JP3508642B2

JP3508642B2 - 積層型インダクタ

Info

Publication number: JP3508642B2
Application number: JP25031999A
Authority: JP
Inventors: 英一前田; 勝久今田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: JP2001076929A; US6483413B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型インダク
タ、特に、チョークコイル等として使用される積層型イ
ンダクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、積層型インダクタは、複数の
磁性体層と複数のコイル導体を積み重ねて焼成すること
により積層体を構成し、この積層体内に前記コイル導体
を電気的に接続してなるコイルを形成している。そし
て、この積層体の表面には、コイルの端部に電気的に接
続された入出力用外部電極が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、積層型イン
ダクタはその直流抵抗を下げるために、コイル導体とし
てＡｇを用いてきた。そのため、磁性体層の材料として
は少なくともＡｇの融点（約９６０℃）以下で焼結でき
ることが必要である。このため、磁性体層の材料とし
て、従来からＦｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯの素材
をボールミル等で混合して、仮焼合成したものをさらに
粉砕して、バインダなどと混合して、スラリー化または
ドクターブレード法などでシート化したものが作成され
ている。このＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性材料に
は、仮焼、焼成温度を下げる目的でＢｉ₂Ｏ₃が添加され
る。しかし、従来のＢｉ₂Ｏ₃は粒径が大きく（比表面積
は５〜６ｍ²／ｇと小さい）、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｚｎ
Ｏ、ＣｕＯの素材と共に混合しても分散性が悪く、仮焼
合成度のバラツキ、焼成後の磁気特性のバラツキを引き
起こしやすく、扱いにくいものであった。このＢｉ₂Ｏ₃
の添加量が少ないと焼成後の粒径が不均一となり、ま
た、均一にするため、添加量を多くすると磁気特性の低
下（主にインダクタンスの低下）を招くこととなった。

【０００４】さらに、外部電極にめっきする場合、めっ
き液が積層体内部に浸入し、コイル導体と反応して直流
抵抗の増大、電極間の耐電圧特性の低下等を招くことが
あった。さらに、外部電極の縁部から積層体表面上にめ
っきが異常に伸びて析出するという現象があって、小型
の積層型インダクタの外部電極間をショートさせたり、
外部電極間の耐電圧特性の低下を招くことがあった。こ
のため、めっき処理前に外部電極間にガラスコート膜を
形成する等の対策も取られることがあった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、磁性体層の仮
焼、焼成時における合成反応がよく、かつ、めっき処理
時における不具合の発生が少ない積層型インダクタを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するため、本発明に係る積層型インダクタは、（ａ）複
数の磁性体層と複数のコイル導体を積み重ねて構成した
積層体と、（ｂ）前記コイル導体を電気的に接続して構
成したコイルと、（ｃ）前記積層体の表面に設けられ、
前記コイルの端部に電気的に接続された外部電極とを備
え、（ｄ）前記磁性体層が、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ
及びＣｕＯを主成分とする原料粉末に、比表面積が１０
〜２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を０．１ｗｔ％以上０．５ｗ
ｔ％未満添加したＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性材
料からなること、を特徴とする。ここに、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｎ
ｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを主成分とする原料粉末の組成
が、Ｆｅ₂Ｏ₃：４５〜５０ｍｏｌ％ＮｉＯ：５〜５０ｍｏｌ％ＺｎＯ：０．５〜３０ｍｏｌ％ＣｕＯ：４〜１６ｍｏｌ％であることが好ましい。

【０００７】Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系のフェライト磁性材料
の添加剤として比表面積が１０〜２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ
₃を使用したため、従来の比表面積が５〜６ｍ²／ｇのＢ
ｉ₂Ｏ₃を使用した場合と比較して、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量を
少なくしても、磁気特性を同等以上に確保しつつ、外部
電極のめっき伸びが抑制される。

【０００８】さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣ
ｕＯを主成分とする原料粉末に、Ｍｎ₂Ｏ₃を０．０５ｗ
ｔ％以上０．３ｗｔ％以下添加することにより、磁性体
層は焼結密度、吸水率及び初透磁率を損なうことなく、
抵抗率がアップする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型インダ
クタの実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明に係る積層型インダクタの一例の構成を図１に示
す。該積層型インダクタ１は、コイル導体３〜６をそれ
ぞれ表面に設けた磁性体シート２と、予め表面に導体を
設けないカバー用磁性体シート２等にて構成されてい
る。コイル導体３〜６は、印刷やスパッタリングや蒸着
等の方法により、磁性体シート２の表面に形成されてい
る。コイル導体３〜６の材料としては、Ａｇ，Ａｇ−Ｐ
ｄ等が使用される。

