JP5333461B2 - 積層インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、磁性体層と導体パターンを交互に積層した積層インダクタに関し、特に、磁性体層の一部を非磁性体とした混在層を備えた積層インダクタに関する。

電子部品の回路等に使用されるインダクタ素子としては、以前は磁性体コアにコイル導体が巻かれている構成のものが多く用いられていた。しかし、近年、小型化要求に応えるために、積層型のインダクタがよく用いられている。

通常、積層インダクタは、磁性体層と導体パターンが交互に積層され、前記導体パターンが層間で電気的に接続されることでコイル導体とされている。ところが、このような構成の積層インダクタは、直流の電流を印加した際、電流の増加に伴い磁性体に磁気飽和が起こるため、急激にインダクタンスが低下してしまう、すなわち、直流重畳特性が劣化してしまう、という問題があった。

このため、特許文献１には、磁性体層の一部が非磁性体に置き換えられた、磁気ギャップ部を有する積層インダクタが提案されている。この特許文献１に開示されている積層インダクタの構成によれば、直流電流の印加時に生じる磁気飽和が抑制され、直流重畳特性の改善を図ることができる。

しかし、特許文献１に開示されている構成では、非磁性体に置き換えられている磁気ギャップ部が、コイル導体の外側のみに限定されている。よって、直流重畳特性の改善に一定の効果はあるものの、十分な直流重畳特性を得ることができなかった。また、コイル導体の外側に磁気ギャップが多く形成されるため、外部への磁気漏洩が増える、という問題もあった。

特開２００６−３１８９４６号公報

本発明は、これらの問題点を克服し、より十分な優れた直流重畳特性を得ることができるとともに、外部への磁気漏洩を減らすことができる積層インダクタを提供すること、を目的とする。

そこで、本発明の第１の形態である積層インダクタは、
磁性体層と導体パターンとが交互に積層され、前記導体パターンが層間で電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
積層方向に重なり合わされている導体パターン間、及び、該導体パターン間とつながっているコイル導体の内側部が非磁性体材料とされた第１の混在層と、積層方向に重なり合わされている導体パターン間、及び、該導体パターン間とつながっているコイル導体の外側部が非磁性体材料とされた第２の混在層とが、それぞれ複数層設けられており、
前記第１の混在層と前記第２の混在層とは異なる層として配置されていること、
を特徴とする。

本発明の第２の形態である積層インダクタは、
磁性体層と導体パターンとが交互に積層され、前記導体パターンが層間で電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
前記コイル導体の内側部のみに非磁性体材料を設けた第１の混在層と、前記コイル導体の外側部のみに非磁性体材料を設けた第２の混在層とが、それぞれ複数層設けられており、
前記第１の混在層と前記第２の混在層とは異なる層として配置されていること、
を特徴とする。

第１の形態及び第２の形態である積層インダクタにおいて、前記第１の混在層が、前記第２の混在層よりも、積層されたコイル導体の中心寄りに配置されていることが好ましい。また、第１の混在層と第２の混在層とが、積層されたコイル導体の中心に対して、積層方向に対称に配置されていることが好ましい。

本発明においては、コイル導体の内側部を非磁性体材料とした第１の混在層と、コイル導体の外側部を非磁性体材料とした第２の混在層とが、それぞれ異なる層として積層されている。したがって、コイル導体の外側部のみに非磁性体を設けた構成に比べて、磁気ギャップ部の偏りが減り、局所的な磁気飽和を抑制できる。これより、優れた直流重畳特性を得ることができる。また、外部への磁気漏洩も減らすことができる。

本発明の第１の実施形態の断面図である。 第１の実施形態における領域Ａの分解断面図である。 第１の実施形態における領域Ｂの分解断面図である。 本発明の第２の実施形態の断面図である。 本発明の第３の実施形態の断面図である。 本発明の第４の実施形態の断面図である。 第４の実施形態における第１の混在層の断面図である。 第４の実施形態における第２の混在層の断面図である。 本発明の第５の実施形態の断面図である。 本発明の第６の実施形態の断面図である。 本発明と従来例との直流重畳特性を比較したグラフである。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一の部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

以下の各実施形態において、導体パターンとしては銀あるいは銀合金を主成分とする導体材料が用いられ、磁性体層としてはＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトからなる磁性体材料が用いられ、第１及び第２の混在層を構成する非磁性体材料としてはＣｕ−Ｚｎ系フェイラトが用いられている。なお、ここに挙げた材料は例示であることは勿論である。

図１は、第１の実施形態に係る積層インダクタ１０の断面図である。図１において、積層インダクタ１０は、磁性体層１と第１の混在層３と第２の混在層４と導体パターン２とが積層されている。導体パターン２は、それぞれの層上に１ターン分の長さを有するように形成されており、積層方向に互いに重なるように配置されている。導体パターン２は各層間で図示しないビヤホール導体により電気的に接続されてコイル導体となっている。

第１の混在層３は、磁性体材料の一部が非磁性体材料に置き換えられたものであり、具体的には、図２に示すように、積層方向に重なり合わされている導体パターン２間と、それと同一層で、コイル導体の内側にあたる部分の層を非磁性体材料ｂとしたもので、それ以外は磁性体材料ａとされている。積層された導体パターン２間に設けられた非磁性体層と、コイル導体の内側の非磁性体層はつながっている。

