(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の磁性体基板の間には、２層の非磁性層の間に位置してコイルを介在させ、これらの磁性体基板、非磁性層およびコイルを積層してなるコイル部品の設計方法において、
前記一対の磁性体基板と前記非磁性層とからなる直列閉磁気回路における前記磁性体基板の合成磁気抵抗をＲ1、非磁性層の合成磁気抵抗をＲ2とした場合に、これらの合成磁気抵抗Ｒ1と合成磁気抵抗Ｒ2が、Ｒ2＞Ｒ1となるように、前記磁性体基板材料の比透磁率を設定し、
比透磁率が基準値から±３０％の範囲内でばらつく偏差をもった前記磁性体基板材料を使用した場合に、その比透磁率が＋３０％と−３０％のときの製品としてのコイル部品のインダクタンスをそれぞれＬ１．０５とＬ０．９５としたときに、前記磁性体基板材料の比透磁率を、前記インダクタンスの比Ｌ１．０５／Ｌ０．９５が１．１０５の値となるときの比透磁率以上の比透磁率に設定するコイル部品の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル、トランスなどの磁性体基板材料として比透磁率の偏差の大きい材料を使用した場合に、その製品としてのコイル部品のインダクタンスを狭偏差に抑えるコイル部品の設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のコイル部品として、特開平８−２０３７３７号公報に開示されている発明がある。この発明は、一対の磁性体基板の間に、コイルパターンの形成された非磁性層（絶縁層）を介在させて、焼成工程における磁性体であるグリーンシートの収縮による電気的特性の悪化を回避したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のコイル部品は、コイル部品の磁性体基板材料として比透磁率の偏差の大きい材料を使用した場合に、製品としてのコイル部品のインダクタンスが大きくばらつくという欠点がある。即ち、市販されている普通の磁性体基板材料は、その比透磁率が基準値から±３０％程度ばらつく等級のものが多い。この等級の材料を用いてコイル部品を製造した場合、コイル部品のインダクタンスも同様に基準値から±３０％程度ばらついていた。
【０００４】
そこで、本発明は、比透磁率が±３０％偏差の磁性体基板材料であって、その比透磁率が一定値以上の磁性体基板材料を使用することにより、その製品のインダクタンスの偏差を±５％以内に低減することのできるコイル部品の設計方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、一対の磁性体基板の間には、２層の非磁性層の間に位置してコイルを介在させ、これらの磁性体基板、非磁性層およびコイルを積層してなるコイル部品の設計方法において、前記一対の磁性体基板と前記非磁性層とからなる直列閉磁気回路における前記磁性体基板の合成磁気抵抗をＲ1、非磁性層の合成磁気抵抗をＲ2とした場合に、これらの合成磁気抵抗Ｒ1と合成磁気抵抗Ｒ2が、Ｒ2＞Ｒ1となるように、前記磁性体基板材料の比透磁率を設定し、比透磁率が基準値から±３０％の範囲内でばらつく偏差をもった前記磁性体基板材料を使用した場合に、その比透磁率が＋３０％と−３０％のときの製品としてのコイル部品のインダクタンスをそれぞれＬ１．０５とＬ０．９５としたときに、前記磁性体基板材料の比透磁率を、前記インダクタンスの比Ｌ１．０５／Ｌ０．９５が１．１０５の値となるときの比透磁率以上の比透磁率に設定する。
【０００６】
この発明によると、磁性体基板の合成磁気抵抗Ｒ1が非磁性層の合成磁気抵抗Ｒ2よりも小さくなるように、磁性体基板材料の比透磁率を設定する。即ち、磁性体基板と非磁性層とにより構成されるコイル部品の磁気抵抗回路の合性磁気抵抗Ｒmのうち、非磁性層の合成磁気抵抗Ｒ2を磁性体基板の合成磁気抵抗Ｒ1よりも非常に大きくする。これにより、磁性体基板材料として比透磁率μｒ１の偏差の大きい材料を使用しても、コイル部品の合成磁気抵抗Ｒmは、非磁性層の磁気抵抗Ｒ2により支配的に決定されて、磁性体基板の合成磁気抵抗Ｒ1の変動には影響を受けないので、コイル部品のインダクタンスは余り変わらないことになる。
【０００８】
