JP5193844B2 - Multilayer inductor - Google Patents

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Description

本発明は、磁性体中にコイルが埋設された構造を有する磁心型の積層インダクタに関し、とくに表面実装用の矩形状チップインダクタであって直流重畳されて使用されるものに適用される場合に有効であり、たとえば携帯電話機などの移動情報機器において、内蔵電池から得られる電源電圧(起電力)を所定の回路動作電圧に変換する超小形のDC−DCコンバータに好適である。   The present invention relates to a magnetic core type multilayer inductor having a structure in which a coil is embedded in a magnetic body, and particularly effective when applied to a rectangular chip inductor for surface mounting that is used in a DC superimposed state. For example, in a mobile information device such as a mobile phone, it is suitable for a micro DC-DC converter that converts a power supply voltage (electromotive force) obtained from a built-in battery into a predetermined circuit operating voltage.

DC−DCコンバータなどの電源回路に使用されるトランスやチョークコイルなどは、かつては磁気コアにコイルを巻線する構成が一般的であったが、近年の電源回路部品の小型化、薄型化の要望に沿い、積層構造のチップ部品が開発され実用化されている。   Transformers and choke coils used in power supply circuits such as DC-DC converters were once configured to have a coil wound around a magnetic core. However, in recent years, power supply circuit components have become smaller and thinner. In accordance with demands, chip components with a laminated structure have been developed and put into practical use.

積層インダクタでは、電気絶縁性の磁性層と導体パターンが交互に積層されるとともに、その導体パターンが順次層間接続されることで、磁性体中で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルが形成される。コイルの両端はそれぞれ引出導体パターン部を介して積層体チップ外表面の電極端子に接続されている。つまり、チップ型の磁性体中にコイルが埋設された状態である。磁性層や導体パターンは、たとえばスクリーン印刷の技法などにより形成され積層される。   In multilayer inductors, electrically insulating magnetic layers and conductor patterns are alternately stacked, and the conductor patterns are sequentially connected to each other, so that a coil that wraps around in a spiral while overlapping in the stacking direction in the magnetic material. It is formed. Both ends of the coil are connected to electrode terminals on the outer surface of the multilayer chip through lead conductor pattern portions, respectively. That is, the coil is embedded in a chip-type magnetic body. The magnetic layer and the conductor pattern are formed and laminated by, for example, a screen printing technique.

このような積層インダクタは、コイルの周囲が磁性体で囲まれているため、外部への磁気漏洩が少なく、比較的少ない巻数で必要なインダクタンスが得られる特徴があり、小型化、薄型化に適している。   Such a multilayer inductor is characterized by the fact that the coil is surrounded by a magnetic material, so there is little magnetic leakage to the outside, and the required inductance can be obtained with a relatively small number of turns, making it suitable for downsizing and thinning. ing.

しかしながら、小さなコイル電流(励磁電流)でも磁性体の磁気飽和が生じるため、直流重畳電流が低電流領域であってもインダクタンスの変動が大きい。つまり、直流重畳特性が悪いという問題があった。   However, since magnetic saturation of the magnetic material occurs even with a small coil current (excitation current), the variation in inductance is large even if the DC superimposed current is in a low current region. That is, there is a problem that the direct current superimposition characteristic is bad.

そこで、一部の磁性層全体を電気絶縁性の非磁性層で置き換えることにより、積層インダクタ中に磁気的なギャップを介在させ、これによって磁気飽和レベルを高めて、トランスやチョークコイルなどとして大きな定格電流が得られるようにした積層インダクタが提案されている(特許文献1)。   Therefore, by replacing a part of the entire magnetic layer with an electrically insulating non-magnetic layer, a magnetic gap is interposed in the multilayer inductor, thereby increasing the magnetic saturation level, and a large rating as a transformer, choke coil, etc. A multilayer inductor has been proposed in which a current can be obtained (Patent Document 1).

また、漏れ磁束による磁気飽和を抑制することにより、微小電流領域でのインダクタンス変動を小さくするようにした積層インダクタも提案されている(特許文献2)。
特開2005−45108 特開2008−21788
A multilayer inductor has also been proposed that suppresses magnetic saturation due to leakage magnetic flux to reduce inductance fluctuation in a minute current region (Patent Document 2).
JP 2005-45108 A JP2008-21788

上述した技術により、積層インダクタの直流重畳特性は一応の改善はされているが、漏れ磁束等によって生じる磁気飽和のすべてを有効に抑制するものではなく、このため、微小電流領域におけるインダクタンス変動という問題は依然として残っていた。   Although the DC superposition characteristics of multilayer inductors have been improved for the time being by the above-mentioned technology, they do not effectively suppress all magnetic saturation caused by leakage magnetic flux, etc. Still remained.

