(57)【要約】【課題】本発明は、磁性体層を有するインダクタンス部品において、渦電流損失を抑制できるとともに、直流重畳特性においても優れた特性を示す低背型のインダクタンス部品を実現することを目的とする。【解決手段】素体１と、この素体１の内部に設けたコイル３と、このコイル３に電気的に接続された端子５と、前記コイル３の上方および下方に設けた磁性体層９とを備え、前記磁性体層９の中心方向から外周方向へ向けて伸びる放射状のスリット１１を設けるとともに、いずれか一つの磁性体層９に磁路を遮断するようにギャップ１７を設けた構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素体と、この素体の内部に設けたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子と、前記コイルの上方および下方に設けた磁性体層とを備え、
前記磁性体層の中心方向から外周方向へ向けて伸びる放射状のスリットを設けるとともに、いずれか一つの磁性体層に磁路を遮断するようにギャップを設けたインダクタンス部品。
【請求項２】
コイルの内周部に磁性材料からなる中脚を設け、コイルの外周部に外脚を設けた請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項３】
中脚と外脚にスリットを設けた請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項４】
中脚と外脚のスリットを磁性体層に設けたスリットと連結させた請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項５】
スリットに絶縁性を有する磁性体を充填した請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項６】
絶縁性を有する磁性体を樹脂フェライトとした請求項５に記載のインダクタンス部品。
【請求項７】
スリットに絶縁性を有する素体の一部を充填した請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項８】
ギャップをコイルの外周部より外側に設けた請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項９】
ギャップの幅を５〜５０μｍとした請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項１０】
ギャップに非磁性の絶縁体を充填した請求項１に記載のインダクタンス部品。
【請求項１１】
ギャップに素体の一部を充填した請求項１に記載のインダクタンス部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の電子機器に用いられるインダクタンス部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインダクタンス部品は、図３に示すごとく、シート状の素体１０１の内部には渦巻き状のコイル１０２が形成され、このコイル１０２には端子１０３が電気的に接続されており、素体１０１の上面、下面には磁性体層１０４が形成され、この上面、下面の磁性体層１０４が中脚１０５により接続されて構成されていた。
【０００３】
そして、この磁性体層１０４には、図４に示すごとく、磁性体層１０４の中心部から放射状に広がるスリット１０６を設けることにより渦電流の発生を防止していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２０３８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のインダクタンス部品は渦電流の発生を抑制する効果はあるが直流重畳特性に関してはその効果が低いことが問題となっていた。
【０００６】
すなわち、上記従来の構成においては、金属磁性体からなる磁性体層１０４にスリット１０６を設けることによって、渦電流損失を抑制することはできるが、直流重畳特性に対しては効果は低かった。
【０００７】
