JP2005150168A - 積層コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷によらないで、コイル用導体パターンの周辺に低透磁率材料（非磁性体材料）を配置することができ、かつ、電気特性の優れた積層コイル部品を提供する。
【解決手段】 積層コモンモードチョークコイル１は、コイル用導体パターン２と高透磁率材料が充填された穴６とを設けた低透磁率セラミックグリーンシート１１と、コイル用導体パターン３と層間接続用ビアホール８とを設けた高透磁率セラミックグリーンシート１２と、引出し導体パターン４，５をそれぞれ設けた高透磁率セラミックグリーンシート１３，１４と、外層用高透磁率セラミックグリーンシート１５などで構成されている。渦巻状コイルＬ１とＬ２の間には、低透磁率セラミック層１１が配置されている。そして、低透磁率セラミック層１１には、平面視で渦巻状コイルＬ１，Ｌ２をそれぞれ囲むように、高透磁率材料が充填された穴６が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層コイル部品、特に、積層インダクタや積層インピーダンス素子や積層トランスなどの積層コイル部品に関する。

積層トランスや積層コモンモードチョークコイルなどのように、二つのコイルを磁気的に結合させる積層セラミック電子部品が知られている。図１１は従来の積層コモンモードチョークコイル１００の模式断面図である。この積層コモンモードチョークコイル１００は、複数の高透磁率セラミックシートを積層して構成した高透磁率セラミック積層体１１０の内部に、複数のコイル用導体パターン１０１，１０２をそれぞれビアホール（図示せず）にて電気的に直列に接続してなるコイルＬ１，Ｌ２を配設している。そして、従来より、コイル用導体パターン１０１，１０２の周辺に低透磁率セラミック材１０５を配置することにより、コイル用導体パターン１０１，１０２近傍を旋回する局所的な漏れ磁束φＢの発生を抑え、コイルＬ１，Ｌ２全体を旋回する磁束φＡを強くして、コイルＬ１とＬ２の結合係数を上げることが行われている。なお、図１１において、符号１１１，１１２は入出力外部電極である。

また、特許文献１には、コイル用導体パターンの周辺のみに非磁性体を配置し、その他の部分は磁性体とするために、印刷によって同一面に磁性体パターンと非磁性体パターンとを形成している積層トランスが記載されている。

しかしながら、同一面に異種材料を印刷することは、印刷にじみなどが発生し易くて技術的に難しく、製造工程が複雑となり、歩留まりも低下し易いという問題があった。

さらに、特許文献１の積層トランスの場合には、渦巻状のコイル用導体パターン全体を非磁性材料（低透磁率材料）で覆うため、同一層のコイル用導体パターン相互間のギャップを通る磁束を遮断し、その部分での上下層の結合を妨げるという問題もあった。
特開平９−３０６７７０号公報

そこで、本発明の目的は、印刷によらないで、コイル用導体パターンの周辺に低透磁率材料（非磁性体材料）を配置することができ、かつ、電気特性の優れた積層コイル部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層コイル部品は、
（ａ）複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）複数のコイル用導体パターンにて構成された少なくとも二つのコイルとを備え、
（ｃ）セラミック層の積み重ね方向において、二つのコイルの間に配置されたセラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層である。そして、低透磁率セラミック層には、平面視でコイルを囲むように、高透磁率材料が充填された穴が設けられていることを特徴とする。高透磁率材料が充填された穴は、コイルによって発生した磁界の磁路となる。

以上の構成により、コイル用導体パターン近傍を旋回する局所的な漏れ磁束の発生が抑えられ、セラミック層の積み重ね方向に配置された二つのコイル全体を旋回する磁束が強くなり、二つのコイルの結合係数が向上する。

