JPH0714715A - 積層セラミック磁性部品およびその磁気特性の調整方法 - Google Patents

積層セラミック磁性部品およびその磁気特性の調整方法

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JPH0714715A
JPH0714715A JP17486793A JP17486793A JPH0714715A JP H0714715 A JPH0714715 A JP H0714715A JP 17486793 A JP17486793 A JP 17486793A JP 17486793 A JP17486793 A JP 17486793A JP H0714715 A JPH0714715 A JP H0714715A
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JP
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magnetic
ceramic
coil
permeability layer
coils
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JP17486793A
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Masanori Tomaru
昌典 渡丸
Kazutaka Suzuki
一高 鈴木
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 コイルに過電流が加えられれても、コイルを
囲む磁性体が磁気飽和にしにくい積層セラミック磁性部
品および磁気特性の調整方法の提供。 【構成】 セラミック積層体内に単一もしくは複数のコ
イルを埋設し、コイル導体の周囲およびコイル間を低透
磁率層で覆い、それ以外の部分を高透磁率層で構成し
た、外部端子3、4、5、6を有する積層セラミック磁
性部品において、該高透磁率層に、低透磁率層に達する
深さの切り溝11をコイル軸芯と直交する方向に形成し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、飽和磁界強度、インダ
クタンス等の磁気特性を調整した積層セラミック磁性部
品と磁気特性の調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】積層セラミック磁性部品として積層セラ
ミックインダクタ、あるいはインダクタを複数内設した
積層セラミックトランス等がある。
【0003】積層セラミックインダクタは、例えば積層
法でつくられたフェライト磁性体内にコイル導体を埋設
し、該コイル導体の端末を積層磁性体端面に導出し、該
端面に設けられた外部端子電極に接続されている電子部
品である。
【0004】積層セラミックトランスは、例えば積層法
でつくられたフェライト磁性体内に2つまたはそれ以上
のコイルを埋設し、あるいはタップを持った単一のコイ
ルを埋設することによって、一次側コイルと二次側コイ
ル等の複数の電気回路を誘導結合する装置であって、積
層セラミック技術によって、これらの電気回路をセラミ
ック磁性体内に埋設し、小型化した電子部品である。
【0005】積層セラミックトランスは一般に以下のよ
うな方法で製造される。
【0006】すなわち、例えばフェライト磁性体粉末と
有機バインダー等を混練したスラリーをベースフィルム
上に連続して塗布し、長尺なフェライトグリーンシート
を形成する。
【0007】そのフェライトグリーンシートを、積層セ
ラミック部品が数百個から千数百個分以上取得できる程
度の大きさに切断した後、該シートの所定位置に前記所
望取得個数に応じたスルーホールを形成したグリーンシ
ートと、スルーホールを形成しないカバー用のグリーン
シートとを用意する。
【0008】互いに異なる位置にスルーホールが形成さ
れたそれぞれのグリーンシートに、積層することによっ
てコイルを形成する数種類のコイル導体パターンを、そ
れぞれのシートにおけるスルーホールにかかるようにし
てシート毎に数百個から千数百個分の同一パターンを、
Ag等の導電ペーストを用いて印刷する。これととも
に、各パターンのコイル導体保有シート上のコイル導体
以外の所望の部分に、焼成されて局部的に透磁率を変化
させ、コイル磁束の漏洩を防止する部分を形成する低融
点無機物ペーストを塗布し、所定の積層順序に従って積
層して一次側コイルを構成する。次いでカバー用グリー
ンシートを数枚重ね、さらににコイル導体パターンと低
融点無機物ペーストとを印刷したグリーンシートを所定
の積層順序に従って積層して二次側コイルを構成する。
【0009】得られた積層体の上下に、カバー用のグリ
ーンシートを所定枚数積層して圧着し、個々の積層セラ
ミック部品の寸法に切断する。
【0010】切断された積層体の側方端面にコイル導体