また、この発明によると、比透磁率が基準値から±３０％の範囲内でばらつく偏差をもった前記磁性体基板材料を使用した場合に、磁性体基板材料の比透磁率を、インダクタンスの比Ｌ１．０５／Ｌ０．９５が１．１０５の値となるときの比透磁率以上の比透磁率に設定する。これにより、磁性体基板材料の比透磁率μｒ１が±３０％の範囲内でばらつく等級の材料を使用しても、その製品であるコイル部品のインダクタンスはその平均値から最大略＋５％、最小略−５％しかばらつかないことになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の設計方法が適用されるコイル部品の一実施の形態を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１および図２において、１は下層の磁性体基板で、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの磁性体基板材料から形成される。
【００１３】
スパッタリング法およびフォトリソグラフィ法を用いて、磁性体基板１の上面には、その一方の短辺部に位置して膜厚が１〜１０μｍとなった帯状の外部引出電極２と、この外部引出電極２の中央部から磁性体基板１の中央部に向かって伸びる引出電極２ａとを設ける。この場合、外部引出電極２と引出電極２ａとは、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などの金属により形成される。ここで、引出電極２ａの先端部２ｂは、バイヤホール用の接続部となっている。
【００１４】
前記外部引出電極２と引出電極２ａを含む磁性体基板１の上面には、膜厚が５μｍの感光性ポリイミド樹脂からなる非磁性層（絶縁層）３が、例えばスピンコートにより形成される。そして、引出電極２ａの先端部２ｂに通じるバイヤホール用の貫通孔３ａは、フォトリソグラフィ法により形成される。なお、非磁性層３の材料としては、感光性ポリイミド樹脂の他に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等も使用することができる。
【００１５】
前記非磁性層３の上面には、スパッタリング法およびフォトリソグラフィ法を用いて、膜厚が１〜１０μｍのスパイラル状のコイル４、外部引出電極５および引出電極５ａが形成される。この外部引出電極５は、外部引出電極２と対向して磁性体基板１の他方の短辺部側に位置し、非磁性層３上に形成される。そして、引出電極５ａは、外部引出電極５の中央部から磁性体基板１の中央部に向かって伸びている。
【００１６】
また、コイル４の内側端部４ａは、非磁性層３の貫通孔３ａを通して、引出電極２ａの先端部２ｂにバイヤホールにより接続される。また、コイル４の外側端部４ｂは、引出電極５ａの先端部に接続される。
【００１７】
これらのコイル４、外部引出電極５および引出電極５ａを含む非磁性層３の上面には、膜厚が略３０μｍの粘着力を持ったポリイミド樹脂からなる非磁性層６が、例えば、スピンコート、スクリーン印刷により形成される。
【００１８】
そして、非磁性層６の上面には、下層の磁性体基板１と同材質で同形状の上層の磁性体基板７がポリイミド樹脂の粘着力を利用して接着される、なお、非磁性層６の材料としては、ポリイミド樹脂の他に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッソ樹脂などの樹脂も使用することができる。
【００１９】
図２に本実施の形態によるコイル部品８の断面構造が示される。このコイル部品８は、コイル４を介在させている非磁性層３、６が、下側の磁性体基板１と上側の磁性体基板７の間に積層された構造をしている。
【００２０】
本実施の形態においては、コイル部品８は、単品構造のものを示したが、量産においては、広い磁性体基板を用いてコイル部品８をマトリックス状に並べて一括して作り、これらをダイシングすることにより、複数個のコイル部品８を製造することができる。
【００２１】
本実施の形態で、コイル４による磁束φ、即ちコイル部品８の磁気回路は、図３中において破線のように表わすことができる。この場合、複数巻きのコイル４は、その中心部に集中して巻かれているものとしている。そして、磁性体基板１，７と非磁性層３，６の等価磁気抵抗回路は、図４に示すようになる。即ち、磁性体基板１，７の磁気抵抗をそれぞれＲ1a，Ｒ1bとし、非磁性層３、６の左，右の磁気抵抗をそれぞれＲ2a，Ｒ2bとすると、コイル部品８の等価合成磁気抵抗Ｒm は、これらの直列の磁気抵抗Ｒ1a，Ｒ1b，Ｒ2a，Ｒ2bを加算したものとなる。
