WO2007111122A1 - コイル部品およびその製造方法 - Google Patents

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hexagonal ferrite
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Hideto Mikami
Tomotsugu Kato
Miyako Nakada
Shin Noguchi
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Hitachi Metals, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a coil component having excellent impedance characteristics at a high frequency, and more particularly to a coil component used as a transformer, a common mode filter or the like.
  • Fig. 1 is an exploded perspective view showing a configuration example of a conventional small coil component used as a transformer, a common mode filter or the like, and is manufactured using a green sheet lamination technique as shown in this figure.
  • This coil component includes a coil portion 6 formed by laminating insulator green sheets (2a, 2b) provided with coil conductors (3a, 3b) on the surface, and a coiled portion 6 which is made of a magnetic material sheet (1a and 2a). It is manufactured by forming external electrodes (not shown in the figure) on the side surface of the coil section 6 after being sandwiched in 1 b) and crimped and fired.
  • the through hole 4a connects the coil conductor 3a and the extraction electrode 5a formed on the insulator green sheet 2c to form the first coil line
  • the through hole 4b is the coil conductor 3b.
  • a lead electrode 5b formed on the insulator green sheet 2c are connected to form a second coil line.
  • a common mode filter using a thin film construction method is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 8-203737 (Patent Document 1), Japanese Patent Laid-Open No. 2005-85800 (Patent Document 2)).
  • FIGs. 2 (A) to (C) are cross-sectional views of a coil component using a conventional thin film construction method
  • Fig. 2 (A) is a cross-section cut along a plane including the central axis of the coil line (9a, 9b).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a common mode choke coil. The coil shape and arrangement are the same as those shown in FIG. This coinore
  • the component is formed by forming a lead electrode on the magnetic substrate 7a by a thin film construction method, and then sequentially forming the insulation layer 8a, the first coil line 9a, the insulation layer 8b, the second coil line 9b, and the insulation layer 8c by the thin film construction method.
  • the magnetic substrate 7b is sandwiched from the upper surface through the adhesive layer 10. When these coil lines are energized, magnetic field lines are generated in this coil component as shown in Fig. 2 (B).
  • Ni_Zn spinel (cubic) ferrite is mainly used as the magnetic substrate, but the initial permeability of the spinel ferrite decreases at a relatively low frequency. Therefore, the impedance at high frequency is not always sufficient. In particular, it is difficult to secure sufficient impedance in high-speed transmission applications of 800 Mbps or higher, such as IEEE1394b, and it has been difficult for conventional coil components to support these high-speed transmission applications. .
  • an object of the present invention is to provide a coil component that is small in size and can exhibit high impedance characteristics even in a high frequency band.
  • a coil member having a plurality of coil lines stacked via an insulating layer is sandwiched between hexagonal ferrite substrates, and the hexagonal ferrite substrate has anisotropy. It is characterized by that.
  • “having anisotropy” means that the alignment of crystal orientation differs depending on the direction of the substrate, in other words, anisotropy in the c-axis orientation of the ferrite crystal grains of the hexagonal ferrite substrate. It means having.
  • Hexagonal ferrite has a magnetic anisotropy with the direction perpendicular to the c-axis as the easy magnetization surface, and is a magnetic material that can maintain the initial permeability up to a high frequency. As a result of this “anisotropy”, the initial permeability varies depending on the direction.
  • Hexagonal ferrite having such magnetocrystalline anisotropy can be oriented.
  • Z-type ferrite can be oriented because it has magnetic anisotropy with a plane perpendicular to the c-axis as an easy magnetization plane.
  • the state where the c-axis of hexagonal ferrite is oriented in the in-plane direction of the substrate may be evaluated by X-ray diffraction.
  • the plane index of the diffraction peak is (HKL)
  • Diffraction peak intensity from specific surface (001) perpendicular to c-axis hkO
  • the ratio (I / 1) with I) should be larger than when X-ray diffraction is performed on other surfaces.
  • the C axis is oriented in the one in-plane direction.
  • the initial magnetic permeability in the non-oriented state is adopted as the material property.
  • the initial magnetic permeability in a predetermined direction can be increased by orientation. You can.
  • the hexagonal ferrite substrate as the magnetic substrate that forms the magnetic path with the coil member in between, the initial permeability can be maintained up to a higher frequency, so the high-frequency characteristics of the impedance generated by the coil line can be improved. It is.
  • the hexagonal ferrite substrate having anisotropy has a direction with a high initial permeability and a direction with a low initial permeability
  • a high initial permeability can be obtained depending on the shape of the coil member. S, direction, low level, use direction, power to divide S.
  • the hexagonal ferrite substrate preferably has an initial permeability in a direction in which the coil member is sandwiched greater than an initial permeability in a direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched.
  • an initial permeability in a direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched When a non-magnetic coil member is sandwiched, a magnetic gap is generated, and the magnetic resistance of the magnetic path in the axial direction of the coil tends to increase immediately. Therefore, if the direction in which the hexagonal ferrite is oriented to increase the initial permeability is the axial direction of the coil, that is, the direction in which the coil member is sandwiched, the overall magnetic resistance is reduced and high impedance is ensured.
  • This is an advantageous configuration.
  • the above-described configuration relating to the initial magnetic permeability is suitable in such a case because a hexagonal ferrite substrate is sandwiched between flat coil components.
  • the hexagonal ferrite substrate has an initial permeability in one direction perpendicular to a direction sandwiching the coil member substantially equal to an initial permeability in the direction sandwiching the coil member.
  • the initial permeability in another direction perpendicular to the sandwiching direction may be smaller than the initial permeability in the direction sandwiching the coil member. According to the powerful configuration, it is the direction to sandwich the coil member In addition, the magnetic resistance in the direction perpendicular thereto can also be reduced.
  • the hexagonal ferrite substrate has a c-axis of crystal orientation oriented in a single in-plane direction.
  • the contribution from the c-plane is increased. Accordingly, such a configuration can particularly increase the magnetic permeability in the direction perpendicular to the one in-plane direction, and can maintain a high magnetic permeability in directions other than the direction, thereby increasing impedance and increasing noise attenuation. This is advantageous.
  • the one in-plane direction is preferably perpendicular to a direction in which the coil member is sandwiched.
  • Hexagonal ferrite crystals have high permeability in the c-plane (plane perpendicular to the c-axis) direction and low permeability in the c-axis direction. Therefore, if the c-axis is oriented in an in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, the c-plane will be along the direction in which the coil member is sandwiched, so that the initial permeability in that direction increases, and the entire coil member This leads to a reduction in magnetic resistance.
  • the c-axis orientation is isotropic in the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched.
  • the c-axis is in a random direction in the in-plane direction, and the c-plane is perpendicular to the in-plane direction, but the direction is randomly in the in-plane direction.
  • the intermediate permeability between the high permeability in the c-plane direction and the low permeability in the c-axis direction is evenly expressed, and the initial permeability does not depend on the direction in the in-plane direction.
  • the force S can be increased to increase the cross section of the magnetic path.
  • Such a configuration is advantageous in reducing the overall magnetic resistance and ensuring a high impedance. That is, this configuration is suitable for a coil component in which a coil member having a plurality of coil lines stacked via an insulating layer is sandwiched between hexagonal crystal substrates.
  • a hexagonal ferrite substrate having a strong orientation can be obtained based on simple forming in a unidirectional magnetic field, the use of the above structure simplifies the production of the entire coil component and reduces the cost of the coil. Parts can be provided.
  • the c-axis of the crystal orientation is oriented in one direction of the one in-plane direction.
  • the c-plane is aligned in one plane including the direction in which the coil member is sandwiched, a particularly high magnetic permeability is obtained in that direction.
  • the direction in which the high magnetic permeability is expressed coincides with the axial direction of the coil, that is, the direction in which the coil member is sandwiched, it is particularly effective in reducing the magnetic resistance of the entire coil component.
  • the shape of the coil member viewed from the direction of sandwiching the coil member is substantially rectangular or substantially elliptical, and the one direction is the rectangular longitudinal direction or the elliptical longitudinal direction of the coil member. It is preferable that In the configuration that works, a low magnetic permeability in the c-axis direction is expressed in the longitudinal direction of the coil member, and a high magnetic permeability in the c-plane direction is expressed in the direction sandwiching the coil member and in the short direction of the coil member. For this reason, the ratio of the magnetic path in which the magnetic resistance is reduced is larger than that in the other direction, which is advantageous in reducing the overall magnetic resistance and ensuring a high impedance.
  • the substantially rectangular shape or the elliptical shape here means a rectangular shape or an elliptical shape in which the longitudinal direction and the lateral direction can be distinguished from each other in the schematic shape, and is derived from the rounded corners of the rectangle or the end of the coil.
  • the purpose is to allow distortion of the shape.
  • a substantially rectangular shape is more preferable.
  • the coil component it is preferable that a plurality of coil member forces are arranged in parallel in a direction perpendicular to a direction in which the coil member is sandwiched. According to this configuration, it is possible to realize an array-type coil component while energizing the above-described advantages resulting from the anisotropy of the hexagonal ferrite substrate.
  • a plurality of coil members and the hexagonal ferrite substrate are juxtaposed in one direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, and the hexagonal ferrite substrate has a c-axis of crystal orientation. It is also preferable that the orientation is in the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched.
  • the magnetic permeability in the direction across the coil member is high, and the magnetic permeability in the direction perpendicular to the coil member, that is, the in-plane direction in which the coil members are arranged, is low. Therefore, the magnetic resistance between the coil members is increased, and the flow of magnetic flux in the direction in which the coil parts are arranged is suppressed, so that interference between the array type coil parts can be suppressed.
  • a plurality of the hexagonal ferrite substrates are arranged side by side in a direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, and the hexagonal ferrite substrate has a c-axis of crystal orientation. It is also preferable that the film be oriented in the one direction. In such a configuration, the c-axis of the crystal orientation of the hexagonal ferrite substrate is oriented in the direction in which the coil components are arranged.
  • the easy magnetization surface is oriented in a direction perpendicular to the direction in which the coil components are arranged, and the hard magnetization axis is This is the direction in which the coil parts are arranged. Therefore, the flow of magnetic flux in the direction in which the coil parts are arranged is further suppressed, and interference between the array-type coil parts can be suppressed.
  • a coil member having a plurality of coil lines laminated via an insulating layer is sandwiched between hexagonal ferrite substrates, and the hexagonal ferrite substrate is made of Z
  • This type of light is characterized by an initial permeability of 14 or more at 1 GHz.
  • Z-type ferrite has a high initial permeability even at a high frequency of 1 GHz, for example, and is therefore suitable for increasing the impedance of the coil component at a high frequency.
  • increasing the initial permeability at 1 GHz of the hexagonal crystal substrate, which is a magnetic material that sandwiches the coil material can reduce the leakage magnetic flux at the end face of the coil member.
  • the overall height of the coil parts can be reduced.
  • the coil component is a common mode filter, and the attenuation of the common mode noise at 1 GHz is preferably 14 dB or more. Since the coil component can easily obtain a high impedance at a high frequency, it is suitable as a common mode filter for high-speed differential transmission with a high frequency and a low profile. Coil parts that have the characteristics of being a common mode filter are suitable for applications that require noise attenuation up to 1 GHz for high-speed transmission. The attenuation is more preferably 18 dB or more. In the coil component, it is preferable that the plurality of coil lines include a first planar spiral line and a second planar spiral line disposed to face the first planar spiral line.
  • the coil component manufacturing method of the present invention includes a step of obtaining a laminate by laminating green sheets of an insulating material printed with a conductor having a predetermined pattern, and a step of obtaining a coil member by sintering the laminate. And a step of adhering a sintered body of hexagonal ferrite to the upper and lower sides of the coil member.
  • the sintering temperature of hexagonal ferrite is higher than that of insulating materials that can be fired integrally with a conductor such as Ag.
  • Low-temperature sintering of hexagonal ferrite with additives causes a decrease in initial permeability, and high-temperature sintering of insulating materials and conductors requires expensive elements such as Pd and Pt as electrode materials, increasing costs. Invite. Therefore, it is preferable to produce a sintered body separately from the coil member and the hexagonal ferrite, and then bond them, rather than sintering these compacts simultaneously.
  • the external electrode can be manufactured by cutting into individual pieces, printing, curing, for example, an Ag paste using a low-temperature curable resin as a binder, and sequentially forming Ni and Sn by electroless plating. This method is preferable because it does not need to be processed at a high temperature and can be manufactured at a low cost.
  • a through hole that penetrates the coil member in the stacking direction is provided in at least one of the inner side and the outer side of the coil pattern of the coil member, and the magnetic material in the through hole It is preferable to perform filling and the above-mentioned adhesion with an adhesive containing a magnetic material. If an adhesive containing a magnetic material is used, it is possible to simultaneously fill the through hole with the magnetic material and apply an adhesive for adhering the hexagonal ferrite sintered body and the coil member. By filling the through hole with a magnetic material, leakage of magnetic flux can be suppressed. Further, from the viewpoint of suppressing magnetic flux leakage, it is preferable that the through holes are provided inside and outside the coil pattern. Furthermore, it is preferable to form the through holes in the laminate before firing. This is because it is easier to form through holes in the laminate before firing.
  • Another method of manufacturing a coil component according to the present invention includes a step of obtaining a laminate by laminating insulating material dally sheets on which a conductor having a predetermined pattern is printed, and the laminate is made of hexagonal ferrite. And a step of sintering while sandwiched between the sintered bodies.
  • the sintered body of hexagonal ferrite that has been sintered rises to the sintering temperature of the insulating material. Even when heated, it hardly shrinks.
  • the laminated body in a state in which it is pressed from a sintered body of hexagonal ferrite with a weight or pressing means.
  • a paste containing a magnetic material is used on at least a part of an inner side and an outer side of a portion to be a coil pattern of the coil member of the insulating material green sheet. It is preferable to print a magnetic layer and to laminate the insulating material dally sheet with the printed magnetic layers facing each other to obtain a laminate. If the above printing method is used, the magnetic layer can be formed very easily. A pseudo magnetic path is formed between the sintered substrates of hexagonal ferrite by stacking the printed magnetic layers so as to be opposed to each other. Further, a through hole may be provided in advance in the portion of the green sheet where the magnetic layer is printed, and the magnetic layer may be penetrated.
  • a through hole is provided in at least one of an inner side and an outer side of a portion to be a coil pattern of the coil component, and the magnetic material is contained in the through hole. After filling the paste, it may be sintered. In this case, the formation of the magnetic layer that penetrates the coil member can be simplified.
  • the hexagonal ferrite has an easy magnetization surface
  • the hexagonal ferrite sintered body was obtained by molding hexagonal ferrite powder in a unidirectional magnetic field. It is preferable that it is obtained by sintering the compact.
  • the easy magnetization surface (c-plane) is oriented so as to be parallel to the negative direction, that is, the magnetic field application direction, so that the magnetic permeability in that direction is increased and the performance of the coil component is improved. Can do.
  • the easy magnetization surface is randomly oriented in the plane direction perpendicular to the direction, it is possible to suppress a decrease in the magnetic permeability in the plane direction.
  • Hexagonal ferrite for example, has a high initial permeability even at a high frequency of 1 GHz. preferable.
  • the applied magnetic field at the time of molding may be a rotating magnetic field. That is, in the method for manufacturing a coil component, the hexagonal ferrite has an easily magnetized surface, and the sintered body of the hexagonal ferrite is formed by orienting hexagonal ferrite powder in a rotating magnetic field and forming it. It is preferable to be obtained by sintering the body. According to such a method, since the easy magnetization surface can be oriented in one direction, that is, in a plane direction perpendicular to the axis of the rotating magnetic field, the permeability in the in-plane direction is particularly increased to increase the coil component. High performance can be achieved.
  • the present invention it is possible to provide a small and low-profile coil component excellent in impedance characteristics at a high frequency, particularly a coil component suitable as a transformer, a common mode filter, and the like, and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a coil component using a conventional green sheet lamination technique.
  • FIGS. 2 (A) to (C) are cross-sectional views of a coil component using a conventional thin film method.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a second embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a third embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a third embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIGS. 8 (A) and 8 (B) are schematic diagrams for showing the orientation state in the sintered body.
  • FIG. 8 (A) is a “unidirectional orientation” state, and FIG. The case of the “plane orientation” state described later is shown.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a fourth embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 10 is an external perspective view of a common mode filter according to a fourth embodiment of the coil component of the present invention.
  • FIG. 11 shows the frequency of initial permeability of the ferrite samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1. It is a figure which shows a number characteristic.
  • FIG. 12 is a graph showing frequency characteristics of initial permeability of Z-type ferrite samples obtained in Example 2 and Example 1.
  • Fig. 13 shows the frequency characteristics of the common mode impedance (Zc) and differential impedance (Zd) of the common mode filter with the structure shown in Fig. 4 evaluated for the Z-type ferrite having the characteristics shown in Fig. 11 by simulation. It is a figure for demonstrating a result.
  • FIG. 14 is a diagram showing the frequency characteristics of noise attenuation when a common mode filter is manufactured using the ferrite of Example 4.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the coil component of the present invention.
  • the coil component of the present embodiment is a common mode choke coil.
  • the coil component of the present invention is not limited to a common mode choke coil. It is possible to improve the high frequency characteristics.
  • a coil member 18 having a plurality of coil lines (15a, 15b) laminated via a nonmagnetic insulating layer 14b is formed of a hexagonal ferrite base composed of a sintered body. It is sandwiched between plates (13a, 13b). As shown in FIG. 3, a coil member 18 is sandwiched in the direction of the winding axis of a hexagonal ferrite substrate (13a, 13b) force coil having a flat rectangular parallelepiped shape. In the configuration shown in FIG.
  • the coil member further has an insulating layer 14c on one side of the laminated coil lines, that is, an insulating layer 14c with lead wires (17a, 17b) arranged on the lower side of the insulating layer 14a, on the other side.