たとえば、図6は本発明に先立って検討された積層インダクタの構成例を示し、(a)はその積層インダクタをなす各層の平面図、(b)は導体パターンの部分だけを抽出して示す斜視図、(c)は積層状態を示す縦断面図である。   For example, FIG. 6 shows a configuration example of a multilayer inductor studied prior to the present invention, (a) is a plan view of each layer constituting the multilayer inductor, and (b) is a perspective view showing only a conductor pattern portion extracted. FIG. 4C is a longitudinal sectional view showing a laminated state.

また、同図において、20は導体パターン(または導体)、20−1〜20−6はその導体パターン20を有する導体パターン層、40−3は磁性層、40−1は全面磁気ギャップ層、41は磁性体、45は非磁性パターン(または非磁性体)をそれぞれ示す。   In the figure, 20 is a conductor pattern (or conductor), 20-1 to 20-6 are conductor pattern layers having the conductor pattern 20, 40-3 is a magnetic layer, 40-1 is an entire magnetic gap layer, 41 Denotes a magnetic material, and 45 denotes a non-magnetic pattern (or non-magnetic material).

この積層インダクタは、電気絶縁性の磁性層40−3と開放ループ状の導体パターン20を有する導体パターン層20−1〜20−6とが交互に積層され、それら中心層には層面全体が電気絶縁性の非磁性体45からなる全面磁気ギャップ層40−1が配置されている。   In this laminated inductor, the electrically insulating magnetic layer 40-3 and the conductor pattern layers 20-1 to 20-6 having the open loop conductor pattern 20 are alternately laminated, and the entire layer surface is electrically connected to the central layer. An entire magnetic gap layer 40-1 made of an insulating nonmagnetic material 45 is disposed.

各層(20−1〜20−6)の導体パターン20はビア24を介して順次結合され、磁性体41中で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルが形成されている。
コイルの両端はそれぞれ、引出導体パターン部22,22を介して積層チップ外表面の電極端子(図示省略)に接続されるようになっている。
The conductor patterns 20 of the respective layers (20-1 to 20-6) are sequentially coupled through vias 24, and a coil that spirals around the magnetic body 41 while overlapping in the stacking direction is formed.
Both ends of the coil are connected to electrode terminals (not shown) on the outer surface of the multilayer chip via lead conductor pattern portions 22 and 22, respectively.

さらに、導体パターン層20−1〜20−6の間に配置される磁性層40には、導体パターン20と層方向で重なる電気絶縁性の非磁性パターン45が形成されている。つまり、上記コイルの層方向への投影パターンに重なるループ状の非磁性パターン45が形成され、それら中心層には層面全体が電気絶縁性の非磁性体45からなる全面磁気ギャップ層40−1が配置されている。   Furthermore, an electrically insulating nonmagnetic pattern 45 that overlaps the conductor pattern 20 in the layer direction is formed on the magnetic layer 40 disposed between the conductor pattern layers 20-1 to 20-6. That is, a loop-shaped nonmagnetic pattern 45 is formed so as to overlap the projection pattern in the layer direction of the coil, and the entire surface of the magnetic gap layer 40-1 is made of a nonmagnetic material 45 that is electrically insulating. Has been placed.

上記の構成では、全面磁気ギャップ層により広範囲の直流重畳電流領域でインダクタンス変動を緩和し、さらに導体パターン20と導体パターン20間での磁気飽和を抑制して、低電流直流重畳時におけるインダクタンス変動を緩和するという効果が得られる。
しかし、積層インダクタのインダクタンスを変動させる磁気飽和は、上記以外の個所でも発生し得ることが本発明者らにより知見されている。
In the above configuration, the entire magnetic gap layer reduces inductance fluctuation in a wide range of DC superimposed current region, and further suppresses magnetic saturation between the conductor pattern 20 and the conductor pattern 20 to reduce inductance fluctuation during low current DC superposition. The effect of mitigating is obtained.
However, the present inventors have found that magnetic saturation that fluctuates the inductance of the multilayer inductor can also occur at locations other than those described above.

この種の積層インダクタでは、図6の(b)(c)に示すように、コイルの周回方向に直交して積層方向に誘導される主磁束Hzがインダクタの特性を支配する主パラメータ要因となるが、その積層方向以外に誘導される漏洩磁束も存在する。この漏洩磁束が起こす磁気飽和によって微小な直流重畳電流領域でインダクタが変動する。   In this type of multilayer inductor, as shown in FIGS. 6B and 6C, the main magnetic flux Hz induced in the stacking direction orthogonal to the winding direction of the coil is a main parameter factor governing the characteristics of the inductor. However, there is also a leakage magnetic flux that is induced outside the stacking direction. Due to the magnetic saturation caused by the leakage magnetic flux, the inductor fluctuates in a minute DC superimposed current region.

DC−DCコンバータは直流電流を高周波パルスでスイッチングしながら電圧変換を行うが、そのスイッチング周波数は年々高くなる傾向にある。高周波化にともない、求められるインダクタンス値が小さくなり、コイル巻数が減少し、上記漏洩磁束による直流重畳特性への影響が顕著化してきた。   The DC-DC converter performs voltage conversion while switching a direct current with a high-frequency pulse, but the switching frequency tends to increase year by year. As the frequency becomes higher, the required inductance value is reduced, the number of coil turns is reduced, and the influence of the leakage magnetic flux on the DC superimposition characteristics has become prominent.