【００２２】
なお、磁性体基板１の磁気抵抗Ｒ1aと磁性体基板７の磁気抵抗Ｒ1bとは、略Ｒ1a＝Ｒ1bと見做すことができる。また、非磁性層３、６の左，右の磁気抵抗Ｒ2a，Ｒ2bも、略Ｒ2a＝Ｒ2bと見做すことができる。そこで、磁性体基板１，７の磁気抵抗Ｒ1a，Ｒ1bを一括して呼称する場合には、これらを代表させてＲ1ab と表記し、また非磁性層３、６の各磁気抵抗Ｒ2a，Ｒ2bを一括して呼称する場合には、これらを代表させてＲ2ab と表記することにする。
【００２３】
本実施の形態においては、磁性体基板１，７の磁気抵抗Ｒ1a，Ｒ1bとを加算した合成磁気抵抗Ｒ1 と、非磁性層３、６の左，右の磁気抵抗Ｒ2a，Ｒ2bとを加算した合成磁気抵抗Ｒ2 とは、以下に示す数１の式のようになる。
【００２４】
【数１】
Ｒ1 ＝Ｒ1a＋Ｒ1b
Ｒ2 ＝Ｒ2a＋Ｒ2b
【００２５】
そして、前記合成磁気抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 を、以下に示す数２の関係に設定するものである。
【００２６】
【数２】
Ｒ2 ＞Ｒ1
【００２７】
即ち、非磁性層３，６の合成磁気抵抗Ｒ2 を磁性体基板１，７の合成磁気抵抗Ｒ1 よりも大きくする。これにより、磁性体基板１，７の比透磁率μｒ１の変動によるコイル部品８のインダクタンスＬのばらつきを小さく抑えることができる。
【００２８】
ここに、磁性体基板１，７の磁気抵抗Ｒ1ab 、非磁性層３、６の磁気抵抗Ｒ2ab およびコイル部品８のインダクタンスＬは、以下に示す数３の式により与えられる。
【００２９】
【数３】
0003712163.tif 000002
なお、ｄ  ：磁路長
ｔ  ：非磁性層の厚み
μｒ１：磁性体基板の比透磁率
μｒ２：非磁性層の比透磁率
μｏ：真空の透磁率
Ｓ  ：磁路の断面積
Ｎ  ：コイルの巻回数
Ｒm ：磁性体基板の磁気抵抗Ｒ1a、Ｒ1bと非磁性層の磁気抵抗Ｒ2a、Ｒ2bを加算したもの（Ｒm ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ）
【００３０】
これらの式より、磁性体基板１，７の材料の磁気抵抗Ｒ1ab は、磁路長ｄに比例し、比透磁率μｒ１と磁路の断面積Ｓに反比例することになる。また、非磁性層３、６の磁気抵抗Ｒ2ab は、磁路における非磁性層の厚みｔに比例し、比透磁率μｒ２と磁路の断面積Ｓに反比例することになる。
【００３１】
さらに、コイル部品８のインダクタンスＬは、コイルの巻回数Ｎの２乗に比例し、等価合成磁気抵抗Ｒm に反比例している。そして、この等価合成磁気抵抗Ｒm を構成する直列磁気抵抗Ｒ1a，Ｒ1b，Ｒ2a，Ｒ2bのうち、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１を大きくして、その合成磁気抵抗Ｒ1 ＝（Ｒ1a＋Ｒ1b）を小さくすると、等価合成磁気抵抗Ｒm は、非磁性層３、６の合成磁気抵抗Ｒ2 ＝（Ｒ2a＋Ｒ2b）により支配的に決定されることになる。したがって、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１がばらついても、コイル部品８のインダクタンスＬは余りばらつかず略一定の値に維持されることになる。
【００３２】
つぎに、上記実施の形態において、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１に対する、コイル部品８のインダクタンスＬの特性を、図５により示す。
【００３３】
この特性線図は、磁性体基板１，７の比透磁率μｒ１が大きくなるとコイル部品８のインダクタンスＬは急激に立上がり中途で飽和する曲線を示している。
【００３４】
