JP2011096907A

JP2011096907A - 積層インダクタ

Info

Publication number: JP2011096907A
Application number: JP2009250623A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tsuzuki; 慶一都築
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】初期のインダクタンス値を向上させ、かつ、優れた直流重畳特性を得ること。
【解決手段】磁性体層とパターン導体が交互に積層され、パターン導体の各層間は電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
パターン導体の長手方向に沿った１つ以上のスリットを１列以上有しており、スリット内部には、磁性体層が構成されている材料よりも透磁率の高い材料が充填されていること。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁性体とパターン導体とを交互に積層した、積層インダクタに関する。

近年、インダクタ素子として、小型化の要求に応えるために、積層型のインダクタがよく用いられている。

通常、積層インダクタは、磁性体層とパターン導体が交互に積層され、前記パターン導体の各層間が電気的に接続されることでコイル導体とされている。このような構成の積層インダクタにおいて、高いＱを得るために、パターン導体の電極幅を広げる構造が考えられる。

ところが、パターン導体と磁性体層との線膨張係数や焼成収縮率が異なるので、パターン導体の電極幅を広げると、焼成時に、収縮により、電極と磁性体層との間で大きな挙動差が生じる。このため、電極幅を広げる度合いによっては、焼成後に、電極のうねり、あるいは、電極と磁性体層間の空隙、などが生じてしまう、という問題があった。

このため、特許文献１には、パターン導体にスリットが設けられた積層インダクタが提案されている。この特許文献１に開示されている積層インダクタの構成によれば、焼成時における電極と磁性体層の挙動差を緩和し、電極のうねりや電極と磁性体層間の空洞の発生を防止して、平坦な電極を有する積層インダクタの提供ができる、とされている。

特開２００８−１７１８５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、コイル導体をなすパターン導体にスリットが形成された分、積層インダクタの初期インダクタンスが小さくなってしまう。よって、十分な初期インダクタンス値を得ることができない、という問題があった。

本発明は、この問題点を克服し、初期のインダクタンス値を向上させることができる積層インダクタを提供すること、を目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の積層インダクタは、磁性体層とパターン導体が交互に積層され、前記パターン導体の各層間は電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、前記パターン導体は、その長手方向に沿った１つ以上のスリットを１列以上有しており、前記スリットの内部には、前記磁性体層の材料よりも透磁率の高い材料が充填されていること、を特徴とする。

また、前記スリットは、前記パターン導体の一方端部から他方端部に至る１本のスリットであること、とするのが好ましい。

また、前記スリットは、前記パターン導体の一方端部から他方端部に至る離散的に形成された複数のスリットとすることもできる。

本発明の積層インダクタは、積層されたパターン導体において、そのパターン導体の長手方向に沿ってスリットを１列以上有しており、スリットの内部には、磁性体層が構成される材料よりも透磁率の高い材料が充填されている構成である。したがって、パターン導体にスリットが単に設けられた構成に比べて、初期のインダクタンス値を向上させることができるため、十分な初期インダクタンス値を有するインダクタを得ることができる。

本発明の第１の実施形態の分解斜視図である。本発明の第１の実施形態の透視斜視図である。図２のＡ部断面図である。本発明と従来例との直流重畳特性を比較したグラフである。本発明の、別の実施形態の要部である、パターン導体のスリット部平面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る積層インダクタの分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る積層インダクタの透視斜視図である。

図１において、積層インダクタ１０は、後述する組成の磁性体材料からなる磁性体層１ａ〜１ｈと、銀あるいは銀合金を主成分とするパターン導体２ａ〜２ｆが交互に積層されることで構成されている。パターン導体２ａ〜２ｆには、パターン導体の長手方向に沿ってスリット３ａ〜３ｆが１列形成されている。以下では、個別の磁性体層１ａ〜１ｈおよびパターン導体２ａ〜２ｆ、スリット３ａ〜３ｆを指す場合には参照符号の後ろにアルファベットを付し、これらを総称する場合には、参照符号の後ろのアルファベットを省略する。

パターン導体２ａ〜２ｆは、それぞれ磁性体層１ａ〜１ｆ上に形成されており、積層方向に隣り合う当該パターン導体が、互いに重なるように順次配置されている。これらのパターン導体は、帯状の形状とされている。また、これらの導体パターンのうち、外部電極接続のため、最上層のパターン導体２ａは磁性体層１ａ上において３／４ターンとされており、最下層のパターン導体２ｆは１／２ターンとされている。パターン導体２ａ、２ｆ以外のパターン導体２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは１ターンとされている。

積層方向に重なり合う各パターン導体間は、ビアホールｂにより電気的に接続されることで、コイル導体とされている。具体的には、パターン導体２ａと２ｂはそれぞれの端部でビアホールｂ１により電気的に接続されている。同様に、パターン導体２ｂと２ｃはビアホールｂ２により、パターン導体２ｃと２ｄはビアホールｂ３により、パターン導体２ｄと２ｅはビアホールｂ４により、パターン導体２ｅと２ｆはビアホールｂ５により、それぞれ各パターン導体の端部で電気的に接続されている。これらのビアホールｂ１〜ｂ５により電気的に接続されたパターン導体２ａ〜２ｆにより、コイル導体が形成される。

