JP2006278484A - コイル部品、及びコイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に作製可能なコイル部品を提供すること。
【解決手段】 このコイル部品１は、一平面に沿って形成されるコイル３４と、コイル３４を両面から挟み込むように配置される上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２と、を備え、コイル３４の軸心周りの領域に配置される第１磁性部材１３と、コイル３４の外側の領域であって、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材１４と、を備え、第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４と上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２とがそれぞれ離隔して配置されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コイル部品、及びコイル部品の製造方法に関する。

平面コイルをコアで挟み込んで形成されるコイル部品が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。下記特許文献１に記載されているコイル部品は、平面コイルの軸心部分と外周部分とにコアと一体的に形成された磁性部分が配置されている（下記特許文献の図２６参照）。
特開２００２−２０３７３２号公報

上記特許文献１に記載のコイル部品は、コアとなる材料基板を準備し、その材料基板に所定の加工を施すことで作製される。ところで、コイル部品の各部の寸法を厳密に設定しようとすると、材料基板の加工は微細になると共に加工精度を上げることも要求されるので、加工性が低下して容易にコイル部品を作製することが困難になる。

そこで本発明は、容易に作製可能なコイル部品を提供することを目的とする。また、そのようなコイル部品を製造する製造方法を提供することを目的とする。

本発明のコイル部品は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材と、コイルの外側の領域であって、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材と、を備え、第１磁性部材と一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されると共に、第２磁性部材と一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されている。

本発明によれば、コイルの軸心周り及び外側に配置される第１磁性部材及び第２磁性部材を磁性基板とは別途独立して設けているので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品を作製することができる。また、第１磁性部材及び第２磁性部材と磁性基板とは離隔しているので、第１磁性部材及び第２磁性部材と磁性基板とが対向する位置の磁路にギャップを設けることができる。

本発明のコイル部品の製造方法は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品の製造方法であって、磁性基板となる基板形成領域を含む磁性基板母材を一対準備する母材準備工程と、コイルが複数形成されたコイル集合体を準備するコイル準備工程と、コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材となる第１磁性材料を準備すると共に、コイルの外側の領域であって、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材となる第２磁性材料を準備する磁性材料準備工程と、一対の磁性基板母材の間に、コイル集合体と、第１磁性材料と、第２磁性材料とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する組立工程と、当該作製したコイル組立集合体を切り離してコイル部品とする切断工程と、を備える。

本発明によれば、コイルの軸心周り及び外側に配置される第１磁性部材及び第２磁性部材を磁性基板とは別途独立して準備するので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品を作製することができる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、一対の磁性基板母材の少なくともいずれか一方に、第１磁性材料及び第２磁性材料の少なくともいずれか一方の位置を定めるためのマーカーが形成されていることも好ましい。位置を定めるためのマーカーが形成されているので、磁性基板母材に対して第１磁性材料及び第２磁性材料を的確に配置することができる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、コイル集合体は、基板の主面に沿ってコイルが複数形成されていると共に、基板を貫通する開口部が設けられていることも好ましい。開口部に第１磁性材料又は第２磁性材料を配置することができるので、第１磁性材料又は第２磁性材料をコイル集合体に対して的確に配置することができる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、磁性基板母材を囲繞するように形成されると共に、第２磁性材料の位置を定めるための位置決め手段が形成されている配置治具を準備する治具準備工程を備え、組立工程においては、配置治具に一対の磁性基板母材の一方を配置し、当該配置された磁性基板母材に第２磁性材料を配置治具によって位置を定めながら接着することも好ましい。配置治具によって磁性基板母材に対する第２磁性材料の位置を定めながらコイル組立集合体を作製することができるので、磁性基板母材に対して第２磁性材料を的確に配置することができる。

本発明によれば、独立して加工した磁性基板、第１磁性部材、及び第２磁性部材を組み合わせてコイル部品を作製できるので、容易に寸法精度のよいコイル部品を提供できる。更に、磁路にギャップを設けることができるので、磁気飽和を緩和して直流重畳特性を向上することができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるコイル部品について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるコイル部品１の斜視図である。コイル部品１は表面実装型のコイル部品である。コイル部品１は、平板状のコア構造体１０と、他の基板と電気的に接続される外部端子２０とを備えている。コア構造体１０は、主に平板状の上部フェライトコア１１（磁性基板）及び主に平板状の下部フェライトコア１２（磁性基板）から構成されており、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。

コイル構造体１０の分解斜視図を図２に示す。上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２は、それぞれ矩形平板状をなしている。上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間には、第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４が配置されている。第１磁性部材１３は角柱形状をなしており、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２の略中央部に配置されている。尚、第１磁性部材１３は円柱形状でもよい。第２磁性部材１４は棒状の部材であって、上部フェライトコア１１（下部フェライトコア１２）の互いに対向する辺に沿って配置されている。第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４はそれぞれ磁性材料によって形成されている。第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４の、下部フェライトコア１２から上部フェライトコア１１に向かう方向の高さは、互いに同一となるように形成されている。

