JP2005236070A - Flat surface magnetic element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面磁気素子の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a planar magnetic element.
近年、携帯機器の利用が盛んになるにつれ、内部で使われる電子部品の小型・低背(薄型)化と低消費電力化が進んできている。特に、電源等に用いられるトランスやインダクタ等の平面磁気素子についても、その小型・低背化を進めることが重要な課題となっている。また、低消費電力化の観点からは、平面磁気素子の低抵抗化が進められてきている。 In recent years, as the use of portable devices has become active, electronic components used inside are becoming smaller, lower in profile (thinner), and lower in power consumption. In particular, for planar magnetic elements such as transformers and inductors used for power supplies and the like, it has become an important issue to reduce the size and height of the planar magnetic elements. Further, from the viewpoint of reducing power consumption, the resistance of planar magnetic elements has been reduced.
ところで、従来は、平面磁気素子の平面コイルと電気的に接続する外部電極は、Agペースト等の低温硬化型の導電性ペーストで形成する方法が行われてきた(特許文献1等参照)。 By the way, conventionally, a method of forming an external electrode electrically connected to a planar coil of a planar magnetic element with a low-temperature curing type conductive paste such as an Ag paste has been performed (see Patent Document 1).
以下、図3に基づき、従来の平面磁気素子の製造工程とその構造について簡単に説明する。 Hereinafter, based on FIG. 3, the manufacturing process and structure of the conventional planar magnetic element are demonstrated easily.
従来の平面磁気素子では、まず、磁性基板2上にコイル端子3を具備した平面コイル1を形成する。次に、コイル端子3の上を除いて全面に、平面コイル1を埋め込むようにして上部磁性層6を形成する(図3(a)参照)。
In a conventional planar magnetic element, a
そして、Agペースト等の低温硬化型の導電性ペーストを用いて外部電極5を形成する(図3(b)参照)。
Then, the
このように低温硬化型の導電性ペーストで外部電極を形成する従来の方法では、コイル端子3上に導電性ペーストを落としこんで電気的に接続させ、コイル端子3と外部電極5を導通させることが必要となる。
しかしながら、コイル端子3上の空間は、上部磁性層6で囲われた閉塞した空間であるため、導電性ペーストを落としこんでも、空間内の空気がうまく逃げないために空隙部9として残ってしまい、導電性ペーストをコイル端子上に均一に接続することができないという問題がある。
However, since the space on the
そのため、外部電極5となる導電性ペーストとコイル端子3との間で無用の接続抵抗が発生することになり、平面磁気素子の抵抗を増加させてしまう問題があった。
For this reason, useless connection resistance is generated between the conductive paste serving as the
本発明は、このようにして生じる外部電極とコイル端子間の無用の接続抵抗の問題を解消し、平面磁気素子の更なる低抵抗化を実現するものである。 The present invention solves the problem of unnecessary connection resistance between the external electrode and the coil terminal generated as described above, and realizes further reduction in resistance of the planar magnetic element.
本発明者らは、低温硬化型の導電性ペーストを用いて外部電極を形成する際に、接続先となるコイル端子が、上部磁性層で囲われて凹んで閉塞した空間の底にあると、導電性ペーストがその空間内の空気に邪魔されて、コイル端子上へ均一に接続されないことに着目し、コイル端子が、このように凹んだ底にあることを避けるようにすればよいことに想到し、本発明を完成するに至った。 When forming the external electrode using the low-temperature curing type conductive paste, the present inventors, when the coil terminal as the connection destination is at the bottom of the space surrounded by the upper magnetic layer and recessed and closed, Focusing on the fact that the conductive paste is obstructed by the air in the space and is not uniformly connected onto the coil terminal, it is conceived that the coil terminal should be prevented from being in such a recessed bottom. Thus, the present invention has been completed.
つまり、コイル端子から電気的に接続を取った接続部をあらかじめ形成しておき、その接続部の面を外部電極の面と同じ位置にすれば、コイル端子が凹んだ底にあることを解消でき、空気に邪魔されることもない。 In other words, if the connection part that is electrically connected from the coil terminal is formed in advance and the surface of the connection part is set to the same position as the surface of the external electrode, the coil terminal can be eliminated from the recessed bottom. , I am not disturbed by the air.