  • An insulating layer 14d is provided.
  • the coil member 18 and the hexagonal ferrite substrate (13a, 13b) are bonded via an adhesive layer (19a, 19b).
  • the coil lines (15a, 15b) are planar spiral lines formed on the surfaces of the insulating layers (14a, 14b), respectively, and are arranged to face each other.
  • the coil lines (15a, 15b) are planar spiral lines having a rectangular shape, and are wound in a spiral while being bent at 90 °.
  • the coil ends inside the coil lines (15a, 15b) are connected to the lead wires (17a, 17b) through the through holes (16a, 16b).
  • the coil line is not limited to the spiral line as shown in FIG. 3, but may be a helical line obtained by laminating conductor patterns. However, planar spiral lines are preferred for low profile (thin coil components).
  • the hexagonal ferrite substrate (13a, 13b) is prepared separately from the coil member. This is because when hexagonal ferrite used for the substrate is sintered at a low temperature, it is necessary to change the composition and add additives at the expense of magnetic properties for low-temperature sintering. It is to become. By preparing a separate hexagonal crystal substrate, it is possible to apply a substrate having a high magnetic property, particularly a high initial permeability ⁇ at a high frequency.
  • the hexagonal ferrite substrate may be a single crystal substrate in addition to the sintered substrate.
  • the sintered body density is preferably 4.8 ⁇ 10 3 kg / m 3 or more in order to ensure sufficient strength. More preferably, it is 5.0 ⁇ 10 3 kg / m 3 or more, and further preferably 5.1 ⁇ 10 3 kg / m 3 or more.
  • the use of a hexagonal ferrite substrate having high magnetic properties as the magnetic substrate is advantageous for suppressing leakage of magnetic flux, and particularly for suppressing leakage magnetic flux when the magnetic path of the coil component constitutes an open magnetic circuit. Contribute.
  • the use of a planar spiral line leads to a smaller magnetic gap in the magnetic path, so combined with the use of a hexagonal ferrite substrate, improves the performance of small, low-profile (thin) coil components. It becomes a suitable structure.
  • the coil member may be manufactured using a normal green sheet method.
  • a coil member is produced through the process.
  • Insulating material green sheet with conductor printed on the surface so as to form each of the lead wires (17a, 17b), coil line 15a, and coil line 15b, and insulating material green sheet with no conductor printed Are laminated in the order shown in FIG. 3 to form a laminate, and this laminate is fired to obtain the coil member 18.
  • Through holes (16a, 16b) are formed by laser light in the part corresponding to the coil ends inside the coil lines (15a, 15b) of the insulating material drain sheet, and these through holes are filled with a conductor. Conduct with the lead wires (17a, 17b).
  • dielectric ceramics or the like may be used as the insulating material for the green sheet. From the viewpoint of reducing parasitic capacitance, it is preferable to use a dielectric material with a relative dielectric constant of 15 or less.
  • materials including Al, Mg, Si, and Gd, and materials including Al, Si, Zr, and Mg can be used.
  • a conductive paste such as Ag, Ag-Pd, Pt, or Ni may be used.
  • the insulation material is mainly Al 2 O, and the conductor is a high temperature such as tungsten (W) or molybdenum (Mo).
  • the coil component may be configured as a metal conductor that can be sintered at the same time.
  • the coil member can also be configured by using a resin laminate substrate or a composite material obtained by mixing a resin and ceramic dielectric powder as an insulating material.
  • the coil member may be manufactured using a thin film process using photolithography or the like, or a printed circuit board process.
  • a conductor film is formed by sputtering or the like on an insulating layer such as a resin such as polyimide resin or epoxy resin or dielectric ceramics, and then a photoresist is formed on the conductor film. Exposure is performed using a photomask with a coil line pattern. Further, after removing the resist in the unexposed part, the conductor in the part other than the coil line pattern is removed by etching. Thereafter, the resist line is removed to form a coin line.
  • a coil member is obtained by further forming an insulating material thereon.
  • the coil member and the hexagonal ferrite sintered substrate are bonded to each other through the adhesive layers (19a, 19b) which are adhesive layers.
  • the adhesive there is no particular limitation on the adhesive to be used, but for example, a thermosetting resin can be used. After bonding, after cutting and other steps, coil parts are obtained by providing external electrodes on the coil leader line.
  • the coil member and the hexagonal ferrite substrate are bonded by sintering after the step of obtaining the laminate by the green sheet method as described above and sandwiching the laminate between the hexagonal ferrite substrates. May be. Also by such a method, it is possible to obtain a coil component in which the coil member and the hexagonal crystal substrate are combined.
  • the sintering temperature of the laminated body is set to about 700 to 900 ° C according to the melting temperature of conductors such as Ag.
  • the sintering temperature of hexagonal ferrite is usually about 1200 ⁇ : 1300 ° C.
  • the hexagonal ferrite substrate and the laminate are sintered together at a temperature suitable for the laminate, the characteristics of the hexagonal ferrite substrate are hardly affected.
  • the hexagonal ferrite substrate hardly contracts at a high temperature. Accordingly, the hexagonal ferrite substrate suppresses shrinkage in the in-plane direction of the laminate, and the dimensional accuracy can be improved. It is also possible to sinter with a low-melting glass component layer such as a glass adhesive between the laminate and the hexagonal ferrite substrate in order to enhance adhesion.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a second embodiment of the coil component of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the coil component of the present embodiment
  • 5 is a schematic view of a cross section of the coin part.
  • illustration of the through holes (16a, 16b) is omitted.
  • the coil component of the present embodiment has a magnetic layer 20b on the inner side of the coil line and magnetic layers 20a and 20c on the outer side of the configuration of the first embodiment described above. Specifically, the magnetic layers 20a, 20b, and 20c penetrate the coil member 18 in the stacking direction.
  • the configuration that works will be described below using the exploded perspective view of FIG. Since the configuration other than the magnetic layer 20 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • Magnetic layers 20 penetrating the insulating layer 14a are formed inside and outside the coil line 15a of the insulating layer 14a, and formed on the insulating layer 14a inside and outside the coil line 15b of the insulating layer 14b. Similarly, the magnetic layer 20 penetrating the insulating layer 14b is located at a position corresponding to the magnetic layer 20 formed. Is formed. Further, in the insulating layers 14c and 14d, a magnetic layer 20 penetrating the insulating layers 14c and 14d is formed at a position corresponding to the magnetic layer 20 formed in the insulating layers 14a and 14b. In the coil member 18 in which the insulating layers 14a, 14b, 14c and 14d are laminated, the magnetic layer 20a, 20b and 20c force coil member 18 is passed through in the lamination direction as shown in FIG. Les.
  • the arrows in FIG. 5 indicate the force S indicating the flow of magnetic flux, and by providing a magnetic layer penetrating the coil member in the stacking direction, the flow of magnetic flux between the hexagonal ferrite substrates is concentrated on the magnetic layer. Thus, it is possible to suppress a decrease in impedance due to leakage of magnetic flux. From the viewpoint of suppressing leakage of magnetic flux, a magnetic layer should be provided on at least a part of the inside and outside of the coil line.
  • the position and number of the magnetic layers are not limited to those shown in FIGS. 4 and 5, and the cross-sectional shape perpendicular to the penetrating direction is not limited to a circle but may be a rectangle or an irregular shape.
  • the magnetic layer may be provided in any of the inside, outside, inside and outside of the coil line, but from the viewpoint that a substantially closed magnetic circuit can be formed, the magnetic layer penetrating the coil member is not provided. It is preferably provided inside and outside the coil line.
  • Conductor screen printing is performed before or after the magnetic material paste is filled to form a conductor pattern such as a coil line. Then, green sheets filled with magnetic material paste and printed with a conductor are laminated and sintered to obtain a coil member having a magnetic layer penetrating in the lamination direction. Low temperature fired Ni_Cu_Zn ferrite or Y type ferrite may be used for the magnetic material paste.
  • the magnetic material paste is produced by laminating the insulating material green sheets in the same manner as in the first embodiment to produce a laminated body, and then in the laminated body, on the inside or outside of the portion that becomes the coil pattern. A through hole (through hole) may be provided in at least one of the holes, and the through hole may be filled. After filling the magnetic material paste, it is further baked to obtain a coil component. In this case, productivity is improved because the number of steps for forming the through hole is reduced.
  • a laminate of green sheets having a conductor pattern such as a coil line is produced. Through holes are formed by laser light in the inside and outside of the coil line of the obtained laminated body, and then the laminated body is sintered to provide through holes in the coil member.
  • the obtained coil member and the hexagonal ferrite substrate are bonded with an adhesive containing a magnetic material. In this case, when the adhesive is applied, the through hole is also filled with the adhesive.
  • a magnetic substance as a filler in this adhesive, a structure having a magnetic layer in the through hole can be obtained.
  • the magnetic substance contained in the adhesive for example, powders such as Ni—Zn ferrite and hexagonal ferrite may be used.
  • FIG. 6 and 7 are views for explaining a third embodiment of the coil component of the present invention
  • Fig. 6 is an exploded perspective view of the coil component of the third embodiment
  • FIG. 7 is a schematic view of a cross section of the coil component.
  • FIG. 7 the illustration of the snorley wheel (16a, 16b) is omitted.
  • the same members as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
  • a magnetic layer 21b is provided inside the coil line, and magnetic layers 21a and 21c are provided outside.
  • each of the magnetic layers 21a, 21b, and 21c is formed by alternately laminating the insulating layers in the laminating direction of the coil member 18, that is, the direction in which the coil member is sandwiched between the hexagonal ferrite substrates.
  • FIG. 7 the column in the stacking direction of the magnetic layer 21 in FIG. 6 is distinguished from the magnetic layers 21a, 21b, and 21c.
  • a magnetic layer 21 is formed inside and outside the coil line 15a of the insulating layer 14a, and a magnetic layer 2 formed on the insulating layer 14a is formed inside and outside the coil line 15b of the insulating layer 14b.
  • a magnetic layer 21 is similarly formed at a position corresponding to 1.
  • the magnetic layers 21 are formed on the insulating layers 14c and 14d at positions corresponding to the magnetic layers 21 formed on the insulating layers 14a and 14b.
  • the difference from the above-described second embodiment is that the magnetic layer 21 does not penetrate each insulating layer.
  • the insulation conductor and the magnetic layer are alternately arranged in the lamination direction of the coil member 18 inside or outside the coil line. As a result, magnetic layers 21a, 21b and 21c are formed.
  • the arrows in FIG. 7 indicate the force S indicating the flow of magnetic flux, and by providing magnetic layers alternately with insulating layers in the stacking direction of the coil members, the flow of magnetic flux between hexagonal ferrite substrates is concentrated in the magnetic layer. It is possible to suppress the decrease in impedance due to the leakage of magnetic flux.
  • the magnetic layer does not penetrate the coil member, but the distance between the magnetic bodies is reduced by providing a row of magnetic layers between the hexagonal ferrite sintered substrates. According to such a configuration, since the magnetic flux is induced in the vicinity of the magnetic layer row, the leakage of the magnetic flux and the decrease in the impedance can be suppressed.
  • the magnetic layer is not necessarily required to have a plurality of magnetic layers arranged in a row, and the effect can be obtained even if there is one magnetic layer between hexagonal ferrite substrates.
  • the number of magnetic layers is more preferably plural.
  • a magnetic material paste is provided at a corresponding position on at least a part of the inside and outside of the coil pattern portion of the coil member. Is used to print the magnetic layer 21. Before or after printing of this magnetic material paste, screen printing of the conductor is performed so that conductor tracks such as coil lines are printed. Form a screen. A green sheet printed with a magnetic material paste and printed with a conductor is laminated with the printed magnetic layer facing each other to obtain a laminated body. Then, the laminated body is sintered to obtain a coin member in which magnetic layers are alternately laminated with insulating layers in the green sheet lamination direction. A magnetic material paste similar to that shown in the second embodiment may be used. This method is highly reliable in that it is not necessary to provide a through-hole and a magnetic layer is small, so that defects or the like are hardly generated when integrally fired.
  • a sintered substrate such as Z-type ferrite and Y-type ferrite can be used.
  • These hexagonal ferrites may be selected according to the frequency band to be used.
  • High initial permeability ⁇ is maintained up to high frequency in the order of Z-type ferrite and Y-type ferrite.
  • the saddle type ferrite maintains a high initial permeability ⁇ up to about 1 GHz, and the initial permeability ⁇ is the highest among the above hexagonal ferrites, so it is assumed to be used in a frequency band of 1 GHz or more.
  • Suitable for coil parts such as common mode filters.
  • Z-type ferrite is represented by BaCOFe ⁇
  • Co Z type is preferable because it is excellent in high frequency characteristics of initial permeability ⁇ .
  • Z-type ferrite is not necessarily a single phase.
  • Z-type ferrite may contain a different phase. In the present invention, such a case is allowed, and the one including a different phase is called a Z-type ferrite.
  • Z-type ferrite in order to obtain high initial permeability /, it is preferable to use Z-type ferrite as the main phase.
  • Z-type ferrite as the main phase means that the peak with the highest peak intensity in powder X-ray diffraction is that of Z-type ferrite.
  • the composition of the main component of the Z-type ferrite is preferably 17 to 21 mol% BaO, 6 to 13 mol% CoO, and the balance is preferably FeO. High sintered density when BaO is less than 17mol%
  • the initial permeability ⁇ cannot be obtained, and if it exceeds 21 mol%, a large amount of heterogeneous phase is generated and the initial permeability ⁇ is greatly reduced. From the standpoint of obtaining a high sintered density and initial permeability ⁇ , it is preferably 17.7 to 21 mol%, which is Ba-rich rather than stoichiometric. On the other hand, if the CoO content is less than 6 mol%, the initial permeability ⁇ and the high frequency characteristics of the saddle type ferrite will decrease, and if it exceeds 13 mol%, a heterogeneous phase will form and the initial permeability ⁇ will decrease.
  • Li is 0.05 to 1.0% by mass in terms of Li CO with respect to the above main components
  • Si is in terms of SiO.
  • the amount is less than 0.05% by mass, these substantial effects are not exhibited. On the other hand, if the amount exceeds 0.5% by mass, the volume resistivity is not improved and the initial permeability / and the sintered body density are lowered. % Range is preferred.
  • the content exceeds 5% by mass, the density of the sintered body is remarkably lowered and sintering becomes difficult.
  • a ferrite sintered body with high density, high magnetic permeability, and high resistance is realized, and the initial magnetic permeability ⁇ force is S14 or more, and the volume resistivity ⁇ is 10 4 It becomes possible to provide a sintered ferrite body having a resistance of ⁇ ⁇ ⁇ or more.
  • the external electrode is also applied to the hexagonal ferrite, so from the viewpoint of ensuring insulation, the volume resistivity ⁇ force ⁇ 0 4 ⁇ 'm or more Is preferable
  • Z-type ferrite and Y-type ferrite have in-plane anisotropy, they can be oriented using a magnetic field when producing a sintered body for a substrate.
  • the ability to compose S Taking Z-type ferrite as an example, the ferrite with anisotropy will be further explained.
  • the initial permeability in the direction in which the coil member is sandwiched is the first in the direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched (lateral direction in FIG. 3). It is configured to be larger than the magnetic permeability.
  • the initial permeability of the Z-type ferrite substrate is made anisotropic. Common mode choke coil that requires low profile (thinner) For such applications, the hexagonal ferrite substrate must be thin and flat even in the configuration of the coil component of the present invention.
  • the magnetic flux generated in the coil flows in a direction perpendicular to the direction of sandwiching the coil member in the hexagonal ferrite substrate, but the hexagonal ferrite substrate is thin and flat.
  • a magnetic gap is likely to occur.
  • the magnetic resistance of the magnetic path in the axial direction of the coil increases, and the magnetic flux easily leaks to the outside of the substrate. Therefore, if the direction in which orientation is increased to increase the initial permeability is the axial direction of the coil, that is, the direction in which the coil member is sandwiched, it is an advantageous configuration for reducing the overall magnetic resistance and ensuring high impedance. It becomes.
  • Z-type ferrite and Y-type ferrite have magnetic anisotropy in which the easy magnetization direction faces a plane perpendicular to the c-axis, and can be oriented. Therefore, the initial permeability can be made anisotropic as described above by orienting the c-axis of the crystal orientation in one in-plane direction. In addition, the orientation can greatly improve the initial magnetic permeability without deteriorating the high-frequency characteristics, and is particularly effective when the magnetic material becomes flat as described above. By orienting, it is possible to obtain an initial permeability of 14 or more at 1 GHz, or even 20 or more, which greatly contributes to the improvement of impedance characteristics.
  • the direction in which the initial permeability is increased by orientation is the axial direction of the coil, that is, the direction in which the coil member is sandwiched
  • the following configuration can be taken.
  • the direction having a high initial magnetic permeability is the direction in which the coil member is sandwiched.
  • the configuration of this orientation is parallel to one direction in terms of the c-plane, and corresponds to a configuration obtained by forming in a magnetic field in a DC magnetic field (one-way magnetic field).
  • FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams for showing the orientation state in the sintered body, and FIG. 8A shows the case of the “unidirectional orientation” state. Shows the case of the “plane orientation” state described later.
  • FIG. 8 (A) showing the case of the “unidirectional orientation” state
  • the hexagonal plate surface of the hexagonal plate-like particles 31 is the c-plane.
  • the z direction is the direction of magnetic field application during molding in the magnetic field.
  • the c-plane which is the easy magnetization plane of erlite particles, is parallel to the z direction.
  • the c-plane direction becomes random with respect to the xy in-plane direction. Therefore, the c-axis direction perpendicular to the c-plane is oriented almost randomly in one in-plane direction (xy plane).
  • the magnetic permeability in the direction in which the coil member is sandwiched increases regardless of the direction of the c-axis orientation in the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched.
  • the in-plane direction in which the c-axis is oriented is not limited to the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, and even in other in-plane directions, there is an effect of increasing impedance and increasing noise attenuation. is there.
