JP5457542B2 - 積層型インダクタ - Google Patents
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Description
本発明は、インダクタに関し、より詳細には、内部電極が印刷された複数のボディシートが積層されることにより、コイル部を形成する積層型インダクタに関する。
積層型インダクタは、主に、モバイル機器内のＤＣ−ＤＣコンバータのような電源回路に用いられており、小型化、高電流化、及び低い直流抵抗などを目指して開発が進められている。現在、ＤＣ−ＤＣコンバータの高周波化及び小型化に伴い、既存の巻線型コイル（Ｃｏｉｌ）に代えて積層型インダクタの使用が増大している。
積層型インダクタは、複数の層に積層されている磁性体部と、前記磁性体部の内部に挿入されている非磁性体層とが複合化した積層体で構成され、磁性体部または非磁性体の内部には、伝導性を有する金属で内部コイルが形成されており、複数の層を連結するために、それぞれの層にパンチングホールが形成されている構造を有する。
通常、積層型インダクタに適用される磁性体は、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕなどを含むフェライトであり、非磁性体は、Ｚｎ、Ｃｕを含むフェライトまたはＺｒまたはＴｉＯ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などが含有されたガラスが一般的に使用される。
このような積層型インダクタは、電流の増加による磁性体の磁気飽和により、インダクタンス低下（直流重畳特性の低下）が発生するが、これを解決するために、磁性体が積層される方向と同一の水平方向に非磁性体を挿入して、直流重畳特性を増進させる方法を使用している。
しかし、このような非磁性体は、磁性体に拡散するため、材料の損失係数が増加するという問題点がある。また、磁性体への拡散のため、非磁性体を薄く形成することができないという短所がある。
また、前記拡散問題を解決するために、インダクタに誘電体材質を挿入することができるが、誘電体の未焼結によって結合強度が低下し、これによって、インダクタの破壊強度が低下するという問題点がある。
本発明は、前記問題点を解決するために導き出されたものであって、非磁性体材質のギャップ及び誘電体材質のギャップを複合的に使用することにより、破壊強度と直流重畳特性を向上させることができる積層型インダクタを提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明の積層型インダクタは、複数のボディシートが積層された積層体と、前記ボディシートに形成された内部電極パターンで構成されたコイル部と、前記積層されたボディシートの間に位置する非磁性体材質の第１ギャップと、前記積層されたボディシートの間に位置し、前記第１ギャップと異なる層に位置する誘電体材質の第２ギャップと、前記積層体の両側面に形成され、前記コイル部の両端と電気的に連結される外部電極と、を含むことができる。
また、前記第１ギャップは、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成されてもよい。
また、前記第１ギャップは、上部に位置した内部電極パターンに接するように位置してもよい。
一方、前記第２ギャップは、前記コイル部の中心から内側面まで形成されてもよい。
また、前記第２ギャップは、前記コイル部の中心から外側面まで形成されてもよい。
さらに、前記第２ギャップは、前記ボディシートの上面または下面の何れか一つ以上に印刷されてもよい。
一方、本発明の他の実施形態による積層型インダクタは、複数のボディシートが積層された積層体と、前記ボディシートに形成された内部電極パターンで構成されたコイル部と、前記積層されたボディシートの間に位置する非磁性体材質の第１ギャップと、前記積層されたボディシートの間に位置し、前記第１ギャップと同じ層に位置する誘電体材質の第２ギャップと、前記積層体の両側面に形成され、前記コイル部の両端と電気的に連結される外部電極と、を含むことができる。
ここで、前記第１ギャップは、前記第２ギャップの両端に位置してもよい。
また、前記第２ギャップは、前記コイル部の中心から外側面まで形成されてもよい。
また、前記第２ギャップは、前記コイル部の中心から内側面まで形成されてもよい。
さらに、前記第２ギャップは、前記第１ギャップの両端に位置してもよい。
また、前記第１ギャップは、前記コイル部の中心から外側面まで形成されてもよい。
また、前記第１ギャップは、前記コイル部の中心から内側面まで形成されてもよい。
さらに、前記第１ギャップは、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成されてもよい。
そして、前記第２ギャップは、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成されてもよい。
本発明による積層型インダクタによると、非磁性体材質のギャップ及び誘電体材質のギャップを複合的に使用することにより、インダクタの破壊強度を低下せずに直流重畳特性を著しく向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
本発明を説明するにあたり、本発明に係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
本発明を説明するにあたり、本発明に係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
本発明の技術的思想は請求範囲によって決まり、以下の実施形態は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。
図１は、本発明による積層型インダクタ１００の斜視図であり、図２は、図１に図示されたＩ−Ｉ´線による断面図である。図１及び図２を参照すると、本発明による積層型インダクタ１００は、積層体１１０、コイル部１４０、第１ギャップ１５０、第２ギャップ１６０、及び外部電極１２０を含むことができる。
前記積層体１１０は、フェライト材質のボディシートが複数層に積層されて製造される。通常、フェライトは、磁性を有するセラミックのような物質であって、磁界に対する透過性が高く、電気抵抗が高い性質を有しているため、各種の電子部品に使用されている。
