JP2007324555A - 積層インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 初期のインダクタンス値の大幅な低下を伴うことなく、磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することが可能な積層インダクタを提供する。
【解決手段】 高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層１１ａが複数積層された積層体１１と、第１の絶縁体層毎に形成された帯状の導電体層１２が互いに連結されて積層体の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル１５と、第１の絶縁体層の透磁率よりも低い透磁率を有しコイルの旋回軸を横切り導電体層に接する第２の絶縁体層１３と、を有し、コイルの内周面と外周面の間の内周面の近傍で、第１の絶縁体層に形成された導電体層の厚み寸法の少なくとも一部が第２の絶縁体層の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように接している。従って、第２の絶縁体層を薄くしても導電体層と第２の絶縁体層とが接触した状態が確実に得られ、また、コイルの磁束が完全に分断されることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、積層インダクタに関するものである。

積層インダクタは、高透磁率の磁性体層と導電体層とを積層して、積層体の内部に螺旋状のコイルを設けたものであるが、所定値以上の直流電流を印加すると磁性体の磁気飽和によって積層インダクタのインダクタンス値が低下する現象を生じる。この現象は閉磁路型の積層インダクタを開磁路化することによって、具体的には、積層体の磁性体層の層間に非磁性もしくは低透磁率の絶縁体層を介在させることによって改善が可能である。
具体的には、背景技術１（図１２：特許文献１）に示されるように、磁性体層１０１と導体１０２とを交互に積層し、導体１０２が磁性体層１０１の間から間へと１つ以上のコイルを形成させて成り、非磁性の絶縁体層１０３が磁性体層１０１の間へ介在されていることを特徴とする開磁路型積層体コイルが提案されている。この場合、コイルを形成する導体１０２の周囲の３方向で導体１０２と非磁性の絶縁体層１０３とが接している。
また、背景技術２（図１３：特許文献２）に示されるように、磁性体セラミックス層２０１と導電体層２０２とを積層し、螺旋状のコイルを磁性体セラミックスの中に設け、磁性体セラミックスのコイルに囲まれた部分の少なくとも一部を非磁性の絶縁体セラミックス２０３にした積層インダクタンス素子が提案されている。この場合、導電体層２０２の周囲の１方向で導電体層と非磁性の絶縁体セラミックス２０３とが接している。
特開昭５６−１５５５１６号公報 特開平１１−９７２４５号公報

しかしながら、前記磁性体層１０１の間に非磁性の絶縁体層１０３を介在させた背景技術１の積層インダクタにあっては、非磁性の絶縁体層１０３が積層インダクタの内部及び外部で磁路を分断するため、インダクタンス値が大幅に低下するという不具合があった。また、前記磁性体セラミックス２０１のコイルに囲まれた部分の少なくとも一部を非磁性絶縁体セラミックス２０３にした背景技術２の積層インダクタにあっては、磁性体セラミックス２０１のコイルに囲まれた部分の中心よりもコイルを構成する導電体層２０２と非磁性絶縁体セラミックス２０３とが接する部分のほうが磁束密度が高くなるが、非磁性絶縁体セラミックス２０３の厚みを薄くした場合にはコイルを構成する導電体層２０２と非磁性絶縁体セラミックス２０３との接触状態が不安定となるため、非磁性絶縁体セラミックス２０３による磁束の通過を抑制する作用にばらつきを生じやすく、直流電流を印加した際に、直流重畳特性の改善効果が得られずに初期のインダクタンス値から急激にインダクタンス値が低下するものが１０〜３０％の割合で生じてしまうという課題があった。一方、前記のような磁束の通過を抑制する作用にばらつきを生じさせないように前記非磁性絶縁体セラミックス２０３の厚みを厚くすると、前記背景技術１の積層インダクタと同様に積層インダクタの磁路が分断されて、初期のインダクタンス値が大幅に低下することが避けられなかった。

本発明の目的は、初期のインダクタンス値の大幅な低下を伴うことなく、磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することが可能な積層インダクタを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
（１）高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層が複数積層された積層体と、前記第１の絶縁体層毎に形成された帯状の導電体層が互いに連結されて前記積層体の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイルと、前記第１の絶縁体層の透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイルの旋回軸を横切り前記導電体層に接する第２の絶縁体層とを有する積層インダクタにおいて、
前記螺旋状のコイルの内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体の選択された第１の絶縁体層に形成された導電体層の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層と前記第２の絶縁体層とが接していることを特徴とする。（・・・以下、第１の課題解決手段と称する。）

また、本発明の主要な実施形態は、
（２）前記積層体の前記コイルの旋回軸の両端を除いた内側の層間のみに、前記第２の絶縁体層を有することを特徴とする。（・・・以下、第２の課題解決手段と称する。）

また、本発明の他の主要な実施形態は、
（３）前記積層体の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層を備えることを特徴とする。（・・・以下、第３の課題解決手段と称する。）

また、本発明の他の実施形態は、
（４）前記積層体の前記コイルの旋回軸の長さの中心に近い第２の絶縁体層の厚みが前記の中心から遠い第２の絶縁体層の厚みより厚いことを特徴とする。（・・・以下、第４の課題解決手段と称する。）

