部品は、磁性体セラミックスからなるセラミック積層体１０と、セラミック積層体１０に内蔵されたコイル導体２０と、セラミック積層体１０の両端面に形成された外部電極３０とからなる。 FIG. 1 is an external perspective view showing a laminated coil component according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a part of a coil conductor, and FIG. 3 is an exploded perspective view. As shown in FIG. 1, the multilayer coil component according to the present invention is formed on a ceramic laminate 10 made of magnetic ceramics, a coil conductor 20 built in the ceramic laminate 10, and both end faces of the ceramic laminate 10. The external electrode 30 is included.

図２に示すようにコイル導体２０は、セラミック積層体１０の積層面に平行に設けられた帯状電極２１ａ，２１ｂと、帯状電極２１ａ，２１ｂの所定の端部同士を電気的に接続する接続導体２２とによって構成され、コイル導体２０の両端部には、コイル導体２０をセラミック積層体の端面まで引き出して外部電極と接続する引出導体（不図示）が設けられている。 As shown in FIG. 2, the coil conductor 20 is a connection conductor that electrically connects the strip-shaped electrodes 21 a and 21 b provided in parallel to the laminated surface of the ceramic laminate 10 and the predetermined ends of the strip-shaped electrodes 21 a and 21 b. 22, and lead conductors (not shown) are provided at both ends of the coil conductor 20 to draw the coil conductor 20 to the end face of the ceramic laminate and connect to the external electrode.

帯状導体２１ａ，２１ｂはセラミック積層体１０の上部に位置しセラミック積層体１０の長手方向に沿って複数並べられている上部帯状導体２１ａと、セラミック積層体１０の下部に位置しセラミック積層体１０の長手方向に沿って複数並べられている下部帯状導体２１ｂとに大別される。上部帯状導体２１ａと下部帯状導体２１ｂとはともにセラミック積層体１０の積層面に沿って配置されており、かつ、上部帯状導体２１ａと下部帯状導体２１ｂとは異なる積層面に配置されている。そして、上部帯状導体２１ａの所定の端部と下部帯状導体２１ｂの所定の端部とを接続導体２２によって接続することによって、上部帯状導体２１ａと下部帯状導体２１ｂとが交互に直列に接続されて、セラミック積層体１０の長手方向に平行なコイル軸を周回するコイル導体２０を構成している。 The strip-shaped conductors 21 a and 21 b are located at the upper part of the ceramic multilayer body 10 and are arranged in the longitudinal direction of the ceramic multilayer body 10. The strip-shaped conductors 21 a and 21 b are located at the lower part of the ceramic multilayer body 10. It is roughly divided into a plurality of lower strip conductors 21b arranged in the longitudinal direction. The upper strip conductor 21a and the lower strip conductor 21b are both disposed along the multilayer surface of the ceramic laminate 10, and the upper strip conductor 21a and the lower strip conductor 21b are disposed on different multilayer surfaces. Then, by connecting the predetermined end of the upper strip conductor 21a and the predetermined end of the lower strip conductor 21b by the connecting conductor 22, the upper strip conductor 21a and the lower strip conductor 21b are alternately connected in series. The coil conductor 20 is configured to circulate around a coil axis parallel to the longitudinal direction of the ceramic laminate 10.

接続導体２２は複数のバイアホール２３からなり、ここでは互いに近接して略平行に配置されている４本のバイアホール２３が一組となって一つの接続導体２２を構成している。 The connection conductor 22 is composed of a plurality of via holes 23, and here, a set of four via holes 23 that are arranged close to and parallel to each other constitute one connection conductor 22.

次に、図３を参照してこの積層コイル部品の製造方法について説明する。まず図３に示すように、上部帯状導体２１ａ、引出導体２４およびバイアホール２３が形成されたセラミックグリーンシート１１と、下部帯状導体２１ｂおよびバイアホール２３が形成されたセラミックグリーンシート１２と、バイアホール２３が形成されたセラミックグリーンシート１３と、バイアホール２３や帯状導体２１ａ，２１ｂが形成されていない無地の外層用のセラミックグリーンシート１４が用意され、これらを図３に示す所定の順序で積層して積層体を形成する。 Next, a method for manufacturing the laminated coil component will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3, the ceramic green sheet 11 in which the upper strip conductor 21a, the lead conductor 24 and the via hole 23 are formed, the ceramic green sheet 12 in which the lower strip conductor 21b and the via hole 23 are formed, and the via hole 3 and a ceramic green sheet 14 for a plain outer layer on which the via hole 23 and the strip-like conductors 21a and 21b are not formed are prepared, and these are laminated in a predetermined order shown in FIG. To form a laminate.