本発明者らが知得したところによると、図6に示した積層インダクタでは、上記主磁束Hz以外に、同図の(b)に示すように、コイル両端の引出導体パターン部22にて、主磁束Hzとは異なる方向への漏洩磁束Hpが局部的に誘導され、この漏洩磁束Hpによる磁気飽和が微小電流領域でのインダクタンス変動を増大させる原因となっていた。つまり、積層インダクタの直流重畳特性を悪化させていた。   According to what the present inventors have learned, in the multilayer inductor shown in FIG. 6, in addition to the main magnetic flux Hz, as shown in FIG. A leakage magnetic flux Hp in a direction different from the main magnetic flux Hz is locally induced, and magnetic saturation due to the leakage magnetic flux Hp has caused an increase in inductance fluctuation in a minute current region. That is, the direct current superimposition characteristic of the multilayer inductor is deteriorated.

しかし、この問題は、積層方向とは異なる方向に誘導される局部的な漏洩磁束Hpによって生じるため、たとえば特許文献1,2に開示されているような層間に介在させる磁気ギャップでは解決できない。   However, since this problem is caused by a local leakage magnetic flux Hp that is induced in a direction different from the stacking direction, it cannot be solved by a magnetic gap interposed between layers as disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example.

本発明は以上のような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、低電流領域でのインダクタンス変動の少ない直流重畳特性を有する積層インダクタを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a multilayer inductor having a DC superposition characteristic with a small inductance variation in a low current region.

本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。   Other objects and configurations of the present invention will be clarified in the description of the present specification and the accompanying drawings.

本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。
(1)電気絶縁性の磁性体中に矩形ループの一部が開放する導体パターンが形成された層状の導体パターン層が積層されているとともに、電気絶縁性の磁性体中に非磁性パターンが形成された磁性層が各導体パターン層の層間に介在しつつ、前記導体パターンが順次層間接続されることで、磁性体中で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルが形成され、当該コイルの両端が、それぞれ引出導体パターン部を介して積層チップ外表面の電極端子に接続されてなる矩形状の積層インダクタであって、
当該コイル両端における前記引出導体パターン部は、それぞれ、同一層面に形成されている前記開放ループ状の導体パターンの直線部分を延長するように形成されているとともに、互いに反対方向に延長し、当該引出導体パターンの延長方向に対して両側には磁性体が配置され、
前記磁性層には、平面形状が矩形状で、前記コイルの積層方向への投影パターンと重複するループ状の非磁性パターンが形成され、
前記磁性層のうち、前記引出導体パターン部を有する導体パターン層の内側に隣接して積層されている磁性層には、前記ループ状の磁性体パターンに加え、前記引出導体パターンに流れる電流に起因する当該引出導体パターン周りの局部的な漏洩磁束を遮断する磁気ギャップとして、前記反対方向に延長する前記引出導体パターン部同士を連結させた直線部分を包含しつつ、当該ループの外方に向かって前記平面形状をなす矩形の周縁部にまで至るI字状の非磁性パターン部が形成されている、
ことを特徴とする積層インダクタ。
The solution provided by the present invention is as follows.
(1) A layered conductor pattern layer in which a conductor pattern in which a part of a rectangular loop is opened is laminated in an electrically insulating magnetic material, and a nonmagnetic pattern is formed in the electrically insulating magnetic material. The conductive patterns are sequentially connected to each other while the magnetic layer is interposed between the conductive pattern layers, thereby forming a coil that spirals around the magnetic material while overlapping in the stacking direction. Are both rectangular inductors connected to the electrode terminals on the outer surface of the multilayer chip through the lead conductor pattern portions,
The lead conductor pattern portions at both ends of the coil are formed so as to extend straight portions of the open loop conductor pattern formed on the same layer surface, and extend in opposite directions to each other. Magnetic material is arranged on both sides with respect to the extending direction of the conductor pattern,
In the magnetic layer, a planar shape is rectangular, and a loop-like nonmagnetic pattern that overlaps with a projection pattern in the stacking direction of the coil is formed,
Among the magnetic layers, the magnetic layer laminated adjacent to the inside of the conductor pattern layer having the lead conductor pattern portion is caused by the current flowing in the lead conductor pattern in addition to the loop-shaped magnetic pattern. As a magnetic gap for blocking local leakage magnetic flux around the lead conductor pattern, including a straight portion connecting the lead conductor pattern portions extending in the opposite direction toward the outside of the loop An I-shaped non-magnetic pattern portion is formed which extends to the rectangular peripheral portion forming the planar shape,
A multilayer inductor characterized by that.

