JPH05121240A - インダクタンス部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、フェライト基板を有するインダク
タンス部品に関し、特に特性の優れた薄型のインダクタ
ンス部品を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、フェライト基板１上に絶縁層３と
導体部４を交互に積層してなるコイルと、このコイルが
発生する磁束を通すフェライト磁性層２を有するインダ
クタンス部品である。このようにつまりインダクタンス
部品の磁気回路の大部分をフェライト基板１で構成する
ことによって、優れた電気特性を有するインダクタンス
部品となる。また、絶縁層３と導体部４でコイルを形成
した厚膜積層コイルであるため、コイル部の厚みが薄く
なる。さらにコイルが発生する磁束を通すフェライト磁
性層２も厚膜であるためインダクタンス部品全体が薄型
あるいは小型となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライト基板を有す
るインダクタンス部品に関し、特に特性の優れた薄型の
インダクタンス部品およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】インダクタンス部品は各種通信機器，民
生用機器などのコイル，トランスなどとして多用されて
おり、近年、小型あるいは薄型のインダクタンス部品が
ますます要求されている。

【０００３】小型のインダクタンス部品としては、磁性
層と導体を交互に積層した積層インダクタ（例えば、特
開昭５５−９１１０３号公報）および同様の構造の積層
トランスなどが提案されているが、磁性層と導体、つま
りフェライト磁性体と導体を同時に焼成することによっ
て得るため、低温で焼結が可能な限られたフェライト磁
性体、例えばＮｉＺｎＣｕ系フェライトを用いるのが現
状である。しかしながら小型化等のために透磁率あるい
は磁束密度等の磁気特性の優れた他のフェライト磁性
体、例えばＭｎＺｎ系フェライト等を用いることができ
ない。

【０００４】一方、十分な条件で焼結したフェライト磁
性体に巻線等を施して得られるインダクタンス部品で
は、フェライト磁性体を単独で焼成したものを使用す
る。そのため、種々の系のフェライト磁性体を用いるこ
とができ、優れたフェライト磁性体の磁気特性を利用す
ることができる。しかし、小型化特に薄型化には限界が
あり、しかも巻線は被覆した銅線を用いるのが一般的で
あり、そのため耐熱性にも限界がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、これまで
に種々のインダクタンス部品が提案されているが、種々
の系のフェライト磁性体の特性を十分に発揮した状態で
使用し、しかも小型あるいは薄型であり、さらにインダ
クタンス部品を利用した種々のモジュールなどの小型
化，高集積化あるいは配線基板とインダクタンス部品の
実装を同時に行うような製造プロセス等をも満足するイ
ンダクタンス部品が得られていないという課題があっ
た。

【０００６】本発明は上記の従来の問題点を解決するも
ので、種々の系のフェライト磁性体の十分な磁気特性を
発揮しながら、薄型化あるいは小型化を満足するインダ
クタンス部品を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明は、フェライト基板上に絶縁層と導体部を交
互に積層してなるコイルと、このコイルを覆うように形
成され前記コイルが発生する磁束を通すフェライト磁性
層とを有するインダクタンス部品としたものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、磁気回路の大部分をフェライ
ト基板で構成するため、各種フェライト焼結基板の優れ
た軟磁気特性を十分に発揮することができる。しかも、
絶縁層と導体部を交互に積層したコイルであるため、薄
型あるいは小型のインダクタンス部品となる。

【０００９】さらに、十分な耐熱性を有する材料で構成
したインダクタンス部品であるため、耐熱性と信頼性が
確保でき、配線基板とインダクタンス部品の実装を同時
に行うような製造プロセス等をも可能にするインダクタ
ンス部品となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例のインダクタンス部
品およびその製造方法について説明する。

【００１１】本実施例のインダクタンス部品は、フェラ
イト基板上に絶縁層と導体部を交互に積層してなるコイ
ルと、このコイルを覆うように形成され前記コイルが発
生する磁束を通すフェライト磁性層を有するインダクタ
ンス部品である。

