JP4419728B2

JP4419728B2 - 積層コイルアレイ

Info

Publication number: JP4419728B2
Application number: JP2004205054A
Authority: JP
Inventors: 智之前田; 秀明松嶋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-07-12
Also published as: JP2006032424A; US20060006971A1; US6977573B1

Description

本発明は、セラミック積層体の内部に複数のコイル導体が内蔵された積層コイルアレイに関する。

コンピュータなどＯＡ機器のノイズ除去用などの用途に用いられる積層コイルアレイとして、従来より、特許文献１に記載されている積層コイルアレイがある。図６に示すように、この積層コイルアレイ９１は、内部導体３４〜３７をそれぞれ表面に設けたセラミック層３３等で構成されている。内部導体３４は、セラミックシート３３に設けられたビアホール４３を介して電気的に直列に接続され、螺旋状のコイル導体Ｌ１とされる。同様に、内部導体３５、３６、３７も、それぞれセラミック層３３に設けられたビアホール４３を介して電気的に直列に接続されて、螺旋状のコイル導体Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とされる。

各セラミック層３３は、図６に示すように、順に積み重ねられ、その上下にビアホール４２を設けたセラミック層３２を配置した後、一体的に焼成され、図７に示すような積層体４５とされる。積層体４５の端面には、外部電極５１〜５４が設けられている。外部電極５１〜５４は、ビアホール４２によって積層体４５の表面まで引き出されたコイル導体Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの端部に電気的に接続されている。
特開２００１―２３８２２公報

ところで、以上の構成からなる積層コイルアレイ９１は、小型化を図る目的で、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４を積層体４５内に高密度で配列すると、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４のインダクタンスが必ずしも一致せず、異なる値になる。

すなわち、一般に、積層体４５のコイル導体Ｌ１〜Ｌ４の配列方向の両端部にそれぞれ位置するコイル導体Ｌ１、Ｌ４は、その磁路が積層体４５の端面部で狭くなる。そのため、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の配列方向の両端部に位置していないコイル導体Ｌ２、Ｌ３よりもインダクタンスが低くなるのである。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、積層体の内部に３つ以上のコイル導体が配設された積層コイルアレイであって、各コイル導体のインダクタンスのばらつきが少ない積層コイルアレイ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、本発明に係る積層コイルアレイは、（ａ）複数のセラミック層と複数の内部導体とを積み重ねて構成した積層体と、（ｂ）前記内部導体を電気的に接続して構成され、かつ、前記積層体の内部に一列に三つ以上配列された螺旋状のコイル導体と、（ｃ）前記積層体の表面に設けられ、かつ、複数の前記コイル導体のそれぞれの端部に電気的に接続された外部電極とを備え、（ｄ）前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体は順巻き方向で形成されており、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体は、順巻き方向の部分と、順巻き方向に対し反転している部分と、が直列接続されて形成されていること、を特徴とする。

具体的には、本発明に係る積層コイルアレイは、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体のインダクタンスと、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体のインダクタンスと、が略等しいことを特徴とする。

コイル導体の巻き方向が部分的に反転していることにより、コイル導体のインダクタンスが低下する。すなわち、コイル導体のうち巻き方向が反転している部分では、順巻きの部分で発生する磁界を妨げる方向に磁界が発生する。そして、巻き方向が反転している部分で発生する磁界と、順巻きの部分で発生する磁界とが打ち消し合うことにより、コイル導体全体のインダクタンスを低下させるのである。この結果、コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体を部分的に反転させることにより、積層体の内部に配列された各コイル導体のインダクタンスのばらつきを抑制することが可能となる。

また、本発明に係る積層コイルアレイは、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体の直流抵抗と、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体の直流抵抗と、がほぼ等しいことを特徴とする。

より具体的には、例えば前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体の線路長と、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体の線路長と、を等しくすることによって直流抵抗を等しくすればよい。

コイル導体の線路長が長ければ、直流抵抗も大きくなる。そこで、コイル導体の線路長を等しくすることにより、各コイル導体のインダクタンスのばらつきを抑制することに加え、直流抵抗のばらつきを抑制することが可能となる。

ただし、直流抵抗を等しくする方法はこれに限らず、線路長が異なっている場合でも、線路幅を異ならせるなどの方法によって直流抵抗を等しくすることができる。

以上のように本発明によれば、コイル導体の巻き方向を部分的に反転することによって発生した磁界が、順巻きの部分で発生する磁界を打ち消し、コイル導体全体のインダクタンスを低下させる。これにより、各コイル導体のインダクタンスのばらつきが少なく、信頼性の高い積層コイルアレイを得ることができる。さらに、例えばコイル導体の線路長を等しくすると、各コイル導体のインダクタンスのばらつきが少なく、かつ、直流抵抗のばらつきも少ない積層コイルアレイを得ることができる。

以下において、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の第１の実施例にかかる積層コイルアレイ１１を示す分解斜視図であり、図２はその透視斜視図である。

