(57)【要約】  積層体内に非磁性体部（５）を設け、非磁性体部（５）に形成されたコイル導体（４ｃ）の巻数を、非磁性体部（５）のコイル導体（４ｃ）以外のコイル導体（４ｄ）の巻数よりも多くした積層コイル。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性体層を積層して形成される磁性体部を、非磁性体層により形成される非磁性体部の両主面上に配置することにより積層体が形成され、
前記磁性体部および前記非磁性体部に形成されたコイル導体をらせん状に接続したコイルが形成され、
前記非磁性体部に形成されたコイル導体の巻数が、前記非磁性体部に形成されたコイル導体以外の各層上のコイル導体の巻数よりも多いこと、
を特徴とする積層コイル。
【請求項２】
前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の主面上に形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の積層コイル。
【請求項３】
前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の両主面上に形成されたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の積層コイル。
【請求項４】
前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の内部に形成されたことを特徴とする請求の範囲第３項記載の積層コイル。
【請求項５】
前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の主面上および内部に形成されたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の積層コイル。
【請求項６】
前記積層体内部に前記非磁性体部が複数形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項記載の積層コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層コイル、特に、良好な直流重畳特性を備えた積層コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライト等の磁性体シートにＡｇを主成分とするコイル導体を形成し、それらを積層してなる積層コイルが種々の回路で使用されている。この積層コイルでは、コイル導体に流れる電流により発生する磁界が閉磁路を形成するため実効透磁率が高くなり、高いインダクタンス値が得られるという特徴がある。また、導体パターンはＡｇを主成分としているため導体抵抗による損失が少ないという利点もあり、大電流を流す必要があるスイッチング電源等のチョークコイルとして使用されている。【０００３】
コイル素子において、コイル導体に流す電流値とインダクタンス値との関係は直流重畳特性により表される。閉磁路を持つ積層コイルの場合、電流がある値以上になると急激にインダクタンス値が低下し、所望のチョークコイル特性が得られなくなるという問題があった。この直流重畳特性の悪化は、積層コイルが閉磁路を形成しているため磁性体内で磁気飽和が生じることにより発生する。【０００４】
上述の問題を解決するため、特許文献１に記載の積層コイルは、強磁性体層により形成された積層コイルの内部に非磁性体層を設けた構造としている。特許文献１に記載の構造にすることにより、非磁性体層部分から磁束が積層コイル外部へ漏れて磁性体内で閉磁路を形成しにくくなり、磁気飽和が生じにくくなるため直流重畳特性を向上することができる。【０００５】
しかし、特許文献１の構造では、非磁性体層に設けたコイル導体と強磁性体層に設けたコイル導体が同じ形状および巻数であるため、非磁性体層から漏れる磁束の量に限界があり、コイル導体に流れる電流の値が大きくなった場合、直流重畳特性が悪化する可能性がある。
【特許文献１】特開２００１−４４０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、積層コイル内での磁気飽和を生じにくくし、大電流が流れてもインダクタンス値が変化しない優れた直流重畳特性を持つ積層コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る積層コイルは、複数の磁性体層を積層して形成される磁性体部を、非磁性体層により形成される非磁性体部の両主面上に配置することにより積層体が形成され、前記磁性体部および前記非磁性体部に形成されたコイル導体をらせん状に接続したコイルが形成され、前記非磁性体部に形成されたコイル導体の巻数が、前記非磁性体部に形成されたコイル導体以外の各層上のコイル導体の巻数よりも多いことを特徴としている。【０００８】
本発明の構造では、非磁性体部に形成されたコイル導体の巻数をそれ以外の各層上に形成されたコイル導体の巻数よりも多くしている。これにより非磁性体部からの磁束の漏れ量が大きくなり、コイル導体に大電流を流してもインダクタンス値が低下しない優れた直流重畳特性を持つ積層コイルを得ることができる。【０００９】
また本発明では、前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の主面上に形成されたことを特徴としている。【００１０】
本発明の構造では、非磁性体部の主面上に形成されたコイル導体の巻数を、その他のコイル導体の巻数よりも多くすることにより、非磁性体部からの磁束の漏れ量を大きくすることができる。これによりコイル導体に大電流を流してもインダクタンス値が低下しない優れた直流重畳特性を持つ積層コイルを得ることができる。【００１１】
