(57)【要約】【課題】高いインダクタンス値で、優れた直流重畳特性と低抵抗とを両立できる積層チップコイルを提供する。【解決手段】フェライト焼結体からなる第１の磁性体部３と、第１の磁性体部３に埋設される所定のパターンが形成された内部導体５ａ〜５ｄと、内部導体５ａ，５ｄの端部に接続され、第１の磁性体部３に設けられる端子電極部とを備え、第１の磁性体部３に、内部導体５ａ〜５ｄが露出しない範囲で第１の磁性体部を貫通する貫通孔４ａが形成され、貫通孔４ａに第２の磁性体部３が配置されて、高いインダクタンス値で、優れた直流重畳特性と低抵抗とを両立できるようにした。【選択図】図１
2007281025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト焼結体からなる第１の磁性体部と、
前記第１の磁性体部に埋設される所定のパターンが形成された内部導体と、
前記内部導体の端部に接続され、前記第１の磁性体部に設けられた端子電極部とを備えた積層チップコイルにおいて、
前記第１の磁性体部に、前記内部導体が露出しない範囲で前記第１の磁性体部を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔に第２の磁性体部が配置されることを特徴とする
積層チップコイル。
【請求項２】
前記第２の磁性体部は、金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との流動性混合ペーストを前記貫通孔に充填し硬化させ形成されること、あるいは、金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との混合粉末を加圧形成した圧粉磁芯を前記貫通孔に挿通して形成されることを特徴とする
請求項１に記載の積層チップコイル。
【請求項３】
前記内部導体は、非磁性セラミックスに包まれていることを特徴とする
請求項２に記載の積層チップコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば積層チップ部品に関するものであり、特に大電流を印加することができ、かつ、高いインダクタンスを維持することができる積層チップコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導体パターンと絶縁層とを交互に積層した積層チップコイルがあり、信号系回路に好適に用いられていた。近年、導体の微細パターンを形成する技術が進展したり、積層チップコイルに使用される材料特性が改質されたりしたことによって、積層チップコイルのダウンサイジング技術、大量生産へ対応する技術、品質を安定化させる技術等が躍進を遂げてきている。積層チップコイルは、内部導体を配置した複数の基板層を積み重ねた積層体と、磁性体部とを一体焼結して形成されるため、巻線型のコイル部品と比較して、機械強度に優れるという構造上の利点がある。このため、積層チップコイルは、大電流が印加される電源系回路に用いられるインダクタとしての需要も高まりつつある。
【０００３】
積層チップコイルを電源系回路に用いる場合、大電流を積層チップコイルに印加した場合であっても必要なインダクタンス値を維持できるよう、直流重畳特性に優れることが要求される。さらに、積層チップコイルに電流を印加したことで発生する熱を抑えるために、コイル部品の抵抗値を低く抑えることも要求される。
【０００４】
特許文献１には、コイルへ通電することで発生するコア磁性体の磁路を横切るように、非磁性体層が挿入された積層チップコイルについての記載がある。
【特許文献１】特開２００４−３１１９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された積層チップコイルは、通電によって励磁される磁路を横切るように非磁性体層が配置される。このため、非磁性体層の厚さが増すほど直流重畳特性は向上するが、インダクタンス値は低下してしまう。したがって、高いインダクタンス値と、優れた直流重畳特性とを両立させた積層チップコイルを形成することは極めて困難であった。
【０００６】
そこで、積層チップコイルの非磁性体層を形成しつつ、インダクタンス値を向上させようとすると、内部導体で形成するコイルパターンの巻数を増加させなければならない。しかしながら、単にコイルパターンの巻数を増加させただけでは、抵抗値の増加が顕著となるため、このような積層チップコイルを低抵抗が要求される電源系のインダクタに用いることができない。また、特許文献１には、非磁性体層の材料に、Ｓｉ（ガラス）系セラミックスを用いることが記載されているが、フェライト系材料とガラス系セラミックスとでは、焼結時の熱収縮曲線と線膨張係数等の物性が異なることが多い。このため、焼結後の積層体にデラミネーションが発生する恐れがある。また、磁性体層と非磁性体層との剥離強度が低下する恐れもある。結果として、積層チップコイルの品質が低下する可能性がある。
【０００７】
このような課題を、材料設計によって解決しようとすると、透磁率：μと、最大飽和磁束密度：Ｂｍが高い焼結性磁性材料（Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライト等）を、積層チップコイルの磁性体部に用いればよい。そして、できるだけ少ない巻数のコイルパターンで内部導体を構成すればよい。しかし、積層チップコイルは、内部導体にＡｇ等の低抵抗で低融点の金属（Ａｇの融点は、約９６０℃）が使用されている。このため、焼結温度が、１２００℃〜１４００℃に達するＮｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライト等を磁性体部に用いると、内部導体に用いた低融点の金属が多量である場合は溶け出してしまったり、逆に少量である場合は毛細管現象によって内部に溜まり込んでしまったりする等の不具合が発生する。つまり、焼結温度が高いフェライトを積層チップコイルに用いることができない。