の端末が導出されている該積層体を焼成すると、前記低
融点無機物ペーストがグリーンシート中に拡散して局部
的に焼結性を上げ、その部分の透磁率を局部的に高くす
る。すなわち、コイル導体の周囲は低透磁率層で覆わ
れ、その他の部分は高透磁率層で構成された積層体がで
きる。このように構成された積層体の端面にコイル導体
端末と接続する外部端子を形成する。このようにしてフ
ェライト磁性体内に複数のコイルを埋設した積層セラミ
ックトランスが得られる。
【0011】積層セラミックインダクタの場合も積層セ
ラミックトランスとほぼ同様の手法によってコイルが埋
設された積層体が製造される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の積層セラミックトランスにおいては、一次側コイルに
過電流を加えた時、磁芯が飽和し励磁電流が増加する。
励磁電流が増加するとコイルを囲む磁性体が磁気飽和
し、入力電力に対しての出力電力比が小さくなり、効率
が悪くなるばかりか、損失も大きくなりトランスが温度
上昇するという課題があった。
【0013】積層インダクタにおいても、電流が流れ過
ぎると磁性体が磁気飽和し、インダクタンス値が急激に
減少するという課題があった。
【0014】したがって本発明の目的は、磁性体周面に
切り溝を形成することによってコイルを囲む磁性体が磁
気飽和しにくい積層セラミック磁性部品およびその磁気
特性の調整方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明者達は上記目的を
達成すべく研究の結果、セラミック積層体内にコイルが
埋設され、コイル導体の周囲およびコイル間が低透磁率
層で覆われ、それ以外の部分は高透磁率層で構成されて
いる積層セラミック磁性部品において、磁性体の周面に
切り溝を形成すれば、実質的に磁性体層を通過する磁束
が減少し、磁性体の飽和が損なわれるので、前記の課題
が解決されることを見いだし本発明に到達した。
【0016】すなわち本発明は第1に、セラミック積層
体内に単一もしくは複数のコイルを埋設し、コイル導体
の周囲およびコイル間を低透磁率層で覆い、それ以外の
部分を高透磁率層で構成した積層体からなる積層セラミ
ック磁性部品であって、該積層体の周面において、磁束
の流れと直交する方向に切り溝を形成したことを特徴と
する積層セラミック磁性部品:第2に、前記切り溝が高
透磁率層に形成され、低透磁率層に達する深さの切り溝
であることを特徴とする上記第1の積層セラミック磁性
部品:第3に、前記磁性部品が、セラミック積層体内に
埋設された単一もしくは複数のコイルの電気回路を誘導
結合する積層セラミックトランスである上記の積層セラ
ミック磁性部品:第4に、前記磁性部品が、セラミック
積層体内に単一もしくは複数のコイルを埋設した積層セ
ラミックインダクタである上記の積層セラミック磁性部
品:第5に、セラミック積層体内に単一もしくは複数の
コイルを埋設し、コイル導体の周囲およびコイル間を低
透磁率層で覆い、それ以外の部分を高透磁率層で構成し
た積層体セラミックの周面に磁束の流れと直交する方向
に切り溝を形成することを特徴とする積層セラミック磁
性部品の磁気特性の調整方法を提供するものである。
【0017】
【作用】コイルの周囲に発生する磁束は、コイルの軸芯
を貫通してコイルの一方の端面から放出され、反対側の
他方の端面からコイル軸芯に帰ることが知られており、
該磁束は磁性体の透磁率の高い方が通り易く、透磁率の
低い方は通り難いことも知られ、フェライト磁性体内に
埋設されたコイルの発生する磁束は磁性体内を通過し磁
性体の外に漏洩することは極めて少ないとされている。
【0018】本発明の積層セラミック磁性部品でも、コ
イル導体の周囲およびコイル間を低透磁率層で覆い、そ
れ以外の部分を高透磁率層で覆われているが、セラミッ
ク積層体の内部に埋設されたコイル導体の積層方向の端
面はカバー用グリーンシートが焼成された部分で、一般
にコイルの側面より磁性体層が薄く、実質的に磁束密度
が高い部分である。
【0019】本発明の特徴は、上記磁束密度の高い部分
に磁束の流れを遮断するように、高透磁率層を切断して
低透磁率層に達する深さの切り溝を形成したので、低透
磁率層を通過する磁束のみが周回し、切り溝で遮断され
た部分は磁束が遮断される。
【0020】したがって、実質的に磁性体層を通過する
磁束が減少し、コイルから発生する磁束の通過がその溝
の部分で遮断されるので、磁性体の飽和が損なわれ、飽
和し難い積層セラミックトランスとなる。
【0021】また、積層セラミックインダクにおいて
は、前記切り溝を設けることによって周回する磁束数が
減少し、実質的に許容電流が増加することになる。切り
溝の巾は特性の調整巾に関係し、切り溝の巾を広げれば
特性は大きく変えることができる。
【0022】
【実施例1】図1は本実施例において作成された積層セ
ラミックトランスの外観を示す斜視図、図2はその一部
