JP4811464B2 - 積層コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、積層コイル部品、特に、開磁路型の積層コイル部品に関する。

特許文献１には、直流重畳特性を向上させる目的で、非磁性体層の両主面に磁性体層が設けられた開磁路型の積層コイル部品が記載されている。しかしながら、非磁性体層と磁性体層を積層して焼成すると、磁性体層に含有されるＮｉが非磁性体層に拡散する。即ち、通常非磁性体層はＺｎ−Ｃｕ系フェライト、磁性体層はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト又はＮｉ−Ｚｎ系フェライトで形成されるため、磁性体層に含有されるＮｉが非磁性体層に拡散する。そして、Ｎｉが拡散した非磁性体層が磁性体となり、非磁性体層として機能する層の厚みが薄くなってしまう。これにより、開磁路構造（非磁性中間層構造）による直流重畳特性改善の効果が低減するという問題点を有していた。

さらに、非磁性体層へのＮｉの拡散量を決定する要因として焼成温度が挙げられるが、製造ロット内での焼成温度のばらつきにより、積層コイル部品のインダクタンス特性のばらつきや、直流重畳特性のばらつきも発生した。この問題点は積層コイル部品の小型化に伴い、一層顕著に現れる。
特開２００１−４４０３７号公報

そこで、本発明の目的は、非磁性体層として機能する層の厚みが薄くなることを防止し、直流重畳特性の良好な積層コイル部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、第１の発明に係る積層コイル部品は、
低透磁率層の両主面に高透磁率層が形成された積層体と、
前記積層体内に設けられた１つのコイルと、
前記積層体の表面に設けられた、前記コイルと電気的に接続する外部電極と、を備え、
前記低透磁率層のうち少なくとも１層に空孔が形成され、
前記コイルを構成するコイル導体は、前記低透磁率層及び該低透磁率層の両主面に形成された前記高透磁率層に形成され、
前記低透磁率層はＺｎ−Ｃｕ系フェライトからなり、前記高透磁率層はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト又はＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなること、
を特徴とする。

また、低透磁率層を複数の層によって構成し、この多層構造の低透磁率層のうち、高透磁率層に接する層に空孔を形成してもよい。あるいは、低透磁率層を積層体内に複数設けてもよい。また、空孔に樹脂を充填すれば、積層体の強度が向上する。

第１の発明に係る積層コイル部品において、低透磁率層に形成されている空孔には、焼成時に高透磁率層のＮｉがほとんど拡散しないため、空孔部分は非磁性体として機能する。また、低透磁率層に空孔を形成することで、低透磁率層と他の層との接触面積が小さくなり、焼成時に高透磁率層のＮｉが低透磁率層へ拡散しにくくなる。

また、第２の発明に係る積層コイル部品は、
非磁性体層の両主面に磁性体層が形成された積層体と、
前記積層体内に設けられた１つのコイルと、
前記積層体の表面に設けられた、前記コイルと電気的に接続する外部電極と、を備え、
前記非磁性体層と接する前記磁性体層に空孔が形成され、
前記コイルを構成するコイル導体は、前記非磁性体層及び該非磁性体層の両主面に形成された前記磁性体層に形成され、
前記非磁性体層はＺｎ−Ｃｕ系フェライトからなり、前記磁性体層はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト又はＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなること、
を特徴とする。

第２の発明に係る積層コイル部品において、非磁性体層に接する磁性体層に空孔を形成することで、非磁性体層と磁性体層の接触面積が小さくなり、焼成時に磁性体層のＮｉが非磁性体層へ拡散しにくくなる。

本発明によれば、低透磁率層に空孔を形成し、あるいは、非磁性体層に接する磁性体層に空孔を形成することで、非磁性体層として機能する層の厚みが薄くなることを防止でき、直流重畳特性の良好な積層コイル部品を得ることができる。

本発明に係る積層コイル部品の第１実施例を示す分解斜視図。 図１に示した積層コイル部品の外観斜視図。 図２に示した積層コイル部品の垂直断面図。 図３のＡ１部分の拡大模式断面図。 図１に示した積層コイル部品のインダクタンス特性を示すグラフ。 本発明に係る積層コイル部品の第２実施例を示す垂直断面図。 図６のＡ２部分の拡大模式断面図。 本発明に係る積層コイル部品の第３実施例を示す垂直断面図。 本発明に係る積層コイル部品の第４実施例を示す垂直断面図。 図９のＡ３部分の拡大模式断面図。

以下に、本発明に係る積層コイル部品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各実施例において共通する部品、部分には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例、図１〜図５参照）
図１に第１実施例である積層コイル部品１の分解構造を示す。この積層コイル部品１は、コイル導体４を表面に形成したフェライトシート２と、予め表面に電極が形成されていないフェライトシート２と、コイル導体４を表面に形成したフェライトシート３とを積層したものである。

