JP2002043129A

JP2002043129A - 積層インダクタンス素子

Info

Publication number: JP2002043129A
Application number: JP2000222645A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Fujii; 信三藤井; Mikio Kitaoka; 幹雄北岡
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数の増加に伴いインダクタンス値が減少
する領域におけるインダクタンス値の変動量を抑えるこ
とができてインダクタンス値の周波数特性も良好で、Ｑ
値も高くすることのできる積層インダクタンス素子を提
供すること【解決手段】導体パターンと電気絶縁体層とを交互に
積層することで、矩形状の誘電体チップ１０の内部に導
体パターンが螺旋状に繋がったコイル１１を設ける。こ
のコイル１１は、内部に空洞１５が形成され、その空洞
が螺旋状に繋がっている。さらに、空洞内には、非導電
材料１６が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層インダクタン
ス素子に関するもので、より具体的には、チップ内に設
置されるコイル部分の構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、積層インダクタンス
素子は、導体パターンと電気絶縁体層とを交互に印刷形
成して順次積層することで、矩形状のチップ１の内部に
導体パターンが螺旋状に繋がったコイル２を設ける。

【０００３】銀ペーストを所定のパターンに印刷する工
程を複数回繰り返すことにより所望の厚さの導体パター
ンが形成される。従って、厚さは印刷回数を変えること
により制御する。そして、コイル２を構成する導体パタ
ーン３の断面は、図２に示すように、矩形状となり、内
部は稠密となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の積層インダクタンス素子では、以下に示す問題
を有している。すなわち、積層インダクタンス素子のイ
ンダクタンス値（Ｌ値）は、周波数特性が悪い。つま
り、周波数の増加に伴いインダクタンス値が減少し、あ
る一定の周波数より高くなるとインダクタンス値は急激
に上昇する。そして、上記のインダクタンス値の減少量
が大きく、所定の周波数の範囲内におけるインダクタン
ス値の変動量が大きいという問題がある。またＱ値も低
いという問題もある。

【０００５】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、周波数の増加に伴いインダクタンス値が減少する領
域におけるインダクタンス値の変動量を抑えることがで
きてインダクタンス値の周波数特性も良好で、Ｑ値も高
くすることのできる積層インダクタンス素子を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る積層インダクタンス素子は、導体パ
ターンと電気絶縁体層を適宜の順で積層することで、矩
形状のチップの内部に前記導体パターンが螺旋状に繋が
ったコイルを設けるように構成した積層インダクタンス
素子を前提とする。そして、前記コイルの内部に空洞を
設けるように構成した。そして、好ましくは前記空洞
は、前記コイルの螺旋に従って連続するように構成する
ことである。

【０００７】なお、前記コイルの外部への引き出しは、
例えば前記コイルの両端に設けた引出電極の先端を前記
チップの側面に位置させ、その側面に形成した外部電極
と前記引き出し電極を導通させることにより実現でき
る。もちろん、これ以外の構造でも良い。

【０００８】この発明によれば、比較的低い周波数帯域
でのインダクタンス値は、従来の空洞のないコイルから
なる積層インダクタンス素子に比べて低くなるものの、
周波数が高くなったときのインダクタンス値の低下量を
抑制し、結果として広い周波数範囲でインダクタンス値
の変動幅の少ない周波数特性の良好な素子となる。さら
に、Ｑ値も高くなる。これは、以下の理由によると推定
できる。

【０００９】良く知られているように、インダクタンス
値は、コイルを鎖交する磁束数によって決定される。そ
して、高周波領域では、導体内に渦電流が生じ、導体内
での電流の流れが周波数に応じて変化することに伴い、
インダクタンス値も変動する。そこで、予めコイル（導
体）内に空洞（非導電材料）を設けることにより、周波
数が変わっても導体内での電流分布が変動しにくくな
り、これによりＬ値が安定する。つまり、周波数特性が
良好になると考えられる。