パターン導体２の長手方向に沿って形成されたスリット３は、パターン導体２の一方端部から他方端部に至る１本のスリットとされている。具体的には、スリット３ａは、パターン導体２ａの幅方向略中央部において、一方端部２ａ−１から他方端部２ａ−２に至るように形成されている。以下、同様に、スリット３ｂは、パターン導体２ｂの幅方向略中央部において、一方端部２ｂ−１から他方端部２ｂ−２に至るように形成されている。スリット３ｃは、パターン導体２ｃの幅方向略中央部において、一方端部２ｃ−１から他方端部２ｃ−２に至るように形成されている。スリット３ｄは、パターン導体２ｄの幅方向略中央部において、一方端部２ｄ−１から他方端部２ｄ−２に至るように形成されている。スリット３ｅは、パターン導体２ｅの幅方向略中央部において、一方端部２ｅ−１から他方端部２ｅ−２に至るように形成されている。そして、スリット３ｆは、パターン導体２ｆの幅方向略中央部において、一方端部２ｆ−１から他方端部２ｆ−２に至るように形成されている。

さらに、前述のように形成されたスリット３の内部には、後述する組成からなる高い透磁率を有する磁性体材料が充填されている。

これら積層体の上下に磁性体層１ｇ、１ｈが配置されて、積層インダクタ１０が形成される。

図３は、図２のＡ部における断面を現したものである。パターン導体２に設けられたスリット３の内部には、磁性体層１が構成される磁性体材料よりも透磁率の高い磁性体材料４が充填されている。

具体的には、磁性体層１は、酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）４８．０ｍｏｌ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）２０．０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）２３．０ｍｏｌ％、酸化銅（ＣｕＯ）９．０ｍｏｌ％、の比率からなる材料の混合物からなる。
また、透磁率の高い磁性体材料４は、酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）４８．０ｍｏｌ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）１３．０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）３０．０ｍｏｌ％、酸化銅（ＣｕＯ）９．０ｍｏｌ％、の比率からなる材料の混合物からなる。

以上のように、酸化ニッケルを多く配合することにより、磁性体層を構成する磁性体材料の透磁率よりも、スリットの内部に充填されている磁性体材料の透磁率が高くされている。

このように、パターン導体に設けられたスリットの内部に、周りの磁性体層よりも透磁率の高い材料を充填することにより、パターン導体にスリットが単に設けられた構成に比べて、初期のインダクタンス値を向上させることができる。

また、図３には、パターン導体で発生する磁束を図示している。図中、矢印で示しているのが、電極で発生する磁界である。
一般的に、インダクタの磁性体部分に高透磁率材を用いた場合、直流の電流を印加すると、電流の増加に伴い、磁性体が磁気飽和を起こし、急激にインダクタンスが低下する現象が生じる。すなわち、直流重畳特性が劣化してしまう。しかしながら、この図からわかる通り、本実施形態では、スリットでパターン導体電極が分割されているため、分割された電極でそれぞれ発生する磁束が、ちょうどスリットの内部において逆向きになり、打ち消し合うことになる。結果、スリットの内部に充填された高透磁率材部分において、発生する磁束が打ち消し合っている。

したがって、本実施形態においては、高透磁率材が用いられているにもかかわらず、高透磁率材が配置された箇所で磁気飽和が緩和されることになり、直流重畳特性が劣化しない。

図４に、本発明と従来例との直流重畳特性比較を示す。縦軸にはインダクタンス値、横軸には、直流印加電流値をとっている。図中、（ａ）は、たとえば特許文献１にあるような、パターン導体に単にスリットが設けられた積層インダクタの従来例の直流重畳特性である。（ｂ）は、第１の実施形態における、パターン導体にスリットが設けられ、そのスリットの内部には高透磁率材が充填された積層インダクタの直流重畳特性である。

本特性グラフから読み取れるように、（ａ）に比べて、（ｂ）は、初期のインダクタンス値が向上している。また、直流印加電流の増加に伴うインダクタンス値の減少の劣化も見られない。よって、本発明の構成により、初期インダクタンス値を改善することができる。さらに、高透磁率材が配置された箇所の磁気飽和を緩和することができるため、優れた直流重畳特性も得ることができる。

なお、本発明は前記第１の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

たとえば、パターン導体に設けられた、一方端部から他方端部に至るスリットは、１列だけでなく、複数あってもよい。スリットにより分割されたパターン導体電極で生じる磁束の打ち消し合いは、スリットを１列設けた場合と同様であるので、初期インダクタンス値の改善および優れた直流重畳特性の実現も、同様に可能である。

また、図５に示すように、パターン導体に設けられたスリットの形状は、一方端部から他方端部に至る、離散的な複数のスリットであってもよい。

１ａ〜１ｇ磁性体層
２ａ〜２ｆパターン導体
３ａ〜３ｆスリット
４高透磁率材
ｂ１〜ｂ５ビアホール
１０積層インダクタ

Claims

磁性体層とパターン導体が交互に積層され、前記パターン導体の各層間は電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
前記パターン導体は、その長手方向に沿った１つ以上のスリットを１列以上有しており、前記スリットの内部には、前記磁性体層の材料よりも透磁率の高い材料が充填されていること、を特徴とする、積層インダクタ。
前記スリットは、前記パターン導体の一方端部から他方端部に至る１本のスリットであること、を特徴とする、請求項１に記載の積層インダクタ。
前記スリットは、前記パターン導体の一方端部から他方端部に至る離散的に形成された複数のスリットであること、を特徴とする、請求項１に記載の積層インダクタ。