JP4298211B2 - 積層インダクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、絶縁体と導体パターンとを交互に積層してなる積層部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等に代表される小型電子機器に使用される電子部品は、部品自体が小型であると同時に、電子部品としての性能や精度を維持する必要がある。特に、携帯電話機の高周波回路やフィルタ回路においては、その回路性能に対してインダクタの果たす役割が大きい。
【０００３】
小型の積層インダクタ（例えば、チップサイズが１００５，０６０３（ｍｍ）のもの）は、寸法制約上、コイルパターンのライン幅が１００μｍ以下（０６０３サイズでは、６０μｍ以下）程度となる。小型積層インダクタは、このような細いライン幅のパターン同士を接続させてコイルパターンを形成しているが、実際の工程では、積層ズレや印刷ズレが生じる。そのため、確実な接続を得るには、パターン接続部（ＰＡＤ）を広くする必要がある。
【０００４】
特に、グリーンシート法によるインダクタの製造では、ビアホールの位置ズレや積層ズレも関係してくるため、細いパターンを相互に接続することは、さらに困難となり、益々広いＰＡＤが必要不可欠となる。
【０００５】
例えば、特開平１１−３５４３２４号公報に開示された積層インダクタは、コイルパターンの導体幅をパターンの外側方向へ広く形成することで、段部の印刷を確実にするとともに、その部分における導体抵抗を小さくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のパターン形状を踏襲したまま、小型積層インダクタに対して広いＰＡＤを設けると、以下に述べるような問題が生じる。図４は、従来の積層インダクタの構成を示している。同図の（ａ），（ｂ）に示すパターンを積層することで、（ｃ）に示すコイルを得るが、コイル芯面積（斜線部）がＰＡＤ突出部分で狭くなり、効率よくインダクタンス値を得ることができない。
【０００７】
また、ＰＡＤをコイルパターンの外側へ突出させた場合、図４の（ｃ）のように、製品外形とＰＡＤとの間隔ｄ（マージン）が狭くなり、最悪の場合、ＰＡＤが製品外面に露出する恐れがある。
【０００８】
そこで、かかる問題を回避するため、コイルパターンそのものを内側に小さくする必要があるが、それに伴って、コイル芯面積も小さくなるので、効率的にインダクタンスを得ることができないという問題がある。
【０００９】
一方、図５に示すように、ＰＡＤを用いないでパターンを積層する方法（（ａ）と（ｂ）のパターン積層により、（ｃ）を得る）もあるが、ＰＡＤがない分、積層ズレや印刷ズレ、ビアホールの位置ズレ等に対して導通不良を生じやすいという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、例えば、導通不良がなく、良好なインダクタンスを得ることのできる積層部品を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、より廉価な積層部品を提供することである。
【００１２】
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、導体パターンと絶縁体とを交互に積層することによりコイルを形成する積層インダクタであって、上記絶縁体平面の一方の対角線上に上記導体パターンのパターン接続部が配され、そのパターン接続部の内周形状を円弧状とし外周形状を矩形状とすることで、上記導体パターンの内周形状を円弧状とし、上記導体パターンの外周形状を、上記パターン接続部の配された箇所において矩形とし、上記絶縁体平面の他方の対角線上において円弧状とすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。
［実施の形態例１］
図１は、本実施の形態例１に係る積層部品としての積層インダクタの分解構成を示している。同図に示す例は、グリーンシート法（シート積層法）による積層インダクタの構成であり、ここでは、コイルパターンが形成された複数枚のグリーンシート（セラミックシート）を積層してインダクタを構成する。
【００１７】
図１において、絶縁性のシートであるグリーンシート２，３，４…９の上には、それぞれがインダクタの一部を構成する、逆Ｊ字形のコイル導電パターン（コイルパターン）１２，１３，１４…１９が形成されている。また、パターンの適当な位置（後述するパターン接続部）にはビアホール２１，２２が設けられている。上述したコイルパターンは、これらのビアホールを介して、電気的に直列に接続されるため、グリーンシートを積層することで、全体として螺旋状のインダクタを構成する。
