JP2005223147A - チップコイル - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気損失等のないチップコイルを提供する。
【解決手段】 チップコイルのコア部２のうち、磁束が集中する箇所を避けてチップコイルの電極を配置する。すなわち、コア部２の両鍔部５，６各々の長手中央方向にリードフレーム１５，１６を配し、その導通部２５ａ，２６ａを導線１１の端部とともに、両鍔部５，６上に設けた、金属薄膜からなる内部電極２３，２４に接合するとともに、外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃを、コア胴部４の側方へ突出するように引き回す構造とすることで、電極によるコイルの磁気損失がなくなり、特性劣化やＱ値の低下も防止できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、小型の電子機器や無線通信機器のアンテナ等として使用するチップコイルに関するものである。

電子機器の小型化、軽量化に伴い電子部品の小型化（チップ化）への要求が強まっている。例えば、特許文献１に開示された、チップ電子部品としてのチップインダクタは、両端にフランジ状に突出した鍔部を有し、四角柱状の巻回胴部に導線を巻回してコイルを構成するもので、鍔部の端面の一部には、メッキが施された電極が形成されている。

特開平９−２１９３１８号公報

図６は、従来のチップインダクタの構成の一例を示している。図６に示すチップインダクタ６０は、コアの鍔部６２，６４の周縁一面に電極６５，６７が形成されており、チップインダクタの長手方向が、回路基板上の信号線であるパターン６１，６３が走る方向と同じ方向となるように回路基板上へ実装される。

上述した従来のチップインダクタに対して、電磁界シミュレーションを行ったところ、図７に示すように、コアの構成要素である鍔部６２，６４の○印で示す部分に磁束が集中することが判明した。すなわち、従来のチップインダクタは、図６、および図７から分かるように、コアにおける磁束の集中箇所に電極６５，６７が形成された構造を有する。

従来のインダクタは、上記のような構造をとる結果、インダクタとしての磁気損失が大きくなり、Ｑ値も低下するという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、磁気損失、感度特性やＱ値の低下等が少なく、各種の無線通信機器（例えば、無線ＲＦＩＤ）に搭載して無線通信用アンテナ等としての使用に適したチップコイルを提供することである。

かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明は、胴部および該胴部の両端に配された鍔部を有するコア部と、上記胴部に形成されたコイル導体と、上記コイル導体と導通する外部電極とを備え、上記外部電極を上記両鍔部の間に配置したことを特徴とする。

例えば、さらに、上記外部電極から延出した導通部を備え、上記導通部は上記コイル導体の端部と接続されていることを特徴とする。また、例えば、上記導通部の幅は、上記胴部の幅よりも小さいことを特徴とする。

例えば、上記導通部は、上記コア部における上記胴部の幅内に収まるように配置されていることを特徴とする。また、例えば、上記鍔部に内部電極が形成され、該内部電極に上記コイル導体が接続されていることを特徴とする。

例えば、上記内部電極の幅は、上記胴部の幅よりも小さいことを特徴とする。また、例えば、上記内部電極は、絶縁基板に形成された金属被膜であり、上記絶縁基板を上記鍔部に固定してなることを特徴とする。さらに、例えば、上記外部電極の先端部分は固定されていないことを特徴とする。

本発明によれば、コイルの電極等によるコイルの磁気損失をなくし、感度低下およびＱ値の低下を防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係るチップコイルにおける電極の配置を説明するための図である。上述した電磁界シミュレーションにより、チップコイルにおける磁束の集中箇所が判明した。磁束の集中箇所とは、図１において○印を付した部分であり、コア胴部４と鍔部５，６からなるコア２の両端の角部４箇所と、コア胴部４の両端部分の角付近４箇所とが主な集中箇所である。

本実施の形態例に係るチップコイルでは、このような磁束の集中箇所を避けるため、図１に示すように、電極としてＴ字状のリードフレーム１５，１６を用い、これらの電極を磁束の集中箇所と重ならないように配置した。リードフレーム１５，１６は、それぞれの両端部を外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃとした帯状部分と、その帯状部分の略中間部位において帯状部分と垂直に延出した導通部２５ａ，２６ａとからなる、Ｔ字型の形状を有する。

導通部２５ａ，２６ａは、後述する方法で鍔部５，６にそれぞれ固定され、コア２の中央方向に向かって引き伸ばされており、外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃは、コア胴部４の側方へ突出するように引き回されている。図１から分かるように、導通部２５ａ，２６ａの幅はコア胴部４の幅よりも狭くなっており、コア胴部４の幅内に収まるように配置することで、コア２を平面視したとき、リードフレーム１５，１６は、磁束の集中箇所とは重ならない構成になっている。

