(57)【要約】【課題】空隙部を設けても、直流抵抗Ｒｄｃの増大やばらつきを防ぐことができる積層型インダクタ部品の提供を図る。【解決手段】積層型インダクタ部品１は、磁性体層４を含む複数層を積層した構成の積層基板２と、前記積層基板２の層間にコイル導体６を設けて、前記コイル導体６を前記積層基板２の積層方向に接続した構成のインダクタ３Ａ，３Ｂと、を備える。そして、前記積層基板２の前記インダクタ３Ａ，３Ｂに接する層よりも、前記積層方向の外側の層または層間に空隙部９が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体層を含む複数層を積層した構成の積層基板と、
前記積層基板の層間に設けられるコイル導体を、前記積層基板の積層方向に接続した構成のインダクタと、を備える積層型インダクタ部品であって、
前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも、前記積層方向の外側の層または層間に空隙部が形成された、積層型インダクタ部品。
【請求項２】
前記積層基板は、前記磁性体層との境界面両面に前記コイル導体が配置される中間非磁性体層を備える、請求項１に記載の積層型インダクタ部品。
【請求項３】
前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも、前記積層方向の外側の層または層間にのみ、空隙部が形成された、請求項１または２に記載の積層型インダクタ部品。
【請求項４】
前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも前記積層方向の外側に外側非磁性体層を備え、前記外側非磁性体層よりも前記積層方向の外側に前記インダクタの他の素子が配置される請求項１〜３のいずれかに記載の積層型インダクタ部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体層を備える積層基板にコイル導体を設けてインダクタを構成した積層型インダクタ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型インダクタ部品をＤＣ−ＤＣコンバータ用チョークコイル等に用いる場合、インダクタンス値の向上や、インダクタの直流抵抗Ｒｄｃの低減、直流重畳特性の改善等が求められる。通常、それらの改善にはインダクタの巻数や、ターン半径、線幅、電極厚などを大きくする必要があり、部品サイズの大型化が避けられない。
【０００３】
また積層型インダクタ部品は、未焼成の磁性体シートと導体ペーストとを積層して積層体を構成し、積層体を焼成することにより製造される。このような工法を採用する場合、磁性体層と導体との線膨張係数差によって基板内部には残留応力が生じ、その残留応力はインダクタンス値を抑制する影響を持つ。そこで、積層型インダクタ部品では、積層体にカーボン等を埋設して焼失させることにより、コイル導体を覆うように空隙部を設け、この空隙部によって基板の残留応力を開放させることがあった（例えば特許文献１参照。）。
空隙部を設けることで、インダクタンス値をより大きくすることができるだけでなく、コイル導体間の浮遊容量の削減や、クラック防止の効果も得られる（例えば特許文献２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−６５８０７号公報
【特許文献２】特開２００６−１９６８１２号公報
【特許文献３】特開２００８−１６６３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層型インダクタ部品の基板内部に空隙部を設けることにより、インダクタンス値の向上や、浮遊容量の低減といった効果が望めるが、上述の従来構成では、積層型インダクタ部品にとって重要な特性の一つである直流抵抗Ｒｄｃの悪化（増大）やばらつきが引き起こされることを、本願発明者らは見いだした。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、空隙部を設けても、直流抵抗Ｒｄｃの増大やばらつきを防ぐことができる積層型インダクタ部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の積層型インダクタ部品は、磁性体層を含む複数層を積層した構成の積層基板と、前記積層基板の層間にコイル導体を設けて、前記コイル導体を前記積層基板の積層方向に接続した構成のインダクタと、を備える。そして、前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも、前記積層方向の外側の層または層間に空隙部が形成される。