上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記螺旋状のコイルの内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体の選択された第１の絶縁体層に形成された導電体層の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層と前記第２の絶縁体層とが接している。このため、第２の絶縁体層を薄くしても導電体層と第２の絶縁体層とが接触した状態が確実に得られ、第２の絶縁体層によって磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することができるので、コイルの磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を回避できる積層インダクタを提供することができる。

また、上記第２の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記積層体の前記コイルの旋回軸の両端を除いた内側の層間のみに前記第２の絶縁体層を有するので、磁束密度が最も高くなりやすいコイルの旋回軸の両端を除いた内側において、第２の絶縁体層により磁束の通過を抑制する作用を得ることができ、積層体内の磁束密度を均一化して、局部的な磁気飽和の発生を防止することができる。

また、上記第３の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記積層体の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層を備えるので、電流印加時のインダクタンス値の変化をより小さくすることが可能となり、電流重畳特性の安定性がさらに改善される。

また、上記第４の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記積層体の前記コイルの旋回軸の長さの中心に近い第２の絶縁体層の厚みが前記中心から遠い第２の絶縁体層の厚みより厚いので、磁束密度が最も高くなりやすいコイルの旋回軸の長さの中心に近い部分において、第２の絶縁体層により磁束の通過を抑制する作用をより大きく得ることができ、その分、中心から遠い部分の第２の絶縁体層の厚みを薄くすることができるので、複数の第２の絶縁体層を等しい厚みで配設する場合に比べて、より高い初期のインダクタンス値を得ることができる。

上述したように本発明の積層インダクタは、コイルの磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を伴うことなく、第２の絶縁体層により磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することが可能な積層インダクタを提供することができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的、構成特徴、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなろう。

以下、本発明の積層インダクタの第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施形態の積層インダクタ１０の全体を示す一部の内部構造を透視した外観斜視図であり、図２は前記第１の実施形態の積層インダクタ１０の図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は前記第１の実施形態の積層インダクタ１０の内部構造を示す分解斜視図、図４は前記第１の実施形態の積層インダクタ１０の電流直流重畳特性を示す図である。

図１及び図２に示すように、磁性材料からなる積層体１１の内部に螺旋状のコイル１５が形成された積層インダクタ１０であって、積層体１１の対向する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極１４に前記コイル１５の端部１２ａが接続されている。

具体的には、高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層１１ａが複数積層された積層体１１と、前記第１の絶縁体層１１ａ毎に形成された帯状の導電体層１２が互いに連結されて前記積層体１１の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル１５と、前記第１の絶縁体層１１ａの透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイルの旋回軸を横切り前記導電体層１２に接する第２の絶縁体層１３と、を有する積層インダクタにおいて、
前記螺旋状のコイル１５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体１１の選択された第１の絶縁体層１１ａに形成された導電体層１２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層１３の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層１２と前記第２の絶縁体層１３とが接している。

また、本第１の実施形態の積層インダクタ１０は、前記積層体１１の内部に積層方向に互いに独立して複数，具体的には７層の前記第２の絶縁体層１３を備えている。

上記第１の絶縁体層１１ａを構成する高透磁率磁性材料としては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等を主成分とするものから適宜選択して用いることができる。

また、上記導電体層１２を構成する材料としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金等を主成分とするものから適宜選択して用いることができる。

また、上記第２の絶縁体層１３を構成する材料としては、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｚｎ系フェライト等の常温で磁性を示さない絶縁体材料、もしくはガラスとＴｉＯ_２粉末との混合物からなる絶縁体材料等を主成分とし、前記第１の絶縁体層１１ａの透磁率よりも低い透磁率を有する絶縁体材料の中から適宜選択して用いることができる。

上記積層インダクタ１０は、上記磁性材料からなる第１の絶縁体層１１ａと導電体層１２とが交互に積層され、焼成されることにより一体化され、積層体１１の内部に螺旋状のコイル１５を設けたものであるが、本発明はこれに限定するものではなく、上記Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトのほか、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、金属磁性材料等の粉末とエポキシ系樹脂等とを混合して第１の絶縁体層１１ａを構成するとともに、上記Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｚｎ系フェライト等の常温で磁性を示さない絶縁体材料、もしくはガラスとＴｉＯ_２粉末との混合物からなる絶縁体材料等のほか、その他の各種フィラー等の粉末とエポキシ樹脂等とを混合しで第２の絶縁体層１３を構成し、上記Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金等の粉末と樹脂とを主成分とするもののほか、Ａｕ，Ｃｕ等の金属箔、各種金属薄膜等を用いて導電体層１２を構成し、これらを加熱加圧により積層一体化して樹脂複合タイプの積層体を構成してもよい。