【００１０】また、Ｑ値は、Ｌ／Ｒに比例する。ここ
で、Ｌはインダクタンス値で、Ｒは直流抵抗成分と交流
抵抗成分のそれぞれの抵抗値を加算した値である。そし
て、外形寸法が同じとすると、空洞を設けることによ
り、導体部分の断面積が小さくなり、直流抵抗成分は従
来のものよりも大きくなる。その点では、Ｑ値は低下す
ることになる。しかし、高周波数領域になると、空洞を
設けたほうが交流抵抗成分が下がり、結果として高周波
数領域におけるＱ値が向上することになる。

【００１１】一方、前記空洞は、内部に特別な部材が挿
入配置されずに、空間のままとしてもよいし、空洞内
に、非導電材料を充填するようにしてもよい。製造工程
を考慮すると、非導電材料を空洞内に配置するのが好ま
しい。そして、前記非導電材料は、前記電気絶縁体層の
構成材料と同一とすると、さらに製造工程が容易とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図３，図４は、本発明に係る積層
インダクタンス素子の好適な一実施の形態の要部を示し
ている。本形態でも基本構成は従来と同じである。すな
わち、電気絶縁層（誘電体セラミックシート）を積層し
て形成される誘電体チップ１０内に、積層方向に重畳し
たコイル１１が形成される。

【００１３】この誘電体チップ１０は、矩形状に形成さ
れ、長手方向の両端の側面１０ａ及びその側面１０ａに
隣接する各面の一部に連続するようにして外部電極１２
が形成されている。そして、コイル１１の両端に連続し
て形成した引出電極１３を上記側面１０ａに達するよう
に延長形成し、これにより、引出電極１３と外部電極１
２を導通させる。

【００１４】ここで本形態では、図４に示すように、コ
イル１１の内部を空洞１５に形成した。つまり、導体パ
ターンを適宜に形成することにより、断面形状がロ字状
の中空の筒状の導体を構成し、その筒状の導体を螺旋状
に配置する。この空洞１５は、コイルの全体にわたって
形成され、内部で連続している。

【００１５】さらに、その中空の空洞１５内には、何も
充填しないようにしても良いし、非導電材料１６を充填
してもよい。充填する場合の具体的な材料としては、例
えば電気絶縁層と同一（アルミナ）のものを用いると製
造工程上好ましいが、電気絶縁層と異なる材料で構成し
ても良い。

【００１６】また、本形態の導体パターンを製造するに
は、例えば、図５（ａ）に示すように、非導電材料（電
気絶縁体層）の上に、所定パターンのマスクを用いて導
体ペースト（銀ペースト）を印刷して、導体パターン
（コイル）を形成する。つまり、１回目にコイルの幅ｗ
を有する所定の平面形状を有する第１導体パターン１１
ａを印刷し、２回目は第１導体パターン１１ａの上に重
なるように第２導体パターン１１ｂを印刷する。このと
き、中心線上、つまり空洞１５の部分には導電ペースト
（銀ペースト）を成膜しない。次に、３回目の印刷処理
では、空洞１５部分に、アルミナ等の非導電材料１６を
塗布する。その後、４回目の印刷処理では、第２導体パ
ターン１１ｂ及び非導電材料１６を覆うようにして第３
導体パターン１１ｃを成膜する。

【００１７】このようにすると、第１〜第３導体パター
ン１１ａ〜１１ｃによって、断面がロ字状の筒状の導体
が形成される。また、非導電材料１６に替えて、バイン
ダを充填すると、その後の焼成処理時にバインダが蒸発
し、空洞１５内を空間にすることができる。

【００１８】なお、図５（ｂ）に示すように、空洞を設
けない従来のタイプの場合には、同一形状からなる第１
〜第３導体パターン３ａ〜３ｃを、３回に分けて積層す
ることになるので、本形態では、従来タイプに比べて印
刷工程数が１回増える程度ですむので、さほど問題がな
い。

