JP4742516B2

JP4742516B2 - 積層コイル部品およびその製造方法

Info

Publication number: JP4742516B2
Application number: JP2004124251A
Authority: JP
Inventors: 正廣由留木; 英一前田; 秀明松嶋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: JP2005310959A

Description

本発明は、積層コイル部品、特に、積層コモンモードチョークコイルや積層トランスなどのように複数のコイルを備えている積層コイル部品およびその製造方法に関する。

従来より、同一の位相を有するノイズの通過を阻止するコモンモードチョークコイルとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この積層コモンモードチョークコイルは、コイル導体を形成したフェライトシートを複数枚積み重ねて螺旋状のコイルを形成し、そのコイルを２〜３個積層した構造となっている。そして、隣り合うコイル同士の磁界が結合することによって、コモンモードチョークコイルの特性を得ている。

しかし、特許文献１のコモンモードチョークコイルにおいて、絶縁耐圧を上げるためには、隣り合うコイル間に挿入するフェライトシートの枚数を増やして隣り合うコイル間の距離を大きくする必要があり、部品の高さ寸法が大きくなるという問題があった。

また、特許文献２には、フェライト積層体に内蔵されたコイル間にガラスからなる接合層を配設して、コイル間の磁気的な干渉による特性劣化を防止したアレイタイプのノイズフィルタが記載されている。しかし、特許文献２のノイズフィルタは、比透磁率の小さいガラス層によってコイル間が磁気的に完全に分離されているため、コイル同士の結合が著しく弱くなり、所望の特性が得られないという問題があった。
特開２００３−７７７２７号公報特開平７−３７７４４号公報

そこで、本発明の目的は、部品の高さ寸法を大きくしないでコイル間の絶縁耐圧を上げることができ、コイル同士の結合量の低下も少ない構造を有する積層コイル部品およびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層コイル部品は、
（ａ）複数の磁性体層と複数のコイル導体を積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）コイル導体を電気的に接続して構成した少なくとも二つ以上の螺旋状コイルと、
（ｃ）前記積層体の側面に設けられ、積層方向の表面に折り返された外部電極と、
を備え、
（ｄ）螺旋状コイルは、それぞれのコイル部の径が略等しく、それぞれのコイル部の軸が略同一線上に配置されるとともに、磁性体層の積み重ね方向に並置され、
（ｅ）隣接する二つの螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層が配設されており、
（ｆ）磁性体層の積み重ね方向において、積層体の表面と最外層のコイル導体との間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層が配設されていること、
を特徴とする。

以上の構成により、隣接する二つの螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層を配設しているため、螺旋状コイル間の絶縁耐圧が上がる。さらに、隣り合うコイル導体のコイル中心軸付近とコイル外周部付近には磁性体が存在しているため、コイル間の磁界結合度の低下も少ない。また、積層体の表面と最外層のコイル導体との間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層を配設することにより、外部電極とコイル導体間の絶縁破壊を防止できる。

また、本発明に係る積層コイル部品の製造方法は、
（ｇ）磁性体シートの表面にコイル導体を形成する工程と、
（ｈ）磁性体シートの表面に略環状のガラス絶縁層を形成する工程と、
（ｉ）磁性体シートを積み重ね、コイル導体を電気的に接続して、それぞれのコイル部の径が略等しく、それぞれのコイル部の軸が略同一線上に配置され、かつ、磁性体シートの積み重ね方向に並置された少なくとも二つ以上の螺旋状コイルを構成するとともに、隣接する二つの螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に略環状のガラス絶縁層を配設し、かつ、磁性体シートの積み重ね方向において、積層体の表面と最外層のコイル導体との間に略環状のガラス絶縁層を配設する工程と、
（ｊ）積層体の側面に外部電極を積層方向の表面に折り返して形成する工程と、
を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、隣接する二つの螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層を配設しているため、部品の高さ寸法を大きくしないで螺旋状コイル間の絶縁耐圧を上げることができる。さらに、隣り合うコイル導体のコイル中心軸付近とコイル外周部付近には磁性体が存在しているため、コイル間の磁界結合度の低下が少なく、積層コイル部品の特性劣化を少なくすることができる。

