JP2006310475A

JP2006310475A - 積層コイル

Info

Publication number: JP2006310475A
Application number: JP2005129993A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tomohiro; 俊友廣
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】開磁路型コイルであって直流重畳特性が良好であるとともに、製造工程が簡略化された積層コイルを得る。
【解決手段】複数の磁性体シート１１，１２，１３と複数のコイル導体パターン２１とからなる積層体１０と、コイル導体パターンを積層体１０の内部で螺旋状に接続してなり、コイル軸Ｐが積層方向に対して平行なコイルとを備えた積層コイル。積層体１０のコイル軸Ｐと平行な表面であってコイル導体パターン２１の外周部に対応する位置に凹部２５’が形成されている。凹部２５’には絶縁材が充填されていてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、積層コイル、特に、インダクタなどとして使用される、積層体に螺旋状のコイルを内蔵した積層コイルに関する。

従来、複数の絶縁体層と複数のコイル導体層とからなる積層体にて構成した積層コイルとして、特許文献１に記載のものが知られている。この積層コイルは、図４及び図５に示すように、磁性体又は非磁性体からなるシート３１上にコイル導体層４１をその外周部とシート３１の外周部とのギャップが零となるように形成し、各シート３１を積層・圧着するとともに、さらにシート３２，３３を積層して積層体３０としたものである。

各コイル導体層４１はそれぞれの端部をビアホール導体４２を介して上下層間で電気的に接続することによって螺旋状のコイルに形成され、該コイルの両端部はシート３２，３３に形成したビアホール導体４３，４４を介して積層体３０の上下面に設けた外部電極４５，４６に電気的に接続されている。また、積層体３０の積層方向と平行な表面にはコイル導体層４１の外周部が露出しているので、絶縁性を確保するための絶縁層４７が形成されている。

この積層コイルは、コイル導体層４１が積層体３０の表面に露出しているので、シート３１，３２，３３を磁性材料により形成した場合は、開磁路を構成して直流重畳特性が向上する。即ち、直流電流を印加したときのインダクタンスの低下が小さくなる。

しかしながら、前記積層コイルにおいては、コイル導体層４１が積層体３０の表面に露出しているため、絶縁層４７を設けるという絶縁処理が必要となる。この種の絶縁処理は、樹脂又はガラスなどのコーティング材や非磁性のセラミックペーストを用いて、ディッピング、印刷、スプレーなどの方法で行われる。

外部電極４５，４６を形成する前に絶縁処理を行う場合は、少なくともコイル導体層４１が外部電極４５，４６と接続する部分を絶縁処理から除外するために、積層体３０を整列・保持させるなどして積層体３０の方向性を揃えてから絶縁処理を行う必要があり、煩雑かつ複雑な工程となる。また、外部電極４５，４６を形成した後に絶縁処理を行う場合であっても、外部電極４５，４６を絶縁層４７でコーティングしないように積層体３０の方向性を揃える必要があり、煩雑かつ複雑な工程となる。

即ち、前記積層コイルは、直流重畳特性が良好ではあるものの、絶縁処理に手間がかかり、製造効率が低く、コストアップを招来するという問題点を有していた。
特開２００１−３１３２１２号公報

そこで、本発明の目的は、開磁路コイルであって直流重畳特性が良好であるとともに、製造工程が簡略化された積層コイルを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の磁性体層と複数のコイル導体層とからなる積層体と、前記コイル導体層を積層体の内部で螺旋状に接続してなり、コイル軸が積層方向に対して平行なコイルとを備えた積層コイルにおいて、前記積層体のコイル軸と平行な表面であって前記コイル導体層の外周部に対応する位置に凹部が形成されていることを特徴とする。前記凹部に絶縁材が充填されていてもよく、この場合、絶縁材は樹脂であることが好ましい。

本発明に係る積層コイルにおいては、積層体のコイル軸と平行な表面にはコイル導体層の外周部に対応する位置に凹部が形成されており、該凹部には磁束が通りにくいため、開磁路型のコイルが構成され、直流重畳特性が良好である。また、コイル導体層の外周部が積層体の表面に直接的に露出していることはないので、コイル導体層が実装時に基板上の回路などの導体部分に接触することはなく、積層体の表面に必ずしも絶縁処理を行う必要はない。絶縁処理を行う場合であっても、凹部に樹脂材などを充填するという簡単な処理で済む。