  • the c-axis is oriented in the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched from the viewpoint of increasing noise attenuation.
  • the c-axis orientation is random, that is, isotropic, it is between the high permeability in the c-plane direction and the low permeability in the c-axis direction. Since the magnetic permeability is evenly expressed and the initial magnetic permeability does not depend on the direction in the in-plane direction, the cross-sectional area of the magnetic path having a low magnetic resistance can be widened.
  • the direction in which orientation is increased and the initial permeability is increased is the axial direction of the coil, that is, the direction in which the coil member is sandwiched
  • the following configuration can be adopted.
  • the c axis of the crystal orientation is perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, and is oriented in one of the in-plane directions, so that the direction with the high initial permeability is the direction in which the coil member is sandwiched.
  • One in-plane direction including
  • This configuration is different from the above-described configuration in that the c-axis is oriented in one direction in the in-plane direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched.
  • the configuration that works is a form in which the c-plane is oriented parallel to one surface including the direction in which the coil member is sandwiched, and corresponds to the orientation state obtained by molding in a magnetic field in a rotating magnetic field. Also called “plane orientation”.
  • the yz direction is the magnetic field application direction of the rotating magnetic field in the magnetic field molding
  • the hexagonal plate surface of the hexagonal plate-like particles 31 is the c-plane.
  • the c-plane which is the easy magnetization plane of the hexagonal ferrite particles, is parallel to the yz direction.
  • the c-axis direction perpendicular to the c-plane is further oriented in one direction (X direction) in the inner direction of one plane (xy plane).
  • the initial permeability in the direction in which the coil member is sandwiched increases, and the c-plane is parallel to the direction perpendicular to the one direction. Since it is oriented, the initial permeability in that direction also increases.
  • the initial permeability in one direction in the substrate plane perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched is substantially equal to the initial permeability in the direction in which the coil member is sandwiched.
  • a configuration in which the initial permeability in the other direction in the substrate plane perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched is smaller than the initial permeability in the direction in which the coil member is sandwiched.
  • a magnetic path portion having a high initial permeability and a low magnetic resistance is also formed in a direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched, that is, in the in-plane direction of the coil member.
  • the coil member has a substantially rectangular shape or an elliptical shape when viewed from the direction in which the coil member is sandwiched, and the one direction is a rectangular longitudinal direction or an elliptical longitudinal direction of the coil member. Is preferred.
  • a low magnetic permeability in the c-axis direction is expressed in the longitudinal direction of the coil member, and a high magnetic permeability in the c-plane direction is generated in the direction in which the coil member is sandwiched and in the short direction of the coil member. Appear.
  • the cross-sectional area of the magnetic member in the short direction of the coil member is increased. For this reason, it is more magnetic to arrange one direction in the longer direction of the rectangle or ellipse and in the in-plane direction of the c-plane in the rectangular short direction or the elliptical short direction than in the other direction.
  • the ratio of the magnetic path in which the resistance is reduced is increased, which is advantageous in terms of reducing the overall magnetic resistance and ensuring high impedance.
  • the above-described configuration in which the easy magnetization surface is oriented parallel to the direction in which the coil member is sandwiched is suitable for a coil component in which the coil member is sandwiched between hexagonal ferrite substrates.
  • the leakage magnetic flux can be reduced and a high impedance can be secured.
  • a configuration in which no magnetic material is provided other than the magnetic material sandwiching the coil line is particularly effective for simplifying the process.
  • a further oriented hexagonal ferrite substrate may be provided on the outside of the hexagonal ferrite substrate.
  • a Z-type or Y-type hexagonal ferrite substrate with the c-axis oriented in the direction sandwiching the coil member and the c-plane oriented in the direction perpendicular to the direction is provided outside, and perpendicular to the direction sandwiching the coil member Anisotropy to increase the initial permeability in the direction
  • leakage of magnetic flux in the direction in which the coil member is sandwiched can be suppressed, and the magnetic substrate is suitable for a flat configuration.
  • the magnetic path in the direction perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched becomes particularly long. It is also possible to use a hexagonal ferrite substrate in which the axis is oriented in the direction sandwiching the coil member and the C plane is oriented in a direction perpendicular to the direction.
  • An array-type coil component can be configured by arranging a plurality of the coil members in a direction perpendicular to the direction in which the hexagonal ferrite substrate sandwiches the coil members.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing an embodiment of an array-type coil component that is a fourth embodiment of the coil component of the present invention.
  • a common mode filter will be described as an example of a coil component.
  • coil members are bonded to rectangular parallelepiped hexagonal ferrite substrates 23a and 23b via adhesive layers (29a, 29b).
  • the coil member having the coil lines (25a, 25b) and the coil member having the coil lines (25c, 25d) are in a direction perpendicular to the direction in which the hexagonal ferrite substrates 23a and 23b sandwich the coil member 28, that is, a rectangular parallelepiped shape. They are arranged side by side in the longitudinal direction.
  • the pair of coil lines 25a and 25b constitutes a coil of a common mode filter
  • the pair of coil lines 25c and 25d similarly constitutes a coil of a common mode filter.
  • the coils of each of the above-mentioned common mode filters are the magnetic insulating layers 24a to 24c comprising the coil f springs 25a to 25d, the snorley honel 26a to 26d, and the bow 1 protruding electrodes 27a to 27d.
  • an insulating layer 24d as a spacer is laminated and integrated to form a coil member 28. Note that the insulating layer 24d as a spacer may be omitted as in the other embodiments.
  • coil members that are separately formed can also be used. However, in order to simplify the process, it is preferable to use an integral coil member.
  • FIG. 10 is an external perspective view of the array-type common mode filter of the present embodiment.
  • Leader lines 27a to 27d are external electrodes formed on both side surfaces perpendicular to the longitudinal direction of the coil component. Connected to. The external electrodes are arranged side by side along the longitudinal direction on both sides.
  • Figures 9 and 10 show a common mode filter array with two coil members that perform the function of a common mode filter. However, it is also acceptable to have three or more coil members. .
  • the hexagonal ferrite substrates 23a and 23b have a crystal orientation.
  • a configuration in which the c-axis is oriented in an in-plane direction perpendicular to the direction sandwiching the coil member is suitable for an array type common mode filter.
  • Z-type ferrite and Y-type ferrite have magnetic anisotropy in which the easy magnetization direction faces a plane perpendicular to the c-axis, the c-axis of crystal orientation is in a plane perpendicular to the direction sandwiching the coil member.
  • the common mode filter having a powerful configuration exhibits excellent characteristics.
  • a configuration in which the c-axis of the crystal orientation is oriented in the direction in which the coil members are arranged is a more preferable configuration.
  • the c-axis is a hard magnetization axis. If the direction in which the c-axis is oriented is the parallel direction, the parallel direction is the direction with the lowest magnetic permeability. Therefore, according to the powerful configuration, it is possible to more effectively suppress the wraparound and interference of the magnetic flux between the array type coin components.
  • Such an orientation state is the above-described plane orientation.
  • the state in which the c-axis of the hexagonal ferrite is oriented in the in-plane direction of the substrate may be evaluated by X-ray diffraction.
  • the plane index of the diffraction peak is (HKL)
  • X-ray rotation In the case of folding, the diffraction peak intensity “I” from a specific plane (hkO) parallel to the c-axis and the diffraction peak intensity “I” from a specific plane (001) perpendicular to the hkO c-axis Ratio (I / 1) is the other
  • the c-axis is oriented in the above-mentioned one in-plane direction if it is larger than that obtained by X-ray diffraction on the 001 hkO 001 plane.
  • a specific degree of orientation may be calculated as follows. c-axis oriented in one direction
  • the orientation degree of ferrite (with the c-plane oriented parallel to one in-plane direction) is calculated from the Lotgering equation.
  • the sum of the integrated intensities of the diffraction peaks of the included (001) plane is taken as ⁇ 1 (001).
  • “1 (001)” means that when the peak angle of diffraction line on (001) plane is ⁇ (001), from “ ⁇ (001) — 0.4 °” to “ ⁇ (001) + 0.4. Indicates the integrated value in the range up to “°”.
  • the hexagonal ferrite substrate according to the present invention preferably has an orientation plane having such an orientation degree f of 0.8 or more.
  • the degree of orientation f is an index of plane orientation, and a large value means that the plane orientation is high.
  • the degree of orientation f is more preferably 0.84 or more.
  • the degree of orientation of the ferrite with the c-axis oriented in one plane is determined as follows.
  • the degree of orientation fc force S is greater than the degree of orientation fc calculated from X-ray diffraction on another surface, it can be said that the c-axis is oriented in the one in-plane direction.
  • the degree of orientation fc is large, this indicates that the orientation of the C axis in the one in-plane direction is remarkable.
  • the one in-plane direction in this case is the C-axis orientation plane, the degree of orientation fc in the c-axis orientation plane is
  • the degree of orientation fc is 0.4 or more.
  • the magnetic permeability in the direction perpendicular to the plane on which X-ray diffraction is performed becomes particularly high.
  • a magnetic permeability of 30 or more can be obtained at a frequency of 100 kHz.
  • a surface having a force and a degree of orientation is called a c-axis orientation surface. More preferably, if it is 0.45 or more, it becomes a suitable configuration for obtaining a magnetic permeability of 35 or more.
  • the degree fc force is preferably S0.3 or more.
  • a high degree of orientation fc indicates that there are many crystal grains with the c-axis oriented in the direction perpendicular to the vertical plane. This ensures that the c-axis is randomly oriented by filling at least two planes perpendicular to each other. By doing so, high magnetic permeability can be obtained even in the direction parallel to the c-axis orientation plane.
  • EBSP Electro Back Scattered Pattern
  • SEM scanning electron microscope
  • Equation 1 ⁇ ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ( ⁇ ) (Equation 1) is calculated.
  • is the azimuth angle difference between the direction perpendicular to the orientation analysis plane of the hexagonal ferrite substrate composed of the sintered body and the c-axis direction of the hexagonal ferrite substrate at the EBSP measurement point.
  • ⁇ ( ⁇ ) indicates the number of measurement points indicating ⁇ .
  • ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ ) and ⁇ ( ⁇ ) are the sum of ⁇ ⁇ ( ⁇ ) and ⁇ ( ⁇ ) for all ⁇ in the interval from 0 ° to 90 °, respectively. Indicates.
  • In the case of non-orientation, that is, isotropic, ⁇ is 45 °. Therefore, it is an observation surface
  • the c-axis is oriented in the in-plane direction of the surface.
  • the above azimuth difference ⁇ is set to 65 ° or more so that the azimuth solution
  • the c-plane is oriented in the direction perpendicular to the analysis surface, and a hexagonal ferrite substrate having excellent magnetic permeability in that direction is obtained.
  • is the angle when the difference between the projection direction of the c-axis direction onto the orientation analysis surface and a straight line in the orientation analysis surface is a positive acute angle
  • ⁇ ( ⁇ ) is the orientation Indicates the number of measurement points indicating the difference ⁇
  • m indicates the number of points divided between 0 ° and 90 °.
  • the one straight line may be arbitrary in the orientation analysis plane. By doing so, high magnetic permeability can be obtained even in a direction parallel to the c-axis orientation plane.
  • the index is divided by n, which is equivalent to the average number of measurement points, so that the results of EBSP analysis with different measurement points can be compared. ing.
  • the average value n of the number of measurement points is preferably set to about 4000. Also, the average heading difference
  • Directional magnetic permeability at 100 kHz is 30 or more, permeability at 100 kHz in the direction parallel to the c-axis orientation plane is 8 or more, and direction perpendicular to the c-axis orientation plane is parallel to the c-axis orientation plane It is also possible to make the permeability ratio of 0.15 or more.
  • the ratio of the permeability in the direction parallel to the c-axis orientation plane to the permeability in the direction perpendicular to the c-axis orientation plane is more preferably 0.20 or more.
  • the evaluation of EBSP may be performed using a 1 ⁇ m beam diameter and measuring at a 1 ⁇ m span.
  • Analysis region is to include 40 or more crystal grains in the analysis region, it may also be selected in the range of 0.01 ⁇ 0.3 X 10_ 6 m 2 according to the average particle diameter of the crystal grains les, but the invention performs orientation analysis employs an analysis area of 0. 16 X 10_ 6 m 2 as a condition versatile in.
  • the magnetic permeability in one direction of the sample may be evaluated by the method described below. In other words, a gap is made in the ring-shaped high- ⁇ ferrite whose magnetic permeability has been measured in advance, and then the wire is plated (hereinafter referred to as “yoke part”).
  • the sample whose magnetic permeability to be measured is unknown is processed so that it fits in the gap portion in the same manner as described above, the inductance L at 100 kHz is measured, and the magnetic permeability is calculated in light of the calibration curve.
  • the frequency characteristics of magnetic permeability are measured from 10MHz to 1.8GHz using an impedance meter 42 91 B (Agilent) by preparing a ring-shaped sample.
  • the hexagonal ferrite substrate can be manufactured using a conventional powder metallurgy method. Further, when using oriented Z-type ferrite or the like as the hexagonal ferrite substrate, the hexagonal ferrite substrate can be obtained, for example, as follows. An oriented hexagonal ferrite is obtained by sintering a compact obtained by molding a hexagonal ferrite powder having an easily magnetized surface in a unidirectional magnetic field. The molding in the unidirectional magnetic field may be performed by pressure molding in a DC static magnetic field, for example. In this case, the obtained hexagonal ferrite is obtained in which the c-plane is aligned parallel to the applied magnetic field direction and the c-axis isotropically oriented in the in-plane direction perpendicular to the direction.
  • the shape of the hexagonal ferrite powder is a flat plate in the c-plane direction and the anisotropy of the shape is large, according to transverse magnetic field molding (the pressurization direction and the magnetic field application direction are perpendicular)
  • the c-axis can also be oriented in the pressing direction, which is one direction, by pressure molding.
  • vertical magnetic field shaping the pressure direction and the magnetic field application direction are parallel
  • the c-plane is aligned parallel to the applied magnetic field direction, while the c-axis can be prevented from being oriented in a specific direction. is there.
  • the Z-type ferrite can be oriented by covering the rotating magnetic field from the direction perpendicular to the pressing direction during molding.
  • a method of applying the rotating magnetic field a method of rotating a mold filled with hexagonal ferrite powder in a unidirectional magnetic field until just before the start of pressurization may be used, or a magnetic field applying device may be rotated.
  • a rotating magnetic field may be applied by switching the direction of the applied magnetic field by switching a circuit using a device that can apply a magnetic field from a plurality of directions.
  • the Z-type ferrite powder used for molding contains a large number of single crystal grains.
  • the reaction is carried out in the state of calcined powder to enlarge the crystal grains, or once the sintered body is prepared and the sintered body is prepared, the single crystal grains are formed. It may be pulverized until the ratio increases to obtain Z-type ferrite powder.
  • MnO 3.0% by mass and LiCO is 0.4% based on this main component.
  • Mn 2 O, Li 2 CO 3 and SiO may be added during pulverization after calcination. next
  • the Z-type ferrite sintered body obtained under the same conditions as above was coarsely pulverized using a disk mill, and the obtained coarsely pulverized powder was pulverized with a vibration mill.
  • the specific surface area by the BET method was 1080m. 2 / kg Z-type ferrite powder was obtained.
  • a flour slurry was prepared by adding water and lwt% PVA to the obtained powder and wet-molded in a rotating magnetic field. The applied magnetic field was 0.5 MAZm.
  • the obtained compact was sintered in oxygen at 1300 ° C for 3 hours to obtain a sintered body of plane-oriented Z-type ferrite.
  • the obtained sintered body was crushed with a jaw crusher and coarsely pulverized with a disk mill to obtain coarsely pulverized powder. Further coarsely pulverized powder was pulverized with a vibration mill and pulverized for 2 hours 50 minutes at further baud Noremiru powder was pulverized with a vibration mill, the specific surface area by BET method of Z-type full Eraito of 2350m 2 / kg A powder was obtained. Ferrite slurry was prepared by adding water and lwt% PVA to the obtained powder, and wet-molded by applying a uniaxial DC magnetic field in the direction perpendicular to the press direction. The applied magnetic field was 0.84 MA / m. Sinter the resulting molded body in oxygen at 1300 ° C for 3 hours Thus, a sintered body of unidirectionally oriented Z-type ferrite was obtained (Example 4).
  • Table 1 summarizes the properties of the Z-type ferrite sintered bodies of Examples 1 to 4 and the non-oriented ferrite sintered body of Comparative Example 1 produced in this manner.
  • the initial permeability in the “magnetic field application direction” is larger than the initial permeability in the “magnetic field perpendicular direction”. If these ferrite sintered bodies are used as a substrate for a coil member, and the “magnetic field application direction” is the direction in which the coil member is sandwiched, the initial permeability in the direction in which the coil member is sandwiched is the direction in which the coil member is sandwiched. It becomes a structure larger than the initial permeability of the direction perpendicular
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the results of examining the frequency characteristics of the initial permeability ⁇ of the samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1.
  • ⁇ ′ is the real component of the initial permeability
  • ⁇ ′′ is the imaginary component of the initial permeability ⁇
  • the initial permeability ⁇ is prepared by impedance measurement 429 IB (manufactured by Agilent) using a ring-shaped sample.
  • the initial permeability ⁇ at a high frequency of the Z-type ferrite sintered body of Example 1 is higher than that of the Comparative Example 1 sample.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the results of examining the frequency characteristics of the initial permeability ⁇ of the samples obtained in Example 2 and Example 1, where is the real component of the initial permeability / and ⁇ “ This is the imaginary component of the initial permeability ⁇ , and the initial permeability / was measured under the same conditions as above.
  • Example 2 exhibited a higher initial permeability ⁇ than the non-oriented sample of Example 1.
