JP2002170714A

JP2002170714A - 積層インダクタンス素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002170714A
Application number: JP2000366712A
Authority: JP
Inventors: Morikazu Yamada; 盛一山田; Tamiko Anpo; 多美子安保; Hitoshi Sato; 斉佐藤; Mitsugi Kawarai; 貢川原井
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｂａフェライトを低温で焼結することがで
き、小型化可能な積層型インダクタとその製造方法とを
提供すること。【解決手段】印刷積層法によって、複数の磁性層１と
複数の導電層２を順次積層して形成され、前記磁性層１
の一部として永久磁石層３を含むインダクタンス素子に
おいて、前記永久磁石層３は、当該永久磁石層３の総量
に対して５ｗｔ％以上となるよう添加された軟化点が９
００℃以下の低融点ガラスの１種もしくはそれ以上から
なるＢａフェライトからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層インダクタン
ス素子に関し、特に直流電源ラインのノイズ対策部品お
よびチョークコイルなどの片側励磁下で使用される積層
インダクタンス素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の性能向上は、ＣＰＵなどの集
積回路の発達に帰される。これらの集積回路は外部から
侵入するノイズに対し極めて敏感で、そのノイズは回路
の誤動作の主因になっている。このため、近年、ノイズ
規制の強化が益々進んでいる。

【０００３】そのノイズ対策部品として、小型で高周波
でインピーダンスが極めて大きくなる積層インダクター
が一般に使用されている。また、近年の高効率化のニー
ズは、ＣＰＵ、ＬＳＩの動作電圧の低下傾向を著しく
し、これは、使用電流の上昇を意味している。このた
め、ＣＰＵ、ＬＳＩの駆動には大きな電流を必要とし、
ノイズ対策と合間って、大電流で動作するノイズ対策部
品／積層インダクタンス素子の必要性が益々増えてき
た。

【０００４】しかし、従来の積層インダクタンス素子
は、大電流に対応するためには、形状を大きくする必要
があり、機器の小型化のニーズとは逆行する問題を持っ
ている。これは、大電流がコイルに流れた場合に起こる
磁性体の磁気飽和に起因している。

【０００５】そこで、上述の社会ニーズに対応できる、
小型でかつ大電流でもノイズフィルターとして動作する
磁性部品を提供すること、つまり、同一形状でも従来よ
り大きな電流を流すことの出来るインダクタンス素子を
提供することが要望されている。

【０００６】この要望に応えるために、従来から知られ
ているように、インダクタンス素子を構成するコアの内
部に、励磁コイルが発生する磁束を打ち消す方向の磁束
を発生させるための磁石を配置することが有効である。
これを以下、磁気バイアス方式と呼ぶ。例えば、積層イ
ンダクタンス素子でこの方式の有効性を開示しているも
のに、特開平３−１０１１０６号公報（以下、従来技術
１と呼ぶ）に開示されたものがある。この従来技術１で
開示されている方法は、ＮｉＺｎフェライトで構成され
る積層インダクタンス素子のコイル内部に、印刷積層法
によってＢａフェライトを埋め込んだ構成にするもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た印刷積層インダクタンス素子においては、内部のコイ
ルは通常Ａｇ１００％の導体が使用される。この積層イ
ンダクタンス素子の場合、Ａｇはその融点が９６２℃の
比較的低い温度であるため、Ａｇを導体として使った積
層インダクタンス素子は、９６２℃以下の低温で焼結さ
れなければならない。通常は９００℃程度で焼結され
る。そのため、磁気バイアスを与えるＢａフェライトも
９００℃程度の低温で焼結できるものでなければならな
い。

【０００８】しかし、上述の従来技術１には、Ｂａフェ
ライトを低温で焼結したものでないために、焼結された
導体の断線・短絡等の不都合が予想される。

【０００９】そこで、本発明の技術的課題は、Ｂａフェ
ライトを低温で焼結することができ、小型化可能な積層
型インダクタンス素子とその製造方法とを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、磁気バイ
アスを与えるＢａフェライトの焼結挙動を、積層インダ
クタンス素子を構成する磁性体ＮｉＣｕＺｎフェライト
と同一の温度で焼結可能とするために、Ｂａフェライト
原料に低融点ガラスを適量添加すること見出した。具体
的には、Ｂａフェライトは、通常工業的には１２００℃
から１２５０℃の範囲の温度で燒結される。このため、
Ｂａフェライトを積層インダクタと同時焼結するために
は、焼結温度を約３００℃下げなければならない。