また、本発明に係る積層コイル部品は、
（ｄ）複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
（ｅ）複数のコイル用導体パターンにて構成された螺旋状コイルとを備え、
（ｆ）積層体の積み重ね方向において、コイル用導体パターンの間に配置されたセラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層である。そして、低透磁率セラミック層には、平面視で螺旋状コイルを囲むように、高透磁率材料が充填された穴が設けられていることを特徴とする。高透磁率材料が充填された穴は、螺旋状コイルによって発生した磁界の磁路となる。

以上の構成により、コイル用導体パターン近傍を旋回する局所的な漏れ磁束の発生が抑えられ、螺旋状コイルのインダクタンス値が向上する。

本発明によれば、二つのコイルの間もしくは二つのコイル用導体パターンの間に低透磁率セラミック層を配置するとともに、この低透磁率セラミック層に、平面視でコイルを囲むように高透磁率材料が充填された穴を設けることにより、同一面に複数種類の材料を印刷することなく、コイル用導体パターンの周辺に低透磁率セラミックスを配置することができる。この結果、漏れ磁束が少ない積層コイル部品を高い歩留まりで容易に製造することができる。

以下に、本発明に係る積層コイル部品の実施例について、その製造方法とともに添付の図面を参照して説明する。

［第１実施例、図１〜図５］
図１に示すように、積層コモンモードチョークコイル１は、コイル用導体パターン２と高透磁率材料が充填された穴６とを設けた低透磁率セラミックグリーンシート１１と、コイル用導体パターン３と層間接続用ビアホール８とを設けた高透磁率セラミックグリーンシート１２と、引出し導体パターン４，５をそれぞれ設けた高透磁率セラミックグリーンシート１３，１４と、外層用高透磁率セラミックグリーンシート１５などで構成されている。

低透磁率セラミックグリーンシート１１は、低透磁率セラミックス粉末や非磁性体セラミックス粉末やガラス粉末を結合剤などと一緒に混練したものをドクターブレード法などの方法でシート状にしたものである。

高透磁率セラミックグリーンシート１２〜１５は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｕ系のフェライト粉末を結合剤などと一緒に混練したものをドクターブレード法などの方法でシート状にしたものである。

コイル用導体パターン２，３および引出し導体パターン４，５はそれぞれ、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により、シート１１〜１４上に形成される。これらの導体パターン２〜５はＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなる。

コイル用導体パターン２，３の形状は渦巻状であり、それぞれ第１コイルＬ１および第２コイルＬ２を形成する。コイルＬ１，Ｌ２のそれぞれのコイル軸はシート１１〜１５の積み重ね方向に対して平行である。平面視で、コイル用導体パターン２の一端部２ａは、シート１１の手前側の辺の右側に露出し、他端部２ｂはシート１１の中央部に位置している。引出し導体パターン４の一端部４ａは、シート１３の奥側の辺の右側に露出し、他端部４ｂはシート１３の中央部に位置し、シート１３の中央部に設けた層間接続用ビアホール８を通してコイル用導体パターン２の端部２ｂに電気的に接続する。

一方、コイル用導体パターン３の一端部３ａは、シート１２の手前側の辺の左側に露出し、他端部３ｂはシート１２の中央部に位置している。引出し導体パターン５の一端部５ａは、シート１４の奥側の辺の左側に露出し、他端部５ｂはシート１４の中央部に位置し、シート１２の中央部に設けた層間接続用ビアホール８を通してコイル用導体パターン３の端部３ｂに電気的に接続する。

層間接続用ビアホール８は、導体パターン３，４を形成する前のシート１２，１３にレーザビームなどを用いて貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などの導電性ペーストを印刷塗布などの方法により充填することによって形成される。

