JP2002175916A

JP2002175916A - インダクタ

Info

Publication number: JP2002175916A
Application number: JP2000372905A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Uchida; 勝之内田; Masami Sugitani; 昌美杉谷; Motoi Nishii; 基西井; Yukio Sakamoto; 幸夫坂本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波帯、特に、ＧＨｚ帯でのインピーダン
ス特性が向上したインダクタを提供する。【解決手段】インダクタ１は、磁性体２と、磁性体２
の内部に形成されたコイルＬ１と、コイルＬ１の軸方向
に対向して設けられた入出力外部電極７，８からなる。
磁性体２は、フェライトと、フェライトより低い誘電率
を有した低誘電率非磁性体とを混合した混合材料からな
り、低誘電率非磁性体の混合比率は２０〜８０ｖｏｌ％
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インダクタ、特
に、種々の高周波電子装置に用いられるインダクタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子装置の高性能化、多用途
化に対応すべく種々の電子部品の改善が求められてい
る。インダクタにおいても、高周波のクロック信号や伝
送信号が使われるようになり、高周波で使用できるイン
ダクタが要求されている。

【０００３】この種の従来のインダクタとして、例え
ば、特開平３−１３６３０７号公報に記載されたインダ
クタが知られている。このインダクタは、所定の誘電率
を有するフェライトと、これよりも低い誘電率を有し、
かつ、混合比率が１０〜４０ｗｔ％とされた非磁性体材
料とからなる低誘電率材料によって形成した磁性体を有
している。そして、低誘電率材料とフェライトの混合比
率によって磁性体の誘電率を低下させて、浮遊容量を低
減し、インピーダンス特性を改善させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−１３６３０７号公報のインダクタは、いわゆる縦巻
きタイプの構造のインダクタであって、磁性体に内蔵さ
れたコイルの軸に対して平行な面に入出力外部電極を形
成している。従って、この構造では、コイルの全長に渡
って、コイルと入出力外部電極との間に分布静電容量が
形成される。特に、コイルの両終端部は、電圧差の大き
い反対側の入出力外部電極に接近するため、入出力外部
電極とコイルとの間に発生する浮遊容量が大きくなる。
従って、高周波領域のインピーダンス特性が改善される
ものの、ＧＨｚ帯まで効果を上げるには十分とは言えな
かった。

【０００５】そこで、特開平１１−１８６０４０号公報
に記載された、浮遊容量が小さい横巻きタイプのインダ
クタ（コイルの軸方向に対向させて入出力外部電極を設
けた構造のインダクタ）と組み合わせることが考えられ
るが、単に、組み合わせただけでは、ＧＨｚ帯で十分な
インピーダンスを得ることができるかどうかは不明であ
る。なぜなら、フェライトの透磁率は高周波になると、
スネークの限界線に従って低下するが、特開平３−１３
６３０７号公報では、比較的低い周波数領域でのインピ
ーダンス特性を改善するために、低周波領域での磁性体
の透磁率があまり下がり過ぎない範囲で低誘電率材料の
混合比率を規定しているに過ぎず、ＧＨｚ帯での磁性体
の透磁率についての記載はないからである。

【０００６】そこで、本発明の目的は、高周波帯、特
に、ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性が向上したインダ
クタを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するため、本発明に係るインダクタは、（ａ）磁性体
と、（ｂ）前記磁性体の内部に設けられたコイルと、
（ｃ）前記磁性体の表面に前記コイルの軸方向に対向し
て設けられ、かつ、前記コイルの両端部が電気的に接続
された入力外部電極及び出力外部電極と、（ｄ）前記磁
性体が、フェライトと前記フェライトより低い誘電率を
有した低誘電率非磁性体とを含む混合材料からなり、前
記低誘電率非磁性体の混合比率が２０〜８０ｖｏｌ％で
あること、を特徴とする。ここに、低誘電率非磁性体の
材料としては、例えば、シリカガラス、硼珪酸ガラス、
ステアタイト、アルミナ、フォルステライト及びジルコ
ンの少なくとも一つからなる材料が用いられる。

【０００８】以上の構成により、浮遊容量が低減し、高
周波（特にＧＨｚ帯）でのインピーダンス特性が向上す
る。さらに、磁性体の誘電率を１２以下にし、かつ、１
ＧＨｚ帯での複素透磁率を２以上であるようにすること
により、インピーダンス特性が確実に向上する。

