WO2014061672A1

WO2014061672A1 - コイル部品

Info

Publication number: WO2014061672A1
Application number: PCT/JP2013/077999
Authority: WO
Inventors: 廣瀬　左京; 木村　剛
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-04-24

Abstract

　このコイル部品は、電圧の印加により磁化が変化する強磁性誘電体材料で形成された部品素体１と、該部品素体１の両端部に形成された外部電極２ａ、２ｂとを有している。また、コイル４が、部品素体１の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されており、例えば外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されている。また、上記強磁性誘電体材料は、主成分が少なくともＳｒ、Ｃｏ、Ｆｅを含有したフェライト化合物で形成されている。これによりコイルのインダクタンスを制御できる可変インダクタ等のコイル部品を実現する。

Description

コイル部品

　本発明は、コイル部品に関し、より詳しくは電圧の印加によりコイルのインダクタンスを制御する可変インダクタ等のコイル部品に関する。

　近年、携帯電話などの移動体通信機器では周波数帯域の異なる電波を送受信する必要があり、このため複数のアンテナ、フィルタやアンプ等の各種素子を移動体通信機器に組み込み、これらの素子を必要に応じてスイッチで切り替えている。

　しかしながら、このような方法では、実装面積が大きくなり、対応可能な周波数帯域にも限界があり、また回路構造も複雑になる。このため、スイッチで素子を切り替えるのではなく、電圧等で周波数帯域の変更を可能とし、かつ回路の簡略化と広範な周波数帯域への対応が可能となるような可変容量素子の実現が求められている。

　一方、可変容量素子としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System；微小電気機械システム）技術を利用したＭＥＭＳ可変容量素子やチタン酸ストロンチウムバリウム（(Ｂａ,Ｓｒ)ＴｉＯ_３）等の強誘電体薄膜を使用した可変容量素子が既に知られている。

　これらの可変容量素子は、コンデンサの静電容量を変えることにより周波数帯域を可変にすることができるが、周波数帯域も変動することから、静電容量が変化するのと同時に周波数帯域の変動に応じてコイルのインダクタンスを可変とするのが望まれる。

　コイルのインダクタンスを可変とする方法としては、例えば、磁性体からなるコア材料に磁場を印加して磁化（透磁率）を変化させたり、コイルの巻き数を機械的に変化させることが考えられる。

　しかしながら、これらの方法では素子の大型化を招くことから、小型の携帯端末に使用するのは現実的ではなく、電圧の印加でインダクタンスを変化させられる可変インダクタの実現が望まれる。

　すなわち、電圧の印加でインダクタンスを可変とする可変インダクタが実現できれば、例えば、携帯電話端末のフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）では、可変アンテナ、可変フィルタ、可変アンプ等に使用可能となる。

　そして、特許文献１では、磁歪を有する強磁性体と、前記強磁性体を励磁するコイルと、前記強磁性体に応力を印加する圧電体と、前記圧電体に電圧を印加する手段とを少なくとも備えた可変インダクタが提案されている。

　この特許文献１では、例えば、厚みが０．１ｍｍの圧電体基板上に磁歪層を形成すると共に、該磁歪層上にコイルを形成し、圧電体基板に電圧を印加し、そのときに生じる歪みを使用して磁歪層の磁気特性を変化させ、これによりコイルのインダクタンスを変化させている。

特開平８－２８８１４３号公報（請求項１、段落番号〔０００７〕等）

　しかしながら、特許文献１では、厚さが０．１ｍｍの薄板の圧電体基板上に磁歪層及びコイルを形成し、電圧を印加し圧電体基板に大きな歪を発生させて該歪みを磁歪層に伝達していることから、機械的強度に劣るおそれがある。しかも、実装した場合は歪みが小さくなることから、可変インダクタとしての実用性にも欠ける。

　また、特許文献１は、圧電体基板の歪みを利用しているため、歪量を電圧で精度良く制御するのは困難である。しかも、上述したように圧電体基板上に磁歪層及びコイルを形成し、さらにコイルを覆うように別の磁歪層を形成する積層構造であるため、製造工程も煩雑であり、現実的には可変インダクタとして使用するのは困難である。

　また、可変インダクタとしては、例えばＭＥＭＳ技術を使用することも考えられるが、十分なインダクタンスの変化率を得るのが困難であり、コイルのＱ値も小さく、また、製造の難易度も高く、解決すべき技術的課題が多い。

　本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、電圧の印加によりコイルのインダクタンスを制御できる可変インダクタ等のコイル部品を提供することを目的とする。

