(57)【要約】【課題】  コイルパターンに流す直流電流を大きくすると、積層体が局所的に磁気飽和する。コイルパターンの外側に磁気ギャップとして機能する非磁性体層を形成すると、非磁性体層と積層体の上下方向の表面間の距離が小さくなり、この部分の磁性体の体積が現象して、所定のインダクタンス値が得られない。【解決手段】  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る。導体パターン間にはそれぞれ非磁性体部が形成される。積層体の表面に最も近い導体パターンの表面側よりも内側に非磁性体層が形成される。【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、
該導体パターン間にそれぞれ非磁性体部を形成すると共に、該積層体の表面に最も近い導体パターンの該表面側よりも内側に非磁性体層を形成したことを特徴とする積層型インダクタ。
【請求項２】
前記積層体の表面に最も近い導体パターンが非磁性体層内に埋設された請求項１に記載の積層型インダクタ。
【請求項３】
前記積層体の表面に最も近い導体パターンの該表面側が前記非磁性体層の該積層体の表面側と同一面に形成された請求項２に記載の積層型インダクタ。
【請求項４】
前記非磁性体層が複数形成された請求項１に記載の積層型インダクタ。
【請求項５】
前記磁性体層がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトで形成され、前記非磁性体層がＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の積層型インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、パワーインダクタとして用いられる積層型インダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大電流が流れる電源回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路用のインダクタやトランス等として使用される積層型インダクタに、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が形成されたものがある。
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、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９に示す様に、磁性体層と導体パターン９１Ａ〜９１Ｅを積層し、磁性体層間の導体パターン９１Ａ〜９１Ｅ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９１Ａ〜９１Ｅ間にそれぞれ非磁性体部９２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９１Ａ、９１Ｅの積層体の上下方向の表面側に接触するように非磁性体層９３を形成することが行われる（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平2-165607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この様な従来の積層型インダクタは、コイルパターンの外側にコイルパターンに接触して設けられた非磁性体層９３が磁気ギャップとして機能して磁束が集中するのを防止することができる。しかしながら、この様な従来の積層型インダクタは、小型、低背化が著しく進んだ状況下において、直流重畳許容電流値を大きくするために非磁性体層の厚みを厚くすると非磁性体層９３と積層体の上下方向の表面間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、所定のインダクタンス値が得られなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、小型、低背で、大きな直流重畳許容電流値を得ることができる積層型インダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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非磁性体部を形成すると共に、積層体の表面に最も近い導体パターンの表面側よりも内側に非磁性体層を形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の積層型インダクタは、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、導体パターン間にそれぞれ非磁性体部を形成すると共に、積層体の表面に最も近い導体パターンの表面側よりも内側に非磁性体層を形成するので、形状を小型、低背にすることができると共に、大きな直流重畳許容電流値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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２】本発明の積層型インダクタの第２の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の積層型インダクタの第３の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の積層型インダクタの第４の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の積層型インダクタの特性図である。
【図６】本発明の積層型インダクタの第５の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の積層型インダクタの第６の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の積層型インダクタの特性図である。
【図９】従来の積層型インダクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の積層型インダクタは、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る。このコイルパターンを構成する導体パターン間にはそれぞれ非磁性体部が形成される。そして、このコイルパターンは、積層体の表面に最も近い導体パターンの表面側よりも内側に非磁性体層が形成される。
また、本発明の積層型インダクタは、積層体の表面に最も近い導体パターンが非磁性体層内に埋設され、この導体パターンの積層体の表面側が非磁性体層の積層体の表面側と同一面に形成される。
従って、本発明の積層型インダクタは、非磁性体層と積層体の上下方向の表面間の距離を大きくすることができ、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することができる。これによりその分磁性体の体積を増やすことができる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の積層型インダクタの実施例を図１乃至図８を参照して説明する。
