JP2015173197A - 積層型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの抑制が図られた積層型電子部品を提供する。
【解決手段】積層型電子部品１においては、作製時に、フェライト素体２を積層して圧着したとき、所定の領域に空隙３０が形成されていることで、高い圧着力を実現することができる。それにより、フェライト層間の密着性が向上し、中央部分における焼結性が高まり、この部分における強度の向上が図られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層型電子部品に関する。

従来より、チップビーズなどの積層型電子部品として、フェライトからなるシートとコイル導体とを積層して積層体を形成し、形成した積層体の両端面に導電ペーストを塗布して端子電極を形成したものが知られている。

例えば、下記特許文献１には、略直方体形状の素体内にコイルを備えて構成された積層型電子部品が開示されている。コイルの引出部は、コイルの中心軸に沿って延びており、素体の端面に形成された端子電極に接続されている。このような電子部品では、実装面に対してコイルが平行となり、端子電極とコイルとの間の浮遊容量を低減できるため、高周波帯域でのノイズ除去機能を確保できる。

特開２００９−９９５７２号公報

ところで、上述のような積層型電子部品は、例えばコイルを形成する内部導体（コイル導体）を備えた絶縁体層と、引出部を形成する内部導体（引出導体）を備えた絶縁体層と、コイルと引出部を接続する内部導体（接続導体）を備えた絶縁体層とを所定の順序で積層して圧着し、これを焼結することで作製される。

このようにして得られた積層型電子部品は、基板に実装された後、高温環境下に曝されると、基板の膨張や撓みなどに起因する応力により中央部分にクラックが生じる虞がある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、クラックの抑制が図られた積層型電子部品を提供することを目的とする。

発明者らは、積層型電子部品の中央部分にクラックが発生する原因について鋭意研究を重ねた結果、この中央部分では、他の部分に比べて焼結性が悪いとの知見を得た。これは、中央部分は、コイルと素体側面との距離が短く、フェライト素体の肉厚が薄いためであり、シート同士の密着性が十分に確保されず、焼結性が悪いために、強度が低下したものと考えられる。

そこで、本発明の一側面に係る積層型電子部品は、実装面に実装されるべき積層型電子部品であって、複数のフェライト層を積層してなるフェライト素体と、フェライト素体内に形成され、フェライト層に形成されたコイルパターンが接続されて構成されたコイルと、フェライト素体の端部における端面および側面を覆う外部端子とを備え、コイルの軸方向が実装面に対して平行であり、コイルの軸方向におけるコイル端部と素体端面との間の領域、かつ、コイルの軸方向からの平面視でコイルパターンの形成領域と重なる領域に、空隙が設けられており、空隙が外部端子の形成領域と重なっている。

このような積層型電子部品においては、作製時に、フェライト素体を積層して圧着したとき、上述した領域に空隙が形成されていることで、高い圧着力を実現することができる。それにより、フェライト層間の密着性が向上する。その結果、中央部分における焼結性が高まり、この部分における強度の向上が図られるため、クラックの発生を効果的に抑制することができる。

一実施形態においては、空隙が、コイルの軸方向からの平面視でのコイルパターンの形成領域の外形と同一形状である。この場合、より高い圧着力を実現することができ、中央部分におけるさらなる強度の向上が図られる。

一実施形態においては、コイルの軸方向からの平面視でのコイルパターンの形成領域の外形が矩形環状である。この場合、コイルパターンの形成領域の外形が円環状である場合に比べて内径を大きく設計することができる。

一実施形態においては、空隙が、コイルパターンの形成領域の４つの角部分に設けられている。このような空隙によれば、小さい設置領域で、効率よく、圧縮力の向上を図ることができる。

本発明の一側面及び種々の実施形態によれば、クラックの抑制が図られた積層型電子部品が提供される。

本発明に係る積層型電子部品の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した積層型電子部品の層構成を示す分解斜視図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 空隙が形成されたフェライト層を示す平面図である。 図３に示した断面図の要部拡大図である。 異なる態様の空隙が形成されたフェライト層の平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層型電子部品の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る積層型電子部品の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した積層型電子部品の層構成を示す分解斜視図であり、図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

積層型電子部品１は、たとえばチップビーズであり、その内部に、積層方向に対して軸Ｌが平行であるコイルＭが形成されている。図１〜図３に示すように、積層型電子部品１は、略直方体形状のフェライト素体２と、フェライト素体２の表面に設けられた一対の外部端子３，３とを備えている。

フェライト素体２は、複数の矩形状のフェライト層１１（図２参照）を積層することによって構成されている。フェライト層１１は、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどを主成分としたフェライト材料のグリーンシートを用いて形成される。フェライト素体２は、各グリーンシートに所定の導体パターン及びスルーホールを形成し、これらを所定の順序で積層及び圧着して得られた積層体を焼成することによって作製される。なお、フェライト素体２において、各フェライト層１１は、互いの境界が視認できない程度に一体化されている。