【００１１】本発明者らは、Ｂａフェライト粉末に、Ｂ
ｉ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−
ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２、Ｎａ_２Ｏ−
Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ、ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ｐｂ
Ｏ−ＢａＯ−ＳｉＯ_２などの軟化点が９００℃以下のい
わゆる低融点ガラスの１種以上を重量比で５％以上添加
することにより、積層インダクタを構成するＮｉＣｕＺ
ｎフェライトと同時焼結可能な低温焼結反応を起こすこ
とを見出し、本発明を為すにに至ったものである。

【００１２】本発明によれば、印刷積層法によって、複
数の磁性層と複数の導電層を順次積層して形成され、前
記磁性層の一部として永久磁石層を含むインダクタンス
素子において、前記永久磁石層は、当該永久磁石層の総
量に対して５ｗｔ％以上となるよう添加された軟化点が
９００℃以下の低融点ガラスの１種もしくはそれ以上か
らなるＢａフェライトからなることを特徴とする積層イ
ンダクタンス素子が得られる。

【００１３】また、本発明によれば、印刷積層法によっ
て、磁性層と導電層を順次積層して形成されるインダク
タンス素子の印刷工程の一部に永久磁石層を印刷積層す
る工程を含むインダクタンス素子の製造方法において、
前記永久磁石層として、軟化点が９００℃以下の低融点
ガラス１種もしくはそれ以上で、総量が５ｗｔ％以上と
なるよう添加されたＢａフェライトを用いることを特徴
とする積層インダクタンス素子の製造方法が得られる。

【００１４】ここで、本発明において、前記低融点ガラ
スの添加量の限定理由は以下の通りである。

【００１５】低融点ガラスの重量比で５％以下のＢａフ
ェライトへの添加では、Ｂａフェライトの焼結温度が必
要温度まで下がらないため５％以上とした。また、重量
比で６０％以上低融点ガラスを添加すると、Ｂａフェラ
イトの残留磁束密度が低下し、必要なバイアス磁界が得
られないため６０％以下とすることが好ましい。

【００１６】また、本発明の積層インダクタは近年需要
が増している高周波ノイズ対策にも使われる。このた
め、高電気抵抗のＮｉＺｎフェライトが磁性体として最
適である。この磁性体の高電気抵抗特性を損なわないた
めに、内蔵されるＢａフェライトも高電気抵抗特性と有
することが必要になる。そのため、Ｂａフェライトの組
成としては、酸化鉄がｍｏｌ％で、８１．８％から８
５．３％の範囲が好ましい。その理由は、酸化鉄量が８
１．８％以下に減るとモノフェライトが生じ磁気特性を
著しく劣化させる。また、８５．３％以上に増えると電
気抵抗が著しく低下する。このため上述の組成範囲が好
ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１８】図１は本発明の実施の形態による積層イン
ダクタンス素子の分解組立断面図、図２は本発明の実施
の形態による積層インダクタンス素子の製造工程を示す
図である。

【００１９】図１を参照すると、積層インダクタンス素
子１０は、軟磁性体からなる磁性層１中に導体２を埋設
し、さらに、永久磁石層３を埋設して、導体２の両端部
を積層された磁性層１の両側面に夫々に引き出して、こ
の両側面に外部電極膜４を形成することによって形成さ
れている。

【００２０】次に、図２を参照しながら、第１の実施の
形態による積層インダクタンス素子１０の製造方法につ
いて説明する。

【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、軟磁性体
からなる磁性層１ａ上に厚さ５μｍ程度の導電層２ａを
印刷形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、貫通孔
５ａを備えた軟磁性体からなる磁性層１ｂを磁性層１ａ
を覆うように、磁性層１ａ上に印刷形成する。次に、図
２（ｃ）に示すように、磁性層１ｂ上に導電層２ｂを印
刷形成し、導電層２ａ及び２ｂを貫通孔５ａを介して接
続する。次に、図２（ｄ）に示すように、磁性層１ｂ上
に貫通孔５ｂを備えた軟磁性体からなる磁性層１ｃを導
電層２ｂを覆うように形成する。