【００１２】コイルを形成する絶縁層とは電気絶縁性を
有するガラス，酸化物あるいは各種セラミック基板用の
原材料を含んだガラスなどがあり、電気絶縁性の高い材
料であればなんでも良い。導体材料は導電性の優れた材
料をいう。フェライト磁性層とは本発明の製造法で詳述
するように、前述したフェライト基板とは異なり、フェ
ライト粉末同士が結合ないしは他の低融点の物質で結合
した層をいい、空孔が比較的多く存在している層であ
る。フェライト基板とフェライト磁性層との差異は、フ
ェライト焼結基板は微量の添加物を除くと通常知られて
いる種々の系のスピネル型のフェライトからなり、空孔
等が少ない非常に高い密度である。一方、フェライト磁
性層は前述した積層インダクタなどのフェライト層と同
様で、空孔が多く焼結温度が高いフェライトの場合はガ
ラス等の低融点の結合剤を含む層である。

【００１３】製造方法としては、フェライト基板上に絶
縁層と導体部でコイルを形成し、さらにフェライト磁性
層を形成した後、焼結して得る方法、あるいはフェライ
ト基板上に絶縁層と導体部でコイルを形成した後に焼成
し、さらにフェライト磁性層を形成した後、焼成して得
る方法などがあり、焼成は逐次行えばよい。例えば、絶
縁層を形成し焼成した後、導体層を形成し焼成する。次
にフェライト磁性層を形成し焼成する。以降この繰り返
しによってコイルおよびフェライト磁性層を形成する方
法でもよい。

【００１４】コイルを構成する導体部あるいは絶縁層の
形成には印刷法またはデッピング法あるいはスピンコー
ト法などの方法があり、導体のパターン形成にはレーザ
等を用いることも可能である。つまり、導体層を一面に
形成した後、一部をレーザで削除してコイルを形成する
方法である。フェライト磁性層の形成も同様に印刷等の
方法で行う。これらは一般に知られているフェライト基
板に直接各層を形成する方法でもあるいはグリーンシー
ト状の各層を積層して作製する方法でもよい。さらに
は、絶縁層としてマイカあるいは非常に薄い絶縁体の板
を用い、マイカあるいは絶縁板に印刷等で導体パターン
を形成してコイルを作製する方法もある。

【００１５】次に、本実施例を具体的に図を用いて、さ
らに詳述する。図１に本実施例のインダクタンス部品の
断面図を示す。図１において、１はフェライト基板であ
り、２はフェライト磁性層で、３は絶縁層であり、４は
スパイラル状の導体部である。絶縁層３と導体部４でコ
イルを形成し、フェライト磁性層２はこのコイルを覆う
ように設けられている。なお導体部４は何層で構成して
もよい。

【００１６】フェライト基板１としては、ＮｉＺｎ系フ
ェライト焼結基板、ＭｎＺｎ系フェライト焼結基板、Ｎ
ｉＺｎＣｕ系フェライト焼結基板などの軟磁気特性の優
れた各種のスピネル型のフェライト酸化物磁性体があ
る。

【００１７】フェライト磁性層２としては、ＭｎＺｎ系
フェライト、ＮｉＺｎ系フェライト、ＮｉＺｎＣｕ系フ
ェライト以外に他のスピネル型の種々のフェライトある
いは混合物があり、フェライト基板１とは作製条件が大
きく異なるため、構造あるいは磁気特性などに差異が生
じる。

【００１８】絶縁層３を形成する材料としては、通常の
セラミック基板用の各種絶縁セラミックスあるいは各種
のガラスセラミックス，窒化物，炭化物，ＮｉＺｎ系フ
ェライト，ＮｉＺｎＣｕ系フェライト，マイカなどがあ
る。本実施例では絶縁層と称しているが、絶縁層を形成
するものとしては絶縁体以外に誘電体あるいは非磁性体
と呼ばれるものでもよく、電気抵抗が高い材料であれば
よい。誘電体としては、前述した絶縁体に含まれるもの
やチタン酸バリウム，ニオブ酸カリウムなどがある。非
磁性体としては、スピネル型フェライトに相性のよい亜
鉛フェライト，酸化鉄などがある。

