JP2019114735A - 積層コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル特性を調整することができる積層コイル部品を提供する。【解決手段】 積層コイル部品１においては、フェライト素体２が、積層コイルの軸方向において隣接する第１の素体部６と第２の素体部７とを有し、第２の素体部７の誘電率が第１の素体部６の誘電率より低く、かつ、第２の素体部７の透磁率が第１の素体部６の透磁率より高い。発明者らは、第１の素体部６と第２の素体部７とに跨がるようにコイル巻回部１２を設けることで、第１の素体部６および第２の素体部７がコイル特性に寄与することを新たに見出した。積層コイル部品１では、フェライト素体２における第１の素体部６と第２の素体部７との割合を調整することで、所望のコイル特性を得ることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、積層コイル部品に関する。

従来より、フェライト素体内に積層コイルが設けられた積層コイル部品が知られている。たとえば下記特許文献１には、空孔率が相対的に高い内層部を空孔率が相対的に低い一対の外層部で挟んだ３層構造（いわゆるサンドイッチ構造）のセラミック素体を備えた積層コイル部品が開示されている。このような積層コイル部品においては、素体の空孔率が低いと誘電率および透磁率が高くなり、素体の空孔率が高いと誘電率および透磁率が低くなることが知られている。

特開２００５−３８９０４号

発明者らは、鋭意研究の末、素体が複数層で構成された積層コイル部品において、インピーダンス、インダクタンスおよび自己共振周波数（ＳＲＦ）のコイル特性を調整することができる技術を新たに見出した。

本発明は、コイル特性を調整することができる積層コイル部品を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る積層コイル部品は、フェライト素体内に積層コイルが設けられた積層コイル部品であって、フェライト素体の互いに対向する端面に外部電極がそれぞれ設けられており、フェライト素体が、積層コイルの軸方向において隣接する第１の素体部と第２の素体部とを有し、第２の素体部の誘電率が第１の素体部の誘電率より低く、かつ、第２の素体部の透磁率が第１の素体部の透磁率より高く、積層コイルが、巻回部と、該巻回部の端部から外部電極が設けられた端面まで延びる引出部とを有し、巻回部が第１の素体部と第２の素体部とに跨がるように設けられている。

上記特許文献１のように、積層コイルの巻回部が内層部にのみ設けられ、かつ、引出部が外層部にのみ設けられている構成では、コイル特性の調整が極めて困難である。発明者らは、鋭意研究の末、第１の素体部と第２の素体部とに跨がるように巻回部を設けることで、第１の素体部および第２の素体部がコイル特性に以下のように寄与することを新たに見出した。すなわち、１ＧＨｚ付近のインピーダンスに関しては、第１の素体部が相対的に高く、第２の素体部が相対的に低い。また、インダクタンスに関しては、第１の素体部が相対的に低く、第２の素体部が相対的に高い。さらに、自己共振周波数に関しては、第１の素体部が相対的に高く、第２の素体部が相対的に低い。したがって、上記積層コイル部品において、フェライト素体における第１の素体部と第２の素体部との割合を調整することで、所望のコイル特性を得ることができる。

他の形態に係る積層コイル部品は、積層コイルの軸方向が、外部電極が設けられた端面の対向方向と平行である。

他の形態に係る積層コイル部品は、フェライト素体が、第１の素体部および第２の素体部のうちの一方で他方を積層コイルの軸方向において挟んだ構造を有する。

他の形態に係る積層コイル部品は、フェライト素体が、一対の第２の素体部を有し、積層コイルの軸方向において第１の素体部を一対の第２の素体部で挟んだ構造を有する。この場合、相対的に誘電率が低い第２の素体部に外部電極が設けられることで、積層コイル部品の高周波特性が向上する。

本発明によれば、コイル特性を調整することができる積層コイル部品が提供される。

図１は、一実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。 図２は、図１に示した積層コイル部品のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、図１に示した積層コイル部品を製造する際のグリーンシートの積層状態を示した斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１および図２に示すように、積層コイル部品１は、略直方体形状を呈するフェライト素体２と、フェライト素体２内に形成された積層コイルＣとを備えている。