(2)上記手段(1)において、前記磁性層のうち、前記I字状の非磁性パターン部が形成されていない磁性層に、前記コイルと前記引出導体パターン部の積層方向への投影パターン形状の非磁性パターンが形成されていることを特徴とする積層インダクタ。 (2) In the above means (1), wherein among the magnetic layer, the I-shaped magnetic layer nonmagnetic pattern portion is not formed, the projected pattern in the stacking direction of the said coil lead conductor pattern portion A non-magnetic pattern is formed on the multilayer inductor.

(3)上記手段(1)または(2)において、前記開放ループ状導体パターンのループ開放部に電気絶縁性の非磁性パターン部形成されて、この非磁性パターン部によって導体パターンのループほぼ閉じられていることを特徴とする積層インダクタ。 (3) In the above means (1) or (2), wherein is nonmagnetic pattern portion electrically insulating the loop opening of the open loop-shaped conductor pattern is formed, substantially loop conductor pattern by the non-magnetic pattern portions laminated inductor, characterized by being closed Ji is.

(4)上記手段(1)〜(3)のいずれかにおいて、層面全体が電気絶縁性の非磁性体からなる全面磁気ギャップ層1層以上配置されていることを特徴とする積層インダクタ。 (4) The multilayer inductor according to any one of the above means (1) to (3), wherein one or more entire magnetic gap layers made of an electrically insulating nonmagnetic material are disposed on the entire layer surface.

(5)上記手段(1)〜(4)のいずれかにおいて、層面のうち、いずれの層の導体パターンにも重ならない周縁部に沿うU字状部分だけに磁性体パターン形成されて、残部すべて非磁性パターンとなる部分磁気ギャップ層1層以上配置されていることを特徴とする積層インダクタ。 (5) In any one of the above means (1) to (4), the magnetic material pattern is formed only on the U-shaped portion along the peripheral edge of the layer surface that does not overlap the conductor pattern of any layer, and the remainder laminated inductor but is part magnetic gap layer all the non-magnetic pattern characterized that you have been placed one or more layers.

上記手段によれば、局部的な漏洩磁束による磁気飽和を効果的に抑制し、低電流領域におけるインダクタンス変動の少ない直流重畳特性を有する積層インダクタを得ることができる。
上記以外の作用/効果については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。
According to the above means, it is possible to effectively suppress magnetic saturation due to local leakage magnetic flux and to obtain a multilayer inductor having a DC superposition characteristic with little inductance fluctuation in a low current region.
The operations / effects other than the above will be clarified in the description of the present specification and the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1実施形態をなす積層インダクタの要部を示す図であって、(a)はその積層インダクタをなす各層の平面図、(b)は導体パターンの部分だけを抽出して示す斜視図、(c)は積層状態を示す縦断面図である。   1A and 1B are diagrams showing the main part of the multilayer inductor according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view of each layer constituting the multilayer inductor, and FIG. (C) is a longitudinal sectional view showing a laminated state.

また、同図において、20は導体パターン(または導体)、20−1〜20−6はその導体パターン20を有する導体パターン層、40−3は磁性層、41は磁性体、45は非磁性パターン(または非磁性体)をそれぞれ示す。   In the figure, 20 is a conductor pattern (or conductor), 20-1 to 20-6 are conductor pattern layers having the conductor pattern 20, 40-3 is a magnetic layer, 41 is a magnetic body, and 45 is a non-magnetic pattern. (Or non-magnetic material) is shown respectively.

同図に示す積層インダクタは表面実装用の矩形状チップインダクタをなすものであって、電気絶縁性の磁性層40−3と開放ループ状の導体パターン20を有する導体パターン層20−1〜20−6とが交互に積層されるとともに、各層(20−1〜20−6)の導体パターン20がビア24を介して順次層間接続されることで、磁性体41中で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルが形成されている。最上層と最下層にはそれぞれ全面磁性体の磁性層が積層される(参照符号省略)。   The multilayer inductor shown in FIG. 1 forms a rectangular chip inductor for surface mounting, and includes conductor pattern layers 20-1 to 20- having an electrically insulating magnetic layer 40-3 and an open loop conductor pattern 20. 6 are alternately stacked, and the conductor patterns 20 of the respective layers (20-1 to 20-6) are sequentially connected to each other through the vias 24, thereby spiraling while being superimposed in the stacking direction in the magnetic body 41. A coil that circulates in a shape is formed. On the uppermost layer and the lowermost layer, a magnetic layer made of a magnetic material is laminated (reference numerals omitted).

コイルの両端はそれぞれ、引出導体パターン部22,22を介して積層チップ外表面の電極端子(図示省略)に接続されるようになっている。   Both ends of the coil are connected to electrode terminals (not shown) on the outer surface of the multilayer chip via lead conductor pattern portions 22 and 22, respectively.

導体パターン層20−1〜20−6の間に配置される磁性層40−3には、導体パターン20と層方向で重なる電気絶縁性の非磁性パターン45が形成されている。つまり、上記コイルの層方向への投影パターンに重なるループ状の非磁性パターン45が形成されている。   In the magnetic layer 40-3 disposed between the conductor pattern layers 20-1 to 20-6, an electrically insulating nonmagnetic pattern 45 overlapping the conductor pattern 20 in the layer direction is formed. That is, a loop-shaped nonmagnetic pattern 45 is formed so as to overlap the projection pattern in the layer direction of the coil.