高透磁率材料が充填された穴６は、導体パターン３，４を形成する前の低透磁率セラミックグリーンシート１１にレーザビームなどを用いて形成され、この穴６に高透磁率材料の絶縁性ペーストが印刷塗布などの方法により充填される。穴６は渦巻状コイル用導体パターン２の外周部および中心部に形成されている。穴６の径は層間接続用ビアホール８と略等しく、２００μｍ以下の大きさが好ましい。穴６の径が２００μｍを越えると、印刷された高透磁率材料の絶縁性ペーストが穴６から抜け落ち易くなり、印刷性が悪くなるからである。高透磁率材料の絶縁性ペーストとしては、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｕ系のフェライト粉末を結合材などと一緒に混練したものが用いられる。この高透磁率材料の透磁率は、高透磁率セラミックグリーンシート１２〜１５と同等以上であることが好ましい。

以上の構成からなる各シート１１〜１５は、図１に示すように積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて図２に示すような直方体形状を有する積層体２０とされる。次に、積層体２０の手前側の側面に入出力外部電極２１ａ，２２ａを形成するとともに、奥側の側面に入出力外部電極２１ｂ，２２ｂを形成する。外部電極２１ａ〜２２ｂは、塗布焼付、スパッタリング、あるいは蒸着などの方法により形成される。外部電極２１ａと２１ｂの間には、コイル用導体パターン２と引出し導体パターン４、すなわち第１コイルＬ１が接続されている。外部電極２２ａと２２ｂの間には、コイル用導体パターン３と引出し導体パターン５、すなわち第２コイルＬ２が接続されている。

こうして得られた積層コモンモードチョークコイル１は、図３に示すように、積層体２０の内部に、コイル軸がシート１１〜１５の積み重ね方向と平行な渦巻状コイルＬ１，Ｌ２が上下に積み重ねられた状態で配設されている。シート１１〜１５の積み重ね方向において、渦巻状コイルＬ１とＬ２の間には、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層１１が配置されている。

そして、低透磁率セラミック層１１には、平面視で渦巻状コイルＬ１，Ｌ２をそれぞれ囲むように、高透磁率材料が充填された穴６が設けられている。高透磁率材料が充填された穴６は、コイルＬ１，Ｌ２によってそれぞれ発生した磁界の磁路となる。従って、コイル用導体パターン２，３のそれぞれの近傍を旋回する局所的な漏れ磁束φＢの発生が抑えられるとともに、コイルＬ１，Ｌ２全体を旋回する磁束φＡが強くなり、コイルＬ１とＬ２の結合係数を上げることができる。高透磁率材料が充填された穴６は、できるだけコイル用導体パターン２，３の近傍に配置した方が、磁束φＡが効率良く旋回するので、さらに結合係数がよくなる。

また、以上の製造方法によれば、シート１１に形成した穴６に高透磁率材料の絶縁性ペーストを印刷塗布するだけでよく、同一面に複数種類の材料を印刷することなく、コイル用導体パターン２，３の周辺に低透磁率セラミックスを配置することができる。この結果、印刷不具合による積層コモンモードチョークコイル１の歩留まりの低下を防止することができる。

さらに、積層圧着前のシート１１に予め高透磁率材料が充填された穴６を形成しておけばよいので、順に重ね塗りをすることによって積層構造を有するコモンモードチョークコイルを製造する方法と比較して容易に製造することができる。

なお、高透磁率材料が充填された穴６は、図４に示すように、コイル用導体パターン２のパターン間の狭い領域にも形成するようにしてもよい。これにより、より一層コイルＬ１とＬ２の結合係数が上がる。また、図５に示すように、高透磁率材料が充填された穴６を、コイル導体パターン２のパターン間の狭い領域に形成しないようにしてもよい。これにより、歩留まりが向上する。

［第２実施例、図６〜図８］
図６に示すように、積層コモンモードチョークコイル３１は、コイル用導体パターン３２，３３と高透磁率材料が充填された穴３６と層間接続用ビアホール３８とを設けた低透磁率セラミックグリーンシート４１と、コイル用導体パターン３３を設けた高透磁率セラミックグリーンシート４２と、予め導体パターンが設けられていない外層用高透磁率セラミックグリーンシート４２などで構成されている。