次に、本実施の形態例に係るチップコイルの製造工程、およびその構造を詳細に説明する。図２は、本実施の形態例に係るチップコイルの製造工程を示している。図２の（ａ）に示す工程では、チップコイルのコア２へ基板２１，２２を固定する。これらの基板２１，２２は、セラミック製の絶縁基板である。基板２１，２２の表面には、銅（Ｃｕ）の金属薄膜が形成され、それらが内部電極２３，２４を構成している。

鍔部５，６の上面部分のうち、コア胴部４側の端部には、基板２１，２２の大きさに合わせた凹部３１，３２が設けられている。そこで、凹部３１，３２それぞれに、接着剤で基板２１，２２を固定する。

なお、鍔部５，６の上面における内部電極２３，２４の固定位置は、図１または図７に示す磁束の集中箇所を避けた位置であればよく、例えば、図示は省略するが、鍔部５，６上面の中央部分に設けてもよい。チップコイルを平面視した場合において、内部電極（金属薄膜）２３，２４の幅は、コア胴部４の幅よりも小さく、内部電極の取り付け位置は、コア２におけるコア胴部４の幅内に収まるように配置されている（図１参照）。また、金属薄膜を直接、鍔部５，６に形成しないのは、透磁率の高い磁性材料、例えば、フェライトにより構成されているコア２と、金属薄膜とに熱収縮率の違いがあり、それが原因となって金属薄膜がコア２より剥がれるのを防止するためである。また、コア２に内部電極２３，２４を形成したのは、コイル導体１１となる導線の端部を固定できる箇所をコア２に設けることで、チップコイルを量産する上での便宜を図るためである。

図２（ｂ）に示す工程では、コア２のコア胴部４に、チップコイルのインダクタンス値が所望の値となるように、所定の回数だけ導線を巻き回して、コイル導体１１を構成する。そして、その導線の端部１１ａ，１１ｂそれぞれを、内部電極２３，２４に接合する。導線として、例えば、ポリウレタンで被覆された銅線（ポリウレタン性被覆線）、あるいはポリイミド性被覆線を使用する。また、内部電極２３，２４への端部１１ａ，１１ｂの接合は、例えば、金属拡散による接合、導電性接着剤による接合、あるいは溶接により行う。

なお、コイル導体１１は、例えば、コイルパターンが形成されたグリーンシートを積層して形成したものや、コア胴部４の表面に厚膜または薄膜の金属被膜を形成したものであってもよい。

次の工程では、リードフレーム１５，１６を固定する。上述したＴ字型の形状を有するリードフレーム１５の導通部２５ａを、図２の（ｃ）に示すように、コイル導体１１の端部１１ａと内部電極２３上において接続固定する。また、リードフレーム１６の導通部２６ａを、コイル導体１１の端部１１ｂと内部電極２４上において接続固定する。上記のように導通部２５ａ，２６ａは、その幅がコア胴部４の幅よりも小さいため、コア胴部４の幅内に収まるように配置できる。

リードフレーム１５，１６としては、例えば、無酸素銅（Ｈ、または（１／２）Ｈ）にメッキを施したものを使用する。また、リードフレーム１５，１６の内部電極２３，２４への固定は、例えば、金属拡散による接合、溶接、はんだ接合、あるいは導電性接着剤による接合という方法をとる。内部電極２３，２４は、リードフレーム１５，１６の固定と、上述した導線の端部１１ａ，１１ｂの接合とを行えるだけの領域（面積）を確保でき、一定の接合強度を維持できれば、その形状は、図示したような矩形に限定されず、例えば、円形や楕円形等であってもよい。

図２の（ｄ）に示す工程では、リードフレーム１５，１６が固定されたコア２全体に対して、リードフレーム１５，１６の一部がチップコイルの短手方向の両側に突出して外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃが形成されるように樹脂８で被覆する。例えば、樹脂８としてゴム弾性系のシリコン樹脂でチップコイル全体を封止することで、コア２への応力の緩和やコア２への衝撃を緩和して、機械的な振動や湿度等に対する耐性を向上させることができる。なお、封止に使用する樹脂８は、低応力のエポキシ系樹脂であってもよい。

次の工程で、外装を形成する。すなわち、図２の（ｅ）に示すように、例えば、エポキシ系樹脂で封止することで、外装９を形成する。そして、続く工程において、図２の（ｆ）に示すように、リードフレーム１５，１６の外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃを折り曲げて、チップコイルの電極を形成する。

図３は、本実施の形態例に係るチップコイル全体の構造を示すための透視図である。図２に示す各工程を経て製造されたチップコイルは、図３に示す内部構造を有しており、コア胴部４の両側に配置された鍔部５，６の上面に、コイル導体１１を構成する導線の端部１１ａ，１１ｂそれぞれが内部電極２３，２４に固定されることで、これらの端部１１ａ，１１ｂと導通部２５ａ，２６ａがそれぞれ接続される。導通部２５ａ，２６ａは、コア導体４の長手方向中央に向けて引き出されており、外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃは、外装９より突出して、外装９の表面形状に沿って折り曲げられている。すなわち、本発明に係るチップコイルは、図６に示す従来のチップコイルのように、コイルの両端部分に電極が形成される構造をとらず、チップコイル１０の長手方向中央に向かって電極の位置がずれた構成を有する。

