JPH07201565A - 磁気シールド型インダクタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 導体とセラミックの熱膨張率の違いによる応
力のために特性、特にコアのＱ値の劣化を起こしにく
く、十分な厚みと磁路断面積を確保し十分なインダクタ
ンスを有する積層インダクタとその製造方法の提供。 【構成】 フェライト材料２中に埋設された螺旋状のコ
イル３を想定し、それを軸心に平行な平面で切断すると
共に、コイル３の導体が存在すべき部位にスルーホール
もしくは凹所を形成した複数のフェライトシートＳ１〜
Ｓ１３を準備し、各フェライトシートＳ１〜Ｓ１３の各
スルーホールもしくは凹所に導電体６を充填した後、導
電体６を充填した各フェライトシートＳ１〜Ｓ１３を積
層加圧し、焼成して積層インダクタとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器に用いられ
る積層型チップインダクタを含む磁気シールド型インダ
クタとその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層型チップインダクタを含む磁
気シールド型インダクタには、コイル巻線方式によって
構成するものと、積層型チップインダクタ方式によるも
の等が知られている。後者の積層型チップインダクタに
は、さらに印刷コイル方式のもの（特開昭５８−６１６
０９号公報）と、１／２〜３／４ターンの導電パターン
をスルーホールを介して接続する方式のもの（特開昭５
８−３４９０５号公報）とが知られている。

【０００３】図１４は１／２〜３／４ターンの導電パタ
ーンをスルーホールを介して接続する方式のもの（特開
昭５８−３４９０５号公報）を示す分解斜視図である。
このインダクタは、絶縁性のセラミック基板３４上にほ
ぼコ字形の導電パターン３５を印刷により形成した複数
の単位基板３１，３２，３３を順次９０°ずつ回転させ
た位置関係をもって積層し、各単位基板の導電パターン
３５の相対向する端部どうしを、スルーホール３６を介
して導電接続することにより、連続した螺旋状コイルを
構成するものである。図示の例では、１枚の単位基板で
ほぼ３／４ターンのコイルを形成し、スルーホール３６
を介して直列接続された３枚の単位基板３１，３２，３
３により、ほぼ９／４ターンのコイルを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにして構成さ
れたインダクタにおいては、導体とセラミックの熱膨張
率の違いによる応力のために特性（特にコアのＱ値）が
劣化する。また、印刷による導体形成の場合の導体厚み
は２０〜３０μｍ程度で、印刷厚みを厚くするのには限
界がある。コイルの電流容量を増大させるためには、コ
イル導体の断面積を増やすために印刷幅を広くすればよ
いということになるが、印刷幅を広くすると、分布容量
が増大し、Ｑが低下するとともに、相対的に磁路断面積
が狭くなり、インダクタンスが低下する。印刷幅を狭く
するために印刷厚みを無理に厚くしようとすると、それ
は特性（特にコアのＱ値）劣化を助長するのみならず、
積層くずれを起こす原因になる。

【０００５】かくして従来のこの種のインダクタの用途
は、ノイズフィルタなどの、電流容量の小さい信号系回
路にほぼ限られていた。

【０００６】本発明は上記の従来技術を考慮してなされ
たものであって、導体とセラミックの熱膨張率の違いに
よる応力のための特性劣化（特にコアのＱ値低下）を起
こしにくく、十分なコイル導体断面積と十分な磁路断面
積を確保し、十分なインダクタンスを有する磁気シール
ド型インダクタとその製造方法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】上記目的を達成するため
に本発明は、フェライト材料中に螺旋状コイルを埋設し
てなる磁気シールド型インダクタであって、コイルの軸
心に平行な平面で複数個に切断され、コイル導体が存在
すべき部位がスルーホールとして形成された複数個のフ
ェライトシートと、各フェライトシートの各スルーホー
ルに充填されて螺旋状コイルを形成する導電体とを備え
た磁気シールド型インダクタを構成したものである。

