JP3035479B2 - 積層型インダクタンス素子 - Google Patents

積層型インダクタンス素子

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JP3035479B2 JP7296077A JP29607795A JP3035479B2 JP 3035479 B2 JP3035479 B2 JP 3035479B2 JP 7296077 A JP7296077 A JP 7296077A JP 29607795 A JP29607795 A JP 29607795A JP 3035479 B2 JP3035479 B2 JP 3035479B2
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    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に適
用され、LCフィルターや共振器として働く積層型イン
ダクタンス素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器技術の進歩により、電子
機器内で扱われる信号の周波数帯域が高周波側に広が
り、その帯域は、数100MHz〜数GHzにまで及ん
でいる。このような高周波帯域における信号の分離、或
は合成等の回路で使用される共振器としては、目的周波
数帯域で高利得(Q)を有することが要求され、磁性体
粉末を含有する磁性体層用ペーストと導電粉末を含有す
る導電体層用ペーストを交互に印刷し、同時焼成した積
層型インダクタンス素子が使用されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、インダクタ
ンス素子用の軟磁性磁心材料として、Ni、Zn,C
u、Feから構成されたスピネル型フェライト焼結体が
使用されてきた。しかしながら、これらの組成系のイン
ダクタンス素子を、高周波域(100MHz)で使用し
た場合、利得(Q)が著しく低下すると共に、インダク
タンスも急激に低下し、高周波域ではインダクタンス素
子として全く機能しなくなるという問題点があった。
【0004】そこで、本発明の課題は、高周波帯域での
インダクタンス及びQ特性に優れた、広い周波数帯域に
適用できる積層型インダクタンス素子を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、種々検討を
進めた結果、スピネル型軟磁性フェライト粉末の基本組
成が、aFe、bNiO、cCuO(mol%)
十添加物からなり、主成分を各々42<a<50、40
<b<48、4<c<8、a+b+c=100mol%
とし、添加物としてBi、MnO,CoOを各々
0〜0.5wt%(各元素とも0wt%を含まない)と
した範囲の組成からなり、磁性体層と導電体層を交互に
積層し、内部に導電体のコイルを形成し、広い周波数帯
域での適用が可能な積層型インダクタンス素子を得るこ
とができることを見い出した。
【0006】即ち、本発明は、軟磁性フェライト粉末
と、導電体粉末を、それぞれ合成樹脂バインダを用いて
ペースト化し、これらを印刷法によって積層し、コイル
状の導電体を形成し、同時焼成した積層型インダクタン
ス素子において、前記軟磁性フェライト粉末は、主成分
として、各々42<a<50、40<b<48、4<c
<8、a+b+c=100となるaFe、bNi
O、cCuO(mol%)と、副成分として、各々0〜
0.5wt%(各元素とも0wt%を含まない)となる
Bi、MnO、CoOとからなることを特徴とす
る積層型インダクタンス素子である。
【0007】ここで、インダクタンス素子の判断基準と
して本発明で採用した電気特性の評価項目について説明
する。
【0008】特性の評価は、インダクタンス(L)の周
波数特性、利得(Q)の周波数特性、素子の温度特性△
LT、共振周波数である。
【0009】△LTは、20℃、100kHzでのLの
値を基準とした場合の0から80℃におけるLの温度変
化率(%/℃)を示し次式より求められる。 △LT=[(L80−LO)/(L20×80)]×100(%/℃) 又、共振周波数は素子のインダクタンスが0になった時
の周波数の値である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例を用
いて説明する。
【0011】(実施例1) 化学組成比が、aFe、bNiO,cCuO(m
ol%)+Bi:0.2wt%・CoO:0.2
wt%、MnO:0.2wt%で表され、a+b+c=
100,a=41、42、43、44、45、46、4
7、48、49、50、51、c=6となるように各原
料を調製し、ボールミルにて20時間湿式混合した。こ
こで使用した原料粉末の粒度は、全て0.5μm以下の
ものである。
【0012】次に、これらの原料混合粉末を大気中80
0℃で2時間仮焼した後、ボールミルにて3時間湿式粉
砕し、スピネル型軟磁性フェライト粉末とした。粉末の