【０００９】また、前記混合材料からなるグリーンシー
トを積層することにより、前記磁性体を構成するととも
に、グリーンシートの表面にそれぞれ設けたコイル導体
パターンをグリーンシートに設けた電気的接続手段を介
して電気的に接続することにより、前記コイルを構成す
れば、高周波でのインピーダンス特性が優れたインダク
タを量産性良く製造することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るインダクタ
の実施の形態について、添付の図面を参照して説明す
る。なお、各実施形態において、同一部品及び同一部分
には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

【００１１】［第１実施形態、図１〜図４］図１に、本
発明に係るインダクタ１の外観斜視図を示す。インダク
タ１は、磁性体２内部に螺旋状コイルＬ１（図３参照）
が形成されている。磁性体２の両端部には、それぞれコ
イルＬ１の軸方向に対向して入力外部電極７と出力外部
電極８が設けられている。コイルＬ１の両端部は、これ
ら入出力外部電極７，８に電気的に接続されている。イ
ンダクタ１の実装面２ａは、コイルＬ１の軸方向に対し
て平行である。

【００１２】磁性体２の材料には、フェライトと該フェ
ライトより低い誘電率を有した低誘電率非磁性体とを混
合した混合材料が用いられる。このとき、低誘電率非磁
性体の混合比率は、２０〜８０ｖｏｌ％に設定される。
本第１実施形態では、低誘電率非磁性体として硼珪酸ガ
ラスを用いた。

【００１３】表１に、１ＭＨｚでの初透磁率（μ）が６
５のフェライト材料に、硼珪酸ガラスを種々の混合比率
で混合した後、それぞれを焼成して得られた磁性体の誘
電率及び透磁率を測定した結果を示す。比較のために、
硼珪酸ガラスを加えないでフェライト材料のみを焼成し
た場合も併せて記載している（試料番号１参照）。

【００１４】

【表１】

【００１５】硼珪酸ガラスの混合比率が増加するにつれ
て、誘電率及び複素透磁率はともに低下する。特に、透
磁率の低下の度合が大きいが、インピーダンスは周波数
に比例して増加するため、１ＧＨｚでの複素透磁率が２
以上あれば、ＧＨｚ帯でのインピーダンスは十分に確保
できる。また、ＧＨｚ帯のインピーダンスを大きくする
ためには、誘電率が１２以下であることが望ましい。よ
り好ましくは、誘電率は１０以下である。従って、表１
から、試料番号２〜試料番号５の磁性体２がＧＨｚ帯の
インダクタの材料として適していることがわかる。

【００１６】また、１ＧＨｚでの複素透磁率はほとんど
ロス成分（虚数部成分）が占めるので、入出力外部電極
７，８を通ってインダクタ１に入ってきたノイズは磁性
体２内で熱として効率良く消費され、ノイズフィルタと
しての使用に適している。

【００１７】なお、表１では、低誘電率非磁性体の混合
比率を体積比率（ｖｏｌ％）で現している。これは、磁
性体２の誘電率及び透磁率と低誘電率非磁性体の体積比
率とが相関関係にあるためである。一方、重量比率（ｗ
ｔ％）では、低誘電率非磁性体の材料が異なると比重が
異なり、同じ重量でも体積が異なるため、磁性体２の誘
電率及び透磁率との間に相関関係が認められないからで
ある。

【００１８】図２に示すように、インダクタ１は、コイ
ル導体パターン３を表面に設けたグリーンシート４と、
電気的接続手段であるビアホール６のみを設けたグリー
ンシート４と、コイル導体パターン３を保護するグリー
ンシート５等で構成されている。グリーンシート４は、
フェライトと硼珪酸ガラスとを混合した混合材料に、結
合剤等を混ぜて混練して作成したスラリー状原料を、押
し出し法や引き上げ法又はドクターブレード法等によっ
てシート状に形成したものである。

【００１９】コイル導体パターン３及び引出用導体パタ
ーン３ａは、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等か
らなり、グリーンシート４の表面にスクリーン印刷やス
パッタリングや蒸着、貼合わせ、あるいは、めっき等の
方法により形成されている。ビアホール６は、グリーン
シート４に形成された穴に導電性ペーストを充填して形
成されている。

【００２０】以上のグリーンシート４は、図２に示すよ
うに、順に積み重ねられ、一体的に焼成され、図１に示
すような磁性体２とされる。コイル導体パターン３はビ
アホール６を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コ
イルＬ１を構成する。螺旋状コイルＬ１の軸方向は、グ
リーンシート４の積み重ね方向に対して垂直である。