　強磁性（反強磁性）と強誘電性が共存して複合的な作用を奏する強磁性誘電体（マルチフェロイックス(Multiferroics))材料は、電気磁気効果を示すことが知られている。ここで、電気磁気効果とは、磁界を作用させると螺旋型の磁気秩序を誘起させて強誘電性を発現し、電気分極が生じたり、電気分極や誘電率が変化し、一方、電界を作用させると磁化が生じたり、磁化が変化する現象をいう。

　強磁性誘電体材料は、上述した電気磁気効果によって、電界の印加により透磁率を変化させることが可能であり、可変インダクタ等のコイル部品に使用できると考えられる。

　すなわち、本発明に係るコイル部品は、部品素体の表面に外部電極が形成されたコイル部品であって、前記部品素体が、電圧の印加により磁化及び透磁率が変化する強磁性誘電体材料で形成されると共に、コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されていることを特徴としている。

　さらに、本発明のコイル部品は、前記強磁性誘電体材料は、主成分が少なくともＳｒ、Ｃｏ、Ｆｅを含有したフェライト化合物で形成されているのが好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記部品素体が、電圧を印加するための電極を備えているのが好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記電圧を印加するための電極は、少なくとも一つ以上の内部電極を備え、前記内部電極は、前記部品素体の表面に形成された外部電極と電気的に接続されているのが好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記コイルが、一方の前記外部電極と他方の前記外部電極との間を懸架するように巻回されているのが好ましい。

　さらに、本発明のコイル部品は、前記コイルが、前記外部電極を除く前記部品素体の外周に巻回されているのも好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記コイルが、前記部品素体に埋設されているのが好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記コイルが、平面状に形成されたコイル導体を有すると共に、前記部品素体の少なくとも一方の主面上に形成されているのが好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、前記コイルと前記部品素体との間に絶縁層が介在されているのも好ましい。

　さらに、本発明のコイル部品は、固定磁場を印加する磁場印加手段が、前記両端部に形成された前記外部電極のうちの少なくとも一方の前記外部電極の近傍に配されているのも好ましい。

　また、本発明のコイル部品は、固定磁場を印加する磁場印加手段が、前記部品素体の少なくとも一方の主面近傍に配されているのも好ましい。

　さらに、本発明のコイル部品は、前記磁場印加手段が、永久磁石であるのが好ましい。

　本発明のコイル部品によれば、部品素体が、電圧の印加により磁化及び透磁率が変化する強磁性誘電体材料で形成されると共に、コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されているので、部品素体に電圧を印加すると、電気磁気効果により磁化が変化し、コイルのインダクタンスを変化させることが可能となる。

　したがって、圧電体のように電歪－磁歪結合を利用しなくても、コイルのインダクタンスを変化させることが可能となり、各種移動体通信機器に適した可変インダクタンス等のコイル部品を得ることが可能となる。

本発明に係るコイル部品の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す正面図である。上記第１の実施の形態の断面図である。コイル部品の第２の実施の形態を示す正面図である。上記第２の実施の形態の断面図である。コイル部品の第３の実施の形態を示す正面図である。コイル部品の第４の実施の形態を示す正面図である。コイル部品の第５の実施の形態を示す断面図である。第５の実施の形態における磁性体層の断面図である。コイル部品の第６の実施の形態を示す断面図である。コイル部品の第７の実施の形態を示す断面図である。実施例で使用した分極処理装置を模式的に示した斜視図である実施例で使用した特性評価装置を模式的に示した斜視図である。電気磁気電流の電流密度特性の一例を示す図である。電気分極特性の一例を示す図である。インダクタンス変化率の周波数特性の一例を示す図である。電圧の印加－非印加を繰り返したときのインダクタンス変化の一例を示す図である。

　次に、本発明の実施の形態を詳説する。

　図１は、本発明に係るコイル部品の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す正面図であり、図２は、その断面図である。

　このコイル部品は、電圧の印加により磁化及び透磁率が変化する強磁性誘電体材料で形成された部品素体１と、該部品素体１の両端部に形成された外部電極２ａ、２ｂとを有している。

　また、このコイル部品には、コイル４が、部品素体１の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されており、この第１の実施の形態では、Ｃｕ等の導電性材料で形成されたコイル４が、外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されている。

　また、部品素体１には、内部電極３ａ～３ｃが並列状に埋設されている。そして、これら内部電極３ａ～３ｃのうち、第１の内部電極３ａ、３ｃは一方の外部電極２ａに電気的に接続され、第２の内部電極３ｂは他方の外部電極２ｂに接続されている。このコイル部品は、外部電極２ａ、２ｂに電圧の印加が可能とされると共に、第１及び第１の内部電極３ａと第２の内部電極３ｂ、及び第２の内部電極３ｂと第１の内部電極３ｃとの間で静電容量の取得が可能とされている。