平均粒径は約1μmである。
【0013】この粉末とバインダ、溶剤を表1の比率で
配合し、配合物を三本ロールで混練して磁性体層用ペー
ストを作製した。
【0014】
【0015】導電体層用粉末として、平均粒径05μm
のAg粉末を用意した。この粉末と、表2の比率でバイ
ンダ、溶剤とそれぞれ配合し、配合物を三本ロールで混
練して、導電体層用ペーストを作製した。
【0016】
【0017】本実施例では、表1及び表2の配合比でペ
ーストを作製したが、これ以外の成分配合比でも、印刷
可能なペーストが得られるものであればよい。さらに、
配合物の混練に三本ロールを使用したが、これ以外にも
ホモジェナイザやサンドミル等を使用してもよい。
【0018】次に、作製した磁性体層用ペーストを印刷
法により所定の厚さ(0.5mm)に積層した。その上
に、導電体層用ペーストと磁性体層用ペーストを用いて
5.5ターンの導電体の積層巻線を形成するように、印
刷積層を行った。この時、一層の積層厚は、磁性体層で
約30μm、導電体層では約15μmで行った。
【0019】その上に、磁性体層用ペーストを印刷法に
より、所定の厚さ(0.5mm)に積層した。全体の積
層厚さは約1.3mmである。
【0020】本実施例では、導電体の積層巻線を5.5
ターンとしたが、これ以外の巻線でもよく、必要な特性
が得られるように巻線を調整すればよい。
【0021】上記作製した積層体を、所定の大きさに3
mm×1.5mmに切断した。上記積層、切断した積層
体を脱バインダ後、850℃で同時焼成を行った。本実
施例では、850℃で焼成を行ったが、積層体が焼結が
完了する温度で、かつ、内部電極が断線しない温度範囲
であればよい。
【0022】又、一つの積層体素子の大きさを3mm×
1.5mmとしたが、これ以外の大きさでもよく、その
場合、導電体の積層巻線の大きさを調整すればよい。
【0023】上記焼成した積層インダクタンス素子に、
導電体の積層巻線のリードが露出している面に、Agを
主成分とした導電体層用ペーストを塗布し、約300℃
で焼き付けを行い、外部電極を形成した。
【0024】図1に、積層インダクタの構成を示す。図
1(a)は積層面からの平面図、図1(b)は断面図で
ある。
【0025】図1に示すように、磁性体1内で、導電体
2が積層巻線されている。又、3は焼成後形成する外部
電極である。
【0026】本実施例では、外部電極としてAgを主成
分とした導電体層用ペーストを用いたが、これ以外に
も、カーボンやCu,Ni等を主成分とした導電体層用
ペーストでもよい。
【0027】上記のように作製した積層インダクタンス
素子の利得(Q)の最大値(以下QMAXと称す)と1
00kHzでのインダクタンス値(以下、L100kH
zと称す)、インダクタンスの温度特性及び共振周波数
をYHP製インピーダンスアナライザーHP4191A
を用いて評価した。その結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】表3より、a=42を下回ると、QMAX
が著しく低下し、a=50を越えると、共振周波数、△
LTが著しく低下する。従って、a=42〜50が有用
な組成範囲である。
【0030】(実施例2) 化学組成比が、aFe、bNiO,cCuO(m
ol%)+Bi:0.2wt%・CoO:0.2
wt%・MnO:0.2wt%で表され、但し、a+b
+c=100、b=39、40、41、42、43、4
4、45、46、47、48、49、c=4となるよう
に各原料を調製し、実施例1と同様に積層型インダクタ
ンス素子を作製した。作製した素子を実施例1と同様の
評価を行った。その結果を表4に示す。
【0031】
【表4】
【0032】表4より、b=40〜48の範囲を越える
と△LTが著しく大きくなることを示している。従っ
て、b=40〜48の範囲が有用な組成範囲である。
【0033】(実施例3) 化学組成比が、aFe、bNi、cCuO(m
ol%)+Bi:0.2wt%・CoO:0.2
wt%・MnO:0.2wt%で表され、但し、a+b
+c=100,b=46、c=3、4、5、6、7、
8、9となるように各原料を調製し、実施例1と同様に
積層型インダクタンス素子を作製した。作製した素子を
実施例1と同様の評価を行った。その結果を表5に示
す。
【0034】
【0035】表5より、c=4〜8の範囲を越えると△
LTが著しく大きくなることを示している。さらに、c
>8では、共振周波数が低下する。従って、c=4〜8
の範囲が有用な組成範囲である。
【0036】(実施例4) 化学組成比が、aFe、bNiO、cCuO(m
ol%)+dBi・CoO:0.2wt%・Mn
O:0.2wt%で表され、但し、a+b+c=10
0、a=48、b=46、c=6、d=0、0.01、
0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、
0.6wt%となるように各原料を調製し、実施例1と
同様に積層型インダクタンス素子を作製した。作製した