各コイル用導体パターン３２は、シート４１に設けた層間接続用ビアホール３８を通して電気的に直列に接続され、第１螺旋状コイルＬ１を形成する。螺旋状コイルＬ１の一端部３２ａはシート４１の手前側の辺の右側に露出し、他端部はシート４１の奥側の辺の右側に露出している。一方、各コイル用導体パターン３３は、シート４１に設けた層間接続用ビアホール３８を通して電気的に直列に接続され、第２螺旋状コイルＬ２を形成する。螺旋状コイルＬ２の一端部３３ａはシート４１の手前側の辺の左側に露出し、他端部３３ｂはシート４２の奥側の辺の左側に露出している。

高透磁率材料が充填された穴３６は、低透磁率セラミックグリーンシート４１のコイル用導体パターン３２，３３の外周部および中心部に形成されている。高透磁率材料が充填された穴３６は、シート４１，４２の積み重ね方向に連接され柱状の穴を形成している。

以上の構成からなる各シート４１，４２は、図６に示すように積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて図７に示すような直方体形状を有する積層体５０とされる。次に、積層体５０の手前側の側面に入出力外部電極５１ａ，５２ａを形成するとともに、奥側の側面に入出力外部電極５１ｂ，５２ｂを形成する。外部電極５１ａと５１ｂの間には、第１コイルＬ１が接続されている。外部電極５２ａと５２ｂの間には、第２コイルＬ２が接続されている。

こうして得られた積層コモンモードチョークコイル３１は、図８に示すように、積層体５０の内部に、コイル軸がシート４１，４２の積み重ね方向と平行な螺旋状コイルＬ１，Ｌ２が上下に積み重ねられた状態で配設されている。シート４１，４２の積み重ね方向において、コイル用導体パターン３２と３３の間、コイル用導体パターン３２同士の間、並びに、コイル用導体パターン３３同士の間には、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層４１が配置されている。

低透磁率セラミック層４１には、高透磁率材料が充填された穴３６にて形成された柱状穴３６が形成されており、これら柱状穴３６は平面視で螺旋状コイルＬ１，Ｌ２をそれぞれ囲んでいる。高透磁率材料が充填された柱状穴３６は、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２によってそれぞれ発生した磁界の磁路となる。従って、本第２実施例の積層コモンモードチョークコイル３１は、前記第１実施例の積層コモンモードチョークコイル１と同様の作用効果を奏する。

［第３実施例、図９および図１０］
図９に示すように、積層インダクタ６１は、コイル用導体パターン６２と高透磁率材料が充填された穴６６と層間接続用ビアホール６８とを設けた低透磁率セラミックグリーンシート７１と、コイル用導体パターン６２を設けた高透磁率セラミックグリーンシート７２と、予め導体パターンが設けられていない外層用高透磁率セラミックグリーンシート７２などで構成されている。

各コイル用導体パターン６２は、シート７１に設けた層間接続用ビアホール６８を通して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬを形成する。螺旋状コイルＬの一端部６２ａはシート７２の手前側の辺に露出し、他端部はシート７１の奥側の辺に露出している。

高透磁率材料が充填された穴６６は、低透磁率セラミックグリーンシート７１のコイル用導体パターン６２の外周部および中心部に形成されている。高透磁率材料が充填された穴６６は、シート７１，７２の積み重ね方向に連接され柱状の穴を形成している。

以上の構成からなる各シート７１，７２は、図９に示すように積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて図１０に示すような直方体形状を有する積層体８０とされる。次に、積層体８０の一方の側面に入出力外部電極８１ａを形成するとともに、他方の側面に入出力外部電極８１ｂを形成する。外部電極８１ａと８１ｂの間には、コイルＬが接続されている。

こうして得られた積層インダクタ６１は、シート７１，７２の積み重ね方向において、コイル用導体パターン６２同士の間には、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層７１が配置されている。