【０００８】
従来構成では、インダクタの直流抵抗Ｒｄｃに劣化やばらつきが生じるが、これは、空隙部にコイル導体を露出させていたため、製造段階で未焼成の導体ペースト上に焼失材が設けられる際に、導体ペーストの微小な薄化が起こっていたためであると考えられる。そこで本構成では、インダクタよりも外側の層や層間に空隙部を設ける。これにより、積層基板の残留応力をこの空隙部で開放してインダクタンス値を増大させながら、この空隙部にコイル導体が露出することを防ぐことができ、コイル導体の厚みの低減を回避して直流抵抗Ｒｄｃの悪化やばらつきを防ぐことが可能になる。
【０００９】
上述の積層型インダクタ部品において、前記積層基板は、前記磁性体層との境界面両面に前記コイル導体が配置される中間非磁性体層を備えると好適である。
この構成では、インダクタに直流電流が流れた場合のインダクタンス値の変化（直流重畳特性）を抑制（安定化）することができる。
【００１０】
また上述の積層型インダクタ部品において、前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも、前記積層方向の外側の層または層間にのみ、空隙部が形成されると好適である。
この構成では、確実に直流抵抗Ｒｄｃの悪化を防ぐことができる。
【００１１】
また上述の積層型インダクタ部品において、前記積層基板の前記インダクタに接する層よりも前記積層方向の外側に外側非磁性体層を備え、前記外側非磁性体層よりも前記積層方向の外側に前記インダクタの他の素子が配置されると好適である。
この構成では、インダクタの他の素子が磁性体層の磁束に影響を与えることを防ぐことができ、インダクタンス値をさらに改善することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、積層基板のインダクタよりも外側の層や層間に空隙部を設ける。これにより、積層基板の残留応力を開放して、インダクタンス値を増大させることができる。また、この空隙部にコイル導体が露出することを防ぐことができ、コイル導体の厚みの低減を回避して直流抵抗Ｒｄｃの悪化やばらつきを防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る積層型インダクタ部品の断面図である。
【図２】図１に示す積層型インダクタ部品の焼成前の各層を示す積み図である。
【図３】特性比較試験に用いる構成例を説明する図である。
【図４】特性比較試験により測定したインダクタンス値と直流抵抗値とを示す図である。
【図５】特性比較試験により測定した直流重畳特性を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る積層型インダクタ部品の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る積層型インダクタ部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係る積層型インダクタ部品１について説明する。図１は積層型インダクタ部品１の模式断面図である。また図２は積層型インダクタ部品１の焼成前の各層の構成を示す積み図である。
【００１５】
積層型インダクタ部品１は、積層基板２とインダクタ３Ａ，３Ｂとを備える。ここで示す積層基板２は、合わせて１９層の磁性体層４と非磁性体層５とを積層した構成である。非磁性体層５は積層基板２の上面から数えて第１層、第７層、第１４層、第１９層に挿入される。磁性体層４は積層基板２のそれ以外の層に挿入される。積層基板２の厚みは100〜2000μm程度である。
【００１６】
磁性体層４は、磁性を有するフェライトとセラミック材料とを主成分とするものである。なお、磁性体層４の透磁率は10〜500の範囲内、例えば透磁率290程度であれば好適である。非磁性体層５は、非磁性なフェライトとセラミック材料とを主成分とするものである。非磁性体層５の透磁率は0〜10の範囲内、例えば透磁率１前後であれば好適である。
【００１７】
