JP5978915B2

JP5978915B2 - 積層型インダクタ

Info

Publication number: JP5978915B2
Application number: JP2012231947A
Authority: JP
Inventors: 横山　智哉; 智哉横山; 章弘家田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: JP2014086452A

Description

この発明は、ランド電極を備えた積層型インダクタに関するものである。

従来、磁性体を含む複数のセラミックシートにコイル導体を印刷することにより形成し、当該複数のセラミックシートを積層して圧着することにより形成される積層型インダクタが知られている（特許文献１を参照。）。

ランド電極は、積層型インダクタの表面に複数設けられ、搭載された電子部品（ＩＣやコンデンサなど）と電気的に接続される。

特開２０００−２１６０２４号公報

圧着前の積層体の各層は、コイル導体が形成された領域では、コイル導体の厚みが加わり厚くなる。よって、コイル導体が形成された領域と、されていない領域では、厚みが異なる。その結果、平面視してコイル導体が形成された領域とランド電極が設けられた領域とが重ならない領域では、圧着時に十分な力がかからない。また、脱脂・焼成時に内部のセラミック層からガスが外部へ抜けようとする際に、内部電極層を押し上げる現象が起き得る。すると、デラミネーション（層間剥離）が発生する可能性がある。デラミネーションは、積層する圧力が十分に加わらない領域において、ランド電極が形成された層からさらに積層体の下の層で発生する。

そこで、この発明は、デラミネーションの発生を抑制する積層型インダクタを提供することを目的とする。

本発明の積層型インダクタは、磁性体を含む複数のセラミックシート上にコイル導体を形成し、非磁性体を含む複数のセラミックシート上のそれぞれに複数のランド電極を形成し、該非磁性体を含む複数のセラミックシートが最外層として積層されることにより形成される。

さらに、本発明の積層型インダクタは、平面視において、最外層にある前記複数のランド電極のうち、前記コイル導体と重複する第１の領域と、前記コイル導体と重複しない第２の領域を有しており、前記第２の領域にある前記複数のランド電極のうち、最外層から前記積層型インダクタの厚み方向に最も深い位置にあるランド電極の、さらに深い層に、前記ランド電極とは電気的に接続されていないダミー電極、或いは前記ランド電極と一端が電気的に接続され、他端がどことも接続されていないダミービアを設けたことを特徴とする。

ダミー電極が設けられた領域における層は、導電ペーストの厚みによって、厚みが増す。その結果、セラミックシートの積層体における第２の領域は、プレス圧がかかりやすくなり、本発明の積層型インダクタは、圧着力不足によるデラミネーションの発生を抑制することができる。

また、ダミービアを設けた場合も、プレス圧は、第２の領域において、ランド電極から当該ランド電極に接続されたダミービアに伝わる。そして、ダミービアは、ランド電極が形成された層から深い層を押し下げる。その結果、本発明の積層型インダクタは、圧着力不足によるデラミネーションの発生を抑制することができる。

また、前記第２の領域は、前記コイル導体が構成するループ形状の内側であることを特徴とする。ダミー電極またはダミービアは、圧着時のプレス圧が最もかかりにくいループ形状の内側であっても、圧着時のプレス圧をかけやすくする。

さらに、積層型インダクタは、複数のコイル導体を形成することを特徴とする。

この発明によれば、積層型インダクタは、デラミネーションの発生を抑制することができる。

積層型インダクタ１を示す図である。積層型インダクタ１の各層を示す図である。変形例に係る積層型インダクタ１Ａを示す図である。変形例に係る積層型インダクタ１Ａの各層を示す図である。

図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る積層型インダクタ１を説明する。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、電極を備えた積層型インダクタ１を示す図である。図１（Ａ）は、積層型インダクタ１の上面図である。図１（Ｂ）は、積層型インダクタ１の側面から見たＡ−Ａ断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示す積層型インダクタ１の側面の拡大図である。図１（Ｂ）において、紙面上側を積層型インダクタ１の上面側とし、紙面下側を積層型インダクタ１の下面側とする。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、積層型インダクタ１の上面側から順に、各層を上面から見た図である。

積層型インダクタ１は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、高さ方向に短い略直方体形状である。積層型インダクタ１は、図１（Ｂ）に示すように、積層体上面側から順に、ランド層１１、配線層１２（グランド層）、およびコイル層１３が積層されてなる。

ランド層１１および配線層１２は、それぞれ２層からなり、非磁性体を含む２枚のセラミックシートをそれぞれ積層してなる。コイル層１３は、５層からなり、磁性体を含む５枚のセラミックシートを積層してなる。