また本発明では、前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の両主面上に形成されたことを特徴としている。【００１２】
本発明の構造では、非磁性体部の両主面上に形成されたコイル導体の巻数を、その他のコイル導体の巻数よりも多くすることにより、非磁性体部からの磁束の漏れ量をさらに大きくすることができ、積層コイルの直流重畳特性を改善することができる。【００１３】
また本発明では、前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の内部に形成されたことを特徴としている。【００１４】
本発明の構造では、非磁性体部の内部にコイル導体が形成されている。この構造により非磁性体部付近で発生する磁界強度を強くすることができ、非磁性体部から積層コイルの外部へ漏れる磁束の量を増やすことができ、直流重畳特性を改善することができる。【００１５】
また本発明では、前記非磁性体部に形成された前記コイル導体が、前記非磁性体部の主面上および内部に形成されたことを特徴としている。【００１６】
本発明の構造では、非磁性体部上のコイル導体の巻数をその他のコイル導体の巻数よりも多くするとともに、非磁性体部の内部にもコイル導体が形成されている。この構造により非磁性体部付近で発生する磁界強度が強くなり、非磁性体部から積層コイルの外部へ漏れる磁束の量が増えるため直流重畳特性を改善することができる。【００１７】
また本発明では、前記積層体内部に前記非磁性体部が複数形成されたことを特徴としている。【００１８】
本発明の構造では、積層体内部に非磁性体部が複数形成されているため、積層コイルの外部へ漏れる磁束の量をさらに増やすことができ、直流重畳特性を改善することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る積層コイルでは、複数の磁性体層を積層して形成される磁性体部を、非磁性体層により形成される非磁性体部の両主面上に配置することにより積層体が形成され、前記磁性体部および前記非磁性体部に形成されたコイル導体をらせん状に接続したコイルが形成され、前記非磁性体部に形成されたコイル導体の巻数が、前記非磁性体部に形成されたコイル導体以外の各層上のコイル導体の巻数よりも多いことを特徴としているため、非磁性体部からの磁束の漏れ量を大きくすることができる。これによりコイル導体に大電流を流してもインダクタンス値が低下しない優れた直流重畳特性を持つ積層コイルを得ることができ、チョークコイルとしての特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施例における積層コイルの外観概略図である。
【図２】第１の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図３】第１の実施例における積層コイルの分解斜視図である。
【図４】第２の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図５】第２の実施例における積層コイルの分解斜視図である。
【図６】第３の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図７】第３の実施例における積層コイルの直流重畳特性を示すグラフである。
【図８】第４の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図９】第４の実施例における積層コイルの分解斜視図である。
【図１０】第５の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図１１】第６の実施例における積層コイルの概略断面図である。
【図１２】第６の実施例における積層コイルの分解斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下において本発明に係る積層コイルの実施例を、添付図面を参照しながら説明する。【００２２】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例における積層コイルの外観斜視図であり、図２はその概略断面図である。積層コイル１は、積層体２と、積層体２の表面に形成された外部電極３ａ、３ｂおよび積層体２に内蔵されたコイル導体４とから形成されている。積層体２は、非磁性体部の両側主面に磁性体層を積層した磁性体部６が配置された構造となっている。また積層体２内部には、積層方向を軸方向とする１つのらせん状のコイルを形成するようにコイル導体４が埋設されている。【００２３】
非磁性体部５と磁性体部６は、１枚もしくは複数枚の非磁性体材料あるいは磁性体材料のグリーンシートで形成されている。またコイル導体４の一方の端部４ａは外部電極３ａに、他方の端部４ｂは外部電極３ｂに接続されている。コイル導体４ｃは非磁性体部５上に形成されており、その巻数は磁性体部６を形成している磁性体材料のグリーンシート上に形成された他のコイル導体４ｄよりも多くなっている。【００２４】
次に積層コイル１の製造方法について、図３に示す積層コイル１の分解斜視図を用いて説明する。ここでは、まず積層する磁性体材料および非磁性体材料を用いたグリーンシートの作製方法について述べる。【００２５】