次に、上記積層インダクタ１０の代表的な製造プロセスについて説明する。尚、説明の都合上、積層インダクタ１０の１個分について図示および説明を行うが、これに限定するものではなく、積層インダクタ１０の複数個分を一括して形成した後、個々の積層インダクタに分割してもよい。
図３に示すように、上記第１の絶縁体層を構成する磁性材料の粉末をポリビニルアセテート、エチルセルロース等の有機バインダ、テルピネオール等の溶剤、分散材等と混合して高透磁率絶縁体材料スラリーを作成し、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）等からなるキャリアフィルム上にドクターブレード法、グラビア印刷法等公知の手段により塗工し、乾燥して内側の１層目〜７層目に相当するセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７と、上下外側のカバー層を構成するそれぞれ複数のセラミックグリーンシートＳ１８とを準備する。また、前記導電体層を構成する導電体材料粉末とビヒクル、溶剤とを混合して導電体材料ペーストを準備するとともに、第２の絶縁体層を構成する絶縁体材料の粉末を有機バインダ、溶剤と混合して、低透磁率絶縁体材料ペーストを準備する。
次に、前記で得られた１層目〜６層目のセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１６のそれぞれ所定の位置に、打ち抜きプレス、レーザ光照射、等の公知の手段でスルーホールＨ１１〜Ｈ１６を穿孔した後、１層目〜７層目のセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７の表面に、前記低透磁率絶縁体材料ペーストをスクリーン印刷法等の公知の印刷方法により所定のパターンで印刷して矩形の第２の絶縁体材料層Ｌ１１〜Ｌ１７を形成する。
次に、前記２層目〜６層目のセラミックグリーンシートＳ１２〜Ｓ１６の上に第２の絶縁体材料層Ｌ１２〜Ｌ１６の外周近傍にコ字状の所謂３／４ターンの導電体層のそれぞれ内周近傍が少なくとも重なるように、前記導電体材料ペーストを印刷するとともに前記スルーホールＨ１１〜Ｈ１６の内部に前記導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体を形成する。導電体材料層Ｃ１２〜Ｃ１６の周囲の螺旋状のコイル１５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記導電体材料層Ｃ１２〜Ｃ１６のそれぞれ厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体材料層Ｌ１２〜Ｌ１６のそれぞれ厚み寸法の少なくとも一部と重なるように接している。
また、内側の１層目のセラミックグリーンシートＳ１１と７層目のセラミックグリーンシートには、前記と同様に第２の絶縁体材料層Ｌ１１，Ｌ１７の外周近傍にコ字状の所謂３／４ターンの導電体材料層Ｃ１１，Ｃ１７の内周近傍が少なくとも重なるように設けられ、導電体材料層Ｃ１１，Ｃ１７の周囲の螺旋状のコイル１５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記導電体材料層Ｃ１１，Ｃ１７のそれぞれ厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体材料層Ｌ１１，Ｌ１７のそれぞれ厚み守法の少なくとも一部と重なるように接しているとともに、前記導電体層Ｃ１１，Ｃ１７の引き出し部Ｃ１１ａ，Ｃ１７ａが積層体１１の対向する端面にそれぞれ露出するように配設されている。
次に、前記で得られた１層目〜７層目のセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７を１層目が上、７層目が下になるように所定の順序で重ねるとともに、前記低透磁率絶縁体材料層、導電体材料層等を印刷しないセラミックグリーンシートＳ１８を前記で得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７の上部及び下部にそれぞれ複数枚ずつ重ね、圧着した後、４００℃〜６００℃で１〜３時間脱バインダ処理した後、８００℃〜１０００℃で１〜１０時間焼成して積層体１１を得る。
次に、得られた積層体１１の導電体層１２の引き出し部１２ａが露出した端面に前記と同様にＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ合金等の導電材料粉末を主成分とする焼付型の導電体材料ペーストや、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金等の導電材料粉末を含有する熱硬化型の導電性樹脂ペースト等をスクリーン印刷法、ディップ法、転写法等の公知の塗布手段により塗布し、所定の温度で焼付け、もしくは所定の温度で熱硬化して、外部電極１４を形成する。
また、前記外部電極１４上に、必要により、半田付け性を向上させる等の目的で、Ｃｕめっき、Ｎｉめっき、Ｓｎめっき等を形成する。

（実施例１）
次に、上記第１の実施形態の積層インダクタ１０の実施例について図１〜図４を用いて説明する。まず、図３を参照しながら、本実施例の積層インダクタ１０の製造プロセスについて説明する。

