JP5816145B2 - 積層型インダクタ - Google Patents
積層型インダクタInfo
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Description
近年、この種のパワーインダクタとして用いられる積層型インダクタは、小型で、低損失で、大きな直流重畳許容電流値を有することが望まれている。しかしながら、従来の積層型インダクタは、コイルパターンが磁性体に埋設されているため、コイルパターンに流す直流電流を大きくすると、積層体の磁性体部分が局所的に磁気飽和するという問題があった。
この様な問題を解決するために、図6に示す様に、磁性体層と導体パターン61A〜61Eを積層し、磁性体層間の導体パターン61A〜61Eを螺旋状に接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンを形成し、このコイルパターンを構成する導体パターン61A〜61E間にそれぞれ第1の非磁性体部62を形成すると共に、積層体の上下方向の表面に最も近い導体パターン61A、61Eの積層体の上下方向の表面側に接触するように第2の非磁性体部63を形成することが行われる(例えば、特許文献1を参照。)。
この様な従来の積層型インダクタは、積層体の上下方向の表面に最も近い導体パターンの積層体の上下方向の表面側に接触するように第2の非磁性体部を形成しているため、磁気抵抗を小さくできる。しかしながら、この様な従来の積層型インダクタは、直流電流値を大きくするために第2の非磁性体部の体積を大きくした場合、第2の非磁性体部と積層体の上下方向の表面の距離が小さくなり、この部分の磁性体の体積が減少してインダクタンス値が小さくなったり、直流電流値がかえって小さくなったりするという問題があった。
この様な問題を解決するために、図7に示す様に、磁性体層と導体パターン71A〜71Eを積層し、磁性体層間の導体パターン71A〜71Eを螺旋状に接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンを形成し、このコイルパターンを構成する導体パターン71A〜71E間にそれぞれ第1の非磁性体部72を形成すると共に、積層体の上下方向の表面に最も近い導体パターン71A、71Eの積層体の上下方向の表面側よりも内側に第2の非磁性体部73を分割して形成することが提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。
さらに、従来の別の積層型インダクタに、図8に示す様に、磁性体層と導体パターン81A〜81Eを積層し、磁性体層間の導体パターン81A〜81Eを螺旋状に接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンを形成し、このコイルパターンを構成する導体パターン81A〜81E間にそれぞれ第1の非磁性体部82を形成すると共に、任意の導体パターン間に非磁性体層84を形成したものがある(例えば、特許文献3、4を参照。)。
また、図8の様な従来の積層型インダクタは、層全体に非磁性体を形成しているので、非磁性体層の厚みを減少させることができると共に、非磁性体層によって磁気抵抗を増加させることで直流重畳特性を改善することができる。しかしながら、この様な従来の積層型インダクタは、磁気抵抗の増加から交流損失が増大する。また、この様な従来の積層型インダクタにおいて、非磁性体層の厚みや非磁性体層の層数によってインダクタンス値を調整した場合、非磁性体層の厚みや非磁性体層の層数の増加は磁気抵抗が大きくなり、損失が大きくなる。
また、本発明は、磁性体層と導体パターンを積層し、磁性体層間の導体パターンを接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンが形成された積層型インダクタにおいて、導体パターン間にそれぞれ第1の非磁性体部を形成し、積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの表面側よりも内側の導体パターンに囲まれた部分に第2の非磁性体部を形成し、第2の非磁性体部間に積層体表面に露出する非磁性体層を形成する。
また、本発明は、磁性体層と導体パターンを積層し、磁性体層間の導体パターンを接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンが形成された積層型インダクタにおいて、導体パターン間にそれぞれ第1の非磁性体部を形成し、積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの表面側よりも内側の導体パターンに囲まれた部分に第2の非磁性体部を形成し、第2の非磁性体部間に積層体表面に露出する非磁性体層を形成するので、低損失で、大きな直流重畳許容電流値を得ることができる。
従って、本発明の積層型インダクタは、積層体内に2種類の磁気ギャップを形成することができるので、この2種類の磁気ギャップを利用して、コイルパターンと積層体の上下方向の表面間において磁性体として機能しないデットスペースを小さくでき、非磁性体層の厚みを最小限にして磁気抵抗が必要以上に上昇するのを防止できる。
図1は本発明の積層型インダクタの第1の実施例を示す断面図である。