素子を実施例1と同様の評価を行った。その結果を表6
に示す。
【0037】
【表6】
【0038】表6より、d=0の場合は、QMAX及び
△LTが低い。d>0ではQMAXが向上し、さらに、
△LTも向上するが、d=0.5を越えると、共振周波
数が低下する。従ってd=0〜0.5(0は含まない)
の範囲が有用な組成範囲である。
【0039】(実施例5) 化学組成比が、aFe、bNiO,cCuO(m
ol%)+Bi:0.2wt%・eCoO・Mn
O:0.2wt%で表され、但し、a+b+c=10
0、a=48、b=46、c=6、e=0、0.01、
0.05、0.1、0.2、0.3、04、0.5、
0.6wt%となるように各原料を調製し、実施例1と
同様に積層型インダクタンス素子を作製した。作製した
素子を実施例1と同様の評価を行った。その結果を表7
に示す。
【0040】
【表7】
【0041】表7より、e=0の場合はQMAXが低
い。e>OではQMAXが向上し、さらに共振周波数が
高周波帯域まで向上するが、e=0.5を越えると、△
LTが著しく低下する。従って、e=0〜0.5(0は
含まない)の範囲が有用な組成範囲である。
【0042】(実施例6) 化学組成比が、aFe、bNiO,cCuO(m
ol%)+Bi:02wt%・CoO:0.2w
t%・fMnOで表され、但し、a+b+c=100、
a=48、b=46、c=6、f=0、0.01、0.
05、01、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6
wt%となるように各原料を調製し、実施例1と同様に
積層型インダクタンス素子を作製した。作製した素子を
実施例1と同様の評価を行った。その結果を表8に示
す。
【0043】
【表8】
【0044】表8より、f>0でQMAXが向上する
が、添加量がf=0.5を越えると、逆に、QMAX
低下する。従って、f=0〜0.5(0は含まない)の
範囲が有用な組成範囲である。
【0045】(実施例7) 化学組成比は、主成分が48Fe−46Ni−6
CuOであり、添加物として、Bi:0.1wt
%・CoO:0.3wt%・MnO:0.2wt%を各
々添加した粉末を使用し、実施例1と同様に、積層型イ
ンダクタンス素子を作製した。
【0046】作製した積層型インダクタンス素子の周波
数とL及びQの関係を図2に示し、共振周波数を表9に
示す。なお、図2及び表9中には、比較例として、磁性
体は実施例と同じスピネル型Ni−Cu−Znフェライ
トを用いて作製した積層インダクタンス素子の周波数と
L及びQの関係と共振周波数を示す。
【0047】
【0048】図2より、本実施例で示した組成範囲の磁
性体層用ペーストを用いることにより、実効透磁率が若
干低下し、よって、インダクタンスLも低下するが、1
00MHzまでは、Lがフラットな特性を示し、又、Q
ピークを示す周波数帯域も100MHz以上に到達して
おり、さらに、QMAXも従来の積層型インダクタンス
素子より高く、従って、広い周波帯域で適用できる積層
型インダクタンス素子であることがわかった。又、表9
からもわかるように、共振周波数も高い周波数域にある
ことがわかった。
【0049】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
高周波帯域でのインダクタンス及びQ特性に優れ、広い
周波数帯域での適用が可能な積層型インダクタンス素子
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の積層インダクタの構成を示す図。図
1(a)は平面図。図1(b)は断面図。
【図2】実施例7の積層型インダクタンス素子と比較例
の積層型インダクタンス素子の周波数とL、及びQの関
係を示す図。図2(a)は、周波数とQの関係を示す
図。図2(b)は、周波数とLの関係を示す図。
【符号の説明】
1 磁性体 2 導電体 3 外部電極 A 実施例7 B 比較例
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 17/00 H01F 1/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟磁性フェライト粉末と、導電体粉末
    を、それぞれ合成樹脂バインダを用いてペースト化し、
    これらを印刷法によって積層し、コイル状の導電体を形
    成し、同時焼成した積層型インダクタンス素子におい
    て、前記軟磁性フェライト粉末は、主成分として、各々
    42<a<50、40<b<48、4<c<8、a+b
    +c=100となるaFe、bNiO、cCuO
    (mol%)と、副成分として、各々0〜0.5wt%
    (各元素とも0wt%を含まない)となるBi
    MnO,CoOとからなることを特徴とする積層型イン
    ダクタンス素子。
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