JP2005026495A - チップインダクタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを構成する導線の線径が小さくなってもインダクタンス値のばらつきが小さくなり、インダクタンス値の微調整も容易となるチップインダクタとその製造方法を提供する。
【解決手段】導線を連続して巻回して、密に巻かれた主巻回部１ａと疎巻き部や非巻回部１ｃとが一定間隔で形成されたコイル素材１Ｘとする。このコイル素材１Ｘを樹脂２と共に成形後、コイルの巻芯方向に一定の間隔をもって、疎巻き部や非巻回部１ｃにおいて切断する。切断面に端子電極３を形成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上に面実装可能なチップインダクタとその製造方法に係り、特に導線を巻回して得たコイル素材を樹脂成形し、巻芯方向に一定の間隔をもって切断し、切断面に端子電極を形成したチップインダクタとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻回されたコイル素材を樹脂内に収容して成形し、一定間隔をもって切断した後、端子電極を形成することにより得られるチップインダクタは、セラミックにより基体が構成される積層チップインダクタに比較して損失の少ないすなわちＱ値の高いものが提供できる点で好ましいものである。このようなチップインダクタとして、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、図１４（Ａ）に示すように、樹脂２０内に一定ピッチで巻かれたコイル２１を内蔵し、巻芯方向の両端に端子電極２２を設けたものである。このチップインダクタは、図１４（Ｂ）に示すように、コイル素材２１Ａを樹脂成形機２３内にコイル素材挿入口２３ａから連続的に供給し、樹脂成形機２３の樹脂注入口２３ｂから未硬化樹脂２０を注入し、樹脂成形機２３の途中で樹脂硬化を行い、出口２３ｃを通過した後にチップサイズに切断し、その後、チップ２４の切断面に端子電極２２を形成することにより製造する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８２８６８号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の電子機器の小型化に伴い、チップインダクタも小型化の傾向にあり、形状が１００５（長さ：１．０ｍｍ、幅と厚さ：０．５ｍｍ）以下となった場合、コイル用の導線の線径も４０μｍ以下のものを使用しないと、所望のインダクタンス値のものを得にくくなる。図１４（Ａ）の構造のチップインダクタを、線径４０μｍ以下の導線を使用して図１４（Ｂ）の方法で製造した場合、コイル素材２１Ａの強度が極端に弱くなるため、コイル素材２１Ａが変形しやすくなり、その結果、インダクタンス値のばらつきが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
また、前記チップインダクタのコイル素材２１Ａは同一間隔で連続的に巻回するため、インダクタンス値の調整を行うことが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、コイルを構成する導線の線径が小さくなってもインダクタンス値のばらつきが小さくなり、インダクタンス値の微調整も容易となるチップインダクタとその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のチップインダクタは、導線を連続して巻回して複数のチップインダクタ分のコイル素材を樹脂と共に一体に成形し、コイルの巻芯方向に一定の間隔をもって切断し、切断面に端子電極を形成したチップインダクタであって、
各チップインダクタ内のコイルが、１ターン以上密に巻回された主巻回部と、該主巻回部と前記端子電極との間に設けられ、１ターン未満となるように疎に巻回されるかまたは非巻回状をなす連絡部とからなることを特徴とする。
【０００９】
（２）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）に記載のチップインダクタにおいて、
前記コイルと一体に成形された樹脂の外法寸法ａに対し、コイルの外法寸法ｂを、ａ＞ｂ≧０．８ａとしたことを特徴とする。
【００１０】
（３）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）または（２）に記載のチップインダクタにおいて、
前記端子電極は、巻芯方向の両端面より端面と垂直をなす４面の端面近傍部にわたって連続して形成された袖部を有し、
前記主巻回部と前記袖部との間に巻芯方向に間隔が存在するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
（４）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）から（３）までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
前記樹脂はエポキシ樹脂、樹脂ポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂のいずれかもしくはこらの樹脂にセラミック粉末を混合してなることを特徴とする。