一方、Ｍｎ−Ｚｎフェライトは材料の比抵抗が低いため、内部導体が直接、磁性体に接触する構造である積層チップ部品に用いることができない。このため、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの焼結温度より低温で焼結できるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト（焼結温度は約８５０℃〜１０００℃と適しているものの、上記のフェライト系磁性材料よりも材料物性や磁気特性の面で劣る）を用いなければならない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来からの積層チップコイル製造工程の簡略性と容易性とを維持しつつ、機械強度に優れ、高いインダクタンス値で、優れた直流重畳特性と低抵抗とを両立できる積層チップコイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、フェライト焼結体からなる第１の磁性体部と、第１の磁性体部に埋設される所定のパターンが形成された内部導体と、内部導体の端部に接続され、第１の磁性体部に設けられた端子電極部とを備え、第１の磁性体部に、内部導体が露出しない範囲で第１の磁性体部を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔に第２の磁性体部が配置される積層チップコイルとしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の磁性体部に、内部導体が露出しない範囲で第１の磁性体部を貫通する貫通孔が形成され、貫通孔に第２の磁性体部が配置される積層チップコイルとしたため、容易に製造できるとともに優れた直流重畳特性と低抵抗とを両立できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図８を参照して説明する。本実施の形態では、内部導体と磁性体部とを積層構造とし、大電流を印加できる積層チップコイルに適用した例として説明する。
【００１２】
始めに、本例の積層チップコイルの構成例について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本例の積層チップコイルの外観斜視図の例である。図１（ｂ）は、本例の積層チップコイルの第１の磁性体部と第２の磁性体部とを横断するＩ１−Ｉ１線に沿う断面図の例である。
【００１３】
図１（ａ）は、ほぼ直方体状に形成した積層チップコイル１を示す。フェライト焼結体で形成される第１の磁性体部３の中心付近には、ほぼ円筒形の貫通孔４ａが空けられている。貫通孔４ａに、金属系材料または金属合金系磁性材料を原料とした第２の磁性体部４が形成される。積層チップコイル１の長手方向の両端部には、導電性の端子電極部２ａ，２ｂが形成される。端子電極部２ａ，２ｂは、後述する内部導体の引出部に接続される。
【００１４】
図１(ｂ)は、図示しない複数の層毎に、導電性の内部導体５ａ〜５ｄを積層した第１の磁性体部３を示す。第１の磁性体部３の中心付近に空けられた貫通孔４ａには、第２の磁性体部４が配置される。積層チップコイル１の端子電極部２ａ，２ｂに電流を印加することで磁束線６が、内部導体５ａ〜５ｄの周囲を概ね周回するように発生する。本例の積層チップコイル１では、発生した磁束線６が、第２の磁性体部４を通過する。
【００１５】
次に、本発明の第１の実施の形態における積層チップコイル１の製造工程の例について、図２〜図８を参照して説明する。
【００１６】
図２は、焼結前段階であり、貫通孔４ａを空ける前の、第１の磁性体部３に相当する積層体１′を説明するための分解斜視図である。積層体１′は、複数枚の基材に図示しないコイルパターンが形成されたコイル部１２を挟み込むように、フェライトシートを積層したフェライトプレート１１ａ，１１ｂが重ねられる。コイル部１２の製造工程については後述する。
【００１７】
フェライトプレート１１ａ，１１ｂは、後述する製造工程によって得られるフェライトシートを、必要な枚数だけ積層して形成されるものである。また、コイル部１２は、後述する（１）ビルドアップ工法か、（２）スルーホール工法のいずれかの工法によって、導体（Ａｇ）ペーストが印刷されて、内部導体のコイルパターンが形成されるものである。ただし、最終的に、積層チップコイル１と同様の構造の積層チップコイルが形成されるのであれば、用いる製造工程、工法は特に限定されることはない。
【００１８】
（フェライトシートとフェライトプレートの製造工程）
ここで、フェライトシートとフェライトプレート１１ａ，１１ｂの製造工程の例について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
まず、必要な磁気特性を有するＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末、結着剤の原料となる樹脂粉末、フェライトシートに可撓性を与える可塑剤、有機溶剤等をそれぞれ必要な量だけ秤量する（ステップＳ１）。そして、秤量した材料を図示しない混合容器に投入し、材料が十分に分散するまで混合し（ステップＳ２）、フェライトスラリーを生成する。その後、生成したフェライトスラリーを混合容器から回収し、ドクタブレード法等の工法によってフェライトスラリーを必要な厚みで塗工する（ステップＳ３）。さらに、適正温度条件の下で、塗工したフェライトスラリーを乾燥させる（ステップＳ４）。
【００２０】
次に、乾燥させたフェライトスラリーを特定の大きさに切り出し（ステップＳ５）、複数枚のフェライトシートを作成する。切り出したフェライトシートは、空気が残らないように積層する（ステップＳ６）。そして、フェライトシートを積層した上下の厚み方向からプレス機等を用いて仮圧着し、仮圧着フェライトシートを生成する（ステップＳ７）。さらに、得られた仮圧着フェライトシートを一体化するために、ＣＩＰ（冷間等方圧加工法：Cooling Isostatic Pressing）処理を行う（ステップＳ８）。こうして、フェライトシートを一体化させたフェライトプレート１１ａ，１１ｂが得られる。