【０００８】さらに本発明は、フェライト材料中に埋設
された螺旋状コイルを想定し、それを軸心に平行な平面
で複数個に切断すると共に、フェライト材料中のコイル
導体が存在すべき部位をスルーホールとして形成した複
数個のフェライトシートを準備し、各フェライトシート
の各スルーホールに導電体を充填した後、導電体を充填
した各フェライトシートを積層加圧し、焼成して磁気シ
ールド型インダクタとすることを特徴とする磁気シール
ド型インダクタの製造方法を提案するものである。

【０００９】

【作用】フェライトシートの積層方向をコイルの軸心に
平行な方向とし、各シートにコイル導体用スルーホール
を設け、そのスルーホールに充填した導電体によってコ
イルを形成することにより、印刷パターンによって形成
した従来のコイルに比べ、シート積層圧着時、導体周囲
のセラミックに不均一な力がかからず、焼結により、導
体とフェライト材料すなわちセラミックとの間の熱膨張
による応力を緩和することができる。さらに本発明によ
れば、フェライトシートのスルーホールの断面積を大き
くすることにより、磁路断面積を比較的犠牲にすること
なく、コイル導体断面積を大きくすることができるの
で、大電流容量のインダクタを容易に構成することがで
きる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例に従って構成される
磁気シールド型インダクタ１０を側面から見た概念図と
して示したものであり、図２は図１のインダクタ１０の
平面図を示すものである。このインダクタ１０は、四角
柱形状のフェライト材料を前後方向に１３分割し、かつ
コイルを１３ターンとした場合の実施例を示すものであ
る。

【００１１】このインダクタ１０は完成品として見た場
合、四角柱形状のフェライト材料２の中に螺旋形状の１
３ターンのコイル３が埋設され、一側面の上下にコイル
端子４および５が設けられているものと見ることができ
る。フェライト材料２はコイル３の軸心に平行な平面で
切断された１３枚のフェライトシートＳ１〜Ｓ１３を前
後方向に積層することによって構成されている。個々の
フェライトシートは、当初、コイル導体が存在すべき部
位がスルーホールとして形成され、そのスルーホールに
個々に導電体を充填し、その後、各フェライトシートＳ
１〜Ｓ１３を順次積層し、加圧し、焼結することによっ
て図示のインダクタが出来上がる。図２から認めうるよ
うに、インダクタコイル３は平面方向から見て真円形状
ではなく、多数の直線によって模擬した円形状を呈して
おり、側面方向から見ても滑らかな螺旋形状ではなく、
段付き状態を呈している。このように滑らかな円周ない
し螺旋形状からのずれは、フェライト材料の分割数を増
やすことによって、ある程度まで無くすことができる。
しかし、実用的には、この分割数は、期待する特性値と
製造コストとの相対比較の結果に従って決定される。

【００１２】図３〜図６はそれぞれ、図１，２に示した
インダクタにおけるフェライトシートＳ１〜Ｓ１３を、
導電体６を充填した状態で個々に示した正面図である。

【００１３】図３（ａ）に示す第１のフェライトシート
Ｓ１は端子導出側表面に位置するシートであって、水平
方向に細長いスルーホールが上下に２箇所形成され、そ
こに導電体６が充填されることによってコイル端子４お
よび５が形成されている。

【００１４】図３（ｂ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｄ）
および図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第２ないし第１
２のフェライトシートＳ２〜Ｓ１２を示すものである。
これらの図には、それぞれ１３ターンのコイルを形成す
るための導電体６が充填された状態が示されている。図
１および図２から認められるように、隣接するフェライ
トシートのスルーホールに充填された導電体どうしが当
接することによって導電接続する構造をしている。その
ため、隣接するフェライトシートの導電体位置つまりス
ルーホール位置は、インダクタとしての電流容量を考慮
して導電体どうしの間に所要の接触面積が維持されるよ
うに位置決めされている。

【００１５】図６は第１３のフェライトシートＳ１３、
すなわちフェライトシートＳ１とは反対側の表面に位置
するシートであって、ここには図２からも認めうるよう
にコイル導体が存在せず、従って導電体６を充填するた
めのスルーホールも形成されていない。

【００１６】以上のように構成された１３枚のフェライ
トシートＳ１〜Ｓ１３を図１および図２に示すように前
後方向に順次積層し加圧し焼成することによって、各フ
ェライトシートＳ１〜Ｓ１２の導電体どうしを導電接続
するともに、各フェライトシートＳ１〜Ｓ１３を機械的
に結合して、ここに磁気シールド型インダクタ１０が完
成される。