また、上記コイル両端の引出導体パターン部22がそれぞれ同一層内の導体パターン20の直線延長部を形成するとともに、両延長部は互いに反対方向へ延長されている。   Further, the lead conductor pattern portions 22 at both ends of the coil respectively form a linear extension portion of the conductor pattern 20 in the same layer, and both the extension portions are extended in opposite directions.

さらに、上記引出導体パターン部22を有する導体パターン層20−1,20−6に内側から隣接する磁性層40−3には、上記引出導体パターン部22とその外側の周縁部に重なるI字状の非磁性パターン部52が形成されている。   Further, the magnetic layer 40-3 adjacent to the conductor pattern layers 20-1 and 20-6 having the lead conductor pattern portion 22 from the inside has an I-shape overlapping the lead conductor pattern portion 22 and the outer peripheral edge portion. The non-magnetic pattern part 52 is formed.

上述した積層インダクタでは、コイルの周回方向に直交する積層方向の主磁束Hz以外に、同図の(b)に波線で示すように、引出導体パターン部22の回りに局部的な漏洩磁束Hpが誘導されるが、この漏洩磁束Hpの誘導磁路には、上記I字状非磁性パターン部52が磁気ギャップとして介在する。   In the above-described multilayer inductor, in addition to the main magnetic flux Hz in the lamination direction orthogonal to the winding direction of the coil, as shown by the wavy line in FIG. Although induced, the I-shaped nonmagnetic pattern portion 52 is interposed as a magnetic gap in the induction magnetic path of the leakage magnetic flux Hp.

このため、その漏洩磁束Hpによる周辺の磁化が抑制され、磁気飽和によるインダクタンス変動を抑制することができる。これにより、低電流領域におけるインダクタンス変動の少ない直流重畳特性を有する積層インダクタを得られることが判明した。   For this reason, the surrounding magnetization by the leakage magnetic flux Hp is suppressed, and the inductance fluctuation | variation by magnetic saturation can be suppressed. As a result, it was found that a multilayer inductor having a DC superposition characteristic with a small inductance variation in a low current region can be obtained.

図2は、本発明の第2実施形態をなす積層インダクタの要部を示す図であって、(a)はその積層インダクタの構成要素である導体パターン層と磁性層の平面パターン図、(b)は積層状態を示す縦断面図である。   2A and 2B are diagrams showing the main part of the multilayer inductor according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a plan pattern diagram of a conductor pattern layer and a magnetic layer, which are components of the multilayer inductor, FIG. ) Is a longitudinal sectional view showing a laminated state.

同図に示す第2実施形態の積層インダクタでは、上述した第1実施形態の構成に加えて、層面全体が電気絶縁性の非磁性体45からなる全面磁気ギャップ層40−1が配置されている。この全面磁気ギャップ層40−1は積層方向の磁路(Hz)に介在する。   In the multilayer inductor according to the second embodiment shown in the same drawing, in addition to the configuration of the first embodiment described above, the entire surface of the magnetic gap layer 40-1 composed of the electrically insulating nonmagnetic material 45 is disposed. . The entire magnetic gap layer 40-1 is interposed in the magnetic path (Hz) in the stacking direction.

この第2実施形態では、全面磁気ギャップ層40−1が中心層に配置され、その上層側および下層側にはそれぞれ上記磁性層40−3が同数(2層)配置されている。   In the second embodiment, the entire magnetic gap layer 40-1 is disposed in the center layer, and the same number (two layers) of the magnetic layers 40-3 are disposed on the upper layer side and the lower layer side thereof.

この構成によれば、上記漏洩磁束Hpによる磁気飽和の抑制効果に加えて、積層方向に誘導される主磁束Hzによる磁気飽和も効果的に抑制することができ、これにより、低電流領域における直流重畳特性をさらに向上させることができる。   According to this configuration, in addition to the effect of suppressing the magnetic saturation due to the leakage magnetic flux Hp, it is possible to effectively suppress the magnetic saturation due to the main magnetic flux Hz induced in the stacking direction. Superimposition characteristics can be further improved.

また、この第2実施形態では、磁性層40−3の非磁性パターン45が、上記コイルと上記引出導体パターン部22の層方向への投影パターン形状に形成されている。   In the second embodiment, the nonmagnetic pattern 45 of the magnetic layer 40-3 is formed in a projected pattern shape in the layer direction of the coil and the lead conductor pattern portion 22.