【００２１】
（コイル部の製造工程）
次に、コイル部１２の製造工程について、図４〜図６を参照して説明する。一般的に、コイル部１２を形成する積層チップ部品は、図４に示すとおり、一つの印刷ワーク１３から複数個の積層体１′が得られるように形成される。このため、例えば、７．０ｍｍＬ×３．５ｍｍＷのサイズであるグリーンチップコイル（焼結前工程のコイル）を製造する場合、印刷ワーク１３のコイル印刷範囲が１２０ｍｍ×１２０ｍｍであれば、約６００個の積層体１′が得られる。
【００２２】
コイル部の製造工程では、内部導体となる導電ペーストを基材に印刷し、内部導体にコイルパターンを形成するための絶縁層を形成する。絶縁層は、既に説明したフェライトシートの原料となる磁性粉末と同じ材料に、有機溶剤や可塑剤等を混合させることによって形成される。内部導体を印刷したり、絶縁層を形成したりする工法には、大別して、ビルドアップ工法と、スルーホール工法の２種類の製造工法がある。以下、それぞれの製造工法について説明する。
【００２３】
（１）ビルドアップ工法
まず、ビルドアップ工法について、図５を参照して説明する。ビルドアップ工法とは、内部導体と絶縁層を形成するために、一貫してスクリーン印刷を行う工法である。ビルドアップ工法の利点は、印刷条件（印刷回数や、用いるペーストの粘度等の条件）を変えることによって内部導体や絶縁層の厚みを制御できることにある。このため、積層チップコイル毎に要求される構造条件（例えば、内部導体や絶縁層の厚み寸法等）に細かく対応できる。
【００２４】
図５（ａ）は、内部導体や絶縁層を印刷するための基材２１の例である。基材２１は、離形材が塗布されたＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルム，フェライトシート，フェライトプレート等が材質・原料として好適に用いられる。本例においては、図３の製造工程で生成したフェライトプレートを基材２１に用いて、以降の印刷工程を行う。
【００２５】
図５（ｂ）は、基材２１に内部導体が印刷された状態の例である。導電性材料が用いられる内部導体５ａは、基材２１に導体パターンとして形成される。内部導体５ａは、電流を積層チップコイル１の内部に入力するための、または電流を積層チップコイル１の外部に出力するための引出部２５ａを備える。引出部２５ａは、端子電極部２ａに接続される端部である。また、図５（ｄ）で説明する内部導体５ｂと、窓部を介して接続される接続部２６ａとを備える。内部導体５ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００２６】
図５（ｃ）は、内部導体５ａと内部導体５ｂとの間に介在する絶縁層２３ａが印刷された状態の例である。絶縁層２３ａの一部には、図５（ｄ）で説明する内部導体５ｂに内部導体５ａが接続されるための窓部２４ａが空けられる。窓部２４ａからは、内部導体５ａの接続部２６ａが露出した状態となる。絶縁層２３ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００２７】
図５（ｄ）は、内部導体５ｂが印刷された状態の例である。内部導体５ｂは、次の内部導体５ｃと接続するための接続部２６ｂを有する。図５（ｄ）の工程で、形成されたコイルパターンは１ターンの巻数となる。内部導体５ｂの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００２８】
図５（ｅ）は、絶縁層２３ｂが印刷された状態の例である。絶縁層２３ｂの一部には、図５（ｆ）で説明する内部導体５ｃに内部導体５ｂが接続されるための窓部２４ｂが空けられる。窓部２４ｂからは、内部導体５ｂの接続部２６ｂが露出した状態となる。絶縁層２３ｂの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００２９】
図５（ｆ）は、内部導体５ｃが印刷された状態の例である。内部導体５ｃは、次の内部導体５ｄと接続するための接続部２６ｃを有する。内部導体５ｃの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００３０】
図５（ｇ）は、絶縁層２３ｃが印刷された状態の例である。絶縁層２３ｃの一部には、図５（ｈ）で説明する内部導体５ｄに内部導体５ｃが接続されるための窓部２４ｃが空けられる。窓部２４ｃからは、内部導体５ｃの接続部２６ｃが露出した状態となる。絶縁層２３ｃの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００３１】
図５（ｈ）は、内部導体５ｄが印刷された状態の例である。内部導体５ｄは電流を積層チップコイル１の外部に出力するための、または電流を積層チップコイル１の内部に入力するための引出部２５ｂを有する。引出部２５ｂは、端子電極部２ｂに接続される端部である。図５（ａ）〜図５（ｈ）の工程で形成されたコイルパターンは、２ターンの巻数となる。内部導体５ｄの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００３２】
図５を参照して説明したビルドアップ工法の例では、コイルパターンの巻数を２ターンとした場合について説明したが、巻数を３ターン以上とするためには、図５（ａ）〜図５（ｇ）の印刷工程を経た後、図５（ｄ）〜図５（ｇ）の印刷工程を繰り返し、必要な巻数となった時点で、図５（ｈ）の印刷工程を行えばよい。
【００３３】
（２）スルーホール工法
次に、スルーホール工法について、図６を参照して説明する。スルーホール工法では、フェライトシート上に形成した導電性の内部導体の一部に、スルーホールを形成する。このスルーホールに導体ペーストを充填することで、層間の内部導体を接続する。さらにコイルパターンを印刷したフェライトシートを複数枚積層して、コイル部を形成する。スルーホール工法の利点は、印刷工程の短縮による印刷ワークのクラック等の不具合発生を抑制できることや、印刷ズレなどを小さく抑えられることが挙げられる。
