JP2013045995A - Multilayer inductor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer inductor which eases internal stress, makes cracks less likely to be caused, and achieves excellent electric characteristics even if an electrode becomes thick.SOLUTION: The multilayer inductor is formed by laminating an internal conductor layer 13 on a magnetic ceramic layer 11. The internal conductor layer 13 has a coil electrode 12, having a substantially rectangular shape when viewed in a plane view, and multiple cavity parts 15 are provided in a region of the coil electrode 12, which excludes areas near corners of the rectangular shape, so as to be spaced a predetermined distance away from the coil electrode 12. This structure eases internal stress of a laminated body.

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる積層インダクタに関するものである。   The present invention relates to a multilayer inductor used in various electronic devices.

近年機器の小型化にともない積層インダクタが多く使われるようになっており、特に、積層インダクタに大電流を流すことができるものが要望されている。大電流を流すことができるようにするためには、電極の厚さを厚くして、直流抵抗値を小さくする必要がある。しかしながら、電極の厚さを厚くすると、磁性体と電極を同時に焼成したときに、収縮率、熱膨張係数の差等により、磁性体にクラックが発生しやすくなったり、内部応力により、十分なインダクタンスが得られにくくなる等の課題があった。これに対して、図６のように、コイル電極１近傍の磁性体２に空洞部３を形成することによって、内部応力を緩和させるものが検討されている。   In recent years, with the miniaturization of devices, multilayer inductors are often used, and in particular, those capable of flowing a large current through the multilayer inductor are desired. In order to allow a large current to flow, it is necessary to increase the thickness of the electrode and decrease the DC resistance value. However, when the thickness of the electrode is increased, when the magnetic body and the electrode are fired simultaneously, cracks are likely to occur in the magnetic body due to differences in shrinkage rate, thermal expansion coefficient, etc. There was a problem that it was difficult to obtain. On the other hand, as shown in FIG. 6, studies are being made to relieve internal stress by forming a cavity 3 in the magnetic body 2 in the vicinity of the coil electrode 1.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開平８−６４４２１号公報JP-A-8-64421

上記従来の構成でもある程度内部応力を緩和させることはできるが、電極の厚さが、層間の磁性体の厚さよりも厚くなるような場合には、空洞部を電極に極めて近い位置に形成すると、空洞部端部と電極の間の応力差が大きくなり過ぎるために、空洞部端部と電極との間にクラックが発生し、それが外部にまで到達する可能性がある。また、コイル電極に対して均等に空洞部を形成すると、場所による応力差が生じ、特に角部から外周端に向けてクラックが発生しやすくなる。   Although the internal stress can be relieved to some extent even in the conventional configuration described above, when the thickness of the electrode is larger than the thickness of the magnetic material between the layers, if the cavity is formed at a position very close to the electrode, Since the stress difference between the end of the cavity and the electrode becomes too large, a crack is generated between the end of the cavity and the electrode, which may reach the outside. In addition, when the hollow portion is formed evenly with respect to the coil electrode, a stress difference depending on the location is generated, and cracks are particularly likely to occur from the corner portion toward the outer peripheral end.

本発明は、電極の厚さが厚くなっても、内部応力を緩和することにより、クラックが発生しにくく、電気的特性に優れた積層インダクタを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a multilayer inductor that is less prone to cracks and has excellent electrical characteristics by relaxing internal stress even when the electrode thickness is increased.

本発明は上記課題を解決するために、磁性体セラミック層と内部導体層とが積層された積層インダクタであって、内部導体層は、平面視したときにほぼ矩形状となるコイル電極を有し、この矩形状の角部近傍を除くコイル電極の領域にコイル電極と所定の距離を隔てて複数個の空洞部を設けたものである。   In order to solve the above problems, the present invention provides a multilayer inductor in which a magnetic ceramic layer and an internal conductor layer are laminated, and the internal conductor layer has a coil electrode that is substantially rectangular when viewed from above. A plurality of cavities are provided in the region of the coil electrode excluding the vicinity of the rectangular corner portion with a predetermined distance from the coil electrode.