【００２２】更に、図２（ｅ）に示すように、軟磁性体
からなる磁性層１ｃ上に導電層２ｃを形成する。導電層
２ｂと導電層２ｃとは貫通孔５ｂを介して接続される。

【００２３】次に、図２（ｆ）に示すように、この導電
層２ｃを覆うように、磁性層１ｂ上に貫通孔５ｃを備え
た軟磁性体からなる磁性層１ｄを形成する。

【００２４】さらに、図２（ｇ）に示すように、貫通孔
５ｄと貫通孔６とを備えた軟磁性体からなる磁性層１ｅ
をその上に積層する。

【００２５】次に、図２（ｈ）に示すように、厚さ２０
μｍ位の硬磁性体からなる永久磁石３を磁性層１ｅ上に
積層印刷する。

【００２６】次に図２（ｉ）に示すように、磁性層１ｅ
上に、導電層２ｄを印刷する。導電層２ｃ及び２ｄは貫
通孔５ｄを介して接続される。

【００２７】更に、図２（ｊ）に示すように、貫通孔５
ｅを備えた軟磁性体からなる磁性層１ｆを積層印刷す
る。次に、図２（ｋ）に示すように、磁性層１ｅ上に軟
磁性層１ｆ上に、導電層２ｅを印刷形成する。導電層２
ｄ，２ｅは貫通孔５ｅを介して接続される。

【００２８】次に、図２（ｌ）に示すように、導電層２
ｅが形成された磁性層１ｆ上に貫通孔５ｆを備えた軟磁
性体からなる磁性層１ｇを積層する。

【００２９】次に図２（ｍ）に示すように、磁性層１ｇ
上に導電層２ｆを印刷形成する。このときに、導電層２
ｅと２ｆとは、貫通孔５ｆを介して接続される。

【００３０】次に、図２（ｎ）に示すように、磁性層１
ｇ上に貫通孔５ｇを備えた軟磁性体からなる磁性層１ｈ
を積層形成する。更に、図２（ｏ）に示すように、磁性
層１ｈ上に導電層２ｇを印刷形成する。導電層２ｆ，２
ｇは貫通孔５ｇを介して接続される。

【００３１】この状態において、さらに、図示しない軟
磁性体からなる磁性層を積層した後、脱バインダし、低
温で一体焼成したした後、形成された積層体の両側面に
導電層２ｈ，５ｈの露出端部を覆うように、電極ペース
トを塗布して、焼き付けて外部電極膜４，４を夫々形成
する。

【００３２】次に本発明の実施の形態による積層インダ
クタンス素子の具体的な製造について説明する。

【００３３】下記表１に示すように、ＮｉＣｕＺｎフェ
ライトとして、透磁率が４００の組成を用い、比表面積
で５．２ｍ^２／ｇとなるように粉砕した。この粉末が１
００重量部に対し、結合剤（ポリビニルブチラール）を
５重量部、溶剤（エチルセロソルブ）を７０重量部を混
ぜ、上記組成をスパイラルミキサーを用いて混合し、さ
らにビーズミルにて混練分散し、磁性層形成用フェライ
トペーストを得た。次ぎに、導電層成形用Ａｇペースト
の作製のため、結合剤（エチルセルロース）を５重量
部、溶剤（α−テルピネオール）を１５重量部、溶剤
（ブチルカルビトールアセテート）を１０重量部、それ
に銀微粉末（平均粒径０．５μｍ）を１００重量部を混
ぜ、３本ロールにて混練分散した。永久磁石層形成用の
Ｂａフェライトのペーストを作製するため、組成がｍｏ
ｌ％で１４．９％ＢａＯ−８５．１％Ｆｅ_２Ｏ_３のＢａ
フェライト粉末に、下記表１に示すように低融点ガラス
を種々の量で添加し、上述のＮｉＣｕＺｎフェライトペ
ースト作製工程と同じ工程にてペーストを作製した。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、比較例に使用するため非磁性体とし
て、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４を同様の工程にて印刷用ペーストと
した。

【００３６】作製したフェライトペースト及びＡｇペー
ストを用いて、図２に示す導電層の積層巻線を形成する
ように印刷積層を行った。コイル数は７ターンに相当す
る。Ｂａフェライトからなる永久磁石層３は図１に示し
たように積層体の高さ方向の中央に配置し、その厚みは
約２０μｍであった。

【００３７】次ぎに、比較のため直流重畳特性を改善す
るために図３に示したように、積層体の高さ方向の中央
に約２０μｍ厚みの非磁性層５３を配置した積層インダ
クタンス素子５０も作製した。これを比較例１とする。
尚、図３において、図１と同じ材料層は、同じ符号で示
されている。

【００３８】また、図１の構造で、低融点ガラスを含ま
ないＢａフェライトを使った積層体を比較例２とする。
ここで、磁石の挿入位置は内部導体コイルの中央部に限
らず、コイル発生磁界に有効にバイアス磁界を印加でき
る場所であればどの位置でも構わない。