この磁性層40−3の非磁性パターン45は、とくに上記引出導体パターン部22に対応する非磁性パターン部分が、層面方向に周回する磁路に対して磁気ギャップとして介在することにより、その層面方向の漏洩磁束による磁気飽和を抑制する効果を有する。これにより、上記直流重畳特性をさらに向上させることができる。   The nonmagnetic pattern 45 of the magnetic layer 40-3 has a nonmagnetic pattern portion corresponding to the lead conductor pattern portion 22 interposed as a magnetic gap with respect to a magnetic path that circulates in the layer surface direction. It has the effect of suppressing magnetic saturation due to the leakage magnetic flux. Thereby, the direct current superimposition characteristics can be further improved.

図3は、本発明の第3実施形態をなす積層インダクタの要部を示す図であって、(a)はその積層インダクタの構成要素である導体パターンと磁性層の平面パターン図、(b)は積層状態を示す縦断面図である。   3A and 3B are diagrams showing the main part of the multilayer inductor according to the third embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan pattern diagram of a conductor pattern and a magnetic layer that are components of the multilayer inductor, and FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a laminated state.

同図に示す第3実施形態の積層インダクタでは、上述した第2実施形態の構成に加えて、上記導体パターン20のループ開放部に電気絶縁性の非磁性パターン部53を形成し、この非磁性パターン部53によって導体パターン20のループがほぼ閉じるようにしたことを特徴とする。   In the multilayer inductor of the third embodiment shown in the figure, in addition to the configuration of the second embodiment described above, an electrically insulating nonmagnetic pattern portion 53 is formed in the loop opening portion of the conductor pattern 20, and this nonmagnetic The pattern portion 53 is characterized in that the loop of the conductor pattern 20 is substantially closed.

この第3実施形態では、導体パターン20の層間接続部の付近に誘導される局部的な漏洩磁束による磁気飽和を選択的に抑制する効果が得られる。   In the third embodiment, an effect of selectively suppressing magnetic saturation due to local leakage magnetic flux induced near the interlayer connection portion of the conductor pattern 20 is obtained.

導体パターン20は、図1の(b)に示したように、ビア24によって順次層間接続されることにより積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルを形成するが、その層間接続部では導体がカギ状に屈曲しているために、主磁束Hzとは異なる方向に漏洩磁束が局部的に誘導され、この漏洩磁束による局部的な磁気飽和によってインダクタンスが変動させられる。   As shown in FIG. 1B, the conductor pattern 20 forms a coil that spirals around while being overlapped in the stacking direction by being successively connected in layers by vias 24. Therefore, the leakage flux is locally induced in a direction different from the main magnetic flux Hz, and the inductance is changed by the local magnetic saturation caused by the leakage flux.

しかし、上記非磁性パターン部53がその漏洩磁束の誘導磁路に介在することにより、その漏洩磁束による局部的な磁気飽和を的確に抑制させることができ、これにより、低電流領域における直流重畳特性をさらに向上させることができる。   However, since the nonmagnetic pattern portion 53 is interposed in the induction magnetic path of the leakage magnetic flux, local magnetic saturation due to the leakage magnetic flux can be accurately suppressed, and thereby, the DC superposition characteristics in the low current region can be suppressed. Can be further improved.

図4は、本発明の第4実施形態をなす積層インダクタの要部を示す図であって、(a)はその積層インダクタの構成要素である導体パターン層と磁性層の平面パターン図、(b)は積層状態を示す縦断面図である。   4A and 4B are diagrams showing a main part of a multilayer inductor according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a plan pattern diagram of a conductor pattern layer and a magnetic layer, which are constituent elements of the multilayer inductor, FIG. ) Is a longitudinal sectional view showing a laminated state.

同図に示す第4実施形態の積層インダクタでは、上述した第2実施形態の構成に対し、積層方向の磁気ギャップ層として、部分磁気ギャップ層40−2を配置している。   In the multilayer inductor according to the fourth embodiment shown in the figure, a partial magnetic gap layer 40-2 is arranged as a magnetic gap layer in the multilayer direction with respect to the configuration of the second embodiment described above.

この部分磁気ギャップ層40−2は、層面のうち、いずれの層の導体パターン20および22にも重ならない周縁部に沿うU字状部分だけに磁性体パターン(41)を形成して残部をすべて非磁性パターン(45)としたものであって、これが中心層に配置されている。   In this partial magnetic gap layer 40-2, the magnetic pattern (41) is formed only on the U-shaped portion along the peripheral edge that does not overlap the conductor patterns 20 and 22 of any layer of the layer surface, and all the remaining portions are formed. This is a nonmagnetic pattern (45), which is arranged in the central layer.

この第4実施形態では、第2実施形態と同様、上記漏洩磁束Hpと上記主磁束Hzによる磁気飽和を抑制して直流重畳特性を向上させることができる。   In the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, it is possible to suppress the magnetic saturation caused by the leakage magnetic flux Hp and the main magnetic flux Hz and improve the DC superposition characteristics.

さらに、積層方向に介在する部分磁気ギャップ層40−2は、U字状部分に磁性体パターン(41)を有していることにより、上記全面磁気ギャップ層40−1に比べて、積層方向の磁気抵抗を小さくすることができる。   Furthermore, the partial magnetic gap layer 40-2 interposed in the stacking direction has the magnetic pattern (41) in the U-shaped portion, so that the stacking direction of the partial magnetic gap layer 40-2 is larger than that of the entire magnetic gap layer 40-1. Magnetic resistance can be reduced.