【００２１】磁性体２の両端部には、それぞれ入力外部
電極７及び出力外部電極８が設けられている。これら入
出力外部電極７，８は、磁性体２の内部に設けられた螺
旋状コイルＬ１の両端部（具体的には、引出用導体パタ
ーン３ａ）にそれぞれ電気的に接続されている。入出力
外部電極７，８は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等の
導電性ペーストを塗布、焼付けたり、あるいは、更に湿
式めっきしたりすることによって形成される。

【００２２】以上の構成からなるインダクタ１は、螺旋
状コイルＬ１の軸方向に対向して入出力外部電極７，８
が形成されており、いわゆる横巻きタイプの構造を有し
ている。従って、螺旋状コイルＬ１の両終端部は、電圧
差の殆どない同じ側の入出力外部電極７，８に接近する
だけであるため、入出力外部電極７，８と螺旋状コイル
Ｌ１との間に発生する浮遊容量が抑えられる。しかも、
磁性体２が、フェライトに硼珪酸ガラスを２０〜８０ｖ
ｏｌ％混合した混合材料からなるので、磁性体２の誘電
率が１２以下で、かつ、１ＧＨｚでの複素透磁率が２以
上となり、ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性が優れたイ
ンダクタ１を得ることができる。

【００２３】図４に、本第１実施形態のインダクタ１の
インピーダンス特性を示す（実線２０参照）。この場
合、磁性体２の材料には、前記表１に示す試料番号４の
混合比率のものを使用し、螺旋状コイルＬ１の巻回数を
３７ターンとし、インダクタ１の長さを１．６ｍｍ、幅
を０．８ｍｍ、厚みを０．８ｍｍとした。比較のため
に、磁性体２の材料として、表１に示す試料番号１の混
合比率のものを使用し、螺旋状コイルＬ１の巻回数を１
５ターンとしたインダクタ１のインピーダンス特性も併
せて記載している（点線２１参照）。さらに、いわゆる
縦巻タイプのインダクタ（コイルの軸に対して平行な面
に入出力外部電極を設けた構造のインダクタ）であっ
て、かつ、磁性体の材料として、表１に示す試料番号１
の混合比率のものを使用した従来のインダクタのインピ
ーダンス特性も併せて記載している（一点鎖線２２参
照）。なお、インピーダンス特性の測定には、ネットワ
ークアナライザを使用した。

【００２４】図４より、本発明のインダクタ１のインピ
ーダンスは、低周波領域では小さいが、高周波領域（Ｇ
Ｈｚ帯）では大きく、高周波領域でのインピーダンス特
性が向上していることがわかる。

【００２５】［第２実施形態、図５〜図７］本発明に係
るインダクタの別の実施形態を図５〜図７に示す。本第
２実施形態では、コイルの軸方向がグリーンシートの積
み重ね方向に対して平行なインダクタ１ａについて説明
する。

【００２６】図５に示すように、インダクタ１ａは、コ
イル導体パターン３を設けたグリーンシート４と、引出
用導体ビアホール６ａを設けたグリーンシート５で構成
されている。グリーンシート４，５は、フェライトに低
誘電率非磁性体を２０〜８０ｖｏｌ％混合した混合材料
からなり、前記第１実施形態と同様の方法で形成され
る。

【００２７】それぞれのコイル導体パターン３は、グリ
ーンシート４に設けられたビアホール６を介して、電気
的に直列接続される。このコイル導体パターン３の積層
を繰り返すことで、インダクタ１ａに必要なコイルの巻
数を得る。そして、その上下に、引出用導体ビアホール
６ａのみが設けられているグリーンシート５を積層す
る。

【００２８】積層されたグリーンシート４，５は、一体
的にプレス加圧、圧着、焼成され、図６及び図７に示す
ように、磁性体２が得られる。これにより、各コイル導
体パターン３は、グリーンシート４，５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Ｌ２を構成す
る。

【００２９】磁性体２の両端部に、それぞれ入力外部電
極７及び出力外部電極８が設けられている。これら入出
力外部電極７，８は、磁性体２の内部に設けられた螺旋
状コイルＬ２の両端部（具体的には、引出用導体ビアホ
ール６ａ）にそれぞれ電気的に接続されている。

【００３０】以上の構成からなるインダクタ１ａは、螺
旋状コイルＬ２の軸方向に対向して入出力外部電極７，
８が形成されており、いわゆる横巻きタイプの構造を有
している。しかも、磁性体２が、フェライトに硼珪酸ガ
ラスを２０〜８０ｖｏｌ％混合した混合材料からなるの
で、磁性体２の誘電率が１２以下でかつ１ＧＨｚ以下で
の複素透磁率が２以上となる。従って、このインダクタ
１ａは、前記第１実施形態のインダクタ１と同様の作用
効果を奏する。