【００３９】これを所定の大きさ（４．５ｍｍ×３．２
ｍｍ）に切断し、これを脱バインダー後、９００℃で一
体焼成した。この焼成体の積層巻線のリードが露出して
いる面に、Ａｇを主成分とした導電性ペーストを塗布
し、６００℃で焼き付けを行い、外部電極を形成して積
層型インダクタンス素子を作製した。その後、フェライ
ト磁石を着磁するため、電磁石にて１０ｋＯｅ（７９０
ｋＡ／ｍ）の磁界を印加した。

【００４０】作製した積層型インダクタンス素子のイン
ダクタンスを、ＹＨＰ製インピーダンスアナライザーＨ
Ｐ４２９１Ａを用いて評価した。

【００４１】本実施の形態では、上記組成でペーストを
作製したが、これ以外の成分・配合比でも、印刷可能な
ペーストが得られるものであればよい。

【００４２】下記表２に得られた積層インダクタンス素
子のインダクタンスの直流重畳特性を示す。比較例２
は、フェライト磁石が全く焼結していないため、単なる
空隙になっている。比較例１は、非磁性層でエアーギャ
ップを形成しているため、比較例２よりも直流重畳特性
が向上している。これらに比べ、本発明の積層インダク
タンス素子は、インダクタンスが単なる空隙のものに比
べ最大で約４倍のインダクタンスが得られた。しかし、
直流電流が０でのインダクタンスは５．８μＨであるた
め、直流重畳電流が１Ａでは、本発明でも、約３５％イ
ンダクタンスが低下する。

【００４３】本発明の実施の形態による水準４と比較例
１のインダクタンスの直流重畳特性の比較を図４に示
す。この比較から、インダクタンスの直流重畳特性が約
１．５倍から２倍伸びており、埋め込まれた永久磁石層
としてのフェライト磁石が確かにバイアス磁界を発生し
ていることが確認できた。その磁界の大きさは測定でき
ないが、直流重畳特性の伸びから推測すると最大約１．
１ｋＧ（０．１１Ｔ）に相当する。無添加のＢａフェラ
イトの焼結体の残留磁束密度は約１．９ｋＧ（０．１９
Ｔ）であるから、低融点ガラス４０ｗｔ％の添加で磁束
密度は１．４ｋＧ（０．１４Ｔ）まで低下することが予
想されるが、その予想値の約８０％の磁束密度が得られ
ていることになり、低融点ガラスの添加で９００℃の低
温においても十分に焼結が進んでいることが分かった。

【００４４】

【表２】

【００４５】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、低融点ガラスの添加により、Ｂａフェライトも低温
焼結ＮｉＣｕＺｎフェライトと同時に低温で焼結するこ
とが可能となり、その発生磁界による磁気的バイアス効
果によって、インダクタンスの直流重畳特性を１．５倍
から２倍に向上させることが出来た。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一形状でも従来より大きな電流を流すことの出来る積
層インダクタンス素子とその製造方法とを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による積層インダクタンス
素子を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｏ）は図１の積層インダクタンス素
子の製造工程を示す平面図である。

【図３】比較例１による積層インダクタンス素子の断面
図である。

【図４】本発明の実施の形態の水準４と比較例１の直流
重畳特性の比較を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｇ磁性層２，２ａ〜２ｇ導電層３永久磁石層４外部電極膜５ａ〜５ｇ，６貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤斉宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号株式会社トーキン内 (72)発明者川原井貢宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号株式会社トーキン内Ｆターム(参考） 5E062 FF01 5E070 AA01 BA12 BB01 BB05 CB01 CB12 EA01 5E346 AA11 AA15 AA43 BB16 BB20 CC16 CC18 CC39 DD13 EE23 EE29 HH31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷積層法によって、複数の磁性層と複
数の導電層を順次積層して形成され、前記磁性層の一部
として永久磁石層を含むインダクタンス素子において、
前記永久磁石層は、当該永久磁石層の総量に対して５ｗ
ｔ％以上となるよう添加された軟化点が９００℃以下の
低融点ガラスの１種もしくはそれ以上からなるＢａフェ
ライトからなることを特徴とする積層インダクタンス素
子。
【請求項２】印刷積層法によって、磁性層と導電層を
順次積層して形成されるインダクタンス素子の印刷工程
の一部に永久磁石層を印刷積層する工程を含むインダク
タンス素子の製造方法において、前記永久磁石層とし
て、軟化点が９００℃以下の低融点ガラス１種もしくは
それ以上で、総量が５ｗｔ％以上となるよう添加された
Ｂａフェライトを用いることを特徴とする積層インダク
タンス素子の製造方法。