これにより、磁気ギャップ層の介在にともなうインダクタンスの低下を少なくすることができる。つまり、インダクタンスをそれほど低下させずに直流重畳特性を改善することができる。   Thereby, the fall of the inductance accompanying the magnetic gap layer can be reduced. That is, the direct current superimposition characteristic can be improved without significantly reducing the inductance.

図5は、本発明に係る積層インダクタの直流重畳特性を示す。
同図において、グラフ線Bは、図2に示した第2実施形態の構成を有する積層インダクタ(実施例2)の直流重畳電流に対するインダクタンスの変化状態を示し、グラフ線Cは、図3に示した第3実施形態の構成を有する積層インダクタ(実施例3)の直流重畳電流に対するインダクタンスの変化状態を示す。また、グラフ線Aは、第1および第2実施形態のいずれの特徴も備えてない導体パターン層および磁性層(図6参照)を用いた積層インダクタ(比較例)の直流重畳電流に対するインダクタンスの変化状態を示す。
FIG. 5 shows the DC superposition characteristics of the multilayer inductor according to the present invention.
In the same figure, the graph line B shows the change state of the inductance with respect to the DC superimposed current of the multilayer inductor (Example 2) having the configuration of the second embodiment shown in FIG. 2, and the graph line C is shown in FIG. The change state of the inductance to the direct current superposition current of the multilayer inductor (example 3) which has the composition of the 3rd embodiment which shows was shown. Further, the graph line A represents a change in inductance with respect to a DC superimposed current of a multilayer inductor (comparative example) using a conductor pattern layer and a magnetic layer (see FIG. 6) that do not have any of the features of the first and second embodiments. Indicates the state.

同図からも明らかなように、本発明の積層インダクタでは、直流重畳電流に対するインダクタンス変動が確実に抑制されている。これにより、低電流領域におけるインダクタンス変動の少ない直流重畳特性を得ることができる。   As is clear from the figure, in the multilayer inductor of the present invention, the inductance fluctuation with respect to the DC superimposed current is reliably suppressed. As a result, it is possible to obtain a DC superposition characteristic with a small inductance variation in a low current region.

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the typical Example, this invention can have various aspects other than having mentioned above.

局部的な漏洩磁束による磁気飽和を効果的に抑制し、これにより、低電流領域におけるインダクタンス変動の少ない直流重畳特性を有する積層インダクタを得ることができる。   Magnetic saturation due to local leakage magnetic flux is effectively suppressed, and thereby a multilayer inductor having a DC superposition characteristic with little inductance fluctuation in a low current region can be obtained.

本発明の第1実施形態をなす積層インダクタの要部を示す平面パターン図、斜視図、および縦断面図である。FIG. 2 is a plan pattern diagram, a perspective view, and a longitudinal sectional view showing a main part of the multilayer inductor constituting the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態をなす積層インダクタの要部を示す平面パターン図および縦断面図である。It is the plane pattern figure and longitudinal cross-sectional view which show the principal part of the multilayer inductor which comprises 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態をなす積層インダクタの要部を示す平面パターン図および縦断面図である。It is the plane pattern figure and longitudinal cross-sectional view which show the principal part of the multilayer inductor which comprises 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態をなす積層インダクタの要部を示す平面パターン図および縦断面図である。It is the plane pattern figure and longitudinal cross-sectional view which show the principal part of the multilayer inductor which comprises 4th Embodiment of this invention. 本発明に係る積層インダクタの直流重畳特性を示すグラフである。It is a graph which shows the direct current superposition characteristic of the multilayer inductor concerning the present invention. 本発明の比較例として検討された積層インダクタの要部を示す平面パターン図、斜視図、および縦断面図である。FIG. 4 is a plan pattern diagram, a perspective view, and a longitudinal sectional view showing a main part of a multilayer inductor studied as a comparative example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

20 導体パターン(または導体)
20−1〜20−6 導体パターン層
22 引出導体パターン部
24 ビア
40−1 全面磁気ギャップ層
40−2 部分磁気ギャップ層
40−3 磁性層
41 磁性体
43 磁性パターン
45 非磁性パターン(または非磁性体)
52,53 非磁性パターン部
Hz 主磁束(磁路)
Hp 漏洩磁束(磁路)
20 Conductor pattern (or conductor)
20-1 to 20-6 Conductive pattern layer 22 Leading conductive pattern portion 24 Via 40-1 Entire magnetic gap layer 40-2 Partial magnetic gap layer 40-3 Magnetic layer 41 Magnetic body 43 Magnetic pattern 45 Nonmagnetic pattern (or nonmagnetic pattern) body)
52,53 Nonmagnetic pattern part Hz Main magnetic flux (magnetic path)
Hp Leakage magnetic flux (magnetic path)