コイル層１３は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、内部に４つのインダクタ１０Ａ〜１０Ｄを備える。各インダクタ１０は、積層型インダクタ１の６層目から９層目となるセラミックシート上に形成されるコイルパターン（図２（Ｅ）を参照。）が積層方向に接続されることによって形成される。各コイルパターンは、セラミックシートに導電性ペーストを塗布（印刷）することにより、形成される。インダクタ１０Ａを構成する各コイルパターンは、図１（Ａ）に示すように、上面から見たときに、１つの環形状を形成するように、積層体の６層目から９層目となる各セラミックシートの上に同じ位置でそれぞれ形成される。インダクタ１０Ｂ〜１０Ｄを構成するコイルパターンも、インダクタ１０Ａを構成するコイルパターン同様に、上面から見たときに、各セラミックシートの上に同じ位置でそれぞれ形成される。なお、コイルパターンは、図１（Ｂ）に示すように、５層目の上面には、形成されない。

電極２０乃至電極２７は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、ランド層１１および配線層１２にまたがって配置される。ランド層１１および配線層１２は、電極２０乃至電極２７以外にも、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、上面図において、積層型インダクタ１の外周に配置される複数の電極３０を備える。

電極２０乃至電極２７は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、一部が積層型インダクタ１の上面で露出する。なお、実際の積層体は、さらに多数の電極を有しているが、本実施形態では、説明は省略する。

配線パターンは、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、配線層１２に設けられ、各電極を電気的に接続する。インダクタ１０Ａ〜１０Ｄは、配線パターンやインダクタ用ビア（不図示）を通じて、電極に電気的に接続される。

電子部品モジュールは、積層型インダクタ１の１層目（ランド層１１）における各電極にＩＣやコンデンサ等の電子部品が搭載されることにより形成される。

以下、電極の構成について、詳細に説明する。

電極２０、２３，２４、および２７は、図１（Ａ）に示す上面図において、それぞれインダクタ１０のコイルパターンの内側に配置されている。それ以外の電極は、図１（Ａ）に示す上面図において、コイルパターンの領域と重なるように配置されている。

電極２０は、図１（Ｃ）に示すように、ランド電極２００、ランド電極２０１、ランド電極２０２、ビア２０４、およびダミービア２０５からなる。なお、電極２３、電極２４、および電極２７は、電極２０と同じ構成を有する。

ランド電極２００乃至ランド電極２０２は、セラミックシートに導電性ペースト（銀を含むペースト）を塗布することにより、形成される。

ランド電極２００は、図２（Ａ）に示すように、積層型インダクタ１の上面側から１層目（ランド層１１）の上面に配置され、ランド電極２０１は、図２（Ｂ）に示すように、２層目（ランド層１１）の上面に、ランド電極２０２は、図２（Ｃ）に示すように、３層目（配線層１２）の上面に配置されている。ランド電極２００乃至ランド電極２０２は、図１（Ｂ）、図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）に示すように、それぞれ四角形の板状であり、積層型インダクタ１の上面側から積層方向に見ると、同じ領域に重なるように各層の上面にそれぞれ配置される。

ランド電極２０２は、図２（Ｃ）に示すように、配線パターンに接続され、３層目（配線層１２）の上面の他のランド電極と電気的に接続される。

ランド電極および配線パターンは、図１（Ｂ）および図２（Ｄ）に示すように、積層型インダクタ１を上面から見たときに、ランド電極２０２が配置される領域において、４層目以下には形成されていない。

ビア２０４は、導電体材料からなり、図１（Ｃ）、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、高さ方向に長い円柱形状である。また、ビア２０４は、図１（Ｃ）および図２（Ｂ）に示すように、ランド電極２０１を電極の中央で貫通する。さらに、ビア２０４の上端は、図１（Ｃ）に示すように、ランド電極２００に接続され、ビア２０４の下端は、ランド電極２０２に接続される。ビア２０４は、各ランド電極を貫通または各ランド電極に接続されることにより、各ランド電極を電気的に接続する。

ダミービア２０５は、ビア２０４と同様に、導電体材料からなり、高さ方向に長い円柱形状である。ダミービア２０５の上端は、図１（Ｃ）に示すように、ランド電極２０２に接続される。ダミービア２０５の下端は、図１（Ｂ）に示すように、ランド電極に接続されていない。図２（Ｃ）の破線に示すランド電極を貫通する各ビアは、ダミービア２０５と同様に、４層目の上面に形成されるランド電極に接続されない。
なお、各ビアは、円柱形状に限らず、角柱形状であってもよい。

ビア２０４およびダミービア２０５は、ランド電極２００乃至ランド電極２０２の中央部にレーザやパンチで孔を開けた後、当該孔に導電性ペースト（例えば、銀を含むペースト）を充填することにより形成される。その際、導電性ペーストは、各層の上面側及び下面側に、凸となるように充填されるため、積層体の圧着時に、上下の層を押圧する。さらに、ビア２０４およびダミービア２０５は、圧着時に積層体の上面にかけられたプレス圧を、下方向に伝える。また、導電性ペーストは、セラミックシートより硬度が高く、ビア２０４およびダミービア２０５を設けずにセラミックシートだけで各層を圧着するよりも、プレス圧が分散してしまうこともない。その結果、ダミービア２０５の下端は、ランド電極２０２が配置される領域のさらに下の層（４層目）を押圧し、プレス圧が不足することによるデラミネーションの発生を抑制することができる。