本実施例では、非磁性体材料としてＣｕ−Ｚｎ系の材料を使用した。まず酸化第２鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を４８ｍｏｌ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を４３ｍｏｌ％、酸化銅（ＣｕＯ）を９ｍｏｌ％の比率の材料を原料としてボールミルにより所定の時間だけ湿式調合する。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、その粉末を７５０℃で１時間仮焼する。このフェライト粉末にバインダー樹脂と可塑剤、湿潤剤、分散剤を加えてボールミルで所定の時間だけ混合を行なった後、減圧により脱泡を行ないスラリーを得る。このスラリーをＰＥＴフィルム等の基材上に塗布し、その後乾燥させることにより所望の膜厚の非磁性体材料のフェライトグリーンシートを作製する。【００２６】
また磁性体材料としてＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系の材料を使用した。Ｆｅ2Ｏ3を４８ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を２３ｍｏｌ％の比率の材料を原料とし、上記非磁性体と同様の方法によりスラリーを得る。このスラリーを基材であるＰＥＴフィルム上に塗布し、その後乾燥させることにより所望の膜厚の磁性体材料のフェライトグリーンシートを作製する。【００２７】
以上のようにして得られた非磁性体および磁性体のフェライトグリーンシートを所定の寸法に裁断し、フェライトシート片を得る。その後、上記のフェライトグリーンシートを積層する際に、各シート上のコイル導体が接続してコイル導体が得られるようにフェライトグリーンシートの所定の位置にレーザにより貫通孔を形成する。各フェライトグリーンシートの比透磁率は、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトグリーンシートが１、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトグリーンシートが１３０である。【００２８】
次に図３のようにコイル導体を形成するフェライトグリーンシート上にＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ等のＡｇ合金を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷することにより所定の形状のコイル導体を形成する。非磁性体層であるＣｕ−Ｚｎ系材料を用いたグリーンシート５上には、巻数が２ターンのコイル導体４ｃを形成する。また磁性体層であるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系材料を用いたグリーンシート６ａ上には、巻数が１ターンのコイル導体４ｄと巻数が０．５ターンのコイル導体４ｅを形成する。コイル導体４ｃ、４ｄの終端部には貫通孔７が配置されるようにコイル導体のスクリーン印刷を行ない、その印刷と同時に貫通孔７の内部に導電ペーストを充填する。またコイル導体４ｃの線幅をコイル導体４ｄよりも細くしている。【００２９】
本発明のようなコイルでは、コイル軸心部からコイル外周部を通る磁界が形成されている。各グリーンシート上のコイル導体を接続することによりらせん状電極が形成されているが、このらせん状電極の断面開口部径が小さくなると、コイル軸心部を通る磁界が乱され、インダクタンス値が低下するなどの電気特性不良が発生する可能性がある。そのため巻数の多いコイル導体の線幅を狭くして磁界の乱れを少なくしている。上記のグリーンシートの他に、導電ペーストを充填した貫通孔７のみを形成したＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のグリーンシート６ｃと、外装用のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系グリーンシート６ｂを作製しておく。【００３０】
これらの各グリーンシートを図３に示すような順序で積層し、４５℃、１．０ｔ／ｃｍ2の圧力で圧着する。得られた積層体をダイシング装置等により、３．２×１．６×０．８ｍｍの寸法に裁断することで積層コイルの未焼成体を得る。この未焼成体の脱バインダおよび本焼成を行なう。脱バインダ時は低酸素雰囲気中で５００℃、１２０分で焼成し、本焼成時は大気雰囲気中で８９０℃、１５０分で焼成する。最後に引き出し電極４ａ、４ｂが露出する積層コイルの端面に浸漬法により主成分がＡｇの導電ペーストを塗布し、１００℃で１０分乾燥した後、７８０℃で１５０分間焼き付け処理することにより外部端子電極を形成し積層コイルを得る。【００３１】
図３のように第１の実施例の積層コイルは、積層方向のほぼ中央に非磁性体部５を設けている。この非磁性体部５は比透磁率が空気と同じ１であるため、見かけ上積層コイルが空気により２つに分けられたような構造となる。このため積層コイル内の磁界は、コイル軸心部からコイル導体外周部を通る閉磁路を形成することができない。また非磁性体部５内の磁界は空気中と同じ一様な分布を示すため、磁性体部６内のような磁界の集中がなく、非磁性体部５から積層コイル外部へ漏れる磁界が発生する。以上の効果により積層コイル内部での磁界集中による磁気飽和が緩和される。【００３２】