図1において、11A〜11Eは導体パターン、12A、12Bは第1の非磁性体部、13A、13Bは第2の非磁性体部である。
磁性体層は、Ni―Zn―Cu系フェライト等の絶縁性磁性体を用いて形成される。また、導体パターン11A〜11Eは、銀、銀系、金、金系、白金等の金属材料をペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
導体パターン11Aは、磁性体層上に磁性体層よりも小さく形成された非磁性体部13Aの表面に形成される。導体パターン11Aの一端は磁性体層の端面まで引き出される。この導体パターン11Aの内周と外周には、導体パターン11Aの厚みと同じ厚みの磁性体が形成される。また、この導体パターン11A上には非磁性体層14Aが積層される。非磁性体層14Aは、非磁性体部13Aが形成された磁性体層と同じ大きさに形成される。また、非磁性体部13Aと非磁性体層14Aは、Cu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン11Bは、非磁性体層14Aの表面に形成される。導体パターン11Bの一端は導体パターン11Aの他端に接続される。この導体パターン11B上には、その上下を貫通する非磁性体部12Aを備えた磁性体層が積層される。この磁性体層は、非磁性体部12Aが導体パターン11Bの表面上に、導体パターン11Bに沿って位置する様に積層される。非磁性体部12AはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン11Cは、非磁性体部12Aの表面に形成される。導体パターン11Cの一端は導体パターン11Bの他端に接続される。この導体パターン11C上には、その上下を貫通する非磁性体部12Bを備えた磁性体層が積層される。この磁性体層は、非磁性体部12Bが導体パターン11Cの表面上に、導体パターン11Cに沿って位置する様に積層される。非磁性体部12BはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン11Dは、非磁性体部12Bの表面に形成される。導体パターン11Dの一端は導体パターン11Cの他端に接続される。この導体パターン11Dの内周と外周には、導体パターン11Dと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン11D上には非磁性体層14Bが積層される。この非磁性体層14Bは、非磁性体部12Bが形成された磁性体層と同じ大きさに形成される。非磁性体層14BはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン11Eは、非磁性体層14Bの表面に形成される。導体パターン11Eの一端は導体パターン11Dの他端に接続される。また、導体パターン11Eの他端は、非磁性体層14Bの端面まで引き出される。この導体パターン11Eの内周と外周には、導体パターン11Eと同じ厚みの磁性体層が形成される。この磁性体層の表面の導体パターン11Eによって囲まれた部分全体には、導体パターン11Eの内周と導体パターン11Eの表面を覆う様に非磁性体部13Bが形成される。非磁性体部13Bの外周には、磁性体層が形成される。非磁性体部13BはCu―Zn系フェライトで形成される。
この非磁性体部13B上には磁性体層が積層される。
この様に磁性体層と導体パターン11A〜11Eを積層し、磁性体層間の導体パターン11A〜11Eを螺旋状に接続して積層体内にコイルパターンが形成され、導体パターン11B〜11D間に非磁性体部12A、12Bが形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン11A、11Eの積層体の表面側に接し、導体パターンに囲まれた部分に非磁性体部13A、13Bが形成され、導体パターン11Aと導体パターン11B間に非磁性体層14Aが形成され、導体パターン11Dと導体パターン11E間に非磁性体層14Bが形成される。この積層体の端面には外部端子が形成され、積層体の端面に引き出された導体パターンが外部端子に接続される。
図6に示した従来の積層型インダクタは、B2に示す様に10MHzにおけるQ値は高いものの、B1に示す様に直流重畳特性のインダクタンス値が−30%となる電流値が2800mAとなった。また、図7に示した従来の積層型インダクタは、C2に示す様にQ値とC1に示す直流重畳特性が図6のものよりも改善しているもののまだ不充分だった。さらに、図8に示した従来の積層型インダクタは、D1に示す様に直流重畳特性が図6、図7に示す従来の積層型インダクタよりも改善しているが、D2に示す様にQ値が図6、図7に示す従来の積層型インダクタよりも劣化した。
それに対し、本発明の積層型インダクタは、A1に示す様に直流重畳特性が図8に示した従来の積層型インダクタと同じ程度であるが、A2に示す様にQ値を図8に示す従来の積層型インダクタよりも改善できた。
これは非磁性体部13A、13Bで非磁性体層14A、14Bによる磁気抵抗の増加を低減することにより、従来両立させることが困難であった高い直流重畳特性と低い損失を得ることができた。