外部端子３は、フェライト素体２における積層方向の端面２ａを覆う端面部分３ａと、４つの側面２ｂそれぞれの端部近傍を覆う側面部分３ｂとを有し、フェライト素体２における積層方向の端部における端面２ａと側面２ｂとを一体的に覆っている。外部端子３は、フェライト素体２の形成後に、例えばＡｇやガラスを主成分とした導電性ペーストをディップ法などによって塗布し、これを焼成することによって得られる。外部端子３の表面には、必要に応じてメッキ処理が施される。

フェライト素体２の内部には、図１及び図２に示すように、コイルＭを形成するコイル導体１２と、コイルＭを外部端子３側に引き出す引出導体１３と、コイル導体１２と引出導体１３との間に介在する接続導体１４とが配置されている。

コイル導体１２を形成する導体パターン２１は、いずれも略コの字状に形成されている。導体パターン２１の一端部及び他端部には、スルーホール２２に対応する略円形のパッド部２３がそれぞれ形成されている。各導体パターン２１は、図２に示すように、９０度ずつ位相をずらした状態でスルーホール２２を介して直列に接続されており、積層方向に延在するコイルＭを形成している。

このようなコイルＭにおいては、積層方向（すなわち、コイル軸Ｌの方向）からの平面視において、導体パターン２１の形成領域の外形は矩形環状となる。上述したように、フェライト層１１が矩形状であるため、その外縁に沿うように矩形環状の導体パターン２１を設けると、円環状の導体パターンを設ける場合に比べて、コイルＭの内径を大きく設計することができる。

引出導体１３を形成する導体パターン２４は、スルーホール２５に対応する略円形のパッド部２６からなる。パッド部２６は、コイル導体１２のパッド部２３より大径となっており、コイル導体１２によって形成されるコイルＭのコイル軸Ｌ（図３参照）と同軸に配置されている。各導体パターン２４は、図２に示すように、スルーホール２５を介して直列に接続されており、コイルＭのコイル軸Ｌに沿って延在する引出導体１３を形成している。引出導体１３の外側端部は、フェライト素体２の積層方向の端面に露出し、上述した外部端子３に接続されている。

接続導体１４を形成する導体パターン２７は、コイル導体１２の一方のパッド部２３に対応する位置と、引出導体１３のパッド部２６に対応する位置とを結ぶように直線状に形成されている。導体パターン２７の一端部には、スルーホール２５に対応する略円形のパッド部２８が引出導体１３のパッド部２６と同軸かつ略同形に形成され、導体パターン２７の他端部には、スルーホール２２に対応する略円形のパッド部２９がコイル導体１２のパッド部２３と同軸かつ略同形に形成されている。図２に示すように、導体パターン２７の一端部は、スルーホール２５を介して引出導体１３の他端部に接続され、導体パターン２７の他端部は、スルーホール２２を介してコイル導体１２の端部に接続されている。

以上のような導体パターン２１、導体パターン２４、及び導体パターン２７は、例えばＡｇを主成分とした導電性ペーストをスクリーン印刷などを用いてグリーンシートにパターン形成し、これを焼成することによって得られる。

ここで、引出導体１３を形成する導体パターン２４が形成されたフェライト層１１の一つには、空隙３０（スリット）が形成されている。具体的には、接続導体１４を形成する導体パターン２７が形成されたフェライト層１１の一つ上のフェライト層１１Ａに、空隙３０が形成されている。このフェライト層１１Ａに空隙３０が形成することで、図３に示すとおり、空隙３０が、コイル軸Ｌの方向におけるコイルＭのコイル導体１２の端部とフェライト素体２の端面２ａとの間の領域に形成され、かつ、外部端子３の形成領域と重なる。

また、空隙３０は、図４に示すように、コイル軸Ｌの方向からの平面視で、コイルパターン（すなわち、コイル導体１２の導体パターン２１）の形成領域と重なる領域に設けられている。空隙３０は、矩形環状であるコイルパターンの形成領域と重なるように、コイルパターンと略同一形状および略同一寸法で設けられている。

このような空隙３０は、焼成されてフェライト層１１Ａになる前の、グリーンシートの時点で形成される。グリーンシートに形成される空隙の断面形状は、図５の二点鎖線で示したような台形である。そして、フェライト素体となるべきグリーンシートが積層及び圧着した後、焼成されることで、図５の実線で示したような形状の空隙３０となる。すなわち、空隙３０は、コイル軸Ｌの方向において対向する両端部の中央部分が凹み、コイル軸Ｌに直交する方向において対向する両端部の中央部が凹んだＸ字状の断面形状を呈する。

以下、上述した積層型電子部品１が実装される態様について、図３を参照しつつ説明する。

図３に示すように、積層型電子部品１が実装される基板４０には、一対のパターン電極４２、４２が形成されている。そして、パターン電極４２上にはんだを形成した後、積層型電子部品１は、コイル軸Ｌの方向が基板４０の実装面４０ａに対して平行となるように、基板４０上に搭載される。このとき、積層型電子部品１の外部端子３と、基板４０のパターン電極４２とが位置合わせされる。そして、リフロー処理により、はんだを溶融させた後に冷却して、積層型電子部品１の外部端子３と基板４０のパターン電極４２とをはんだ４４で接合することで、積層型電子部品１が基板４０に実装される。