上記構成により、磁性体セラミックの内部の応力を低減、分散させることができ、信頼性、電気的特性に優れた積層インダクタを得ることができる。   With the above configuration, the internal stress of the magnetic ceramic can be reduced and dispersed, and a multilayer inductor excellent in reliability and electrical characteristics can be obtained.

本発明の一実施の形態における積層インダクタの断面図Sectional drawing of the multilayer inductor in one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態における積層インダクタの平面図The top view of the multilayer inductor in one embodiment of the present invention 本発明の一実施の形態における積層インダクタの要部拡大図The principal part enlarged view of the multilayer inductor in one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態における別の積層インダクタの平面図The top view of another multilayer inductor in one embodiment of the present invention 本発明の一実施の形態におけるさらに別の積層インダクタの平面図The top view of another multilayer inductor in one embodiment of the present invention 従来の積層インダクタの断面図Cross section of conventional multilayer inductor

以下、本発明の一実施の形態における積層インダクタについて、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a multilayer inductor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態における積層インダクタの断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線で水平に切ったときに上から平面視したときの平面図である。この積層インダクタは、図１に示すように、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる磁性体セラミック層１１と平面視したときにほぼ矩形状となるコイル電極１２を有する内部導体層１３を積層し、内部導体層１３と電気的に接続された外部電極１４を磁性体セラミック層１１の両端部に形成したものであり、平面形状は約２ｍｍ×１．２ｍｍとなっている。ここで内部導体層１３はＡｇからなり厚さ約２４μｍとし、内部導体層１３間の磁性体セラミック層１１の厚さは約１０μｍとなっている。これらの寸法は焼成後の寸法を意味し、以下同様とする。このように内部導体層１３の厚さが、磁性体セラミック層１１の厚さの２倍以上となっているため、磁性体と電極を同時に焼成したときに、収縮率、熱膨張係数の差等により、磁性体にクラックが発生しやすくなってくる。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer inductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view when viewed from above when cut horizontally along the line AA in FIG. As shown in FIG. 1, the multilayer inductor includes a magnetic ceramic layer 11 made of Ni—Zn—Cu ferrite and an inner conductor layer 13 having a coil electrode 12 that is substantially rectangular when viewed from above. External electrodes 14 electrically connected to the internal conductor layer 13 are formed at both ends of the magnetic ceramic layer 11, and the planar shape is about 2 mm × 1.2 mm. Here, the inner conductor layer 13 is made of Ag and has a thickness of about 24 μm, and the thickness of the magnetic ceramic layer 11 between the inner conductor layers 13 is about 10 μm. These dimensions mean the dimensions after firing, and so on. Thus, since the thickness of the inner conductor layer 13 is more than twice the thickness of the magnetic ceramic layer 11, when the magnetic material and the electrode are fired simultaneously, the difference in shrinkage rate, thermal expansion coefficient, etc. As a result, cracks are likely to occur in the magnetic material.

コイル電極１２は３／４ターンの電極パターンとし、内部導体層１３と磁性体セラミック層１１を積層し、内部導体層１３を１８層用いることにより、１３．５ターンのコイルを構成している。また最外側のコイル電極１２の表面から積層インダクタの表面までの厚さを約１８０μｍとし、この部分がドラム型コアの鍔部に相当する部分となる。   The coil electrode 12 has a 3/4 turn electrode pattern, the internal conductor layer 13 and the magnetic ceramic layer 11 are laminated, and 18 internal conductor layers 13 are used to form a 13.5 turn coil. The thickness from the surface of the outermost coil electrode 12 to the surface of the multilayer inductor is about 180 μm, and this portion corresponds to the flange portion of the drum core.

