JPH11260643A - 積層コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低背高化、小型化が可能で、量産が容易で、
しかも電磁気特性としての結合係数が高く、コモンモー
ドノイズの除去に適した積層コイルを提供すること。 【解決手段】 日の字状に形成されたフェライト軟磁性
粉末からなる軟磁性層が形成する磁芯部分のうち、中央
フェライト軟磁性層４の中芯部分１３の周囲に非磁性セ
ラミックス粉末よりなる上部非磁性層６と下部非磁性層
２が形成され、コイル用の上部導体層５と下部導体層３
が、中芯部分１３と非磁性層の間に形成される構造で、
導体の周囲での閉磁気回路の形成が難しくなり、隣接す
る他の回路の導体（コイル）と磁束を共有するようにな
るため、結合係数の高いコモンモードノイズ阻止に適し
た積層コイルが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、電気通
信機器などの基板上に実装される積層型のコイルに関係
し、特に、コモンチョークコイルなどのように、主にコ
モンモードのノイズ成分の除去に使用される積層コイル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子機器などに用いられる表面
実装型のコイルは、フェライト焼結体コアに二本以上の
絶縁被覆導線を巻線し、それを樹脂で固定又は全体をモ
ールドしたものや、各種素材粉末をペースト化し、印刷
積層やシート積層法等により、磁性体中に導体で二回路
以上のコイルを形成、これを焼結したものが用いられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
ように、表面実装等のように素子自体が非常に小型化し
ている現状では、前述の従来のコイルの場合、フェライ
ト焼結体に巻線を施すコイルのため、微小部品への巻線
工程があり、多量生産に不向きで、製造コストも高くな
ってしまう。更に、巻線を施す部品であるため、素子の
小型化に限界があり、現在の表面実装技術に用いられる
部品の低背高化には対応できないという欠点がある。

【０００４】他方、積層法で作製するコイルでは、印刷
法等による製造であるため、多量生産が可能であり、素
子の小型化も容易であるが、その構造上、導体間の絶縁
性を確保するために導体間の距離を広く取られている。
この構造では、導体間の絶縁層は磁性材で形成されてい
るため、導体に電流が流れることにより生じる磁束が、
一つの導体の周囲で閉磁気回路を形成してしまい、隣接
する他の回路の導体と磁束を共有しにくくなってしま
う。その結果、素子の特性は、コモン成分が減少しノー
マル成分が上昇し、素子の結合係数が著しく低下すると
いう問題点がある。特に、このような結合係数の低下
は、コモンチョークコイルとしては、致命的な欠陥とな
る。

【０００５】そこで、本発明の課題は、低背高化、小型
化が可能で、量産が容易で、しかも電磁気特性として結
合係数の高いコイルを提供することにあり、引いては、
電子機器に用いてコモンモードノイズの除去に適した積
層コイルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、フェライト
軟磁性粉末、非磁性セラミックス粉末、及び導電性粉末
を、それぞれ、バインダと溶剤を用いてペースト化し、
これらを印刷法等により積層し、焼成し、その内部に形
成された導電性粉末よりなる導体コイルが互いに絶縁し
て二回路以上形成された積層コイルにおいて、フェライ
ト軟磁性粉末で形成した磁芯部分のうち中芯部分に前記
二つ以上のコイルが形成されている積層コイルである。

【０００７】また、本発明は、前記中芯部分の周囲に
非磁性セラミックス粉末による非磁性層が形成され、コ
イルが前記中芯部分と前記非磁性層の間に形成され、コ
イルを形成している導体部分が、導体の線長方向に対し
て非磁性層に接している前記記載の積層コイルであ
る。

【０００８】また、本発明は、前記非磁性セラミック
ス粉末として、ＺｎＣｕＦｅ₂Ｏ₄、ＳｉＯ₂、Ｎｂ
₂Ｏ₅、コージエライト系セラミックス、ＢａＳｎＢ系セ
ラミックス、ＣａＭｇＳｉＡｌＢ系セラミックスのうち
一種以上の粉末を用いる前記またはに記載の積層コ
イルである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、日の字形状に形成され
たフェライト軟磁性粉末から成る軟磁性層が形成する磁
芯部分のうち、中芯相当部分の周囲に非磁性セラミック
ス粉末より成る非磁性層を形成し、更に導体コイルが、
軟磁性層の中芯部分と非磁性層の間に形成されることに
より、導体の周囲での閉磁気回路の形成が難しくなり、
隣接する他の回路の導体（コイル）と磁束を共有するよ
うになるため、結合係数の高いコモンモードノイズ阻止
に適した積層コイルが得られる。

