JP6097921B2 - 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面実装型の積層インダクタに関するものである。

近年電子機器の小型化、高性能化が進み、これらに用いられる電子部品についても小型化、面実装化が求められている。この面実装化に対してはインダクタ等の部品では、両側の側面に外部電極を形成した、側面電極のものが多く用いられてきたが、さらなる高密度実装化のために、ＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）化への要望が強くなってきている。ＬＧＡ化したインダクタとしては、図３のように、磁性体層１を積層し、その内部にコイルパターン２を形成し、ビア電極３を通して、底面に設けた外部電極４とコイルパターン２とを電気的に接続するものが提案されている。

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。

特開平１１−３２９８４５号公報

上記従来のインダクタでは、コイルパターンから一方の外部電極に接続される経路が、コイルの中芯部を通るため、この付近で磁気飽和が発生しやすくなり、特に大電流で使用される場合、直流重畳特性の劣化が課題となってくる。

本発明はこの課題に対して、ＬＧＡ化しても直流重畳特性の劣化が少ない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、長方形状の複数の磁性体層が積層されてなる積層体と、第１の端部が第２の端部よりも積層方向の上側に位置する状態で積層体内に設けられているコイルと、積層体の下面に設けられている第１の外部電極および第２の外部電極と、第１の端部と第１の外部電極とを電気的に接続する第１のビア電極と、第２の端部と第２の外部電極とを電気的に接続する第２のビア電極と、を備え、コイルは積層方向から平面視したときに、互いに重なり合って矩形状の環状軌道を形成している複数のコイルパターンが第３のビア電極によって電気的に接続されることによって半整数のターン数を有するように構成されており、第１のビア電極および第２のビア電極は、矩形状の環状軌道の外側でかつ、矩形状の環状軌道のターン数の多い辺の延長線上に位置するように構成したものである。

上記構成により、磁束の流れを平均化することができ、ＬＧＡ化しても直流重畳特性の劣化が少ない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積層方向透視図 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、図２はこの積層インダクタを積層方向から見た透視図である。この積層インダクタは、図１、図２に示すように、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる磁性体層１１とコイルパターン１７を積層し、異なる層のコイルパターン１７間を第３のビア電極１８で電気的に接続し、底部に設けた第１の外部電極１５、第２の外部電極１６とコイル１２端部とをそれぞれ第１のビア電極１３、第２のビア電極１４で電気的に接続す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。

ここで磁性体層１１の厚みは約２０μｍとし、銀からなるコイルパターン１７の厚みは約３０μｍ、幅を約２００μｍとしている。なお、重畳特性の改善のために、積層体の中央付近の磁性体層の一部を、Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる非磁性体層に置き換えてもかまわない。

コイル１２は上下に重畳しながららせん状に周回するコイルパターン１７と、このコイルパターン１７同士を電気的に接続する第３のビア電極１８とからなり、積層方向から見たときに図２のように矩形状の環状軌道を有するパターンとなり、このコイル１２全体のターン数は、４．５ターンとなっている。それぞれのコイルパターンのターン数は、最も上の層のコイルパターン１７ａが７／８ターン、最も下の層のコイルパターン１７ｆが５／８ターン、その間の層のコイルパターン１７ｂ〜１７ｅがそれぞれ３／４ターンとなっている。このように間の層のターン数をすべて３／４ターンとし、これらを相互に電気的に接続する第３のビア電極１８の位置を、矩形状の環状軌道の各辺の中央付近に位置する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。

以上のように構成されたコイルを、矩形状の各辺で分けて考えると、図２において上辺に位置する辺１９ａ、および左辺に位置する辺１９ｂは５ターンとなり、下辺に位置する辺１９ｃ、および右辺に位置する辺１９ｄは４ターンとなっている。

直流重畳特性の劣化は、磁束が集中することによって磁気飽和することにより発生するものであり、ターン数の多い方が発生する磁束が多いため、その周辺で磁気飽和しやすくなる。本実施の形態では、５ターンの部分と、４ターンの部分が半分ずつとなっているため、磁気飽和が平均化しやすく、より磁気飽和に強い構成となっている。さらにターン数の多い辺の外側に電極パターン、ビア電極等があるとその周辺で磁気飽和が発生しやすくなる。本実施の形態では図２のように、第１のビア電極を、辺１９ａの延長上、第２のビア電極を辺１９ｂの延長上に配置しているため、ターン数の多い辺１９ａ、辺１９ｂの外側には磁束を邪魔するものがなく、磁気飽和しにくい構成となっている。

さらに、磁束は電極パターンだけではなく、ビア電極等電流が流れるところから発生する。積層体の中でも、外部電極に近いところは、外部電極に接続されるビア電極が存在するため、外部電極に近い層ほど磁気飽和が発生しやすくなっている。本実施の形態では、最も外部電極に近い層のコイルパターン１７ｆを５／８ターン、最も遠い層のコイルパターン１７ａを７／８ターンとしているため、外部電極に近い層での磁気飽和が発生しにくくなり、全体として重畳特性の劣化を抑えることができる。

また、第３のビア電極１８は矩形状の環状軌道の各辺の中央付近に配置し、第１のビア電極１３、および第２のビア電極１４は矩形状の角部付近に配置しているため、磁気飽和発生の元となりやすいビア電極の配置をばらばらにすることにより、局部的に磁気飽和が発生するのを防ぐことができ、直流重畳特性の劣化が少ない積層インダクタを得ることができる。

本発明に係る積層インダクタは、ＬＧＡ化しても直流重畳特性の劣化が少ない積層インダクタを提供することができ、産業上有用である。

１１ 磁性体層
１２ コイル
１３ 第１のビア電極
１４ 第２のビア電極
１５ 第１の外部電極
１６ 第２の外部電極
１７ コイルパターン
１８ 第３のビア電極
１９ａ〜１９ｄ 辺

Claims (3)

1. 長方形状の複数の磁性体層が積層されてなる積層体と、第１の端部が第２の端部よりも積層方向の上側に位置する状態で前記積層体内に設けられているコイルと、前記積層体の下面に設けられている第１の外部電極および第２の外部電極と、前記第１の端部と前記第１の外部電極とを電気的に接続する第１のビア電極と、前記第２の端部と前記第２の外部電極とを電気的に接続する第２のビア電極と、を備え、前記コイルは積層方向から平面視したときに、互いに重なり合って矩形状の環状軌道を形成している複数のコイルパターンが第３のビア電極によって電気的に接続されることによって半整数のターン数を有するように構成されており、前記第１のビア電極および前記第２のビア電極は、前記矩形状の環状軌道の外側でかつ、前記矩形状の環状軌道のターン数の多い辺の延長線上に位置することを特徴とする積層インダクタ。
2. 前記第３のビア電極は、前記矩形状の環状軌道の各辺の中央付近に位置することを特徴とする請求項１記載の積層インダクタ。
3. 前記第１の外部電極および第２の外部電極に最も近い層の前記コイルパターンのターン数を、前記第１の外部電極および第２の外部電極から最も遠い層の前記コイルパターンのターン数よりも小さくしたことを特徴とする請求項２記載の積層インダクタ。

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