JP6060368B2 - 積層インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる積層インダクタに関するものである。

近年機器の小型化にともない積層インダクタが多く使われるようになってきているが、コイル用導体パターンと磁性体層を積層した閉磁路型積層インダクタでは、重畳直流電流を大きくしていくとインダクタンス値が低下する。この問題点を改善するために、図６のように磁性体層１を積層したコイルの中心付近に非磁性体層２を入れることによって開磁路型積層インダクタとすることにより重畳特性を改善しようとするものが知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００５−２５９７７４号公報

上記従来の構成では、重畳特性はある程度改善されるものの、特に小型化、薄型化が要求されるようになると、コイル電極の上下（ドラムコア型コイルの鍔部に相当する部分）の厚さが薄くせざるを得なくなり、この鍔部に相当する部分での磁気飽和が起こりやすくなり、重畳特性の劣化が起こりやすくなる。

本発明は、さらに小型化、薄型化しても重畳特性を改善することができる積層インダクタを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、複数の磁性体層と複数の非磁性体層と複数の導体パターンとが上下に積層されて積層体を構成し、この積層体の両端面に外部電極を有する積層インダクタであって、導体パターンは積層体内で上下に重畳しながららせん状に周回するコイル電極と、このコイル電極と外部電極とを接続する接続電極とからなり、複数の導体パターンのうち最も外側の層の導体パターンの経路の長さを他の内側の層の導体パターンの経路の長さよりも長くするとともに、最も外側の層の導体パターンの内側に接するように非磁性体層を設けたものである。

上記構成により、小型化、薄型化しても重畳特性を改善することができる積層インダクタを得ることができる。

本発明の一実施の形態における積層インダクタの分解斜視図 本発明の一実施の形態における積層インダクタの断面図 本発明の一実施の形態における積層インダクタの最外側導体パターンの上面図 本発明の一実施の形態における別の積層インダクタの最外側導体パターンの上面図 本発明の一実施の形態におけるさらに別の積層インダクタの最外側導体パターンの上面図 従来の積層インダクタの断面図

以下、本発明の一実施の形態における積層インダクタについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における積層インダクタの分解斜視図であり、図２はその断面図、図３はその最外側導体パターンの上面図である。この積層インダクタは、図１、図２、図３に示すように、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる磁性体層１１と導体パターン１５を積層し、異なる層の導体パターン１５間をビア電極１８で接続し、それぞれの端部に外部電極１６を設けることにより積層インダクタを構成したもので、外形形状は約２．０×１．６×１．０ｍｍとなっている。

導体パターン１５は、平面視したときにほぼ矩形状となり、上下に重畳しながららせん状に周回するコイル電極１３と、このコイル電極１３と外部電極１６とを接続する接続電極１４とからなっており、それぞれの層におけるコイル電極１３は３／４ターンとなるように形成されている。このようにすることにより積層数が多くなっても、印刷版を共用できるため工程を簡略化することができる。この矩形状のコイル電極は、電極幅を約２１０μｍとし、中芯部の寸法を、図３において長手方向をａ、短手方向をｂとし、ａを約１２３０μｍ、ｂを約８３０μｍとしている。

ここで導体パターン１５はＡｇペーストをパターン印刷することにより形成したものであり、厚さを約３０μｍとしている。さらに導体パターン１５から外面側（鍔部１７）の厚さを約２００μｍとしている。これらの寸法は焼成後の寸法を意味し、以下同様とする。

さらに最も外面側の導体パターン１５の内側に接する層を厚さ約２０μｍのＺｎ−Ｃｕ系フェライトからなる非磁性体層１２としている。

従来のようにコイルの中心付近に非磁性体層を入れた場合、ある程度重畳特性は改善されるものの、磁束が最も集中しやすいのはコイルの巻き芯部の上下面付近となり、この部分で磁気飽和が起こり、重畳特性が劣化してくる。

これに対して本実施の形態では、最も外面側の導体パターン１５の内側に接する層を非磁性体層１２とし、最も磁気飽和が起こりやすいところに非磁性体層１２が設けられているために、重畳特性の劣化を抑制するとともに、最も外面側の導体パターン１５の経路の長さを、他の内側の導体パターン１５の経路の長さよりも長くしているため、最も外面側の導体パターン１５による磁束の発生が最も多くなり、非磁性体層１２の効果を最大限に生かすことができる。