　部品素体１を形成する強磁性誘電体材料としては、強磁性（反強磁性）と強誘電性が共存して複合的な作用を奏する材料であれば、特に限定されるものではないが、主成分が少なくともＳｒ、Ｃｏ、Ｆｅを含有したフェライト化合物を好んで使用することができる。

　そして、これらフェライト化合物のうち、組成式Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁（（ＳｒＯ）_３（ＣｏＯ）_２（Ｆｅ_２Ｏ_３）₁₂）で表わされる六方晶Ｚ型結晶構造の化合物は、強磁性と強誘電性とが同時に得られる強磁性誘電体材料として有望視されている。

　六方晶Ｚ型結晶構造は、非特許文献１に詳細が記載されているように、Ｒブロック、Ｓブロック、Ｔブロックの３つの異なるブロックがＲ－Ｓ－Ｔ－Ｓ－Ｒ^*－Ｓ^*－Ｔ^*－Ｓ^*の順序で積層された複雑な結晶構造を有している。尚、*はｃ軸に対し１８０°回転したブロックを示す。例えば、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁の場合、各ブロックを化学式で定義すると、Ｒブロックは［ＳｒＦｅ_６Ｏ₁₁］^2-で構成され、ＳブロックはＣｏ_２ ²⁺Ｆｅ_４Ｏ_８で構成され、ＴブロックはＳｒ_２Ｆｅ_８Ｏ₁₄で構成される。そして、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁は、上記各ブロックがＲ－Ｓ－Ｔ－Ｓ・・・・・の順序で積層された積層周期を有する多層構造とされている。

Robert C. Pullar 著"Hexagonal Ferrites : A review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics", Progress in Materials Science 57, 2012, pp. 1191-1334

　そして、この強磁性誘電体材料は、適切な磁界で電界分極処理を行なうと、電気磁気効果により磁界の印加により電気分極を生じさせることができ、電界の印加により磁化の変化を生じさせることができる。

　しかも、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁系化合物は、室温でも大きな電気分極及び電気磁気結合係数が得られ、良好な絶縁性能を有することから、特に好ましい。

　また、このＳｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁系化合物は、必要に応じ、Ｓｒの一部をＢａやＣａで置換したり、Ｃｏの一部をＮｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕで置換してもよく、また、Ｆｅの一部を欠損させてもよい。

　尚、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁系化合物は、典型的には六方晶Ｚ型結晶構造を有するが、六方晶系よりも対称性の低い晶系であっても、主成分中に少なくともＳｒ、Ｃｏ、及びＦｅを含有したフェライト化合物であれば、六方晶Ｚ型結晶構造の場合と同様、所望の強磁性誘電体特性を得ることができる。

　すなわち、六方晶Ｚ型構造のフェライト化合物は、上述したようにＲブロック、Ｓブロック、Ｔブロックの積層周期を有しているが、積層周期の周期構造が一部崩れ、結晶の対称性が六方晶系よりも低い晶系であっても、所望の強磁性誘電体特性を得ることができる。

　また、結晶格子の所定原子位置に配位されたイオンが、前記所定原子位置から若干変位し、結晶の対称性が六方晶系よりも低い晶系であってもよい。例えば、六方晶Ｚ型結晶構造では、結晶を構成するＯ^2-、Ｃｏ²⁺、Ｚｎ²⁺等のイオンは、結晶の対称性を記述する空間群がＰ６_３／ｍｍｃで定義される所定原子位置に存在する。しかるに、本発明は、上記イオンが前記所定原子位置から移動して他の空間群で定義される原子位置に配され、その結果、結晶の対称性が六方晶系よりも低くなるが、この場合であっても所望の強磁性誘電体特性を得ることができる。

　外部電極２ａ、２ｂ及び内部電極３ａ～３ｃを形成する電極材料としては、良導電性を有するのであれば、特に限定されるものではなく、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等各種金属材料を使用することができる。

　このように構成されたコイル部品では、部品素体１が、上述した強磁性誘電体材料で形成され、かつコイル４が外部電極２ａと外部電極２ｂとを懸架するように巻回されているので、コイル４に高周波信号が入力されると、矢印Ａ方向に生じた磁束が部品素体１内を通過し、コイルの巻き数や素子形状、及び部品素体１の透磁率に応じたインダクタンスが得られる。また、外部電極２ａ、２ｂに電界（電圧）が印加されると、電気磁気効果により磁化の変化（透磁率の変化）が生じ、コイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。そして、電界（電圧）を変化させることにより、インダクタンスＬの変化率ΔＬを制御することが可能となる。