前記ボディシートは、薄板状に形成され、このボディシートの上面に内部電極パターン１３０が形成される。このボディシートを複数層に積層することにより、内部電極パターン１３０が上下に組み合わされ、この組み合わされた内部電極パターン１３０によりコイル部１４０が形成される。
また、前記積層体１１０の両側面には外部電極１２０が位置し、この外部電極１２０は、前記コイル部の両端と電気的に連結される。積層体１１０の内部に位置したコイル部１４０は、前記外部電極１２０を介して外部と電気的に連結される。
一方、前記第１ギャップ１５０は、前記積層されたボディシートの間に位置し、非磁性体材質で形成される。第１ギャップ１５０は、フェライトの実効透磁率を減少させ、飽和を遅延して、直流重畳特性を向上させる機能を行う。第１ギャップ１５０に使用される非磁性体としては、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅなどがある。
また、前記第２ギャップ１６０は、前記積層されたボディシートの間に位置し、前記第１ギャップ１５０と異なる層に、誘電体材質で形成される。誘電体材質で形成された第２ギャップ１６０は、磁性体に拡散しないため、材料の損失係数を増加させず、薄い厚さで形成することができる。
このように、本発明による積層型インダクタ１００は、非磁性体材質の第１ギャップ１５０及び誘電体材質の第２ギャップ１６０を複合的に使用することにより、インダクタの破壊強度を低下せずに直流重畳特性を著しく向上させることができるという長所を有する。
図３は、本発明による積層型インダクタの特性を示すグラフであって、□線は、コイル部の中心から積層体の両端までギャップが形成されたインダクタの特性を示すものであり、●線は、コイル部の中心から内側面までギャップが形成されたインダクタの特性を示すものである。また、△（黒三角）線は、非磁性体材質のギャップ及び誘電体材質のギャップを複合的に使用した本発明のインダクタ特性を示すものである。
図３を参照すると、コイル部の中心から内側面までにのみギャップが形成されたインダクタ（●）の直流重畳特性より、コイル部の中心から積層体の両端までギャップが形成されたインダクタ（□）の直流重畳特性が優れていることが分かり、本発明のインダクタ（△（黒三角））は、コイル部の中心から積層体の両端までギャップが形成されたインダクタ（□）より優れた直流重畳特性を有していることが分かる。
ここで、前記第１ギャップ１５０は、上部に位置した内部電極パターン１３０と、下部に位置した内部電極パターン１３０とに同時に接する厚さで形成されてもよく、上部に位置した内部電極パターン１３０に接するように位置してもよい。
また、前記第２ギャップ１６０は、前記コイル部１４０の中心から内側面まで形成されたり、または前記コイル部１４０の中心から外側面まで形成されてもよい。また、前記第２ギャップ１６０は、ボディシートの上面または下面の何れか一つ以上に印刷されてもよい。
一方、本発明の他の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置してもよい。
また、前記第１ギャップ１５０は、第２ギャップ１６０の両端に位置してもよく、前記第２ギャップ１６０は、コイル部１４０の中心から外側面まで形成されたり、またはコイル部１４０の中心から内側面まで形成されてもよい。
また、前記第２ギャップ１６０は、第１ギャップ１５０の両端に位置してもよく、前記第１ギャップ１５０は、コイル部１４０の中心から外側面まで形成されたり、または前記コイル部１４０の中心から内側面まで形成されてもよい。
さらに、前記第１ギャップ１５０及び第２ギャップ１６０は、上部に位置した内部電極パターン１３０と、下部に位置した内部電極パターン１３０とに同時に接する厚さで形成されてもよい。
図４ａ〜図４ｌは、前記の本発明の様々な実施形態を具体的に示す図面であって、図４ａ〜図４ｌを参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図４ａ〜図４ｌに示された積層型インダクタは、第１ギャップ１５０及び第２ギャップ１６０の形態のみが相違するため、前記第１ギャップ１５０及び第２ギャップ１６０についてのみ説明する。
図４ａを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０が積層体１１０の両端まで形成されており、第１ギャップ１５０は、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さを有してもよい。また、誘電体材質の第２ギャップ１６０は、コイル部１４０の中心から内側面まで形成されてもよい。
図４ｂを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０が積層体１１０の両端まで形成されており、第１ギャップ１５０は、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さを有してもよい。また、誘電体材質の第２ギャップ１６０は、コイル部１４０の中心から外側面まで形成され、また、コイル部１４０の中心から内側面までさらに形成されてもよい。
図４ｃを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０が積層体１１０の両端まで形成されており、上部に位置した内部電極パターン１３０に接するように位置する。また、誘電体材質の第２ギャップ１６０は、コイル部１４０の中心から外側面まで形成され、また、コイル部１４０の中心から内側面までさらに形成されてもよい。
図４ｄを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から外側面まで形成され、第２ギャップ１６０の両端に第１ギャップ１５０が形成されてもよい。
図４ｅを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から内側面まで形成され、第２ギャップ１６０の両端に第１ギャップ１５０が形成されてもよい。
図４ｆを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から内側面まで形成され、第２ギャップ１６０の両端に第１ギャップ１５０が形成されてもよい。また、第１ギャップ１５０が、コイル部１４０の外側面から積層体１１０の両端までさらに形成されてもよい。