  • Table 1 for Examples 1, 3, and 4, as the orientation degree evaluated by X-ray diffraction, the c-axis orientation degree in the orientation magnetic field application direction is fc, and the c-axis orientation degree in the perpendicular direction is fc (Press direction ⁇ ⁇ L
  • the Z-type ferrites of Examples 2 to 4 that were oriented exhibited an initial permeability ⁇ of 15 or more at 1 GHz, which was 1.5 times or more that of the unoriented cage-type ferrite of Example 1.
  • the volume resistivity is 2 to 8 XI 0 4 ⁇ ⁇ ⁇ , which is a sufficiently high value.
  • the specific surface area of the powder is 2300 m 2 / kg or more, and the sintered body density is 5.0 X 10 3 kg / m 3 or more.
  • Example 4 shows a high initial magnetic permeability ⁇ of 40 or more at 100 MHz. ing. The degree of orientation evaluated by X-ray diffraction is 0.66, indicating that the degree of orientation is high. Thus, by aligning the saddle type ferrite, the initial permeability is greatly improved while maintaining the high frequency characteristics.
  • FIG. 13 shows the common mode impedance (Zc) and differential impedance (Zd) of the common mode filter having the structure shown in FIG. 4 for the saddle type ferrite (Example 1 and Comparative Example 1) having the characteristics shown in FIG. It is a figure for demonstrating the result of having evaluated the frequency characteristic by simulation.
  • the outer dimensions are 1.25mm x lmm x 0.5mm
  • the thickness of the Z-type ferrite is 0.21mm
  • the thickness of the coil member composed of the insulating layer is 0.08mm
  • the number of turns of the planar spiral coil is 3 times
  • the line width was 0.05 mm.
  • Example 1 the common mode filter using the Z-type ferrite sintered body of Example 1 (Example 1) is compared with the case of using Ni—Zn ferrite (Comparative Example 1). It can be seen that the common mode noise suppression effect at high frequencies is high due to the high common mode impedance at high frequencies.
  • plane orientation means a mode in which the c-axis direction is aligned in one direction and the c-plane is oriented parallel to one surface.
  • One-way orientation means that the c-plane is parallel to one direction and the c-axis direction is random in the plane.
  • the coil member has a round shape of 3 turns, a conductor wire width of 0.05 mm, a length of 1.25 mm, and a width of 1 mm, the long side of the rectangle is the x direction and the short side.
  • the board of the hexagonal ferrite is a direction sandwiching the coil member and the z-direction.
  • the initial permeability in the orientation magnetic field direction is 30, the initial permeability ⁇ in the perpendicular direction is 1 for easy plane orientation, 15.5 for unidirectional orientation, and the non-orientation initial permeability ⁇ is 15 It was.
  • the c-axis is oriented in the X direction, which is the longitudinal direction of the rectangle (that is, the c-face is oriented in the yz-plane direction). It can be seen that the amount of noise attenuation is greatly increased compared to the configuration of 7. In the configurations of No. 4, No. 5 and No. 6 in which the c-axis is oriented in the same in-plane direction, the noise attenuation is increased compared to the case of no orientation. In particular, it can be seen that the configuration of No. 6 in which the in-plane direction in which the c-axis is oriented is perpendicular to the direction in which the coil member is sandwiched (that is, the z-axis) has particularly large noise attenuation.
  • Table 3 shows the results of evaluating the relationship between the degree of orientation and noise attenuation in the case of plane orientation (c axis ⁇ x direction) and unidirectional orientation (c axis ⁇ z direction).
  • the non-orientation permeability is 15, and the initial permeability ⁇ with an orientation degree of 100% is 30, and the ratio of the initial permeability ⁇ in the orientation magnetic field application direction is the orientation degree, and the initial permeability ⁇ is the model is doing.
  • the permeability of the intermediate orientation was modeled on the assumption that the permeability in the direction of the orientation magnetic field decreased and the permeability in the perpendicular direction increased as the orientation degree decreased. [0126] [Table 3]
  • the noise attenuation increases as the degree of orientation increases, and the effect of using oriented and anisotropic ferrite can also be confirmed in this study.
  • the noise attenuation increases as the degree of orientation increases.
  • the degree of orientation exceeds 80%, the noise attenuation decreases.
  • the degree of orientation is 70% or more, the noise attenuation increases by 2 dB or more compared to non-oriented, and when the degree of orientation is 80 to 90%, the noise attenuation increases by 2.5 dB or more compared to non-oriented.
  • the amount of noise attenuation increases as the degree of orientation increases, and the effect of using the oriented and anisotropic ferrite can be confirmed.
  • the amount of noise attenuation increases as the degree of orientation increases.When the degree of orientation exceeds 70%, the amount of noise attenuation increases by 2 dB or more compared to non-orientation. The amount of attenuation increases by 2.5 dB or more compared to non-oriented.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the result of evaluating the characteristics of a common mode filter having an external dimension of Imm X Imm X O. 8 mm using the ferrite of Example 4, and 1 mm X 1 mm X 0.
  • Imm X Imm X O. 1mm coil member is sandwiched between two 35mm hexagonal ferrite substrates, and the direction of ferrite orientation (direction parallel to the c-plane) is selected to select the common mode noise attenuation. It is the result of having measured with the network analyzer.
  • the present invention provides a coil component that is small in size and can exhibit high impedance characteristics even in a high frequency band, particularly a coil component that is used as a transformer, a common mode filter, and the like, and a method for manufacturing the same.

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Abstract

 本発明のコイル部品は、絶縁層を介して積層された複数のコイル線路を有するコイル部材が、六方晶フェライト基板によって挟まれており、当該六方晶フェライト基板は異方性を有する。「異方性」を有するとは、基板の方向によって結晶方位の揃い方が異なること、換言すれば、六方晶フェライト基板のフェライト結晶粒のc軸方位に異方性を有することをいう。この「異方性」の結果、初透磁率も方向によって異なる。コイル部材を挟み、磁路を形成する磁性基板を当該六方晶フェライト基板とすることによって、初透磁率をより高周波まで維持できるため、コイル線路により発生するインピーダンスの高周波特性を向上させることが可能である。さらに、異方性を有する六方晶フェライト基板は初透磁率が高い方向と低い方向を有するため、当該六方晶フェライト基板を用いることで、コイル部材の形状・構成に応じて初透磁率の高い方向、低い方向を使い分けることができる。

Description

明 細 書
コイル部品およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、高周波におけるインピーダンス特性に優れるコイル部品、特にトランスや コモンモードフィルタ等として使用されるコイル部品に関する。
背景技術
[0002] パーソナルコンピュータや携帯端末等の電子機器における信号伝送速度の高速 化や駆動周波数の高周波化が進んでいる。例えば、伝送速度 400Mbpsの IEEE13 94aや伝送速度 480Mbpsの USB2.0の規格はすでに広く普及しており、より高速な HDMI (700Mbps)、 IEEE1394b (800Mbps)も控えてレヽる。これらの高速差動伝 送において用いられるコモンモードフィルタなどのコイル部品は、高周波に対応した ものであること、小型であることなどが要求される。
[0003] 図 1は、トランスやコモンモードフィルタ等として使用される従来の小型のコイル部品 の構成例を示す分解斜視図で、この図に示すように、グリーンシート積層技術を利用 して製造したコイル部品が知られている。このコイル部品は、コイル導体(3a、 3b)を 表面に設けた絶縁体グリーンシート(2a、 2b)を積層してなるコイル部 6と、このコィノレ 部 6を磁性体ダリ一ンシート( 1 a及び 1 b)で挟み込んで圧着'焼成後、外部電極(図 中省略)をコイル部 6の側面に形成することにより製造されている。
[0004] なお、スルーホール 4aはコイル導体 3aと絶縁体グリーンシート 2c上に形成した引 出電極 5aとを接続して第一のコイル線路を構成するもので、スルーホール 4bはコィ ル導体 3bと絶縁体グリーンシート 2c上に形成した引出電極 5bとを接続して第二のコ ィル線路を構成するものである。また、薄膜工法を使用したコモンモードフィルタも知 られている(特開平 8— 203737号公報(特許文献 1)、特開 2005— 85800号公報( 特許文献 2) )。
[0005] 図 2 (A)〜(C)は、従来の薄膜工法を用いたコイル部品の断面図で、図 2 (A)は、 コイル線路(9a、 9b)の中心軸を含む平面で切断したコモンモードチョークコイルの 断面図である。なお、コイルの形状、配置は図 1に示すものと同様である。このコィノレ 部品は、磁性基板 7a上に薄膜工法にて引出電極を形成し、その後順次、絶縁層 8a 、第一のコイル線路 9a、絶縁層 8b、第二のコイル線路 9b、絶縁層 8cを薄膜工法を 用いて形成し、その上面より接着層 10を介して磁性基板 7bで挟み込んだ構造であ る。これらのコイル線路に通電すると、このコイル部品には図 2 (B)に示したように磁 力線が生じる。
[0006] さらに、図 2 (C)に示すように、コイル線路(9a、 9b)の内側および外側に磁性層 12 a〜 12cを配置すれば、漏洩磁束を低減し、コイル部品のインピーダンスの低下を防 ぐことが可能である。例えば、上記の特許文献 2では、磁性層としてポリイミド樹脂とフ エライト磁粉の混合物が用いられてレ、る。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 上述したような従来のコイル部品では、磁性基板として主に Ni_Zn系のスピネル 型(立方晶)フェライトが使用されているが、当該スピネルフェライトは初透磁率が比 較的低い周波数で低下するため、高周波におけるインピーダンスは必ずしも十分で はない。特に、 IEEE1394bのように、 800Mbps以上の高速伝送用途においては、 十分なインピーダンスを確保することが困難であるため、従来のコイル部品では、こ れら高速伝送用途に対応することは困難であった。
[0008] そこで、本発明は、小型で、高い周波数帯域においても高インピーダンス特性を発 現しうるコイル部品を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明のコイル部品は、絶縁層を介して積層された複数のコイル線路を有するコィ ル部材が、六方晶フヱライト基板によって挟まれており、当該六方晶フェライト基板は 異方性を有することを特徴とする。ここで、「異方性」を有するとは、基板の方向によつ て結晶方位の揃い方が異なること、換言すれば、六方晶フェライト基板のフェライト結 晶粒の c軸方位に異方性を有することをいう。六方晶フヱライトは、 c軸に垂直な方向 を磁化容易面とする磁気異方性を有するため高周波まで初透磁率を維持できる磁 性材料である。この「異方性」の結果、初透磁率も方向によって異なる。