　このコイル部品は、以下のようにして容易に製造することができる。

　セラミック素原料としてＦｅ_２Ｏ_３等の鉄化合物、ＳｒＣＯ_３等のストロンチウム化合物、Ｃｏ_３Ｏ_４等のコバルト化合物を用意する。

　次いで、焼成後の主成分組成が、所定組成となるように前記セラミック素原料を秤量する。

　次に、これら秤量されたセラミック素原料を上記粉砕媒体、分散剤及び純水等の溶媒と共にポットミル等の粉砕機に投入し、十分に混合粉砕し、混合物を得る。

　次に、上記混合物を乾燥させ、整粒した後、１０００～１１００℃の温度で大気雰囲気下、所定時間仮焼し、仮焼物を得る。

　次いで、この仮焼物を整粒した後、再度粉砕媒体、分散剤、及びエタノールやトルエン等の有機溶媒と共に、粉砕機に投入し、十分に混合粉砕を行い、その後、バインダ溶液を添加し、十分に混合し、これによりセラミックスラリーを得る。

　尚、バインダ溶液は、特に限定されるものではなく、例えばポリビニルブチラール樹脂等の有機バインダをエタノールやトルエン等の有機溶媒に溶解させ、必要に応じて可塑剤等の添加物を添加したものを使用することができる。

　次いで、このように形成されたセラミックスラリーをドクターブレード法等の成形加工法を使用してシート状に成形し、所定寸法に切断し、セラミックグリーンシートを得る。

　次いで、Ｐｄ等の導電性材料を主成分とする内部電極用導電性ペーストを用意する。そして、内部電極用導電性ペーストをセラミックグリーンシートに塗布し、該セラミックグリーンシートの表面に所定パターンの導電層を形成する。

　次に、導電層の形成されたセラミックグリーンシートと導電膜の形成されていないセラミックグリーンシートとを所定順序で積層し、その後、所定寸法に切断し、セラミック成形体を得る。

　次いで、このセラミック成形体を、大気雰囲気下、３００～５００℃で脱バインダ処理し、その後１１５０～１２５０℃で大気雰囲気下、焼成処理を行ない、さらにその後酸素雰囲気中で熱処理を行い、部品素体１を作製する。

　次いで、この部品素体１の両端部にＡｇ等を主成分とする外部電極用導電性ペーストを塗布し、焼付処理を行う。そしてその後、部品素体１にＣｕ等からなる線材を外部電極２ａ、２ｂを懸架するように巻回してコイル４を形成し、これによりコイル部品が作製される。

　尚、内部電極を含まない場合、部品素体１の両主面にＰｔやＡｇ等からなる表面電極を形成し、分極処理を行う。

　ところで、より大きな電気磁気効果を得るためには分極処理を磁場中で行うのが好ましく、以下では分極処理を磁場中で行う場合について述べる。

　まず、１Ｔ以上の磁場を印加して磁場分極を行い、次いで、この磁場を印加した状態で磁界の方向と直交する方向に０．５～２ｋＶ／ｍｍ程度の電界を印加し、さらにこの電界を印加した状態で磁場の大きさを０．１～０．５Ｔまで徐々に下げ、これにより電気分極を行う。このように磁場中で分極処理を行うことにより、より大きな電気磁気効果を得ることができる。

　そして、本第１の実施の形態では、電界を印加することにより、磁化（透磁率）を変化させることができ、これによりコイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。しかも印加される電界を調整することにより、インダクタンスＬの変化率を制御することができ、可変インダクタとして使用することが可能となる。

　図３は、本発明に係るコイル部品の第２の実施の形態を示す正面図であり、図４は、その断面図である。

　すなわち、このコイル部品は、第１の実施の形態と同様、電圧の印加により磁化及び透磁率が変化する強磁性誘電体材料で形成された部品素体５と、該部品素体５の両端部に形成された外部電極６ａ、６ｂとを有している。

　また、このコイル部品でも、コイル７が、部品素体５の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されており、この第２の実施の形態では、Ｃｕ等の導電性材料で形成されたコイル７が、外部電極６ａ、６ｂを除く部品素体５の外周に巻回されている。