フェライト素体２は、フェライトを主成分とするフェライト素体材料で構成されており、フェライト材料で構成されており、後述する複数層のグリーンシート１１Ａ、１１Ｂを重ねた積層体を焼成することにより形成され得る。そのため、フェライト素体２は、フェライト層の積層体と捉えることができ、積層方向を有する。ただし、フェライト素体２を構成するフェライト層は、その間の境界が視認できない程度に一体化され得る。フェライト素体２は、略直方体形状の外形を呈しており、その外表面として、積層方向において互いに対向する一対の端面２ａ、２ｂと、一対の端面２ａ、２ｂを連結するように一対の端面２ａ、２ｂの対向方向に沿って延びる４つの側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆとを有している。

フェライト素体２は、図２に示すように、第１の素体部６と一対の第２の素体部７とを有する。より詳しくは、フェライト素体２は、フェライト素体２の積層方向において、第１の素体部６を一対の第２の素体部７で挟むように隣接した構造（サンドイッチ構造）を有している。

第１の素体部６および第２の素体部７は、本実施形態ではいずれもＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトを主成分とするフェライト素体材料で構成されているが、構成成分の含有率が互いに異なっている。具体的には、第１の素体部６を構成するフェライト素体材料は、主成分が、Ｆｅの化合物をＦｅ_２Ｏ_３換算で４５．０モル％、Ｃｕの化合物をＣｕＯ換算で８．０モル％、Ｚｎの化合物をＺｎＯ換算で８．０モル％、残部がＮｉの化合物で構成されており、主成分１００重量部に対して、副成分として、Ｓｉの化合物をＳｉＯ_２換算で１．０重量部、Ｃｏの化合物をＣｏ_３Ｏ_４換算で５．０重量部、Ｂｉの化合物をＢｉ_２Ｏ_３換算で０．８重量部、含有している。また、第２の素体部７を構成するフェライト素体材料は、主成分が、Ｆｅの化合物をＦｅ_２Ｏ_３換算で３７．０モル％、Ｃｕの化合物をＣｕＯ換算で８．０モル％、Ｚｎの化合物をＺｎＯ換算で３４．０モル％、残部がＮｉの化合物で構成されており、主成分１００重量部に対して、副成分として、Ｓｉの化合物をＳｉＯ_２換算で４．５重量部、Ｃｏの化合物をＣｏ_３Ｏ_４換算で０．５重量部、Ｂｉの化合物をＢｉ_２Ｏ_３換算で０．８重量部、含有している。すなわち、第１の素体部６および第２の素体部７のいずれも構成成分としてＺｎＯを含有しており、第１の素体部６のＺｎＯ含有率が、第２の素体部７のＺｎＯ含有率より低くなっている。また、第１の素体部６および第２の素体部７のいずれも構成成分としてＮｉＯを含有しており、第１の素体部６のＮｉＯ含有率が、第２の素体部７のＮｉＯ含有率より高くなっている。

また、第１の素体部６および第２の素体部７を構成するフェライト素体材料は、いずれもＺｎ_２ＳｉＯ_４を副成分として含有している。本実施形態では、第１の素体部６のＺｎ_２ＳｉＯ_４含有率は、フェライト素体材料１００重量部に対して１重量部であり、第２の素体部７のＺｎ_２ＳｉＯ_４含有率は、フェライト素体材料１００重量部に対して１７重量部である。すなわち、第１の素体部６のＺｎ_２ＳｉＯ_４含有率が、第２の素体部７のＺｎ_２ＳｉＯ_４含有率より低くなっている。

さらに、第２の素体部７の誘電率は、第１の素体部６の誘電率より低い。本実施形態では、第１の素体部６の誘電率は約１４であり、第２の素体部７の誘電率は約１２である。また、第２の素体部７の透磁率は、第１の素体部６の透磁率より高い。本実施形態では、第１の素体部６の透磁率は約６であり、第２の素体部７の透磁率は約１１である。

積層コイルＣは、フェライト素体２の積層方向に重なる複数の導電層によって構成されており、フェライト素体２の積層方向に平行な軸Ｌを有する。積層コイルＣは、コイル巻回部（巻回部）１２と、コイル巻回部１２の各端部から端面２ａ、２ｂまで延びる一対の引出部１３とを有する。各引出部１３は、引出導体１４と接続導体１５とを有している。積層コイルＣを構成する各導電層は、たとえばＡｇやＰｄなどの導電性材料を含んで構成されている。