【００１０】コイル導体３〜６は、磁性体シート２にそ
れぞれ設けたビアホール７を介して電気的に直列に接続
され、螺旋状コイルＬ１を構成する。コイルＬ１の一端
部（即ち、コイル導体３の引出し部３ａ）は磁性体シー
ト２の左辺に露出し、他端部（コイル導体６の引出し部
６ａ）は磁性体シート２の右辺に露出している。

【００１１】磁性体シート２は、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｚ
ｎＯ及びＣｕＯを主成分とする各種粉末（粒径は０．１
〜１０μｍ）を所定量調合して作成される。このとき、
Ｆｅ ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを主成分とする原
料粉末の組成を、Ｆｅ₂Ｏ₃：４５〜５０ｍｏｌ％、Ｎｉ
Ｏ：５〜５０ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０．５〜３０ｍｏｌ
％、ＣｕＯ：４〜１６ｍｏｌ％にするのが好ましい。Ｆ
ｅ₂Ｏ₃が４５ｍｏｌ％未満になると、初透磁率及びイン
ダクタンス値が小さくなり過ぎ、また、Ｑ値も低下する
からである。Ｆｅ₂Ｏ₃が５０ｍｏｌ％を越えると、磁性
体シート２を焼成した後の焼結密度が低下して水分やめ
っき液が浸入し、フラックス残渣により著しく信頼性が
低下すると共に、抗折強度も低下して実用的でないから
である。また、ＮｉＯが５ｍｏｌ％未満になるとキュリ
ー温度が１００℃以下となり、５０ｍｏｌ％を越えると
インダクタンス値が小さくなるからである。そして、Ｃ
ｕＯが４ｍｏｌ％未満になると焼結不足となり、１６ｍ
ｏｌ％を越えると磁性体シート２の抵抗率が低下して実
用的でないからである。さらに、ＺｎＯが０．５ｍｏｌ
％未満になるとインダクタンス値が低下し、３０ｍｏｌ
％を越えるとキュリー温度が１００℃以下となるからで
ある。

【００１２】次に、この原料粉末に、粒径が小さく、比
表面積が１０〜２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を、Ｂｉ₂Ｏ₃換
算で０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満添加する。Ｂｉ
₂Ｏ₃が０．１ｗｔ％未満になると、焼結密度が低下して
吸水率が高くなると共に、初透磁率及びインダクタンス
値が小さくなり過ぎるからである。Ｂｉ₂Ｏ₃が０．５ｗ
ｔ％以上になると、外部電極にめっき処理する際に、め
っき伸びが発生するからである。

【００１３】このとき、さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｚ
ｎＯ及びＣｕＯを主成分とする原料粉末に、Ｍｎ₂Ｏ₃を
０．０５ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下添加すれば、磁性
体シート２は焼結密度、吸水率及び初透磁率を損なうこ
となく、抵抗率をアップさせることができる。このよう
に、Ｍｎ₂Ｏ₃を添加したものは、複数のインダクタ（各
インダクタは機能的に独立している）を内蔵したインダ
クタアレイに使用するのに適している。隣り合うインダ
クタ間の耐電圧特性が良いからである。

【００１４】この後、ボールミル等を使用して、この原
料粉末を水などの溶媒や界面活性剤と共に混合する。こ
うして混合、分散された原料をスプレードライヤ等を使
用して乾燥粉末にした後、７００〜８５０℃で仮焼合成
する。仮焼合成された原料は、再びボールミル等を使用
して水などの溶媒や界面活性剤と共に混合し、比表面積
が５ｍ²／ｇ以上となるまで粉砕される。次に、この原
料にバインダ等を加えてスラリー状にした後、ドクター
ブレード法や印刷法等の方法を用いて、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃ
ｕ系フェライト磁性材料からなる磁性体シート２にす
る。

【００１５】以上の磁性体シート２は、図１に示すよう
に、順に積み重ねられ圧着された後、一体的に焼成さ
れ、図２に示すように、積層体１５とされる。図２は、
積層型インダクタ１の構成を模式的に示したものであ
る。焼成条件や焼成雰囲気、焼成時間は、磁性体シート
２やコイル導体３〜６の材質等に応じて適宜設定され
る。通常、焼成温度は８００〜９３０℃程度で、焼成時
間は３０分〜２時間程度である。

【００１６】積層体１５の左側及び右側の端面には、そ
れぞれ入力外部電極１０及び出力外部電極１１（図２に
おいて斜線で表示している）が、塗布法、転写法、ある
いはスパッタリング法等により設けられる。外部電極１
０，１１の材料としては、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ等が使用される。入力外部電極１０はコイルＬ１の一
方の側の引出し部３ａに電気的に接続され、出力外部電
極１１はコイルＬ１の他方の側の引出し部６ａに電気的
に接続されている。こうしてチョークコイル等として使
用される積層型インダクタ１が得られる。