図４ｇを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第１ギャップ１５０がコイル部１４０の中心から外側面まで形成され、第１ギャップ１５０の両端に第２ギャップ１６０が形成されてもよい。
図４ｈを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から外側面まで形成され、第２ギャップ１６０の両端に第１ギャップ１５０が形成されてもよい。また、第１ギャップ１５０が、コイル部１４０の外側面から積層体１１０の両端までさらに形成されてもよい。
図４ｉを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から内側面まで形成され、第１ギャップ１５０がコイル部１４０の外側面から積層体１１０の両端まで形成されてもよい。
図４ｊを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第１ギャップ１５０がコイル部１４０の中心から内側面まで形成され、第１ギャップ１５０の両端に第２ギャップ１６０が形成されてもよい。
図４ｋを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第１ギャップ１５０がコイル部１４０の中心から外側面まで形成され、第１ギャップ１５０の両端に第２ギャップ１６０が形成されてもよい。また、前記第１ギャップ１５０及び第２ギャップ１６０は、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成されてもよい。
図４ｌを参照すると、本発明の実施形態による積層型インダクタは、非磁性体材質の第１ギャップ１５０と、誘電体材質の第２ギャップ１６０とが同じ層に位置し、第２ギャップ１６０がコイル部１４０の中心から外側面まで形成され、第２ギャップ１６０の両端に第１ギャップ１５０が形成されてもよい。また、前記第１ギャップ１５０及び第２ギャップ１６０は、上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成されてもよい。
以上、代表的な実施形態を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、上述の実施形態に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するのであろう。
従って、本発明の権利範囲は上述の実施形態に限定されてはならず、後述する特許請求範囲だけでなくこの特許請求範囲と均等なものによって決められるべきである。
１００ 積層型インダクタ
１１０ 積層体
１２０ 外部電極
１３０ 内部電極パターン
１４０ コイル部
１５０ 第１ギャップ
１６０ 第２ギャップ
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Claims (15)
- 複数のボディシートが積層された積層体と、
前記ボディシートに形成された内部電極パターンで構成されたコイル部と、
前記積層されたボディシートの間に位置する非磁性体材質の第１ギャップと、
前記積層されたボディシートの間に位置し、前記第１ギャップと異なる層に位置する誘電体材質の第２ギャップと、
前記積層体の両側面に形成され、前記コイル部の両端と電気的に連結される外部電極と、
を含む積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成される請求項１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
上部に位置した内部電極パターンに接するように位置する請求項１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記コイル部の中心から内側面まで形成される請求項１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記コイル部の中心から外側面まで形成される請求項１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記ボディシートの上面または下面の何れか一つ以上に印刷される請求項１に記載の積層型インダクタ。 - 複数のボディシートが積層された積層体と、
前記ボディシートに形成された内部電極パターンで構成されたコイル部と、
前記積層されたボディシートの間に位置する非磁性体材質の第１ギャップと、
前記積層されたボディシートの間に位置し、前記第１ギャップと同じ層に位置する誘電体材質の第２ギャップと、
前記積層体の両側面に形成され、前記コイル部の両端と電気的に連結される外部電極と、
を含む積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
前記第２ギャップの両端に位置する請求項７に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記コイル部の中心から外側面まで形成される請求項８に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記コイル部の中心から内側面まで形成される請求項８に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
前記第１ギャップの両端に位置する請求項７に記載の積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
前記コイル部の中心から外側面まで形成される請求項１１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
前記コイル部の中心から内側面まで形成される請求項１１に記載の積層型インダクタ。 - 前記第１ギャップは、
上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成される請求項７に記載の積層型インダクタ。 - 前記第２ギャップは、
上部に位置した内部電極パターンと、下部に位置した内部電極パターンとに同時に接する厚さで形成される請求項７に記載の積層型インダクタ。
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