フェライトシート２は高透磁率フェライトシートであり、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトやＮｉ−Ｚｎ系フェライトなどの磁性体からなる。一方、フェライトシート３は低透磁率フェライトシートであり、Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトなどの非磁性体からなる。Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトに市販の球状ポリマー（焼失材）を、焼成後に所定の空孔率となるように添加して混合し、ドクターブレード法によって低透磁率フェライトシート３を成形する。この低透磁率フェライトシート３に添加する球状ポリマーの量は、任意の電気特性となるように１０〜９０体積％の間で、必要となる空孔率の大きさに合わせて決定する。

ここで、焼結体に形成される空孔率（体積％）は、以下の式で求められる。
空孔率＝１−｛（Ｘ／Ｙ）／Ｚ｝
Ｘ：焼結体の重量
Ｙ：焼結体の体積
Ｚ：焼結体の理論密度

さらに、フェライトシート２，３の所定の位置にレーザビームにてビアホール導体用穴を形成する。その後、表面に導電ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、コイル導体４を形成すると同時に、ビアホール導体用穴に導電ペーストを充填してビアホール導体５を形成する。

コイル導体４は、インダクタ素子として高いＱ値を実現するため、抵抗値が低いことが好ましい。そのため、導電ペーストとして、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどを主成分とする貴金属やこれらの合金のほか、Ｃｕ、Ｎｉなどの卑金属やこれらの合金などが用いられる。

こうして得られた複数のフェライトシート２，３を順次積み重ねて圧着して積層体を形成する。コイル導体４はビアホール導体５を介して電気的に直列に接続して螺旋状コイルを形成する。

この積層体を所定の製品サイズにカットして脱バインダ及び焼成し、図２の斜視図に示す焼結体１０を得る。このとき、低透磁率フェライトシート３に添加された球状ポリマーが焼失し、所定の空孔率（実施例では３５体積％であった）を有する焼結体が形成される。

次に、空孔に樹脂を充填する。即ち、誘電率３．４のエポキシ系樹脂を有機溶剤で希釈して所定の粘度にした溶液中に、焼結体１０を浸漬して空孔にエポキシ系樹脂を含浸（充填）させた後、焼結体１０の表面に付着した樹脂を除去する。次に、１５０℃〜１８０℃で２時間加熱し、エポキシ系樹脂を硬化させる。樹脂の充填率は１０％程度であった。空孔に樹脂を充填すると焼結体１０の強度が向上する。従って、樹脂の充填率は焼結体１０の必要機械強度に合わせて決定するが、樹脂の充填率は空孔に対する体積比で１０〜７０％であることが好ましい。焼結体１０の機械強度が樹脂を含浸しなくても十分な場合には、樹脂を含浸する必要はない。

次に、図３の垂直断面図に示すように、焼結体１０の両端部をそれぞれＡｇ／Ｐｄ（８０／２０）ペースト浴に浸漬させて、焼結体１０内に形成された螺旋状コイルと電気的に接続する外部電極６を形成する。

こうして得られた開磁路型の積層コイル部品１は、図４の拡大模式断面図に示すように、低透磁率フェライト層３の両主面に高透磁率フェライト層２が形成されている。低透磁率フェライト層３には、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５が形成されている。この空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５には、焼成時に高透磁率フェライト層２のＮｉが拡散しないため、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５は非磁性体として機能する。従って、実効非磁性領域の厚みが厚い低透磁率フェライト層３を得ることができ、積層コイル部品１の直流重畳特性を向上させることができる。

さらに、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５は、高透磁率フェライト層２のＮｉが低透磁率フェライト層３へ拡散するのを妨げ、Ｎｉ拡散距離を短くさせることができる。このため、実効非磁性領域を安定して確保することができ、電気特性及び直流重畳特性のばらつきを抑えることができる。

図５は積層コイル部品１のインダクタンス特性の測定結果（実線参照）を示すグラフである。図５には比較のため、従来の開磁路型の積層コイル部品の測定結果（点線参照）が併せて記載されている。図５から明らかなように、本第１実施例の積層コイル部品１では、印加電流が大きくなってもインダクタンスの低下が抑制され、直流重畳特性が向上している。

（第２実施例、図６及び図７参照）
図６に第２実施例である積層コイル部品２１の垂直断面を示す。この積層コイル部品２１は、前記第１実施例である積層コイル部品１において、低透磁率フェライト層３に代えて、３層構造の低透磁率フェライト層２３を用いたものである。

低透磁率フェライト層２３は、図７の拡大模式断面図に示すように、空孔１５が形成されていない低透磁率フェライト層２３ａの両主面に、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５が形成されている低透磁率フェライト層２３ｂをそれぞれ積層したものである。そして、低透磁率フェライト層２３ｂが、高透磁率フェライト層２に接している。

以上の構成からなる積層コイル部品２１は、前記第１実施例の積層コイル部品１と同様の作用効果を奏する。また、本第２実施例では３層構造の低透磁率フェライト層２３を用いているので、直流重畳特性が向上する。