【００３４】
図６（ａ）は、基材となるフェライトシート３１ａに形成した、内部導体５ａの構成例である。フェライトシート３１ａに形成された内部導体５ａは、電流を積層チップコイル１に入力または出力するための引出部３４ａを有する。
【００３５】
図６（ｂ）は、フェライトシート３１ｂに形成した内部導体５ｂの構成例である。フェライトシート３１ｂには、内部導体５ａと内部導体５ｂを接続するためのスルーホール３３ａが形成される。形成したスルーホール３３ａには、導体ペーストが充填されて、内部導体５ａと内部導体５ｂとが接続される。
【００３６】
図６（ｃ）は、フェライトシート３１ｃに形成した内部導体５ｃの構成例である。フェライトシート３１ｃには、内部導体５ｂと内部導体５ｃを接続するためのスルーホール３３ｂが形成される。形成したスルーホール３３ｂには、導体ペーストが充填されて、内部導体５ｂと内部導体５ｃとが接続される。
【００３７】
図６（ｄ）は、フェライトシート３１ｄに形成した内部導体５ｄの構成例である。フェライトシート３１ｄには、内部導体５ｃと内部導体５ｄを接続するためのスルーホール３３ｃが形成される。形成したスルーホール３３ｃには、導体ペーストが充填されて、内部導体５ｃと内部導体５ｄとが接続される。フェライトシート３１ｄに形成された内部導体５ｄは、電流を積層チップコイル１に入力または出力するための引出部３４ｂを有する。
【００３８】
図６（ｅ）は、図６（ａ）〜図６（ｄ）で示したフェライトシート３１ａ〜３１ｄを積層した例である。各フェライトシートに形成された内部導体５ａ〜５ｄは、スルーホール３３ａ〜３３ｃに充填した図示しない導体ペーストを介して接続され、コイルパターンは、２ターンの巻数となる。
【００３９】
次に、フェライトシート，フェライトプレート及びコイル部を重ねて積層体１′を形成した後、積層チップコイルが完成するまでの工程について、図７を参照して説明する。
【００４０】
（積層工程〜第２の磁性体部の形成）
既に説明したビルドアップ工法とスルーホール工法のうち、いずれかの工法によってコイルパターンの形成が完了したコイル部１２と、図３の製造工程で作成したフェライトプレート１１ａ，１１ｂとを用いて、積層体１′の積層工程を開始する。
【００４１】
まず、積層工程を開始するために、図２で説明した積層体１′の構成に基づいて、フェライトプレート１１ａ，１１ｂとコイル部１２とが積層される。そして、積層されたフェライトプレート１１ａ，１１ｂとコイル部１２との厚みの上下方向よりプレス機等を用いて仮圧着を行う。さらに、ＣＩＰ処理を行って、フェライトプレート１１ａ，１１ｂとコイル部１２とを一体化して積層体１′を形成する（ステップＳ１０）。次に、積層体１′に対して穴あけ加工を行い、貫通孔４ａを空ける（ステップＳ１１）。
【００４２】
ここで、穴あけ加工の条件について、図８を参照して説明する。図８は、積層体１′を厚みの上方向から見た例である。直接見ることができない内部導体５は、コイルパターン５ｅとして点線で表す。積層体１′に、貫通孔４ａを空けるためには、貫通孔４ａからコイルパターン５ｅが露出しない貫通孔形成範囲４ｂの内側で、貫通孔４ａの径と位置とを定めなければならない。この理由としては、貫通孔４ａからコイルパターン５ｅが露出すると、後のメッキ処理によって、露出したコイルパターン５ｅにメッキが施されてしまうためである。この結果、内部導体同士が短絡する等の不具合が生じてしまう。このため、貫通孔４ａは、貫通孔形成範囲４ｂの内側に形成されなければならない。
【００４３】
図７の説明に戻ると、積層チップコイル１として必要な寸法となるように、印刷ワークを切削ブレードによって複数個に切断し（ステップＳ１２）、積層体１′を得る。そして、積層体１′を所定の温度で焼結し（ステップＳ１３）、面取りを行うためにバレル研磨を行う（ステップＳ１４）。そして、導体（Ａｇ）ペーストを積層体１′の長手方向の両端部に塗布して、端子電極部２ａ，２ｂを形成する（ステップＳ１５）。形成した端子電極部２ａ，２ｂを焼成した後（ステップＳ１６）、再度バレル研磨を行う（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１７で行うバレル研磨は、メッキ処理時にメッキの付着強度を高めるために行われる処理である。
【００４４】
次に、形成した端子電極部２ａ，２ｂにＮｉ，Ｓｎ等のメッキ処理を行う（ステップＳ１８）。ここで、貫通孔４ａに形成される第２の磁性体部４は、第１の磁性体部３と比較して抵抗が低い材料を用いている。このため、メッキ層が第２の磁性体部４で生成される恐れがあり、メッキ処理は第２の磁性体部４を形成する前に行うことが望ましい。以上説明した、図７のステップＳ１０〜ステップＳ１８の工程のうち、ステップＳ１１で行った貫通孔４ａの形成工程以外は、一般的な積層チップ部品の製造工程と同様の工程である。
【００４５】
次に、第１の磁性体部３に形成した貫通孔４ａに、第２の磁性体部４を形成する（ステップＳ１９）。第２の磁性体部４は、以下の（イ）と（ロ）の工法のうち、いずれかの工法を用いて容易に製造できる。なお、金属合金系磁性体粉末は、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系材料を用いる。
（イ）金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との流動性混合ペーストを貫通孔４ａに充填し、硬化させる。
（ロ）金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との混合粉末を加圧形成した圧粉磁芯を貫通孔４ａに挿通する。
以上の工程を経て、積層チップコイル１を形成することができる。
【００４６】
