JP5482554B2 - 積層型コイル - Google Patents

Description

本発明は、積層型コイルにかかり、さらに詳しくは、コイルパターンの径を大きくし、かつ積層体の外周面に絶縁膜を形成した積層型コイルに関する。

近時、電気・電子分野において、小型化が可能で、量産性にも優れる、積層型コイルが多く使用されている。この積層型コイルは、複数の絶縁層と、複数のコイルパターンとを、所望の順番に積層し、一体化し、コイルパターンを順に接続することにより、積層体の内部にコイルを形成したものである。コイルパターンの外周縁は、一般に、積層体の外周面に露出することがないよう、絶縁層の外周縁よりも内側に、ギャップを設けて形成される。なお、絶縁層には、磁性体または非磁性体が用いられる。

この積層型コイルにおいて、コイルパターンを大きくすることにより、コイル特性を向上できることが知られている。

たとえば、絶縁層が磁性体からなる磁芯型の積層型コイルにおいて、コイルパターンの幅を同一に保ったまま、コイルパターンの内径および外形を大きくすると、コイルの直流重畳特性を向上させることができる。

また、絶縁層が非磁性体からなる空芯型の積層型コイルにおいて、コイルパターンの幅を同一に保ったまま、コイルパターンの内径および外形を大きくすると、コイルのＱ値を大きくすることができる。

また、磁芯型および空芯型の積層型コイルにおいて、内径を同一に保ったまま、コイルパターンの幅を大きく（外径を大きく）すると、コイルパターンの直流抵抗を小さくすることができ、コイルのＱ値を大きくすることができる。

しかしながら、積層型コイルにおいて、コイルパターンを大きくすると、積層体の全体形状が大きくなってしまうという問題がある。

そこで、特許文献１（特開２０００‐１３３５２１号公報）では、この問題を解決したものとして、コイルパターンは大きくするが、コイルパターンの外周縁と絶縁層の外周縁のギャップを零にすることにより、積層体の全体形状を大きくすることを回避した積層型コイルが提案されている。そして、コイルパターンが積層体の外周面に露出する問題については、積層体の外周面に、絶縁性樹脂からなる絶縁膜を形成することにより解決している。

図５〜７に、特許文献１に開示された積層型コイル３００を示す。ただし、図５は斜視図、図６（Ａ）は図５の鎖線Ｘ‐Ｘ部分の断面図、図６（Ｂ）は図５の鎖線Ｙ‐Ｙ部分の断面図、図７は分解斜視図である。なお、図７においては、外部電極と絶縁膜の図示を省略している。

図５〜７に示すように、積層型コイル３００は、磁性体または非磁性体からなる矩形状の絶縁層１０１と、コイルパターン１０２とが、所望の順番に積層され、一体化されて積層体１０３が形成されている。コイルパターン１０２は、径が大きく形成されており、外周縁が、全周にわたり、絶縁層１０１の外周縁に接している。すなわち、コイルパターン１０２の外周縁と、絶縁層１０１の外周縁との間のギャップは、零になっている。そして、コイルパターン１０２が、絶縁層１０１を貫通して形成されたビアホール導体１０４ａを介して接続されて、積層体１０３内にコイル１０５が形成されている。なお、積層体１０３の両端近傍にはコイルパターン１０２は積層されず、コイル１０５を外部に引出すためのビアホール導体１０４ｂが形成された複数の絶縁層１０１が積層されている。

そして、積層体１０３の両端には、１対の外部電極１０６ａ、１０６ｂが形成され、外部電極１０６ａはコイル１０５の一方の端部に、外部電極１０６ｂはコイル１０５の他方の端部に、それぞれ接続されている。また、積層体１０３の外周面には、絶縁性樹脂からなる絶縁膜１０７が形成されている。絶縁膜１０７は、積層体１０３の外周面に露出したコイルパターン１０２の外周縁を、外部から絶縁するために設けられたものである。

なお、かかる構造からなる積層型コイル３００において、絶縁層１０１を磁性体で形成した場合、コイルは磁芯型となるが、コイルパターン１０２の外周縁が積層体１０３の外周面に達しているため、開磁路型のコイルとなる。したがって、磁気飽和が起こりにくく、直流電流が流れた時のインダクタンスの低下が抑えられ、直流重畳特性が改善されたものになる。

この従来の積層型コイル３００は、たとえば、次の方法で製造される。

多数個の積層型コイル３００を一括して製造するために、絶縁層１０１のもととなる、複数枚の、セラミックなどからなるマザーグリーンシート（図示せず）を準備する。そして、各マザーグリーンシートに、複数個の積層型コイル３００用の、ビアホール導体１０４ａまたは１０４ｂと、必要に応じてコイルパターン１０２とを形成する。ビアホール導体１０４ａ、１０４ｂは、たとえば、マザーグリーンシートに予め形成した孔に導電性ペーストを埋め込むことにより形成する。コイルパターン１０２は、たとえば、マザーグリーンシートの表面に、導電性ペーストを所定の形状にスクリーン印刷することにより形成する。