さらに最外側のコイル電極１２の表面から積層インダクタの表面に向かって約９０μｍの距離を隔てて複数個の空洞部１５が形成されている。この空洞部１５の高さ（積層方向の長さ）は約１０μｍとしている。このときコイル電極１２の表面から空洞部１５までの距離を小さくしすぎると逆にその間の応力が大きくなって望ましくない。またその間の距離を大きくしすぎると空洞部１５を形成した効果が小さくなる。そのため、コイル電極１２の表面から空洞部１５までの距離は、コイル電極１２の厚さの１倍から６倍の間に設定することが望ましい。   Further, a plurality of hollow portions 15 are formed at a distance of about 90 μm from the surface of the outermost coil electrode 12 toward the surface of the multilayer inductor. The height of the hollow portion 15 (length in the stacking direction) is about 10 μm. At this time, if the distance from the surface of the coil electrode 12 to the cavity 15 is too small, the stress between the two becomes large, which is not desirable. If the distance between them is too large, the effect of forming the cavity 15 is reduced. For this reason, the distance from the surface of the coil electrode 12 to the cavity 15 is preferably set between 1 and 6 times the thickness of the coil electrode 12.

この空洞部１５は、エチルセルロース系樹脂のように焼成時に消失するような樹脂をペースト状にしたものを磁性体セラミック層１１にパターン印刷し、さらに磁性体セラミック層１１を積層することにより、磁性体セラミック層１１と内部導体層１３を同時焼成する時に、同時に空洞部１５を形成することができる。   The hollow portion 15 is formed by pattern-printing a paste of a resin that disappears upon firing, such as an ethyl cellulose resin, on the magnetic ceramic layer 11, and further laminating the magnetic ceramic layer 11. When the ceramic layer 11 and the internal conductor layer 13 are fired simultaneously, the cavity 15 can be formed at the same time.

図２は図１のＡ−Ａ線で水平に切ったときに上から平面視したときの平面図であって、空洞部１５は、矩形状に形成されたコイル電極１２の領域のうち、矩形状の角部近傍を除く領域に複数個形成されている。ここで角部近傍とは、図３に示すように、矩形状のコイル電極１２の隣り合う辺を伸ばしたときに重なり合う領域（斜線を入れた領域）をいう。空洞部１５の形状は直径約１７０μｍの円状とし、矩形状に形成されたコイル電極１２の領域の長辺上に５個、短辺上に３個形成し、空洞部１５間の距離は約７０μｍとなるように配置されている。コイル電極１２は、平面視したときに電極幅約２３０μｍ、中芯部（コイル電極の内側）が長辺方向約１２７０μｍ、短辺方向約６６０μｍとなるように形成されている。また、コイル電極１２の外周から積層インダクタの外周端までの距離は、約１００μｍとなるようにしている。   FIG. 2 is a plan view when seen from above when cut horizontally along the line AA in FIG. A plurality of regions are formed in the region excluding the vicinity of the corners of the shape. Here, the vicinity of the corner refers to a region (a hatched region) that overlaps when adjacent sides of the rectangular coil electrode 12 are extended, as shown in FIG. The shape of the cavity 15 is a circle having a diameter of about 170 μm, and five are formed on the long side and three on the short side of the region of the coil electrode 12 formed in a rectangular shape. It arrange | positions so that it may become 70 micrometers. The coil electrode 12 is formed so that when viewed in a plan view, the electrode width is about 230 μm, and the core portion (inside the coil electrode) is about 1270 μm in the long side direction and about 660 μm in the short side direction. Further, the distance from the outer periphery of the coil electrode 12 to the outer peripheral end of the multilayer inductor is set to about 100 μm.