インダクタ３Ａ，３Ｂは、積層基板２の基板積層方向を軸方向として複数のコイル導体６を、ビアホール導体（不図示）を介して螺旋状に接続した構成である（図２参照。）。コイル導体６は、積層基板２の第１０層と第１２層とを除く第６層から第１６層までの各層上面に設けられる。インダクタ３Ａ，３Ｂの両端部は、ビアホール導体７を介して積層基板２の上面に引き出され、それぞれ基板上面に設ける実装ランド８に個別に接続される。
【００１８】
積層基板２において、インダクタ３Ａ，３Ｂが形成される第６層から第１６層までの領域よりも外側の、第４層の上面側および第１８層の上面側には空隙部９を設ける。製造段階では、図２に示すように第４層の上面側および第１８層の上面側にカーボンや樹脂等の焼失材ペースト１０を塗布し、焼失材ペースト１０を積層基板２の焼成時に焼失させて、空隙部９は形成する。焼失材ペースト１０は環状に塗布していて、これにより螺旋状に形成されるインダクタ３Ａ，３Ｂに空隙部９が対向するようにしている。したがって、コイル導体６を空隙部９に露出させることなくコイル導体６と積層基板２との線膨張係数差に起因する残留応力を開放し、大きなインダクタンス値の確保と小さな直流抵抗Ｒｄｃの維持が可能になる。
【００１９】
またここでは、インダクタ３Ａ，３Ｂが形成される第６層から第１６層までの領域の中間（第７層および第１４層）に非磁性体層５を２層挿入することで、磁気ギャップを備えたインダクタとして各インダクタ３Ａ，３Ｂを構成している。インダクタ３Ａ，３Ｂに磁気ギャップを設けることによってインダクタンス値を向上させることができる。そして、それらの非磁性体層５の両面がコイル導体６で挟まれるように構成して、このことにより直流重畳特性を改善するようにしている。
【００２０】
なお、積層型インダクタ部品１の製造には、未焼成のセラミックグリーンシートを積層して焼成する製法であればどのような製法を用いてもよい。そのため、例えば無収縮工法によって積層型インダクタ部品１を製造することもできる。無収縮工法は、低温焼成可能なセラミックグリーンシートと低融点金属による導体パターンとを積層してなる未焼成の多層セラミック体を構成し、その上下両主面にアルミナ等を主成分とする収縮抑制層を密着させ、これらを焼成した後、収縮抑制層を除去するという工法である。この工法によれば、基板の反りや歪みを低減することができるが、基板内部には残留応力が残留しやすくなる。しかしながら、本実施形態のように空隙部を設けることにより、無収縮工法を採用しても、効果的に残留応力を開放して大きなインダクタンス値を得ることが可能になる。
【００２１】
《特性比較試験》
ここで、基板構造に応じたインダクタンス値、直流抵抗値、直流重畳特性それぞれの変化を調べた比較試験について説明する。
【００２２】
図３は、比較試験に用いた各構成例について説明する図である。なお、（Ａ１）は積層型インダクタ部品１と同構造を示している。（Ａ２）乃至（Ａ４）は（Ａ１）と空隙部９の位置が異なる構成例を示している。（Ｂ１）乃至（Ｃ１）は（Ａ１）とコイル導体の位置が相違する構成例を示している。（Ｂ２）乃至（Ｂ４）は、（Ｂ１）と空隙部９の位置が異なる構成例を示している。（Ｃ２）乃至（Ｃ４）は、（Ｃ１）と空隙部９の位置が異なる構成例を示している。
【００２３】
これらの各構成例に対して、それぞれのインダクタンス値と直流抵抗値を測定した。図４は、各構成例のインダクタンス値と直流抵抗値Ｒｄｃとを示す図である。
【００２４】
まず（Ａ１）乃至（Ａ４）について検討する。
なお（Ａ１）は、積層型インダクタ部品１と同様に、空隙部９を第４層の上面側と第１７層の下面側に設けている。（Ａ２）は、空隙部９をさらに第８層の上面側と第１３層の下面側とにも設けている。（Ａ３）は、空隙部９を設けていない。（Ａ４）は、空隙部９を第８層の上面側と第１３層の下面側とにのみ設けている。
【００２５】
積層型インダクタ部品１と同様にインダクタよりも外側に空隙部を設けた（Ａ１）の場合、空隙部を設けない（Ａ３）に比べてインダクタンス値を約124%に増大させることができた。また直流抵抗値Ｒｄｃは約101%と微増であり、ほとんど劣化が無かった。これに対して、インダクタの内側にコイル導体が露出する空隙部を設けた（Ａ４）の場合、（Ａ３）に比べてインダクタンス値が約103%と微小にしか増大させることができず、また直流抵抗値Ｒｄｃは、約105%と増大してある程度の劣化が視られた。また、インダクタの内側にも外側にも空隙部を設けた（Ａ２）の場合、（Ａ３）に比べてインダクタンス値は約123%に増大させることができるが、直流抵抗値Ｒｄｃは約108%と増大して大幅な劣化が視られた。