そこで本発明は、金属磁性体からなる磁性体層１０４を有するインダクタンス部品において、渦電流損失を抑制できるとともに、直流重畳特性においても優れた特性を示す小型、低背型のインダクタンス部品を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、素体と、この素体の内部に設けたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子と、前記コイルの上方および下方に設けられた磁性体層とを備え、前記磁性体層の中心方向から外周方向へ向けて伸びる放射状のスリットを設けるとともに、前記磁性体層に前記コイルの磁路方向にギャップを設けたインダクタンス部品としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインダクタンス部品は、金属磁性体からなる磁性体層に設けたスリットによって渦電流損失を抑制し、コイルの磁路方向にギャップを設けることによって直流重畳特性を制御することができる小型、低背型のインダクタンス部品を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１において、シート状の素体１の内部には渦巻き状のコイル３を形成し、このコイル３の最外周部には端子５Ａ、５Ｂを電気的に接続し、コイル３を構成する平面コイル３Ａ、３Ｂ間にはビア電極７を形成している。そして、素体１の内部における、コイル３の上方及び下方には金属磁性体膜からなる磁性体層９を形成しており、この磁性体層９にはスリット１１を形成して構成している。
【００１２】
ここで、図１に示すごとく、磁性体層９はコイル３の巻回平面に対して略並行に配置しており、このコイル３の中心部分から発生した磁束がコイル３の上方及び下方に発生した方向に高透磁率の金属磁性体膜からなる磁性体層９を配置するためである。
【００１３】
ここで、コイル３は一層でも構わないが、本実施の形態１においては２層の平面コイル３Ａ、３Ｂからなる二層のコイルパターンで構成している。そして、上層の平面コイル３Ａは端子５Ａから内周方向へ渦巻き状に巻回し、この平面コイル３Ａの最内周部と下層の平面コイル３Ｂの最内周部とをビア電極７により接続し、この平面コイル３Ｂを端子５Ｂへ向かう方向（外周方向）へ渦巻き状に巻回してコイル３を構成している。ここで、平面コイル３Ａ、３Ｂは互いに同方向に巻回することが望ましい。これは、平面コイル３Ａにより発生した磁束と平面コイル３Ｂにより発生した磁束とが、互いに打ち消し合わされることがなく、大きなインダクタンス値を実現することができるためである。また、このコイル３のコイルパターンはスパイラル状の積層コイルであっても良い。
【００１４】
次に、各磁性体層９の厚みは、その厚み方向における渦電流の発生を防止するために、スキンデプスの２倍未満の厚みにすることが好ましい。そして、この磁性体層９はコイル３の上方と下方に対向させるように配置している。
【００１５】
また、この金属磁性体膜からなる磁性体層９にはスリット１１を設けている。これによって、渦電流損失を抑制することができる。次に、このスリット１１の具体的な実施例を、図１のＡ−Ａ断面を上方から見た図２を用いて示す。
【００１６】
図２において、磁性体層９の中心部から外周部へ広がる放射状にスリット１１を複数本形成している。このスリット１１は上方と下方の磁性体層９の両面に形成している。そして、複数のスリット１１を磁性体層９におけるコイル３の中心部に対応する位置に向かせることが望ましい。コイル３の中心部から発生した磁束が磁性体層９の外周方向へ発散する際に、この磁束の発散がスリット１１の存在により妨げられることを防ぐためである。その結果として、より大きなインダクタンス値を得ることができる。
【００１７】
また、コイル３の内周部には磁性体層９に連結するように中脚１５を形成し、コイル３の外周部には磁性体層９に連結するように外脚１３を形成している。これによって、磁性体層９、中脚１５及び外脚１３によって閉磁路を形成することができ、インダクタンス値を大きくすることができるとともに、磁気ノイズの発生を抑制したインダクタンス部品とすることができる。
【００１８】
そして、素体１の内部におけるコイル３の外周方向に、磁性材料からなる外脚１３を形成した場合には、放射状に設けたスリット１１の一端を外脚１３の方向へ向かせることが望ましい。これによって、コイル３の中心部から発生した磁束が、磁性体層９の内方部から外脚１３へ向けて流れるのを、放射状に形成したスリット１１により阻害しないためである。これによって高いインダクタンス値を得ることができる。
【００１９】
また、中脚１５と外脚１３にスリット１１を設け、そのスリット１１を磁性体層９に設けたスリット１１のスリットパターンと連結させることが好ましい。これによってさらに渦電流の抑制を高めることができる。
【００２０】
なお、図２に示すスリット１１の幅は、磁性体層９を形成した平面方向における渦電流の発生を防止するために、スキンデプスの２倍未満の厚みにすることが望ましい。これは磁性体層９の透磁率、磁性体膜の抵抗および周波数によって決定されるべき寸法である。
【００２１】
また、コイル３の上方および下方の磁性体層９におけるスリット１１の形状及びその配置は、互いに同一とすることが望ましい。上方および下方の一部でも磁束が通りにくい部分があると、その部分にインダクタンス値が制限されてしまうからである。
【００２２】