第２の混在層４は、磁性体材料の一部が非磁性体材料に置き換えられたものであり、具体的には、図３に示すように、積層方向に重なり合わされている導体パターン２間と、それと同一層で、コイル導体の外側にあたる部分の層を非磁性体材料ｂとしたもので、それ以外は磁性体材料ａとされている。積層された導体パターン２間に設けられた非磁性体層と、コイル導体の外側の非磁性体層はつながっている。

さらに、前記第１の混在層３と前記第２の混在層４とは、異なる層として配置されている。すなわち、別々の層になっている。

以上の構成からなる積層インダクタ１０とすることにより、磁気ギャップ部の偏りを減らして、局所的な磁気飽和を抑制できる。よって、優れた直流重畳特性を得ることができる。また、外部への磁気漏洩も減らすことができる。

図４は、第２の実施形態に係る積層インダクタ１０の断面図である。第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した第１の混在層３が第２の混在層４よりも積層されたコイル導体の中心寄りに配置されている。

この構成においても、第１の実施形態と同様に、磁気ギャップ部の偏りを減らして、局所的な磁気飽和を抑制できる。

図５は、第３の実施形態に係る積層インダクタ１０の断面図である。第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した第１の混在層３と第２の混在層４とが、積層されたコイル導体の中心に対して積層方向に対称に配置されている。

この構成は、第１及び第２の実施形態よりも、さらに磁気ギャップ部の偏りを減らして、局所的な磁気飽和を抑制できる。

図６は第４実施形態、図９は第５実施形態、図１０は第６実施形態に係る積層インダクタ１０の断面図である。これらの実施形態において、積層インダクタ１０は、磁性体層１と第１の混在層５と第２の混在層６と導体パターン２とが積層されている。第１の混在層５は、図７に示すように、磁性体材料ａからなる層上にコイル導体（導体パターン２）の内側部のみに非磁性体材料ｂを設けたものである。第２の混在層６は、図８に示すように、磁性体材料ａからなる層上にコイル導体（導体パターン２）の外側部のみに非磁性体材料ｂを設けたものである。

図６に示す第４の実施形態では、第１の混在層５と第２の混在層６とが、異なる層として配置されている。図９に示す第５の実施形態では、第２の実施形態と同様に、第１の混在層５が第２の混在層６よりも積層されたコイル導体の中心寄りに配置されている。図１０に示す第６の実施形態では、第３の実施形態と同様に、第１の混在層５と第２の混在層６とが、積層されたコイル導体の中心に対して積層方向に対称に配置されている。このような構成においても、磁気ギャップ部の偏りを減らして、局所的な磁気飽和を抑制できる。したがって、優れた直流重畳特性を得ることができる。また、外部への磁気漏洩も減らすことができる。

図１１に、本発明品と従来品との直流重畳特性を比較して示す。縦軸にはインダクタンス値、横軸には、直流印加電流値をとっている。図中、（ａ）は、たとえば特許文献１にあるような、コイル導体の外側部のみに非磁性体層が設けられた従来品の直流重畳特性である。（ｂ）も従来品であり、コイル導体の内側部のみに非磁性体層が設けられた構成の直流重畳特性である。（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、それぞれ第１、第２及び第３の実施形態における直流重畳特性である。

本特性グラフから読み取れるように、（ａ）や（ｂ）に比べて、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、直流印加電流の増加に伴うインダクタンス値の減少が少ない。よって、本発明の構成により、磁気ギャップ部の偏りを減らして、局所的な磁気飽和を抑制でき、結果、優れた直流重畳特性を得ることができる。

以上のように、本発明は、積層インダクタに有用であり、特に、優れた直流重畳特性を得ることができるとともに、外部への磁気漏洩を減らすことができる点で優れている。

１ 磁性体層
２ 導体パターン
３，５ 第１の混在層
４，６ 第２の混在層
１０ 積層インダクタ
ａ 磁性体材料
ｂ 非磁性体材料

Claims (6)

1. 磁性体層と導体パターンとが交互に積層され、前記導体パターンが層間で電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
   積層方向に重なり合わされている導体パターン間、及び、該導体パターン間とつながっているコイル導体の内側部が非磁性体材料とされた第１の混在層と、積層方向に重なり合わされている導体パターン間、及び、該導体パターン間とつながっているコイル導体の外側部が非磁性体材料とされた第２の混在層とが、それぞれ複数層設けられており、
   前記第１の混在層と前記第２の混在層とは異なる層として配置されていること、
   を特徴とする積層インダクタ。
2. 前記第１の混在層が、前記第２の混在層よりも、積層されたコイル導体の中心寄りに配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の積層インダクタ。
3. 前記第１の混在層と前記第２の混在層とが、積層されたコイル導体の中心に対して、積層方向に対称に配置されていること、を特徴とする請求項２に記載の積層インダクタ。
4. 磁性体層と導体パターンとが交互に積層され、前記導体パターンが層間で電気的に接続されることでコイル導体とされている積層インダクタにおいて、
   前記コイル導体の内側部のみに非磁性体材料を設けた第１の混在層と、前記コイル導体の外側部のみに非磁性体材料を設けた第２の混在層とが、それぞれ複数層設けられており、
   前記第１の混在層と前記第２の混在層とは異なる層として配置されていること、
   を特徴とする積層インダクタ。
5. 前記第１の混在層が、前記第２の混在層よりも、積層されたコイル導体の中心寄りに配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の積層インダクタ。
6. 前記第１の混在層と前記第２の混在層とが、積層されたコイル導体の中心に対して、積層方向に対称に配置されていること、を特徴とする請求項５に記載の積層インダクタ。

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