以上説明した、本実施の形態によれば、図１（ｂ）に示すとおり、内部導体５に流れる電流によって励磁される磁束の大部分（磁束線６）が、最大飽和磁束密度：Ｂｍに優れる金属系または金属合金系磁性体材料からなる第２の磁性体部４を通過する。このため、直流重畳特性が向上するという効果がある。
【００４７】
また、積層チップコイル１に形成された第２の磁性体部４は、透磁率：μの特性を有する。このため、透磁率：μを有さない非磁性材料で形成された磁気ギャップ層を挟み込んだ積層チップコイルと、本実施の形態における積層チップコイル１とを比較した場合、積層チップコイル１の方のインダクタンス値を向上できるという効果がある。
【００４８】
また、積層チップコイル１は、コイル部１２を形成する場合、（１）ビルドアップ工法（図５参照）、または、（２）スルーホール工法（図６参照）を用いる。このため、容易にコイル部１２を製造できるという効果がある。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図９〜図１４を参照して説明する。本実施の形態では、内部導体を非磁性セラミックスで取り囲むように形成された積層チップコイルに適用した例としてある。
【００５０】
ここで、第２の実施の形態について説明する前に、既に説明した第１の実施の形態における積層チップコイル１の特性について、図９を参照して説明する。内部導体５ａ〜５ｄに流れる電流によって励磁される磁束の大部分（磁束線６）は、最大飽和磁束密度：Ｂｍに優れる第２の磁性体部４を通過する。しかしながら、一部の磁束は、内部導体５ａ〜５ｄ毎に励磁されるマイナーループ７として発生してしまう。マイナーループ７を、内部導体５ａ〜５ｄ毎に点線で表す。
【００５１】
マイナーループ７は、内部導体５ａ〜５ｄの近傍や周辺の磁性体に対して、局部的な磁気飽和を発生させてしまう。ここで、図１０を参照して、局部的な磁気飽和の発生について説明する。図１０は、横軸に積層チップコイル１に印加する電流の印加電流値をとり、縦軸に積層チップコイル１のインダクタンス値をとったグラフである。図１０に示すように、積層チップコイル１に電流を印加した直後は、インダクタンス値の低下が大きくなる。このため、実用上、マイナーループはなくした方が望ましい。
【００５２】
図９と図１０で説明したマイナーループの発生を抑制するために構成する、本発明の第２の実施の形態について、図１１を参照して説明する。
【００５３】
始めに、本例の積層チップコイルの構成例について、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は、本例の積層チップコイルの外観斜視図の例である。図１１（ｂ）は、本例の積層チップコイルの第１の磁性体部と第２の磁性体部とを横断するＩ２−Ｉ２線に沿う断面図の例である。
【００５４】
図１１（ａ）は、ほぼ直方体状に形成した積層チップコイル５１を示す。フェライト焼結体で形成される第１の磁性体部５３の中心付近には、ほぼ円筒形の貫通孔５４ａが空けられている。貫通孔５４ａに、金属系材料または金属合金系磁性材料を原料とした第２の磁性体部５４が形成される。積層チップコイル１の長手方向の両端部には、導電性の端子電極部５２ａ，５２ｂが形成される。端子電極部５２ａ，５２ｂは、後述する内部導体の引出部に接続される。
【００５５】
図１１(ｂ)は、図示しない複数の層毎に、導電性の内部導体５５ａ〜５５ｄを積層した第１の磁性体部５３を示す。第１の磁性体部５３の中心付近に空けられた貫通孔４ａに、第２の磁性体部５４が配置される。積層チップコイル５１の端子電極部５２ａ，５２ｂに電流を印加することで磁束線５６は、内部導体５５ａ〜５５ｄの周囲を概ね周回するように発生する。本例の積層チップコイル５１では、発生した磁束線５６が、第２の磁性体部５４を通過する。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態に係る積層チップコイル５１は、内部導体５５が磁性を有さない非磁性セラミックス部５７で取り囲まれるように形成される。非磁性セラミックス部５７は、例えば亜鉛系フェライト材料で形成される。亜鉛系フェライトペーストは、組成的に磁性を有さない材料である。また、非磁性セラミックス部５７はフェライト材料で形成されるため、同じくフェライト材料で形成される磁性体部との親和性が高い。このため、焼結した積層体にデラミネーションが発生したり、磁性体層と非磁性セラミックス部との剥離強度が低下したりする可能性が低くなる。
【００５７】
ここで、積層チップコイル５１を形成する工法について、図１２と図１３を参照して説明する。本実施の第２の形態で用いるフェライトシートとフェライトプレートは、既に説明した第１の実施の形態におけるものと同様の工程で形成し、構成されるため、詳細な説明は省略する。また、コイル部は、後述する（１′）ビルドアップ工法か、（２′）スルーホール工法のいずれかの工法によって、導体（Ａｇ）ペーストが印刷されて内部導体のコイルパターンが形成される。ただし、最終的に、積層チップコイル５１と同様の構造の積層チップコイルが形成されるのであれば、用いる製造工程、工法は特に限定されない。
【００５８】
（１′）ビルドアップ工法
まず、コイル部を製造するためのビルドアップ工法について、図１２を参照して説明する。
【００５９】
図１２（ａ）は、内部導体や非磁性セラミックスを印刷するための基材６１の例である。基材６１は、離形材が塗布されたＰＥＴフィルム，フェライトシート，フェライトプレート等が材質・原料として好適に用いられる。本例においては、フェライトプレートを基材６１に用いて、以降の印刷工程を行う。
【００６０】
図１２（ｂ）は、基材６１に非磁性セラミックス部５７ａが印刷された状態の例である。非磁性セラミックス部５７ａは、基材６１の周縁部を除く箇所に印刷される。非磁性セラミックス部５７ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６１】