以下、本発明に係る積層コイル部品およびその製造方法の実施例について添付図面を参照して説明する。

［第１実施例、図１〜図３］
図１に示すように、積層トランス１は、コイル導体３〜１１をそれぞれ表面に設けた磁性体シート２と、ガラス絶縁層１６〜１９をそれぞれ表面に設けた磁性体シート２等で構成されている。

磁性体シート２は、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトやＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトでできており、本第１実施例では以下の方法（共沈法）で製作した。所定種類の金属硝酸塩を混合して得られた、ＳＯ₄を１５０〜２５０ｐｐｍ（Ｓ：３３〜８３ｐｐｍ）、Ｃｌを５０〜１５０ｐｐｍ、Ｎａを７０〜１００ｐｐｍ、Ｃａを５０〜１００ｐｐｍの範囲で含有させた共沈物を６５０℃で仮焼した後、この共沈物にＣｏ₃Ｏ₄を２ｗｔ％あるいはＭｎ₃Ｏ₄を０．３５ｗｔ％添加した。粉砕した共沈物に酢酸ビニル系の結合剤および可塑剤を混合し、これをドクターブレード法によって約５０μｍの厚みのシートにした。なお、磁性体シート２を共沈法以外の方法で製作してもよいことは言うまでもない。

コイル導体３〜１１は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等からなり、印刷、スパッタリング、蒸着、フォトリソグラフィ等の方法により磁性体シート２上に形成される。

ガラス絶縁層１６〜１９は、Ｓｉ系、Ｓｉ−Ｂ系、Ｓｉ−Ａｌ系もしくはＳｉ−Ｚｎ系のガラスペーストからなり，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇのうち少なくとも１種類以上を含む。ガラス絶縁層１６〜１９はスクリーン印刷等の方法により磁性体シート２上に形成される。ガラス絶縁層１６〜１９は、コイル導体３〜１１の導体幅と同等かそれ以上のパターン幅を有し、コイル導体３〜１１と略同様の形状の環状パターンを有している。

コイル導体３〜５は、磁性体シート２にそれぞれ設けたビアホール１５を介して電気的に直列に接続され、磁性体シート２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイル１２とされる。コイル導体６〜８は、磁性体シート２にそれぞれ設けたビアホール１５を介して電気的に直列に接続され、磁性体シート２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイル１４とされる。コイル導体９〜１１は、磁性体シート２にそれぞれ設けたビアホール１５を介して電気的に直列に接続され、磁性体シート２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイル１３とされる。これらのコイル１２〜１４は、磁性体シート２の積み重ね方向において、上から１２，１４，１３の順で積み重ねられている。

コイル導体３の引出し部はシート２の奥側の辺の右側に露出している。コイル導体５の引出し部はシート２の手前側の辺の右側に露出している。コイル導体６の引出し部はシート２の手前側の辺の中央に露出している。コイル導体８の引出し部はシート２の奥側の辺の中央に露出している。コイル導体９の引出し部はシート２の手前側の辺の左側に露出している。コイル導体１１の引出し部はシート２の奥側の辺の左側に露出している。

各磁性体シート２は積み重ねられ、さらに、上下に外層用磁性体シート２が配置された後、一体的に焼成される。これにより、図２に示す積層体２０とされる。積層体２０の奥側および手前側の側面には、それぞれコイル１２，１４，１３の入力電極２１ａ，２３ａ，２２ａおよび出力電極２１ｂ，２３ｂ，２２ｂが設けられている。

図３に示すように、コイル１２の入力側引出し部は入力電極２１ａに電気的に接続され、出力側引出し部は出力電極２１ｂに電気的に接続されている。コイル１４の入力側引出し部は入力電極２３ａに電気的に接続され、出力側引出し部は出力電極２３ｂに電気的に接続されている。コイル１３の入力側引出し部は入力電極２２ａに電気的に接続され、出力側引出し部は出力電極２２ｂに電気的に接続されている。

こうして得られた積層トランス１は、それぞれのコイル径が等しくかつコイル軸が同一線上に配置されている螺旋状コイル１２〜１４を内蔵している。螺旋状コイル１２〜１４は積層体２０の積み重ね方向に並置されており、しかも、各コイル１２〜１４の軸を揃えることにより、コイル１２〜１４相互間の磁気結合度を大きくしている。