【００１９】導体部４の材料には、銀，銅，金，銀とパ
ラジウム、銀と白金の合金などの通常印刷法等でよく用
いられる導体形成用の金属がある。導体の抵抗値と融点
が選択時の重要な条件である。通常、コイル抵抗を小さ
くするために導体部４に銀あるいは銅を用いる。この場
合、焼成温度は比較的低温であるためフェライト磁性層
２を十分焼結させることができなくなる場合がある。そ
のためフェライト磁性層２を形成するため焼結助剤ある
いは結合剤としてガラス等を混合する場合がある。

【００２０】また、前述したように、フェライト基板
１，フェライト磁性層２，絶縁層３および導体部４は１
つの物質で必ずしも構成する必要はなく、種々の物質の
混合物で形成してもよい。

【００２１】このように、フェライト基板１とフェライ
ト磁性層２および絶縁層３と導体部４で構成したコイル
からなるインダクタンス部品とすることによって、フェ
ライト焼結体の十分な特性を有する薄型あるいは小型の
インダクタンス部品を得ることができる。磁気回路の大
部分をフェライト焼結体で構成するため、薄型あるいは
小型でありながら優れた電気特性を示すインダクタンス
部品となる。セラミック基板を用いて、１つの電気的モ
ジュール、例えばＤＣ−ＤＣコンバータなどを製造する
場合、厚膜の抵抗あるいはコンデンサ等を用いる場合、
特に本実施例のインダクタンス部品の特徴を発揮するこ
とができ、配線基板と本実施例のインダクタンス部品の
実装を一括して行うような製造プロセスあるいは高密度
実装、さらには高信頼性を得ることができる。

【００２２】また、コイルの形状としては、ソレノイド
型、同一面に何周もしたスパイラルなどの平面コイルが
代表的であり、小型化に対してはソレノイド型が有効で
あり、薄型に関してはスパイラルタイプが有効である。

【００２３】また、コイル（絶縁層３と導体部４）およ
びフェライト磁性層２を形成するためのペーストは、各
粉末とブチルカルビトール，テルピネオール，アルコー
ルなどの溶剤、エチルセルロース，ポリビニルブチラー
ル，ポリビニルアルコール，ポリエチレンオキサイド，
エチレン−酢酸ビニル等の結合剤、さらに、各種の酸化
物あるいはガラス類などの焼結助剤を添加し、ブチルベ
ンジルフタレート，ジブチルフタレート，グリセリンな
どの可塑剤あるいは分散剤等を添加してもよい。これら
を混合した混練物を用いて各層を形成する。これらを前
述したような所定の構造に積層したものを所定温度で焼
成してインダクタンス部品を得る。

【００２４】焼成温度範囲としては約７００℃から１３
００℃の範囲である。特にコイルを形成する導体の構成
材料によって異なり、例えば、導体材料として銀を用い
れば比較的低温にする必要があり、銀とパラジウムの合
金では比較的高温でも可能である。

【００２５】（実施例１）焼成温度が８５０℃のガラス
粉末２０ｇに対して、テルピネオールおよびエチルセル
ロースを重量比で１００：６で混合したもの（以下バイ
ンダと略す）を６ｇ加えて混合した後、３本ロールを用
いて混練してガラスペーストを作製した。さらに銀の粉
末３０ｇとバインダ３ｇとを用いて同様に銀ペーストを
作製した。ＮｉＺｎＣｕ系フェライト粉末２０ｇとバイ
ンダ７ｇとを用いて同様にＮｉＺｎＣｕ系フェライトペ
ーストを作製した。