　また、部品素体５には、内部電極８ａ～８ｈが並列状に埋設されている。そして、これら内部電極８ａ～８ｈのうち、第１の内部電極８ａ、８ｃ、８ｅ、８ｇは、一方の外部電極６ａに電気的に接続され、第２の内部電極８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈは他方の外部電極６ｂに接続されている。このコイル部品は、外部電極６ａ、６ｂ間に電圧の印加が可能とされ、かつ第１の内部電極８ａ、８ｃ、８ｅ、８ｇと第２の内部電極８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈとの間で静電容量の取得が可能とされている。

　このように構成されたコイル部品では、部品素体５が、上述した強磁性誘電体材料で形成され、かつコイル７が外部電極６ａ、６ｂを除く部品素体５の外周に巻回されているので、コイル７に高周波信号が入力されると、磁束が部品素体１内を通過し、部品素体１の透磁率に応じたインダクタンスが得られる。また、外部電極６ａ、６ｂに電界（電圧）が印加されると、電気磁気効果により部品素体１の磁化が変化し、コイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。また、電圧の極性、大きさを変化させることにより、インダクタンスＬの変化率ΔＬを制御することが可能となる。

　このように本第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様、電界を印加することにより、磁化（透磁率）を変化させることができ、これによりコイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。しかも印加される電界を調整することにより、インダクタンスＬの変化率を制御することができ、可変インダクタとして使用することが可能となる。

　尚、この第２の実施の形態も、第１の実施の形態と同様の方法・手順で容易に製造することができる。

　図５は、本発明に係るコイル部品の第３の実施の形態を示す正面図であり、図６は第４の実施の形態を示す正面図である。

　すなわち、第３の実施の形態では、第２の実施の形態に加え、部品素体５の近傍であって該部品素体５の長手方向と平行状に固定磁場印加のための永久磁石９ａ、９ｂが配されている。

　また、第４の実施の形態では、第２の実施の形態に加え、外部電極６ａ、６ｂの近傍であって該外部電極６ａ、６ｂと平行状に固定磁場印加のための永久磁石１０ａ、１０ｂが配されている。

　この第３及び第４の実施の形態のように、第２の実施の形態に加え、永久磁石９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂを所定位置に配し、固定磁場を印加するようにしてもよい。

　尚、永久磁石９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、特に限定されるものではなく、フェライト磁石、ネオジム磁石等、任意のものを使用することができる。

　図７は、本発明に係るコイル部品の第５の実施の形態を示す断面図である。

　すなわち、このコイル部品は、第１～第４の実施の形態と略同様、電圧の印加により磁化が変化する強磁性誘電体材料で形成された部品素体１１と、該部品素体１１の両端部に形成された外部電極１２ａ、１２ｂとを有している。

　また、部品素体１１には、内部電極１３ａ～１３ｈが並列状に埋設されている。これら内部電極１３ａ～１３ｈのうち、第１の内部電極１３ａ、１３ｃ、１３ｅ、１３ｇは、一方の外部電極１２ａに電気的に接続され、第２の内部電極１３ｂ、１３ｄ、１３ｆ、１３ｈは他方の外部電極１２ｂに接続されている。

　そして、この第５の実施の形態では、平面コイル１４が部品素体１１の一方の主面に形成されている。

　図８は、平面コイル１４の断面図である。

　すなわち、この平面コイル１４は、平面状でスパイラル型のコイルパターンを形成した内部導体（コイル導体）１５が絶縁体１６に埋設されている。そして、内部導体１５の両端にはビアホール１５ａ、１５ｂが形成されており、内部導体１５は、ビアホール１５ａ、１５ｂを介して外部信号線に接続可能とされている。

　このように本第５の実施の形態でも、必要に応じて磁場印加を行った状態で、電界を印加することにより、磁化を変化させることができ、これによりコイルのインダクタンスＬを変化させることが可能となる。しかも印加される電界を調整することにより、インダクタンスＬの変化率を制御することができ、可変インダクタとして使用することが可能となる。

　また、この第５の実施の形態では、コイル導体１５のコイルパターンをスパイラル型に形成しているが、これに限定されるものではなく、つづら折りされたミランダ型等、任意の形状を採用することができる。

　さらに、本第５の実施の形態では、部品素体１１の一方の主面に平面コイル１４を直接形成しているが、部品素体と平面コイル１４との間に絶縁層を介在させてもよく、また、部品素体１１の両主面に平面コイル１４を形成してもよい。

　尚、このコイル部品は、上記第１の実施の形態と同様の方法・手順で部品素体１１を作製した後、該部品素体１１の一方の主面に、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮ等の絶縁性材料とＣｕ等の導電性材料を使用し、周知の薄膜・微細加工プロセス技術を適用することにより、容易に製造することができる。