切り欠き斜視図、図3および図4はそれぞれ、図1のト
ランスの水平断面図(同図A−A´線が図2の切り欠き
部分に対応する)および縦断面図、図6は図1の積層セ
ラミックトランスの一次側コイルにおける直流重畳特性
を示す電流値対インダクタンスのグラフ、図9および図
10は直流重畳特性の測定に用いられた回路図および最
大入力電流値測定に用いられた電源回路図であって、こ
れらの図を参照して以下説明する。
【0023】(1)Fe2 3 、CuO、NiO、Zn
Oを主成分とするフェライト磁性体に、コイル導体12
の周囲が低透磁率層7で覆われている一次側コイル(3
ターン)9が、二次側コイル(3.5ターン)10に重
ねて埋設されており、コイルとコイルの間も低透磁率層
7で構成され、それらが一体と成った積層体の上下は高
透磁率材からなる高透磁率層8で構成されており、磁性
体に埋設されたそれぞれのコイル端末を磁性体の積層体
側面に設けた外部端子3〜6に接続させて積層セラミッ
クトランス1を構成しているものを用意した。
【0024】(2)該積層セラミックトランスのコイル
導体周囲が低透磁率層で覆われ、その他の部分を局部的
に高透磁率層で構成する方法は、低透磁率用グリーンシ
ートにコイル導体を形成し、それ以外の所定部分に焼結
促進剤であるZnO等の低融点酸化物を主成分とするペ
ーストを印刷して焼成することにより、局部的に焼結を
促進し、その部分の透磁率を向上させる。
【0025】(3)該積層体の形状寸法は、縦15mm、
横10mm、厚み3mmの方形であり、積層体内に埋設され
たコイルは、線幅1mmであり、上下カバー部における高
透磁率部分の厚みは0.4mmである。
【0026】(4)該積層セラミックトランスの端面
(コイル積層方向の端面)に、レーザー加工機によって
図1に示すように一端から他端に亘って切り溝(幅0.
2mm、深さ0.4mm)11を形成した。
【0027】(5)このような積層セラミックトランス
で、図1の3−4端子を用いて一次側コイルにおける直
流重畳特性を図9に示す直流重畳特性測定回路(測定器
13、直流電源14を有する回路に試料15が挿入され
る)で測定した結果を、電流値とインダクタンス値
(L)の関係として図6に示した。
【0028】図6において、直流電流を10mAから順
次増加していくと、ある電流値までL値の変動は見られ
ないが、更に電流値が増加するとL値が下降し始める。
L値が初期の値より5%ダウンした値を示す電流値が得
られ、この電流値(矢印で示す)をもって許容電流値と
し、そのときの値を表1に示した。
【0029】(6)また図10の回路を用いて、トラン
スとして電源を動作させ、トランジスタ(Tr)の電流
波形を見ることにより、磁気飽和状態を知ることができ
るので、飽和を起こした時の入力電流最大値の測定結果
を表1に示した。
【0030】
【表1】
【0031】
【実施例2】実施例1において、切り溝11の幅を0.
4mmとしたこと以外は実施例1と同様に行った結果を図
7と表1に示した。
【0032】図7は一次側コイルにおける直流重畳特性
に付いて、電流値とインダクタンス値(L)の関係を示
すグラフである。
【0033】
【実施例3】実施例1において、切り溝11を積層体の
対向する面にも設けたこと以外は実施例1と同様に行っ
た結果を表1に示した。
【0034】
【実施例4】図5は本実施例で作成された積層セラミッ
クインダクタの縦断面図であって、この図を参照して以
下説明する。
【0035】(1)Fe2 3 、CuO、NiO、Zn
Oを主成分とするフェライト磁性体内に、コイル導体1
2の周囲は低透磁率層7で覆われ、その他の部分は高透
磁率層8で構成されているコイル(3ターン)を埋設
し、コイル端末を磁性体からなる積層体の側面に設けた
外部端子3、4に接続させた積層セラミックインダクタ
2を用意した。
【0036】(2)該積層セラミックインダクタのコイ
ル導体周囲が低透磁率層で覆われ、その他の部分を局部
的に高透磁率層で構成する方法は、低透磁率用グリーン
シートにコイル導体を形成し、それ以外の所定部分に焼
結促進剤であるBi2 3 を主成分とするペーストを印
刷して焼成することにより焼結を促進し、その部分の透
磁率を向上させる。
【0037】(3)該積層体の形状寸法は、縦3.2m
m、横1.6mm,厚み1.1mmの方形であり、積層体内
に埋設されたコイルは、線幅0.25mmであり、上下カ
バー部における高透磁率部分の厚みは0.15mmであ
る。
【0038】(4)該積層セラミックインダクタの端面
(コイル積層方向の端面)に、図5に示すように切り溝
11を幅0.1mm、深さ0.15mmに形成した。
【0039】(5)この積層セラミックインダクタにお
いて、実施例1と同様に直流重畳特性を測定した結果を
表2に示す。
【0040】
【表2】
【0041】
【比較例1】実施例1において、切り溝を入れなかった
こと以外は、実施例1と同様に行った結果を図8と表1