また、本発明者らが、接続部と外部電極の接続抵抗について更に詳細に調査検討したところ、導電性ペーストをできるだけ厚くした方が、接続抵抗を低減できるとの知見が得られた。 Moreover, when the present inventors investigated and examined the connection resistance between the connection portion and the external electrode in more detail, it was found that the connection resistance can be reduced by making the conductive paste as thick as possible.
しかしながら、単純に導電性ペースト厚を増加させてしまうと、平面磁気素子の厚みが増加してしまい、平面磁気素子の特徴である低背形状を損なうこととなる。そこで、鋭意、検討を重ねた結果、接続部を中空状にして、導電性ペーストをその中に落としこむことで、外部電極厚みを増加させることなく、実質上の導電性ペースト厚を増加させ、結果として、接続抵抗を更に低減できることに想到した。 However, if the thickness of the conductive paste is simply increased, the thickness of the planar magnetic element is increased, and the low profile shape characteristic of the planar magnetic element is impaired. Therefore, as a result of earnest and examination, as a result of making the connection portion hollow and dropping the conductive paste into it, the thickness of the conductive paste is increased without increasing the external electrode thickness, As a result, the inventors have conceived that the connection resistance can be further reduced.
すなわち、本発明は、平面コイルのコイル端子と外部電極を電気的に接続する接続部を有し、該接続部の外部電極側の接続面が外部電極面と同一面として接続されてなることを特徴とする平面磁気素子によって上記課題を解決した。 That is, the present invention has a connection portion for electrically connecting the coil terminal of the planar coil and the external electrode, and the connection surface on the external electrode side of the connection portion is connected as the same surface as the external electrode surface. The above problems have been solved by the planar magnetic element.
また、本発明は、前記接続部が中空状であることを好適とするものである。 In the present invention, it is preferable that the connecting portion is hollow.
本発明は、平面磁気素子のコイル端子から電気的に接続された接続部の外部電極側の接続面を外部電極面と同一面にすることができたので、両者の接続抵抗を大幅に低減することができるようになった。 In the present invention, since the connection surface on the external electrode side of the connection portion electrically connected from the coil terminal of the planar magnetic element can be made the same surface as the external electrode surface, the connection resistance between the two is greatly reduced. I was able to do it.
更に、接続部を中空状にすることにより、外部電極の電極厚みを増加させることなく、接続部と接続される導電性ペーストの厚みを実質的に増加することができ(図2(d))、より接続抵抗を低減できるようになった。 Furthermore, by making the connecting portion hollow, the thickness of the conductive paste connected to the connecting portion can be substantially increased without increasing the electrode thickness of the external electrode (FIG. 2 (d)). The connection resistance can be further reduced.
そして、以上のことから、平面磁気素子の更なる低抵抗化を実現することができた。 From the above, the planar magnetic element can be further reduced in resistance.
図1と図2に示す断面模式図に基づき、本発明の平面磁気素子の製造工程と構造を簡単に説明する。なお、具体的な製造工程の例を、後述の実施例において更に詳述する。 The manufacturing process and structure of the planar magnetic element of the present invention will be briefly described based on the schematic cross-sectional views shown in FIGS. In addition, the example of a specific manufacturing process is further explained in full detail in the below-mentioned Example.