[0010] このような結晶磁気異方性を有する六方晶フェライトは、配向させることができる。例 えば、 Z型フェライトは c軸に垂直な面を磁化容易面とする磁気異方性を有するため に配向させることが可能である。六方晶フェライトの c軸が基板の一の面内方向に配 向している状態は、 X線回折で評価すればよい。回折ピークの面指数を (HKL)とす るとき、基板の一の面で X線回折を行った場合に、 c軸に対し平行な特定の面 (hkO) からの回折ピーク強度(I )と、 c軸に垂直な特定の面(001)からの回折ピーク強度( hkO
I )との比(I /1 )が、他の面で X線回折を行った場合に比べて大きくなつていれ
001 hkO 001
ば、上記一の面内方向に C軸が配向していると言える。
[0011] 通常、材料特性としては無配向状態の初透磁率が採用されるが、無配向の状態で 材料特性に限界があっても、配向させることにより所定の方向の初透磁率を高めるこ とができる。コイル部材を挟み、磁路を形成する磁性基板を当該六方晶フェライト基 板とすることによって、初透磁率をより高周波まで維持できるため、コイル線路により 発生するインピーダンスの高周波特性を向上させることが可能である。さらに、異方 性を有する六方晶フェライト基板は初透磁率が高い方向と低い方向を有するため、 当該六方晶フェライト基板を用いることで、コイル部材の形状'構成に応じて初透磁 率の高レ、方向、低レ、方向を使レ、分けること力 Sできる。
[0012] また、上記コイル部品において、上記六方晶フェライト基板は、コイル部材を挟む方 向の初透磁率が、コイル部材を挟む方向に垂直な方向の初透磁率よりも大きいこと が好ましい。非磁性のコイル部材を挟む場合は磁気ギャップが生じやすぐコイルの 軸方向の磁路の磁気抵抗が高くなりやすい。したがって、六方晶フェライトを配向さ せて初透磁率を高めた方向を、コイルの軸方向、すなわち上記コイル部材を挟む方 向とすれば、全体の磁気抵抗を低減し、高インピーダンスを確保するうえで有利な構 成となる。特に、平面スパイラル線路を採用する場合は、扁平形状のコイル部品を六 方晶フェライト基板が挟む構成となるため、初透磁率に係る上記構成は、かかる場合 に好適である。
[0013] さらに、上記コイル部品において、上記六方晶フェライト基板は、コイル部材を挟む 方向に垂直な一の方向の初透磁率が、コイル部材を挟む方向の初透磁率と略等しく 、コイル部材を挟む方向に垂直な他の方向の初透磁率がコイル部材を挟む方向の 初透磁率よりも小さいものとしてもよい。力かる構成によればコイル部材を挟む方向だ けでなく、それに垂直な方向の磁気抵抗も低減することができる。
[0014] また、上記コイル部品において、上記六方晶フェライト基板は、結晶方位の c軸が一 の面内方向に配向していることが好ましい。当該構成では、上記一の面内方向の初 透磁率においても、透磁率の高レ、 c面からの寄与が加わる。したがって、かかる構成 は、上記一の面内方向に垂直な方向の透磁率を特に高められるとともに、当該方向 以外の方向においても高い透磁率を維持できるので、インピーダンスを高め、ノイズ 減衰量を増加させるうえで有利である。
[0015] さらに、上記コイル部品において、上記一の面内方向はコイル部材を挟む方向に 直角であることが好ましい。六方晶フェライトの結晶は c面(c軸に垂直な面)内の方向 には高い透磁率を有し、 c軸方向には低い透磁率を有する。したがって、 c軸がコイル 部材を挟む方向に垂直な面内方向に配向していると、 c面はコイル部材を挟む方向 に沿うようになるため当該方向の初透磁率が大きくなり、コイル部材全体の磁気抵抗 の低減につながる。さらに、上記コイル部材を挟む方向に垂直な面内方向において 、上記 c軸の配向が等方的であることがより好ましい。かかる構成では、 c軸が上記面 内方向においてランダムな方向を向いており、 c面も上記面内方向に直角ではあるも ののその向きは当該面内方向にランダムに向くことになる。この場合、上記面内方向 では、 c面内方向の高い透磁率と c軸方向の低い透磁率の中間の透磁率を均等に発 現し、初透磁率は当該面内方向では方向に依存しないため、磁路の断面積を広くと ること力 Sできる。
[0016] かかる構成は、全体の磁気抵抗を低減し、高インピーダンスを確保するうえで有利 な構成となる。すなわち、当該構成は、絶縁層を介して積層された複数のコイル線路 を有するコイル部材が、六方晶フヱライト基板によって挟まれているコイル部品に好 適な構成となる。また、力かる配向を持つ六方晶フェライト基板は簡易な一方向の配 向磁界中の成形に基づいて得られるため、上記構造を採用すれば、コイル部品全体 の製造を簡略化し、低コストのコイル部品を提供することができる。
[0017] また、上記コイル部品において、上記結晶方位の c軸が、上記一の面内方向のうち 一方向に配向していることが好ましい。かかる構成では、 c面が上記コイル部材を挟 む方向を含む 1つの面内に揃った状態になるため、当該方向で特に高い透磁率を 発現する。当該高透磁率を発現する方向とコイルの軸方向、すなわちコイル部材を 挟む方向が一致するので、コイル部品全体の磁気抵抗の低減に特に有効である。
[0018] さらに、上記コイル部品において、コイル部材は、コイル部材を挟む方向から見た 形状が略矩形または略楕円形であり、上記一方向は、コイル部材の矩形長手方向ま たは楕円長手方向であることが好ましい。力かる構成では、コイル部材の長手方向に は c軸方向の低い透磁率を発現し、コイル部材を挟む方向およびコイル部材の短手 方向には c面内方向の高い透磁率を発現する。このため他の方向に取る場合より磁 気抵抗が低減される磁路の割合が大きくなり、全体の磁気抵抗を低減し、高インピー ダンスを確保するうえで有利な構成となる。なお、ここでいう略矩形または略楕円形と は、概略形状において長手方向、短手方向を区別できる矩形または楕円形状をいい 、長方形の角の丸みを帯びたもの、コイルの卷端に由来する形状の歪みも許容する 趣旨である。コイル部品の面積の増加を抑えるためには、略矩形であることがより好 ましい。
[0019] さらに、上記コイル部品において、コイル部材力 上記六方晶フェライト基板がコィ ル部材を挟む方向に垂直な方向に複数並設されていることが好ましい。当該構成に よれば、六方晶フェライト基板が異方性を有することに起因する上記利点を活力しつ つ、アレイ型のコイル部品を実現できる。
[0020] また、上記コイル部品において、コイル部材カ 上記六方晶フェライト基板がコイル 部材を挟む方向に垂直な一方向に複数並設されるとともに、上記六方晶フェライト基 板は結晶方位の c軸がコイル部材を挟む方向に垂直な面内方向に配向していること も好ましい。かかる構成の場合、上記コイル部材を挟む方向の透磁率が高ぐそれに 垂直な方向、すなわちコイル部材を並べる面内方向の透磁率が低くなる。そのため、 コイル部材間の磁気抵抗が高くなり、当該コイル部品が並ぶ方向への磁束の流れが 抑制されるため、アレイ型のコイル部品間の干渉を抑制することができる。
[0021] また、上記コイル部品において、コイル部材力 上記六方晶フェライト基板がコイル 部材を挟む方向に垂直な一方向に複数並設されるとともに、上記六方晶フェライト基 板は結晶方位の c軸が上記一方向に配向していることも好ましい。かかる構成のよう に、コイル部品が並ぶ方向に六方晶フェライト基板の結晶方位の c軸が配向する関 係になるように、六方晶フェライト基板の配向並びにコイル部品および六方晶フェライ ト基板の配置を構成することによって、磁化容易面は当該コイル部品が並ぶ方向に 垂直な方向を向き、磁化困難軸が当該コイル部品が並ぶ方向となる。そのため、当 該コイル部品が並ぶ方向への磁束の流れがいっそう抑制され、アレイ型のコイル部 品間の干渉を抑制することができる。
[0022] 本発明の他のコイル部品は、絶縁層を介して積層された複数のコイル線路を有す るコイル部材が、六方晶フェライト基板によって挟まれており、上記六方晶フェライト 基板は、 Z型フヱライトであり、 1GHzでの初透磁率が 14以上であることを特徴とする 。 Z型フェライトは、例えば 1GHzの高周波においても高い初透磁率を有するため、コ ィル部品の高周波におけるインピーダンスを高めるのに好適である。また、コイル部 材を挟む磁性体である六方晶フヱライト基板の 1GHzでの初透磁率を高めると、コィ ル部材の端面での漏洩磁束を低減することができるため、磁性体部分を薄くし、コィ ル部品全体の低背化を図ることができる。上記初透磁率を 14以上とすることによって スピネル系フェライトを用いた場合に比べてコイル部品のインピーダンス特性を大幅 に改善することができる。
[0023] さらに、上記コイル部品はコモンモードフィルタであり、 1GHzでのコモンモードノィ ズの減衰量が 14dB以上であることが好ましい。当該コイル部品は、高周波で高いィ ンピーダンスを得やすいため、高周波化、低背化の進む高速差動伝送用のコモンモ ードフィルタとして好適である。コモンモードフィルタとして力かる特性を有するコイル 部品は、高速伝送のために 1GHzまでのノイズ減衰量が要求される用途に好適であ る。当該減衰量は 18dB以上がより好ましい。また、上記コイル部品において、上記複 数のコイル線路は、第 1の平面スパイラル線路と、当該第 1の平面スパイラル線路と 対向して配置された第 2の平面スパイラル線路を有することが好ましい。
[0024] コイル線路を平面スパイラル線路とすることで、少ないコイルの積層数で高レ、インピ 一ダンスを得ることができ、ヘリカルコイルを形成する場合に比べて、コイルの高さを 低くすることできるため、コイル部品の小型化、低背化を図ることができる。また、コィ ル作製工程も多層ヘリカルコイルと比較して簡便になり、生産性向上、コスト低減にも 寄与する。逆にコイル部品の高さを一定とすれば、六方晶フェライトの基板を厚くする ことができるので、漏れ磁束を低減できる。また、上記六方晶フェライトの間隔を狭め ること力 Sできるので、漏れ磁束を抑制するうえでも有利である。これは、特に磁性材料 の初透磁率が低くならざるをえなレ、 1GHz以上の高周波において高インピーダンスを 得ることに寄与する。
[0025] 本発明のコイル部品の製造方法は、所定のパターンの導電体を印刷した絶縁材料 グリーンシートを積層して積層体を得る工程と、上記積層体を焼結してコイル部材を 得る工程と、六方晶フェライトの焼結体を上記コイル部材の上下に接着する工程とを 有することを特徴とする。焼結温度は、 Ag等の導電体と一体焼成可能な絶縁材料に 比べて、六方晶フェライトの方が高い。添加物等による六方晶フェライトの低温焼結 化は初透磁率の低下を招き、絶縁材料と導電体の高温焼結化は電極材料として Pd や Pt等の高価な元素を必要としコストの上昇を招く。したがって、これらの成形体を同 時に焼結するよりも、コイル部材と六方晶フェライトは別体として焼結体を作製して、 その後これらを接着することが好ましい。外部電極は個片に切断後、例えば低温硬 化型樹脂をバインダとした Agペーストを印刷'硬化し、無電解めつきにて Ni、 Snを順 次形成することで作製できる。かかる方法は、高温で処理する必要がないため、低コ ストで作製できる点で好ましレ、。
[0026] さらに、上記コイル部品の製造方法において、上記コイル部材のコイルパターンの 内側および外側のうち少なくとも一方に上記コイル部材を積層方向に貫通する貫通 孔を設け、当該貫通孔への磁性体の充填と上記接着とを磁性体を含む接着剤で行 うことが好ましい。接着剤として磁性体を含むものを用いれば貫通孔への磁性体の充 填と、六方晶フェライト焼結体とコイル部材の接着のための接着剤の塗布を同時に行 うことができる。貫通孔が磁性体で充填されることによって、磁束の漏洩を抑制するこ とができる。また、磁束漏洩抑制の観点からは、貫通孔はコイルパターンの内側およ び外側に設けられていることが好ましい。さらに、貫通孔は焼成前の積層体において 形成しておくことが好ましレ、。焼成前の積層体の方が貫通孔の形成が容易だからで ある。
[0027] 本発明の別のコイル部品の製造方法は、所定のパターンの導電体を印刷した絶縁 材料ダリーシートを積層して積層体を得る工程と、当該積層体を六方晶フェライトの 焼結体で挟んだ状態で焼結する工程とを有することを特徴とする。上述のように六方 晶フェライトの焼結温度は、導電体と一体焼成可能な絶縁材料のそれよりも高いので 、一度焼結した六方晶フェライトの焼結体は上記絶縁材料の焼結温度まで昇温して も、ほとんど収縮しない。したがって、上記積層体を力、かる六方晶フェライトの焼結体 で挟んで焼結することによって、焼結に伴う上記積層体の反りや積層体と六方晶フエ ライトの界面方向の収縮を抑制するので、コイル部品の寸法の高精度化に寄与する 。この場合、上記積層体には、重石または加圧手段で六方晶フェライトの焼結体から 加圧される状態で焼結することが好ましレ、。
[0028] また、上記コイル部品の製造方法において、上記絶縁材料グリーンシートの、上記 コイル部材のコイルパターンとなる部分の内側および外側のうち少なくとも一部に、磁 性体を含有するペーストを用いて磁性層を印刷し、各絶縁材料ダリーシートを印刷さ れた前記磁性層を対置させて積層して積層体を得ることが好ましレ、。上記の印刷法 を用いれば、極めて簡易に磁性層を形成することができる。印刷された磁性層を対 置、すなわち重なるように積層することで、六方晶フェライトの焼結体基板間で擬似 的な磁路が形成される。また、グリーンシートの磁性層を印刷する部分には、予めス ルーホールを設けておいて磁性層を貫通させてもよい。
[0029] また、上記コイル部品の製造方法において、積層体において、上記コイル部品のコ ィルパターンとなる部分の内側および外側のうち少なくとも一方に貫通孔を設け、当 該貫通孔に磁性体を含有するペーストを充填したのち、焼結してもよい。この場合に は、コイル部材を貫通する磁性層の形成を簡略化することができる。
[0030] さらに、上記コイル部品の製造方法において、上記六方晶フヱライトは磁化容易面 を持ち、当該六方晶フェライトの焼結体は、六方晶フェライト粉末を一方向磁界中で 成形して得られた成形体を焼結して得られるものであることが好ましレ、。この方法によ れば、磁化容易面(c面)がー方向、すなわち磁界印加方向に平行になるように配向 されるため、当該方向の透磁率を高め、コイル部品の高性能化を図ることができる。 一方、当該方向に垂直な面方向には磁化容易面がランダムに向くことになるため、 当該面方向における透磁率の低下を抑えることができる。六方晶フェライトは、例え ば 1GHzの高周波においても高い初透磁率を有するという点では、 Z型フヱライトが 好ましい。
[0031] また、上記成形時における印加磁界は、回転磁界であってもよい。すなわち、上記 コイル部品の製造方法において、上記六方晶フェライトは磁化容易面を持ち、当該 六方晶フェライトの焼結体は、六方晶フェライト粉末を回転磁界中で配向させ、成形 して得られた成形体を焼結して得られるものであることが好ましレ、。かかる方法によれ ば、磁化容易面を一方向、すなわち回転磁界の軸に垂直な面方向に揃えるように配 向することができるため、当該面内方向の透磁率を特に高くしてコイル部品の高性能 ィ匕を図ることができる。
発明の効果
[0032] 本発明によれば、高周波におけるインピーダンス特性に優れる小型、低背のコイル 部品、特にトランスやコモンモードフィルタ等として好適なコイル部品およびその製造 方法を提供できる。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]図 1は、従来のグリーンシート積層技術を用いたコイル部品を示す分解斜視図 である。
[図 2]図 2 (A)〜(C)は、従来の薄膜工法を用いたコイル部品の断面図である。
[図 3]図 3は、本発明のコイル部品の第 1の実施形態を示す分解斜視図である。
[図 4]図 4は、本発明のコイル部品の第 2の実施形態を示す分解斜視図である。
[図 5]図 5は、本発明のコイル部品の第 2の実施形態の断面の概略図である。
[図 6]図 6は、本発明のコイル部品の第 3の実施形態を示す分解斜視図である。
[図 7]図 7は、本発明のコイル部品の第 3の実施形態の断面の概略図である。
[図 8]図 8 (A)および (B)は、焼結体における配向状態を示すための模式図で、図 8 ( A)は「一方向配向」状態の場合、図 8 (B)は後述の「面配向」状態の場合を図示して いる。
[図 9]図 9は、本発明のコイル部品の第 4の実施形態を示す分解斜視図である。
[図 10]図 10は、本発明のコイル部品の第 4の実施形態のコモンモードフィルタの外 観斜視図である。
[図 11]図 11は、実施例 1および比較例 1で得られたフェライト試料の初透磁率の周波 数特性を示す図である。
[図 12]図 12は、実施例 2および実施例 1で得られた Z型フェライト試料の初透磁率の 周波数特性を示す図である。
[図 13]図 13は、図 11の特性を持つ Z型フェライトについて、図 4の構造のコモンモー ドフィルタのコモンモードインピーダンス(Zc)およびデフアレンシャルインピーダンス( Zd)の周波数特性をシミュレーションにより評価した結果を説明するための図である。
[図 14]図 14は、実施例 4のフェライトを用いてコモンモードフィルタを作製した場合の ノイズ減衰量の周波数特性を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明は必ずし もこれらの実施形態に限定されるものではない。
[0035] 第 1の実施形態:図 3は、本発明のコイル部品の第 1の実施形態を示す分解斜視図 である。本実施形態のコイル部品はコモンモードチョークコイルである力 本発明のコ ィル部品はコモンモードチョークコイルに限るものではなぐ他の用途のチョークコィ ルゃトランスなどでもよぐこれらのコイル部品の小型化、高周波特性の向上を図るこ とが可能である。
[0036] 図 3に示すコイル部品では、非磁性の絶縁層 14bを介して積層された複数のコイル 線路(15a、 15b)を有するコイル部材 18が、焼結体で構成された六方晶フェライト基 板(13a、 13b)によって挟まれている。図 3に示すように、平板状の直方体形状を有 する六方晶フェライト基板(13a、 13b)力 コイルの卷回軸の方向に、コイル部材 18 を挟んでいる。図 3に示す構成では、コイル部材はさらに、積層したコイル線路の片 側、すなわち絶縁層 14aの下側に引き出し線(17a、 17b)を配した絶縁層 14cを、も う一方の片側には絶縁層 14dを設けてある。コイル部材 18と六方晶フェライト基板(1 3a、 13b)とは接着層(19a、 19b)を介して接着されている。
[0037] なお、コイル部品の中には、コモンモードチョークコイルやトランスなどの機能を果た す部分が、一つ形成されてもよいし、複数形成されてもよい。当該部分が複数形成さ れている場合は、アレイ型のコイル部品を形成することとなる。アレイ型のコイル部品 についてはさらに後述する。 [0038] 図 3に示す構成では、コイル線路(15a、 15b)は、それぞれ絶縁層(14a、 14b)の 表面に形成された平面スパイラル線路であり、互いに対向するように配置されている 。コイル線路(15a、 15b)はその概略形状が矩形の平面スパイラル線路であり、 90° に屈曲しながら渦巻き状に卷回している。コイル線路(15a、 15b)の内側のコイル端 はスルーホール(16a、 16b)を介して引き出し線(17a、 17b)に接続される。なお、コ ィル線路は図 3に示すようなスパイラル線路に限らず、導体パターンを積層して得ら れるヘリカル線路であってもよい。ただし、低背化(コイル部品の薄型化)等のために は平面スパイラル線路が好ましレ、。