従って、第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４を下部フェライトコア１２に配置し、その上に上部フェライトコア１１を配置すると、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間に空隙が形成される。また、このようにして下部フェライトコア１２、第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４、上部フェライトコア１１を積み重ねてコア構造体１０を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に第１磁性部材１３が配されることになる。

図１の状態から外部端子２０を取り除いた状態の斜視図を図３に示す。図３に示すように、コア構造体１０を構成する上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間における空隙部分にコイル基板３０が納められている。コイル基板３０は保護樹脂層３３によって覆われている。保護樹脂層３３の周囲には接着樹脂層４０が設けられている。従って、コイル基板３０とコア構造体１０との間には保護樹脂層３３及び接着樹脂層４０が介在している。保護樹脂層３３はコイル基板３０を保護するために設けられている樹脂層である。接着樹脂層４０は、保護樹脂層３３で覆われたコイル基板３０をコア構造体１０に対して固定するための樹脂層である。

コア構造体１０の空隙が臨む端面からは、コイル基板３０の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁板３１、導出端電極３２、及び保護樹脂層３３が露出している。絶縁板３１はコイル基板３０を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極３２は後述するコイルに電気的に接続されており、図１に示した外部端子２０とも電気的に接続される部分である。

コイル基板３０について図４を参照しながら説明する。図４はコイル基板３０の平面図である。コイル基板３０の中央部分には穴３５が形成されている。導体材料によって形成されたコイル３４が、穴３５を囲むように配置されている。コイル３４は、穴３５に望む部分から外側に向かって、穴３５を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル３４はコイル基板３０の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極３２に電気的に接続されている。

コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２と、他方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２とは、それぞれコイル基板３０の対向する辺に設けられている。また、コイル基板３０の両面に設けられているコイル３４は、穴３５の周縁部に形成された表裏コンタクト部３６によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板３０の一方の辺に設けられている導出端電極３２と、他方の辺に設けられている導出端電極３２との間に電圧を印加すると、コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４から、他方の面に形成されているコイル３４へと流れる電流が生じる。

コイル基板３０の穴３５には第１磁性部材１３が挿入される。この様子を説明するために、図３における第１磁性部材１３近傍での断面図を図５に示す。図５に示すように、第１磁性部材１３はコイル基板３０の穴３５に挿入されている。

下部フェライトコア１２と第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４は互いに接着樹脂層４０を介して接着されている。また、下部フェライトコア１２と第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４とは離隔して配置されている。従って、下部フェライトコア１２と第１磁性部材１３との間には微小ギャップ４４が形成され、下部フェライトコア１２と一対の第２磁性部材１４との間にはそれぞれ微小ギャップ４２が形成されている。

同様に、上部フェライトコア１１と第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４は互いに接着樹脂層４０を介して接着されている。また、上部フェライトコア１１と第１磁性部材１３及び一対の第２磁性部材１４とは離隔して配置されている。従って、上部フェライトコア１１と第１磁性部材１３との間には微小ギャップ４１が形成され、上部フェライトコア１１と一対の第２磁性部材１４との間にはそれぞれ微小ギャップ４３が形成されている。

本実施形態の場合、微小ギャップ４１，４２，４３，４４にはそれぞれ接着樹脂層４０が充填形成されている。これらの微小ギャップ４１〜４４は、コイル基板３０のコイル３４に流れる電流で、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２が磁気飽和するのを緩和するために設けられている。より具体的には、このような微小ギャップ４１〜４４を設けることで、直流重畳した場合に生じる磁気飽和の閾値がより大きくなり、直流重畳特性が向上する。

コイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面には酸化膜３４ａが形成されている。酸化膜３４ａはコイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面に一様に形成されている。従って、コイル基板３０の周囲に配置される保護樹脂層３３は、コイル３４の各巻き線の間に一様に入り込む。この結果、コイル３４と保護樹脂層３３との間に微小空洞が形成されにくくなり、コイル３４と保護樹脂層３３との密着性がより向上する。

引き続いて、コイル部品１の製造方法を説明する。図６はコイル部品１の製造方法の手順を示す図である。本実施形態のコイル部品１の製造方法は、母材準備工程Ｓ０１、コイル準備工程Ｓ０２、磁性材料準備工程Ｓ０３、組立工程Ｓ０４、切断工程Ｓ０５、外部電極形成工程Ｓ０６、の各工程を備えている。尚、以下の説明においては適宜図７及び図８を参照する。図７は、この製造方法において用いられる、磁性基板母材７１、コイル集合体７２、第１磁性部材１３、第２磁性材料７３の構成を示している。