に示す。
【0042】図8は一次側コイルにおける直流重畳特性
について、電流値とインダクタンス値(L)の関係を示
すグラフである。
【0043】
【比較例2】実施例4において、切り溝を入れなかった
こと以外は、実施例4と同様に行った結果を表2に示
す。
【0044】上記実施例においては、切り溝の加工手段
がレーザー加工機による例を挙げているが、切り溝の加
工手段はこれに限るものではなく、セラミック磁性体を
加工できる手段であれば何れの方法でもよく、また切り
溝の位置は上記実施例に限られるものではなく、磁束の
周回を阻止する溝であればよい。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
透磁率磁性体層に切り溝を設け、該切り溝がコイル導体
の周囲を構成する低透磁率磁性体層に達するようにした
ので、磁芯が飽和する電流値が高くなり、一次側コイル
に過電流が加わっても飽和しにくく、損失も大きくなら
ないので温度上昇等の支障がなくなり、積層セラミック
トランスの信頼性に効果がある。
【0046】また、インダクタにおいては電流許容値を
調整することができるので、焼成した後の積層セラミッ
クインダクタの磁気特性を調整することが可能となり、
歩留まりや生産性の向上に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例において作成された積層セラ
ミックトランスの外観を示す斜視図である。
【図2】図1の積層セラミックトランスの一部切り欠き
斜視図である。
【図3】図1の積層セラミックトランスの水平断面図で
ある。
【図4】図1の積層セラミックトランスの縦断面図であ
る。
【図5】本発明の別の実施態様において作成された積層
セラミックインダクタの縦断面図である。
【図6】図1の積層セラミックトランスの一次側コイル
における直流重畳特性について、電流値とインダクタン
ス値(L)の関係を示すグラフである。
【図7】図1において切り溝の幅を0.4mmとした積層
セラミックトランスの一次側コイルにおける直流重畳特
性について、電流値とインダクタンス値(L)の関係を
示すグラフである。
【図8】切り溝を設けない従来の積層セラミックトラン
スの一次側コイルにおける直流重畳特性について、電流
値とインダクタンス値(L)の関係を示すグラフであ
る。
【図9】積層セラミックトランスおよび積層セラミック
インダクタの直流重畳特性の測定に用いられた直流重畳
特性測定回路図である。
【図10】積層セラミックトランスの電源として使用し
た場合の最大入力電流値測定に用いられた電源回路図で
ある。
【符号の説明】
1 積層セラミックトランス 2 積層セラミックインダクタ 3〜6 外部端子 7 低透磁率層 8 高透磁率層 9 一次側コイル 10 二次側コイル 11 切り溝 12 コイル導体 13 測定器 14 直流電源 15 試料 Tr トランジスタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック積層体内に単一もしくは複数
    のコイルを埋設し、コイル導体の周囲およびコイル間を
    低透磁率層で覆い、それ以外の部分を高透磁率層で構成
    した積層体からなる積層セラミック磁性部品であって、
    該積層体の周囲において、磁束の流れと直交する方向に
    切り溝を形成したことを特徴とする積層セラミック磁性
    部品。
  2. 【請求項2】 前記切り溝が高透磁率層に形成され、低
    透磁率層に達する深さの切り溝であることを特徴とする
    請求項1記載の積層セラミック磁性部品。
  3. 【請求項3】 前記磁性部品が、セラミック積層体内に
    埋設された単一もしくは複数のコイルの電気回路を誘導
    結合する積層セラミックトランスである請求項1記載の
    積層セラミック磁性部品。
  4. 【請求項4】 前記磁性部品が、セラミック積層体内に
    単一もしくは複数のコイルを埋設した積層セラミックイ
    ンダクタである請求項1記載の積層セラミック磁性部
    品。
  5. 【請求項5】 セラミック積層体内に単一もしくは複数
    のコイルを埋設し、コイル導体の周囲およびコイル間を
    低透磁率層で覆い、それ以外の部分を高透磁率層で構成
    した積層体セラミックの周面に磁束の流れと直交する方
    向に切り溝を形成することを特徴とする積層セラミック
    磁性部品の磁気特性の調整方法。
JP17486793A 1993-06-22 1993-06-22 積層セラミック磁性部品およびその磁気特性の調整方法 Withdrawn JPH0714715A (ja)

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Cited By (5)

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