【００１７】このようにして完成された磁気シールド型
インダクタにおいては、印刷パターン方式に比較して、
コイル導体周囲のセラミックに不均一な応力がかかった
りすることがなく、焼結後のコイル導体とセラミック間
の熱膨張による応力を緩和することができる。また、本
発明の方式ではフェライトシートに形成するスルーホー
ル寸法に従ってコイル断面積を大きくすることにより、
大電流容量のものに容易に対処することができる。

【００１８】図１〜図６に示した第１の実施例において
は、技術思想としては、各ターンのコイル導体は「滑ら
か形状」の螺旋コイルを意識しており、従って、各フェ
ライトシートのスルーホールはシートの平面方向から見
るとコイルのリード角に応じた傾斜角をもって形成され
ている。この構造の利点は、ターン間距離を一様にする
ことにより、所定の絶縁距離を保ちながら所定の空間内
で最大のターン数を確保し、大きなインダクタンスを得
ることができることにある。

【００１９】なお、上記実施例においては、コイル導体
の断面形状が円形であるとして説明したが、導体断面は
円形のみならず、他の断面形状、たとえば四角形であっ
てもよい。

【００２０】所定の空間内で、より少ないターン数の、
従って、より小さなインダクタンスのものでよい場合に
好適に実施しうる実施例を図７〜図１０に示す。

【００２１】この実施例によるインダクタ２０の特徴は
図７の全体側面図および図９（ａ）のフェライトシート
Ｓ２の正面図から認められるように、各層コイルターン
がコイル軸心に対して直角な方向に水平に、従って各フ
ェライトシートのコイル形成用スルーホールおよびそこ
に充填される導電体６がシートの平面方向から見て、コ
イルの見掛け上のリード角に関係なく水平に伸びている
ことにある。各層のコイル導体Ｔ１〜Ｔ１３の層間接続
は、各層コイル導体の一部を、絶縁距離を考慮して欠落
させて開放ターン形状とし、隣接する２層のうちの前の
コイル導体の終端と次の層のコイル導体の始端とを、フ
ェライトシートに形成した層間接続用スルーホールに充
填した導電体によって構成される層間接続部を介して導
電接続されることになる。図８（ａ）〜（ｃ）に示す図
７の断面Ａ−Ａ′（第１層コイル導体Ｔ１）、Ｂ−Ｂ′
（第２層コイル導体Ｔ２）、Ｃ−Ｃ′（第３層コイル導
体Ｔ３）から分かるように、各層のコイル導体は導体欠
落部１１，１２，１３の存在により、各層ではその分だ
け１ターンに対し不足することになる。また、両コイル
端子を同一側面に導出するとした場合、コイル終端の１
ターンに満たない半端なターン部分は省略されることに
なる。その結果、図示の実施例では１３層のコイル導体
Ｔ１〜Ｔ１３により１１ターンしか得ることができない
結果となっている。

【００２２】導体欠落部および層間接続部はコイルの平
面方向から見ると、周方向に順次少しずつずれていくこ
とになる。この層間接続部のずれ方は、図８（ａ）〜
（ｃ）から推定しうるように、次のように推移する。

【００２３】図８（ａ）において、コイル端子４側をコ
イルの始端とし、上面から見て時計回りにターンを形成
して行くものとし、さらに１ターン当りの必要絶縁距離
をフェライトシート１枚分だと仮定すれば、第１層コイ
ル導体Ｔ１のターン開放部、すなわちスルーホールおよ
びその充填導電体の無い導体欠落部１１は図８（ａ）お
よび図９（ｂ）に示すように第３のフェライトシートＳ
３に位置する。そして第１層コイル導体Ｔ１と第２層コ
イル導体Ｔ２との層間接続は、第４のフェライトシート
Ｓ４に形成された層間接続部２１（図９（ｃ））を介し
て行われる。