[0039] 六方晶フェライト基板(13a、 13b)は、コイル部材とは別に作製しておく。これは、全 体を一体で焼結してコイル部品を形成しょうとすると、基板に用いる六方晶フェライト は、低温焼結化のために磁気特性を犠牲にして組成変更、添加物添加が必要となる ためである。別体で六方晶フヱライト基板を作製しておくことによって磁気特性、特に 高周波における初透磁率 μが高い基板を適用することができる。なお、六方晶フェラ イト基板は、焼結体基板のほか単結晶基板であってもよい。
[0040] 基板として六方晶フェライトの焼結体基板を別体で作製する場合は、コイル部品と の同時焼成が不要であるため、焼結体密度を十分に高くすることができる。そのため 、基板の強度も上がり、素子組み立てにおける破損等の不具合を低減することができ る。六方晶フェライト基板として焼結体基板を用いる場合、十分な強度を確保するた めには焼結体密度は 4.8 X 103kg/m3以上であることが好ましい。より好ましくは、 5. 0 X 103kg/m3以上、さらに好ましくは 5.1 X 103kg/m以上である。
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[0041] 磁性基板として磁気特性の高い六方晶フェライトの基板を用いることは、磁束の漏 洩抑制に有利であり、特にコイル部品の磁路が開磁路を構成する場合の漏洩磁束 の抑制に寄与する。また、平面スパイラル線路を用いることは、磁路における磁気ギ ヤップを小さくすることにつながるので、六方晶フェライト基板の採用と相俟って小型 、低背(薄型)のコイル部品の高性能化に好適な構成となる。
[0042] 次に、コイル部材の製造方法を説明する。コイル部材は例えば、通常のグリーンシ 一ト法を用いて作製すればよい。所定のパターンの導電体を印刷した絶縁材料ダリ 一ンシートを積層して積層体を得る工程と、この積層体を焼結してコイル部材を得る 工程を経てコイル部材が作製される。
[0043] 図 3を参照しつつ具体的に説明する。引出線(17a、 17b)、コイル線路 15a、およ びコイル線路 15bのそれぞれを形成するように導電体を表面に印刷した絶縁材料グ リーンシートと、導電体を印刷していない絶縁材料グリーンシートを、図 3に示す順序 に積層して積層体となし、この積層体を焼成してコイル部材 18を得る。絶縁材料ダリ ーンシートのコイル線路(15a、 15b)の内側のコイル端に相当する部分にはレーザ 光によってスルーホール(16a、 16b)を形成し、これらのスルーホールには導電体を 充填しておき、引出線(17a、 17b)との導通をとる。
[0044] グリーンシート用の絶縁材料には、誘電体セラミックスなどを用いればよい。なお、 寄生容量低減の観点からは、比誘電率が 15以下の誘電体材料を用いることが好ま しレ、。例えば、 Al、 Si、 Srを主成分として Ti、 Bi、 Cu、 Mn、 Na、 Kを副成分とする材 料や、 Al、 Si、 Srを主成分として Ca、 Pb、 Na、 Kを複成分とする材料や、 Al、 Mg、 S i、 Gdを含む材料や、 Al、 Si、 Zr、 Mgを含む材料などを用いることができる。
[0045] また、コイル線路等を形成する導電体は、 Ag、 Ag— Pd、 Pt、 Ni等の導電ペースト を用いればよい。また、 HTCC (高温同時焼成セラミック)技術を用いて、絶縁材料を Al Oを主体とするものとし、導電体をタングステン (W)やモリブデン (Mo)等の高温
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で焼結可能な金属導体として上記コイル部品を構成しても良い。なお、樹脂積層基 板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を絶縁材料として用いて、 コイル部材を構成することも可能である。
[0046] コイル部材は、フォトリソグラフィ等を用いた薄膜プロセスやプリント基板プロセスを 用いて作製してもよい。ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂や誘電体セラミック スなどの絶縁層上にスパッタリングなどにより導電体膜を形成した後、この導電体膜 の上にフォトレジストを形成する。コイル線路のパターンを形成したフォトマスクを用い て露光させる。さらに未露光部分のレジストを除去した後エッチングによりコイル線路 のパターン以外の部分の導電体を除去する。その後レジストを除去することでコィノレ 線路が形成される。これにさらに絶縁材料を形成するなどしてコイル部材を得る。か 力、る方法の場合は、上記コイル部品を六方晶フヱライト基板上に形成していくように すると、コイル部品と六方晶フヱライト基板との接着工程の一部を省くこともできる。 [0047] さらに、コイル部材と六方晶フェライトの焼結体基板とを、接着剤の層である 接着層(19a、 19b)を介して接着する。用いる接着剤に特別な限定はないが、例え ば熱硬化性の樹脂を用いることができる。接着後は切断等の工程を経た後、コイル の引出線の部分に外部電極を設けてコイル部品を得る。
[0048] また、コイル部材と六方晶フェライト基板との接着は、上述したようなグリーンシート 法で積層体を得る工程の後に、積層体を六方晶フェライト基板で挟んだ状態で焼結 して接着してもよい。このような方法によっても、コイル部材と六方晶フヱライト基板と がー体となったコイル部品を得ることが可能である。積層体の焼結温度は、 Agなどの 導電体の溶融温度に合わせて 700〜900°C程度に設定される。六方晶フェライトの 焼結温度は、通常 1200〜: 1300°C程度である。このため、積層体に好適な温度で、 六方晶フェライト基板と積層体を一緒に焼結しても、六方晶フェライト基板の特性に はほとんど影響を与えなレ、。また、力かる温度では六方晶フェライト基板はほとんど収 縮しない。したがって、六方晶フェライト基板によって、積層体の面内方向の収縮が 抑制されることになり、寸法精度の向上を図ることもできる。なお、積層体と六方晶フ エライト基板との間に、密着性を高めるためにガラス接着剤などの低融点のガラス成 分に富む層を挟んで焼結してもよレ、。
[0049] 第 2の実施形態:図 4および図 5は、本発明のコイル部品の第 2の実施形態を説明 するための図で、図 4は本実施形態のコイル部品の分解斜視図、図 5は当該コィノレ 部品の断面の概略図である。なお、図 5では、スルーホール(16a、 16b)の図示は省 略してある。また、これら図 4および図 5において、第 1の実施形態と同じ部材には同 じ符号を付してある。本実施形態のコイル部品は、上述の第 1の実施形態の構成に カロえて、コイル線路の内側に磁性層 20b、外側に磁性層 20aおよび 20cを有する。 具体的には、磁性層 20a、 20bおよび 20cはコイル部材 18を積層方向に貫通してい る。力かる構成を、図 4の分解斜視図を用いて以下に説明する。なお、磁性層 20以 外の構成は第 1の実施形態と同様なので説明を省略する。
[0050] 絶縁層 14aのコイル線路 15aの内側と外側には絶縁層 14aを貫通する磁性層 20が 形成されており、絶縁層 14bのコイル線路 15bの内側と外側には上記絶縁層 14aに 形成された磁性層 20に対応する位置に同様に絶縁層 14bを貫通する磁性層 20が 形成されている。さらに、絶縁層 14cおよび 14dにも、絶縁層 14aおよび 14bに形成 した上記磁性層 20に対応する位置に、絶縁層 14cおよび 14dを貫通する磁性層 20 が形成されている。絶縁層 14a、 14b、 14cおよび 14dが積層されたコイル部材 18で は、図 5に示すように磁性層 20a、 20bおよび 20c力 コイル部材 18を積層方向に貫 通してレ、る構成となってレ、る。
[0051] 図 5中の矢印は磁束の流れを示す力 S、コイル部材を積層方向に貫通する磁性層を 設けることによって、六方晶フェライト基板間の磁束の流れが当該磁性層に集中する ようになり、磁束の漏洩に伴うインピーダンスの低下を抑制することができる。なお、磁 束の漏洩を抑制する観点からは、コイル線路の内側および外側の少なくとも一部に 磁性層があればよレ、。磁性層の位置や数は図 4および図 5に示すものに限定される ものではないし、貫通方向に垂直な方向の断面形状も、円形に限らず長方形や異形 であってもよい。磁束の漏洩を抑制するためには、磁性層の数を多くして磁路の断面 積を大きくすることが好ましい。磁性層は、コイル線路の内側、外側、内側および外側 のいずれの態様で設けてもよいが、実質的に閉磁路を構成することができるという観 点からは、コイル部材を貫通する磁性層をコイル線路の内側および外側に設けること が好ましい。
[0052] コイル部材を貫通する磁性層を有する上述のコイル部品の製造方法について、第 1の実施形態でも説明したグリーンシート法を用いた例を示す。なお、コイル線路等 磁性層以外の形成方法や六方晶フェライト基板との接着等は、既に第 1の実施形態 において説明したので省略する。絶縁層 14a、 14b、 14cおよび 14dを構成する絶縁 材料グリーンシートには、磁性層 20を設けるために、対応する位置にレーザ光によつ てスルーホールを形成しておく。当該スルーホールには磁性体を含有するペースト( 以下では、「磁性材料ペースト」という。)をスクリーン印刷等により充填する。この磁性 材料ペーストの充填の前または後に、導電体のスクリーン印刷を行ってコイル線路等 の導体パターンを形成する。そして、磁性材料ペーストの充填、導電体の印刷が施さ れたグリーンシートを積層し、焼結して、磁性層が積層方向に貫通したコイル部材を 得る。磁性材料ペーストには、低温焼成型の Ni_ Cu_Zn系フェライトや Y型フェライ トを用いればよい。 [0053] また、磁性材料ペーストは、第 1の実施形態と同様にして絶縁材料グリーンシートを 積層して積層体を作製した後に、この積層体において、コイルパターンとなる部分の 内側または外側のうち少なくとも一方に貫通孔 (スルーホール)を設け、当該貫通孔 に充填してもよい。磁性材料ペーストを充填した後、さらに焼成することでコイル部品 が得られる。この場合は、貫通孔を形成する工程が少なくなるので生産性が向上する
[0054] 次に、コイル部材を貫通する磁性層を有する上述のコイル部品の別の製造方法の 例を示す。第 1の実施形態と同様にして、コイル線路等の導電体パターンを構成した グリーンシートの積層体を作製する。得られた積層体のコイル線路の内側および外 側となる部分にレーザ光によって貫通孔を形成し、その後、当該積層体を焼結するこ とによって、コイル部材に貫通孔を設ける。得られたコイル部材と六方晶フェライト基 板との接着を磁性体を含む接着剤で行う。この場合、接着剤を塗布する際に、上記 貫通孔にも接着剤が充填されることになる。この接着剤にフイラ一として磁性体を含ま せることによって、貫通孔の中に磁性層を有する構成とすることができる。接着剤に 含まれる磁性体としては、例えば、 Ni— Zn系フェライト、六方晶フェライトなどの粉末 を用いればよい。
[0055] 第 3の実施形態:図 6および図 7は、本発明のコイル部品の第 3の実施形態を説明 するための図で、図 6は第 3の実施形態のコイル部品の分解斜視図であり、図 7は当 該コイル部品の断面の概略図である。これらの図には、コイル線路の内側および外 側の少なくとも一部に磁性層を有する他の例が図示されている。なお、図 7において 、スノレーホ一ノレ(16a、 16b)の図示は省略してある。また、図 6および図 7において、 第 1および第 2の実施形態と同じ部材には同じ符号を付してある。
[0056] 本実施形態は、上述の第 1の実施形態の構成に加えて、コイル線路の内側に磁性 層 21b、外側に磁性層 21aおよび 21cを有する。具体的には、磁性層 21a、 21bおよ び 21cは、それぞれコイル部材 18の積層方向、すなわちコイル部材が六方晶フェラ イト基板に挟まれる方向に絶縁層と交互に積層されて形成されている。なお、図 7で は、図 6の磁性層 21の積層方向の列を磁性層 21a、 21bおよび 21cと区別して呼ん でいる。力かる構成を図 6の分解斜視図を用いて説明する。なお、磁性層 21以外の 構成は第 1および第 2の実施形態と同様なので説明を省略する。
[0057] 絶縁層 14aのコイル線路 15aの内側と外側には磁性層 21が形成されており、絶縁 層 14bのコイル線路 15bの内側と外側には、上記絶縁層 14aに形成された磁性層 2 1に対応する位置に、磁性層 21が同様に形成されている。さらに、絶縁層 14cおよび 14dにも、絶縁層 14aおよび 14bに形成した上記磁性層 21に対応する位置に磁性 層 21が形成されている。上述の第 2の実施形態と異なる点は、磁性層 21が各絶縁 層を貫通していない点である。絶縁層 14a、 14b、 14cおよび 14dが積層されたコィ ル部材 18では、図 7に示すように、コイル線路の内側或いは外側において、コイル部 材 18の積層方向に絶縁導と磁性層が交互に形成されて磁性層 21a、 21bおよび 21c が構成されている。
[0058] 図 7中の矢印は磁束の流れを示す力 S、コイル部材の積層方向に磁性層を絶縁層と 交互に設けることによって、六方晶フェライト基板間の磁束の流れが当該磁性層に集 中するようになり、磁束の漏洩に伴うインピーダンスの低下を抑制することができる。 本実施形態では、磁性層はコイル部材を貫通していないが、六方晶フェライトの焼結 体基板間に磁性層の列を設けることによって磁性体間の距離を小さくしてある。かか る構成によれば、磁束は磁性層の列の付近に誘導されるために、磁束の漏洩、イン ピーダンスの低下を抑制することができる。なお、上記磁性層は必ずしも複数の磁性 層が列をなしている必要はなぐ六方晶フェライト基板間に一つの磁性層でもあれば 効果が得られる。但し、磁性体間の距離を小さくして磁束の漏洩を少なくするために は、磁性層の数は複数以上がより好ましい。
[0059] 第 3の実施形態に係るコイル部品の製造方法について、第 1および第 2の実施形態 でも説明したグリーンシート法を用いた例を示す。なお、コイル線路等磁性層以外の 形成方法や六方晶フェライト基板との接着等は第 1の実施形態において説明したの で省略する。
[0060] 絶縁層 14a、 14b、 14cおよび 14dを構成する各絶縁材料グリーンシートには、コィ ル部材のコイルパターンとなる部分の内側および外側の少なくとも一部に、その対応 する位置に磁性材料ペーストを用いて磁性層 21を印刷する。この磁性材料ペースト の印刷の前または後に、導電体のスクリーン印刷を行ってコイル線路等の導体バタ ーンを形成する。磁性材料ペーストの印刷、導電体の印刷が施されたグリーンシート を、印刷が施された磁性層を対置させて積層し、積層体を得る。そして、この積層体 を焼結して、グリーンシート積層方向に、磁性層が絶縁層と交互に積層されたコィノレ 部材を得る。磁性材料ペーストには、第 2の実施形態で示したものと同様のものを用 いればよい。かかる方法は、貫通孔を設ける必要がないこと、磁性層が少なくてすむ ことから、一体焼成した際に欠陥等が発生しにくぐ信頼性が高い。
[0061] 本発明において用いる六方晶フェライト基板としては、 Z型フェライト、 Y型フェライト などの焼結体基板を用いることができる。これらの六方晶フェライトは、使用する周波 数帯域等に応じて選択すればよい。 Z型フェライト、 Y型フェライトの順に高周波まで 高い初透磁率 μが維持される。このうち、 Ζ型フェライトは、 1GHz程度まで高い初透 磁率 μを維持し、しかも初透磁率 μが上記の六方晶フェライトの中でも最も高いの で、 1GHz或いはそれを超える周波数帯域での使用を想定したコモンモードフィルタ などのコイル部品に好適である。 Z型フェライトとしては、 Ba CO Fe 〇 で表される
3 2 24 41
Co Z型のものが初透磁率 μの高周波特性に優れ、好ましい。
2 i
[0062] Z型フェライトは、必ずしも単相である必要はない。 Z型フェライトは異相を含む場合 があり、本発明ではかかる場合も許容し、異相を含むものも含めて Z型フェライトと呼 ぶ。但し、高初透磁率/ を得るためには Z型フェライトを主相とすることが好ましい。 Z 型フェライトを主相とするとは、粉末 X線回折においてピーク強度最大のピークが Z型 フェライトのものであることを意味する。
[0063] Z型フェライトの主成分の組成は、 17〜21mol%の BaO、 6〜13mol%の Co〇とし 、残部は Fe Oとすることが好ましい。 BaOが 17mol%未満であると高い焼結体密度
2 3
、初透磁率 μが得られなくなり、 21mol%を超えると異相が多量に生成し初透磁率 μが大きく低下する。高い焼結体密度と初透磁率 μを得る観点からは、化学量論組 成よりも Baリッチな 17.7〜21mol%であることが好ましレ、。一方、 CoOが 6mol%未 満であると初透磁率 μ及び Ζ型フェライトが持つ高周波特性が低下し、 13mol%を 超えると異相が生成し初透磁率 μが低下する。
[0064] さらに、上記主成分に対して Liを Li CO換算で0.05〜1.0質量%、 Siを SiO換算
2 3 2 で0.05〜0.5質量%、 Mnを Mn O換算で 0.05〜5質量%含有することが好ましい 。 Siは少量でも Liとの複合含有効果、体積抵抗率増加の効果を示すが SiO換算で
2
0.05質量%未満ではこれらの実質的な効果が発揮されず、一方 0.5質量%を超える と体積抵抗率が改善されなくなるとともに、初透磁率/ および焼結体密度の低下を 招くので 0.05〜0.5質量%の範囲が好ましい。
[0065] Liの含有で焼結体密度を向上するだけでなく初透磁率 μを維持'向上させること が可能となる。しかし、含有量が Li CO換算で 0.05質量%未満では実質的な効果
2 3
が認められない。また 1.0質量%を超えると過焼結となりやすい他、逆に初透磁率 μ の低下が大きくなる。
[0066] Μη Οは少量の含有で体積抵抗率が増加するが、 0.05質量%未満では実質的
3 4
な効果が発揮されない。一方、 Μη Οの含有量の増加に伴い体積抵抗率は増加す
3 4
るが、 5質量%を超えて含有させると焼結体密度が著しく低下し、焼結が困難になる 。 Μηと Siおよび Liを複合で含有することによって、高密度、高透磁率、高抵抗を併 せ持ったフェライト焼結体が実現され、初透磁率 μ力 S14以上、体積抵抗率 ρが 104 Ω ·πι以上のフェライト焼結体を提供することが可能となる。特に、六方晶フェライトを 用いてコイル部品を構成する場合、外部電極が該六方晶フヱライトにもかかるため、 絶縁性を確保する観点からは、体積抵抗率 ρ力 ^04 Ω 'm以上であることが好ましい
[0067] 六方晶フヱライトとして、 Z型フェライトを用い、 1GHzでの初透磁率/ iを、 Ni—Zn 系フェライトに代表されるスピネル系フェライトでは得られない 14以上とすることによつ て、従来にない高いインピーダンス特性を有するコイル部品を得ることができる。
[0068] Z型フェライトや Y型フェライトは面内異方性を有するため、基板用の焼結体を作製 する際、磁界を用いて配向させることが可能であり、異方性を有するフェライトを構成 すること力 Sできる。 Z型フェライトを例にとって、異方性を有するフェライトについてさら に説明する。
[0069] Z型フェライトの好ましい態様としては、コイル部材を挟む方向(図 3における上下方 向)の初透磁率が、このコイル部材を挟む方向に垂直な方向(図 3における横方向) の初透磁率よりも大きくなるように構成する。すなわち、 Z型フェライト基板の初透磁率 に異方性を持たせる。低背化(薄型化)が要求されるコモンモードチョークコイルのよ うな用途の場合、本発明のコイル部品の構成においても六方晶フェライト基板を薄く 扁平な構成とする必要がある。