次に、所定のビアホール導体１０４ａ、１０４ｂ、コイルパターン１０２が形成されたマザーグリーンシートを、所定の順番に積層し、加圧したうえ、所定のプロファイルで焼成して、複数の積層体１０３を含んだ積層体ブロックを形成する。そして、積層体ブロックを、複数の積層体１０３にカットする。

次に、積層体１０３の外周面に絶縁膜１０７を形成し、さらに積層体１０３の両端面に外部電極１０６ａ、１０６ｂを形成して、積層型コイル３００は完成する。絶縁膜１０７は、たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂を浸漬（ディップ）や印刷により塗布し、加熱して硬化させることにより形成する。外部電極１０６ａ、１０６ｂは、たとえば、積層体１０３の端部を導電性ペーストに浸漬し、導電性ペーストを塗布し、焼付けることにより形成する。外部電極１０６ａ、１０６ｂは、さらに、めっきにより外層が形成される場合もある。

特開２０００‐１３３５２１号公報

上述した従来の積層型コイル３００は、上述した構造とすることにより、全体形状を大きくすることなく、コイルパターンを大きくし、コイル特性の向上をはかることが可能になっている。

しかしながら、従来の積層型コイル３００には、次のような問題があった。すなわち、積層型コイル３００は、積層体１０３の外周面に絶縁膜１０７を形成するが、図６（Ｂ）に示すように、積層体１０３の稜線部分、いいかえれば絶縁層１０１の４つの角部Ｃにおいて、絶縁膜１０７の付着が不十分となり、コイルパターン１０２が外部に露出してしまうことがあった。上述のとおり、絶縁膜１０７は、エポキシ樹脂を塗布し、加熱して硬化させる方法などにより形成するが、塗布したエポキシ樹脂が、表面張力により、積層体１０３の外周面中央に移動してしまい、積層体１０３の稜線部分において不足してしまうことがあった。

そして、コイルパターン１０２が、積層体１０３の稜線部分において絶縁膜１０７から露出すると、積層型コイル３００は、絶縁が不十分な不良品になってしまうことがあった。あるいは、外部電極１０６ａ、１０６ｂの外層をめっきにより形成する場合には、この部分でめっきが成長してしまい、不良品になってしまうことがあった。

本発明の積層型コイルは、上述した従来の問題を解決するためになされたものである。その手段として、本発明の積層型コイルは、矩形状の絶縁層と、コイルパターンとが、それぞれ複数、交互に積層され、一体化されてなる直方体状の積層体と、コイルパターンが相互に接続されて、積層体の内部に形成されたコイルと、積層体の両端に形成され、コイルの両端とそれぞれ接続された１対の外部電極と、積層体の外部電極が形成された両端をつなぐ４つの外周面に形成された絶縁膜と、を備え、絶縁層およびコイルパターンの積層方向に対して垂直な方向に積層体を切断した場合に、矩形状に現れる積層体の断面において、４つの角部近傍に形成された絶縁膜の厚みが、４つの各辺の中央近傍に形成された絶縁膜の厚みよりも小さい積層型コイルであって、コイルパターンは、外周縁の少なくとも一部分が、絶縁層の外周縁に接しているが、絶縁層の４つの角部には接しておらず、積層体の４つの外周面には、それぞれ、少なくとも１つのコイルパターンが露出しており、積層体の４つの外周面をつなぐ４つの稜線には、いずれのコイルパターンも露出しないようにした。すなわち、絶縁層の４つの角部近傍に、コイルパターン非形成部を設けた。

本発明の積層型コイルは、上述した構成としたことにより、全体形状を大きくすることなく、コイルパターンを大きくして、コイル特性の向上をはかることができ、しかも、コイルパターンが特に積層体の稜線部分において外部に露出することがないため、絶縁不良で不良品となることがない。

なお、コイルパターンを大きくすることにより、次のコイル特性が向上する。磁芯型の積層型コイルにおいて、コイルパターンの幅を同一に保ったまま、コイルパターンの内径および外径を大きくすると、コイルの直流重畳特性が向上する。空芯型の積層型コイルにおいて、コイルパターンの幅を同一に保ったまま、コイルパターンの内径および外径を大きくすると、コイルのＱ値を大きくすることができる。磁芯型および空芯型の積層型コイルにおいて、内径を同一に保ったまま、コイルパターンの幅を大きく（外径を大きく）すると、コイルパターンの直流抵抗を小さくすることができ、コイルのＱ値を大きくすることができる。