さらに本実施例においては、非磁性体部５上のコイル導体４ｃの巻数を磁性体層６ａ上のコイル導体４ｄの巻数よりも多くしている。コイルの巻数を増やすと発生する磁界の強度も強くなるため、非磁性体部５上のコイル導体にさらに多くの磁界を集中させることができ、非磁性体部５から漏れる磁界をさらに多くすることができる。このためコイル導体に大電流を流しても積層コイル内で磁気飽和を起こしにくくなり、積層コイルの直流重畳特性を改善することができる。なお本実施例においては、非磁性体部５はＣｕ−Ｚｎ系フェライトグリーンシート１枚で形成されているが、複数枚で形成してもよい。【００３３】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例における積層コイルの概略断面図と分解斜視図をそれぞれ図４、図５に示す。本実施例においては、磁性体部１４に形成されたコイル導体１２ｄの巻数よりも多い巻数を持つコイル導体１２ｃを非磁性体部１３の上下に設けている。本実施例の積層コイルも第１の実施例と同様に、コイル導体を形成したフェライトグリーンシートを図５のような順序で積層、圧着し、各チップに裁断した後、外部端子電極を形成する方法により作製している。【００３４】
図５のように、非磁性体部１３の上下に形成されたコイル導体１２ｃの巻数を増やすことにより、非磁性体部１３から積層コイル外部へ漏れる磁界の量を第１の実施例よりも多くすることができる。このため磁性体部１４の磁気飽和をさらに緩和することができる。これにより積層コイルの直流重畳特性をさらに改善することができる。【００３５】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例における積層コイルの概略断面図を図６に示す。本実施例では、非磁性体層２３の上下に形成されたコイル導体２２ｃの巻数を３ターン、コイル導体２２ｃの上部あるいは下部に形成されたコイル導体２２ｄを２ターンとしている。積層コイルを本実施例のような構造にすることにより、非磁性体部２３付近により多くの磁界を集中させることができるため、積層コイル内の磁気飽和が緩和され、直流重畳特性を改善することができる。【００３６】
本実施例の積層コイルの直流重畳特性を図７のグラフに示す。図７にはコイル導体２２ｃとコイル導体２２ｄの巻数が他のコイル導体２２ｅよりも多い場合の特性２５と、巻数を変化させていない従来構造の場合の特性２６を示している。コイル導体に流す電流値が小さいときの積層コイルのインダクタンス値は４．７μＨである。またグラフの縦軸に示すインダクタンス変化率は、印加電流を増やしたときのインダクタンス値の低下量を初期値である４．７μＨで除した値である。本実施例のように非磁性体層上あるいはその近く形成されたコイル導体の巻数を多くすることにより、特に印加電流が大きいときの直流重畳特性を改善することができた。【００３７】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施例における積層コイルの概略断面図を図８に示す。本実施例では、磁性体部３４に設けた導体パターン３２ｄよりも巻数の多いコイル導体３２ｃが非磁性体部３３の内部に形成されている。本実施例における積層コイルの分解斜視図を図９に示す。図９のように非磁性体部３３内にコイル導体３２ｃを埋設するために、非磁性体層３３ａ上にコイル導体３２ｃを形成し、その上にコイル導体を形成していない非磁性体層３３ｂを積層している。積層コイルを本実施例のような構造にすることにより、磁界を非磁性体部３３の内部に集中させられるため非磁性体部３３から積層コイル外部への磁界の漏れを多くすることができ、磁性体部の磁気飽和が緩和され、直流重畳特性を改善することができる。【００３８】
（第５の実施例）
本発明の第５の実施例における積層コイルの概略断面図を図１０に示す。本実施例では、非磁性体部４３の内部および非磁性体部４３上にコイル導体４２ｃ、４２ｄが形成されている。本実施例のように非磁性体部４３の内部あるいは主面上にコイル導体が形成されることにより、より多くの磁界を非磁性体部４３から積層コイルの外部へ漏れさせることができ、磁性体部の磁気飽和を緩和する効果が高くなり、直流重畳特性をさらに改善することができる。【００３９】
なお第１の実施例から第５の実施例に示した各積層コイルでは、非磁性体部が積層コイルの積層方向の中央部に形成されているが、非磁性体部を中央部以外に形成しても直流重畳特性を向上する効果を得ることができる。【００４０】
（第６の実施例）
本発明の第６の実施例における積層コイルの概略断面図と分解斜視図をそれぞれ図１１、図１２に示す。本実施例では、磁性体部５４に形成されたコイル導体５２ｄよりも巻数の多い導体パターン５２ｃをその両面に形成された非磁性体部５３を、積層コイル内部に２層配置している。本実施例のように非磁性体部５３を２層形成することにより、１層の場合の倍近くの磁界を積層コイルの外部へ漏れさせることができ、磁性体部の磁気飽和を緩和する効果が高くなり、直流重畳特性をさらに改善することができる。【００４１】
（他の実施例）
なお本発明に係る積層コイルは上記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、上記それぞれの実施例に示したコイル導体の巻数や形状は一例であり、これらの巻数や形状に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明は、チョークコイルなどの積層コイルに有用であり、特に、良好な直流重畳特性を有する点で優れている。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2005122192.tif 000015
2005122192.tif 000016
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