【００２４】第２層コイル導体Ｔ２は図８（ｂ）に示す
ようにフェライトシートＳ４から始まってフェライトシ
ートＳ６で終端し、フェライトシートＳ５に導体欠落部
１２が位置する（図８（ｂ），９（ｄ））。そしてコイ
ル導体Ｔ２と第３層コイル導体Ｔ３との層間接続は、フ
ェライトシートＳ６に形成された層間接続部２２（図１
０（ａ））を介して行われる。

【００２５】同様に、第３層コイル導体Ｔ３は、図８
（ｃ）に示すようにフェライトシートＳ６から始まって
フェライトシートＳ８で終端し、フェライトシートＳ７
に導体欠落部１３が位置する（図８（ｃ），１０
（ｂ））。コイル導体Ｔ３とコイル導体Ｔ４との層間接
続は、フェライトシートＳ８に形成された層間接続部２
３（図１０（ｃ））を介して行われる。

【００２６】以下、同様に第１３層コイル導体Ｔ１３ま
で導体欠落部および層間接続部が形成されていく。表形
式にまとめると次のようになる。 コイル導体 導体欠落部 層間接続部 Ｔ１ シートＳ３（右） シートＳ４（右） Ｔ２ シートＳ５（右） シートＳ６（右） Ｔ３ シートＳ７（右） シートＳ８（右） Ｔ４ シートＳ９（右） シートＳ１０（右） Ｔ５ シートＳ１１（右） シートＳ１２（右） Ｔ６ シートＳ１１（左） シートＳ１２（左） Ｔ７ シートＳ９（左） シートＳ８（左） Ｔ８ シートＳ７（左） シートＳ６（左） Ｔ９ シートＳ５（左） シートＳ４（左） Ｔ１０ シートＳ３（左） シートＳ２（左） Ｔ１１ シートＳ３（右） シートＳ４（右） Ｔ１２ シートＳ５（右） シートＳ６（右） Ｔ１３ ところで、この種の磁気シールド型インダクタにおいて
は、一般的に磁性体内の磁束密度はどの部位においても
一定で、磁束の通る断面積はどの部位においても等し
く、より大きくすることが望ましいが、コイル素子の外
径によってはそれが困難である。このような不都合を、
スルーホールの形状を調整することによって回避し、そ
れによりコイル内外の磁路の断面積をより均一にし、よ
り理想的な磁気回路となしうるようにした実施例を次に
示す。

【００２７】この実施例においては、スルーホールの形
状を長楕円形や長方形などに適宜変更することにより、
コイル形状を円形あるいは角型にし、磁束の往路すなわ
ちコイル内側のフェライト断面積と磁束の帰路すなわち
コイル外側のフェライト断面積とを変えることなく、積
層枚数を減らしうるようにしたものである。

【００２８】スルーホールの長さが一定であると、コイ
ルの断面形状はスルーホールの長さと積層数とで決定さ
れてしまうため、コイル断面形状に制約が生じ、理想設
計が不可能になってしまう。そこでスルーホールの長さ
を変えることにより設計の自由度が増大し、理想設計が
可能になる。またスルーホール内の導体を隣どうしで接
続するため重ね合わせ部分が必要になるが、それを最小
にし、有効断面積を増大させることができる。

【００２９】図１１に示すように、端面方向から見たコ
イル形状をほぼ四角形とすることにより、構成シートの
種類数を減少させることができる。図１１のインダクタ
３０の場合、基本的には４種類のシートＳ２０〜Ｓ２３
からなっており、スルーホールを有するシートがそれぞ
れ図１２（ａ），（ｂ）および図１３（ａ）に示されて
いる。シートＳ２０はスルーホールが設けられていない
シートである。シートＳ２１〜Ｓ２３のスルーホールは
上下の端縁に対して平行に形成されているが、図１３
（ｂ），（ｃ）に示すシートＳ２４及びＳ２５はターン
間接続のため若干傾斜している。この実施例による場
合、第１、第２、第４及び第５のシートＳ２１，Ｓ２
２，Ｓ２４，Ｓ２５はそれぞれ１枚ずつ用意され、第３
のシートＳ２３は８枚用意される。この構成によれば、
より少ない種類のシートで足りるので、型代などの点で
コストダウンに寄与することができる。