第１の絶縁体層１１ａを構成するため、主成分がＦｅＯ_２，ＣｕＯ，ＺｎＯ，ＮｉＯから成る仮焼粉砕後のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト粉末をポリビニルアセテート系有機バインダ、溶剤、分散材等と混合して高透磁率絶縁体材料スラリーを作成し、ＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗工し、乾燥してセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１８を準備した。また、導電体層１２を構成するため、Ａｇ粉末とビヒクル、溶剤とを混合して導電体材料ペーストを準備するとともに、第２の絶縁体層を構成するため、Ｚｎ系フェライト材料粉末を有機バインダ、溶剤と混合して、低透磁率絶縁体材料ペーストを準備した。
次に、前記で得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１６のそれぞれ所定の位置に、打ち抜きプレスでスルーホールＨ１１〜Ｈ１６を穿孔し、得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７の表面に、前記低透磁率絶縁体材料ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンで印刷して第２の絶縁体材料層Ｌ１１〜Ｌ１７を形成した。
次に、前記で得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７の前記第２の絶縁体材料層Ｌ１１〜Ｌ１７の外周近傍に所謂３／４ターンのコ字状のパターンの内周近傍が上から重なるように前記導電体材料ペーストをスクリーン印刷法によりに印刷して、導電体材料層Ｃ１１〜Ｃ１７を形成するとともに前記セラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１６のスルーホールＨ１１〜Ｈ１６の内部に前記導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体を形成した。
次に、前記導電体材料層Ｃ１１〜Ｃ１７および前記スルーホール導体が相互に接続して螺旋状のコイル１５を形成するように前記で得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７を所定の順序で重ねるとともに、カバー層として、前記低透磁率絶縁体材料ペースト、導電体材料ペースト、等を印刷しないセラミックグリーンシートＳ１８を前記で得られたセラミックグリーンシートＳ１１〜Ｓ１７の上部及び下部にそれぞれ複数枚ずつ重ね、圧着した後、５００℃で１時間脱バインダ処理した後、９００℃で５時間焼成して積層体１１を得た。
次に、得られた積層体１１の導電体層１２の引き出し部１２ａが露出した端面にＡｇ粉末を主成分とする焼付型の導電材料ペーストをディップ法により塗布し、６５０℃で焼付けして、外部電極１４，１４を形成した。さらに、図示省略したが、前記外部電極上に、Ｎｉめっき、Ｓｎめっきを順次形成して積層インダクタ１０を完成させた。

こうして得られた第１の実施形態の積層インダクタ１０は、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトを主成分とする高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層１１ａが複数積層された積層体１１と、前記第１の絶縁体層１１ａ毎にＡｇを主成分とする所謂３／４ターンのコ字状に形成された帯状の導電体層１２が互いに連結されて前記積層体１１の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル１５と、Ｚｎ系フェライトを主成分とし前記第１の絶縁体層１１ａの透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイル１５の旋回軸を横切り前記導電体層１２に接する第２の絶縁体層１３と、を有する積層インダクタ１０であって、
前記螺旋状のコイル１５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体１１の選択された第１の絶縁体層１１ａに形成された導電体層１２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層１３の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層１２と前記第２の絶縁体層１３とが接している。

（比較例）
前記第２の絶縁体層１３の配置以外は前記第１の実施形態と同様にして、背景技術１及び背景技術２の積層インダクタを作成した。
上記第１の実施形態の積層インダクタ１０と前記比較例（背景技術１、背景技術２）の積層インダクタの電流直流重畳特性を測定して得られた結果を図４に示した。横軸は重畳直流電流値（単位はｍＡ）で０〜１０００ｍＡ、縦軸はインダクタンス値（単位はμＨ）で０〜５μＨとなっている。破線は背景技術１の積層インダクタの測定結果を示すもので、初期のインダクタンス値を含めて印加した重畳直流電流の範囲の全般に亘ってインダクタンス値が大幅に低いものとなっている。また、一点鎖線は背景技術２の積層インダクタの測定結果を示すもので、初期から１００ｍＡの範囲で重畳直流電流の増加に伴って初期のインダクタンス値に比べてインダクタンス値の急激な低下が見られる。
これに対し、実線は第１の実施形態の積層インダクタ１０の測定結果であり、初期のインダクタンス値は背景技術１と背景技術２の中間程度であるが、重畳直流電流が増加しても、一点鎖線に示される背景技術２の積層インダクタのようなインダクタンス値の急激な低下は見られず、また、インダクタンス値の変化は小さいものであった。

以上のように、本発明の第１の実施形態の積層インダクタ１０は、第２の絶縁体層１３を薄くしても導電体層１２と第２の絶縁体層１３とが接触した状態が確実に得られ、第２の絶縁体層１３によって磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することができるので、コイル１５の磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を回避できる積層インダクタを提供することができる。

また、本第１の実施形態の積層インダクタ１０は、電流印加時のインダクタンス値の変化をより小さくすることが可能なものである。

次に、本発明の積層インダクタの第２の実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５は本第２の実施形態の積層インダクタ２０の内部構造を示す断面図であり、図６は前記第２の実施形態の積層インダクタ２０の製造プロセスの一例を説明するための要部の分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、磁性材料からなる積層体２１の内部に螺旋状のコイル２５が形成された積層インダクタ２０であって、積層体２１の対向する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極２４に前記コイル２５の端部が接続されている。

具体的には、高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層２１ａが複数積層された積層体２１と、前記第１の絶縁体層２１ａ毎に形成された帯状の導電体層２２が互いに連結されて前記積層体２１の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル２５と、前記第１の絶縁体層２１ａの透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイル２５の旋回軸を横切り前記導電体層２２に接する第２の絶縁体層２３と、を有する積層インダクタ２０であって、前記螺旋状のコイル２５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体２１の選択された第１の絶縁体層２１ａに形成された導電体層２２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層２３の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層２２と前記第２の絶縁体層２３とが接している。