【００１９】次に、本発明の効果を実証するために、以
下に示すシミュレーションを行った。まず、積層インダ
クタンス素子の寸法形状としては、図６（ａ），（ｂ）
に示すように、誘電体チップ１０の幅をＸ，奥行きを
Ｙ，高さをＺとし、内蔵するコイル１１の幅をｗ，厚さ
をｔとした。そして、コイル１１に空洞１５を設ける場
合には、幅並びに厚さをそれぞれコイルの１／３にし
た。そして、具体的なチップサイズは、全ての素子で、
Ｘ＝１０００μｍ，Ｙ＝５００μｍ，Ｚ＝５００μｍと
し、導体幅ｗは、６０μｍとした。

【００２０】さらに、コイル１１の誘電体チップ１０の
外周囲からの各距離をａ，ｂ，ｃ，ｄとした場合、それ
ぞれａ＝５５０μｍ，ｂ＝１６５μｍ，ｃ＝１９０μ
ｍ，ｄ＝９５μｍとした。上記した各値は、各積層イン
ダクタンス素子で共通とする。そして、ターン数，コイ
ルを構成する導体の厚さｔ，上下の導体の間隔ｓ，チッ
プ表面から導体までの距離ｅを、図７に示すように変更
した場合の各積層インダクタンス素子の周波数特性（イ
ンダクタンス値，Ｑ値）を算出し、その結果を図８以降
に示す。

【００２１】すると、図８，図９に示すように、ターン
数の大小にかかわらず、空洞を設けたほうが、周波数の
変化に対するインダクタンス値の変動幅を小さくでき、
周波数特性が良好となる。また、図１０，図１１に示す
ように、ターン数の大小にかかわらず、空洞を設けたほ
うが、Ｑ値が高くなることが確認できた。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る積層インダ
クタンス素子では、内部に空洞を有する導体でコイルを
形成したため、周波数の増加に伴う電流分布の変動が少
なくなり、インダクタンス値が減少する領域におけるイ
ンダクタンス値の変動量を抑えることができてインダク
タンス値の周波数特性が良好となる。また、空洞を設け
たことにより、高周波数領域における交流抵抗成分が減
少するため、Ｑ値も高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す図である。

【図２】従来例を示す図である。

【図３】本発明に係る積層インダクタンス素子の好適な
一実施の形態を示す斜視図である。

【図４】本発明に係る積層インダクタンス素子の好適な
一実施の形態を示す断面図である。

【図５】コイルの製造プロセスを示す図である。

【図６】シミュレーションに用いた素子の寸法形状を説
明する図である。

【図７】パラメータの具体的な値を示す図である。

【図８】周波数特性（インダクタンス値）の一例を示す
グラフである。

【図９】周波数特性（インダクタンス値）の一例を示す
グラフである。

【図１０】周波数特性（Ｑ値）の一例を示すグラフであ
る。

【図１１】周波数特性（Ｑ値）の一例を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０誘電体チップ１０ａ側面１１コイル１１ａ〜１１ｃ第１〜第３導体パターン１２外部電極１３引出電極１５空洞１６非導電材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体パターンと電気絶縁体層を適宜の順
で積層することで、矩形状のチップの内部に前記導体パ
ターンが螺旋状に繋がったコイルを設けるように構成し
た積層インダクタンス素子において、前記コイルの内部に空洞を設けたことを特徴とする積層
インダクタンス素子。
【請求項２】前記空洞は、前記コイルの螺旋に従って
連続していることを特徴とする請求項１に記載の積層イ
ンダクタンス素子。
【請求項３】前記空洞内に、非導電材料を充填したこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の積層インダク
タンス素子。
【請求項４】前記非導電材料は、前記電気絶縁体層の
構成材料と同一としたことを特徴とする請求項３に記載
の積層インダクタンス素子。