図１２（ｃ）は、フェライト６３ａが印刷された状態の例である。フェライト６３ａは、基材６１の周縁部に印刷される。フェライト６３ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６２】
図１２（ｄ）は、内部導体５５ａが印刷された状態の例である。導電性材料が用いられる内部導体５５ａは、非磁性セラミックス部５７ａとフェライト６３ａが印刷された基材６１に導体パターンとして形成される。内部導体５５ａは、電流を積層チップコイル５１に入力または出力するための引出部６５ａを備える。引出部６５ａは、端子電極部５２ａに接続される端部である。また、図１２（ｇ）で説明する内部導体５５ｂと、窓部を介して接続される接続部６６ａを備える。内部導体５５ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６３】
図１２（ｅ）は、内部導体５５ａに非磁性セラミックス部５７ｂが印刷された状態の例である。非磁性セラミックス部５７ｂには、内部導体５５ａを、図１２（ｇ）で説明する内部導体５５ｂに接続するための窓部６７ａが空けられる。窓部６７ａからは接続部６６ａが露出した状態となる。非磁性セラミックス部５７ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６４】
図１２（ｆ）は、フェライト６３ｂが印刷された状態の例である。フェライト６３ｂは、周縁部に印刷される。窓部６７ａは、そのまま残る。フェライト６３ａの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６５】
図１２（ｇ）は、内部導体５５ｂが印刷された状態の例である。内部導体５５ｂが、導体パターンとして形成される。内部導体５５ｂは、図１２（ｊ）で説明する内部導体５５ｃと、窓部を介して接続される接続部６６ｂを備える。図１２（ｇ）の工程で、形成されたコイルパターンは１ターンの巻数となる。内部導体５５ｂの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６６】
図１２（ｈ）は、内部導体５５ｂに非磁性セラミックス部５７ｃが印刷された状態の例である。非磁性セラミックス部５７ｃには、内部導体５５ｂを、図１２（ｊ）で説明する内部導体５５ｃに接続するための窓部６７ｂが空けられる。窓部６７ｂからは接続部６６ｂが露出した状態となる。非磁性セラミックス部５７ｃの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６７】
図１２（ｉ）は、フェライト６３ｃが印刷された状態の例である。フェライト６３ｃは、周縁部に印刷される。窓部６７ｂは、そのまま残る。フェライト６３ｃの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６８】
図１２（ｊ）は、内部導体５５ｃが印刷された状態の例である。内部導体５５ｃが、導体パターンとして形成される。内部導体５５ｃは、図１２（ｍ）で説明する内部導体５５ｄと、窓部を介して接続される接続部６６ｃを備える。内部導体５５ｃの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００６９】
図１２（ｋ）は、内部導体５５ｃに非磁性セラミックス部５７ｄが印刷された状態の例である。非磁性セラミックス部５７ｄには、内部導体５５ｃを、図１２（ｍ）で説明する内部導体５５ｄに接続するための窓部６７ｃが空けられる。窓部６７ｃからは接続部６６ｃが露出した状態となる。非磁性セラミックス部５７ｄの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００７０】
図１２（ｌ）は、フェライト６３ｄが印刷された状態の例である。フェライト６３ｄは、周縁部に印刷される。窓部６７ｃは、そのまま残る。フェライト６３ｄの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００７１】
図１２（ｍ）は、内部導体５５ｄが印刷された状態の例である。内部導体５５ｄが、導体パターンとして形成される。内部導体５５ｄは、電流を積層チップコイル５１に入力または出力するための引出部６５ｂを備える。引出部６５ｂは、端子電極部５２ｂに接続される端部である。図１２（ｍ）までの工程で、形成されたコイルパターンは２ターンの巻数となる。内部導体５５ｄの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００７２】
図１２（ｎ）は、内部導体５５ｄに非磁性セラミックス部５７ｅが印刷された状態の例である。ただし、引出部６５ｂが露出している。非磁性セラミックス部５７ｅの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００７３】
図１２（ｏ）は、フェライト６３ｅが印刷された状態の例である。フェライト６３ｅは、基材６１の周縁部に印刷される。フェライト６３ｅの印刷工程が終わると、特定条件の下で乾燥処理を行う。
【００７４】
図１２を参照して説明したビルドアップ工法の例では、コイルパターンの巻数が２ターンの場合について説明したが、巻数を３ターン以上とするためには、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）の印刷工程を経た後、図１２（ｇ）〜図１２（ｌ）の印刷工程を繰り返し、必要な巻数となった時点で、図１２（ｍ）〜図１２（ｏ）の印刷工程を行えばよい。
【００７５】
（２′）スルーホール工法
次に、スルーホール工法について、図１３を参照して説明する。
【００７６】
図１３（ａ）は、基材となるシート７１ａの周縁部にフェライト７５ａを印刷し、フェライト７５ａの内部に非磁性セラミックス部５７ａを印刷した例である。スルーホール工法では、このようなフェライトと非磁性セラミックスを印刷したシートを複数枚用意し（本例では、シート７１ａ〜７１ｆを用意する。）、シート毎に内部導体をパターン印刷する。そして、内部導体のパターンが印刷されたシートを積層し、焼結してコイル部を形成する。