また、本第２の実施形態の積層インダクタ２０は、前記積層体２１の前記コイル２５の旋回軸の両端を除いた内側の層間のみに前記第２の絶縁体層２３を有している。

また、本第２の実施形態の積層インダクタ２０は、前記積層体２１の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層２３を備える。

本第２の実施形態が先の第１の実施形態と異なる点の第１は、上記のように第２の絶縁体層２３の外周近傍が前記導電体層２２の内周近傍に上から重ねられている点であり、本第２の実施形態の積層インダクタ２０の積層体２１を作成する際に、スルーホールＨ２４が穿孔された第１の絶縁体層を構成するセラミックグリーンシートＳ２４に所謂３／４ターンのコ字状の導電体材料層Ｃ２４を形成するとともに前記スルーホールＨ２４に導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体を形成した後、前記導電体材料層Ｃ２４の内周近傍に低透磁率絶縁体材料層Ｌ２４をその外周近傍が上から重なるように印刷形成することにより得られる。

インダクタンス値の高い積層インダクタを得るために薄い第２の絶縁体層を用いるにあたって、第２の絶縁体層の厚みに比べて導電体層の厚みが大きい場合には、先の第１の実施形態に示すように第２の絶縁体層の外周近傍に導電体層の内周近傍が上から重なる構造が好ましく、第２の絶縁体層の厚みに比べて導電体層の厚みが同等もしくは小さい場合には、本第２の実施形態に示すように第２の絶縁体層の外周近傍が導電体層の内周近傍に上から重なるほうが好ましく、これによれば、第２の絶縁体層、導電体層それぞれの層の連続性を良好にすることができる。

本第２の実施形態と先の第１の実施形態とで異なる点の第２は、先の第１の実施形態においては前記コイル１５の引き出し部１２ａを除くすべての導電体層１２に対応して前記第２の絶縁体層１３が設けられているのに対し、本第２の実施形態では前記コイル２５の旋回軸の両端を除いた内側の層間のみに前記第２の絶縁体層２３を有する点である。

これによれば、コイル２５の旋回軸の両端を除いた内側の磁束密度が最も高くなりやすい部分において、第２の絶縁体層２３により磁束の通過を抑制する作用を得ることができ、積層体２１内の磁束密度を均一化して、局部的な磁気飽和の発生を防止することができる。

以上のように、本発明の第２の実施形態の積層インダクタ２０は、前記第１の実施形態の積層インダクタ１０と同様に第２の絶縁体層２３を薄くしても導電体層２２と第２の絶縁体層２３とが接触した状態が確実に得られ、第２の絶縁体層２３によって磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することができるので、コイル２５の磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を回避できる。

また、本第２の実施形態の積層インダクタ２０は、磁束密度が最も高くなりやすいコイル２５の旋回軸の両端を除いた内側において、第２の絶縁体層２３によって磁束の通過を抑制する作用を得ることができ、積層体２１内の磁束密度を均一化して、局部的な磁気飽和の発生を防止することができる。

また、本第２の実施形態の積層インダクタ２０は、前記第１の実施形態の積層インダクタ１０と同様に電流印加時のインダクタンス値の変化をより小さくすることが可能なものである。

次に、本発明の積層インダクタの第３の実施形態について、図７、図８及び図１１を参照して説明する。図７は本実施形態の積層インダクタ３０の全体を示す一部の内部構造を透視した外観斜視図であり、図８は前記第３の実施形態の積層インダクタ３０の内部構造を示す図７のＢ−Ｂ線における断面図である。図１１は、第３の実施形態の積層インダクタ３０の電流直流重畳特性を示す図である。

図７及び図８に示すように、磁性材料からなる積層体３１の内部に螺旋状のコイル３５が形成された積層インダクタ３０であって、積層体３１の対向する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極３４に前記コイル３５の端部が接続されている。

具体的には、高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層３１ａが複数積層された積層体３１と、前記第１の絶縁体層３１ａ毎に形成された帯状の導電体層３２が互いに連結されて前記積層体３１の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル３５と、前記第１の絶縁体層３１ａの透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイル３５の旋回軸を横切り前記導電体層３２に接する第２の絶縁体層３３ｃと、を有する積層インダクタ３０であって、前記螺旋状のコイル３５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体３１の選択された第１の絶縁体層３１ａに形成された導電体層３２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層３３ｃの厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層３２と前記第２の絶縁体層３３ｃとが接している。

また、本第３の実施形態の積層インダクタ３０は、前記積層体３１の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層３３ｃを備えている。