【００１２】
（５）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）から（４）までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
前記コイルは円形または略正方形の形状を有することを特徴とする。
【００１３】
（６）また、本発明のチップインダクタは、前記（１）から（５）までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
前記端子電極は、下地層が熱硬化型または紫外線硬化型の導電性ペーストにより構成され、表層が電気めっきにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
（７）本発明のチップインダクタの製造方法は、芯線に、導線を、一定ピッチごとに密に巻いた部分が存在するようにコイル素材を巻く工程と、
前記芯材に巻かれたコイル素材を、剥離可能な平面プレートに接着する工程と、
前記平面プレートに接着したコイル素材から前記芯線を抜く工程と、
前記平面プレート上に、前記コイル素材が型枠内の樹脂充填用空間に位置するように型枠をセットする工程と、
前記型枠内の前記空間内に樹脂を充填して硬化する工程と、
硬化させたコイル素材を含む樹脂を、前記コイル素材の疎に巻かれた部分毎に切断してチップを得る工程と、
前記チップの両端に端子電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする。
【００１５】
（８）また、本発明のチップインダクタの製造方法は、前記（８）に記載のチップインダクタの製造方法において、
前記芯線に巻いた複数本のコイル素材を前記平面プレート上に並列させて接着し、その後、複数本のコイル素材について同時に樹脂成形、切断を行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明によるチップインダクタの一実施の形態を示す側面図であり、コイルを透視して示す。図１（Ｂ）はその端面図である。このチップインダクタは、絶縁被覆を表面に設けたコイル１を収容して成形された樹脂２の両端に端子電極３を設けたものであり、コイル１は密に１ターン以上巻かれた主巻回部１ａと、該主巻回部１ａから延出して端子電極３に接続される連絡部１ｂとからなる。前記連絡部１ｂは、１ターン未満の疎に巻かれるか、あるいは曲線状、好ましくはコイル１の巻芯方向と平行をなす直線状をなす非巻回部分である。
【００１７】
図２は前記コイル素材１Ｘを示しており、芯線５（図４参照）に密に巻かれた主巻回部１ａとなる部分が、疎に巻かれた部分１ｃを介して一定間隔ごとに存在するように巻回されたものである。
【００１８】
図３はこのチップインダクタの製造方法の概略を示す工程図である。本発明においては、図３（Ａ）に示すコイル素材１Ｘを図３（Ｂ）に示すように樹脂２に内蔵するように成形し、樹脂２を硬化後、図３（Ｃ）に示すように、疎に巻かれた部分１ｃの中央で切断（４）することにより、図３（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、巻芯方向の両端面に連絡部１ｂの切断面が露出した素体を得る。
【００１９】
その後、連絡部１ｂの端面が露出した端面に、図３（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、導体粉末を樹脂製バインダおよび溶剤に混合した導体ペーストをディップ、印刷、転写などにより塗工し、乾燥して下地層３ａを形成した後、電気めっきにより半田付け容易な電極表面を形成する。
【００２０】
図４ないし図９は本発明によるチップインダクタの製造方法の一実施の形態を示す工程図である。まず図４に示すように、芯線５に、表面が被覆された銅、銀、アルミニウム、金、ニッケル、錫等のように導電率の高い導線を、一定ピッチごとに密に巻いた部分、すなわち前記主巻回部１ａが存在するようにコイル素材１Ｘを巻く。コイル素材１Ｘの巻回形状としては、図２に示したように円形とすることで効率よくコイル素材１Ｘの供給が可能である。また、このコイル素材１Ｘの巻回形状を正方形にすれば、コイル素材１Ｘの隣接する巻線列が平行になるように注意深く巻く必要があり、導線供給に若干の難を生じるが、正方形にすれば、コイルの内径面積が拡がり、少ない巻数でも高いインダクタンス値の設計が可能となる。
【００２１】
次に図５に示すように、芯材５に巻かれたコイル素材１Ｘを、剥離可能な平面プレート６に接着する。この平面プレート６としては、例えば熱や紫外線により接着力が低下する接着剤を塗布したもの等が用いられる。
【００２２】
次に前記平面プレート６に接着したコイル素材１Ｘから前記芯線５を抜く。そして、図６に示すように、前記コイル素材１Ｘより長さ、幅がやや大きい複数の樹脂充填用空間（スリット）７ａを有する金型７を用意し、前記コイル素材１Ｘの部分に前記空間７ａ内に位置するように平面プレート６上に配置する。そして図７に示すように、前記空間７ａに未硬化の樹脂２を充填し、硬化させる。
【００２３】