コイル電極１２の領域全体に空洞部１５を形成すると、特にコイル電極１２の角部からクラックが生じやすい。またコイル電極１２に沿って直線状に空洞部１５を形成しても、その周辺の応力が大きくなり、クラックが生じやすくなる。これに対して本実施の形態では、角部近傍には空洞部１５を設けず、また複数個の円状の空洞部１５としているため、コイル電極１２の延伸方向に沿った部分で直線部を有さず、内部応力を低減することができる。なお、空洞部１５はコイル電極１２の領域に設けるが、図２のように一部中芯の部分にはみ出してもかまわない。ただし、空洞部１５がコイル電極１２の外側の領域にはみ出してしまうと、積層インダクタの外周部までクラックが伸びる可能性があるため、コイル電極１２の外周よりも内側に配置することが望ましい。また空洞部１５から積層インダクタの外周部までの距離は、空洞部１５間の距離よりも大きくとることが望ましい。   If the cavity 15 is formed in the entire region of the coil electrode 12, cracks are likely to occur particularly from the corners of the coil electrode 12. Further, even if the cavity 15 is formed linearly along the coil electrode 12, the stress around the cavity 15 is increased and cracks are likely to occur. On the other hand, in this embodiment, the cavity 15 is not provided in the vicinity of the corner portion, and a plurality of circular cavities 15 are provided, so that the straight portion is formed at the portion along the extending direction of the coil electrode 12. Without it, internal stress can be reduced. Although the cavity 15 is provided in the region of the coil electrode 12, it may protrude partially from the core as shown in FIG. However, since the crack 15 may extend to the outer peripheral portion of the multilayer inductor if the hollow portion 15 protrudes to the outer region of the coil electrode 12, it is desirable that the hollow portion 15 be disposed inside the outer periphery of the coil electrode 12. The distance from the cavity 15 to the outer periphery of the multilayer inductor is preferably larger than the distance between the cavities 15.

また磁性体セラミック層１１の内部に連続した空洞部１５を形成すると、空洞部１５が磁束の通過を妨げるため、全体として磁気効率が劣化するが、本発明の実施の形態では空洞部１５を複数個に分割しているため、多くの磁束は空洞部１５の間を通っていくため、あまり磁気効率が劣化しない。   In addition, when the continuous cavity portion 15 is formed inside the magnetic ceramic layer 11, the cavity portion 15 prevents the passage of magnetic flux, thereby deteriorating the magnetic efficiency as a whole. However, in the embodiment of the present invention, a plurality of cavity portions 15 are provided. Since the magnetic flux is divided into individual pieces, a large amount of magnetic flux passes between the hollow portions 15, so that the magnetic efficiency does not deteriorate much.

図４は本発明の一実施の形態における別の形態であって、図２との違いは、図２では空洞部１５の形状を円状としていたが、図４では楕円状となっていることである。ここで空洞部１５同士が向き合っている方の曲率半径を約３０μｍ、外周に向いている方の曲率半径を約１３０μｍとしている。このように空洞部１５同士が向き合っている方の曲率半径の方をより小さいものとすることにより、積層インダクタの外周部までクラックが伸びるのを防ぐことができる。   FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The difference from FIG. 2 is that the shape of the cavity 15 is circular in FIG. 2, but it is elliptical in FIG. It is. Here, the radius of curvature of the cavity 15 facing each other is approximately 30 μm, and the radius of curvature of the cavity 15 facing the outer periphery is approximately 130 μm. In this way, by making the radius of curvature of the one where the hollow portions 15 face each other smaller, it is possible to prevent the crack from extending to the outer peripheral portion of the multilayer inductor.