[0070] 図 5または図 7に示すように、コイルで発生する磁束は、六方晶フェライト基板の中 をコイル部材を挟む方向に垂直な方向に流れるが、六方晶フェライト基板が薄ぐ扁 平な構成となり、さらには、非磁性のコイル部材を挟む場合は磁気ギャップが生じや すい。この場合、コイルの軸方向の磁路の磁気抵抗が高くなり、基板の外側に磁束 が漏れやすくなる。したがって、配向させて初透磁率を高めた方向を、コイルの軸方 向、すなわち上記コイル部材を挟む方向とすれば、全体の磁気抵抗を低減し、高ィ ンピーダンスを確保するうえで有利な構成となる。
[0071] 上述のように Z型フェライトや Y型フェライトは磁化容易方向が c軸に垂直な面を向く 磁気異方性を有し、配向させることが可能である。したがって、結晶方位の c軸を一の 面内方向に配向させて、上記のように初透磁率に異方性を持たせることが可能であ る。また、配向させることで、高周波特性を低下させることなぐ初透磁率を大幅に向 上させることができるので、上記のように磁性体が扁平になった場合に特に有効なも のとなる。配向させることによって、 1GHzで 14以上、さらには 20以上の初透磁率を 得ることも可能であり、インピーダンス特性の向上に大きく寄与する。
[0072] 配向させて初透磁率を高めた方向がコイルの軸方向、すなわち上記コイル部材を 挟む方向となる構成としては、例えば以下のような構成をとることができる。 Z型フェラ イトや Y型フェライトの c軸がコイル部材を挟む方向に垂直な面内方向に配向してい る構成とすることで、初透磁率の高い方向がコイル部材を挟む方向となる。かかる配 向の構成は、 c面について言えば、一の方向に平行であり、直流磁界(一方向磁界) 中の磁場中成形によって得られる構成に相当するものであり、以下、「一方向配向」と もいう。
[0073] 図 8 (A)および図 8 (B)は、焼結体における配向状態を示すための模式図で、図 8 ( A)は「一方向配向」状態の場合、図 8 (B)は後述の「面配向」状態の場合を図示して いる。
[0074] 「一方向配向」状態の場合を示す図 8 (A)中、六角板状の粒子 31の六角板面が c 面である。図 8 (A)では z方向が磁場中成形における磁界印加方向であり、六方晶フ エライトの粒子の磁化容易面である c面は z方向に平行となる。この場合 xy面内方向 には磁界による拘束力は働かないので、 xy面内方向に関しては、 c面の向きはランダ ムになる。したがって c面に垂直な c軸方向は、一の面内方向(xy平面)に略ランダム に配向する。上述の場合、コイル部材を挟む方向に垂直な面内方向の、 c軸の配向 の方向によらず、コイル部材を挟む方向の透磁率が高くなる。
[0075] c軸が配向する面内方向は、コイル部材を挟む方向に垂直な面内方向に限らず、 他の面内方向であっても、インピーダンスを高め、ノイズ減衰量を増加させる効果が ある。しかし、コイル部材を挟む方向に垂直な面内方向に c軸が配向することが、ノィ ズ減衰量増加の観点から特に好ましい。さらに、コイル部材を挟む方向に垂直な面 内方向において、 c軸の配向がランダム、すなわち等方的であれば、 c面内方向の高 い透磁率と c軸方向の低い透磁率の中間の透磁率が均等に発現し、初透磁率は当 該面内方向では方向に依存しないため、磁気抵抗の低い磁路の断面積を広くとるこ とができる。
[0076] また、配向させて初透磁率を高めた方向がコイルの軸方向、すなわち上記コイル部 材を挟む方向となる別の形態として、例えば以下のような構成をとることができる。結 晶方位の c軸が、コイル部材を挟む方向に垂直である、一の面内方向のうち一方向 に配向している構成とすることで、初透磁率の高い方向がコイル部材を挟む方向を 含む一つの面内方向となる。
[0077] 当該構成は、 c軸がコイル部材を挟む方向に垂直な面内方向において一方向に配 向されている点で上述の構成と異なる。力かる構成は、 c面がコイル部材を挟む方向 を含む 1つの面に平行に配向している形態であり、回転磁界中の磁場中成形によつ て得られる配向状態に相当し、以下では「面配向」ともいう。
[0078] 「面配向」状態の場合を示す図 8 (B)中、 yz方向が磁場中成形における回転磁界 の磁界印加方向で、六角板状の粒子 31の六角板面が c面である。この場合、 yz面内 方向に c面の拘束力が働くため、六方晶フェライトの粒子の磁化容易面である c面は y z方向に平行となる。その結果、 c面に垂直な c軸方向は、一の面(xy平面)内方向に おいて、さらに一の方向(X方向)に配向する。上述の場合、コイル部材を挟む方向の 初透磁率が高くなるとともに、上記一方向に垂直な方向にも c面が平行になるように 配向されているので、当該方向の初透磁率も高くなる。
[0079] 言い換えれば、六方晶フェライト基板は、コイル部材を挟む方向に垂直な、基板面 内の一の方向の初透磁率が、上記コイル部材を挟む方向の初透磁率と略等しぐこ のコイル部材を挟む方向に垂直な、基板面内の他の方向の初透磁率が上記コイル 部材を挟む方向の初透磁率よりも小さいという構成を備える。
[0080] したがって、コイル部材を挟む方向に垂直な方向、すなわちコイル部材の面内方向 にも初透磁率が高ぐ磁気抵抗の低い磁路部分が形成されることになる。この場合、 例えば上記コイル部材を、当該コイル部材を挟む方向から見た平面視形状が略矩形 または略楕円形のものとし、上記一方向は、コイル部材の矩形長手方向または楕円 長手方向であることが好ましい。
[0081] かかる構成では、コイル部材の長手方向には c軸方向の低い透磁率を発現し、コィ ル部材を挟む方向およびコイル部材の短手方向には c面内方向の高い透磁率を発 現する。この構成では、コイル部材の短手方向の磁路断面積が大きくなる。このため 、上記一方向を他の方向に取るよりも、矩形または楕円形の長手方向にとり、 c面の 面内方向を矩形短手方向または楕円短手方向に向くように配置した方が、磁気抵抗 が低減される磁路の割合が大きくなり、全体の磁気抵抗低減、高インピーダンス確保 の点で有利な構成となる。
[0082] 上述した、磁化容易面をコイル部材を挟む方向に平行に配向させる構成は、コイル 部材を六方晶フェライト基板で挟むコイル部品に好適である。すなわち、当該コィノレ 部品が必ずしも完全な閉磁路で構成されていなくても、漏洩磁束を低減し、高いイン ピーダンスを確保できる。例えば、コイル部品に係る磁路が開磁路である場合や、コ ィル線路の外周側が磁性体で完全には囲まれていない場合、すなわち部分的に磁 性体を配置した場合に有効である。コイル線路を挟む磁性体以外に磁性体を設けな い構成は、特に工程の簡略化に有効である。
[0083] また、上記六方晶フェライト基板の外側にさらに配向させた六方晶フェライト基板を 重ねるように設けてもよい。例えば、 c軸がコイル部材を挟む方向に配向され、 c面が 該方向に垂直な方向に配向された Z型または Y型の六方晶フェライト基板を外側に 設け、コイル部材を挟む方向に垂直な方向の初透磁率を高くする異方性を持たせる ことで、コイル部材を挟む方向の磁束の漏れを抑制することができ、扁平な構成に好 適な磁性基板となる。なお、六方晶フェライト基板間に磁性体を設けて閉磁路にする 場合、コイル部材を挟む方向に垂直な方向の磁路が特に長くなる場合などは、コィ ル部材を挟む六方晶フェライト基板として C軸がコイル部材を挟む方向に配向され、 C 面が当該方向に垂直な方向に配向された六方晶フェライト基板を用いることも可能で ある。
[0084] 上記コイル部材を、六方晶フェライト基板がコイル部材を挟む方向に垂直な方向に 複数並設して、アレイ型のコイル部品を構成することもできる。
[0085] 第 4の実施形態:図 9は、本発明のコイル部品の第 4の実施形態である、アレイ型の コイル部品の一実施形態を示す分解斜視図である。本実施形態では、コイル部品と して、コモンモードフィルタを例にとって説明する。なお、コイル部材が複数並列して いる以外は、図 3に示す構成と同様であるので説明を省略する。図 9に示す構成では 、直方体形状の六方晶フェライト基板 23aおよび 23bにコイル部材が接着層(29a、 2 9b)を介して接着されている。コイル線路(25a、 25b)を有するコイル部材と、コイル 線路(25c、 25d)を有するコイル部材が、六方晶フヱライト基板 23aおよび 23bがコィ ル部材 28を挟む方向に垂直な方向、すなわち直方体形状の長手方向に並ぶように 並設されている。
[0086] ここでは、一対のコイル線路 25aおよび 25bがーのコモンモードフィルタのコイルを 構成し、同様に一対のコイル線路 25cおよび 25dがーのコモンモードフィルタのコィ ルを構成する。図 9に示す構成では、上記各コモンモードフィルタのコイルは、コイル f泉路 25a〜25d、スノレーホ一ノレ 26a〜26d、 弓 1さ出し電極 27a〜27dを構成した 磁 性の絶縁層 24a〜24cおよびスぺーサとしての絶縁層 24dを積層し、一体化してコィ ル部材 28を形成している。なお、スぺーサとしての絶縁層 24dは他の実施例の場合 と同様に、省略してもよい。なお、図 9に示す構成のように複数のコイル部材を一体化 したものの他、それぞれ別体で構成したコイル部材を用いることもできる。但し、工程 の簡略化のためには、コイル部材は一体で構成したものを用いることが好ましい。
[0087] 図 10は、本実施形態のアレイ型のコモンモードフィルタの外観斜視図である。引き 出し線 27a〜27dはコイル部品の長手方向に垂直な両側面に形成された外部電極 に接続される。当該外部電極は両側面において、長手方向に沿うように並設されて レ、る。図 9および図 10では、コモンモードフィルタの機能を発揮するコイル部材をニ つ併設したコモンモードフィルタアレイを示してレ、るが、コイル部材の数は 3以上とす ることも可肯である。
[0088] また、コイル部材が、六方晶フェライト基板がコイル部材を挟む方向に垂直な一方 向に複数並設された上述のような構成において、六方晶フヱライト基板 23aおよび 23 bとして、結晶方位の c軸が上記コイル部材を挟む方向に直角の面内方向に配向し ているものを用いるとアレイ型のコモンモードフィルタとして好適な構成となる。上述の ように、 Z型フェライトや Y型フェライトは磁化容易方向が c軸に垂直な面を向く磁気異 方性を有するため、結晶方位の c軸が上記コイル部材を挟む方向に直角の面内方向 に配向していれば、上記コイル部材を挟む方向の透磁率が高ぐそれに垂直な方向 、すなわちコイル部材を並べる面内方向の透磁率が低くなる。力かる構成を有するコ モンモードフィルタが優れた特性を発揮するのは上述の通りである。
[0089] 小型化のために、六方晶フェライト基板 23aおよび 23bなど、一つの磁性材料を共 用してアレイ化する場合、磁束が他方のコモンモードフィルタの磁路に回り込みやす くなる。力かる磁束の回り込みはクロストークの原因になる。これに対して、コイル部材 を挟む方向の透磁率を高ぐそれに垂直な方向の透磁率を低くすることによって、ァ レイ型のコイル部品間の干渉を抑制することができる。配向させて初透磁率を高めた 方向がコイル部材を挟む方向、すなわちコイルの軸方向となる構成は、上述のように 当該方向に直流磁界(一方向磁界)を印加する磁場中成形を用レ、ることで得られる。
[0090] また、六方晶フェライト基板 23aおよび 23bにおいて、結晶方位の c軸が上記コイル 部材の並設方向に配向している構成はさらに好ましい構成である。 c軸は磁化困難 軸であり、当該 c軸を配向した方向が並設方向になるようにすれば、当該並設方向は 最も透磁率の低い方向となる。したがって、力かる構成によれば、各アレイ型のコィノレ 部品間の磁束の回り込み、干渉をより効果的に抑制することが可能である。かかる配 向状態は、上述の面配向である。
[0091] 六方晶フェライトの c軸が基板の一の面内方向に配向している状態は、 X線回折で 評価すればよい。回折ピークの面指数を (HKL)とするとき、基板の一の面で X線回 折を行った場合に、 c軸に対し平行な特定の面 (hkO)からの回折ピーク強度" I "と hkO c軸に垂直な特定の面(001)からの回折ピーク強度" I "との比(I /1 )が、他の
001 hkO 001 面で X線回折を行った場合に比べて大きくなつていれば、上記一の面内方向に c軸 が配向していると言える。
[0092] 配向の具体的な程度は以下のようにして算出すればよい。 c軸が一方向に配向した
(c面が一の面内方向に平行に配向した)フェライトの配向度は Lotgeringの式から配 向度 fを算出する。まず、 X線回折パターンにおいて、 2 Θ = 20 80° の範囲に含ま れる、六方晶 Z型フェライトに由来する全ての回折ピークの積分強度和をとつて∑I(h kl)とし、上記範囲に含まれる(001)面の回折ピークの積分強度和をとつて∑ 1(001)と する。ここで" 1(001)"とは(001)面の回折線のピーク角度を Θ (001)としたとき、「 Θ (001) — 0. 4° 」から「θ (001) + 0. 4° 」までの範囲で積分した値を示す。
[0093] 次に、 P=∑I(001)/∑I(hkl)と定義し、 Lotgeringの式(f= [P_P ]/[1 _Ρ ] )から
0 0 配向度 fを算出する。 Lotgeringの式については、 J. Inorg. Nucl. Chem.,1959, Vol . 9, pp. 113 to 123. (非特許文献 1)を参照されたレ、。なお、上述のように P (すな
0 わち無配向の場合の P)は、結晶粒の結晶方位がランダムな状態に対して測定され た X線回折パターンを用いて算出されるものであり、ここでは、 Philips Res. Rep., 1 2 491 (1957) (非特許文献 2)における Z型フェライトの回折パターンデータから、 P
0 は 0. 06を用いる。本発明に係る六方晶フェライト基板は、かかる配向度 fが 0. 8以上 である配向面を有することが好ましい。かかる配向度 fは面配向の指標であり、これが 大きいことは面配向性が高いことを意味する。高透磁率を得るためには、上記配向度 fは 0. 84以上であることがより好ましい。
[0094] c軸が 1つの面内に配向したフェライトの配向度は以下のように求める。六方晶フエ ライト基板の一の面に対して行った測定範囲が 2 Θ = 20 80° である X線回折パタ ーンにおレ、て、六方晶フェライトの全ての回折ピークの積分強度和を∑ I (HKL)とし (但し、 I (HKL)は指数 (HKL)で表される回折ピークの積分強度を示す)、 L = 0で あるすベての(HK0)の回折ピークの積分強度和を Σ Ι (ΗΚΟ)とした場合、 fc = Σ Ι
(HK0) /∑I (HKUで与えられる配向度 fc を求める。ここでは、 I (HKUとして、 (
HKU面の回折線のピーク角度を Θ (HKL)とした時、「θ (HKL)— 0.4° 」から「θ (HKL) + 0.4° 」までの範囲で積分した値を用いる。
[0095] かかる配向度 fc 力 S、他の面における X線回折から算出した配向度 fc よりも大きけ れば、上記一の面内方向に c軸が配向していると言える。また、配向度 fc が大きいと レ、うことは、上記一の面内方向への C軸の配向が顕著であることを示している。この場 合の上記一の面内方向を C軸配向面とすると、当該 c軸配向面における配向度 fc は
0.4以上であることが好ましい。配向度 fc を 0.4以上とすると、 X線回折を行っている 面に垂直な方向の透磁率が特に高くなり、例えば 100kHzの周波数で 30以上の透 磁率を得ることも可能となる。なお、力、かる配向度を有する面を c軸配向面と称してい る。より好ましくは、 0.45以上とすると 35以上の透磁率を得るうえで好適な構成となる
[0096] さらに、少なくとも、上記 c軸配向面に垂直で且つ互いに垂直な 2つの面(以下垂直 面と称する)において、 X線回折における fc =I (0018) Zl (110)から算出される 配向度 fc 力 S0.3以上であることが好ましい。当該配向度 fc が大きいということは、 上記垂直面に垂直な方向に c軸が向いた結晶粒が多いとレ、うことを示してレ、る。これ 、少なくとも互いに垂直な 2つの面において満たされることによって、 c軸がランダム に向いていることを担保している。このようにすることによって、 c軸配向面に平行な方 向においても、高い透磁率を得ることができる。
[0097] また、評価対象物が小さい場合は、走査電子顕微鏡(SEM)観察において EBSP ( Electron Back Scattered Pattern)測定を行い観察面に存在する結晶粒子の方位 を測定することで配向の有無の評価を行うことが可能である。かかる方位解析では、 焼結体の方位解析面に垂直な方向に対する結晶粒の c軸の傾き量を観測できるた め、結晶粒の配向状態を評価することができる。当該方位解析において、 θ =∑
AV
θ η ( θ ) Ζ∑η ( θ ) (式 1)を算出する。
[0098] ここで、 Θは、焼結体で構成された六方晶フェライト基板の方位解析面に垂直な方 向と、 EBSPの測定点における六方晶フェライト基板の c軸方向との方位角度差を示 し、 η ( Θ )は上記 Θを示す測定点の数を示す。また、 ∑ θ η ( Θ )および∑η ( Θ )はそ れぞれ、0° から 90° までの区間ですベての Θに対する θ η ( θ )および η ( θ )を足 し合わせたものを示す。 [0099] 無配向、すなわち等方性の場合は、 Θ は 45° となる。したがって、観察面である
AV
基板の一の面における Θ 力 を超えれば、当該面の面内方向に c軸が配向し
AV
ていることになる。好ましくは、上記平均方位差 Θ を 65° 以上とすることで、方位解
AV
析面に垂直な方向に c面が配向し、当該方向の透磁率に優れた六方晶フェライト基 板となる。
[0100] かかる場合は、 c軸は上記方位解析面に平行な方向に配向することになり、方位解 析面は c軸配向面となる。更に、 n =∑n ) Zm (式 2)で与えられる測定点数の
AV
平均値で、 SD = {∑ (η ( φ ) _ η ) 2Zm} 1/2 (式 3)で与えられる標準偏差 SDを除し
AV
た値(SD/n )が 0.6以下であれば、 c軸が c軸配向面に並行な方向にランダムに
AV
向いていることを担保している。ここで、 φは c軸方向の上記方位解析面への射影方 向と方位解析面内の一の直線との方位差を正の鋭角にとった時の角度であり、 Ι ( Φ ) は方位差 Φを示す測定点数を示し、 mは 0° 〜90° 間の分割した点数を示す。
[0101] なお、上記一の直線は、上記方位解析面内において任意なものでよい。このように することによって、 c軸配向面に平行な方向においても、高い透磁率を得ることができ る。なお、 SDは測定点数が多くなれば大きい値となってしまうので、異なる測定点数 の EBSP解析の結果同士でも比較できるように、指標としては平均測定点数に相当 数する n で除したものを用いている。
AV
[0102] 測定点数の平均値 n は 4000程度に設定することが好ましい。また、平均方位差
AV
Θ を 65° 以上とし、 SD/n を 0.6以下とすることによって、 c軸配向面に垂直方
AV AV