なお、セラミックグリーンシート１１〜１４は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトなどの磁性体粉末と、溶剤、バインダーなどを混練してドクターブレード法などの周知の方法でシート上に成型して作製する。 The ceramic green sheets 11 to 14 are produced by kneading a magnetic powder such as Ni-Cu-Zn ferrite, a solvent, a binder, and the like and molding the mixture on a sheet by a known method such as a doctor blade method.

また、帯状導体２１ａ，２１ｂと引出導体２４は、セラミックグリーンシート１１，１２にＡｇを主成分とする導電性ペーストを印刷することによって形成する。バイアホール２３は、レーザビーム照射や金型による打ち抜きなどの方法でセラミックグリーンシート１１，１３に貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇを主成分とする導電性ペーストを充填して形成する。導電性ペーストはＡｇを主成分とするものに限らず、ＡｇおよびＰｄを主成分とするものやその他の金属を主成分とするものを用いてもよいが、直流抵抗を低減するためにはＡｇを主成分とするものを用いることが好ましい。 The strip conductors 21a and 21b and the lead conductor 24 are formed by printing a conductive paste mainly composed of Ag on the ceramic green sheets 11 and 12. The via hole 23 is formed by forming a through hole in the ceramic green sheets 11 and 13 by a method such as laser beam irradiation or punching with a mold, and filling the through hole with a conductive paste mainly composed of Ag. The conductive paste is not limited to those containing Ag as a main component, but may be those containing Ag and Pd as main components or other metals as main components. It is preferable to use a material containing as a main component.

次に、積層体を脱脂し、例えば９００℃で所定時間焼成する。このとき、焼成に伴って磁性体セラミックスと導電性ペーストはともに収縮するが、その収縮挙動が異なるため、セラミックスと導電性ペーストとの界面で応力が生じる。この応力を残留応力という。 Next, the laminate is degreased and fired at 900 ° C. for a predetermined time, for example. At this time, the magnetic ceramics and the conductive paste shrink together with firing, but the shrinkage behavior is different, so that stress occurs at the interface between the ceramic and the conductive paste. This stress is called residual stress.

ここで、特許文献１に記載された従来の積層コイル部品と本発明の積層コイル部品との残留応力を比較する。図４（ａ）に示すように従来の積層コイル部品では、接続導体２２が単一のバイアホール２３からなるため、バイアホール２３の半径をｒ₁とすると接続導体２２の断面積はπｒ₁ ²となる。これに対して本発明の積層コイル部品ではず４（ｂ）に示すように４つのバイアホール２３で接続導体２２を構成しているため、バイアホール２３の半径をｒ₂とすれば、接続導体２２の断面積は４πｒ₂ ²となる。従来の積層コイル部品と本発明の積層コイル部品とで同一の直流抵抗を得られるように設計するとすれば、接続導体２２の断面積が同一になるように設計すればよいため、ｒ₁＝２ｒ₂となる。すなわち、本発明の積層コイル部品ではバイアホール２３の径が半分でよいことになる。 Here, the residual stresses of the conventional multilayer coil component described in Patent Document 1 and the multilayer coil component of the present invention will be compared. As shown in FIG. 4A, in the conventional laminated coil component, since the connection conductor 22 is composed of a single via hole 23, the cross-sectional area of the connection conductor 22 is πr ₁ ^{2 when} the radius of the via hole 23 is r _1. It becomes. On the other hand, since the connection conductor 22 is composed of four via holes 23 as shown in 4 (b) in the multilayer coil component of the present invention, if the radius of the via hole 23 is r ₂ , the connection conductor The sectional area of 22 is 4πr ₂ ² . If the conventional multilayer coil component and the multilayer coil component of the present invention are designed so that the same DC resistance can be obtained, it is only necessary to design the cross-sectional area of the connection conductor 22 to be the same, so that r ₁ = 2r. ₂ That is, in the laminated coil component of the present invention, the diameter of the via hole 23 may be half.

バイアホール２３の径が大きくなるほど、焼成時のセラミック基体１０とバイアホール２３との収縮量の差が大きくなって残留応力が大きくなる。また、残留応力が大きくなるとそのばらつきも大きくなる。本発明によれば、個々のバイアホール２３の径を比較的小さくしても接続導体２２としては大きな断面積を確保することができるので、低い直流抵抗を得ることと大きくかつ一定のインダクタンスを得ることとを両立することができる。 As the diameter of the via hole 23 increases, the difference in shrinkage between the ceramic substrate 10 and the via hole 23 during firing increases and the residual stress increases. Moreover, the variation increases as the residual stress increases. According to the present invention, even if the diameter of each via hole 23 is relatively small, a large cross-sectional area can be secured as the connection conductor 22, so that a low DC resistance and a large and constant inductance are obtained. Both.

次に、セラミック積層体１０の表面にＡｇを主成分とする導電性ペーストを焼き付け、Ｎｉめっき、Ｓｎめっきを施して外部電極３０を形成し、本発明の積層コイル部品が完成する。 Next, a conductive paste containing Ag as a main component is baked on the surface of the ceramic laminate 10, and Ni plating and Sn plating are performed to form the external electrode 30, thereby completing the multilayer coil component of the present invention.