さらに具体的には、図７及び図８に示すように、積層体３１は、高透磁率磁性体からなる矩形の５層の第１の絶縁体層３１ａと、その積層方向の上方及び下方にそれぞれ第１の絶縁体層からなるカバー層が積層されており、中間の１層目の第１の絶縁体層３１ａから４層目の第１の絶縁体層３１ａには、それぞれ所定の位置にスルーホールが設けられている。そして、１層目の第１の絶縁体層３１ａから４層目の第１の絶縁体層３１ａのそれぞれ中心部に前記第１の絶縁体層３１ａの透磁率よりも低い透磁率を有する矩形の第２の絶縁体層３３ｃが厚み２．５μｍで設けられており、前記第１の絶縁体層３１ａのうち、２層目の第１の絶縁体層３１ａから４層目の第１の絶縁体層３１ａの上に第２の絶縁体層３３ｃの外周近傍にコ字形の所謂１／２ターンの導電体層３２の内周近傍が上から重なるように設けられており、前記螺旋状のコイル３５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体３１の選択された第１の絶縁体層３１ａに形成された導電体層３２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層３３ｃの厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層３２と前記第２の絶縁体層３３ｃとが接している。
また、１層目の第１の絶縁体層３１ａには、前記と同様に第２の絶縁体層３３ｃの外周近傍にコ字状の所謂１／２ターンの導電体層３２の内周近傍が少なくとも重なるように設けられ、前記螺旋状のコイル３５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記第１の絶縁体層３１ａに形成された導電体層３２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層３３ｃの厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層３２と前記第２の絶縁体層３３ｃとが接しているとともに、前記導電体層３２の引き出し部が前記積層体３１の対向する一対の端面のうちの一方の端面に露出するように配設されている。
また、５層目の第１の絶縁体層３１ａには、コ字状の所謂１／２ターンの導電体層３２が設けられるとともに、前記導電体層３２の引き出し部が前記積層体３１の対向する一対の端面のうちの他方の端面に露出するように配設されている。

上記第３の実施形態の積層インダクタ３０の電流直流重畳特性を測定して得られた結果を図４に示した。横軸は重畳直流電流値（単位はｍＡ）で０〜５００ｍＡ、縦軸はインダクタンス値（単位はμＨ）で２．５〜２．８μＨとなっている。破線は第３の実施形態の積層インダクタの測定結果を示すもので、初期のインダクタンスが２．６７μＨであり、重畳直流電流が増加しても、インダクタンス値の急激な低下は見られず、重畳直流電流が０〜４００ｍＡの範囲でインダクタンス値の変化が小さく安定したものとなっていることがわかる。

以上のように、本発明の第３の実施形態の積層インダクタ３０は、前記第１及び第２の実施形態の積層インダクタと同様に第２の絶縁体層３３ｃを薄くしても導電体層３２と第２の絶縁体層３３ｃとが接触した状態が確実に得られ、第２の絶縁体層３３ｃによって磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することができるので、コイル３５の磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を回避できる。

また、本第３の実施形態の積層インダクタ３０は、前記第１及び第２の実施形態の積層インダクタと同様に電流印加時のインダクタンス値の変化をより小さくすることが可能なものである。

次に、本発明の積層インダクタの第４の実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。図９は本実施形態の積層インダクタ４０の内部構造を示す断面図、図１０は前記第４の実施形態の積層インダクタ４０の内部構造を示す分解斜視図、図１１は前記第４の実施形態の積層インダクタ４０の電流直流重畳特性を示す図である。

図９及び図１０に示すように、磁性材料からなる積層体４１の内部に螺旋状のコイル４５が形成された積層インダクタ４０であって、積層体４１の対向する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極４４に前記コイル４５の端部が接続されている。

具体的には、高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層４１ａが複数積層された積層体４１と、前記第１の絶縁体層４１ａ毎に形成された帯状の導電体層４２が互いに連結されて前記積層体４１の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイル４５と、前記第１の絶縁体層４１ａの透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイル４５の旋回軸を横切り前記導電体層４２に接する第２の絶縁体層４３と、を有する積層インダクタ４０において、前記螺旋状のコイル４５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体４１の選択された第１の絶縁体層４１ａに形成された導電体層４２の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層４３の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層４２と前記第２の絶縁体層４３とが接している。

また、本第４の実施形態の積層インダクタ４０は、前記積層体４１の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層４３を備えている。

また、本第４の実施形態の積層インダクタ４０は、前記積層体４１の前記コイル４５の旋回軸の長さの中心に近い第２の絶縁体層４３ｂの厚みが前記中心から遠い第２の絶縁体層４３ａの厚みより厚くされている。

次に、図１０を参照しながら、本実施例の積層インダクタ４０の製造プロセスについて説明する。

第１の絶縁体層４１ａを構成するため、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料粉末をポリビニルアセテート系有機バインダ、溶剤、分散材等と混合して高透磁率絶縁体材料スラリーを作成し、ＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗工し、乾燥してセラミックグリーンシートＳ４１〜Ｓ４９を準備した。また、導電体層４２を構成するため、Ａｇ粉末とビヒクル、溶剤とを混合して導電体材料ペーストを準備するとともに、第２の絶縁体層３３を構成するため、Ｚｎ系フェライト材料粉末を有機バインダ、溶剤と混合して、低透磁率絶縁体材料ペーストを準備した。