【００１７】以上の積層型インダクタ１において、磁性
体シート２の材料として、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及
びＣｕＯを主成分とする原料粉末に、比表面積が１０〜
２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ
％未満添加したＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性材料
を用いたので、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯの素
材とＢｉ₂Ｏ₃の分散性がよくなり、仮焼合成度のバラツ
キ、焼成後の磁気特性のバラツキを小さくすることがで
きる。さらに、外部電極１０，１１にめっきをする場
合、めっき液が積層体１５の内部に浸入せず、コイル導
体３〜６と反応して直流抵抗の増大を招く等の心配もな
くなる。そして、外部電極１０，１１の縁部から積層体
１５の表面上にめっきが異常に伸びて析出する、いわゆ
るめっき伸び現象の発生も抑制することができる。

【００１８】なお、本発明に係る積層型インダクタは前
記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内
で種々に変更することができる。前記実施形態は、それ
ぞれパターンが形成された磁性体シートを積み重ねた
後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限
定されない。磁性体シートは予め焼成されたものを用い
てもよい。また、以下に説明する製法によって積層型イ
ンダクタを作成してもよい。Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ
及びＣｕＯを主成分とする原料粉末に、比表面積１０〜
２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ
％未満添加したＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性材料
からなるペースト状の磁性体材料を用意する。次に、印
刷等の方法により前記ペースト状の磁性体材料にて磁性
体層を形成した後、その磁性体層の表面にペースト状の
導電性材料を塗布してコイル導体を形成する。次に、ペ
ースト状の磁性体材料を前記コイル導体の上から塗布し
てコイル導体が内蔵された磁性体層とする。同様にし
て、順に重ね塗りすることにより積層構造を有するイン
ダクタが得られる。

【００１９】

【実施例】以下に示す組成１及び組成２で、Ｆｅ₂Ｏ₃、
ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを主成分とする原料粉末を調
合した。

【００２０】（組成１）Ｆｅ₂Ｏ₃：４７．５ｍｏｌ％ＮｉＯ：３８．５ｍｏｌ％ＺｎＯ：２．０ｍｏｌ％ＣｕＯ：１２．０ｍｏｌ％（組成２）Ｆｅ₂Ｏ₃：４７．５ｍｏｌ％ＮｉＯ：１６．５ｍｏｌ％ＺｎＯ：２８．０ｍｏｌ％ＣｕＯ：８．０ｍｏｌ％この２種類の原料粉末に、それぞれ比表面積が１０〜２
０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃（以下、酸化ビスマスＡとする）
を、０．１〜２．０ｗｔ％添加した。比較のため、従来
の比表面積が５〜６ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃（以下、酸化ビ
スマスＢとする）を０．１〜２．０ｗｔ％添加したもの
も作成した。

【００２１】これらの原料粉末に、水を溶媒としてボー
ルミルにて１６時間湿式混合し、ついで、この混合物を
スプレードライヤにて乾燥、７５０℃で仮焼した。この
後、再度、水を溶媒としてボールミルで１６時間湿式粉
砕して、バインダや他のスラリー添加剤を加えてドクタ
ーブレード法にて約５０μｍ厚みの磁性体シート２を形
成した。こうして得られた磁性体シート２を積層、加圧
圧着、焼成して、材料特性測定並びに積層型インダクタ
を作製して、Ａｇを下地電極とする外部電極１０，１１
にＮｉめっき及びＳｎめっき（又は半田めっき）を施
し、めっき伸びを調べた。

【００２２】図３、図５、図７及び図９は、それぞれ組
成１の焼結密度、吸水率、初透磁率及びめっき伸びを、
酸化ビスマスＡ（図において実線で表示）と酸化ビスマ
スＢ（図において点線で表示）で比較したグラフであ
る。図４、図６、図８及び図１０は、それぞれ組成２の
焼結密度、吸水率、初透磁率及びめっき伸びを、酸化ビ
スマスＡ（図において実線で表示）と酸化ビスマスＢ
（図において点線で表示）で比較したグラフである。焼
結密度は高い値ほど良く、図３及び図４に示すように、
酸化ビスマスＡを０．１ｗｔ％以上添加したものは良好
な焼結密度特性を有することがわかる。また、吸水率は
低い値ほど良く、図５及び図６に示すように、酸化ビス
マスＡを０．１ｗｔ％以上添加したものは良好な吸水率
特性を有することがわかる。さらに、初透磁率は高い値
ほど良く、図７及び図８に示すように、酸化ビスマスＡ
を０．１ｗｔ％以上添加したものは良好な初透磁率を有
することがわかる。一方、めっき伸びは、図９及び図１
０に示すように、酸化ビスマスＡが０．５ｗｔ％になる
と発生する。また、０．２ｗｔ％でのグレインの観察を
すると、酸化ビスマスＡを添加したものは均一な粒径で
あるのに対して、酸化ビスマスＢを添加したものは不均
一な粒径であった。