また、前記スリット１１は隙間を持つことになり、この隙間に絶縁性を有する磁性体材料を充填することにより、渦電流を抑制するとともに磁性体層９の体積が増大できることから、インダクタンス値を高めるとともに直流重畳特性を高めることができる。そして、この絶縁性を有する磁性材料としては樹脂フェライトを用いて充填することが生産性の観点から好ましい。
【００２３】
さらに、磁性体層９を素体１の内部ではなく、その上面あるいは下面に形成する構成にしてもかまわないが、図１に示すごとく、磁性体層９を素体１の内部に形成するとともに、この磁性体層９に設けたスリット１１に素体１の一部を充填する構成とすることにより、各磁性体層９の全体を熱収縮率の均一な素体１で覆う構成とすることができ、半田実装時等、コイル部品全体に熱が加わるような状況下においても、磁性体層９に対して応力が局所的にかかることがなく、高い信頼性を得ることができる。
【００２４】
また、図１に示すごとく、このスリット１１に素体１の一部を充填する構成とすることにより、磁性体層９と素体１との接触面積が増大し、それらの密着性を高めることができる。
【００２５】
次に、ギャップ１７の構成について説明する。本実施の形態１におけるインダクタンス部品には、図２に示すように磁性体層９の一部にギャップ１７を設けている。そして、この磁性体層９は平面で形成していることから平面上にギャップ１７をフォトリソ技術などを用いて形成できることから高精度なギャップ１７を形成することができる。
【００２６】
このギャップ１７は磁路を遮断するように磁性体層９の一部に設けており、直流重畳特性を向上するために効果的である。本実施の形態１におけるギャップ１７は金属磁性膜からなる磁性体層９をフォトリソ技術などを用いて形成できることから、高精度なギャップ１７を形成することが可能である。
【００２７】
そして、このような磁性体層９の一面にギャップ１７をフォトリソ技術を用いて形成していることから、ギャップ１７の寸法形状を磁性体層９の面内において、容易に設計制御することができる。例えば、磁路が長いところではギャップの幅を狭くし、磁路が短いところではギャップの幅を広くするように設計することも可能であり、このことは磁気抵抗を一定にすることが可能である。磁気飽和の偏りを防止して、均一な磁気飽和を実現できることから、直流重畳特性を大幅に改善することができる。スリット１１によって複数本に分割された磁性体層９の長さが異なったとき、それぞれの磁性体層９の磁路長は異なった長さとなり、それぞれの磁性体層９における磁気抵抗は異なってくる。この磁気抵抗が異なると局部的に磁気飽和を起こし、電磁気特性を低下させる。これに対して、スリット１１によって分割された磁性体層９の一つの磁路長が長いときには、幅の狭いギャップ１７を形成し、磁路長が短い磁性体層９には幅広のギャップ１７を形成することによって、それぞれのスリット１１によって分割された磁性体層９の磁気抵抗を同じにすることができる。これによって、インダクタンス部品の直流重畳特性を高めることができる。
【００２８】
そして、この直流重畳特性は大きな電流を印加した場合においても、安定したインダクタンスの保持が可能となるものである。このようなインダクタンス部品を用いてコンバータ回路を構成したとき、高い変換効率を有するコンバータを実現することができる。そして、本実施の形態１におけるインダクタンス部品はフォトリソ技術によってコイル３、磁性体層９およびギャップ１７の形成などの全ての工程をフォトリソ技術によってインダクタンス部品を作製できることから小型で、一括して作製することができるとともに、薄型のインダクタンス部品を容易に実現することができる。
【００２９】
また、閉磁路構造を実現していることから周辺回路に対するノイズの少ないインダクタンス部品とすることができる。
【００３０】
これに対して、従来のフェライトコアを用いてギャップを形成するときには、中脚に機械加工によってギャップを設ける、あるいは別々のコアを組み合わせて水平方向にギャップを設けていた。このような従来のフェライトコアの加工、組み合わせによる構成ではギャップの距離を高精度に制御することは困難であった。
【００３１】
また、ギャップ１７をコイル３の外周部より外側に設けることが好ましい。これによって、インダクタンス値の減少を最小限にすることができる。
【００３２】
そして、ギャップ１７の幅は５〜５０μｍとすることが好ましい。これは、フォトリソ技術を用いたとき、５μｍより小さな寸法のギャップの形成は生産性の観点から好ましくなく、また、５０μｍよりも大きくなるとインダクタンス値が低下し、部品形状が大きくなってしまう。
【００３３】
また、ギャップ１７に非磁性の絶縁体を充填することが好ましい。これによって、磁路の短絡を防止することができる。そして、ギャップ１７に素体１の一部を充填することによって前記作用に加えて生産性の効率を高めることができる。
【００３４】