磁性体層は、Ni―Zn―Cu系フェライト等の絶縁性磁性体を用いて形成される。また、導体パターン31A〜31Eは、銀、銀系、金、金系、白金等の金属材料をペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
導体パターン31Aは、磁性体層上に磁性体層よりも小さく形成された非磁性体部33Aの表面に形成される。導体パターン31Aの一端は磁性体層の端面まで引き出される。導体パターン31A上には、その上下を貫通する非磁性体部32Aを備えた磁性体層が積層される。この磁性体層は、非磁性体部32Aが導体パターン31Aの表面上に、導体パターン31Aに沿って位置する様に積層される。非磁性体部32A、33AはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン31Bは、非磁性体部32Aの表面に形成される。導体パターン31Bの一端は導体パターン31Aの他端に接続される。この導体パターン31Bの内周と外周には導体パターン31Bと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン31B上には非磁性体層34Aが積層される。非磁性体層34Aは、非磁性体部32Aが形成された磁性体層と同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン31Cは、非磁性体層34Aの表面に形成される。導体パターン31Cの一端は導体パターン31Bの他端に接続される。この導体パターン31Cの内周と外周には導体パターン31Cと同じ厚みの磁性体層が形成される。また、この導体パターン31C上には非磁性体層34Bが積層される。非磁性体層34Bは、非磁性体層34Aと同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン31Dは、非磁性体層34Bの表面に形成される。導体パターン31Dの一端は導体パターン31Cの他端に接続される。導体パターン31D上には、その上下を貫通する非磁性体部32Bを備えた磁性体層が形成される。この磁性体層は、非磁性体部32Bが導体パターン31Dの表面上に、導体パターン31Dに沿って位置する様に積層される。非磁性体部32BはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン31Eは、非磁性体部32Bの表面に形成される。導体パターン31Eの一端は、導体パターン31Dの他端に接続される。また、導体パターン31Eの他端は、磁性体層の端面まで引き出される。この導体パターン31Eの内周と外周には導体パターン31Eと同じ厚みの磁性体層が積層される。この磁性体層の表面の導体パターン31Eによって囲まれた部分には、導体パターン31Eの内周と導体パターン31Eの表面を覆う様に非磁性体部33Bが形成される。非磁性体部33BはCu―Zn系フェライトで形成される。
この非磁性体部33B上には磁性体層が積層される。
この様に磁性体層と導体パターン31A〜31Eを積層し、磁性体層間の導体パターン31A〜31Eを螺旋状に接続して積層体内にコイルパターンが形成され、導体パターン31Aと導体パターン31B間に非磁性体部32Aが、導体パターン31Dと導体パターン31E間に非磁性体部32Bがそれぞれ形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン31A、31Eの積層体の表面側に接し、導体パターンに囲まれた部分に非磁性体部33A、33Bが形成され、導体パターン31B〜31D間に非磁性体層34A、34Bが形成される。この積層体の端面には外部端子が形成され、積層体の端面に引き出された導体パターンが外部端子に接続される。
磁性体層は、Ni―Zn―Cu系フェライト等の絶縁性磁性体を用いて形成される。また、導体パターンは、銀、銀系、金、金系、白金等の金属材料をペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
導体パターン41Aは、磁性体層の表面に形成される。導体パターン41Aの一端は磁性体層の端面まで引き出される。この導体パターン41Aの内周と外周には導体パターン41Aと同じ厚みの磁性体層が積層される。この磁性体層表面の導体パターン41Aによって囲まれた部分全体には、導体パターン41Aの内周と導体パターン41Aの表面を覆う様に非磁性体部43Aが形成される。非磁性体部43Aの外周には非磁性体部43Aと同じ厚みの磁性体層が積層される。非磁性体部43AはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン41Bは、非磁性体部43Aの表面に形成される。導体パターン41Bの一端は導体パターン41Aの他端に接続される。この導体パターン41Bの内周と外周に導体パターン41Bと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン41B上には非磁性体層44Aが積層される。非磁性体層44Aは、導体パターン41Aが形成された磁性体層と同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン41Cは、非磁性体層44Aの表面に形成される。導体パターン41Cの一端は導体パターン41Bの他端に接続される。