まず、母材準備工程Ｓ０１において、一対の磁性基板母材７１を準備する。この磁性基板母材７１は、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２となる基板形成領域を有し、磁性材料からなる矩形平板状の基板である。

続いて、コイル準備工程Ｓ０２において、コイル３４が複数形成されたコイル集合体７２を準備する。コイル集合体７２は、矩形平板状の絶縁板７２１と、絶縁板７２１に複数列に配列して形成された複数のコイル３４と、から構成されている。本実施形態では、コイル３４は、１列に４個ずつ４列に配列されて、合計１６個形成されている。各コイル３４の軸心付近には絶縁板７２１を貫通する円形の穴３５がそれぞれ形成されている。各コイル３４に対応して、コイル３４の周りに導出端電極３２が形成されている。コイル３４の各列の間には、コイル３４の列に沿った長方形状の溝７２２が等間隔に３本形成されている。３本の溝７２２は、それぞれ絶縁板７２１の辺と平行に形成されている。３本の溝７２２は、後述する第２磁性材料７３が挿通可能に形成されている。

ここで、コイル集合体７２の製造方法について説明する。まず、絶縁板７２１を準備する。この絶縁板７２１は板厚が６０μｍのものであって、ガラスクロスにＢＴレジンが含浸されており、既に穴３５及び溝７２２が形成されているものとする。

絶縁板７２１の表面及び裏面に下地層を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する。この絶縁板７２１の表面及び裏面に同時に形成した下地層それぞれの上にフォトレジスト層をそれぞれ同時に電着成膜する。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層において、コイル３４を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部を形成する。

このようにパターン形成したフォトレジスト層をめっきマスクとして、除去部に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル用めっき層を形成する。このコイル導体用めっき層を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する。

この状態から、コイル用めっき層が形成されている部分以外の下地層をエッチングして除去し、下地部をコイル用メッキ層と絶縁板７２１との間に残す。

その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル用めっき層を電着により更に成長形成させる。これにより、コイル３４としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル間の間隔が１５μｍ以下になるまで高密度にコイル３４を成長形成させることができる。

コイル用めっき層の形成完了によりコイル３４を絶縁板３１の両面に形成し終えた後、コイル３４の表面に酸化膜を形成する。その後、保護樹脂層を絶縁板７２１の両面に印刷し、保護樹脂層でコイル３４を被覆して保護することでコイル集合体７２が完成する。

続いて、磁性材料準備工程Ｓ０３において、第１磁性部材１３となる第１磁性材料と、第２磁性部材１４となる第２磁性材料とを準備する。本実施形態においては、第１磁性材料がそのまま第１磁性部材１３となるので、第１磁性部材１３を１６個準備する。また、第２磁性材料７３は、第２磁性部材１４の４倍の長さと２倍の幅とを有する磁性材料である。この第２磁性材料７３を５本準備する。

続いて、組立工程Ｓ０４において、一対の磁性基板母材７１の間に、コイル集合体７２と、第１磁性部材１３と、第２磁性材料７３とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する。

より具体的には、図７に示すように、磁性基板母材７１に第２磁性材料７３をそれぞれ等間隔で配置する。磁性基板母材７１には明示しないマーカーが形成されていて、第２磁性材料７３の位置決めをすることができるようになっている。このマーカーは、磁性基板母材７１に一体的に凸部として形成しても彫りこんで形成してもよく、樹脂といったマーカー材料によって磁性基板母材７１の主面上に付加的に凸部を形成してもよい。

磁性基板母材７１に第２磁性材料７３を配置する際に、磁性基板母材７１には接着剤を塗布する。第２磁性材料７３を配置した磁性基板母材７１にコイル集合体７２を配置する。この際、コイル集合体７２の３本の溝７２２にそれぞれ第２磁性材料７３が一つずつ収まるように配置する。また、両端に配置されている第２磁性材料７３は、コイル集合体７２を挟むように配置される。

更に、コイル集合体７２に形成されている各穴３５に、それぞれ第１磁性材料１３を配置する。この状態で更に接着剤を塗布し、もう一方の磁性基板母材７１を載置する。これにより、一対の磁性基板母材７１に、コイル集合体７２と第１磁性部材１３と第２磁性材料７３とを挟み込んだコイル組立集合体７が作製される。

続いて、切断工程Ｓ０５が行われる。切断工程Ｓ０５では、組み立てられたコイル組立集合体７を切り離して、１６個のコイル部品１に対応した素子に分割する。

続いて、外部電極形成工程Ｓ０６が行われる。外部電極形成工程Ｓ０６では、個々分割した素子に外部電極２０を形成して図１に示すコイル部品１が完成する。

上述した製造方法においては、磁性基板母材７１にマーカーを形成して第２磁性材料の位置を決めたが、図８に示すような配置治具８を用いてもよい。図８に示す配置治具８を用いる場合には、４つのコイル基板３０を含むコイル集合体７２ａを４本と、図７に示した第２磁性材料７３よりも長い第２磁性材料７３ａと、一対の磁性基板母材７１と、１６個の第１磁性部材１３とを用いる。