【００３０】図１４および図１５に示すように同心配置
の多重コイルとして形成することもできる。この実施例
のインダクタ４０の場合、内側コイル４１と外側コイル
４２を直列接続または並列接続することにより、インダ
クタンスの大小を調整することができる。この実施例は
図１１〜１３の実施例に準じて端面方向から見たコイル
形状をほぼ四角形とした実施例を示すものであり、しか
もすべてのスルーホールに傾斜角をつけたものである。
この実施例の場合、基本的には４種類のシートＳ４１〜
Ｓ４４からなっており、しかも中央部に配置されるシー
トＳ４４においても図には１枚しか示されていないが、
傾斜角に応じてスルーホール位置の少しずつ異なるもの
が複数枚用意される。内側コイル４１と外側コイル４２
との直列または並列の接続は、スルーホールに充填され
る導電体によって行っても良いが、外部結線によっても
良い。なお、同心配置のコイル数は２つに限られること
なく、３つ以上にすることもできる。なお、この実施例
の場合、インダクタとして用いるのみならず、トランス
として用いることもできる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度による特性劣化が少なく電流容量の大きな磁気シール
ド型インダクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による磁気シールド型イ
ンダクタを概念図として示す側面図。

【図２】図１の磁気シールド型インダクタの平面図。

【図３】図１，２のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ１〜Ｓ４の正面図。

【図４】図１，２のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ５〜Ｓ８の正面図。

【図５】図１，２のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ９〜Ｓ１２の正面図。

【図６】図１，２のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ１３の正面図。

【図７】本発明の第２の実施例による磁気シールド型イ
ンダクタの側面図。

【図８】図７のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′およびＣ−Ｃ′線か
ら見た平面断面図。

【図９】図７，８のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ２〜Ｓ５の正面図。

【図１０】図７，８のインダクタにおけるフェライトシ
ートＳ６〜Ｓ８の正面図。

【図１１】本発明の第３の実施例による磁気シールド型
インダクタの平面図。

【図１２】図１１のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ２１，Ｓ２２の正面図。

【図１３】図１１のインダクタにおけるフェライトシー
トＳ２３〜Ｓ２５の正面図。

【図１４】本発明の第４の実施例による磁気シールド型
インダクタの平面図。

【図１５】図１４のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′およ
びＤ−Ｄ′線から見た平面断面図。

【図１６】従来の磁気シールド型インダクタの原理を説
明するための斜視図。

【符号の説明】

２ フェライト材料 ３ コイル ６ 導電体 １０，２０，３０，４０ インダクタ Ｓ１〜Ｓ１３ フェライトシート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェライト材料中に螺旋状コイルを埋設し
   てなる磁気シールド型インダクタであって、 コイルの軸心に平行な平面で複数個に切断され、コイル
   導体が存在すべき部位がスルーホールとして形成された
   複数個のフェライトシートと、 各フェライトシートの各スルーホールに充填されて螺旋
   状コイルを形成する導電体とを備えた磁気シールド型イ
   ンダクタ。
2. 【請求項２】前記フェライトシートに形成されたスルー
   ホールが隣接するフェライトシートごとに順次周方向に
   ずれていることを特徴とする請求項１に記載の磁気シー
   ルド型インダクタ。
3. 【請求項３】個々のフェライトシートに形成されたスル
   ーホールが、インダクタとしての磁束の往路および帰路
   の断面積がほぼ一定になるように形成されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の磁気シールド型イ
   ンダクタ。
4. 【請求項４】積層される各フェライトシートにコイルの
   往路用および帰路用のスルーホールがそれぞれ所定の間
   隔をあけて複数個形成され、同心配置の複数個のコイル
   が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の磁気シールド型インダクタ。
5. 【請求項５】フェライト材料中に埋設された螺旋状コイ
   ルを想定し、それを軸心に平行な平面で複数個に切断す
   ると共に、フェライト材料中のコイル導体が存在すべき
   部位をスルーホールとして形成した複数個のフェライト
   シートを準備し、 各フェライトシートの各スルーホールに導電体を充填し
   た後、 導電体を充填した各フェライトシートを積層加圧し、焼
   成して磁気シールド型インダクタとすることを特徴とす
   る磁気シールド型インダクタの製造方法。