この導体パターン41Cの内周と外周には導体パターン41Cと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン41C上には非磁性体層44Bが積層される。非磁性体層44Bは、非磁性体層44Aと同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン41Dは、非磁性体層44Bの表面に形成される。導体パターン41Dの一端は導体パターン41Cの他端に接続される。この導体パターン41Dの内周と外周には導体パターン41Dと同じ厚みの磁性体層が積層される。この磁性体層の表面の導体パターン41Dによって囲まれた部分全体には、導体パターン41Dの内周と導体パターン41Dの表面を覆う様に非磁性体部43Bが形成される。非磁性体部43Bの外周には磁性体層が形成される。また、非磁性体部43BはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン41Eは、非磁性体部43Bの表面に形成される。導体パターン41Eの一端は導体パターン41Dの他端に接続される。導体パターン41Eの他端は、磁性体層の端面まで引き出される。
この導体パターン41E上には磁性体層が積層される。
この様に磁性体層と導体パターン41A〜41Eを積層し、磁性体層間の導体パターン41A〜41Eを螺旋状に接続して積層体内にコイルパターンが形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン41A、41Eの積層体の表面側よりも内側において導体パターンに囲まれた部分に非磁性体部43A、43Bが形成され、導体パターン41B〜41D間に非磁性体層44A、44Bが形成される。この積層体の端面には外部端子が形成され、積層体の端面に引き出された導体パターンが外部端子に接続される。
磁性体層は、Ni―Zn―Cu系フェライト等の絶縁性磁性体を用いて形成される。また、導体パターンは、銀、銀系、金、金系、白金等の金属材料をペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
導体パターン51Aは、磁性体層上に磁性体層よりも小さく形成された非磁性体部53Aの表面に形成される。導体パターン51Aの一端は磁性体層の端面まで引き出される。
この導体パターン51Aの内周と外周に導体パターン51Aと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、導体パターン51A上には非磁性体層54Aが積層される。非磁性体層54Aは、非磁性体部53Aが形成された磁性体層と同じ大きさに形成される。また、非磁性体部53Aと非磁性体層54AはCu―Zn系フェライトで形成される。
導体パターン51Bは、非磁性体層54Aの表面に形成される。導体パターン51Bの一端は導体パターン51Aの他端に接続される。この導体パターン51Bの内周と外周には、導体パターン51Bと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン51B上には、非磁性体層54Bが積層される。非磁性体層54Bは、非磁性体層54Aと同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン51Cは、非磁性体層54Bの表面に形成される。導体パターン51Cの一端は導体パターン51Bの他端に接続される。この導体パターン51Cの内周と外周には、導体パターン51Cと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン51Cが形成された非磁性体層54B上には非磁性体層54Cが積層される。非磁性体層54Cは、非磁性体層54Bと同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン51Dは、非磁性体層54Cの表面に形成される。導体パターン51Dの一端は導体パターン51Cの他端に接続される。この導体パターン51Dの内周と外周には、導体パターン51Dと同じ厚みの磁性体層が積層される。また、この導体パターン51Dが形成された非磁性体層54C上には、非磁性体層54Dが積層される。非磁性体層54Dは、非磁性体層54Cと同じ大きさに、Cu―Zn系フェライトを用いて形成される。
導体パターン51Eは、非磁性体層54Dの表面に形成される。導体パターン51Eの一端は、導体パターン51Dの他端に接続される。導体パターン51Eの他端は、非磁性体層54の端面まで引き出される。この導体パターン51Eの内周と外周には、導体パターン51Eと同じ厚みの磁性体層が積層される。この磁性体層の表面の導体パターン51Eによって囲まれた部分全体には、導体パターン51Eの内周と導体パターン51Eの表面を覆う様に非磁性体部53Bが形成される。非磁性体部53BはCu―Zn系フェライトで形成される。
この非磁性体部53B上には磁性体層が積層される。
この様に磁性体層と導体パターン51A〜51Eを積層し、磁性体層間の導体パターン51A〜51Eを螺旋状に接続して積層体内にコイルパターンが形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン31A、31Eの積層体の表面側に接して導体パターンに囲まれた部分に非磁性体部53A、53Bが形成され、導体パターン51B〜51D間に非磁性体層54A〜54Dが形成される。この積層体の端面には外部端子が形成され、積層体の端面に引き出された導体パターンが外部端子に接続される。