次に、図１０に示すように、積層体４１は、高透磁率磁性体からなる矩形の８層の第１の絶縁体層を形成するためのセラミックグリーンシートＳ４１〜Ｓ４８と、その積層方向の上方にカバー層を構成する前記と同様のセラミックグリーンシートＳ４９が積層されており、中間の１層目〜７層目のセラミックグリーンシートＳ４１〜Ｓ４７には、それぞれ所定の位置にスルーホールＨ４１〜Ｈ４７が設けられている。そして、１層目、３層目、５層目及び７層目のセラミックグリーンシートＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４５，Ｓ４７のそれぞれ中心部に前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４１，Ｌ４３，Ｌ４５，Ｌ４７が設けられている。
このとき、セラミックグリーンシートＳ４３，Ｓ４５に前記低透磁率絶縁体材料ペーストを４回、重ねて印刷形成し、前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４３及びＬ４５の厚みを前記セラミックグリーンシートＳ４１，Ｓ４７に形成した低透磁率絶縁体材料層Ｌ４１、Ｌ４７の厚みに比べて４倍厚くした。
また、前記２層目，４層目、６層目のセラミックグリーンシートＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４６の上にはコ字状の所謂１／２ターンの導電体材料層Ｃ４２，Ｃ４４，Ｃ４６がそれぞれ設けられるとともに、スルーホールＨ４２，Ｈ４４，Ｈ４６の内部に前記導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体を形成した。
また、８層目のセラミックグリーンシートＳ４８の上には、前記と同様にコ字状の所謂１／２ターンの導電体材料層Ｃ４８が設けられており、該導電体層材料層Ｃ４８の端部Ｃ４８ａが前記積層体４１の対向する一対の端面のうちの一方の端面に露出するように配設されている。
また、３層目、５層目、７層目のセラミックグリーンシートＳ４３，Ｓ４５、Ｓ４７の前記低透磁率材料層Ｌ４３，Ｌ４５，Ｌ４７のそれぞれ外周近傍にコ字形の所謂１／２ターンの導電体材料層Ｃ４３，Ｃ４５，Ｃ４７の内周近傍が上から重なるように設けられるとともに、スルーホールＨ４３，Ｈ４５，Ｈ４７の内部に前記導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体が形成され、前記螺旋状のコイル４５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記導電体材料層Ｃ４３、Ｃ４５、Ｃ４７の厚み寸法の少なくとも一部が前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４３，Ｌ４５、Ｌ４７の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体材料層Ｃ４３、Ｃ４５、Ｃ４７と前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４３，Ｌ４５、Ｌ４７とが接している
また、１層目のセラミックグリーンシートＳ４１には、前記と同様に低透磁率絶縁体材料層Ｌ４１の外周近傍にコ字形の所謂１／２ターンの導電体材料層Ｃ４１の内周近傍が上から重なるように設けられるとともに、スルーホールＨ４１の内部に前記導電体材料ペーストを充填してスルーホール導体が形成され、前記螺旋状のコイル４５の内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記導電体材料層Ｃ４１の厚み寸法の少なくとも一部が前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４１の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体材料層Ｃ４１と前記低透磁率絶縁体材料層Ｌ４１とが接しているとともに、前記導電体材料層Ｃ４１の引き出し部Ｃ４１ａが積層体４１の対向する一対の端面のうちの他方の端面に露出するように配設されている。
次に、前記導電体材料層Ｃ４１〜Ｃ４８および前記スルーホール導体が相互に接続して螺旋状のコイル４５を形成するように前記で得られたセラミックグリーンシートＳ４１〜Ｓ４８をセラミックグリーンシートＳ４１が最上層、セラミックグリーンシートＳ４８が最下層となるように所定の順序で重ねるとともに、前記低透磁率絶縁体材料ペースト、導電体材料ペースト、等を印刷しないセラミックグリーンシートＳ４９を前記で得られたセラミックグリーンシートＳ４１〜Ｓ４８の上部に重ね、圧着した後、５００℃で１時間脱バインダ処理した後、９００℃で５時間焼成して積層体４１を得た。
得られた積層体４１の第２の絶縁体層４３ａ，４３ｂのうち、前記積層体４１の前記コイル４５の旋回軸の長さの中心に近い第２の絶縁体層４３ｂは厚みが４．０μｍであり、前記中心から遠い第２の絶縁体層４３ａは厚みが１．０μｍであり、前記中心に近い第２の絶縁体層４３ｂのほうが前記中心から遠い第２の絶縁体層４３ａより厚くされている。
次に、得られた積層体４１の導電体層４２の引き出し部４２ａが露出した端面にＡｇ粉末を主成分とする焼付型の導電材料ペーストをディップ法により塗布し、６５０℃で焼付けして、外部電極４４，４４を形成した。さらに、図示省略したが、前記外部電極上に、Ｎｉめっき、Ｓｎめっきを順次形成して積層インダクタ４０を完成させた。

図１１の実線は、本発明の第４の実施形態の積層インダクタ４０の重畳直流電流に対するインダクタンス値を測定した結果を示すグラフである。１点鎖線は前記第３の実施形態の積層インダクタ３０を示すものである。
実線で示される本発明の第４の実施形態の積層インダクタ４０は、初期のインダクタンス値が前記第３の実施形態の積層インダクタ３０よりも高い値であるにもかかわらず、０〜４００ｍＡの範囲で畳直流電流が増加してもインダクタンス値の急激な低下は見られず、徐徐にインダクタンス値が減少するものとなっている。尚、インダクタンス値の低下の度合いは、前記第３の実施形態の積層インダクタ３０に比べてやや大きくなっている。