【００１８】
なお、インダクタを構成する層のうち、最上部と最下部に位置するグリーンシート１，１０はパターンを持たず、電気的、機械的な保護層として機能する。
【００１９】
図２は、本実施の形態例に係る積層インダクタにおけるコイルパターンの詳細を示している。同図の（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る積層インダクタでは、ビアホール２６と、それに対応するパターン接続部（ＰＡＤ）２５を、インダクタのシート２３の対角線２９上に配置する。
【００２０】
また、積層インダクタのＰＡＤ２５は、その内側の形状が円弧状であり、外側の形状が矩形になっている。このような形状とするのは、以下の理由による。すなわち、ＰＡＤ２５の外側が矩形であることは、製品外形とＰＡＤ２５の外側形状とが相似となり、製品外形とＰＡＤ２５間における、そのＰＡＤが与える距離的なマージンの影響を最小にできる。
【００２１】
また、ＰＡＤ２５の外側を矩形とすることで、パターン接続を確実にするためのＰＡＤを最大限、大きくすることができる。
【００２２】
さらには、ＰＡＤ２５の内側の形状が円弧状であることから、コイルパターンで形成されるコイルの芯部分（図２の（ｃ）における斜線部２７）が、ＰＡＤ形状の影響を受けて狭くなることはない。その結果、このようなコイルパターンで形成されるコイルの芯面積に対しても、同図（ｃ）に示すように、ＰＡＤ形状の影響はない。
【００２３】
一般的に、コイル状のインダクタのインダクタンスＬ（単位：ヘンリー）については、
Ｌ＝ＫμＮ²Ｓ／ｄ
（ここで、Ｋは長岡係数、μは透磁率、Ｎはコイルの巻き数、Ｓはコイルの断面積、ｄはコイルの軸方向の長さ）
で表現される。
【００２４】
このことから、本実施の形態例に係る積層インダクタについても、上述のコイルパターン形状により、その芯面積（上記の式のＳに対応）を大きくとれるため、インダクタンスも大きくなる。よって、本実施の形態例に係る積層インダクタは、コイルとして良好なインダクタンス値を得ることが可能になる。
【００２５】
なお、ＰＡＤ２５の内側の形状が円弧状であることは、インダクタンスを効率良く得るためにコイルの芯面積が小さくならないようにすることに直結する要素である。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、パターン接続部（ＰＡＤ）をインダクタの対角線上に配置し、かつ、ＰＡＤの内側の形状を円弧状にするとともに、ＰＡＤの外側の形状を矩形にすることで、製品外形とＰＡＤ間の距離的なマージンを最小にできるだけでなく、芯面積も大きくとれる。
【００２７】
よって、積層ずれやビアホールずれがあっても、かかるコイルパターン形状をとるため導通不良が生じず、Ｑ値の高いインダクタを形成し、効率よくインダクタンス値を得ることが可能となる。
【００２８】
また、ＰＡＤの内側形状を円弧状にして、高周波における表皮効果の影響を抑えることによって、コイルを流れる電流の伝送損失を小さくすることができる。
【００２９】
［実施の形態例２］
図３は、本実施の形態例２に係る積層部品としての積層インダクタの製造工程を示している。同図に示すインダクタは、印刷法（印刷積層法）による積層インダクタの構成例である。ここでは、最初の工程で、ベースセラミックまたはセラミックペースト３１の基板上に、図３（ｂ）に示す形状（逆Ｊ字形）のコイルパターン３２を導電パターンとして形成する。
【００３０】
なお、コイルパターン３２は、そのパターン接続部（ＰＡＤ）４１が、基板の対角線上に配置されており、ＰＡＤ４１の内側の形状は円弧状で、外側の形状が矩形になっている。また、その直線部分３２ａは、不図示の外部電極との接続のため、基板の端部まで延びている。
【００３１】
続く工程（図３の（ｃ））では、上記の工程で形成されたパターンを含む、基板の左半分の領域にセラミックペースト３３を重ねて配し、次の工程（ｄ）において、コイルパターン３２とほぼ同一形状のコイルパターン３４を、その直線部分３４ａがＰＡＤ４１に重なり、また、そのＰＡＤを含む湾曲部分３４ｂが、セラミックペースト３３上の所定位置にくるよう形成する。
【００３２】
図３の（ｅ）に示す工程では、上記の工程（ｃ）と同様、基板の右半分の領域にセラミックペースト３５を重ねて配する。そして、上記の工程を、所望のインダクタンスが得られる巻き数（ターン数）になるまで繰り返す。
【００３３】