【００２６】
次に（Ｂ１）乃至（Ｂ４）について検討する。
なお、（Ｂ１）乃至（Ｂ４）は配列方向中央の３層のコイル導体を第１０層の上面から第１２層の上面までに設けている。（Ｂ１）は、空隙部９を第４層の上面側と第１７層の下面側に設けている。（Ｂ２）は、空隙部９をさらに第８層の上面側と第１３層の下面側とにも設けている。（Ｂ３）は、空隙部９を設けていない。（Ｂ４）は、空隙部９を第８層の上面側と第１３層の下面側とにのみ設けている。
【００２７】
インダクタより外側に空隙部を備える（Ｂ１）の場合、空隙部を設けない（Ｂ３）に比べてインダクタンス値が約132%に増大した。また直流抵抗値Ｒｄｃは約102%と微増であり、ほとんど劣化が無かった。なお、インダクタの内側に空隙部を備える（Ｂ４）は、図３に示すように、空隙部にコイル導体が露出しない構成である。したがって直流抵抗値Ｒｄｃはほとんど劣化が視られなかった。しかしながら、インダクタの内側にも外側にも空隙部を設けた（Ｂ２）の場合には、空隙部にコイル導体が露出しないにも関わらず、空隙部を設けない（Ｂ３）に比べて直流抵抗値Ｒｄｃは約106%と大幅な劣化が視られた。
【００２８】
次に（Ｃ１）乃至（Ｃ４）について検討する。
なお（Ｃ１）乃至（Ｃ４）は、配列方向中央の３層のコイル導体を第９層の上面から第１１層の上面までに設けている。（Ｃ１）は、空隙部９を第４層の上面側と第１７層の下面側に設けている。（Ｃ２）は、空隙部９をさらに第８層の上面側と第１３層の下面側とにも設けている。（Ｃ３）は、空隙部９を設けていない。（Ｃ４）は、空隙部９を第８層の上面側と第１３層の下面側とにのみ設けている。
【００２９】
インダクタより外側に空隙部を備える（Ｃ１）の場合、空隙部を設けない（Ｃ３）に比べてインダクタンス値が約133%に増大した。また直流抵抗値Ｒｄｃは約100%であり、ほとんど劣化が無かった。なお、インダクタの内側に空隙部を備える（Ｃ４）は、図３に示すように、内側２つの空隙部の一方のみにコイル導体が露出する構成である。したがって、（Ｃ３）に比べてインダクタンス値が約125%とほどほどにしか増大せず、直流抵抗値Ｒｄｃは約105%と増大してある程度の劣化が視られた。そして、インダクタの内側にも外側にも空隙部を設けた（Ｃ２）の場合には、（Ｃ３）に比べてインダクタンス値が約133%に増大し、直流抵抗値Ｒｄｃの大幅な劣化も視られた。
【００３０】
以上のように比較試験では、少なくとも空隙部を設けることによりインダクタンス値を大きくできた。また、コイル導体が露出する空隙部を設ける（Ａ４）乃至（Ｃ４）や（Ａ２）乃至（Ｃ２）は、直流抵抗の劣化を招いた。一方、コイル導体が露出することのない空隙部のみを設ける（Ａ１）乃至（Ｃ１）の構成では、少なくとも直流抵抗の劣化を招くことなくインダクタンス値を効果的に改善することができた。
したがって、（Ａ１）と同構成の積層型インダクタ部品１でも、空隙部をインダクタの外側に配置することにより直流抵抗の劣化を招くことなくインダクタンス値を効果的に改善できると考えられる。
【００３１】
なお、インダクタの内側と外側とに空隙部をともに設ける（Ａ２）乃至（Ｃ２）の構成では、直流抵抗の劣化は生じるものの、コイル導体が露出する空隙部のみを設ける（Ａ４）乃至（Ｃ４）の構成に比べて、大きなインダクタンス値を得ることができた。
したがって、積層型インダクタ部品１に対して、インダクタの内側にも空隙部を追加して設けるようにしてもよく。その場合、少なくともインダクタの内側のみに空隙部を設ける構成よりも、インダクタンス値を改善できると考えられる。
【００３２】
また、基板中央にコイル導体を寄せて配置する（Ｂ１）乃至（Ｂ４）の構成は、それ以外の構成よりも、比較的大きなインダクタンス値が得られた。
したがって、積層型インダクタ部品１に対しても、コイル導体をさらに内側に寄せて配置すると、より大きなインダクタンス値が得られると考えられる。
【００３３】
つぎに、各構成例に対して直流重畳特性を測定した比較試験について説明する。図５は、各構成例の直流重畳特性を示す図である。