そして、隣接する二つの螺旋状コイル１２と１４相互の隣り合うコイル導体５と６間に環状のガラス絶縁層１７を配設し、かつ、隣接する二つの螺旋状コイル１３と１４相互の隣り合うコイル導体８と９間に環状のガラス絶縁層１８を配設しているため、螺旋状コイル１２と１４間並びに１３と１４間のそれぞれの距離を小さくしても、コイル導体５と６間もしくは８と９間のマイグレーションおよび絶縁抵抗の低下を防止でき、絶縁耐圧を上げることができる。

さらに、ガラス絶縁層１７，１８のパターンがコイル導体３〜１１のパターンと略同じ環状形状であるため、隣り合うコイル導体５と６や８と９のコイル軸付近とコイル外周部付近には磁性体が存在し、コイル１２と１４間並びにコイル１３と１４間の磁界結合度の低下も少ない。この結果、所定の電気的特性を得ることができ、小型で信頼性の高い積層トランス１が得られる。

また、積層体２０の上面と最上層のコイル導体３との間、および、積層体２０の下面と最下層のコイル導体１１との間にそれぞれ環状のガラス絶縁層１６，１９を配設することにより、外部電極２１ａ〜２３ｂとコイル導体３，１１間のマイグレーションおよび絶縁抵抗の低下を防止でき、絶縁破壊を防止できる。

なお、螺旋状コイル１４は必ずしも積層方向の中央部に配置されなくてもよく、上部や下部に配置されてもよい。また、螺旋状コイル１２，１３，１４のそれぞれのコイル径は同じでなくてもよい。さらに、ガラス絶縁層１６〜１９は完全な環状パターンである必要はなく、途中で切断された断続的な略環状パターンであってもよい。

［第２実施例、図４〜図６］
図４に示すように、積層トランス３１は、コイル導体３３〜３８をそれぞれ表面に設けた磁性体シート３２と、環状のガラス絶縁層４６〜４８等で構成されている。コイル導体３３〜３５は、磁性体シート３２にそれぞれ設けたビアホール４５を介して電気的に直列に接続され、磁性体シート３２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイル４２とされる。コイル導体３６〜３８は、磁性体シート３２にそれぞれ設けたビアホール４５を介して電気的に直列に接続され、磁性体シート３２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイル４３とされる。

コイル導体３３の引出し部はシート３２の奥側の辺の左側に露出している。コイル導体３５の引出し部はシート３２の手前側の辺の左側に露出している。コイル導体３６の引出し部はシート３２の手前側の辺の右側に露出している。コイル導体３８の引出し部はシート３２の奥側の辺の右側に露出している。

ガラス絶縁層４６〜４８はスクリーン印刷等の方法により磁性体シート３２上に形成される。ガラス絶縁層４６〜４８は、コイル導体３３〜３８の導体幅と同等かそれ以上のパターン幅を有し、コイル導体３３〜３８と略同様の形状の環状パターンを有している。

各磁性体シート３２は積み重ねられ、さらに、上下に外層用磁性体シート３２が配置された後、一体的に焼成される。これにより、図５に示す積層体５０とされる。積層体５０の奥側および手前側の側面には、それぞれコイル４２，４３の入力電極５１ａ，５２ａおよび出力電極５１ｂ，５２ｂが設けられている。

図６に示すように、コイル４２の入力側引出し部は入力電極５１ａに電気的に接続され、出力側引出し部は出力電極５１ｂに電気的に接続されている。コイル４３の入力側引出し部は入力電極５２ａに電気的に接続され、出力側引出し部は出力電極５２ｂに電気的に接続されている。

こうして得られた積層トランス３１は、それぞれのコイル径が等しくかつコイル軸が同一線上に配置されている螺旋状コイル４２，４３を内蔵している。螺旋状コイル４２，４３は積層体５０の積み重ね方向に並置されており、しかも、各コイル４２，４３の軸を揃えることにより、コイル４２，４３相互間の磁気結合度を大きくしている。

