JP2005340584A - セラミックコイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部導体の直流抵抗が小さく、所望の特性を実現することが可能で、しかも、引出し導体と外部電極との接続信頼性の高いセラミックコイル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 セラミック本体１１中に配設され、コイル導体１２ａの端部に連結する引出し導体１２ｂ、１２ｃに係止構造を施し、これと接続するように外部電極１３ａ、１３ｂを配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セラミックの内部に螺旋状の金属線からなる導体を備えたセラミックコイル及びその製造方法に関する。

表面実装型コイルの一つに、特許文献１のセラミックコイルがある。特許文献１のセラミックコイルは、図９に示すように、セラミック本体６１中に、金属線６２が配設されるとともに、その金属線６２の端部と接続するように外部電極６３ａ、６３ｂが配設されている。また、このコイルの金属線６２は、螺旋状に成形されたコイル導体６２ａおよびその両端部に連結した引出し導体６２ｂ、６２ｃから構成されている。

このセラミックコイルにおいては、導電ペーストをセラミックグリーンシートに印刷することにより内部導体を形成するコイルに比べて、断面積の大きい金属線を用いて内部導体を形成する。そのため、内部導体の直流抵抗を抑えることができるという特徴を有しており、大電流の用途に用いることができる。
特開平１１‐１２６７２４号公報

しかしながら、かかる構成のセラミックコイルにおいては、引出し導体６２ｂ、６２ｃが平滑な直線状であるため、周囲の環境や使用状態などにより温度変化が生じた場合、金属線とセラミックの線膨張係数の違いにより、外部電極との接続部分に応力が発生した。すなわち、一般に金属線はセラミックに比べて線膨張係数が大きいので、温度が上昇した場合には、金属線はセラミックより大きく膨張して、引出し導体がセラミック本体の端面から突き出してしまう。他方、温度が下降した場合には、金属線はセラミックより大きく収縮して、引出し導体がセラミック本体の端面から引っ込んでしまう。引出し導体はその端面のみがセラミック本体の表面に露出し、外部電極はセラミック表面に露出した引出し導体の端面だけで接続していることから、その接触面積は小さい。そのため、接続部分に応力が生じると、引出し導体と外部電極の間の導通が得られなくなってしまうことがあるという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点を解決するものであり、内部導体の直流抵抗が小さく、所望の特性を実現することが可能で、しかも、引出し導体と外部電極との接触不良の発生を防止し、長期間の使用においても接続信頼性が損なわれないセラミックコイル及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明のセラミックコイルは、セラミック本体と、前記セラミック本体の内部に配設された、螺旋状のコイル導体および前記コイル導体の両端部に連結した引出し導体から構成される金属線と、前記セラミック本体の端面に形成され且つ前記引出し導体の端部に電気的に接続された外部電極と、を備えたセラミックコイルにおいて、前記引出し導体が係止構造を有することを特徴としている。

より特定的には、前記係止構造が、前記引出し導体に形成された曲げ、前記引出し導体に形成されたくさび、前記引出し導体の先端に設けられた球、または前記引出し導体の先端付近に設けられたタブのいずれかであることを特徴としている。

または、前記係止構造が、前記引出し導体の表面に形成された粗面であることを特徴としている。

引出し導体に係止構造を設けることにより、温度の変化が生じても、係止構造がセラミック本体とかみ合ってアンカー効果を生じさせ、セラミック本体の端面部における引出し導体の突き出しまたは引っ込みが抑制される。このように、係止構造が、引出し導体と外部電極との接続部分の応力発生を極小化させるので、長期間の使用においても接続信頼性を維持することが可能となるのである。

また、本発明のセラミックコイルの製造方法は、螺旋状のコイル導体と前記コイル導体の両端部に連結し且つ係止構造を備えた引出し導体とから構成される金属線を内包するように、セラミックスラリーを所定の形状に鋳込み成形してセラミック成形体を形成する工程と、前記セラミック成形体を焼成してセラミック本体を形成する工程と、前記セラミック本体の端面に、前記引出し導体の端部に電気的に接続するように外部電極を形成する工程と、を具備することを特徴としている。

上記の製造方法を用いることにより、金属線が内部に配設されたセラミックコイルを容易かつ確実に製造することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