以上のように、本発明の第４の実施形態の積層インダクタ４０は、第２の絶縁体層４３ａを薄くしても導電体層４２と第２の絶縁体層４３ａ，４３ｂとが接触した状態が確実に得られ、第２の絶縁体層によって磁束の通過を抑制する作用にばらつきが生じるのを防止することができるので、コイル４５の磁路が完全に分断されることを防止して初期のインダクタンス値の大幅な低下を回避できる積層インダクタを提供することができる。

また、本第４の実施形態の積層インダクタ４０は、電流印加時のインダクタンス値の変化を小さくすることが可能なものである。

また、本第４の実施形態の積層インダクタ４０は、磁束密度が最も高くなりやすいコイル４５の旋回軸の長さの中心に近い部分において、第２の絶縁体層により磁束の通過を抑制する作用をより大きく得ることができ、その分、中心から遠い部分の第２の絶縁体層の厚みを薄くすることができ、先の第３の実施形態の積層インダクタ３０のように第２の絶縁体層を等しい厚みで複数配設する場合に比べて、初期のインダクタンス値をより高い値で得ることができる。
また、その他の作用効果は、上記第１及び第２の実施形態と同様である。

なお、上記第１〜第４の実施形態では、焼成により一体化されたセラミック磁性体からなる積層体を用いた積層インダクタを例示したが、本発明はこれに限定するものではなく、前述のように、樹脂複合タイプの積層体を用いた積層インダクタに適用することができる。また、これらの積層インダクタは、公知の各種の電子機器に適用することができる。

本発明によれば、電流直流重畳特性が良好で高いインダクタンス値の取得が可能な積層インダクタに好適である。

本発明の第１の実施形態の積層インダクタの外観を示す一部内部構造を透視した斜視図である。 前記第１の実施形態の内部構造を示す図１のＡ−Ａ線における断面図である。 前記第１の実施形態の内部構造を示す分解斜視図である。 前記第１の実施形態の積層インダクタの電流直流重畳特性の測定結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態の積層インダクタの内部構造を示す断面図である。 前記第２の実施形態の内部構造を示す部分分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態の積層インダクタの外観を示す一部内部構造を透視した斜視図である。 前記第３の実施形態の内部構造を示す図７のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の第４の実施形態の積層インダクタの内部構造を示す断面である。 前記第４の実施形態の内部構造を示す部分分解斜視図である。 前記第３の実施形態及び前記第４の実施形態の積層インダクタの電流直流重畳特性の測定結果を示す図である。 背景技術の一例を示す断面図である。 背景技術の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０：積層インダクタ
１１：積層体
１１ａ：第１の絶縁体層
１２：導電体層
１２ａ：引き出し部
１３：第２の絶縁体層
１４：外部電極
１５：コイル
１６ａ：内側磁路
１６ｂ：外側磁路
２０：積層インダクタ
２１：積層体
２１ａ：第１の絶縁体層
２２：導電体層
２２ａ：引き出し部
２３：第２の絶縁体層
２４：外部電極
２５：コイル
２６ａ：内側磁路
２６ｂ：外側磁路
３０：積層インダクタ
３１：積層体
３１ａ：第１の絶縁体層
３２：導電体層
３２ａ：引き出し部
３３ａ，３３ｂ：第２の絶縁体層
３４：外部電極
３５：コイル
３６ａ：内側磁路
３６ｂ：外側磁路
４０：積層インダクタ
４１：積層体
４１ａ：第１の絶縁体層
４２：導電体層
４２ａ：引き出し部
４３ｃ：第２の絶縁体層
４４：外部電極
４５：コイル
４６ａ：内側磁路
４６ｂ：外側磁路

Claims (4)

1. 高透磁率磁性体からなる第１の絶縁体層が複数積層された積層体と、前記第１の絶縁体層毎に形成された帯状の導電体層が互いに連結されて前記積層体の内部に螺旋状に形成された少なくとも一つのコイルと、前記第１の絶縁体層の透磁率よりも低い透磁率を有し前記コイルの旋回軸を横切り前記導電体層に接する第２の絶縁体層とを有する積層インダクタにおいて、
   前記螺旋状のコイルの内周面と外周面の間の少なくとも内周面の近傍で、前記積層体の選択された第１の絶縁体層に形成された導電体層の厚み寸法の少なくとも一部が前記第２の絶縁体層の厚み寸法の少なくとも一部と重なるように前記導電体層と前記第２の絶縁体層とが接していることを特徴とする積層インダクタ。
2. 前記積層体の前記コイルの旋回軸の両端を除いた内側の層間のみに前記第２の絶縁体層を有することを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。
3. 前記積層体の内部に積層方向に互いに独立して複数の前記第２の絶縁体層を備えることを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。
4. 前記積層体の前記コイルの旋回軸の長さの中心に近い第２の絶縁体層の厚みが前記中心から遠い第２の絶縁体層の厚みより厚いことを特徴とする請求項３記載の積層インダクタ。

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