　図９は、本発明に係るコイル部品の第６の実施の形態を示す断面図であり、図１０は第７の実施の形態を示す正面図である。

　すなわち、第６の実施の形態では、第５の実施の形態に加え、部品素体１１の近傍であって該部品素体１１の長手方向と平行状に固定磁場印加のための永久磁石１７ａ、１７ｂが配されている。

　また、第７の実施の形態では、第５の実施の形態に加え、外部電極１３ａ、１３ｂの近傍であって該外部電極１３ａ、１３ｂと平行状に固定磁場印加のための永久磁石１８ａ、１８ｂが配されている。

　このように第３及び第４の実施の形態と略同様、第５の実施の形態に加え、永久磁石１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを所定位置に配し、固定磁場を印加するようにしてもよい。

　尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、第３、第４、第６、及び第７の各実施の形態（図５、図６、図９、図１０）では部品素体の長手方向近傍又は外部電極の近傍にそれぞれ２個の永久磁石を設けているが、永久磁石はいずれか一方のみとしてもよい。

　また、上記実施の形態では、磁場中で磁場方向と直交する方向に電気分極を行なっているが、結晶粒子が多結晶体の場合は、磁場の方向と電気分極の方向は同一方向であっても大きな電気磁気効果を得ることができる。

　また、磁場分極後に、磁場を非印加状態とし、電気分極を行なっても大きな電気磁気効果を得ることができ、使用形態や環境等に応じて適宜選択することができる。

　次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

〔試料の作製〕
　セラミック素原料としてＦｅ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３、及びＣｏ_３Ｏ_４を用意した。

　次いで、焼成後の主成分組成が、Ｓｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁となるように前記セラミック素原料を秤量した。

　次に、このようにして秤量されたセラミック素原料をスチールボール、水系高分子分散剤（花王社製、カオーセラ２２１０）及び純水と共にポリエチレン製のポットミルに投入し、２４時間混合粉砕し、混合物を得た。

　次に、上記混合物を乾燥させ、整粒した後、大気雰囲気下、１１００℃の温度で２時間仮焼し、仮焼物を得た。

　一方、別途、ポリビニルブチラール系バインダ樹脂（積水化学工業社製、エスレックＢ「ＢＭ－２」）をエタノールとトルエンの混合溶媒に溶解させ、可塑剤を添加してバインダ溶液を作製した。

　次いで、上記仮焼物を整粒した後、再度スチールボール、溶剤系分散剤（花王社製、カオーセラ８０００）、及びエタノールとトルエンの混合溶媒をポットミルに投入し、２４時間混合粉砕し、その後、上記バインダ溶液を添加し、再度１２時間混合し、これによりセラミックスラリーを得た。

　次いで、このように作製されたセラミックスラリーをドクターブレード法を使用し、厚みが約５０μｍのシート状に成形し、金型を使用して所定寸法に切断し、セラミックグリーンシートを得た。

　次いで、Ｐｄを主成分とする内部電極用導電性ペーストをセラミックグリーンシートに塗布し、該セラミックグリーンシートの表面に所定パターンの導電層を形成した。

　そして、導電層の形成されたセラミックグリーンシートと導電膜の形成されていないセラミックグリーンシートとを所定順序で積層し、その後、所定寸法に切断し、長さ：７ｍｍ、幅：２０ｍｍ、厚み：２．２ｍｍのセラミック成形体を作製した。

　次に、このセラミック成形体を、大気雰囲気下、５００℃で脱バインダ処理し、その後１１９０℃で大気雰囲気下、焼成処理を行ない、さらにその後酸素雰囲気下、１１５０℃で１０時間熱処理し、これにより部品素体を作製した。

　次いで、この部品素体の両端部にＡｇを主成分とする外部電極用導電性ペーストを塗布し、８００℃の温度で焼付処理を行い、これにより部品素体の両主面に表面電極を形成した評価試料を作製した。

　尚、この評価試料は、内部電極の総面積が約１．５ｃｍ^２であり、内部電極に挟まれたセラミック層の厚みは約１ｍｍであった。

　そして、この評価試料について、誘導結合プラズマ発光分光（ＩＣＰ）法及び蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）法を使用して分析し、主成分組成がＳｒ_３Ｃｏ_２Ｆｅ₂₄Ｏ₄₁であることを確認した。また、この評価試料について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法で結晶構造を調べたところ、主成分が六方晶Ｚ型結晶構造を有していることを確認した。