また、積層コイル部品１は、フェライト素体２の両端面２ａ、２ｂにそれぞれ配置された一対の外部電極４、５を備えている。外部電極４は、一方の端面２ａ全体と、４つの側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆの一部を覆うように形成されて、端面２ａまで延びた引出部１３と電気的に接続されている。外部電極５は、他方の端面２ｂ全体と、４つの側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆの一部を覆うように形成されて、端面２ｂまで延びた引出部１３と電気的に接続されている。フェライト素体２の積層方向は一対の端面２ａ、２ｂの対向方向と一致しており、一対の外部電極４、５は積層方向に関してフェライト素体２の両端部にそれぞれ配置されている。なお、各外部電極４、５は、フェライト素体２の外表面にＡｇやＰｄなどを主成分とする導電性ペーストを付着させた後に焼付け、さらに電気めっきを施すことにより形成され得る。電気めっきには、Ｎｉ、Ｓｎなどを用いることができる。

上述した積層コイル部品１は、図３に示すように、複数層のグリーンシート１１Ａ、１１Ｂを重ねた積層体を焼成して形成することができる。

各グリーンシート１１Ａ、１１Ｂは、矩形状（本実施形態では、正方形状）を呈しており、フェライト素体２の側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを画成することとなる四辺１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを有している。グリーンシート１１Ａは、上述した第１の素体部６となるべきグリーンシートであり、焼成後に上述した第１の素体部６の組成を有するフェライト層となるように成分調整されている。グリーンシート１１Ｂは、上述した第２の素体部７となるべきグリーンシートであり、焼成後に上述した第２の素体部７の組成を有するフェライト層となるように成分調整されている。

各グリーンシート１１Ａ、１１Ｂは、積層方向において、第１の素体部６を一対の第２の素体部７で挟むように隣接した構造となるように、グリーンシート積層体の下段部分と上段部分にグリーンシート１１Ｂが用いられ、中段部分にグリーンシート１１Ａが用いられている。

各グリーンシート１１Ａ、１１Ｂには、上述した導電層となるべき導電パターンが形成されている。各導体パターンは、当該パターンに対応する開口が形成されたスクリーン製版を用いて、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成され得る。

コイル巻回部１２を形成する導体パターン２１は、いずれも略Ｕの字状に形成されている。導体パターン２１の一端部及び他端部には、スルーホール導体２２に対応する略円形のパッド部２３がそれぞれ形成されている。各導体パターン２１は、９０度ずつ位相をずらした状態でスルーホール導体２２を介して直列に接続されており、積層方向に沿って軸Ｌが延在するコイルＣを形成している。導体パターン２１は、グリーンシート積層体の中段部分のグリーンシート１１Ａだけでなく、上段部分および下段部分のグリーンシート１１Ｂにも形成される。

引出導体１４を形成する導体パターン２４は、スルーホール導体２５に対応する略円形のパッド部（パッド導体）２６からなる。つまり、引出導体１４は、スルーホール導体２５と、スルーホール導体２５と一体に設けられるパッド部２６とから構成されている。パッド部２６は、コイル巻回部１２のパッド部２３より大径となっており、コイル巻回部１２によって形成されるコイルＣの軸Ｌと同軸に配置されている。各導体パターン２４は、スルーホール導体２５を介して直列に接続されており、コイルＣの軸Ｌに沿って延在する引出導体１４を形成している。引出導体１４の外側端部は、フェライト素体２の積層方向の端面２ａ、２ｂに露出し、外部電極４、５に接続されている。導体パターン２４は、グリーンシート積層体の上段部分および下段部分のグリーンシート１１Ｂに形成される。

接続導体１５を形成する導体パターン２７は、コイル巻回部１２の一方のパッド部２３に対応する位置と、引出導体１４のパッド部２６に対応する位置とを結ぶように直線状に形成されている。導体パターン２７の一端部には、スルーホール導体２５に対応する略円形のパッド部２８が引出導体１４のパッド部２６と同軸かつ略同形に形成され、導体パターン２７の他端部には、スルーホール導体２２に対応する略円形のパッド部２９がコイル巻回部１２のパッド部２３と同軸かつ略同形に形成されている。導体パターン２７の一端部は、スルーホール導体２５を介して引出導体１４の他端部に接続され、導体パターン２７の他端部は、スルーホール導体２２を介してコイル巻回部１２の端部に接続されている。導体パターン２７は、グリーンシート積層体の上段部分および下段部分のグリーンシート１１Ｂに形成される。