【００１０】フェライト軟磁性粉末で形成された中芯相
当部分の周囲に非磁性セラミックス粉末から成る非磁性
層が形成され、更に導体層から成るコイルが、フェライ
ト軟磁性粉末から成る軟磁性層（磁芯）の中芯部分と非
磁性層の間に形成されることにより、一つの導体の周囲
に形成される閉磁気回路が抑制され、各回路の導体が磁
気回路を共有するようになるため、ノーマル成分が抑制
され、コモン成分が大きくなり、極めて高い結合係数の
素子が得られる。また、コージエライト系セラミックス
など所定の非磁性セラミックスの粉末を用いて非磁性層
を形成しているので、高い特性を持ち量産性の良い積層
コイルが得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照して実施
例で説明する。

【００１２】図１は、実施例の積層コイルの積層体を作
製する手順を説明するための、導体層、非磁性層、及び
軟磁性層を形成するパターンを示す図で、図１（ａ）は
下部フェライト軟磁性層、図１（ｂ）は下部非磁性層、
図１（ｃ）は下部導体層、図１（ｄ）は中央フェライト
軟磁性層、図１（ｅ）は上部導体層、図１（ｆ）は上部
非磁性層、図１（ｇ）は上部フェライト軟磁性層の各パ
ターンを示す。

【００１３】図２は、実施例で作製した積層コイルを示
し、図２（ａ）は正面断面図、図２（ｂ）はその直角方
向を示す側面断面図である。

【００１４】図３は、比較例で作製した積層コイルを示
し、図３（ａ）は正面断面図、図３（ｂ）は導体部分を
透視した平面図である。

【００１５】図４は、実施例で作製した積層コイルの外
観斜視図である。

【００１６】まず、実施例用の積層体を作製する。フェ
ライト軟磁性粉末としてＮｉ-Ｚｎ-Ｃｕフェライト粉末
を用意した。この粉末をバインダ、溶剤と表１の比率で
配合し、配合物を混練装置（本例では三本ロールを使
用）で混練して、フェライト粉末ペーストを作製した。

【００１７】

【００１８】導電性粉末として、平均粒径０.５μｍの
Ａｇ粉末を用意した。この粉末を表２の比率でバイン
ダ、溶剤と配合し、配合物を三本ロールで混練して導体
用ペーストを作製した。

【００１９】

【００２０】さらに、非磁性セラミックス粉末として、
ＺｎＣｕＦｅ₂Ｏ₄の粉末を用意した。この粉末を、表３
の比率でバインダ、溶剤と配合し、配合物を混練装置
（本例では三本ロールを使用）で混練して非磁性粉末ペ
ーストを作製した。

【００２１】

【００２２】本実施例では、表１、表２、及び表３の配
合比でペーストを作製したが、これ以外の請求項に記載
した粉末原料、及び発明の詳細な説明に記載した配合比
以外でも、印刷可能なペーストが得られるものであれば
良い。また、実施例では、配合物の混練に三本ロールを
用いたが、これ以外にもホモジナイザーやサンドミル等
の混練装置を用いても良い。

【００２３】次に、図１（ａ）に示すように、作製した
フェライト粉末ペーストを、印刷法により、所定の厚さ
（本例では５００μｍ）に積層し、下部フェライト軟磁
性層１用のシートを作製した。ここでは、印刷法により
フェライト粉末ペーストからシートを作製したが、印刷
法以外にドクターブレード等を用いても同様である。

【００２４】上記で作製した下部フェライト軟磁性層１
のシート上に、図１（ｂ）のように、軟磁性層よりやや
小さいパターンで非磁性粉末ペーストを印刷して下部非
磁性層２を形成した。その上に、図１（ｃ）のパターン
で導体ペーストを印刷し、下部導体層３を形成し、コイ
ル用導体の下半分を形成した。

【００２５】次に、図１（ｄ）の日の字パターンでフェ
ライト粉末ペーストを用いて印刷し、下部導体層３の上
部に磁芯の中芯部分１３と側方ヨーク部分を形成した。

【００２６】次に、図１（ｅ）のパターンで導体用ペー
ストにより上部導体層５を印刷し、コイルを形成した。
その上に図１（ｆ）のパターンで非磁性粉末ペーストを
印刷して上部非磁性層６を形成した。最後に、図１
（ｇ）のように全面に軟磁性フェライトペーストを印刷
した。