【００２６】これらのペーストを用い、スクリーン印刷
法で縦および横が５０mmで厚みが１mmのＭｎＺｎ系フェ
ライト基板またはＮｉＺｎ系フェライト基板上に図２
（ａ）に示した基板絶縁パターンを前記ガラスペースト
を用いて印刷した。次に図２（ｂ）に示すような端子Ａ
に接続したコイルパターンＡを前記銀ペーストを用いて
印刷し、続いて図２（ｃ）に示した絶縁パターンを前記
ガラスペーストを用いて印刷した。さらに図２（ｄ）に
示すような端子Ｂに接続したコイルパターンＢを前記銀
ペーストを用いて印刷し、続いて図２（ｅ）に示したコ
イル間絶縁パターンを前記ガラスペーストを用いて順次
印刷してコイルを形成した。さらに図３（ａ）に示した
コアパターンを前記ＮｉＺｎＣｕ系フェライトペースト
を用いてフェライト磁性層２を形成した。印刷後の乾燥
は１５０℃で行い、フェライト磁性層の厚み、つまり図
３（ａ）に示したコアパターンの厚みがコイル部の厚み
より約０．１mm厚くなるまで印刷した。なお印刷に用い
た版はステンレス製で２００メッシュである。本実施例
においてはコイルは図２（ｂ）に示したコイルパターン
Ａと図２（ｄ）に示したコイルパターンＢの２層で構成
しており、両者の結線は中心部の太い線の部分で行う。
コイルＡパターン上に図２（ｃ）に示した絶縁パターン
を印刷したときコイルＡパターンの中心部が露出した状
態になり、その上にコイルＢパターンを印刷すると露出
部で両者を結線する。さらに図３（ｂ）に示すように全
面を覆う前記ＮｉＺｎＣｕ系フェライトペーストを用い
てフェライト磁性層を形成した。なおフェライト磁性層
の厚みは０．３mmであった。次に、これらのフェライト
基板を大気中において８５０℃で１０分間保持した後、
窒素中で冷却する条件で焼成し、インダクタを得た。

【００２７】このようにして得たインダクタのインダク
タンスを測定した。測定はＬＣＲメータを用い、測定周
波数は５００kHzである。インダクタンスは、ＭｎＺｎ
系フェライト基板の場合は１６０μＨであり、ＮｉＺｎ
系フェライト基板では１１０μＨであった。

【００２８】このように本実施例のインダクタは優れた
電気特性を示すインダクタンス部品であり、しかもフェ
ライト基板上１に印刷でコイルおよびフェライト磁性層
２を形成しているため薄型であり、厚膜プロセスで作製
するため耐熱性に富み、焼結フェライト磁性体の磁気特
性を十分に発揮したインダクタである。しかも、フェラ
イト基板１上に、コイルとフェライト磁性層２（コアパ
ターン）を同一面に形成するため、お互い寸法精度の許
容量が大きいため、非常に作りやすい方法である。

【００２９】（実施例２）次に本発明の他の実施例につ
いて説明する。実施例１と同じペーストと基板を用い
て、実施例１と同様に、基板絶縁，コイルパターンＡ，
絶縁パターン，コイルパターンＢ，コイル間絶縁および
コアパターンを順次印刷した。さらにコイルパターンＡ
あるいはコイルパターンＢとはコイルの端子位置がそれ
ぞれＣ〜Ｈと異なったコイルパターンＣ〜Ｈを用いて、
前述した印刷工程（コイルパターンＡ，絶縁パターン，
コイルパターンＢおよびコイル間絶縁）を繰り返して、
図４に示すようにＡ〜Ｈのコイルパターンを積層してな
る５つのコイルを積層した構造とした。図４はコイル部
の断面を模式的に示した図であり、ＡからＨはコイルの
引き出し線、端子位置が異なることを示し、Ｉ，II，II
I，IVはコイルＮＯを示す。コイルIIが２つあるのは端
子位置が一致するため、２つのコイルを並列接続して１
コイルを形成したことを意味する。次に、図３（ｂ）に
示した全面パターンを前記ＮｉＺｎＣｕ系ペーストを用
いて印刷し、フェライト磁性層２を形成した。なおフェ
ライト磁性層２の厚みは０．３mmであった。これらのフ
ェライト基板を大気中において８５０℃で１０分間保持
した後、窒素中で冷却する条件で焼成した。