図1と図2中、符号1は平面コイル、2は磁性基板、3はコイル端子、4は接続部、5は外部電極、6は上部磁性層である。
1 and 2,
本発明では、まず、図1(a)、図2(a)に示すように、磁性基板2のコイル端子部位置に接続部形成用の貫通孔10をショットブラスト等の方法で形成しておく。
In the present invention, first, as shown in FIGS. 1 (a) and 2 (a), a
次に、磁性基板2上に平面コイル1とその平面コイル1のコイル端子3をCuの電気めっき法等により形成する。ここで、貫通孔10にもCuが埋め込まれるが、その径が小さい場合は、図1(b)に示すように、貫通孔10がCuで埋め尽くされて接続部4が形成されることになる。一方、貫通孔10の径がある程度以上であると、図2(b)に示すように、接続部4に中空状の空間11を残すこともできる。
Next, the
次に、図1(c)、図2(c)に示すように、コイル端子3以外の平面コイル1の全面に上部磁性層6を形成する。
Next, as shown in FIGS. 1C and 2C, the upper
最後に、図1(d)、図2(d)に示すように、コイル端子3から電気的に接続された接続部4の外部電極5側の面が、外部電極5が形成される磁性基板2と同一面にあるように外部電極5を形成する。
Finally, as shown in FIGS. 1D and 2D, the surface of the
こうすることで、外部電極5を形成した際に均一な接続が可能となり、低抵抗化を実現した平面磁気素子を完成できる。
By doing so, uniform connection is possible when the
また、これにより、そもそも閉塞した空間が無くなることから、空間内の空気の問題を解消でき、接続部4を介して外部電極5とコイル端子3間の均一な接続がとれることになるのである。
In addition, since the closed space is eliminated, the problem of air in the space can be solved, and a uniform connection between the
なお、ここで言う同一面とは、接続部4の外部電極5側の面と、外部電極5の接続部4側の面が重なり合って一致しているか、又は、図4に示すように50μm以内に位置していることを言う。
The same surface as used herein means that the surface on the
本発明者らが、接続部4の磁性基板2の面に対しての凹凸について詳細に検討したところ、接続部4が磁性基板2の面より凸の場合を正、凹の場合を負として、−50μm以上が好適な範囲であることを明らかとすることができた。つまり、接続部4が50μm以上凹んでいると、従来例と同様に導電性ペーストがうまく接続できなくなり、接続抵抗が増加することになる(図4参照)。
When the present inventors examined in detail the unevenness of the
一方、凸の場合は、凸の分だけ、外部電極が厚くなるため、低背化の観点からは、大きく凸にするのは不利であり、重なり合って一致しているようにすることが好ましい。 On the other hand, in the case of convexity, the external electrode becomes thicker by the convexity. Therefore, from the viewpoint of reducing the height, it is disadvantageous to make the convexity large, and it is preferable to overlap and match.
なお、図2(d)の場合では、導電性ペーストが中空状の空間11に入り込み、そこだけ外部電極厚みより厚い導電性ペースト部からなる外部電極の貫入部12が形成される。これによって、接続抵抗が更に低減できる。
In the case of FIG. 2 (d), the conductive paste enters the
この中空状の空間11について詳細に調査した結果、その内径(以下「中空径」という。)を50μm以上とすることが好適であることがわかった。すなわち、50μmより中空径が小さいと導電性ペーストが中空部に入り込みにくくなるからである。
As a result of examining the
次に、本発明を実施例により、更に具体的に説明する。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Fe2O3/ZnO/CuO/NiO = 49/23/12/16(mol%)組成のフェライト基板に、ショットブラストにより、コイル端子部位置に接続部形成用の100、150、180、および210μm径の貫通孔を形成した。次に、電気めっきの際のシード膜として0.5μm厚のCu膜をスパッタ法で成膜した。次に、シード膜上にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィーにより、厚み90μm、7ターンのスパイラルコイルのレジストフレームを形成した。電気めっきによりレジストフレーム内にCuを析出させた後、レジストフレームを剥離し、湿式エッチングでコイル間のめっき下地を取り除いて平面コイルを完成させた。 Fe 2 O 3 / ZnO / CuO / NiO = 49/23/12/16 (mol%) composition ferrite substrate 100, 150, 180, and 210 μm for forming the connecting portion at the coil terminal position by shot blasting A through hole having a diameter was formed. Next, a Cu film having a thickness of 0.5 μm was formed by sputtering as a seed film for electroplating. Next, after applying a photoresist on the seed film, a spiral coil resist frame having a thickness of 90 μm and 7 turns was formed by photolithography. After depositing Cu in the resist frame by electroplating, the resist frame was peeled off, and the plating base between the coils was removed by wet etching to complete a planar coil.
その際に、貫通孔径が100μmの場合は、貫通孔がめっきCuで閉塞され、閉塞した接続部となった。 At that time, when the through-hole diameter was 100 μm, the through-hole was closed with plated Cu, resulting in a closed connection portion.