本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００を示す断面図であり、図１の鎖線Ｘ‐Ｘ部分を示す。 本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００を示す分解斜視図である。なお、図３においては、外部電極６ａ、６ｂと絶縁膜７との図示を省略している。 本発明の変形例にかかる積層型コイル２００を示す断面図である。 従来の積層型コイル３００を示す斜視図である。 図６（Ａ）は、従来の積層型コイル３００を示す断面図であり、図５の鎖線Ｘ‐Ｘ部分を示す。図６（Ｂ）は、従来の積層型コイル３００を示す断面図であり、図５の鎖線Ｙ‐Ｙ部分を示す。 従来の積層型コイル３００を示す分解斜視図である。なお、図７においては、外部電極１０６ａ、１０６ｂと絶縁膜１０７との図示を省略している。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。

［実施形態］
図１〜３に、本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００を示す。ただし、図１は斜視図、図２は図１の鎖線Ｘ‐Ｘ部分の断面図、図３は分解斜視図である。なお、図３においては、外部電極６ａ、６ｂと絶縁膜７の図示を省略している。

図１〜３に示すように、積層型コイル１００は、矩形状の絶縁層１と、略コの字状のコイルパターン２とが、交互に積層され、一体化されて積層体３が形成されている。積層体３の大きさは任意であるが、たとえば、縦０．６ｍｍ、横１．０ｍｍ、長さ１．９ｍｍとする。

絶縁層１には、たとえば、フェライトなどの磁性体や、誘電体セラミックなどの非磁性体を用いることができる。絶縁層１に磁性体を用いた場合には、積層型コイル１００は磁芯型になる。絶縁層１に非磁性体を用いた場合には、積層型コイル１００は空芯型になる。絶縁層１の大きさは任意であるが、たとえば、縦０．６ｍｍ、横１．０ｍｍ、厚さ４０μｍとする。

コイルパターン２には、たとえば、銀、パラジウム、銅、金、銀パラジウムなどを用いることができる。コイルパターン２の幅の大きさは任意であるが、たとえば、１００μｍとする。

コイルパターン２は、外周縁が、絶縁層１の外周縁に接している。すなわち、コイルパターン２の外周縁と、絶縁層１の外周縁との間のギャップは、零になっている。しかしながら、コイルパターン２は、絶縁層１の４つの角部Ｃには接していない。すなわち、絶縁層１の４つの角部Ｃ近傍には、それぞれ、コイルパターン非形成部Ｎが設けられている。コイルパターン非形成部Ｎは、たとえば、直角二等辺三角形からなる。なお、二等辺三角形の二等辺の長さは任意であるが、たとえば、８０μｍとする。ただし、この二等辺の長さは、後で説明する絶縁膜７の厚みにもよるが、５０μｍ以上であることが好ましい。

そして、コイルパターン２が、絶縁層１を貫通して形成されたビアホール導体４ａを介して接続されて、積層体３内にコイル５が形成されている。なお、積層体３の両端近傍にはコイルパターン２は積層されず、コイル５を外部に引出すためのビアホール導体４ｂが形成された複数の絶縁層１が積層されている。

そして、積層体３の両端には、１対の外部電極６ａ、６ｂが形成され、外部電極６ａはコイル５の一方の端部に、外部電極６ｂはコイル５の他方の端部に、それぞれ接続されている。外部電極６ａ、６ｂには、たとえば、銅、銀、ニッケルなどを用いることができる。また、外部電極６ａ、６ｂは、単層に限らず、材料を変えて、多層に形成することもできる。

また、積層体３の外周面には、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂からなる絶縁膜７が形成されている。絶縁膜７の厚みは、積層体３の大きさにもよるが、積層体３の外周面の中央付近において、たとえば、５０〜１００μｍ程度になる。しかしながら、積層体３の稜線部分、いいかえれば絶縁層１の４つの角部Ｃ近傍において、従来と同様に、絶縁膜７の厚みは小さくなっている。しかしながら、上述のとおり、絶縁層１の４つの角部Ｃ近傍にはコイルパターン非形成部Ｎが設けられているため、この部分からコイルパターン２が積層体３の側面部に露出することはない。したがって、この部分の絶縁膜７の厚みが小さくても、積層型コイル１００の絶縁性が低下することはない。

かかる構造からなる、本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００は、たとえば、次の方法で製造される。

まず、多数個の積層型コイル１００を一括して製造するために、絶縁層１のもととなる、複数枚の、マザーグリーンシート（図示せず）を準備する。マザーグリーンシートは、磁性体または非磁性体と結合材などを混練して作成したスラリー状の原料を、ドクターブレードなどを用いて、シート状にしたものである。