発明者らは、基板４０に実装した後、高温環境下に曝される等により基板４０に膨張や撓み等が生じた場合、積層型電子部品１には図３に示すような向きの引張応力が生じ、それにより、積層型電子部品１の中央部分にクラックＣが生じる虞があるとの知見を得た。

そこで、このようなクラックＣが発生する原因についてさらに研究を重ねた結果、本発明を見出すに至った。

すなわち、積層型電子部品１の中央部分は、コイルＭから素体側面２ｂまでの距離Ｄが他の部分に比べて短く、フェライト素体２の肉厚が薄くなっている。そのため、中央部分は圧着力を高めにくく、十分に焼結することが難しい。その結果、フェライト層１１同士の密着性を確保するのも困難で、十分な強度を得にくい。

上述した積層型電子部品１においては、作製時に、フェライト素体２となるべきグリーンシートを積層して圧着したとき、上述した領域に空隙３０が形成されていることで、高い圧着力を実現することができる。

それにより、フェライト層１１間の密着性が向上する。その結果、中央部分における焼結性が高まり、この部分における強度の向上が図られるため、クラックの発生を効果的に抑制される。

なお、空隙３０は、上述したように、外部端子３の形成領域と重なっている。すなわち、外部端子３に囲まれ、外部端子３の端面部分３ａおよび側面部分３ｂにより補強されて十分な強度が確保されているフェライト素体２の部分に、空隙３０が形成されている。空隙３０は、強度が低下する部分ではあるが、外部端子３の形成領域と重なるように設けることで、他の領域に形成する場合に比べて強度の低下が抑えられる。

また、空隙３０が、コイル軸Ｌの方向からの平面視でのコイルパターンの形成領域の外形と同一形状であるため、より高い圧着力を実現することができる。その結果、積層型電子部品１の中央部分におけるさらなる強度の向上が図られている。

さらに、上述した積層型電子部品１においては、コイル軸Ｌの方向からの平面視での導体パターン２１の形成領域の外形が矩形環状である。そのため、導体パターン２１の形成領域の外形が円環状である場合に比べて内径を大きく設計することができるものの、内径を大きくしようとすると導体パターン２１を素体側面２ｂの近傍に形成する必要がある。そのため、中央部分におけるコイルＭから素体側面２ｂまでの距離Ｄが短くなりやすく、クラックＣの発生が生じやすい。そのため、導体パターン２１の形成領域の外形が矩形環状である場合に、特に、本発明は有効である。

なお、空隙３０は、コイル軸Ｌの方向からの平面視で導体パターン２１の形成領域と重なる領域に形成されていれば、上述した矩形環状に限らず、その他の形状であってもよい。たとえば、図６に示すように、導体パターン２１の形成領域の４つの角部分にそれぞれ空隙３０Ａを設ける態様であってもよい。このような空隙３０Ａによれば、上述した圧縮力の向上を図ることができる。すなわち、空隙３０Ａは、上述した空隙３０よりも小さい設置領域で、効率よく、圧縮力の向上を図ることができる。

また、空隙３０とは別に、追加的な空隙を設けることができる。たとえば、図３に二点鎖線で示したように、引出導体１３の近傍のコイル軸Ｌ上に空隙３０Ｂを追加的に設けてもよい。

１…積層型電子部品、２…フェライト素体、３…外部端子、１１…フェライト層、１２…コイル導体、１３…引出導体、１４…接続導体、３０、３０Ａ、３０Ｂ…空隙、Ｍ…コイル、Ｌ…コイル軸。

Claims (4)

1. 実装面に実装されるべき積層型電子部品であって、
   複数のフェライト層を積層してなるフェライト素体と、
   前記フェライト素体内に形成され、前記フェライト層に形成されたコイルパターンが接続されて構成されたコイルと、
   前記フェライト素体の端部における端面および側面を覆う外部端子と
   を備え、
   前記コイルの軸方向が前記実装面に対して平行であり、
   前記コイルの軸方向におけるコイル端部と素体端面との間の領域、かつ、前記コイルの軸方向からの平面視で前記コイルパターンの形成領域と重なる領域に、空隙が設けられており、
   前記空隙が前記外部端子の形成領域と重なっている、積層型電子部品。
2. 前記空隙が、前記コイルの軸方向からの平面視での前記コイルパターンの形成領域の外形と同一形状である、請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 前記コイルの軸方向からの平面視での前記コイルパターンの形成領域の外形が矩形環状である、請求項１または２に記載の積層型電子部品。
4. 前記空隙が、前記コイルパターンの形成領域の４つの角部分に設けられている、請求項３に記載の積層型電子部品。

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