【００２３】こうして、比表面積が大きい微粒酸化ビス
マスＡ（比表面積が１０〜２０ｍ²／ｇ）をフェライト
（Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系）の添加剤として使用すること
で、従来の酸化ビスマスＢ（比表面積が５〜６ｍ²／
ｇ）を使用した場合と比較して、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量を少
なくしても、同等以上の特性を確保しつつ、積層型イン
ダクタ１の外部電極１０，１１のめっき伸びを抑制する
ことができた。

【００２４】また、図１１、図１２、図１３及び図１４
は、それぞれ前記組成１に、酸化ビスマスＡとＭｎ₂Ｏ₃
を添加した場合の、焼成密度、吸水率、初透磁率及び抵
抗率を示すグラフである。図１１〜図１４に示すよう
に、焼結密度、吸水率、初透磁率を損なうことなく、抵
抗率を上げるには、Ｍｎ₂Ｏ₃を０．０５〜０．３ｗｔ％
添加すれば良いことがわかる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系のフェライト磁性材料の添
加剤として比表面積が１０〜２０ｍ²／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を
使用したため、従来の比表面積が５〜６ｍ²／ｇのＢｉ₂
Ｏ₃を使用した場合と比較して、Ｂｉ₂Ｏ₃の添加量を少
なくしても、磁気特性を同等以上に確保しつつ、外部電
極のめっき伸びを抑制することができる。この結果、磁
性体層の仮焼、焼成時における合成反応がよく、かつ、
めっき処理時における不具合の発生が少ない積層型イン
ダクタを得ることができる。

【００２６】さらに、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣ
ｕＯを主成分とする原料粉末に、Ｍｎ₂Ｏ₃を０．０５ｗ
ｔ％以上０．３ｗｔ％以下添加することにより、磁性体
層は焼結密度、吸水率及び初透磁率を損なうことなく、
抵抗率をアップさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型インダクタの一実施形態の
構成を示す分解斜視図。

【図２】図１に示した積層型インダクタの透視斜視図。

【図３】組成１の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と焼結密度の関係
を示すグラフ。

【図４】組成２の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と焼結密度の関係
を示すグラフ。

【図５】組成１の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と吸水率の関係を
示すグラフ。

【図６】組成２の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と吸水率の関係を
示すグラフ。

【図７】組成１の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と初透磁率の関係
を示すグラフ。

【図８】組成２の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量と初透磁率の関係
を示すグラフ。

【図９】組成１の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量とめっき伸び発生
率の関係を示すグラフ。

【図１０】組成２の場合の、Ｂｉ₂Ｏ₃量とめっき伸び発
生率の関係を示すグラフ。

【図１１】Ｍｎ₂Ｏ₃量と焼結密度の関係を示すグラフ。

【図１２】Ｍｎ₂Ｏ₃量と吸水率の関係を示すグラフ。

【図１３】Ｍｎ₂Ｏ₃量と初透磁率の関係を示すグラフ。

【図１４】Ｍｎ₂Ｏ₃量と抵抗率の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１…積層型インダクタ２…磁性体シート３〜６…コイル導体１０，１１…外部電極１５…積層体Ｌ１…コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 1/12 - 1/38 H01F 17/00 - 27/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁性体層と複数のコイル導体を積
み重ねて構成した積層体と、前記コイル導体を電気的に接続して構成したコイルと、前記積層体の表面に設けられ、前記コイルの端部に電気
的に接続された外部電極とを備え、前記磁性体層が、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯ
を主成分とする原料粉末に、比表面積が１０〜２０ｍ²
／ｇのＢｉ₂Ｏ₃を０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満添
加したＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性材料からなる
こと、を特徴とする積層型インダクタ。
【請求項２】Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを
主成分とする原料粉末の組成が、Ｆｅ₂Ｏ₃：４５〜５０ｍｏｌ％ＮｉＯ：５〜５０ｍｏｌ％ＺｎＯ：０．５〜３０ｍｏｌ％ＣｕＯ：４〜１６ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１記載の積層型インダク
タ。
【請求項３】Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを
主成分とする原料粉末に、さらにＭｎ₂Ｏ₃を０．０５ｗ
ｔ％以上０．３ｗｔ％以下添加したことを特徴とする請
求項１又は請求項２記載の積層型インダクタ。