図１に示すように、積層コイルアレイ１１は、内部導体４、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７およびビアホール１２、１３をそれぞれ所定の位置に設けたセラミック層３と、ビアホール１２を設けたセラミック層２と、から構成されている。内部導体４〜７は印刷やスパッタリング、蒸着等の方法により、セラミック層３の表面に形成されている。また、ビアホール１２、１３は、貫通孔を形成し、貫通孔に導電性ペーストを充填することによりセラミック層２、３に設けられている。内部導体４〜７およびビアホール１２、１３の材料としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ，Ｎｉ等が用いられる。セラミック層２、３の材料としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等の磁性体セラミック材料が使用される。

内部導体４はセラミック層３に設けたビアホール１３を介して電気的に直列に接続され、螺旋状のコイル導体Ｌ１とされる。同様に、内部導体５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７も、それぞれセラミック層３に設けたビアホール１３を介して電気的に直列に接続されて、螺旋状のコイル導体Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とされる。

ここで図１に示すように、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の配列方向の両端部に位置していないコイル導体Ｌ２およびＬ３を構成する内部導体５ｂ、６ｂは、コイル導体Ｌ２およびＬ３の巻き方向が部分的に反転するようにセラミック層３の表面に形成されている。より具体的には、積層コイルアレイ１１を図の上方向から見て、内部導体４、５ａ、６ａ、７はコイル導体Ｌ１〜Ｌ４が反時計回りに回転するように形成されているのに対して、内部導体５ｂ、６ｂは時計回りに回転するように形成されている。これにより、コイル導体Ｌ２およびＬ３は内部導体５ｂ、６ｂが形成されているその始端側で巻き方向が部分的に反転するのである。

そして、以上のセラミック層３は、図１に示すように、順に積み重ねられ、その上下にビアホール１２を設けたセラミック層２が配置される。その後、圧着し、一体的に焼成されて図２に示すような積層体１５とされる。積層体１５の内部には、４つのコイル導体Ｌ１〜Ｌ４がコイル軸方向に直交する方向に沿って一列に配列されている。また、積層体１５の端面には、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の外部電極２１〜２４が設けられている。外部電極２１〜２４は、ビアホール１２によって積層体１５の表面まで引き出されたコイル導体Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの端部に電気的に接続されている。これらの外部電極２１〜２４は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の導電性ペーストを塗布後、焼き付けたり、あるいは更に湿式めっきしたりすることによって形成される。

以上の構成からなる積層コイルアレイ１１では、コイル導体Ｌ２、Ｌ３のうち巻き方向が反転している部分で発生する磁界が、順巻きの部分で発生する磁界を打ち消すように作用し、コイル導体Ｌ２、Ｌ３全体のインダクタンスを低下させる。その結果、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の配列方向の両端部に位置するコイル導体Ｌ１、Ｌ４のインダクタンスと配列方向の両端部に位置していないコイル導体Ｌ２、Ｌ３のインダクタンスとのばらつきを少なくすることができる。

図３は本発明の第２の実施例に係る積層コイルアレイ６１を示す分解斜視図である。なお、図３においては、図１と共通あるいは対応する部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施例に係る積層コイルアレイ６１では、図３に示すように、コイル導体Ｌ２およびＬ３を構成する内部導体５ｂ、６ｂは、コイル導体Ｌ２およびＬ３の巻き方向が部分的に反転するようにセラミック層３の表面に形成されている。より具体的には、積層コイルアレイ６１を図の上方向から見て、内部導体４、５ａ、６ａ、７はコイル導体Ｌ１〜Ｌ４が反時計回りに回転するように形成されているのに対して、内部導体５ｂ、６ｂは時計回りに回転するように形成されている。これにより、コイル導体Ｌ２およびＬ３は内部導体５ｂ、６ｂが形成されているその中央部で巻き方向が部分的に反転するのである。

そして、コイル導体Ｌ２、Ｌ３のうち巻き方向が反転している部分で発生する磁界が、順巻きの部分で発生する磁界を打ち消すように作用し、コイル導体Ｌ２、Ｌ３全体のインダクタンスを低下させる。これにより、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４のインダクタンスのばらつきを少なくすることができる。

図４は本発明の第３の実施例に係る積層コイルアレイ７１を示す透視斜視図である。なお、図４においては、図１と共通あるいは対応する部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施例に係る積層コイルアレイ７１では、図４に示すように、コイル導体Ｌ２およびＬ３を構成する内部導体５ｂ、６ｂは、コイル導体Ｌ２およびＬ３の巻き方向が部分的に反転するようにセラミック層３の表面に形成されている。より具体的には、積層コイルアレイ７１を図の上方向から見て、内部導体４、５ａ、６ａ、７はコイル導体Ｌ１〜Ｌ４が反時計回りに回転するように形成されているのに対して、内部導体５ｂ、６ｂは時計回りに回転するように形成されている。これにより、コイル導体Ｌ２およびＬ３は巻き方向が部分的に反転するのである。