また、内部応力は焼成体のみで発生するわけではなく、外部電極１４を形成したときに、外部電極１４により焼成体に内部応力を発生させる場合がある。そのために、外部電極１４が設けられた面に対向する部分に形成された空洞部１５のコイル電極１２の面積に対する割合を、外部電極１４が設けられていない面に対向する部分に形成された空洞部１５のコイル電極１２の面積に対する割合よりも大きくすることが望ましい。ここで空洞部１５のコイル電極１２の面積に対する割合とは、中芯部に相当するコイル電極１２の面積（矩形状の辺から角部を除いた部分の面積）と、その辺に形成した空洞部１５の面積の総和との比を意味する。そのために、図５のように、外部電極１４が設けられた面に対向する辺に形成された空洞部１５の大きさを、外部電極１４が設けられていない面に対向する部分に形成された空洞部１５の大きさよりも大きくしても良い。このようにすることにより、外部電極１４による内部応力を緩和しやすくすることができる。   In addition, internal stress is not generated only in the fired body, and when the external electrode 14 is formed, the external electrode 14 may cause internal stress in the fired body. For this purpose, the ratio of the cavity 15 formed in the portion facing the surface where the external electrode 14 is provided to the area of the coil electrode 12 is set to the cavity formed in the portion facing the surface where the external electrode 14 is not provided. It is desirable to make it larger than the ratio of the portion 15 to the area of the coil electrode 12. Here, the ratio of the cavity 15 to the area of the coil electrode 12 refers to the area of the coil electrode 12 corresponding to the core part (the area of the rectangular side excluding the corners) and the cavity formed on that side. It means a ratio to the total area of the part 15. Therefore, as shown in FIG. 5, the size of the cavity 15 formed on the side facing the surface where the external electrode 14 is provided is formed in the portion facing the surface where the external electrode 14 is not provided. It may be larger than the size of the cavity 15. By doing in this way, the internal stress by the external electrode 14 can be easily relieved.

本発明に係る積層インダクタは、電極の厚さが厚くなっても、内部応力を緩和することにより、クラックが発生しにくく、電気的特性に優れた積層インダクタを提供するものであり、産業上有用である。   The multilayer inductor according to the present invention provides a multilayer inductor that is less susceptible to cracking and has excellent electrical characteristics by relaxing internal stress even when the electrode thickness is increased, and is industrially useful. It is.

１１ 磁性体セラミック層
１２ コイル電極
１３ 内部導体層
１４ 外部電極
１５ 空洞部 11 Magnetic Ceramic Layer 12 Coil Electrode 13 Internal Conductor Layer 14 External Electrode 15 Cavity

Claims (5)

磁性体セラミック層と内部導体層とが積層された積層インダクタであって、前記内部導体層は、平面視したときにほぼ矩形状となるコイル電極を有し、この矩形状の角部近傍を除く前記コイル電極の領域に前記コイル電極と所定の距離を隔てて複数個の空洞部を設けたことを特徴とする積層インダクタ。 A multilayer inductor in which a magnetic ceramic layer and an inner conductor layer are laminated, and the inner conductor layer has a coil electrode that is substantially rectangular when viewed in plan, and excludes the vicinity of the rectangular corner. A multilayer inductor, wherein a plurality of cavities are provided in the coil electrode region at a predetermined distance from the coil electrode. 前記コイル電極表面から前記空洞部までの距離を、前記コイル電極の厚さの１倍から６倍としたことを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。 The multilayer inductor according to claim 1, wherein a distance from the coil electrode surface to the cavity is set to be 1 to 6 times a thickness of the coil electrode. 前記空洞部の形状を、円状または楕円状としたことを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。 The multilayer inductor according to claim 1, wherein a shape of the hollow portion is a circle or an ellipse. 前記空洞部の形状を楕円状とし、他の空洞部と向き合っている方の曲率半径を、他の部分の曲率半径よりも小さくしたことを特徴とする請求項３記載の積層インダクタ。 4. The multilayer inductor according to claim 3, wherein the shape of the cavity is elliptical, and the radius of curvature of the cavity facing the other cavity is smaller than the radius of curvature of the other part. 前記磁性体セラミック層の両端面に前記内部導体層に電気的に接続された外部電極を有し、この外部電極が設けられた面に対向する部分に形成された前記空洞部の前記コイル電極の面積に対する割合を、前記外部電極が設けられていない面に対向する部分に形成された前記空洞部の前記コイル電極の面積に対する割合よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。 The external electrode electrically connected to the internal conductor layer is provided at both end faces of the magnetic ceramic layer, and the coil electrode of the cavity formed in a portion facing the surface provided with the external electrode 2. The multilayer inductor according to claim 1, wherein a ratio with respect to an area is made larger than a ratio with respect to an area of the coil electrode of the hollow portion formed in a portion facing a surface where the external electrode is not provided.
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