また、平面コイル３Ａ、３Ｂをそれぞれ同一平面状において巻回し、磁性体層９を薄膜プロセスとフォトリソ技術で構成にすることにより、低背型のインダクタンス部品を実現することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態１においては、コイル３の上方、下方にそれぞれ１枚の磁性体層９を配置する構成としているが、複数の層で構成することにより、高いインダクタンス値を得ることができる。また、コイル３の上方及び下方とで、形成する磁性体層９の層数を異ならせてもかまわないが、コイル３の上方及び下方の一方に磁束が流れにくい部分があると、その部分にインダクタンス値が制限されてしまうため、同じ厚みの磁性体層９を用いるのであれば、コイル３の上方及び下方とも同じ層数に、異なる厚みの磁性体層９を用いるのであれば、その厚みの合計がコイル３の上方と下方とで等しくなるように配置することが望ましい。
【００３６】
なお、コイル３は単層でも構わないが、本実施の形態の図１に示すごとく平面コイル３Ａ、３Ｂを２層以上積層させた構造とすることにより、より大きなインダクタンス値を実現することができ望ましい。
【００３７】
なお、平面コイル３Ａ、３Ｂの断面は方形ではなく円形でもかまわないが、方形の方がコイル断面積を大きくとることができ、その結果として銅損を低減することができるため望ましい。
【００３８】
なお、平面コイル３Ａ、３Ｂの厚みを１０μｍ以上とすることにより大電流に対応することができ望ましい。
【００３９】
なお、磁性体層９の材料としては、鉄または鉄合金からなる組成の金属磁性材料を用いることが、磁束密度、磁気損失の観点から好ましい。この磁性体層９に鉄合金を用いた場合、鉄の組成比を３０質量％以上とすることが望ましい。これは磁性体層９に含まれる鉄の含有量を３０質量％以上にすることで、高飽和磁束密度、かつ低保磁力という磁気特性を実現することができるためである。また、ニッケル量を８０％付近にすると高透磁率とすることができ、大きなインダクタンス値を得ることができ望ましい。
【００４０】
また、磁性体層９に用いる金属磁性材料としては、ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＣｏのうちいずれか一つを含む組成からなる鉄合金材料を用いることが、高磁束密度、低磁気損失の観点からより好ましい。
【００４１】
この磁性体層９の作製には、例えば電気めっき法を使用することができる。
【００４２】
このとき、電気めっき工程に用いるめっき浴にはＦｅイオンあるいはその他の金属イオンを含有させておく。
【００４３】
なお、めっき浴の各種添加剤として、応力緩和剤、ピット防止剤、錯化剤を入れておくことが好ましい。この応力緩和剤としては例えばサッカリンが挙げられる。サッカリンは、スルホン酸塩を含有する物質であり、このスルホン酸塩は応力緩和剤としての効果を発揮することができる。このような応力緩和剤を入れることで、磁性体層９を厚く形成してもクラックなどの欠陥が発生しない、均一性に優れた磁性体層９を形成することができる。例えば、応力緩和剤としてサッカリンを用いた場合、めっき浴中に０．１〜５ｇ／Ｌ含有させておくことでその効果を見ることができるが、電流密度等のめっき条件によって応力緩和作用を発揮する量は変化するので適宜条件設定をすることで制御することが可能である。
【００４４】
また、錯化剤としては、各種金属イオンを安定化するために、アミノ酸、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸をはじめとした有機分子や無機分子を含有させることで金属イオンと安定な錯体を形成することができる。
【００４５】
このようなめっき浴を用いて電解めっき法によって鉄合金膜を形成するが、陽極を分離しためっき装置を用いる、あるいは磁場中でめっきを行う等の工夫をすることにより、磁気特性に優れた鉄合金膜を形成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のインダクタンス部品は、渦電流の抑制と直流重畳特性に優れた効果を高めることができるという特徴を有し、携帯電話等の各種電気機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の断面図
【図２】同上面図（図１のＡ−Ａ部の断面）
【図３】従来のインダクタンス部品の断面図
【図４】従来のインダクタンス部品の上面図
【符号の説明】
【００４８】
１  素体
３  コイル
３Ａ  平面コイル
３Ｂ  平面コイル
５  端子
５Ａ  端子
５Ｂ  端子
７  ビア電極
９  磁性体層
１１  スリット
１３  外脚
１５  中脚
１７  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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