本発明によれば、開磁路型で直流重畳特性の良好な積層コイルを得ることができることは勿論、積層体の表面に絶縁処理が不要、または、絶縁処理を行う場合でも、凹部に絶縁材を充填させるという簡単な処理で済み、製造効率を高めてコストダウンを図ることができる。

以下、本発明に係る積層コイルの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、実施例を示す各図は、積層コイルの各部材を実際の寸法比に合わせて作図したものではなく、あくまで模式的に示すものである。

（第１実施例、図１及び図２参照）
本発明に係る積層コイルの第１実施例を図１及び図２に示す。図１は積層体１０を形成する前の分解斜視図であり、フェライトなどの磁性体を主成分とする複数枚のセラミックシート１１上に、導体ペーストの塗布によりコイル導体パターン２１が形成されている。

コイル導体パターン２１の外周部とセラミックシート１１の外周部との間には寸法Ａのサイドギャップ２５が設けられている。サイドギャップ２５を設ける意味や具体的な寸法などについては後述する。

さらに、各コイル導体パターン２１の一端部にはビアホール導体２２が形成されている。また、前記シート１１と同じ成分からなるセラミックシート１２，１３には接続用導体となるビアホール導体２３，２４が形成されている。

前記シート１１，１２，１３を積層・圧着することにより、図２（Ａ）に示す積層体１０が形成される。このとき、各コイル導体パターン２１はそれぞれの端部がビアホール導体２２を介して上下層間で電気的に接続され、螺旋状のコイルに形成される。該コイルのコイル軸Ｐは積層体１０の積層方向に対して平行である。

図２（Ａ）に示す積層体１０を脱バインダー・焼成すると、前記サイドギャップ２５に凹部２５’（図２（Ｂ）参照）が形成される。凹部２５’が形成される位置は、積層体１０のコイル軸Ｐと平行な表面であって、コイル導体パターン２１の外周部に対応する位置である。

ここで、本第１実施例において積層体１０を製造する条件について説明する。なお、セラミックシート１１，１２，１３は大面積のものが用意され、その表面に多数のコイル導体パターン２１が所定間隔で印刷され、積層・圧着した後に、以下に示す所定のサイズに切り分けられ、積層体１０とされる。

セラミックシート１１，１２，１３は、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトを主成分とし、バインダーとしてアクリル系樹脂を用いてシート状に成形した。グリーンシートの状態で厚みが５０μｍ、１ｍｍ×１ｍｍの大きさである。

コイル導体パターン２１は、Ａｇペーストをスクリーン印刷したもので、印刷時（焼成前）において、厚み４０μｍ、線幅１８０μｍである。サイドギャップ２５の寸法Ａは８０μｍとした。

以上の積層体１０を空気雰囲気中で９００℃で焼成した。焼成によってセラミックシート１１，１２，１３やコイル導体パターン２１は約８０％収縮し、積層体１０のサイズは縦横が０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、高さ１．６ｍｍとなった。

前記焼成によって、サイドギャップ２５に凹部２５’が形成される理由は、コイル導体パターン２１の厚みが比較的大きく、サイドギャップ２５の寸法Ａが比較的小さいことから、サイドギャップ２５におけるセラミックシート間の密着面積が小さく、それに伴って密着性が低くなり、焼成時のセラミックシートの収縮により、サイドギャップ２５が裂けるように凹部２５’が形成されるためである。

凹部２５’を確実に形成する方法としては、サイドギャップ２５の寸法Ａを小さくする、バインダーとして軟化温度の高いものを使用し、シートの密着力を低下させる、シートを圧着する際の圧力を下げる、などの方法を採用することができる。あるいは、シートとコイル導体パターンの収縮差を大きくしてもよく、収縮差はシートと導体パターンの材料を選択すること、脱バインダーや焼成時の雰囲気・温度を制御することで得ることができる。また、サイドギャップ２５に樹脂ペーストなどを印刷して焼成時に焼失させる、などの方法もある。