【００３０】このようにして得た４つのコイルを内蔵し
たインダクタンス部品、つまりトランスのインダクタン
スを測定した。コイルIIのインダクタンスは、ＭｎＺｎ
系フェライト基板の場合は１６０μＨであり、ＮｉＺｎ
系フェライトでは１１０μＨであった。さらに、コイル
II以外のコイルＩ，コイルIIIあるいはコイルIVをそれ
ぞれオープンあるいはショートしてコイルの結合状態を
結合係数として求めたところ、コイルＩあるいはコイル
IVをショートしたときは共に０．９９８であり、コイル
IIIをショートしたときは０．９９９であった。このよ
うに本実施例のインダクタンス部品はトランスとしても
漏れ磁束が少ない、優れた特性を示した。

【００３１】本実施例によればインダクタンス部品の磁
気回路の大部分をフェライト基板１で構成することによ
って、種々の系のフェライト磁性体、例えば十分な磁気
特性を発揮したＭｎＺｎ系フェライトあるいはＮｉＺｎ
系フェライト磁性体で構成することによって、優れた電
気特性を有するインダクタンス部品となる。また、絶縁
層３と導体部４でコイルを形成した厚膜積層コイルであ
るためコイル部の厚みが薄くなる。さらにコイルが発生
する磁束を通すフェライト磁性層２も厚膜であるためイ
ンダクタンス部品全体が薄型あるいは小型となる。ま
た、インダクタンス部品を構成するコイル、フェライト
磁性層２，フェライト基板１の各部が高い耐熱性を有す
るため、十分な耐熱性と高い信頼性を備え実装面でも種
々の実装法をとることができる自由度の高いインダクタ
ンス部品を実現できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フェライ
ト基板上に絶縁層と導体部を交互に積層してなるコイル
と、このコイルを覆うように形成され前記コイルが発生
する磁束を通すフェライト磁性層を有するインダクタン
ス部品にすることによって、磁気回路の大部分をフェラ
イト基板と、フェライト磁性体で構成し、フェライトと
して十分な磁気特性を発揮した種々の系の焼結フェライ
ト磁性体を用いることができ、非常に優れた特性を有す
るインダクタンス部品となる。さらに、絶縁層と導体層
を交互に積層した厚膜コイルであるためコイル高さが薄
く、非常に薄型あるいは小型のインダクタンス部品とな
る。さらに、十分な耐熱性と高い信頼性をも兼ね備えた
優れたインダクタンス部品を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインダクタンス部品の構成
を示す断面図

【図２】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ同実施例におけるコ
イル形成用のパターンを示す平面図

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ同実施例におけるフ
ェライト磁性層形成用のパターンを示す平面図

【図４】同実施例におけるコイルの積層状態を模式的に
示した断面図

【符号の説明】

１ フェライト基板 ２ フェライト磁性層 ３ 絶縁層 ４ 導体部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェライト基板上に絶縁層と導体部を交互
   に積層してなるコイルと、このコイルを覆うように形成
   され前記コイルが発生する磁束を通すフェライト磁性層
   とを有するインダクタンス部品。
2. 【請求項２】フェライト基板上に絶縁ペーストと導体ペ
   ーストを塗布することで絶縁層と導体部を交互に積層し
   てコイルを形成し、このコイルを覆うようにフェライト
   ペーストを塗布してフェライト磁性層を形成した後、焼
   成することを特徴とする請求項１記載のインダクタンス
   部品の製造方法。