JPH05121241A - 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、磁性体（コア）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、セラミック基板１上に絶縁層４と
導体部５を交互に積層してなるセラミック等と金属から
なるコイルとコイルが発生する滋束を通すフェライト磁
性層３を有し、さらにこれらの上に磁性体２を有するイ
ンダクタンス部品である。このような構成にすることに
よって、つまりインダクタンス部品の磁気回路の大部分
を磁性体２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４と導
体層５でコイルを形成した厚膜の積層コイルであるた
め、コイル部の厚みが薄くなり、インダクタンス部品全
体が薄型あるいは小形となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性体（コア）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、小形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】小形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ンス（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して得
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。しかしながら小形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、小形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、しかも小形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形
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、薄型化あるいは小形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、セラミック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、このコイルの周囲にコイル
の面と同一面になるように設けたフェライト磁性層とを
有し、前記コイルおよびフェライト磁性層上に磁性体を
配置したもである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、磁気回路の大部分を磁性体で
構成するため、各種磁性体の優れた軟磁気特性を十分に
発揮することができる。例えば、磁性体がフェライトで
あれば、種々の系のフェライト磁性体の磁気特性を十分
に発揮できる。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、薄型あるいは小形のインダクタン
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】第１の実施例のインダクタンス部品は、セ
ラミック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、このコイルの周囲にコイルの面と同一面にな
るように設けたフェライト磁性層とを有し、前記コイル
およびフェライト磁性層上に磁性体を配置したインダク
タンス部品である。また、第２の実施例として、第１の
実施例において、セラミック基板上にフェライト磁性層
を設けた構成としている。

【００１２】セラミック基板とは一般的なセラミック基
板をいい、最も多用されているのはアルミナ基板であ
る。しかし、アルミナ基板等の非磁性基板を用いるより
もフェライト基板等の磁性基板を用いるほうが有利にな
る場合がある。これはフェライト基板が磁気回路の一部
を構成するため、インダクタンス部品の薄型化により有
効となり、インダクタンスの向上あるいは磁気シールド
性に対しても良好となる。また、セラミック基板として
フェライト基板を用いた場合は前述した第２の実施例に
する必要はない。

【００１３】磁性体とは軟磁気特性の優れた磁性体をい
い、特に本実施例のインダクタンス部品に対して相性が
良いのは酸化物の磁性体、フェライト焼結体である。

【００１４】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。また、コイルを形成する導体
部を構成する導体材料は導電性の優れた材料をいう。

【００１５】フェライト磁性層とは実施例の製造方法で
詳述するように、前述した磁性体とは異なり、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。例
えば、前記の磁性体をフェライト焼結体とした場合、こ
のフェライト磁性層との差異は、フェライト焼結体は微
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。

【００１６】本実施例の製造方法としては、セラミック
基板上に絶縁層と導体部でコイルとフェライト磁性層を
形成し、コイルおよびフェライト磁性層を焼成する前あ
るいは焼成した後に磁性体をフェライト磁性層に固定し
て得る方法、セラミック基板上にまずフェライト磁性層
を形成した後、前述と同じ手順で絶縁層と導体部でコイ
ルとフェライト磁性層を形成し、コイルおよびフェライ
ト磁性層を焼成する前あるいは焼成した後に磁性体をフ
ェライト磁性層上に固定して得る方法あるいは逆に磁性
体上に絶縁層と導体部でコイルとフェライト磁性層を形
成した後、これらをセラミック基板上に固定した後、焼
成して得る方法などがある。

【００１７】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セラミック基
板あるいは磁性体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。

【００１８】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（ａ），（ｂ）および図２（ａ），
（ｂ）に本発明の第１，第２の実施例のインダクタンス
部品の分解斜視図及び断面図を示す。図において、１は
セラミック基板であり、２は磁性体である。３はフェラ
イト磁性層、３ａは第１のフェライト磁性層、３ｂは第
２のフェライト磁性層で、４は絶縁層であり、５は導体
部である。この絶縁層４と導体部５でコイルを形成す
る。なお導体部５は何層で構成してもよい。

【００１９】セラミック基板１としては、通常一般によ
く用いられるセラミック基板をいい、アルミナ，ムライ
ト，ベリリア，ステアタイト，フォルステライト，マグ
ネシア，チタニア，フェライト等の各種セラミックスが
ある。

【００２０】磁性体２としては、フェライト磁性体、パ
ーマロイ，センダストなどの軟磁気特性の優れた酸化物
系あるいは金属系等の磁性体がある。

【００２１】フェライト磁性層３，３ａ，３ｂとして
は、ＭｎＺｎ系フェライト，ＮｉＺｎ系フェライト，Ｎ
ｉＺｎＣｕ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、磁性体２の１つであ
るフェライト磁性体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。

【００２２】絶縁層４を形成する材料としては、前述し
たセラミック基板１と同様に各種の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，ＮｉＺ
ｎ系フェライト、ＮｉＺｎＣｕ系フェライト、マイカな
どがある。本発明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。

【００２３】導体部５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方法等でよく
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５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３，３ａ，３ｂ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３，３ａ，３ｂ
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。

【００２４】前述したように、セラミック基板１，磁性
体２，フェライト磁性層３，絶縁層４および導体部５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。

【００２５】このように、セラミック基板１と磁性体２
あるいはさらにフェライト磁性層３および絶縁層４と導
体部５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形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、薄型あるいは小形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。

【００２６】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ラル等の平面コイルが代表
的であり、小形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。

【００２７】また、コイル（絶縁層４と導体部５）およ
びフェライト磁性層３，３ａ，３ｂを形成するためのペ
ーストは、各粉末とプチルカルビトール，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−酢酸ビニルなどの結合剤、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、プ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。