【００７７】
図１３（ｂ）は、シート７１ｂに形成した内部導体５５ａの構成例である。シート７１ｂの周縁部には、フェライト７５ｂが印刷され、フェライト７５ｂの内部に非磁性セラミックス部５７ｂが印刷される。シート７１ｂに形成された内部導体５５ａは、電流を積層チップコイル５１に入力または出力するための引出部７４ａを有する。引出部７４ａは、端子電極部５２ａに接続される端部である。
【００７８】
図１３（ｃ）は、シート７１ｃに形成した内部導体５５ｂの構成例である。シート７１ｂの周縁部には、フェライト７５ｂが印刷され、フェライト７５ｂの内部に非磁性セラミックス部５７ｂが印刷される。シート７１ｃには、内部導体５５ａと内部導体５５ｂを接続するためのスルーホール７３ａが形成される。スルーホール７３ａに導体ペーストが充填されて、内部導体５５ａと内部導体５５ｂとが接続される。
【００７９】
図１３（ｄ）は、シート７１ｄに形成した内部導体５５ｃの構成例である。シート７１ｄの周縁部には、フェライト７５ｄが印刷され、フェライト７５ｄの内部に非磁性セラミックス部５７ｄが印刷される。シート７１ｄには、内部導体５５ｂと内部導体５５ｃを接続するためのスルーホール７３ｂが形成される。スルーホール７３ｂに導体ペーストが充填されて、内部導体５５ｂと内部導体５５ｃとが接続される。
【００８０】
図１３（ｅ）は、シート７１ｅに形成した内部導体５５ｄの構成例である。シート７１ｅには、内部導体５５ｃと内部導体５５ｄを接続するためのスルーホール７３ｃが形成される。スルーホール７３ｃに導体ペーストが充填されて、内部導体５５ｃと内部導体５５ｄとが接続される。シート７１ｅに形成された内部導体５５ｄは、電流を積層チップコイル５１に入力または出力するための引出部７４ｂを有する。引出部７４ｂは、端子電極部５２ｂに接続される端部である。
【００８１】
図１３（ｆ）は、シート７１ｆの周縁部にフェライト７５ｆを印刷し、フェライト７５ｆの内部に非磁性セラミックス部５７ｆを印刷した例である。
【００８２】
図１３（ｇ）は、図１３（ａ）〜図１３（ｆ）で示したシート７１ａ〜７１ｆを積層した例である。各シートに形成された内部導体５５ａ〜５５ｄは、スルーホール７３ａ〜７３ｃに充填した図示しない導体ペーストを介して接続され、巻数が２ターンのコイル部が形成されることが分かる。また、第２の実施の形態で用いたスルーホール工法の基本的な工程は、第１の実施の形態で説明したスルーホール工法（図６参照）とほぼ同様であるが、内部導体の印刷に使用するシートが、フェライトと非磁性セラミックス部との２種類のペーストを印刷したものである点が異なる。
【００８３】
本実施の第２の形態における積層チップコイル５１は、コイル部を形成する場合、（１′）ビルドアップ工法（図１２参照）、または、（２′）スルーホール工法（図１３参照）を用いて、容易にコイル部を製造できる。貫通孔を形成したり、第２の磁性体部を貫通孔に充填したりする、他の製造工程については、第１の実施の形態と同様の工程を経るため、詳細な説明を省略する。
【００８４】
また、電流を印加することで励磁された磁束は高い状態で結合した状態となるため、巻数が同じで非磁性セラミックス部を有さない積層チップコイルと比較して、インダクタンス値が高くなるという効果がある。ここで、図１４を参照して、積層チップコイルに印加した電流に対するインダクタンス値について説明する。図１４は、横軸に積層チップコイルに印加する電流の印加電流値をとり、縦軸に積層チップコイルのインダクタンス値をとったグラフである。図１４に示すように、非磁性セラミックス部を有さない積層チップコイルに電流を印加した直後は、マイナーループが発生することによってインダクタンス値の低下が大きくなる。一方、非磁性セラミックス部を有する積層チップコイル５１に電流を印加した直後は、インダクタンス値が低下しない。また、積層チップコイル５１に印加する電流が、ある程度大きくなっても、インダクタンス値の低下がわずかであることが分かる。
【００８５】
また、積層チップコイル５１は、内部導体５５ａ〜５５ｄが非磁性セラミックス部５７によって包まれる構造としてある。このため、図１１に示すとおり、内部導体に電流が流れることによって励磁されるほぼ全ての磁束が、第２の磁性体部を通過する。また、磁束のマイナーループの発生を抑えることができるため、積層チップコイル５１に電流を印加した直後の、インダクタンス値の落ち込みを防ぐことができるという効果がある。さらに優れたインダクタンス値と直流重畳特性とを得られるという効果がある。
【００８６】
以上説明した、第１と第２の実施の形態における積層チップコイルでは、第１の磁性体部に貫通孔が空けられる。そして、形成した貫通孔に、金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との流動性混合ペーストを充填し、硬化させて第２の磁性体部を形成する。または、形成した貫通孔に、金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との混合粉末を加圧形成したものを挿通して第２の磁性体部を形成する。このような簡素な工程を経るため、従来用いられてきた工法と比較し、第２の磁性体部を容易に形成できるという効果がある。また、内部導体によって励磁された磁束の結合度が高まることによって、インダクタンス値を一層向上できるという効果がある。
【００８７】
また、インダクタンス値の増加と直流重畳特性を向上させることと、低抵抗値を維持させることとを両立した積層チップコイルが得られる。さらに、積層チップコイルの構造が極めて簡素であるため、積層チップコイルの製造が容易になるという効果がある。また、積層チップコイルは、高いインダクタンス値を維持しており、内部導体で形成するコイルパターンの巻数を増やさなくてもよい。その結果として、内部導体の長さを短くして、内部導体の抵抗を低く維持できるという効果がある。
【００８８】