焼成後に、積層体１０の上下部に外部電極２８，２９を形成し、コイルの両端引出し部を形成するビアホール導体２３，２４と電気的に接続する。外部電極２８，２９は例えば導電材を塗布、焼付けした後、その表面にバレルめっきを施して形成する。

以上の方法で製造された積層コイルは、積層体１０のコイル軸Ｐと平行な表面にコイル導体パターン２１の外周部に対応する位置に凹部２５’が形成されており、該凹部２５’には磁束が通りにくいため、開磁路型のコイルになる。それゆえ、直流電流を印加したときのインダクタンスの低下が小さくなり、直流重畳特性が良好になる。

また、コイル導体パターン２１の外周部が積層体１０の表面に直接的に露出していることはないので、コイル導体パターン２１が実装時に基板上の回路などの導体部分に接触することはなく、積層体１０の表面に必ずしも絶縁処理を行う必要はない。

（第２実施例、図３参照）
本第２実施例は、図３に示すように、前記第１実施例の積層コイルの凹部２５’に絶縁材２６を充填したものであり、その他の構成、製造方法は第１実施例で説明したとおりである。

絶縁処理としては種々の絶縁材料を使用することができる。樹脂液（例えば、エポキシ系樹脂）に積層体１０を浸漬して凹部２５’に樹脂を含浸させることにより、容易に処理することができる。

この種の絶縁処理は、外部電極２８，２９の形成後に積層体１０を樹脂液に浸漬し、表面に付着した樹脂層を洗浄することにより行われる。凹部に樹脂を含浸させるので、不要な表面の樹脂層のみを容易に洗浄することができる。外部電極２８，２９の形成前に絶縁処理を行う場合にも、樹脂液に浸漬した後に表面に付着した樹脂層を洗浄し、外部電極形成部分から樹脂層を除去すればよい。

本第２実施例によれば、積層体１０の凹部２５’に絶縁材が充填されているため、コイル導体パターン２１が外部の導体と短絡するおそれは皆無であり、また、積層体１０内への水分などの侵入がなく、耐環境性が向上する。

また、図４及び図５に示した従来の積層コイルにあっては、表面の絶縁処理に積層体の方向を揃えるなどの煩雑な手間を要した。しかし、本実施例の積層コイルにあっては、絶縁のために簡易な浸漬処理が可能であって積層体１０の方向性を揃えるなどの煩雑な手間は不要である。

（他の実施例）
なお、本発明に係る積層コイルは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、前記第１実施例で示した、シートやコイル導体パターンの材料、寸法などはあくまで一例である。また、凹部はコイル導体層の外周部に対応する位置全てに形成されなくてもよい。即ち、外周部の一部に凹部を形成してもよいし、凹部が形成されない層があってもよい。また、外部電極は積層体の上下部分以外に、積層体の側面部分（コイル軸と平行な面）に形成してもよい。但し、この場合は、積層体の側面部分を絶縁処理し、コイルの両端部のみを側面部分に形成した外部電極と電気的に接続させる必要がある。

本発明に係る積層コイルの第１実施例を示す分解斜視図である。前記第１実施例である積層コイルの製造工程を示す説明用断面図である。本発明に係る積層コイルの第２実施例を示す断面図である。従来の積層コイルの一例を示す分解斜視図である。図４に示した積層コイルの断面図である。

符号の説明

１０…積層体
１１，１２，１３…セラミックシート
２１…コイル導体パターン
２５…サイドギャップ
２５’…凹部
２６…絶縁材
２８，２９…外部電極

Claims

複数の磁性体層と複数のコイル導体層とからなる積層体と、前記コイル導体層を積層体の内部で螺旋状に接続してなり、コイル軸が積層方向に対して平行なコイルとを備えた積層コイルにおいて、
前記積層体のコイル軸と平行な表面であって前記コイル導体層の外周部に対応する位置に凹部が形成されていること、
を特徴とする積層コイル。
前記凹部に絶縁材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル。
前記絶縁材は樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の積層コイル。