配置治具８は、磁性基板母材７２を囲繞するように形成されると共に、第２磁性材料７３ａの位置を定めるための突起部８１１，８１２（位置決め手段）が形成されている枠状の治具である。配置治具８は、一対の桟８１と、一対の桟８２とによって矩形枠状に構成されている。桟８１の両端には突起部８１１が一対形成され、その一対の突起部８１２の間に突起部８１２が４つ形成されている。

桟８２の長さは第２磁性材料７３ａの長さと略同一である。また、突起部８１１，８１２の間隔は第２磁性材料７３ａの幅と略同一である。従って、一対の桟８１及び一対の桟８２によって囲繞される空間に磁性基板母材７１を配し、一対の桟８１に形成されている突起部８１１，８１２の間に第２磁性材料７３ａを掛け渡すと、磁性基板母材７１に対して第２磁性材料７３ａを位置決めした状態で配置することができる。また、このように配置した第２磁性材料７３ａそれぞれの間には、コイル集合体７２ａをそれぞれ配置することができる。従って、組立工程Ｓ０４において、このように配置治具８を用いて、磁性基板母材７１、第２磁性材料７３ａ、コイル集合体７２ａを相互に位置決めしながら配置することができる。配置治具８を用いて組み立てられたコイル組立集合体７ａは、配置治具８を図８中の下方に抜き取った後に、切断工程Ｓ０５を施すことが好ましい。尚、配置治具８を用いる際には、組立工程Ｓ０４に先立って、配置治具８を準備する治具準備工程が必要となる。

本実施形態によれば、コイル３４の軸心周り及び外側に配置される第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４を上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２とは別途独立して設けているので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品１を作製することができる。また、第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４と上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２とは離隔しているので、第１磁性部材１３及び第２磁性部材１４と上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２とが対向する位置の磁路にギャップ４１〜４４を設けることができる。

本発明の実施形態であるコイル部品の外観を示す図である。 図１のコア構造体を示す図である。 図１のコイル部品から外部端子を取った様子を示す図である。 図３のコイル基板の平面図である。 図３のコイル部品の中央付近における断面図である。 本実施形態のコイル部品の製造方法を説明するための図である。 図６の製造方法によって作製されるコイル組立集合体の構成を示す図である。 図６の製造方法によって作製されるコイル組立集合体の構成を示す図である。

符号の説明

１…コイル部品、１０…コア構造体、１１…上部フェライトコア、１２…下部フェライトコア、２０…外部端子、３０…コイル基板、３１…絶縁板、３２…導出端電極、３３…保護樹脂層、３４…コイル、３６…表裏コンタクト部、４０…接着樹脂層、７１…磁性基板母材、７２…コイル集合体。

Claims (5)

1. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、
   前記コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材と、
   前記コイルの外側の領域であって、前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材と、を備え、
   前記第１磁性部材と前記一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されると共に、前記第２磁性部材と前記一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されていることを特徴とするコイル部品。
2. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品の製造方法であって、
   前記磁性基板となる基板形成領域を含む磁性基板母材を一対準備する母材準備工程と、
   前記コイルが複数形成されたコイル集合体を準備するコイル準備工程と、
   前記コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材となる第１磁性材料を準備すると共に、前記コイルの外側の領域であって、前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材となる第２磁性材料を準備する磁性材料準備工程と、
   前記一対の磁性基板母材の間に、前記コイル集合体と、前記第１磁性材料と、前記第２磁性材料とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する組立工程と、
   当該作製したコイル組立集合体を切り離して前記コイル部品とする切断工程と、
   を備えることを特徴とするコイル部品の製造方法。
3. 前記一対の磁性基板母材の少なくともいずれか一方に、前記第１磁性材料及び前記第２磁性材料の少なくともいずれか一方の位置を定めるためのマーカーが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品の製造方法。
4. 前記コイル集合体は、基板の主面に沿って前記コイルが複数形成されていると共に、前記基板を貫通する開口部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のコイル部品の製造方法。
5. 前記磁性基板母材を囲繞するように形成されると共に、前記第２磁性材料の位置を定めるための位置決め手段が形成されている配置治具を準備する治具準備工程を備え、
   前記組立工程においては、前記配置治具に前記一対の磁性基板母材の一方を配置し、当該配置された磁性基板母材に前記第２磁性材料を前記配置治具によって位置を定めながら接着する、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法。

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