Claims (6)
- 磁性体層と導体パターンを積層し、該磁性体層間の導体パターンを接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンが形成された積層型インダクタにおいて、
導体パターン間にそれぞれ第1の非磁性体部を形成し、
該積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側の該導体パターンに囲まれた部分に第2の非磁性体部を形成し、
該第2の非磁性体部間に該積層体表面に露出する非磁性体層を形成することにより、
該積層体内に、該積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側の該導体パターンに囲まれた部分と、この積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側の該導体パターンに囲まれた部分の両端の位置において、積層体の一方の表面に最も近い導体パターンの該表面側の該導体パターンに囲まれた部分から積層体の他方の表面に最も近い導体パターンの該表面側の該導体パターンに囲まれた部分まで延在する部分とで形成されたロ字状の非磁性体部と、該第2の非磁性体部間において該積層体表面に露出する非磁性体層が形成されたことを特徴とする積層型インダクタ。 - 磁性体層と導体パターンを積層し、該磁性体層間の導体パターンを接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンが形成された積層型インダクタにおいて、
導体パターン間にそれぞれ第1の非磁性体部を形成し、
該積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分に第2の非磁性体部を形成し、
該第2の非磁性体部間に該積層体表面に露出する非磁性体層を形成することにより、
該積層体内に、該積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分と、この積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分の両端の位置において、積層体の一方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分から積層体の他方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分まで延在する部分とで形成されたロ字状の非磁性体部と、該第2の非磁性体部間において該積層体表面に露出する非磁性体層が形成されたことを特徴とする積層型インダクタ。 - 磁性体層と導体パターンを積層し、該磁性体層間の導体パターンを接続して積層体内に積層方向に重畳して周回するコイルパターンが形成された積層型インダクタにおいて、
積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分に非磁性体部を形成し、
該非磁性体部間に該積層体表面に露出する非磁性体層を形成することにより、
該積層体内に、該積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分と、この積層体の表面に最も近いそれぞれの導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分の両端の位置において、該積層体の一方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分から該積層体の他方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分まで延在する部分とで形成されたロ字状の非磁性体部と、該積層体の一方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分と該積層体の他方の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側の該導体パターンに囲まれた部分の間において該積層体表面に露出する非磁性体層が形成されたことを特徴とする積層型インダクタ。 - 前記非磁性体層が複数形成された請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の積層型インダクタ。
- 前記磁性体層がNi―Cu―Zn系フェライトで形成された請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の積層型インダクタ。
- 前記第1の非磁性体部、前記第2の非磁性体部及び、非磁性体層がCu―Zn系フェライトで形成された請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の積層型インダクタ。
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