一般にインダクタ部品では、コアに流れうる飽和磁束量に限界があり、直流電流がインダクタに印加されるとそれにより発生する磁束によってインダクタンス値が低減する特性（直流重畳特性）を持つ。
【００３４】
（Ａ１）のグラフを（Ｂ１）および（Ｃ１）のグラフと比較すると、直流電流200mA未満では（Ｂ１）、（Ｃ１）それぞれのインダクタンス値よりも（Ａ１）のインダクタンス値が小さいが、直流電流200mA以上では（Ｂ１）、（Ｃ１）それぞれのインダクタンス値よりも（Ａ１）のインダクタンス値が大きくなっている。則ち、（Ａ１）のグラフは、直流電流の増加に伴うインダクタンス値の低減が少なく、比較的安定しているといえる。また（Ａ３）を（Ｂ３）と比較しても、（Ａ３）のグラフは、（Ｂ３）に比べて直流電流の増加に伴うインダクタンス値の低減が少なく、比較的安定しているといえる。
【００３５】
これらのことから、直流重畳特性の安定化については、非磁性体層の両面にコイル導体を配置する（Ａ１）や（Ａ３）の構成が望ましく、（Ａ１）と同構成の積層型インダクタ部品１でも、非磁性体層の両面にコイル導体を配置することで、直流重畳特性を安定化できていると考えられる。
【００３６】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る積層型インダクタ部品ついて説明する。図６は本実施形態の積層型インダクタ部品２１の模式構成例を示す断面図である。
【００３７】
ここで示す積層型インダクタ部品２１は、基板内部に設ける空隙部９をインダクタの外側の２つだけではなく、インダクタの内側にも設けている点で上述の実施形態と相違する。具体的には、第4層および第１８層の上面側に設ける空隙部９に加え、第８層の上面側および第１３層の下面側にも追加の空隙部９を備える。追加の空隙部９は、第７層と第１４層の非磁性体層５との間にコイル導体６を挟むように形成している。なお、この構成は図３に示した（Ａ２）の構成に対応するものである。
【００３８】
このような構成であっても、空隙部９により積層基板２の残留応力を開放でき、積層型インダクタ部品２１のインダクタンス値を大きくできる。そして、少なくとも積層方向外側の空隙部にはコイル導体６が露出しないので、その空隙部に起因するコイル導体６の厚みの低減や、直流抵抗Ｒｄｃの悪化は防ぐことができる。
【００３９】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る積層型インダクタ部品ついて説明する。図７は本実施形態の積層型インダクタ部品３１の模式構成例を示す断面図である。
【００４０】
ここで示す積層型インダクタ部品３１は、積層基板２におけるインダクタ３Ａ，３Ｂよりも積層方向外側の空隙部９よりもさらに外側に、非磁性体層５と誘電体層３２Ａ，３２Ｂを備え、下面側の誘電体層３２Ａに、インダクタ３Ａ，３Ｂの間を接続するキャパシタ３３を構成する点で相違する。なお、誘電体層３２Ａ，３２Ｂは誘電体セラミック材料で構成される。
【００４１】
また、この構成では、２つの非磁性体層を磁性体層の外側に配置し、その外側に誘電体層３２Ａ，３２Ｂとキャパシタ３３とを配置するので、それらがインダクタ３Ａ，３Ｂの磁束を阻害することなく、インダクタ３Ａ，３Ｂのインダクタンス値を増大させることが容易になる。
また、誘電体層の一方のみの内部にコンデンサを形成することで、両方の内部にコンデンサを形成する場合よりも、インダクタンス値の低下を防ぐことができる。
なお、ここでは、インダクタ以外の素子としてコンデンサ３３を設ける例を示したが、コンデンサ３３以外の受動素子や能動素子を併設するように構成しても良い。
【００４２】
上述した各実施形態のように本発明は実施できる。ただし本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、本発明の範囲には特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１，２１，３１…積層型インダクタ部品
２…積層基板
３Ａ，３Ｂ…コイル
４…磁性体層
５…非磁性体層
６…コイル導体
７…ビアホール導体
８…実装ランド
９…空隙部
１０…焼失材ペースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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