また、本実施例に係る積層コイルアレイ７１では、内部導体５ｃ、６ｃのターン数を同じセラミック層３上に形成されている内部導体４、７よりも少なく形成している。すなわち、内部導体５ｃ、６ｃのターン数は１／４ターンであるのに対して、同じセラミック層３上に形成されている内部導体４、７のターン数は３／４ターンである。内部導体５ｂ、６ｂを形成することによりコイル導体Ｌ２およびＬ３の線路長は長くなる。そこで、内部導体５ｃ、６ｃのターン数を同じセラミック層３上に形成されている内部導体４、７より少なくすることにより、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の線路長を等しくしているのである。

そして、コイル導体Ｌ２、Ｌ３のうち巻き方向が反転している部分で発生する磁界が、順巻きの部分で発生する磁界を打ち消すように作用し、コイル導体Ｌ２、Ｌ３全体のインダクタンスを低下させる。これにより、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４のインダクタンスのばらつきを少なくすることができる。また、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の線路長を等しくしているので、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の直流抵抗のばらつきも少なくすることができる。

図５は本発明の第４の実施例に係る積層コイルアレイ８１を示す透視斜視図である。なお、図５においては、図１と共通あるいは対応する部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施例に係る積層コイルアレイ８１では、図５に示すように、コイル導体Ｌ２およびＬ３を構成する内部導体５ｂ、６ｂは、コイル導体Ｌ２およびＬ３の巻き方向が部分的に反転するようにセラミック層３の表面に形成されている。より具体的には、積層コイルアレイ８１を図の上方向から見て、内部導体４、５ａ、６ａ、７はコイル導体Ｌ１〜Ｌ４が反時計回り回転するように形成されているのに対して、内部導体５ｂ、６ｂは時計回りに回転するように形成されている。これにより、コイル導体Ｌ２およびＬ３は巻き方向が部分的に反転するのである。

また、本実施例に係る積層コイルアレイ７１では、コイル導体Ｌ２およびＬ３を構成する内部導体５ｂ、６ｂが形成されている同じセラミックシート３上で、コイル導体Ｌ１およびＬ４を構成する内部導体４、７も同じターン数で形成されている。すなわち、内部導体５ｂ、６ｂと内部導体４、７は、同じセラミックシート上に同じターン数で、コイル導体が反対方向に回転するように形成されている。これにより、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の線路長が等しくなる。

そして、コイル導体Ｌ２、Ｌ３のうち巻き方向が反転している部分で発生する磁界が、順巻きの部分で発生する磁界を打ち消すように作用し、コイル導体Ｌ２、Ｌ３全体のインダクタンスを低下させる。これにより、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４のインダクタンスのばらつきを少なくすることができる。さらに、コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の線路長を等しくしているので、各コイル導体Ｌ１〜Ｌ４の直流抵抗のばらつきも少なくすることができる。

なお、本発明に係る積層コイルアレイは、前記実施例１ないし４に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変更および修正が可能である。例えば、コイル導体の巻き方向を部分的に反転するように形成される内部導体は、複数のセラミック層に連続または不連続に形成されてもよい。また、前記実施例ではコイル軸方向に垂直な面が外部電極形成主面となっているが、コイル軸方向に平行な面を外部電極形成主面としてもよい。さらに、前記実施例ではいずれも積層体の内部にコイル導体のみが形成されていたが、コイル導体に対して直列あるいは並列にコンデンサが形成されていてもよい。要するに、互いに絶縁状態にあるコイル導体が積層体の内部に三つ以上配列されていれば本発明を適用することが可能である。

本発明の第１の実施例に係る積層コイルアレイを示す分解斜視図である。本発明の第１の実施例に係る積層コイルアレイを示す透視斜視図である。本発明の第２の実施例に係る積層コイルアレイを示す分解斜視図である。本発明の第３の実施例に係る積層コイルアレイを示す分解斜視図である。本発明の第４の実施例に係る積層コイルアレイを示す分解斜視図である。従来の積層コイルアレイを示す分解斜視図である。従来の積層コイルアレイを示す透視斜視図である。

符号の説明

１１、６１、７１、８１、９１積層コイルアレイ
２、３、３２、３３セラミック層
４〜７、３４〜３７内部導体
１２、１３、４２、４３ビアホール
１５、４５積層体
２１〜２４、５１〜５４外部電極
Ｌ１〜Ｌ４コイル導体

Claims

複数のセラミック層と複数の内部導体とを積み重ねて構成した積層体と、前記内部導体を電気的に接続して構成され、かつ、前記積層体の内部に一列に三つ以上配列された螺旋状のコイル導体と、前記積層体の表面に設けられ、かつ、複数の前記コイル導体のそれぞれの端部に電気的に接続された外部電極と、を備え、
前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体は順巻き方向で形成され、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体は順巻き方向の部分と、順巻き方向に対し反転している部分と、が直列接続されて形成され、
前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体のインダクタンスと、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体のインダクタンスと、が略等しいこと、を特徴とする積層コイルアレイ。
前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体の直流抵抗と、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体の直流抵抗と、が略等しいことを特徴とする請求項１記載の積層コイルアレイ。
前記コイル導体の配列方向の両端部に位置するコイル導体の線路長と、前記コイル導体の配列方向の両端部に位置していないコイル導体の線路長と、が等しいことを特徴とする請求項２記載の積層コイルアレイ。