ここで、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１が、その基準値の中心比透磁率μｒｏに対し±３０％の範囲内でばらついているものとする。そして、ＬｏをＬ1.05とＬ0.95の平均のインダクタンスとすると、磁性体基板１，７の比透磁率μｒ１が−３０％のときのインダクタンスＬを０．９５Ｌｏ［ｎＨ］（Ｌ0.95）とし、また比透磁率μｒ１が＋３０％のときのインダクタンスＬを１．０５Ｌｏ［ｎＨ］（Ｌ1.05）とする。
【００３５】
そして、本発明は、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１をこれらのインダクタンスＬの比（Ｌ1.05／Ｌ0.95）＝１．０５Ｌｏ［ｎＨ］／０．９５Ｌｏ［ｎＨ］が１．１０５になるときの磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒｏ以上に設定するものである。
【００３６】
また、本実施の形態は、以下に示す数４の式から算出される、非磁性層３，６の合成磁気抵抗Ｒ2 に対する磁性体基板１，７の合成磁気抵抗Ｒ1 の比Ｒ1 ／Ｒ2 を、０．１８２以下の値に設定するものである。
【００３７】
【数４】
0003712163.tif 000003
【００３８】
以上のように、コイル４を介在させている非磁性層３，６が、一対の磁性体基板１，７の間に積層された構造のコイル部品８において、磁性体基板１，７の材料の比透磁率μｒ１を、その製品であるコイル部品８のインダクタンスＬの偏差が±５％になるとき、即ちインダクタンスＬのばらつきの最大最小の偏差値の比が１．１０５になるときの比透磁率μｒｏ以上に設定する。
【００３９】
また、非磁性層３，６に対する磁性体基板１，７の合成磁気抵抗の比Ｒ1 ／Ｒ2 を、一定値（０．１８２）以下に設定する。これにより、図５に示す比透磁率μｒ１に対するインダクタンスＬの飽和特性から、比透磁率μｒ１が±３０％の範囲内でばらつく等級の磁性体基板材料であっても、その製品であるコイル部品のインダクタンスＬのばらつき偏差を±５％に抑えることができる。
【００４０】
なお、上記のコイル部品８には、コイルの他に、トランス、バルン、バラン、コモンモードチョークコイル、ノイズ用インダクタなどが含まれる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、磁性体基板の合成磁気抵抗が非磁性層の合成磁気抵抗よりも小さくなるように、磁性体基板材料の比透磁率を設定する。これにより、磁性体基板材料がその比透磁率が大きくばらつく等級の材料であっても、製品であるコイル部品のインダクタンスは非磁性層により支配的に決定されるので、コイル部品のインダクタンスを略一定値に保つことができる。
【００４２】
また、本発明によれば、比透磁率が基準値から±３０％の範囲内でばらつく偏差をもった前記磁性体基板材料を使用した場合に、磁性体基板材料の比透磁率を、インダクタンスの比Ｌ１．０５／Ｌ０．９５が１．１０５の値となるときの比透磁率以上の比透磁率に設定する。これにより、磁性体基板材料としてその比透磁率が±３０％の範囲内でばらつく等級の材料を用いても、その製品としてインダクタンスが最大略＋５％、最小略−５％しかばらつかない偏差のコイル部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態によるコイル部品を分解して示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態によるコイル部品を図１中のII−II線に沿って示す断面図である。
【図３】実施の形態によるコイル部品の等価磁気回路図である。
【図４】実施の形態によるコイル部品の等価合成磁気抵抗図である。
【図５】磁性体基板の比透磁率に対するコイル部品のインダクタンスの特性線図である。
【符号の説明】
１，７  磁性体基板
２，５  外部引出電極
２ａ，５ａ  引出電極
２ｂ  先端部
３，６  非磁性層
３ａ  貫通孔
４  コイル
４ａ  内側端部
４ｂ  外側端部
８  コイル部品
Ｒ1a，Ｒ1b  磁性体基板の磁気抵抗
Ｒ2a，Ｒ2b  非磁性層の磁気抵抗
【図１】
0003712163.tif 000004
【図２】
0003712163.tif 000005
【図３】
0003712163.tif 000006
【図４】
0003712163.tif 000007
【図５】
0003712163.tif 000008