【００３１】［他の実施形態］本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種
々の構成に変更することができる。例えば、低誘電率非
磁性体は、硼珪酸ガラスの他に、シリカガラス、硼珪酸
ガラス、ステアタイト、アルミナ、フォルステライト、
ジルコン、あるいは、これらの混合材料であってもよ
い。フェライト材料と混合した場合の誘電率及び複素透
磁率と混合体積比率の関係は、これらの材料でも略同じ
傾向を示すことがわかっているので、使用する材料は、
成型や焼成条件などを考慮して適宜選択される。

【００３２】また、前記実施形態では、複数の磁性体層
と複数のコイル導体パターンとを積み重ねて構成した積
層型インダクタを例にして説明したが、必ずしもこれに
限定されるものではない。例えば、金属線をソレノイド
状に巻回したコイルを成形型にセットした後、磁性体ス
ラリーを成形型に注入することにより、磁性体の内部に
コイルを埋設したものであってもよい。

【００３３】さらに、前記実施形態では、電気的接続手
段としてビアホールを用いたが、必ずしもこれに限るも
のではない。例えば、図２に示したインダクタ１を形成
する場合、印刷等の方法により、ペースト状の磁性体材
料にてグリーンシート４を形成した後、そのグリーンシ
ート４の表面にペースト状の導電性材料を塗布して第１
層目のコイル導体パターン３を形成する。次に、前記コ
イル導体パターン３の両端部が露出するように、ペース
ト状の磁性体材料を前記コイル導体パターン３の上から
塗布し、コイル導体パターン３が内蔵されたグリーンシ
ート４を形成する。さらに、その上にペースト状の導電
性材料を塗布して第２層目のコイル導体パターン３を形
成する。このとき、グリーンシート４の開口部から露出
している第１層目のコイル導体パターン３の両端部に、
第２層目のコイル導体パターン３の両端部が電気的に接
続するようにする。すなわち、グリーンシート４に形成
した開口部にて第１層目のコイル導体パターン３の端部
と第２層目のコイル導体パターン３の端部を直接接触さ
せて電気的に接続するようにしたものであってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、いわゆる横巻き構造を採用するとともに、磁
性体が、フェライトに低誘電率非磁性体を２０〜８０ｖ
ｏｌ％混合した混合材料からなるので、浮遊容量を低減
することができ、高周波領域（ＧＨｚ帯）で高いインピ
ーダンスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインダクタの第１実施形態の外観
斜視図。

【図２】図１に示したインダクタの構成を示す分解斜視
図。

【図３】図１に示したインダクタの平面図。

【図４】図１に示したインダクタのインピーダンス特性
を示すグラフ。

【図５】本発明に係るインダクタの第２実施形態の構成
を示す分解斜視図。

【図６】図５に示したインダクタの外観斜視図。

【図７】図６に示したインダクタの模式図。

【符号の説明】

１，１ａ…インダクタ２…磁性体３…コイル導体パターン４，５…グリーンシート６…ビアホール（電気的接続手段）７，８…入出力外部電極Ｌ１，Ｌ２…コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西井基京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者坂本幸夫京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5E041 AB00 AB20 HB15 NN12 NN15 5E070 AA01 AB07 BA12 BB01 CB01 CB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性体と、前記磁性体の内部に設けられたコイルと、前記磁性体の表面に前記コイルの軸方向に対向して設け
られ、かつ、前記コイルの両端部が電気的に接続された
入力外部電極及び出力外部電極と、前記磁性体が、フェライトと前記フェライトより低い誘
電率を有した低誘電率非磁性体とを含む混合材料からな
り、前記低誘電率非磁性体の混合比率が２０〜８０ｖｏ
ｌ％であること、を特徴とするインダクタ。
【請求項２】前記低誘電率非磁性体が、シリカガラ
ス、硼珪酸ガラス、ステアタイト、アルミナ、フォルス
テライト及びジルコンの少なくとも一つからなることを
特徴とする請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】前記磁性体が前記混合材料からなるグリ
ーンシートを積層することにより構成されるとともに、
前記コイルが前記グリーンシートの表面にそれぞれ設け
たコイル導体パターンを前記グリーンシートに設けた電
気的接続手段を介して電気的に接続することにより構成
されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
のインダクタ。
【請求項４】前記磁性体の誘電率が１２以下であり、
かつ、１ＧＨｚでの複素透磁率が２以上であることを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインダ
クタ。