　次に、評価試料を分極処理した。

　図１１は、分極処理装置を模式的に示した斜視図である。

　すなわち、この分極処理装置は、部品素体２１の両主面に表面電極２２ａ、２２ｂが形成された評価試料２３に信号線２４ａ、２４ｂが接続され、該信号線２４ａと信号線２４ｂとの間には直流電源２５が介装されている。

　尚、評価試料２３は、上述したよう内部電極を有しており、該評価試料２３に印加される磁界の方向（矢印Ｂで示す。）と電気分極が行われる電界の方向（矢印Ｃで示す。）とが直交するように配されている。

　そして、まず、電磁石（図示せず。）を使用し、室温で１．５Ｔの直流磁場を１分間印加し、矢印Ｂ方向に磁場分極を行った。次いで、表面電極２２ａ、２２ｂ間に８００Ｖ／ｍｍの電界を印加しつつ、磁場の大きさを１．５Ｔから０．５Ｔまで徐々に低下させ、０．５Ｔの磁場中で３分間、矢印Ｃ方向に電気分極を行った。このように磁場中で分極処理を行うことにより、より大きな電気磁気効果を得ることが可能となる。

　次に、電界及び磁場を非印加状態とし、評価試料を２時間放置した。このように分極処理を行った後、所定時間放置することにより、更に大きな電気磁気効果を得ることが可能となる。

〔試料の評価〕
　評価試料の電気磁気電流を測定し、特性を評価した。

　図１２は、評価試料の特性評価装置を模式的に示した斜視図である。

　この特性評価装置は、図１１の直流電源２５に代えてエレクトロメータ（ＡＤＣＭＴ社製、８２５２）２６が設けられており、試料は、図１１と同様、印加する磁界の方向Ｂと電気分極時の電界の方向Ｃとが直交するように配されている。

　そして、低温クライオスタット（東陽テクニカ製社製、ＬＮ－Ｚ型）で２５℃の温度に制御しながら、電磁石を使用し、０～０．２１Ｔの磁場範囲で、１．７Ｔ／分の速度で複数回往復掃引し、その時に試料から吐き出される電荷、すなわち電気磁気電流をエレクトロメータ２６で計測した。

　図１３は、評価試料の電流密度特性を示す図である。

　横軸が時間ｔ(sec)、右縦軸が磁場Ｂ（Ｔ）、左縦軸が電流密度Ｊ（μＡ／ｍ^２）である。

　この図１３から明らかなように、評価試料からは、０Ｔから０．２１Ｔまで複数回往復掃引した際に電気磁気電流が発生している。すなわち、磁場分極及び電界分極を行なった評価試料に磁場を印加することにより、強誘電性の発現、消滅に起因する電気磁気電流が流れ、部品素体が磁場中で強誘電体化していることが確認された。

　また、電気磁気電流の電流密度Ｊと電気分極Ｐとの関係は、数式（１）で表わされることから、この電気磁気電流の電流密度を時間で積分し、電気分極Ｐを求めた。

　Ｊ＝ｄＰ／ｄｔ　…（１）
　図１４は、評価試料の電気分極特性を示した図である。

　横軸が時間(sec)、右縦軸が電気分極Ｐ（μＣ／ｍ^２）、左縦軸が電流密度Ｊ（μＡ／ｍ^２）である。

　この図１４から明らかなように、１４．１μＣ／ｍ^２の大きな電気分極Ｐを得ることができた。

　次に、評価試料の電気磁気結合係数αを求めた。

　電気磁気結合係数αは、強磁性誘電特性を示す指標として知られており、数式（２）で定義される。

　α＝μ_０（ｄＰ/ｄＢ）…（２）
　ここで、μ_０は真空の透磁率（＝４π×１０^-7Ｈ／ｍ）である。

　したがって、磁場Ｂ（Ｔ）に対する電気分極Ｐの変化は、は数式（３）で表される。

　ｄＰ／ｄＢ＝（ｄＰ／ｄｔ）／（ｄＢ／ｄｔ）＝Ｊ／（ｄＢ／ｄｔ）…（３）
　ここで、ｄＢ／ｄｔは磁場Ｂの掃引速度を示す。

　そして、数式（３）を数式（２）に代入すると、電気磁気結合係数αは、数式（４）で表わすことができる。

　α＝（μ_０・Ｊ）／（ｄＢ／ｄｔ）…（４）
　したがって、電気磁気結合係数αは、真空の透磁率μ_０と電流密度Ｊとの積を磁場の掃引速度（ｄＢ／ｄｔ）で除算することにより求めることができる。