そして、隣接する二つの螺旋状コイル４２と４３相互の隣り合うコイル導体３５と３６間に環状のガラス絶縁層４７を配設しているため、螺旋状コイル４２と４３間の距離を小さくしても、コイル導体３５と３６間のマイグレーションおよび絶縁抵抗の低下を防止でき、絶縁耐圧を上げることができる。

さらに、ガラス絶縁層４７のパターンがコイル導体３３〜３８のパターンと略同じ環状形状であるため、隣り合うコイル導体３５と３６のコイル軸付近とコイル外周部付近には磁性体が存在し、コイル４２と４３間の磁界結合度の低下も少ない。この結果、所定の電気的特性を得ることができ、小型で信頼性の高い積層トランス３１が得られる。

また、積層体５０の上面と最上層のコイル導体３３との間、および、積層体５０の下面と最下層のコイル導体３８との間にそれぞれ環状のガラス絶縁層４６，４８を配設することにより、外部電極５１ａ〜５２ｂとコイル導体３３，３８間のマイグレーションおよび絶縁抵抗の低下を防止でき、絶縁破壊を防止できる。

［他の実施例］
なお、本発明は前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。例えば、積層体の上面と最上層のコイル導体との間、および、積層体の下面と最下層のコイル導体との間にそれぞれ設けた環状のガラス絶縁層は、必ずしも必要なものではなく、仕様によっては省略してもよい。

さらに、前記実施例は、それぞれコイル導体やガラス絶縁層が形成された磁性体シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。磁性体シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によって積層コイル部品を製造してもよい。印刷等の方法によりペースト状の磁性体材料にて磁性体層を形成した後、その磁性体層の表面にペースト状の導電性材料やガラス絶縁材料を塗布してコイル導体やガラス絶縁層を形成する。次にペースト状の磁性体材料を上から塗布して磁性体層とする。同様にして、順に重ね塗りすることにより積層構造を有するコイル部品が得られる。

本発明に係る積層コイル部品の第１実施例の構成を示す分解斜視図。図１に示した積層コイル部品の外観斜視図。図２に示した積層コイル部品の模式断面図。本発明に係る積層コイル部品の第２実施例の構成を示す分解斜視図。図４に示した積層コイル部品の外観斜視図。図５に示した積層コイル部品の模式断面図。

符号の説明

１，３１…積層トランス
２，３２…磁性体シート
３〜１１，３３〜３８…コイル導体
１２，１３，１４，４２，４３…螺旋状コイル
１６〜１９，４６〜４８…ガラス絶縁層
２０，５０…積層体

Claims

複数の磁性体層と複数のコイル導体を積み重ねて構成した積層体と、
前記コイル導体を電気的に接続して構成した少なくとも二つ以上の螺旋状コイルと、
前記積層体の側面に設けられ、積層方向の表面に折り返された外部電極と、
を備え、
前記螺旋状コイルは、それぞれのコイル部の径が略等しく、それぞれのコイル部の軸が略同一線上に配置されるとともに、前記磁性体層の積み重ね方向に並置され、
隣接する二つの前記螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層が配設されており、
前記磁性体層の積み重ね方向において、積層体の表面と最外層のコイル導体との間に、磁性体層上に形成された略環状のガラス絶縁層が配設されていること、
を特徴とする積層コイル部品。
磁性体シートの表面にコイル導体を形成する工程と、
磁性体シートの表面に略環状のガラス絶縁層を形成する工程と、
前記磁性体シートを積み重ね、前記コイル導体を電気的に接続して、それぞれのコイル部の径が略等しく、それぞれのコイル部の軸が略同一線上に配置され、かつ、前記磁性体シートの積み重ね方向に並置された少なくとも二つ以上の螺旋状コイルを構成するとともに、隣接する二つの前記螺旋状コイル相互の隣り合うコイル導体間に略環状のガラス絶縁層を配設し、かつ、前記磁性体シートの積み重ね方向において、積層体の表面と最外層のコイル導体との間に略環状のガラス絶縁層を配設する工程と、
前記積層体の側面に外部電極を積層方向の表面に折り返して形成する工程と、
を備えたことを特徴とする積層コイル部品の製造方法。