次に、各マザーグリーンシートに、複数個の積層型コイル１００用の、ビアホール導体４ａまたは４ｂと、必要に応じてコイルパターン２とを形成する。ビアホール導体４ａ、４ｂは、たとえば、マザーグリーンシートに予め形成した孔に導電性ペーストを埋め込むことにより形成する。コイルパターン２は、たとえば、マザーグリーンシートの表面に、導電性ペーストを所定の形状にスクリーン印刷することにより形成する。

次に、所定のビアホール導体４ａ、４ｂ、コイルパターン２が形成されたマザーグリーンシートを、所定の順番に積層し、加圧したうえ、所定のプロファイルで焼成して、複数の積層体３を含んだ積層体ブロックを形成する。

次に、積層体ブロックを、複数の積層体３にカットする。なお、各積層体３へのカットは、上記焼成の前におこなっても良い。

次に、積層体３の外周面に絶縁膜７を形成する。絶縁膜７は、積層体３の外周面に、たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂を、浸漬（ディップ）や印刷により塗布し、加熱して硬化させることにより形成する。

次に、積層体３の両端面に外部電極６ａ、６ｂを形成する。外部電極６ａ、６ｂは、たとえば、積層体３の端部を導電性ペーストに浸漬して、導電性ペーストを塗布し、焼付けることにより形成する。さらに、その上に、めっきなどにより、外層を形成するようにしても良い。なお、積層体３への、絶縁膜７の形成と、外部電極６ａ、６ｂの形成とは、順番を入れ替えても良い。

以上、本発明の実施形態にかかる積層型コイル１００、および、その製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明がこれらの内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の変更をなすことができる。

たとえば、絶縁層１やコイルパターン２の、形状、大きさ、層数などは任意であり、上記の内容には限定されない。

また、上記においては、積層型コイル１００は、コイルパターン２の接続をビアホール導体４ａ、コイル５の外部への引出をビアホール導体４ｂによりおこない、グリーンシートを用いたシート積層工法とよばれる方法により製造しているが、絶縁体の絶縁性ペーストと、コイルパターンの導電性ペーストとを、交互に、印刷して塗り重ねてゆく、印刷積層工法とよばれる方法で積層型コイルを製造する場合には、ビアホール導体は省略することができる。

［変形例］
図４に、本発明の変形例にかかる積層型コイル２００を示す。ただし、図４は、積層型コイル２００の断面図である。

積層型コイル２００は、上述した実施形態にかかる積層型コイル１００のコイルパターン２の形状を変更し、その他の部分については積層型コイル１００と同様にした。

すなわち、積層型コイル２００のコイルパターン１２は、絶縁層１の４つの角部Ｃ近傍において、内周縁および外周縁を曲線状にした。積層型コイル２００は、コイルパターン非形成部Ｎ’により十分な絶縁性を確保したうえで、コイルパターン１２をより大きくすることができ、コイル特性の向上をはかることが可能になっている。

１：絶縁層
２、１２： コイルパターン
３：積層体
４ａ、４ｂ：ビアホール導体
５：コイル
６ａ、６ｂ：外部電極
７：絶縁膜
Ｎ、Ｎ’：コイルパターン非形成部

Claims (5)

1. 矩形状の絶縁層と、コイルパターンとが、それぞれ複数、交互に積層され、一体化されてなる直方体状の積層体と、
   前記コイルパターンが相互に接続されて、前記積層体の内部に形成されたコイルと、
   前記積層体の両端に形成され、前記コイルの両端とそれぞれ接続された１対の外部電極と、
   前記積層体の前記外部電極が形成された前記両端をつなぐ４つの外周面に形成された絶縁膜と、を備え、
   前記絶縁層および前記コイルパターンの積層方向に対して垂直な方向に前記積層体を切断した場合に、矩形状に現れる前記積層体の断面において、４つの角部近傍に形成された前記絶縁膜の厚みが、４つの各辺の中央近傍に形成された前記絶縁膜の厚みよりも小さい積層型コイルであって、
   前記コイルパターンは、外周縁の少なくとも一部分が、前記絶縁層の外周縁に接しているが、前記絶縁層の４つの角部には接しておらず、
   前記積層体の前記４つの外周面には、それぞれ、少なくとも１つの前記コイルパターンが露出しており、
   前記積層体の前記４つの外周面をつなぐ４つの稜線には、いずれの前記コイルパターンも露出していない、積層型コイル。
2. 前記絶縁層が磁性体からなる、請求項１に記載された積層型コイル。
3. 前記絶縁層が非磁性体からなる、請求項１に記載された積層型コイル。
4. 前記絶縁膜が絶縁性樹脂からなる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された積層型コイル。
5. 前記コイルパターン相互の接続が、ビアホール導体によりおこなわれている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された積層型コイル。

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