　そして、この評価試料の電気磁気結合係数αを数式（４）に基づき求めたところ、最大値は０．１４Ｔの磁場で約３．０×１０^-10ｓ／ｍであった。

　次に、外部電極間を懸架するように被覆銅線を１０回巻回してコイルを形成した。そして、インピーダンスアナライザ（アジレント社製、４２９４Ａ）と超高抵抗測定装置（アドバンテスト社製、Ｒ８３４０Ａ）を使用し、外部電極に６０Ｖ／ｍｍと１４０Ｖ／ｍｍの電界を印加しながら、コイルのインダクタンスを測定し、数式（５）よりインダクタンス変化率ΔＬを求めた。尚、インダクタンスの測定は磁場を印加せずに行なった。

　ΔＬ＝{（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０}×１００　…（５）
　ここで、Ｌ_０は電圧非印加時のインダクタンス（Ｈ）、Ｌ_１は電圧印加時のインダクタンス（Ｈ）である。

　図１５は、６０Ｖ／ｍｍ及び１４０Ｖ／ｍｍの電界を印加したときのインダクタンス変化率ΔＬの周波数特性を示している。横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はインダクタンス変化率ΔＬである。

　この図１５から明らかなように、上記部品素体に電界を印加することでインダクタンスが変化し、電界の大きさを変えることでインダクタンス変化率を制御できることが分かった。

　尚、本実施例では、分極処理時の電界印加方向と同極性に電界を印加したため、インダクタンスは負側に変化したが、分極処理時の電界印加方向と逆極性に電界を印加した場合、インダクタンスは正側に変化することも確認した。

　また、電界を印加した場合、発熱により透磁率が変調する可能性があることが知られており、本強磁性誘電体材料では透磁率が上昇することも確認した。つまり、発熱の場合はインダクタンスが上昇することになり、本実施例で示した負側へのインダクタンスの変化は、電気磁気効果を示す上記部品素体に電界を印加し、透磁率を変化させることによって得られたことを示している。

　次に、印加電界を１４０Ｖ/ｍｍとし、印加・非印加を繰り返した場合のインダクタンスＬの変化状態を、上記インピーダンスアナライザを使用して調べた。

　図１６は、電界非印加時を基準に電界を印加したときのインダクタンスの変化を示している。横軸が時間ｔ（sec）、縦軸はインダクタンスの変化（％）である。測定は１秒間隔で行なっており、図中、矢印が電界印加時を示している。

　この図１６から明らかなように、電界を印加するとインダクタンスＬは低下するが、電界の非印加状態となると、ほぼ元のインダクタンスに戻っており、十分な電圧応答性を有していることが確認された。

　強磁性誘電材料が有する電気磁気効果を利用してインダクタ等のコイル部品を実現する。

１、５、１１　部品素体
２ａ、２ｂ、６ａ、６ｂ、１２ａ、１２ｂ　外部電極
３ａ～３ｃ、８ａ～８ｈ、１３ａ～１３ｈ　内部電極
９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ　永久磁石
１４　磁性体層
１５　内部導体

Claims

　部品素体の表面に外部電極が形成されたコイル部品であって、
　前記部品素体が、電圧の印加により磁化及び透磁率が変化する強磁性誘電体材料で形成されると共に、
　コイルが、前記部品素体の透磁率に応じたインダクタンスを有するように配されていることを特徴とするコイル部品。
　前記強磁性誘電体材料は、主成分が少なくともＳｒ、Ｃｏ、Ｆｅを含有したフェライト化合物で形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
　前記部品素体は、電圧を印加するための電極を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル部品。
　前記電圧を印加するための電極は、少なくとも一つ以上の内部電極を備え、
　前記内部電極は、前記部品素体の表面に形成された外部電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載のコイル部品。
　前記コイルは、一方の前記外部電極と他方の前記外部電極との間を懸架するように巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
　前記コイルは、前記外部電極を除く前記部品素体の外周に巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
　前記コイルは、前記部品素体に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
　前記コイルは、平面状に形成されたコイル導体を有すると共に、前記部品素体の少なくとも一方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル部品。
　前記コイルと前記部品素体との間に絶縁層が介在されていることを特徴とする請求項８記載のコイル部品。
　固定磁場を印加する磁場印加手段が、前記両端部に形成された前記外部電極のうちの少なくとも一方の前記外部電極の近傍に配されていることを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれかに記載のコイル部品。
　固定磁場を印加する磁場印加手段が、前記部品素体の少なくとも一方の主面近傍に配されていることを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれかに記載のコイル部品。
　前記磁場印加手段は、永久磁石であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載のコイル部品。