また、本実施の形態例に係るチップコイルの外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃは、図２の（ｆ）や図３に示すように、外装９より突出した部分（図２（ｆ）に示す、折り曲げた部分）が外装樹脂に固定されていない構造を有する。そのため、チップコイル１０を基板上に実装した後、基板に外力が加わってたわんだ場合でも、そのたわみに対応して外部電極２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃが弾力性を発揮する。その結果、基板たわみを原因とする、電極と基板上のパターンとの断線状態（はんだクラック）を抑止することができる。

以上説明したように、本実施の形態例によれば、チップコイルのコア部のうち磁束が集中する箇所を避けてチップコイルの電極を配置することで、電極やランドパターンによるコイルの磁気損失をなくし、感度の低下やＱ値の低下を防止することができる。また、当該チップコイルを実装する基板上のランドパターンを、かかる電極配置に対応させて、例えば、コイルの磁束経路を遮断あるいは分断しないように配することで、ランドパターンによる磁気損失や感度の低下、Ｑ値の低下をも防止できる。

また、外部電極の端部がチップコイルの外装樹脂に固定されない構造とすることで、チップコイルが実装された基板がたわんでも、基板上のパターンと電極との断線が抑制され、それらの接合強度を確保しながら電気的な接続を維持することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、図４に示す形状となるようにリードフレーム３５，３６を折り曲げ、上記実施の形態例と同様、磁束が集中する箇所を避けた位置にそれらを配する。その際、リードフレーム３５，３６の導通部３５ａ，３６ａそれぞれが、導線の端部が接合されている内部電極（金属薄膜）上にくるようにし、リードフレーム３５，３６が互いに対向するように位置合わせして、固定する。

図５は、この変形例に係るチップコイル２０の外観斜視図である。このチップコイル２０は、図４に示すリードフレーム３５，３６の一部をチップコイル２０の短手方向の両側に突出させて、外部電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｂ，３６ｃを形成し、樹脂として、例えば、ゴム弾性系のシリコン樹脂で全体を封止してなる。すなわち、図５に示すチップコイル２０は、リードフレーム３５，３６の一部がチップ本体の上部から突出し、それらがチップの側壁に沿ってそのまま下部へ延び、底面に向けて折り曲げられた構造の電極を有する。

チップコイル２０の外部電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｂ，３６ｃは、チップ本体の外部において外装樹脂に固定されていない。そのため、チップコイルを基板上の実装した後、基板に外力が加わってたわんだ場合でも、外部電極の有する弾力性により、それらの電極と基板上のパターンとの断線状態を抑止することができる。

本発明の実施の形態例に係るチップコイルにおける電極配置を説明するための図である。 実施の形態例に係るチップコイルの製造工程を示す図である。 実施の形態例に係るチップコイル全体の構造を示すための透視図である。 変形例に係るチップコイルのリードフレーム形状を示す図である。 変形例に係るチップコイルの外観斜視図である。 従来のチップインダクタの外観構成の一例を示す図である。 電磁界シミュレーションによるチップインダクタの磁束の集中箇所を示す図である。

符号の説明

２ コア
４ コア胴部
５，６ 鍔部
８ 樹脂
１０，２０ チップコイル
１１ コイル導体
１１ａ，１１ｂ 導線端部
１５，１６，３５，３６ リードフレーム
２１，２２ 基板
２３，２４ 内部電極
２５ｂ，２５ｃ，２６ｂ，２６ｃ，３５ｂ，３５ｃ，３６ｂ，３６ｃ 外部電極
３１，３２ 凹部

Claims (8)

1. 胴部および該胴部の両端に配された鍔部を有するコア部と、
   前記胴部に形成されたコイル導体と、
   前記コイル導体と導通する外部電極とを備え、
   前記外部電極を前記両鍔部の間に配置したことを特徴とするチップコイル。
2. さらに、前記外部電極から延出した導通部を備え、前記導通部は前記コイル導体の端部と接続されていることを特徴とする請求項１記載のチップコイル。
3. 前記導通部の幅は、前記胴部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２記載のチップコイル。
4. 前記導通部は、前記コア部における前記胴部の幅内に収まるように配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のチップコイル。
5. 前記鍔部に内部電極が形成され、該内部電極に前記コイル導体が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のチップコイル。
6. 前記内部電極の幅は、前記胴部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項５記載のチップコイル。
7. 前記内部電極は、絶縁基板に形成された金属被膜であり、前記絶縁基板を前記鍔部に固定してなることを特徴とする請求項６記載のチップコイル。
8. 前記外部電極の先端部分は固定されていないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のチップコイル。

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