なお、上述した第１と第２の実施の形態で説明した積層チップコイルの貫通孔を形成するためには、例えばドリル刃を用いた切削工法や、レーザ照射による穴あけ加工工法等により形成されることが望ましい。また、貫通孔の形状は円形状である方が望ましい。このように貫通孔を形成する理由としては、第２の磁性体部を容易に形成するためである。しかし、貫通孔の形状が矩形状や、その他の形状であっても得られる効果は変わらない。
【００８９】
また、貫通孔を形成するために、既に説明した貫通孔の形成工程（図７のステップＳ１１参照）の他に、ビルドアップ工法、またはスルーホール工法における工程内で貫通孔を形成してもよい。この場合、予めフェライトプレートとフェライトシート、さらには印刷パターンに貫通孔を形成する。貫通孔を形成する位置の精度が高めることで、第１と第２の実施の形態で形成した貫通孔と同様の貫通孔を形成できる。
【００９０】
また、上述した第１と第２の実施の形態では、積層体に第２の磁性体部を形成するために、金属系または金属合金系磁性体粉末と樹脂系結着剤との混合粉末を加圧形成した圧粉磁芯を貫通孔に挿通するようにした。このような圧粉磁芯を貫通孔に挿通した場合、圧力を加えて圧粉磁芯の密度を高めて第２の磁性体部を形成することで、透磁率：μと、最大飽和磁束密度：Ｂｍとを向上させることができる。このため、より一層インダクタンス値や直流重畳特性等における電気特性を向上できるという効果がある。
【００９１】
さらに、積層体の中に形成されるコイルパターンは、１つに限定されない。要求される電気的特性が本発明と同様のものであるならば、積層トランス部品や、積層コモンモードノイズフィルタ等、２つ以上のコイルパターンを形成した形態についても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における積層チップコイルの例を示した構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における積層体の例を示した分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるフェライトシートとフェライトプレートの製造工程の例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態における印刷ワークの例を示した説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるビルドアップ工法の例を示した説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるスルーホール工法の例を示した説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における積層チップコイルの製造工程の例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における積層チップコイルの貫通孔の形成範囲の例を示した説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における内部導体の周りに発生したマイナーループの例を示した説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における印加電流値とインダクタンスの対応関係を示した説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における積層チップコイルの例を示した構成図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態におけるビルドアップ工法の例を示した説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるスルーホール工法の例を示した分解斜視図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における印加電流値とインダクタンスの対応関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１…積層チップコイル、１′…積層体、２ａ，２ｂ…端子電極部、３…第１の磁性体部、４…第２の磁性体部、４ａ…貫通孔、５ａ〜５ｄ…内部導体、５ｅ…コイルパターン、６…磁束線、７…マイナーループ、１１ａ，１１ｂ…フェライトプレート、１２…コイル部、１３…印刷ワーク、２１…基材、２３ａ〜２３ｃ…絶縁層、２４ａ〜２４ｃ…窓部、２５ａ，２５ｂ…引出部、２６ａ〜２６ｃ…接続部、３１ａ〜３１ｄ…フェライトシート、３３ａ〜３３ｃ…スルーホール、３４ａ，３４ｂ…引出部、５１…積層チップコイル、５２ａ，５２ｂ…端子電極部、５３…第１の磁性体部、５４…第２の磁性体部、５５ａ〜５５ｄ内部導体、５６…磁束線、５７，５７ａ〜５７ｆ…非磁性セラミックス部、６１…基材、６３ａ〜６３ｅ…フェライト、６５ａ，６５ｂ…引出部、６７ａ〜６７ｃ…窓部、２６ａ〜２６ｃ…接続部、７１ａ〜７１ｆ…シート、７３ａ〜７３ｃ…スルーホール、７４ａ，７４ｂ…引出部、７５ａ〜７５ｆ…フェライト
【図１】
2007281025.tif 000003
【図２】
2007281025.tif 000004
【図３】
2007281025.tif 000005
【図４】
2007281025.tif 000006
【図５】
2007281025.tif 000007
【図６】
2007281025.tif 000008
【図７】
2007281025.tif 000009
【図８】
2007281025.tif 000010
【図９】
2007281025.tif 000011
【図１０】
2007281025.tif 000012
【図１１】
2007281025.tif 000013
【図１２】
2007281025.tif 000014
【図１３】
2007281025.tif 000015
【図１４】
2007281025.tif 000016