図３の（ｆ）に示す工程では、コイルの端部端子を引き出すため、直線状の導電パターン３８を、その直前に形成したパターン３６とセラミックペースト３７の両方にかかるよう形成する。そして、最終工程である（ｇ）において、セラミックペースト４０を基板全体に重ねて貼り付けて、例えば、絶縁膜等の機能をさせる。
【００３４】
本実施の形態例２に係る積層インダクタのコイルパターン形状も、上述した実施の形態例１と同様、そのＰＡＤの外側形状が矩形であるため、製品外形と相似になり、結果として、製品外形とＰＡＤ間における距離的なマージンの影響が最小となる。
【００３５】
また、ＰＡＤの外側を矩形とすることで、パターン接続を確実にするためのＰＡＤを最大限、大きくすることができる。
【００３６】
さらには、ＰＡＤの内側形状が円弧状であり、コイルパターンで形成されるコイルの芯部分も、このＰＡＤ形状の影響を受けて狭くなることはないため、かかるコイルパターンで形成されるコイルの芯面積にも、上述した実施の形態例１と同様、ＰＡＤ形状の影響はない。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、コイルパターンのＰＡＤの外側形状を矩形とすることで、パターン印刷時の位置合わせが容易になり、また、製品外形とＰＡＤ間における距離的なマージンがとりやすくなる。よって、コイルの芯面積を大きくとれ、印刷ずれがあっても導通不良が生じず、効率よくインダクタンス値を得ることができる。
【００３８】
特に、コイルパターン等の積層に印刷積層法を採用することで、インダクタンスを低コストで量産できる。
【００３９】
なお、導体部の形成に際してＰＡＤを用いないコイルパターンでは、極めて高精度な印刷機、積層機、ビアホール成形機が必要になるが、上述したいずれの実施の形態例においても、コイルパターンにＰＡＤを使用しているため、これらの装置のコストを低廉に抑えることができる。
【００４０】
本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、インダクタのＰＡＤ部分は、その内側の形状が円弧状であり、外側の形状が矩形状であるとしたが、外側の形状については、内側よりも曲率のゆるい円弧を描く形状としてもよい。
【００４１】
また、絶縁体とパターンの積層方法についても、シート積層法や印刷積層法に限定されず、例えば、めっきやスパッタのような薄膜形成で積層する方法を使用してもよい。
【００４２】
上述した実施の形態例では、積層部品として積層インダクタの構成例を挙げたが、この積層部品は、インダクタのみの単機能部品に限らず、インダクタとコンデンサ、インダクタと抵抗等の複合部品にも、上述した積層方法を適用できる。
【００４３】
さらには、磁性材、誘電体の無機材料と高分子有機材料を混合して基板を形成することにより、基板自体に受動素子としての機能を持たせ、この基板を、焼成することなくプレスにより積層することで形成される積層部品等、各種積層部品の内部導体パターンとしても適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パターンに起因する導通不良が生じず、Ｑ値の高いインダクタを形成して、効率よくインダクタンス値を得ることが可能となる。
【００４５】
また、本発明によれば、インダクタンスを低コストで量産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例１に係る積層インダクタの分解構成を示す図である。
【図２】実施の形態例１に係る積層インダクタのコイルパターンの詳細を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態例２に係る積層インダクタの製造工程を示す図である。
【図４】従来の積層インダクタの構成を示す図である。
【図５】従来のＰＡＤを用いないパターン積層を示す図である。
【符号の説明】
２，３，４…９ グリーンシート
１２，１３，１４…１９，３２ コイルパターン
２１，２２，２６ ビアホール
２５，４１ パターン接続部（ＰＡＤ）
３１，３３，３７，４０ セラミックペースト

Claims (1)

1. 導体パターンと絶縁体とを交互に積層することによりコイルを形成する積層インダクタであって、
   前記絶縁体平面の一方の対角線上に前記導体パターンのパターン接続部が配され、そのパターン接続部の内周形状を円弧状とし外周形状を矩形状とすることで、前記導体パターンの内周形状を円弧状とし、前記導体パターンの外周形状を、前記パターン接続部の配された箇所において矩形とし、前記絶縁体平面の他方の対角線上において円弧状とすることを特徴とする積層インダクタ。

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