なお、接続部の外部電極側の面と外部電極の面の位置関係を変えるため、ワックスを貫通孔に任意に入れておいて電気めっきを実施することも行った。こうすることで、接続部の外部電極側の接続面の外部電極面からの距離を調整した。 In addition, in order to change the positional relationship between the surface of the connection portion on the side of the external electrode and the surface of the external electrode, electroplating was also performed by arbitrarily placing wax in the through hole. In this way, the distance from the external electrode surface of the connection surface on the external electrode side of the connection portion was adjusted.
一方、貫通孔径が150、180および210μm径の場合、めっきCuでは閉塞せずにそれぞれ、中空径が20、50、80μmの中空状の空間を有する接続部を形成することができた。 On the other hand, when the through-hole diameters were 150, 180, and 210 μm, it was possible to form a connecting portion having a hollow space with a hollow diameter of 20, 50, and 80 μm without being blocked by the plated Cu.
その後、Fe2O3/ZnO/CuO/NiO = 49/23/12/16(mol%)組成の磁性粉を樹脂に混合した樹脂フェライトペーストをコイル端子部以外の平面コイル上にスクリーン印刷し、150℃で熱硬化させて、150μm厚の上部磁性層を形成した。 Thereafter, a resin ferrite paste in which magnetic powder having a composition of Fe 2 O 3 / ZnO / CuO / NiO = 49/23/12/16 (mol%) is mixed with a resin is screen-printed on a planar coil other than the coil terminal portion. An upper magnetic layer having a thickness of 150 μm was formed by heat curing at 150 ° C.
次に、フェライト基板側にAgを主成分とする低温硬化型の導電性ペーストを用い、外部電極形状となるようにスクリーン印刷し、150℃で熱硬化させて、30μm厚の外部電極を形成し、平面磁気素子を完成させた。 Next, a low-temperature curing type conductive paste mainly composed of Ag is used on the ferrite substrate side, screen printed to form an external electrode, and thermally cured at 150 ° C. to form a 30 μm thick external electrode. A planar magnetic element was completed.
また、比較のため、ショットブラストによる貫通孔形成をせずに、途中の工程は上記と同一とし、最後の外部電極形成を上部磁性層側から行った従来の平面磁気素子を比較例として作製した。 In addition, for comparison, a conventional planar magnetic element in which the final process was performed from the upper magnetic layer side was made as a comparative example, without performing through-hole formation by shot blasting, and the intermediate process was the same as described above. .
以上のようにして作製した平面磁気素子をそれぞれ100個用意し、それらの抵抗を測定して平均値での比較を実施した。得られた平面磁気素子の抵抗評価結果を表1に示す。 100 planar magnetic elements prepared as described above were prepared, and their resistances were measured and compared with average values. Table 1 shows the resistance evaluation results of the obtained planar magnetic element.
表1から、コイル端子から電気的に接続された接続部を設けた本発明の平面磁気素子では、接続部を持たない比較例よりも抵抗が大幅に低減できていることがわかる。 From Table 1, it can be seen that in the planar magnetic element of the present invention provided with a connection portion electrically connected from the coil terminal, the resistance can be greatly reduced as compared with the comparative example having no connection portion.
さらに、接続部の外部電極側の接続面の外部電極面からの距離を見ると、50μm以内の凹みの場合が好適であることがわかる。 Furthermore, when the distance from the external electrode surface of the connection surface on the external electrode side of the connection portion is seen, it is found that the case of a recess within 50 μm is preferable.
また、中空状の空間を有する接続部では閉塞した接続部より、さらに抵抗が低減していることがわかる。特に、中空径に着目すると、50μm以上とすることが好適である。 Moreover, it turns out that resistance is reducing further in the connection part which has a hollow space compared with the obstruct | occluded connection part. In particular, when attention is paid to the hollow diameter, the thickness is preferably 50 μm or more.
1 平面コイル
2 磁性基板
3 コイル端子
4 接続部
5 外部電極
6 上部磁性層
7 導電性ペーストの厚み
8 中空径
9 空隙部
10 貫通孔
11 中空状の空間
12 外部電極の貫入部
DESCRIPTION OF
10 Through hole
11 Hollow space
12 External electrode penetration
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JP2004043937A JP2005236070A (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Flat surface magnetic element |
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Citations (4)
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