以上に述べたように、本発明によれば、セラミック本体内部に配設された引出し導体が係止構造を有するので、温度変化が生じても係止構造がセラミック本体とかみ合ってアンカー効果を生じさせ、引出し導体と外部電極との接続部分の応力発生を極小化させる。これにより、引出し導体と外部電極との接触不良の発生を防止し、長期間の使用においても接続信頼性が損なわれないセラミックコイルを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。

まず、本発明による第１の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの概略構成を示す斜視図であり、また、図２はその断面図である。

このセラミックコイルは、図１および図２に示すように、セラミック本体１１中に、金属線１２を配設するとともに、セラミック本体１１の端面に、金属線１２の端部と接続する外部電極１３ａ、１３ｂを配設することにより形成されている。また、このコイルの金属線１２は、螺旋状のコイル導体１２ａとコイル導体１２ａの両端に連結された直線状の引出し導体１２ｂ、１２ｃとから構成されている。

そして、このセラミックコイルにおいては、外部電極１３ａ、１３ｂと接続する引出し導体１２ｂ、１２ｃの先端に、図３に示すように、引出し導体の直径よりも大きな球３１が形成されている。温度の変化が生じた場合に、この引出し導体１２ｂ、１２ｃの先端に形成された球３１がセラミック本体１１とかみ合うことによりアンカー効果を生じさせ、セラミック本体１１端面での引出し導体１２ｂ、１２ｃの突き出しまたは引っ込みを抑制するのである。

なお、金属線１２を構成する金属材料としては、導電率のよいＡｇ，Ｃｕ，Ｎｉびこれらの少なくとも１種を含む合金のいずれかからなる線材を用いることが好ましい。また、金属線１２は、コイルの特性に応じて、外径が１００〜４００μｍのものを用いることが好ましい。

また、セラミック本体１１を構成するセラミック１１ａとしては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトなど磁性体セラミックや、ガラスセラミックなどを用いることが可能である。また、その他にも、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３―ＳｉＯ２系、ＭｇＯ−ＳｉＯ２系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系セラミックなどの種々のセラミックを用いることが可能である。

次に、上記セラミックコイルの製造方法について説明する。まず、外径が１００〜２００μｍのＡｇからなる金属線１２を、コイルの巻数やコイルの大きさに合わせて切断するが、この場合に、放電切断して玉化する作用を活用することにより、図３に示すように、金属線１２の両端を金属線１２の直径よりも大きな球状３１にする。そして、その金属線１２を、図１および図２に示すように、中間部を螺旋状のコイル導体１２ａ、両端部を螺旋状の巻軸方向に略平行な直線状の引出し導体１２ｂ、１２ｃになるように成形する。

それから、図８に示すように、金属線１２を石膏等からなる成型用型２１に入れる。成型用型２１にはセラミックコイルの所定の形状に合わせた凹部２２が形成されているので、金属線１２をコイル導体の巻軸が凹部２２の底面に垂直になるように成型用型２１の凹部２２の略中央に配置する。その後、凹部２２内にある金属線１２の周囲に、セラミックスラリー２３を注ぎ込む。セラミックスラリー２３としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトよりなる原料１５００ｇに純水６５０ｇ、消泡材を原料に対して０．２ｗｔ％、分散剤を０．５ｗｔ％添加し、これをポットミルに入れ、ＰＳＺの玉石と共に１７時間混合したものを使用する。そして、室温で３０〜６０分程度放置してセラミックスラリーを乾燥して硬化する。

乾燥後、成型用型２１からセラミック成形体を取り出し、このセラミック成形体を焼成炉にて、例えば９１０℃で２時間焼成する。そして、焼成されたセラミック本体１１の端面を研磨して金属線の引出し導体１２ｂ、１２ｃを露出させた上、外部電極１３ａ、１３ｂを配設してセラミックコイルとする。外部電極１３ａ、１３ｂとしては、例えばＡｇペーストやＡｇＰｄペースト等を塗布し、１５０℃で１５分乾燥後、８００℃にて１０分間焼付けを行う。必要であれば、順にＮｉメッキおよびＳｎメッキを施してもよい。

本発明による第２の実施形態について、第１の実施形態の図１、図２を援用して説明する。

このセラミックコイルは、図１および図２に示すように、セラミック本体１１中に、金属線１２を配設するとともに、セラミック本体１１の端面に、金属線１２の端部と接続する外部電極１３ａ、１３ｂを配設することにより形成されている。また、このコイルの金属線１２は、螺旋状のコイル導体１２ａとコイル導体１２ａの両端に連結された引出し導体１２ｂ、１２ｃとから構成されている。