【００２８】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。

【００２９】（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。

【００３０】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、ＮｉＺｎ系フェライト基板または９６％ア
ルミナ基板上に図３（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３（ｂ）
に示すような端子Ａに接続コイルパターンＡを前記銀ペ
ーストを用いて印刷し、続いて図３（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３（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３
（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４（ａ）に示したコアパターンを前記ＮｉＺｎＣｕ系
ペーストを用いてフェライト磁性層３を形成した。印刷
後の乾燥は１５０℃で行い、フェライト磁性体３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３（ｂ）に示
したコイルパターンＡと図３（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。コイルパターンＡ上に図３（ｃ）に
示した絶縁パターンを印刷したときコイルパターンＡの
中心部が露出した状態になり、その上にコイルパターン
Ｂを印刷することによって露出部で両者が結線される。
次に、磁性体２としてＭｎＺｎ系フェライトのＩ型コア
（コアの厚みが１mmである。）をコイル及びフェライト
磁性層３上にのせ、これらのフェライト基板とアルミナ
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。

【００３１】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。ＭｎＺｎ系フェライト基板の
場合は１８０μＨであり、ＮｉＺｎ系フェライト基板で
は１３０μＨであり、アルミナ基板の場合は４０μＨで
あった。

【００３２】このように本実施例のインダクタは優れた
電気特例を示すインダクタンス部品であり、しかもフェ
ライト焼結体２のＩ型コアを用いているが薄型であり、
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ンス
部品であった。しかも、セラミック基板１上にコイルと
フェライト磁性層３を同一面に形成するため、お互いに
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。

【００３３】（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と同じガラス、銀およびＮｉＺ
ｎＣｕ系フェライトペーストを用いて、実施例１と同じ
アルミナ基板に、ＮｉＺｎＣｕ系フェライトペーストを
用いて、図４（ｂ）に示した全面パターンを印刷した。
第１のフェライト磁性層３ａの乾燥後の膜厚は０．３mm
であった。次に、第２のフェライト磁性層３ａの上に実
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第２の
フェライト磁性層３ｂとしてコアパターンを順次印刷し
た。

【００３４】次に、ＭｎＺｎ系フェライトのＩ型コア
（コアの厚みが１mmである。）をコイル及び第２のフェ
ライト磁性層３ｂ上にのせ、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。

【００３５】焼成して得たインダクタのインダクタンス
を測定したところ、８２μＨであった。なお、測定はＬ
ＣＲメータを用い、測定周波数は５００kHzである。

【００３６】（実施例３）次に本発明の他の実施例につ
いて説明する。実施例１と同じガラス、銀およびＮｉＺ
ｎＣｕ系フェライトの各ペーストを用いて、実施例１と
同じ３種類の基板に実施例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と異なった同様のコイルパタ
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５に示すように５つのコイルを
積層した構造とした。図５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，III，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、磁性体２としてＭｎＺｎ系フェラ
イトのＩ型コア（コアの厚みが１mmである。）をコイル
とフェライト磁性層３上にのせ、これらのフェライト基
板とアルミナ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。

【００３７】ＬＣＲメータを用いて、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
トランスの周波数５００kHzのときのコイルIIのインダ
クタンスを測定したところ、ＭｎＺｎ系フェライト基板
の場合は１８０μＨであり、ＮｉＺｎ系フェライト基板
では１３０μＨであり、アルミナ基板の場合は４０μＨ
であった。

【００３８】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。

【００３９】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磁性体２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ＭｎＮｎ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４と
導体部５でコイルを形成した厚膜の積層コイルであるた
め、コイル部の厚みが薄くなり、インダクタンス部品全
体が薄型あるいは小形となる。さらに、インダクタンス
部品を構成するコイル，磁性体，フェライト磁性層２，
セラミック基板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ているため実装面でも種
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。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、セラミッ
ク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、このコイルが発生するフェライト磁性層を有し、前
記コイルとフェライト磁性層上に磁性体を有するインダ
クタンス部品にすることによって、磁気回路の大部分を
磁性体で構成し、磁性体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
る。そのため、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、絶縁層と導体を交互に積層した
厚膜状のコイルであるためコイル高さが薄く、部品全体
としても非常に薄型あるいは小形となる。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】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例のイ
ンダクタンス部品の構成を示す分解斜視図および断面図

【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例のイ
ンダクタンス部品の構成を示す分解斜視図および断面図

【図３】（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４】（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５】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 セラミック基板 ２ 磁性体 ３ フェライト磁性層 ３ａ 第１のフェライト磁性層 ３ｂ 第２のフェライト磁性層 ４ 絶縁層 ５ 導体部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック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、このコイルの周囲にコイルの
   面と同一面になるように設けたフェライト磁性層とを有
   し、前記コイルとフェライト磁性層上に磁性体を配置し
   たインダクタンス部品。
2. 【請求項２】セラミック基板上にフェライト磁性層を設
   けた請求項１記載のインダクタンス部品。
3. 【請求項３】セラミック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、このコイルの周辺部にフェライトペ
   ーストを塗布してフェライト磁性層を形成した後、コイ
   ル及びフェライト磁性層の上に磁性体をのせ焼成するこ
   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。
4. 【請求項４】セラミック基板上にフェライトペーストを
   塗布することでフェライト磁性層を形成し、この第１の
   フェライト磁性層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、このコイルの周辺部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、コイル及び第２
   のフェライト磁性層の上に磁性体をのせ焼成することを
   特徴とする請求項２記載のインダクタンス部品の製造方
   法。