また、ダミービア２０５の下端が形成される３層目は、ダミービア２０５が３層目から下方向に凸となった状態で圧着される。その結果、層間（３層目と４層目の間）の密度は、増す。よって、積層体の脱脂・焼成時に発生するガスが当該層間に溜まりにくくなることにより、当該ガスに起因するデラミネーションは、発生しにくくなる。

電極２１は、図１（Ｃ）に示すように、ランド電極２１０、ランド電極２１１、ランド電極２１２、ランド電極２１３、およびビア２１４からなる。ランド電極２１０は、ランド電極２００に対応し、ランド電極２１１は、ランド電極２０１に、ランド電極２１２は、ランド電極２０２に、ビア２１４は、ビア２０４にそれぞれ対応する。よって、電極２０と重複する構成に関する説明は、省略する。また、電極２２、電極２５、および電極２６は、電極２１と同じ構成を有する。

電極２１は、図１（Ｃ）に示すように、積層型インダクタ１の上面側から４層目の上面にランド電極２１３を備える点で電極２０と異なる。また、ビア２１４は、電極２１２を貫通し、下端で電極２１３に接続される点でも、電極２０と異なる。

電極２１は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、積層型インダクタ１を上面側から見ると、インダクタ１０Ａのコイルパターンが配置された領域と重なる。コイルパターンが塗布された領域における層は、積層体の圧着前において、塗布されていない領域に比べて、厚みが増す。よって、電極２１とコイルパターンが重複する領域は、圧着時に十分なプレス圧がかかり、デラミネーションは発生しにくい。

以上のように、積層型インダクタ１は、電極とコイルパターンが重複する領域でも、重複しない領域でも、層の内部にまでプレス圧をかけやすく、デラミネーションの発生を抑制することができる。よって、積層型インダクタ１は、厚みのあるコイルパターンを形成しても、デラミネーションが発生しにくく、その結果、大電流を必要とするＤＣ−ＤＣコンバータにも用いることができる。

なお、積層型インダクタ１の形状は、直方体に限らない。また、インダクタ１０は、４個に限らず、複数であれば、それ以上でもそれ以下でもよい。

次に、図３は、変形例に係る積層型インダクタ１Ａの側面を示す図である。図４は、変形例に係る積層型インダクタ１Ａの各層を示す図である。ただし、図１および図２と重複する構成の説明は、省略する。

図３に示す積層型インダクタ１Ａは、電極２０Ａおよび電極２３Ａにおいて、図１に示す積層型インダクタ１と異なる。

電極２０Ａは、図３に示すように、ダミービア２０５に代えてダミー電極２０３が設けられる点において、図１（Ｃ）に示す電極２０と異なる。電極２３Ａは、電極２０Ａと同じ構成を有する。

ダミー電極２０３は、図４（Ｄ）に示すように、ランド電極２０２と同様に、積層型インダクタ１Ａを上面から見たときに、ランド電極２００乃至ランド電極２０２と重なるように配置される。ダミー電極２０３は、ランド電極２００乃至ランド電極２０２と同一の形状であり、同じ導電性ペーストからなる。ダミー電極２０３は、図３に示すように、ビア２０４にも接続されず、図４（Ｄ）に示すように、配線パターンにも接続されず、電気的にどこにも接続されない。なお、ダミー電極２０３は、正方形の板状に限らず、また、他のランド電極と異なる厚みであってもかまわない。また、ダミー電極２０３の材料は、銀を含む導電性ペーストに限らない。

電極２０Ａが配置された領域における層は、ダミー電極２０３が配置されることにより、ダミー電極２０３が配置されない場合に比べて、厚みが増し、密度も増す。その結果、圧着時のプレス圧は、電極２０Ａが配置された領域でかかりやすくなり、デラミネーションの発生を抑制することができる。

１…積層型インダクタ
１０…インダクタ
１１…ランド層
１２…配線層
１３…コイル層
２０〜２７、３０…電極
２００〜２０２、２１０〜２１３…ランド電極
２０３…ダミー電極
２０４、２１４…ビア
２０５…ダミービア

Claims

磁性体を含む複数のセラミックシート上にコイル導体を形成し、
非磁性体を含む複数のセラミックシート上のそれぞれに複数の電極を形成し、
該非磁性体を含む複数のセラミックシートが最外層として積層されることにより形成される積層型インダクタであって、
該積層型インダクタは、平面視において、最外層にある前記複数の電極のうち、前記コイル導体と重複する第１の領域と、前記コイル導体と重複しない第２の領域を有しており、
前記第２の領域にある前記複数の電極のうち、最外層から前記積層型インダクタの厚み方向に最も深い位置にある電極の、さらに深い層に、前記電極とは電気的に接続されていないダミー電極、或いは前記電極と一端が電気的に接続され、他端がどことも接続されていないダミービアを設けたことを特徴とする積層型インダクタ。
前記第２の領域は、前記コイル導体が構成するループ形状の内側であることを特徴とする請求項１に記載の積層型インダクタ。
前記コイル導体は、複数形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型インダクタ。