そして、このセラミックコイルにおいては、外部電極１３ａ、１３ｂと接続する引出し導体１２ｂ、１２ｃに、図４に示すように曲げ、図５に示すようにくさび、または図６に示すように先端付近にタブ３２が形成されている。これら引出し導体１２ｂ、１２ｃに形成された係止構造が、温度の変化が生じた場合に、アンカー効果を生じさせ、セラミック本体１１端面での引出し導体１２ｂ、１２ｃの突き出しまたは引っ込みを抑制する。すなわち、曲げやくさびにおいては引出し導体１２ｂ、１２ｃ全体が、また、タブ付きにおいてはタブ３２が、セラミック本体１１とかみ合って、引出し導体１２ｂ、１２ｃと外部電極１３ａ、１３ｂとの接続部分の応力発生を抑制するのである。

上記セラミックコイルの製造方法は、実施例１と同様である。ただし、引出し導体１２ｂ、１２ｃに形成された曲げ、くさび、またはタブ３２については、金属線１２の切断時に、引出し導体１２ｂ、１２ｃをプレス加工することによって施す。

本発明による第３の実施形態について、第１の実施形態の図１、図２を援用して説明する。

このセラミックコイルは、図１および図２に示すように、セラミック本体１１中に、金属線１２を配設するとともに、セラミック本体１１の端面に、金属線１２の端部と接続する外部電極１３ａ、１３ｂを配設することにより形成されている。また、このコイルの金属線１２は、螺旋状のコイル導体１２ａとコイル導体１２ａの両端に連結された引出し導体１２ｂ、１２ｃとから構成されている。

そして、このセラミックコイルにおいては、外部電極１３ａ、１３ｂと接続する引出し導体１２ｂ、１２ｃの表面が、図７に示すように、粗面となっている。温度の変化が生じた場合に、この粗面における突起がセラミック本体１１とかみ合うことによりアンカー効果を生じさせ、セラミック本体１１端面での引出し導体１２ｂ、１２ｃの突き出しまたは引っ込みを抑制するのである。

上記セラミックコイルの製造方法は、実施例１と同様である。ただし、引出し導体の粗面については、引出し導体１２ｂ、１２ｃの表面をサンドブラストによって物理変形させることによって形成する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、セラミックコイルを構成するセラミック本体の具体的な形状、外部電極の配設位置や形状などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルを示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルを示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの引出し導体の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの引出し導体の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの引出し導体の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの引出し導体の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの引出し導体の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるセラミックコイルの製造方法においてセラミック成形体を形成する工程を示す図である。 従来のセラミックコイルを示す断面図である。

符号の説明

１１ セラミック本体
１１ａ セラミック
１２ 金属線
１２ａ コイル導体
１２ｂ、１２ｃ 引出し導体
１３ａ、１３ｂ 外部電極
２１ 成型用型
２２ 成型用型凹部分
２３ セラミックスラリー
３１ 球
３２ タブ
６１ セラミック本体
６２ 金属線
６２ａ コイル導体
６２ｂ、６２ｃ 引出し導体
６３ａ、６３ｂ 外部電極

Claims (4)

1. セラミック本体と、前記セラミック本体の内部に配設された、螺旋状のコイル導体および前記コイル導体の両端部に連結した引出し導体から構成される金属線と、前記セラミック本体の端面に形成され且つ前記引出し導体の端部に電気的に接続された外部電極と、を備えたセラミックコイルにおいて、
   前記引出し導体が係止構造を有することを特徴とするセラミックコイル。
2. 前記係止構造が、前記引出し導体に形成された曲げ、前記引出し導体に形成されたくさび、前記引出し導体の先端に設けられた球、または前記引出し導体の先端付近に設けられたタブのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のセラミックコイル。
3. 前記係止構造が、前記引出し導体の表面に形成された粗面であることを特徴とする請求項１記載のセラミックコイル。
4. 螺旋状のコイル導体と前記コイル導体の両端部に連結し且つ係止構造を備えた引出し導体とから構成される金属線を内包するように、セラミックスラリーを所定の形状に鋳込み成形してセラミック成形体を形成する工程と、
   前記セラミック成形体を焼成してセラミック本体を形成する工程と、
   前記セラミック本体の端面に、前記引出し導体の端部に電気的に接続するように外部電極を形成する工程と、
   を具備するセラミックコイルの製造方法。

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