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〜１２Ｄは非磁性体部、１３Ａ、１３Ｂは非磁性体層である。
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、磁性体層上に形成された非磁性体層１３Ａの表面に形成された凹み内に、その表面が非磁性体層１３Ａの表面と同じ高さになる様に形成される。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。また、非磁性体層１３ＡはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン１１Ｂは、導体パターン１１Ａ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部１２Ａ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。また、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、導体パターン１１Ｂ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部１２Ｂ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。また、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、導体パターン１１Ｃ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部１２Ｃ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。また、非磁性体部１２ＣはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン１１Ｅは、導体パターン１１Ｄ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部１２Ｄ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の他端は磁性体層の端面まで引き出される。非磁性体部１２ＤはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。また、導体パターン１１Ｄ上に積層された磁性体層の導体パターン１１Ｅによって囲まれた部分には、導体パターン１１Ｅの表面を覆う様に非磁性体層１３Ｂが形成される。非磁性体層１３ＢはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
この非磁性体層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１１Ａ〜１１Ｅ間に非磁性体部１２Ａ〜１２Ｄが形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン１１Ａ、１１Ｅが非磁性体層１３Ａ、１３Ｂ内に埋設される。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。
【００１１】
図２は本発明の積層型インダクタの第２の実施例を示す断面図である。
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２１Ａ〜２１Ｅ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２１Ａは、磁性体層上に形成され、その一端が磁性体層の端面まで引き出される。この磁性体層の導体パターン２１Ａによって囲まれた部分には、導体パターン２１Ａの表面を覆う様に非磁性体層２３Ａが形成される。非磁性体層２３ＡはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン２１Ｂは、非磁性体層２３Ａ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部２２Ａの表面に形成される。導体パターン２１Ｂの一端は導体パターン２１Ａの他端に接続される。また、非磁性体部２２ＡはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン２１Ｃは、導体パターン２１Ｂ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部２２Ｂの表面に形成される。導体パターン２１Ｃの一端は導体パターン２１Ｂの他端に接続される。また、非磁性体部２２ＢはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン２１Ｄは、導体パターン２１Ｃ上に積層された磁性体層を上下に貫通する非磁性体部２２Ｃの表面に形成される。導体パターン２１Ｄの一端は導体パターン２１Ｃの他端に接続される。また、非磁性体部２２ＣはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
導体パターン２１Ｅは、導体パターン２１Ｄ上に積層された非磁性体部２２Ｄを有する磁性体層の表面に形成された非磁性体層２３Ｂの凹み内に、その表面が非磁性体層２３Ｂの表面と同じ高さになる様に形成される。導体パターン２１Ｅの一端は導体パターン２１Ｄの他端に接続される。また、導体パターン２１Ｅの他端は磁性体層の端面まで引き出される。非磁性体部２２Ｄと非磁性体層２３ＢはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
非磁性体層２３Ｂ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を積層し、磁性体層間の導体パターン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、導体パターン間に非磁性体部が形成され、積層体の表面に最も近い導体パターン２１Ａ、２１Ｅが非磁性体層２３Ａ、２３Ｂ内に埋設された状態で、導体パターン２１Ａ、２１Ｅの積層体の表面側が非磁性体層２３Ａ、２３Ｂの積層体の表面側と同一面に形成される。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。
【００１２】
図３は本発明の積層型インダクタの第３の実施例を示す断面図である。
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。
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る。導体パターン３１Ａ〜３１Ｅ間に非磁性体部３２が形成される。積層体の下面に最も近い導体パターン３１Ａよりもコイルパターンの巻軸と平行な方向の内側の位置に非磁性体層３３Ａが形成される。また、積層体の上面に最も近い導体パターン３１Ｅよりもコイルパターンの巻軸と平行な方向の内側の位置に非磁性体層３３Ｂが形成される。非磁性体部３２と非磁性体層３３Ａ、３３ＢはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
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。