本第２実施例では、低透磁率フェライト層２３ａ，２３ｂ，２３ｂの厚みが高透磁率フェライト層よりも薄く、三つの層２３ａ，２３ｂ，２３ｂの合計の厚みが高透磁率フェライト層の厚みとほぼ等しくされている。なお、空孔を形成した低透磁率フェライト層２３ｂの厚みを薄くすることなく、全てのフェライト層を同じ厚みとしてもよい。

（第３実施例、図８参照）
図８に第３実施例である積層コイル部品３１の垂直断面を示す。この積層コイル部品３１は、前記第１実施例である積層コイル部品１において、積層体内に低透磁率フェライト層３を二つ設けたものである。低透磁率フェライト層３には、第１実施例で説明したように、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５が形成されている。二つの低透磁率フェライト層３は、焼結体１０内の高透磁率フェライト領域を３分割している。

以上の構成からなる積層コイル部品３１は、前記第１実施例の積層コイル部品１と同様の作用効果を奏する。また、低透磁率フェライト層３が積層体内に複数形成されているので、直流重畳特性が向上する。

（第４実施例、図９及び図１０参照）
図９に第４実施例である積層コイル部品４１の垂直断面を示す。この積層コイル部品４１は、空孔１５が形成されていない低透磁率フェライト層４３を用い、さらに、該低透磁率フェライト層４３の両主面と接する、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５が形成されている高透磁率フェライト層４２を用いたものである。高透磁率フェライト層４２に空孔１５を形成する方法は、低透磁率フェライト層３に空孔１５を形成する方法と同様である。

この開磁路型の積層コイル部品４１は、図１０の拡大模式断面図に示すように、低透磁率フェライト層４３の両主面に、空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５が形成されている高透磁率フェライト層４２が形成されている。この空孔１５又は樹脂が充填された空孔１５は、焼成時に高透磁率フェライト層２，４２のＮｉが低透磁率フェライト層４３へ拡散するのを妨げ、Ｎｉ拡散距離を短くさせることができる。従って、実効非磁性領域の厚みが厚い低透磁率フェライト層４３を得ることができ、積層コイル部品４１の直流重畳特性を向上させることができる。

本第４実施例では、低透磁率フェライト層４３及びその両主面に位置する高透磁率フェライト層４２の厚みが薄く、三つの層４３，４２，４２の合計の厚みが他の１層の厚みとほぼ等しくされている。なお、空孔を形成した高透磁率フェライト層４２の厚みを薄くすることなく、全てのフェライト層を同じ厚みとしてもよい。

（他の実施例）
なお、本発明に係る積層コイル部品は、前記実施例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。

例えば、第２実施例では３層構造の低透磁率フェライト層のうち両主面に位置するフェライト層に空孔を形成したが、全ての層に空孔を形成しても、両主面に位置しないフェライト層に空孔を形成してもよい。

以上のように、本発明は、 積層コイル部品に有用であり、特に、直流重畳特性が良好な点で優れている。

１，２１，３１，４１…積層コイル部品
２，４２…高透磁率フェライトシート（層）
３，２３，２３ａ，２３ｂ，４３…低透磁率フェライトシート（層）
４…コイル導体
６…外部電極
１０…焼結体
１５…空孔

Claims (8)

1. 低透磁率層の両主面に高透磁率層が形成された積層体と、
   前記積層体内に設けられた１つのコイルと、
   前記積層体の表面に設けられた、前記コイルと電気的に接続する外部電極と、を備え、
   前記低透磁率層のうち少なくとも１層に空孔が形成され、
   前記コイルを構成するコイル導体は、前記低透磁率層及び該低透磁率層の両主面に形成された前記高透磁率層に形成され、
   前記低透磁率層はＺｎ−Ｃｕ系フェライトからなり、前記高透磁率層はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト又はＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなること、
   を特徴とする積層コイル部品。
2. 前記低透磁率層は複数の層によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 複数の前記低透磁率層のうち前記高透磁率層に接する層に空孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の積層コイル部品。
4. 前記低透磁率層は前記積層体内に複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層コイル部品。
5. 前記低透磁率層は非磁性体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層コイル部品。
6. 前記空孔には樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の積層コイル部品。
7. 非磁性体層の両主面に磁性体層が形成された積層体と、
   前記積層体内に設けられた１つのコイルと、
   前記積層体の表面に設けられた、前記コイルと電気的に接続する外部電極と、を備え、
   前記非磁性体層と接する前記磁性体層に空孔が形成され、
   前記コイルを構成するコイル導体は、前記非磁性体層及び該非磁性体層の両主面に形成された前記磁性体層に形成され、
   前記非磁性体層はＺｎ−Ｃｕ系フェライトからなり、前記磁性体層はＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト又はＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなること、
   を特徴とする積層コイル部品。
8. 前記空孔には樹脂が充填されていることを特徴とする請求項７に記載の積層コイル部品。

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