低透磁率セラミック層７１には、高透磁率材料が充填された穴６６にて形成された柱状穴６６が形成されており、これら柱状穴６６は平面視で螺旋状コイルＬを囲んでいる。高透磁率材料が充填された柱状穴６６は、螺旋状コイルＬによって発生した磁界の磁路となる。従って、コイル用導体パターン６２の近傍を旋回する局所的な漏れ磁束φＢの発生が抑えられるとともに、螺旋状コイルＬ全体を旋回する磁束φＡが強くなり、インダクタンス値の大きい積層インダクタ６１を得ることができる。

［他の実施例］
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。積層コイル部品は、積層コモンモードチョークコイルや積層インダクタの他に、例えば、積層トランス、積層インピーダンス素子、積層ＬＣ複合部品などがある。また、前記実施例は個産品の例で説明したが、量産の場合には、複数の積層コイル部品を含んだマザー積層ブロックの状態で製造される。

本発明に係る積層コイル部品の第１実施例を示す分解斜視図。 図１に示した積層コイル部品の外観斜視図。 図２に示した積層コイル部品の模式断面図。 低透磁率セラミックシートの変形例を示す平面図。 低透磁率セラミックシートの別の変形例を示す平面図。 本発明に係る積層コイル部品の第２実施例を示す分解斜視図。 図６に示した積層コイル部品の外観斜視図。 図７に示した積層コイル部品の模式断面図。 本発明に係る積層コイル部品の第３実施例を示す分解斜視図。 図９に示した積層コイル部品の模式断面図。 従来例を示す模式断面図。

符号の説明

１，３１…積層コモンモードチョークコイル
２，３，３２，３３…コイル用導体パターン
６，３６…高透磁率材料が充填された穴
１１，４１…低透磁率セラミックグリーンシート
１２〜１５，４２…高透磁率セラミックグリーンシート
２０，５０…積層体
６１…積層インダクタ
６２…コイル用導体パターン
６６…高透磁率材料が充填された穴
７１…低透磁率セラミックグリーンシート
７２…高透磁率セラミックグリーンシート
８０…積層体
Ｌ１，Ｌ２…コイル
Ｌ…螺旋状コイル

Claims (4)

1. 複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
   前記複数のコイル用導体パターンにて構成された少なくとも二つのコイルとを備え、
   前記セラミック層の積み重ね方向において、前記二つのコイルの間に配置された前記セラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層であり、
   前記低透磁率セラミック層には、平面視で前記コイルを囲むように、高透磁率材料が充填された穴が設けられていること、
   を特徴とする積層コイル部品。
2. 複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
   前記複数のコイル用導体パターンにて構成された螺旋状コイルとを備え、
   前記積層体の積み重ね方向において、前記コイル用導体パターンの間に配置された前記セラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層であり、
   前記低透磁率セラミック層には、平面視で前記螺旋状コイルを囲むように、高透磁率材料が充填された穴が設けられていること、
   を特徴とする積層コイル部品。
3. 複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
   前記複数のコイル用導体パターンにて構成された少なくとも二つのコイルとを備え、
   前記セラミック層の積み重ね方向において、前記二つのコイルの間に配置された前記セラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層であり、
   前記低透磁率セラミック層には高透磁率材料が充填された穴が設けられ、該穴は前記コイルによって発生した磁界の磁路であること、
   を特徴とする積層コイル部品。
4. 複数のセラミック層と複数のコイル用導体パターンとを積み重ねて構成した積層体と、
   前記複数のコイル用導体パターンにて構成された螺旋状コイルとを備え、
   前記積層体の積み重ね方向において、前記コイル用導体パターンの間に配置された前記セラミック層が、低透磁率材料からなる低透磁率セラミック層であり、
   前記低透磁率セラミック層には高透磁率材料が充填された穴が設けられ、該穴は前記螺旋状コイルによって発生した磁界の磁路であること、
   を特徴とする積層コイル部品。

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