【００１３】
図４は本発明の積層型インダクタの第４の実施例を示す断面図である。
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。
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る。導体パターン４１Ａ〜４１Ｅ間に非磁性体部４２が形成される。積層体の下面に最も近い導体パターン４１Ａと積層体の上面に最も近い導体パターン４１Ｅ間の中央に、コイルパターンの巻軸と垂直な方向に延在する非磁性体層４３が形成される。非磁性体部４２と非磁性体層４３はＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
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。
【００１４】
これらの本発明の積層型インダクタは、非磁性体層の厚みと、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側と非磁性体層の積層体の表面側の距離を変化させた場合、コイルパターンに流す直流電流によって得られるインダクタンス値を測定したところ図５の様になった。図５において、横軸は直流電流、縦軸はインダクタンス値を示している。
非磁性体層の厚みを５０μｍとした状態で、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側と非磁性体層の積層体の表面側の距離をそれぞれ３７．５μｍ、２５μｍ、１２．５μｍ、０μｍ、−２５μｍ、−５０μｍ、−７５μｍ、−１００μｍとした本発明の積層型インダクタの特性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側よりも外側に非磁性体層を形成した従来のものの特性Ｉよりも大きなインダクタンス値を得ることができた。
また、積層体の下面に最も近い導体パターンと積層体の上面に最も近い導体パターン間の中央に非磁性体層を形成した本発明の積層型インダクタの特性Ｊと、非磁性体層の厚みを６０μｍとした状態で、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側と非磁性体層の積層体の表面側の距離を１０μｍとした本発明の積層型インダクタの特性Ｋと、非磁性体層の厚みを５５μｍとした状態で、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側と非磁性体層の積層体の表面側の距離を１５μｍとした本発明の積層型インダクタの特性Ｌは、直流電流を印加していない時のインダクタンス値が従来のもののよりも小さいものの、直流電流を印加するに従い従来のものよりも大きなインダクタンス値を得ることができた。
【００１５】
図６は本発明の積層型インダクタの第５の実施例を示す断面図である。
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。
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コイルパターンが形成される。導体パターン６１Ａ〜６１Ｅ間に非磁性体部６２が形成される。積層体の下面に最も近い導体パターン６１Ａは、積層体の下面側が非磁性体層６３Ａの積層体の下面側と同一面に形成される。また、積層体の上面に最も近い導体パターン６１Ｅは、積層体の上面側が非磁性体層６３Ｂの積層体の上面側と同一面に形成される。さらに、導体パターン６１Ａと導体パターン６１Ｅの間に、それぞれコイルパターンの巻軸と垂直な方向に延在する非磁性体層６３Ｃ、６３Ｄが形成される。非磁性体部６２と非磁性体層６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、６３ＤはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
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。
【００１６】
図７は本発明の積層型インダクタの第６の実施例を示す断面図である。
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。
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コイルパターンが形成される。導体パターン７１Ａ〜７１Ｅ間に非磁性体部７２が形成される。積層体の下面に最も近い導体パターン７１Ａは、積層体の下面側が非磁性体層７３Ａの積層体の下面側と同一面に形成される。また、積層体の上面に最も近い導体パターン７１Ｅは、積層体の上面側が非磁性体層７３Ｂの積層体の上面側と同一面に形成される。さらに、導体パターン７１Ａと導体パターン７１Ｅの間に、それぞれコイルパターンの巻軸と垂直な方向に延在する非磁性体層７３Ｃ、７３Ｄ、７３Ｅが形成される。非磁性体部７２と非磁性体層７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３ＤはＣｕ−Ｚｎ系フェライトで形成される。
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。
【００１７】
これらの様に形成された積層型インダクタについて、コイルパターンに流す直流電流によって得られるインダクタンス値を測定したところ図８の様になった。図８において、横軸は直流電流、縦軸はインダクタンス値を、Ｉは従来の積層型インダクタの特性、Ｄは非磁性体層の厚みを５０μｍとした状態で、積層体の表面に最も近い導体パターンの積層体の表面側と非磁性体層の積層体の表面側の距離を０μｍとした本発明の積層型インダクタの特性、Ｍは図６に示す積層型インダクタにおいて非磁性体層の厚みを２５μｍとしたものの特性、Ｎは図７に示す積層型インダクタにおいて非磁性体層の厚みを２０μｍとしたものの特性を示している。
【００１８】
以上、本発明の積層型インダクタの実施例を述べたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。例えば、非磁性体層と非磁性体部は、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトを用いる場合を説明したが、誘電体等の非磁性体で形成されても良い。また、磁性体層は金属磁性材料を用いてもよい。さらに、導体パターンは金属の箔等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１１Ａ〜１１Ｅ  導体パターン
１２Ａ〜１２Ｄ  非磁性体部
１３Ａ、１３Ｂ  非磁性体層
【図１】
2012160506.tif 000003
【図２】
2012160506.tif 000004
【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】
2012160506.tif 000009
【図８】
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【図９】
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