向の 100kHzでの透磁率を 30以上、 c軸配向面に平行な方向の 100kHzでの透磁 率を 8以上、 c軸配向面に垂直な方向の透磁率に対する c軸配向面に平行な方向の 透磁率の比を 0. 15以上とすることも可能である。なお、 c軸配向面に垂直な方向の透 磁率に対する c軸配向面に平行な方向の透磁率の比は、より好ましくは 0.20以上で ある。なお、 EBSPの評価は、ビーム径として 1 μ mのものを用い、 1 μ mスパンで測 定して行えばよい。解析領域は、解析領域内に 40個以上の結晶粒が含まれるように 、結晶粒の平均粒径に応じて 0.01〜0.3 X 10_6m2の範囲で選択してもよレ、が、本 発明では汎用性のある条件として 0. 16 X 10_6m2の解析領域を採用して方位解析を 行う。 [0103] 試料の一方向の透磁率は以下に述べる手法により評価すればよい。すなわち、予 め透磁率を測定しておいたリング形状の高 μフェライトにギャップを作製し、卷線を施 す(以降、「ヨーク部」と呼ぶ)。例えば、以下の実施例では、ヨーク部として 100kHz で初透磁率 μ =8100の Μη_Ζηフヱライトを用いている。標準試料として透磁率が 60までの既知の透磁率を持つ材料を用意し、ヨーク部のギャップ部位と断面形状が 一致するように加工した後、ギャップ部位に揷入し、 100kHzにおけるインダクタンス 値を測定し、透磁率とインダクタンス値の検量線を作成する。
[0104] ここで、測定したい透磁率が未知の試料を、上記と同様にギャップ部位に収まるよう に加工して 100kHzでのインダクタンス Lを測定し、検量線に照らして透磁率を算出 する。また、透磁率の周波数特性はリング形状試料を作製しインピーダンスメータ 42 91 B (Agilent社製)にて 10MHz〜 1.8GHzまで測定する。
[0105] 六方晶フェライト基板は、従来からの粉末冶金的方法を用いて作製することができ る。また、六方晶フェライト基板として配向した Z型フェライト等を用いる場合、六方晶 フェライト基板は例えば以下のようにして得ることができる。磁化容易面を持つ六方晶 フェライトの粉末を一方向磁界中で成形して得られた成形体を焼結して配向された 六方晶フェライトを得る。一方向磁界中の成形は、例えば直流静磁界中で加圧成形 を行えばよい。この場合、得られる六方晶フェライトは、 c面が印加磁界方向に平行に 揃レ、、 c軸が該方向に垂直な面内方向に等方的に向いたものが得られる。
[0106] なお、六方晶フェライトの粉末形状が c面方向に平たい板状であるなど、形状の異 方性が大きい場合は、横磁場成形 (加圧方向と磁界印加方向が垂直)によれば、加 圧成形によって c軸を一方向である加圧方向に配向させることもできる。また、縦磁場 成形 (加圧方向と磁界印加方向が平行)によれば、 c面が印加磁界方向に平行に揃 う一方、 c軸が特定の方向に配向することを抑制することも可能である。
[0107] 一方、上記 Z型フェライトの配向は、成形の際に加圧方向と垂直な方向から回転磁 界をカ卩えることで行うこともできる。回転磁界の印加方法としては、加圧開始直前まで 一方向磁界中で六方晶フェライト粉末を充填した金型を回転させる方法でもよいし、 磁界印加装置を回転させてもよい。また、複数方向からの磁界印加可能な装置を用 レ、、回路を切り換えることで印加磁界方向を切り換えて回転磁界を印加してもよい。 上記のように配向させる場合、成形に供する Z型フェライト粉末は、単結晶粒を多く含 む構成が好ましい。そのためには、仮焼粉の状態で反応を進めて結晶粒を大きくし ておいてから、或いは一度焼結体を作製して該焼結体を作製しておいてから、単結 晶粒の割合が多くなるまで粉砕して、 Z型フェライト粉末としてもよい。
実施例
[0108] 主成分として Fe〇、 BaCO、 Co〇をそれぞれ 70.2mol%、 18.8mol%、 11.0
2 3 3 3 4
mol%となるように秤量し、この主成分に対し Mn Oを 3.0質量%、 Li COを 0.4質
3 4 2 3 量%、 SiOを 0.13質量%それぞれ添加し、湿式ボールミルにて 16時間混合した。
2
なお、 Mn O、 Li CO 、 SiOについては仮焼後に行う粉砕時に加えてもよい。次に
3 4 2 3 2
、これを大気中 1200°Cで 2時間仮焼した。この仮焼粉を湿式ボールミルにて 18時間 粉砕した。作製した粉砕粉にバインダ (PVA)を添加し、造粒した。造粒後、圧縮成 形し、その後、酸素雰囲気中 1300°Cで 3時間焼結し、 Z型フェライト焼結体を得た( 実施例 1)。
[0109] 上記と同じ条件で得られた Z型フェライト焼結体を、ディスクミルを用いて粗粉砕を 行レヽ、得られた粗粉砕粉を振動ミルで粉砕し、 BET法による比表面積が 1080m2/ kgの Z型フェライトの粉末を得た。得られた粉末に水および lwt%の PVAを加えてフ ヱライトスラリを作製し、回転磁場中で湿式成形した。印加磁界は 0.5MAZmとした。 得られた成形体を酸素中 1300°Cで 3時間焼結し、面配向型の Z型フェライトの焼結 体を得た。配向度は Lotgering法で評価し f = 0. 84と高い配向度を得た(実施例 2)。
[0110] さらに、上記スラリを用いて、直流磁界をプレス方向に垂直な方向に印加して湿式 成形した。印加磁界は 0. 84MA/mとした。得られた成形体を酸素中 1310°Cで 3 時間焼結し、一方向配向型の Z型フェライトの焼結体を得た (実施例 3)。
[0111] 得られた焼結体をジョークラッシャで砕きディスクミルにて粗粉砕を行レ、、粗粉砕粉 を得た。更に粗粉砕粉を振動ミルにて粉砕し、振動ミルにて粉砕した粉体を更にボー ノレミルにて 2時間 50分間粉砕して、 BET法による比表面積が 2350m2/kgの Z型フ エライトの粉末を得た。得られた粉末に水および lwt%の PVAをカ卩えてフェライトスラ リを作製し、一軸性の直流磁界をプレス方向に垂直な方向に印加して湿式成形した 。印加磁界は 0. 84MA/mとした。得られた成形体を酸素中 1300°Cで 3時間焼結 し、一方向配向型の Z型フェライトの焼結体を得た(実施例 4)。
[0112] また、比較用の試料として、無配向の Ni—Znフェライト焼結体を用意した(比較例 1 ) 0
[0113] このようにして作製した実施例 1乃至 4の Z型フヱライト焼結体、ならびに比較例 1の 無配向のフェライト焼結体の特性を表 1に纏めて示した。実施例 2乃至 4の試料では 、「磁界印加方向」の初透磁率は「磁界直角方向」の初透磁率よりも大きいことが確認 できる。これらのフェライト焼結体をコイル部材用の基板として用レ、、「磁界印加方向」 をコイル部材を挟む方向とすれば、コイル部材を挟む方向の初透磁率が、当該コィ ル部材を挟む方向に垂直な方向の初透磁率よりも大きい構成となる。
[0114] [表 1]
Figure imgf000031_0001
[0115] 図 11は、実施例 1および比較例 1で得られた試料の、初透磁率 μの周波数特性を 調べた結果を説明する図である。ここで、 μ 'は初透磁率 の実数成分、 μ "は初透 磁率 μの虚数成分であり、初透磁率 μはリング形状試料を作製しインピーダンスメ ータ 429 IB (Agilent社製)にて 10MHz〜1.8GHzまで測定した。この図から明らか なように、実施例 1の Z型フェライト焼結体の高周波における初透磁率 μは、比較例 1 試料よりも高い値が得られている。
[0116] 図 12は、実施例 2および実施例 1で得られた試料の、初透磁率 μの周波数特性を 調べた結果を説明する図で、 は初透磁率/ の実数成分、 μ "は初透磁率 μの 虚数成分であり、初透磁率/ は上述と同じ条件で測定した。この図から明らかなよう i
に、実施例 2の Z型フェライト焼結体は、無配向の実施例 1の試料よりも高い初透磁率 βを示すことが確認された。 [0117] 表 1の中で、実施例 1、 3、および 4については、 X線回折で評価した配向度として、 配向磁界印加方向の c軸配向度を fc 、直角方向の c軸配向度を fc (プレス方向 · 丄 〃L
磁界印加方向のそれぞれに直角な方向)、 fc (プレス方向)をそれぞれ示した。配
//P
向した実施例 2〜4の Z型フヱライトは 1GHzで 15以上の初透磁率 μを示し、実施例 1の無配向の Ζ型フェライトの 1. 5倍以上となった。体積抵抗率はいずれも 2〜8 X I 04 Ω ·πιであり十分に高い値である。
[0118] 特に、粉末の比表面積を 2300m2/kg以上とし、焼結体密度も 5.0 X 103kg/m3 以上と高い実施例 4では、 100MHzで 40以上の高い初透磁率 μを示している。な お、 X線回折で評価した配向度も 0. 66であり、高い配向度を示していることがわかる 。このように、 Ζ型フェライトを配向させることにより、高周波特性を維持したまま初透磁 率 が大幅に向上する。
[0119] 図 13は、図 11の特性を持つ Ζ型フェライト(実施例 1および比較例 1)について、図 4の構造のコモンモードフィルタのコモンモードインピーダンス(Zc)およびデフアレン シャルインピーダンス (Zd)の周波数特性をシミュレーションにより評価した結果を説 明するための図である。なお、シミュレーションパラメータとして、外形寸法 1.25mm X lmm X 0.5mm, Z型フェライトの厚さ 0.21mm、絶縁層を用いて構成したコイル 部材の厚さ 0.08mm、平面スパイラルコイルの卷き数 3回、線幅 0.05mmとした。
[0120] 図 13の結果から、実施例 1の Z型フェライト焼結体(実施例 1)を用いたコモンモード フィルタは、 Ni— Znフェライト(比較例 1)を用いた場合と比較して、高周波におけるコ モンモードインピーダンスが高いため高周波におけるコモンモードノイズの抑制効果 が高いことが分かる。
[0121] また、コモンモードフィルタにおける Z型フェライトの配向方向とコモンモードのノイズ 減衰量との関係をシミュレーションにより評価した。その結果を表 2に示す。ここで、ノ ィズ減衰量は 1GHzでの値である。また、ノイズ減衰量(dB)は、 Sパラメータ(Scc21 )を用いて、「_ 201og I Scc21 I」で表している。
[0122] [表 2] No. 配向モード コイル部品における配向方向関係 ノイズ減衰量(dB)
1 容易面配向 C軸〃 X方向 14. 2
2 c軸〃 y方向 10. 6
3 c軸〃 z方向 4. 6
4 一方向配向 c軸丄: 方向 13. 0
5 c軸上 y方向 12. 6
6 c軸丄 z方向 15. 1
7 無配向 ― 1 1. 9
[0123] 表 2中で「面配向」とされているのは、 c軸の方向を一方向に揃えて c面を一の面に 平行に配向したモードの意味である。また、「一方向配向」とは、 c面を一の方向に平 行にしつつ、 c軸の方向は面内でランダムになるように配向したものの意味である。な お、シミュレーションパラメータとして、コイル部材として、卷き数 3回、導体線幅 0. 05 mm、縦 1. 25mm,横 lmmの概形矩形のものを仮定し、矩形長手方向を x方向、短 手方向を y方向、 X方向および y方向に垂直な方向、すなわち六方晶フェライトの基 板がコイル部材を挟む方向を z方向とした。また、配向磁界方向の初透磁率 を 30 とし、直角方向の初透磁率 μは、容易面配向の場合は 1、一方向配向の場合は 15. 5とし、無配向の初透磁率 μは 15とした。
[0124] 容易面配向することで c軸が矩形長手方向である X方向に配向している(すなわち c 面が yz面方向に配向している) No. 3の構成では、無配向の No. 7の構成に比べて ノイズ減衰量が大幅に大きくなつていることがわかる。また、 c軸が一の面内方向に配 向している No. 4、 No. 5および No. 6の構成では、いずれもノイズ減衰量が無配向 の場合に比べて増加している。特に、 c軸が配向している一の面内方向が前記コイル 部材を挟む方向(すなわち z軸)に直角である No. 6の構成は、特にノイズ減衰量が 大きいことがわかる。
[0125] 次に、面配向(c軸〃x方向)の場合と一方向配向(c軸丄 z方向)の場合において、 配向度とノイズ減衰量の関係を評価した結果を表 3に示す。ここでは、無配向の透磁 率を 15とし、配向度 100%の初透磁率 μを 30とし、これに対する配向磁場印加方向 の初透磁率 μの割合を配向度として初透磁率 μをモデルィ匕している。また、配向度 が低下すると配向磁界方向の透磁率は減少し直角方向の透磁率は増加するとして 中間の配向度の透磁率をモデルィヒした。 [0126] [表 3]
Figure imgf000034_0001
[0127] 表 3から、配向度が上がるにつれてノイズ減衰量が上昇し、配向して異方性を有す るフェライトを用いることの効果がこの検討においても確認できる。面配向の場合は、 配向度が上昇するに従ってノイズ減衰量が増加する力 配向度が 80%を超えるとノ ィズ減衰量は逆に減少する。配向度が 70%以上ではノイズ減衰量は無配向に比べ て 2dB以上増加し、配向度が 80〜90%ではノイズ減衰量は無配向に比べて 2.5dB 以上増加する。一方、一方向配向においても、配向度が上がるにつれてノイズ減衰 量が上昇し、配向して異方性を有するフェライトを用いることの効果が確認できる。一 方向配向の場合は配向度が上昇するに従ってノイズ減衰量は増加し、配向度が 70 %を超えるとノイズ減衰量は無配向に比べて 2dB以上増加し、配向度が 80%以上で はノイズ減衰量は無配向に比べて 2.5dB以上増加する。
[0128] 図 14は、実施例 4のフェライトを用いて外形寸法 Imm X Imm X O. 8mmのコモン モードフィルタを作製し特性を評価した結果を説明するための図で、 1mm X 1mm X 0. 35mmの六方晶フェライト基板 2枚の間に Imm X Imm X O. 1mmのコイル部材 を挟み込み、フェライトの配向方向(c面に平行な方向)を挟み込む方向に選択し、コ モンモードのノイズ減衰量をネットワークアナライザにより測定した結果である。ノイズ 減衰量 fま、 lGHz (こおレヽて 20dB、 1.4GHz (こおレヽて 28dBを示しており、:!〜 2GHz の周波数帯域においても 19dB以上の高レゾィズ減衰特性を示している。
[0129] 以上、実施例により本発明の実施態様を説明したが、上記実施例は本発明を実施 するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。これらの実施例 を種々変形することは本発明の範囲内にあり、更に本発明の範囲内におレ、て他の様 々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
産業上の利用可能性
上述したように、本発明により、小型で、高い周波数帯域においても高インピーダン ス特性を発現しうるコイル部品、特にトランスやコモンモードフィルタ等として使用され るコイル部品及びその製造方法が提供される。

Claims

請求の範囲
[1] 絶縁層を介して積層された複数のコイル線路を有するコイル部材カ 六方晶フェラ イト基板によって挟まれており、前記六方晶フェライト基板はフェライト結晶粒の c軸方 位に異方性を有することを特徴とするコイル部品。
[2] 前記六方晶フェライト基板は、前記コイル部材を挟む方向の初透磁率が、前記コィ ル部材を挟む方向に垂直な方向の初透磁率よりも大きいことを特徴とする請求項 1に 記載のコイル部品。
[3] 前記六方晶フェライト基板は、前記コイル部材を挟む方向に垂直な一の方向の初 透磁率が前記コイル部材を挟む方向の初透磁率と略等しぐ前記コイル部材を挟む 方向に垂直な他の方向の初透磁率が前記コイル部材を挟む方向の初透磁率よりも 小さレ、ことを特徴とする請求項 1に記載のコイル部品。
[4] 前記六方晶フェライト基板は、結晶方位の c軸が一の面内方向に配向していること を特徴とする請求項 1に記載のコイル部品。
[5] 前記一の面内方向は前記コイル部材を挟む方向に直角であることを特徴とする請 求項 4に記載のコイル部品。
[6] 前記結晶方位の c軸が、前記一の面内方向のうち一方向に配向していることを特徴 とする請求項 4に記載のコイル部品。
[7] 前記コイル部材は、前記コイル部材を挟む方向から見た形状が略矩形または略楕 円形であり、前記一方向は、前記コイル部材の矩形長手方向または楕円長手方向で あることを特徴とする請求項 6に記載のコイル部品。
[8] 前記コイル部材が、前記六方晶フェライト基板が前記コイル部材を挟む方向に垂直 な方向に複数並設されていることを特徴とする請求項 1乃至 7の何れ力 4項に記載の コイル部品。
[9] 前記コイル部材が、前記六方晶フェライト基板が前記コイル部材を挟む方向に垂直 な一方向に複数並設されるとともに、前記六方晶フェライト基板は結晶方位の c軸が 前記コイル部材を挟む方向に直角の面内方向に配向していることを特徴とする請求 項 1に記載のコイル部品。
[10] 前記コイル部材が、前記六方晶フェライト基板が前記コイル部材を挟む方向に垂直 な一方向に複数並設されるとともに、前記六方晶フェライト基板は結晶方位の c軸が 前記一方向に配向していることを特徴とする請求項 1に記載のコイル部品。
[11] 絶縁層を介して積層された複数のコイル線路を有するコイル部材が六方晶フェライ ト基板によって挟まれており、前記六方晶フヱライト基板は Z型フヱライトであり、 1GH zでの初透磁率が 14以上であることを特徴とするコイル部品。
[12] 前記コイル部品はコモンモードフィルタであり、 1GHzでのコモンモードノイズの減 衰量が 14dB以上であることを特徴とする請求項 1〜 11のレ、ずれかに記載のコィノレ 部品。
[13] 所定のパターンの導電体を印刷した絶縁材料グリーンシートを積層して積層体を得 る工程と、前記積層体を焼結してコイル部材を得る工程と、六方晶フェライトの焼結 体を前記コイル部材の上下に接着する工程とを有するコイル部品の製造方法。
[14] 前記コイル部材のコイルパターンの内側および外側のうち少なくとも一方に前記コ ィル部材を積層方向に貫通する貫通孔を設け、前記貫通孔への磁性体の充填と前 記接着とを磁性体を含む接着剤で行うことを特徴とする請求項 13に記載のコイル部 品の製造方法。
[15] 所定のパターンの導電体を印刷した絶縁材料ダリーシートを積層して積層体を得る 工程と、前記積層体を六方晶フェライトの焼結体で挟んだ状態で焼結する工程とを 有するコイル部品の製造方法。
[16] 前記絶縁材料ダリーシートの、前記コイル部材のコイルパターンとなる部分の内側 および外側のうち少なくとも一部に、磁性体を含有するペーストを用いて磁性層を印 刷し、各絶縁材料ダリーシートを印刷された前記磁性層を対置させて積層して積層 体を得ることを特徴とする請求項 15に記載のコイル部品の製造方法。
[17] 前記積層体において、前記コイル部品のコイルパターンとなる部分の内側および外 側のうち少なくとも一方に貫通孔を設け、該貫通孔に磁性体を含有するペーストを充 填したのち、焼結することを特徴とする請求項 13または 15に記載のコイル部品の製 造方法。
[18] 前記六方晶フェライトは磁化容易面を持ち、該六方晶フェライトの焼結体は、六方 晶フェライト粉末を一方向磁界中で成形して得られた成形体を焼結して得られるもの であることを特徴とする請求項 13乃至 17の何れ力 1項に記載のコイル部品の製造方 法。
前記六方晶フェライトは磁化容易面を持ち、該六方晶フェライトの焼結体は、六方 晶フェライト粉末を回転磁界中で成形して得られた成形体を焼結して得られるもので あることを特徴とする請求項 13乃至 18の何れ力 4項に記載のコイル部品の製造方法
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