【００２７】作製した積層体の断面図を図２に示す。磁
束８の流れは、図２（ａ）に矢印で示しているように、
コイル用の下部導体層３及び上部導体層５の外側に下部
非磁性層２及び上部非磁性層６が形成されているため
［図２（ａ）及び図２（ｂ）参照］、磁束の流れは、線
間よりも図２（ａ）に示す磁束８のように誘導される。

【００２８】比較例として、図３の断面に示すような、
非磁性層を形成せず、また軟磁性層１１とコイル用導体
層１０を３／４ターンずつ印刷して積層し、二つのコイ
ルを上下に並べて形成した積層コイル用積層体１２を作
製した。

【００２９】上記で作製した実施例と比較例の積層体
を、３００℃で脱バインダ後、大気中９００℃で４時間
焼成を行った。上記焼成された積層体の内部導体が露出
している部分に、Ａｇを主成分とした導電性ペーストを
塗布し、約３００℃で焼き付けを行い、外部電極を形成
した。外部電極形成後の積層体、即ち積層コイル１４の
外観を図４に示す。外部電極形成後の外観は、実施例、
比較例とも同様である。

【００３０】作製された積層コイルの、コモンモード及
びノーマルモードのインピーダンスをインピーダンスア
ナライザー（ＹＨＰ製ＨＰ４２９１Ａ）を用いて測定
し、その結果から結合係数を算出した。表４に、実施例
および比較例で作製した積層コイルの周波数１００ＭＨ
ｚにおける、コモンモードインピーダンスと結合係数を
示す。

【００３１】

【００３２】この結果によれば、形成された軟磁性層
（積層コイル）の中芯部分の周りに非磁性層を形成し、
中芯部分と非磁性層の間に導体コイルを形成する構造に
することにより、結合係数の高い高性能なコモンモード
用の積層コイルが得られることが分かる。

【００３３】本発明では、以上、説明したように、中央
部にフェライト軟磁性粉末で印刷形成されたフェライト
軟磁性層の中芯部分の周囲にコイル用導体層が形成さ
れ、更にコイル用導体層とその外側に設けられるフェラ
イト軟磁性粉末による上下のフェライト軟磁性層の間に
非磁性セラミックスによる上下の非磁性層が形成され、
コイルを形成している導体部分が、導体の巻線方向に対
して非磁性セラミックス層に接している構造となり、一
つの導体の周囲に部分的に形成される閉磁気回路が抑制
され、各回路の導体が磁気回路を共有するようになるた
め、ノーマル成分が抑制され、コモン成分が大きくな
り、極めて高い結合係数のコモンモードコイルが得られ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コイル
の結合係数が高く、かつ、積層化が容易な構造なので、
高い特性で量産性のある積層コイルが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の積層コイルの積層体を作製する手順を
説明するための、導体層、非磁性層、及び軟磁性層を形
成するパターンを示す説明図。

【図２】実施例で作製した積層コイルの断面図。

【図３】比較例で作製した積層コイルの断面図。

【図４】実施例の積層コイルの外観斜視図。

【符号の説明】

１ 下部フェライト軟磁性層 ２ 下部非磁性層 ３ 下部導体層 ４ 中央フェライト軟磁性層 ５ 上部導体層 ６ 上部非磁性層 ７ 上部フェライト軟磁性層 ８ 磁束 ９ 外部電極 １０ コイル用導体層 １１ 軟磁性層 １２ 積層コイル用積層体 １３ 中芯部分 １４ 積層コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェライト軟磁性粉末、非磁性セラミッ
   クス粉末、及び導電性粉末を、それぞれ、バインダ及び
   溶剤を用いてペースト化し、これらを印刷法等により積
   層し、焼成し、その内部に形成された導電性粉末よりな
   る導体コイルが互いに絶縁して二回路以上形成された積
   層コイルにおいて、フェライト軟磁性粉末で形成した磁
   芯部分のうち中芯部分に前記二つ以上のコイルが形成さ
   れていることを特徴とする積層コイル。
2. 【請求項２】 前記中芯部分の周囲に非磁性セラミック
   ス粉末による非磁性層が形成され、コイルが前記中芯部
   分と前記非磁性層の間に形成され、コイルを形成してい
   る導体部分が、導体の線長方向に対して非磁性層に接し
   ていることを特徴とする請求項１記載の積層コイル。
3. 【請求項３】 前記非磁性セラミックス粉末として、Ｚ
   ｎＣｕＦｅ₂Ｏ₄、ＳｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、コージエライト
   系セラミックス、ＢａＳｎＢ系セラミックス、ＣａＭｇ
   ＳｉＡｌＢ系セラミックスのうち一種以上の粉末を用い
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積
   層コイル。