Claims (5)

電気絶縁性の磁性体中に矩形ループの一部が開放する導体パターンが形成された層状の導体パターン層が積層されているとともに、電気絶縁性の磁性体中に非磁性パターンが形成された磁性層が各導体パターン層の層間に介在しつつ、前記導体パターンが順次層間接続されることで、磁性体中で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回するコイルが形成され、当該コイルの両端が、それぞれ引出導体パターン部を介して積層チップ外表面の電極端子に接続されてなる矩形状の積層インダクタであって、
当該コイル両端における前記引出導体パターン部は、それぞれ、同一層面に形成されている前記開放ループ状の導体パターンの直線部分を延長するように形成されているとともに、互いに反対方向に延長し、当該引出導体パターンの延長方向に対して両側には磁性体が配置され、
前記磁性層には、平面形状が矩形状で、前記コイルの積層方向への投影パターンと重複するループ状の非磁性パターンが形成され、
前記磁性層のうち、前記引出導体パターン部を有する導体パターン層の内側に隣接して積層されている磁性層には、前記ループ状の磁性体パターンに加え、前記引出導体パターンに流れる電流に起因する当該引出導体パターン周りの局部的な漏洩磁束を遮断する磁気ギャップとして、前記反対方向に延長する前記引出導体パターン部同士を連結させた直線部分を包含しつつ、当該ループの外方に向かって前記平面形状をなす矩形の周縁部にまで至るI字状の非磁性パターン部が形成されている、
ことを特徴とする積層インダクタ。
A layered conductor pattern layer in which a conductor pattern in which a part of a rectangular loop is opened is laminated in an electrically insulating magnetic material, and a magnetic material in which a nonmagnetic pattern is formed in an electrically insulating magnetic material. While the layers are interposed between the layers of each conductor pattern layer, the conductor patterns are sequentially connected to each other, thereby forming a coil that spirals in a magnetic material while overlapping in the stacking direction. Each of the rectangular laminated inductors connected to the electrode terminals on the outer surface of the laminated chip via the lead conductor pattern portions,
The lead conductor pattern portion of the coil ends, respectively, with is formed so as to extend the linear portion of the open looped conductor pattern formed on the same layer surface, extending in opposite directions, the lead Magnetic material is arranged on both sides with respect to the extending direction of the conductor pattern,
In the magnetic layer, a planar shape is rectangular, and a loop-like nonmagnetic pattern that overlaps with a projection pattern in the stacking direction of the coil is formed,
Among the magnetic layers, the magnetic layer laminated adjacent to the inside of the conductor pattern layer having the lead conductor pattern portion is caused by the current flowing in the lead conductor pattern in addition to the loop-shaped magnetic pattern. As a magnetic gap for blocking local leakage magnetic flux around the lead conductor pattern, including a straight portion connecting the lead conductor pattern portions extending in the opposite direction toward the outside of the loop An I-shaped non-magnetic pattern portion is formed which extends to the rectangular peripheral portion forming the planar shape ,
A multilayer inductor characterized by that.
請求項1において、前記磁性層のうち、前記I字状の非磁性パターン部が形成されていない磁性層に、前記コイルと前記引出導体パターン部の積層方向への投影パターン形状の非磁性パターンが形成されていることを特徴とする積層インダクタ。 According to claim 1, wherein among the magnetic layer, the I-shaped magnetic layer nonmagnetic pattern portion is not formed, the non-magnetic pattern of the projected pattern in the stacking direction of the coil and the lead conductor pattern portion A multilayer inductor characterized by being formed . 請求項1または2において、前記開放ループ状導体パターンのループ開放部に電気絶縁性の非磁性パターン部形成されて、この非磁性パターン部によって導体パターンのループほぼ閉じられていることを特徴とする積層インダクタ。 According to claim 1 or 2, wherein is nonmagnetic pattern portion electrically insulating the loop opening of the open loop-shaped conductor pattern is formed and the loops of the conductor pattern is substantially closed Ji is the nonmagnetic pattern portion Characteristic multilayer inductor. 請求項1〜3のいずれかにおいて、層面全体が電気絶縁性の非磁性体からなる全面磁気ギャップ層1層以上配置されていることを特徴とする積層インダクタ。 4. The multilayer inductor according to claim 1, wherein at least one whole surface magnetic gap layer made of an electrically insulating nonmagnetic material is disposed on the entire layer surface. 請求項1〜4のいずれかにおいて、層面のうち、いずれの層の導体パターンにも重ならない周縁部に沿うU字状部分だけに磁性体パターン形成されて、残部すべて非磁性パターンとなる部分磁気ギャップ層1層以上配置されていることを特徴とする積層インダクタ。 5. The magnetic material pattern according to claim 1, wherein a magnetic material pattern is formed only on a U-shaped portion along a peripheral edge portion that does not overlap a conductor pattern of any layer, and the remaining portion is a nonmagnetic pattern. partial laminated inductor magnetic gap layer is characterized that you have been placed one or more layers.
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