上述したフェライト素体２においては、図２に示すように、第１の素体部６と第２の素体部７との各界面Ｆ１、Ｆ２が、コイル巻回部１２を通過し、積層方向に直交するように延在している。換言すると、コイル巻回部１２が、積層方向において第１の素体部６と第２の素体部７とを跨がるように設けられている。より詳しくは、コイル巻回部１２が、フェライト素体２内において、一方の第２の素体部７（たとえば、図２の断面図における上側の第２の素体部）から第１の素体部６を介して、他方の第２の素体部７（たとえば、図２の断面図における下側の第２の素体部）まで延びるように設けられている。

上記界面Ｆ１、Ｆ２については、上述したグリーンシート１１Ａ、１１Ｂの枚数を増減することで適宜にスライドさせることができる。そして、界面Ｆ１、Ｆ２をスライドさせることで、フェライト素体２における第１の素体部６と第２の素体部７との割合も適宜に変更することができる。

発明者らは、第１の素体部６と第２の素体部７とに跨がるようにコイル巻回部１２を設けることで、第１の素体部６および第２の素体部７が、コイル特性のインピーダンス、インダクタンスおよび自己共振周波数それぞれに寄与することを新たに見出した。

１ＧＨｚ付近のインピーダンスに関しては、第１の素体部６が相対的に高く、第２の素体部７が相対的に低い。また、インダクタンスに関しては、第１の素体部６が相対的に低く、第２の素体部７が相対的に高い。さらに、自己共振周波数に関しては、第１の素体部６が相対的に高く、第２の素体部７が相対的に低い。

そこで、上記積層コイル部品１において、フェライト素体２における第１の素体部６と第２の素体部７との割合を調整することで、所望のコイル特性を得ることができる。

より詳しくは、第１の素体部６と第２の素体部７との割合を調整してフェライト素体２の誘電率を下げることで、浮遊容量が小さくなり、１ＧＨｚ付近のインピーダンスが高くなる。また、第１の素体部６と第２の素体部７との割合を調整してフェライト素体２の透磁率を下げることで、自己共振周波数が高くなるとともにインピーダンスも高くなり、インダクタンスは低下する。さらに、第１の素体部６と第２の素体部７との割合を調整してフェライト素体２の透磁率を上げることで、自己共振周波数が低くなるとともにインピーダンスも低くなり、インダクタンスは高くなる。

また、上述した上記積層コイル部品１において、相対的に誘電率が低い第２の素体部７それぞれに外部電極４、５が設けられているため、積層コイル部品１の高周波特性の向上が図られている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、外部電極４、５が素体の端面２ａ，２ｂに配置され、コイルＣの軸Ｌの延在方向（軸方向）がフェライト素体２の積層方向に沿って延在するいわゆる縦巻きコイルが外部電極４、５に接続される構成を一例に説明したが、コイルは、いわゆる横巻きコイルであってもよく、外部電極４、５の配置位置は、素体の外表面であれば特に限定されない。すなわち、外部電極４、５は、必ずしも積層コイルＣの軸Ｌ方向において対向する端面２ａ、２ｂに設ける必要はなく、側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆに設けてもよい。この場合、コイルＣの引出部は、巻回部の端部から外部電極が設けられた側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆまで延びる。

１…積層コイル部品、２…フェライト素体、６…第１の素体部、７…第２の素体部、４、５…外部電極、Ｃ…コイル、Ｆ１、Ｆ２…界面、Ｌ…軸。

Claims (4)

1. フェライト素体内に積層コイルが設けられた積層コイル部品であって、
   前記フェライト素体の互いに対向する端面に外部電極がそれぞれ設けられており、
   前記フェライト素体が、前記積層コイルの軸方向において隣接する第１の素体部と第２の素体部とを有し、前記第２の素体部の誘電率が前記第１の素体部の誘電率より低く、かつ、前記第２の素体部の透磁率が前記第１の素体部の透磁率より高く、
   前記積層コイルが、巻回部と、該巻回部の端部から前記外部電極が設けられた前記端面まで延びる引出部とを有し、前記巻回部が前記第１の素体部と前記第２の素体部とに跨がるように設けられている、積層コイル部品。
2. 前記積層コイルの軸方向が、前記外部電極が設けられた前記端面の対向方向と平行である、請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 前記フェライト素体が、前記第１の素体部および前記第２の素体部のうちの一方で他方を前記積層コイルの軸方向において挟んだ構造を有する、請求項１または２に記載の積層コイル部品。
4. 前記フェライト素体が、一対の前記第２の素体部を有し、前記積層コイルの軸方向において前記第１の素体部を前記一対の第２の素体部で挟んだ構造を有する、請求項３に記載の積層コイル部品。

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