以上の効果を確認するために、本実施の形態の積層インダクタを作成し、初期インダクタに対し、直流電流を流したときにどれだけインダクタ値が下がるかの割合を調べた。比較の方法として、バイアス電流を０としたときのインダクタ値が１．５μＨのものをそれぞれ作成し、バイアス電流が２Ａのときのインダクタンス値を比率であらわした。

まず従来のようにコイル中央部に非磁性体層を設けたものでは、０．３３となり、最外側のターン数を１／２ターン、それより内側のターン数を３／４とし、最外側の導体パターンの内側に非磁性体層を設けた場合、０．４２となった。これに対して、図１〜図３のようにすべてのコイル電極１３を３／４ターンとし、最外側の導体パターン１５の内側に非磁性体層１２を設けた場合０．４６となり、さらに同様の構成で図４のように最外側のターン数を７／８ターン、それより内側のターン数を３／４とした場合、０．４８という値が得られた。

以上のように導体パターン１５のうち最も外側の層の導体パターン１５の経路の長さを他の内側の層の導体パターン１５の経路の長さよりも長くするとともに、最も外側の層の導体パターン１５の内側に接するように非磁性体層１２を設けることにより、大電流を流した場合にでもインダクタ値の低下を抑制することができる。さらにこの効果を向上させるためには、最も外側の層のコイル電極のターン数を、他の内側の層のコイル電極のターン数よりも大きくすることがより望ましい。

なお、最も外側の層の導体パターン１５の経路の長さを長くするために、図５のように側面側に接続電極１４を導出しても良い。

大電流に対応するためには、コイル電極１３の厚さを厚くする必要があるが、これを厚くすると積層インダクタの厚さを所定の厚さにするためには、どうしても鍔部１７の厚さを削らざるを得なくなる。しかしながらこの鍔部１７を薄くすると磁気飽和が起こりやすくなってくる。この磁気飽和は、コイル電極に電流を流したときに発生する磁束が通る経路の断面積が最も小さいところで発生しやすくなり、中芯部の面積よりも中芯周辺部の鍔部の断面積が小さい場合に、鍔部で飽和が起こりやすくなる。すなわち図１〜図３に示す積層インダクタについて計算すると、鍔部の厚さをｃとして、中芯部の面積はａ×ｂとなり、中芯周辺部の鍔部の断面積は２×（ａ＋ｂ）×ｃとなる。すなわち、本発明の効果は、特にｃ＜（ａ×ｂ）／｛２×（ａ＋ｂ）｝の関係となるときにより効果を発揮するものである。

本発明に係る積層インダクタは、小型化、薄型化しても重畳特性を改善することができる積層インダクタを提供するものであり、産業上有用である。

１１ 磁性体層
１２ 非磁性体層
１３ コイル電極
１４ 接続電極
１５ 導体パターン
１６ 外部電極
１７ 鍔部
１８ ビア電極

Claims (2)

1. 複数の磁性体層と複数の非磁性体層と複数の導体パターンとが上下に積層されて積層体を構成し、この積層体の両端面に外部電極を有する積層インダクタであって、前記導体パターンは前記積層体内で上下に重畳しながららせん状に周回するコイル電極と、このコイル電極と外部電極とを接続する接続電極とからなり、前記複数の導体パターンのうち最も外側の層の導体パターンの経路の長さを他の内側の層の導体パターンの経路の長さよりも長くするとともに、前記最も外側の層の導体パターンの内側に接するように前記非磁性体層を設け、前記コイル電極の上下領域を鍔部、前記コイル電極の内側を中芯部とし、前記中芯部の長手方向寸法をａ、短手方向寸法をｂ、前記鍔部の厚さをｃとしたとき、ｃ＜（ａ×ｂ）／｛２×（ａ＋ｂ）｝の関係となるように構成したことを特徴とする積層インダクタ。
   
   
2. 前記コイル電極のうち最も外側の層のコイル電極のターン数を、他の内側の層のコイル電極のターン数よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。

Images