この樹脂としては熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂が好ましく、なかでもエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂等が好ましいが、他の硬化型樹脂あるいは熱可塑性樹脂を用いてもよい。なお、このような樹脂２にセラミック粉末を混合すれば、チップ表面を粗面化でき、端子電極３とチップとの接着強度を向上させることができる。
【００２４】
樹脂２を硬化させた後、図８に示すように、前記金型７を平面プレート６から外す。これにより硬化した樹脂２内にコイル素材１Ｘが内蔵された素材が得られる。このような素材を、図９に示すように、切断用の剥離可能な平面プレート６Ａに移し替え、主巻回部１ａの間の疎に巻かれた部分１ｃの中央で切断線４にそって切断することにより、チップ単体を得る。なお、前記剥離可能な平面プレート６、６Ａの表面には、ＰＥＴフィルムを基材とした紫外線剥離シートや熱剥離シートが使用できる。
【００２５】
その後、チップの両端に図３（Ｆ）、（Ｇ）で示したように端子電極３を形成する。この端子電極３の下地層３ａの形成において、この下地層３ａ形成のための導電性ペースト用バインダとして熱硬化型または紫外線硬化型樹脂を用い、硬化後に電気めっきを施す手法を用いれば、電子部品に一般的に用いられるものと同じ設備と治工具により対応が可能であり、コストダウンと工程の標準化が図れる。
【００２６】
このような本発明のチップインダクタは、図１０に示すように、主巻回部１ａの巻数を増やしたり、図１１のように主巻回部１ａの巻数を減らすことにより、インダクタンス値を微調整することが可能である。また、インダクタンス値は、主として主巻回部１ａの巻数で決定され、この部分は、前記特許文献１に記載のように加圧状態の樹脂と共に移動させるのではなく、金型内にセットして成形するため、導線の線径が４０μｍ以下のように細い場合でも変形するおそれがない。このため、インダクタンス値の揃ったインダクタンス素子が得られる。
【００２７】
特に本実施の形態で示したように、コイル素材１Ｘを芯線５に巻いたままで剥離可能な平面プレート６に接着した後、芯線５を抜き取る工程をとることにより、コイル素材１Ｘが平面プレート６に固定され、線径が４０μｍ以下の導線を用いる場合であっても、後工程の樹脂成形においてコイル素材１Ｘの変形が発生しにくくなり、インダクタンス値のばらつきを小さくすることができる。
【００２８】
また、本実施の形態で示したように、複数本のコイル素材１Ｘに金型７をセットして同時に樹脂成形を行うことにより、効率よくチップインダクタの製造を行うことができる。
【００２９】
本発明のインダクタにおいて、図１２に示すように、前記コイル１と一体に成形された樹脂２の外法寸法ａに対し、コイルの外法寸法ｂを、ａ＞ｂ≧０．８ａとすれば、コイル内径も大きくなり、大幅なＱの向上が図れる。また、ａ＞ｂ≧０．９ａとすれば、さらなるＱの向上が図れる。
【００３０】
また、前記端子電極３は、図１３に示すように、巻芯方向の両端面より端面と垂直をなす４面の端面近傍部にわたって連続して形成された袖部３ｂを有するが、前記主巻回部１ａと、前記袖部３ｂとの間の巻芯方向に間隔ｃを有するようにコイル１を配置することにより、コイル１によって生じるフラックスが端子電極３の袖部３ｂにかかる度合いを減少させることができ、さらなるＱ値の向上が図れる。また、被覆線でなるコイル１の表面は被覆の剥離により袖部３ｂに短絡する可能性があるが、前記間隔ｃを持たせることにより、短絡の有無によるインダクタンス値のばらつきを小さくすることができる。
【００３１】
【実施例】
図４（Ａ）で示した芯線５として、コイル素材１Ｘを巻回後に抜け易くするための表面処理を行った直径２１０μｍの金属に、コイル素材１Ｘとしてポリアミドイミド樹脂により被覆された銅線（ＡＩＷ線）の、線径３２μｍのものを使用し、巻回数は４．５ターン／１チップとなるように主巻回部１ａを連続的に５０個形成した。このようなコイル素材１Ｘを４０本平面プレート６上に整列させ、接着した。そして、４０本のスリット（空間７ａ）を有する金型７の前記スリットにそれぞれコイル素材１Ｘを収容し、樹脂２を充填した。本実施例では樹脂２としてエポキシ樹脂にアルミナ粉を１０重量％混合したものを用いた。
【００３２】
樹脂２の熱硬化後、コイル素材１Ｘを樹脂２に内蔵し成形した素材を切断用の平面プレート６Ａに移し替えて切断した。
【００３３】
端子電極３の下地層３ａの形成は、チップをシリコンゴムでなる支持台に設けた穴に嵌合し、その一端に導電性ペーストを塗布する方法で行った。導電性ペーストは、銀を主成分としバインダに熱硬化型の樹脂を用いたものであり、チップの両端の端面に導電性ペーストを塗布して仮乾燥した後、本乾燥した。端子電極の下地層３ａへの電気めっきは、ニッケルと錫により行ったが、他には銅とニッケルと錫、ニッケルと金、ニッケルとパラジウムと金、ニッケルとパラジウムと銀、あるいはニッケルと銀等で行ってもよい。本実施例での完成品寸法は、電気めっきが完了した状態で０６０３形状（長さ：０．６ｍｍ、幅と厚み：０．３ｍｍ）となるように設計した。
【００３４】