本発明の効果を確かめるため、本発明に係る積層コイル部品と従来の積層コイル部品（比較例）を作成して特性を比較した。本発明に係る積層コイル部品として、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍの大きさの積層コイル部品を作成した。この積層コイル部品では直径４０μｍのバイアホール4つによって接続導体を構成した。また、従来の積層コイル部品（比較例）として、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍの大きさの積層コイル部品を作成した。この積層コイル部品では直径８０μｍのバイアホール１つによって接続導体を構成した。 In order to confirm the effect of the present invention, a multilayer coil component according to the present invention and a conventional multilayer coil component (comparative example) were prepared and the characteristics were compared. As the multilayer coil component according to the present invention, a multilayer coil component having a size of 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm was prepared. In this laminated coil component, the connection conductor was constituted by four via holes having a diameter of 40 μm. In addition, as a conventional laminated coil component (comparative example), a laminated coil component having a size of 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm was prepared. In this laminated coil component, the connection conductor was constituted by one via hole having a diameter of 80 μm.

これらの積層コイル部品をそれぞれ１００個作成し、インピーダンスアナライザを用いて１００ＭＨｚにおけるインピーダンスを測定し、その平均値と標準偏差を求めた。その結果を表１に示す。 100 of each of these laminated coil components were prepared, the impedance at 100 MHz was measured using an impedance analyzer, and the average value and standard deviation were obtained. The results are shown in Table 1.

本発明の積層コイル部品は、４つのバイアホールによって接続導体を構成したことによって残留応力を低減させ、磁歪効果を抑制して高い透磁率を得ることができたため、比較例に比べて高いインピーダンスを得ることができた。また、残留応力が小さくなったためそのばらつきも小さくなり、インピーダンスのばらつきを大きく抑制することができた。 Since the laminated coil component of the present invention has a connecting conductor constituted by four via holes, the residual stress can be reduced, and the magnetostrictive effect can be suppressed to obtain a high magnetic permeability. I was able to get it. Moreover, since the residual stress was reduced, the variation was also reduced, and the impedance variation could be greatly suppressed.

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。上記の実施例では４つのバイアホールによって接続導体を構成したが、図５（ａ）に示すように２つのバイアホール２３で接続導体２２を構成したり、図５（ｂ）に示すように３つのバイアホール２３によって接続導体２２を構成するようにしてもよい。またバイアホール２３の断面形状は円形に限られるものではなく、楕円形や矩形であってもよい。さらにセラミック積層体１０はＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトに限らず、Ｎｉ−ＣｕフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライトなどであってもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made within the scope of the gist of the present invention. In the above embodiment, the connection conductor is constituted by four via holes. However, the connection conductor 22 is constituted by two via holes 23 as shown in FIG. 5A, or 3 as shown in FIG. 5B. The connection conductor 22 may be configured by two via holes 23. The cross-sectional shape of the via hole 23 is not limited to a circle, and may be an ellipse or a rectangle. Furthermore, the ceramic laminate 10 is not limited to Ni—Cu—Zn ferrite, but may be Ni—Cu ferrite, Mn—Zn ferrite, or the like.

本発明の積層コイル部品を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the multilayer coil component of this invention. 本発明の積層コイル部品のコイル導体の要部を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the principal part of the coil conductor of the laminated coil components of this invention. 本発明の積層コイル部品を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the laminated coil component of this invention. 従来の積層コイル部品と本発明の積層コイル部品の接続導体を示す平面図である。It is a top view which shows the connection conductor of the conventional multilayer coil component and the multilayer coil component of this invention. 本発明の積層コイル部品の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the laminated coil components of this invention.

Explanation of symbols

１０セラミック積層体
１１，１２，１３，１４セラミックグリーンシート
２０コイル導体
２１ａ上部帯状導体
２１ｂ下部帯状導体
２２接続導体
２３バイアホール
２４引出導体
３０外部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ceramic laminated body 11, 12, 13, 14 Ceramic green sheet 20 Coil conductor 21a Upper strip | belt-shaped conductor 21b Lower strip | belt-shaped conductor 22 Connection conductor 23 Via hole 24 Lead conductor 30 External electrode

Claims

A laminated coil component comprising a ceramic laminate and a coil conductor disposed inside the ceramic laminate,
A plurality of strip conductors are provided in parallel to the laminated surface of the ceramic laminate,
By connecting a predetermined end of the predetermined strip-shaped conductor and a predetermined end of the strip-shaped conductor arranged on different laminated surfaces by connecting conductors composed of a plurality of via holes close to each other, the coil axis The laminated coil component, wherein the coil conductor is configured so that a direction is orthogonal to a lamination direction of the laminate.