本発明のチップインダクタは、細い導線を用いて巻回されたコイルにおいてもインダクタンス値のばらつきを小さく製造できる点において、１００５以下の小型のチップインダクタにおいて特に好適である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、導線を巻回したコイル素材を樹脂と共に成形し、切断して得られるチップインダクタにおいて、密に巻かれた主巻回部の両側に疎巻き状や非巻回状の連絡部を設けて両端の端子電極に接続した構造としたので、コイルを構成する導線の線径が小さくなってもインダクタンス値のばらつきが小さくなり、インダクタンス値の微調整も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明によるチップインダクタの一実施の形態をコイルを透視した状態で示す側面図、（Ｂ）はその端面図である。
【図２】図１のコイルを得るためのコイル素材の斜視図である。
【図３】本実施の形態のチップインダクタの製造工程の概略を示す工程図である。
【図４】本実施の形態のコイル素材を芯線に巻いた状態を示す側面図である。
【図５】本実施の形態のコイル素材を平面プレートに接着した状態を示す平面図である。
【図６】本実施の形態のコイル素材を接着した平面プレートに金型をセットした状態を示す断面図である。
【図７】図６の金型内に樹脂を充填した状態を示す断面図である。
【図８】本実施の形態において、金型を外した樹脂成形後の状態を示す平面図である。
【図９】本実施の形態において、成形されたコイル素材を切断した状態を示す平面図である。
【図１０】本実施の形態において得られるチップインダクタの一例を、コイルを透視した状態で示す側面図である。
【図１１】本実施の形態において得られるチップインダクタの他の例を、コイルを透視した状態で示す側面図である。
【図１２】本実施の形態において、樹脂の外法とコイルの外法との好適な寸法関係を示す側面図である。
【図１３】本実施の形態において、主巻回部の好適な配置を示す側面図である。
【図１４】（Ａ）は従来のチップインダクタの側面断面図、（Ｂ）はその製造方法を説明する側面断面図である。
【符号の説明】
１：コイル、１ａ：主巻回部、１ｂ：連絡部、１ｃ：疎巻き部、１Ｘ：コイル素材、２：樹脂、３：端子電極、３ａ：下地層、３ｂ：袖部、４：切断線、５：芯線、６、６Ａ：平面プレート、７ａ：スリット、７：金型

Claims (8)

1. 導線を連続して巻回して複数のチップインダクタ分のコイル素材を樹脂と共に一体に成形し、コイルの巻芯方向に一定の間隔をもって切断し、切断面に端子電極を形成したチップインダクタであって、
   各チップインダクタ内のコイルが、１ターン以上密に巻回された主巻回部と、該主巻回部と前記端子電極との間に設けられ、１ターン未満となるように疎に巻回されるかまたは非巻回状をなす連絡部とからなることを特徴とするチップインダクタ。
2. 請求項１に記載のチップインダクタにおいて、
   前記コイルと一体に成形された樹脂の外法寸法ａに対し、コイルの外法寸法ｂを、ａ＞ｂ≧０．８ａとしたことを特徴とするチップインダクタ。
3. 請求項１または２に記載のチップインダクタにおいて、
   前記端子電極は、巻芯方向の両端面より端面と垂直をなす４面の端面近傍部にわたって連続して形成された袖部を有し、
   前記主巻回部と前記袖部との間に巻芯方向に間隔が存在するように構成したことを特徴とするチップインダクタ。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
   前記樹脂はエポキシ樹脂、樹脂ポリイミド樹脂、あるいはシリコン樹脂のいずれかもしくはこれらの樹脂にセラミック粉末を混合してなることを特徴とするチップインダクタ。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
   前記コイルは円形または略正方形の形状を有することを特徴とするチップインダクタ。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載のチップインダクタにおいて、
   前記端子電極は、下地層が熱硬化型または紫外線硬化型の導電性ペーストにより構成され、表層が電気めっきにより構成されていることを特徴とするチップインダクタ。
7. 芯線に、導線を、一定ピッチごとに密に巻いた部分が存在するようにコイル素材を巻く工程と、
   前記芯材に巻かれたコイル素材を、剥離可能な平面プレートに接着する工程と、
   前記平面プレートに接着したコイル素材から前記芯線を抜く工程と、
   前記平面プレート上に、前記コイル素材が型枠内の樹脂充填用空間に位置するように型枠をセットする工程と、
   前記型枠内の前記空間内に樹脂を充填して硬化する工程と、
   硬化させたコイル素材を含む樹脂を、前記コイル素材の疎に巻かれた部分毎に切断してチップを得る工程と、
   前記チップの両端に端子電極を形成する工程とを含むことを特徴とするチップインダクタの製造方法。
8. 請求項７に記載のチップインダクタの製造方法において、
   前記芯線に巻いた複数本のコイル素材を前記平面プレート上に並列させて接着し、その後、複数本のコイル素材について同時に樹脂成形、切断を行うことを特徴とするチップインダクタの製造方法。

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