JP2018157189A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】内部コイルと、それに連結される外部電極との接触性を改善するコイル部品を提供する。
【解決手段】本発明は、支持部材１１と、支持部材１１により支持される内部コイル１２と、内部コイル１２と連結される外部電極２１、２２と、を含むコイル部品である。外部電極２１、２２は、内部コイル１２と接触する第１層２１ａと、第１層２１ａの表面上に配置される第２層２１ｂと、を含む。第１層２１ａは、内部コイル１２と外部電極２１、２２との接触性を改善するためのバッファー層として機能する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル電子部品に関し、特に、パワーインダクターに関する。

コイル電子部品の一つであるインダクターは、抵抗、キャパシターとともに電子回路を成し、ノイズを除去する代表的な受動素子であって、電磁気的特性を用いて、キャパシターと組み合わせて特定周波数帯の信号を増幅させる共振回路、フィルター回路などの構成に用いられる。

近年、非晶質金属または結晶質金属材料を用いる金属系パワーインダクターは、優れたＤＣバイアス特性及び電力変換効率特性を有するため、携帯機器に拡大適用されている。今後は、産業及び電装分野においても金属系パワーインダクターの使用が益々拡大することが予想されるため、高い水準の信頼性を満たすパワーインダクターが求められている状況である。

特開１９９９−２０４３３７号公報

本発明が解決しようとする様々な課題のうちの一つは、内部コイルと、それに連結される外部電極との接触性を改善することである。

本発明の一例によるコイル部品は、支持部材と、上記支持部材により支持され、複数のコイルパターンを含む内部コイルと、を含み、上記内部コイルを、複数層を含む外部電極と電気的に連結させる。この場合、上記外部電極は、上記内部コイルと接触する第１層と、上記第１層の表面上に配置される第２層と、を含み、上記第２層が上記支持部材の両端部それぞれの少なくとも一部と接する。

本発明の他の例によるコイル部品は、本体と、上記本体の外部面上に配置され、少なくとも第１層及び第２層を含む外部電極と、を含む。上記本体は磁性物質を含み、支持部材及び上記支持部材により支持される内部コイルを埋め込む。上記支持部材の両端部は、上記本体の第１端面と第２端面にそれぞれ露出する。上記第１端面上において上記第１層が占める面積は上記第１端面の全体面積より小さく、上記第２端面上において上記第１層が占める面積は上記第２端面の全体面積より小さい。

本発明の様々な効果のうちの一効果は、内部コイルと外部電極との接触性を改善することで、信頼性が改善されるとともに、低いＲｄｃ値を有する効果を奏するコイル部品を提供することができることである。

本発明の一例によるコイル部品の概略的な斜視図である。 図１のＩ−Ｉ'線に沿って切断したコイル部品の概略的な断面図である。 （ａ）は図２のＩＩ−ＩＩ'線に沿って切断した概略的な断面図であり、（ｂ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ'線に沿って切断した概略的な断面図である。 図１の一変形例によるコイル部品の概略的な斜視図である。 図４のＩＶ−ＩＶ'線に沿って切断した概略的な断面図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

以下では、本発明の一例によるコイル部品を説明するが、必ずしもこれに制限されるものではない。

図１は本発明の一例によるコイル部品の概略的な斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿って切断した断面図である。

図１及び図２を参照すると、コイル電子部品１００は、本体１と、上記本体の外部面上に配置される第１外部電極２１及び第２外部電極２２と、を含む。

上記本体１は、コイル電子部品の外観を成すものであって、厚さ（Ｔ）方向に互いに対向する上面及び下面、長さ（Ｌ）方向に互いに対向する第１端面及び第２端面、及び幅（Ｗ）方向に互いに対向する第１側面及び第２側面を含み、実質的に六面体形状を有することができるが、これに制限されない。

上記本体１は磁性物質を含み、例えば、フェライトまたは金属系軟磁性材料が充填されて形成されることができる。上記フェライトとしては、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｂａ系フェライトまたはＬｉ系フェライトなどの公知のフェライトを含むことができる。上記金属系軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＮｉからなる群から選択される何れか１つ以上を含む合金が挙げられ、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質金属粒子を含むことができるが、これに制限されるものではない。上記金属系軟磁性材料の粒径は０．１μｍ以上２０μｍ以下であることができる。上記金属系軟磁性材料は、エポキシ樹脂またはポリイミドなどの高分子に分散された形態で含まれることができる。

上記本体１内には支持部材１１が配置されており、上記支持部材は、内部コイルをより容易に形成するとともに、内部コイルを適切に支持する機能を担う。上記支持部材は、絶縁特性を有する板状からなることが好適であり、例えば、ＰＣＢ基板であることができるが、これに限定されるものではない。上記支持部材１１の厚さは、上記内部コイルを適切に支持することができる程度であれば十分であり、例えば、約６０μｍであることが好ましい。但し、ＩＴ用電子部品だけでなく、実際の使用環境が厳しい産業用または電装用製品まで活用分野を拡大させることを考慮すると、約１００μｍの厚さを有する支持部材を採用することも好ましく、また、２５０℃以上３５０℃以下の、相対的に高い温度範囲のＴｇ特性を有する支持部材を採用することが好ましい。

次に、上記支持部材により支持される内部コイル１２について説明する。上記内部コイル１２は、上記支持部材の上面上に配置される上部コイル１２１と、上記支持部材の下面上に配置される下部コイル１２２と、を含む。上記上部及び下部コイルのそれぞれは複数のコイルパターンを含み、それぞれのコイルパターンの幅及び厚さは、当業者の必要性や条件に応じて適宜選択することができる。

上記内部コイル１２は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成されることができることは言うまでもなく、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、またはこれらの合金などで構成されることができる。

上記内部コイル１２は、第１外部電極と電気的に連結される第１コイル先端１２ａと、第２外部電極と電気的に連結される第２コイル先端１２ｂと、を含む。上記第１コイル先端は上部コイルの一先端であり、上記第２コイル先端は下部コイルの一先端である。ここで、上部及び下部コイルの他の先端は互いに連結され、支持部材を貫通するビアホールを介して電気的に連結される。上記ビアホールは単数で構成されてもよいが、複数のビアホールを１つの電極パッドに実現してもよい。複数のビアホールを含ませる場合、単一のビアホールを形成する場合に比べて信頼性をさらに確保することができる。その理由は、複数のビアホールを形成する場合、複数のビアホールのうち１つのビアホールの開口が発生しても、それに隣接した他のビアホールを介して上部コイルと下部コイルとの電気的連結が維持されることができるためである。

次に、上記本体１の外部面に配置され、上記内部コイルと電気的に連結される第１外部電極２１及び第２外部電極２２について説明する。図面では、ハングル母音の逆「コ」字状の外部電極のみを示したが、具体的な外部電極の形状が逆「コ」字状のみに制限されるものではない。例えば、アルファベットの「Ｃ」字状、「Ｕ」字状、「Ｌ」字状であってもよく、本体の下面にのみ配置される下面電極で構成されてもよい。下面電極の場合、内部コイルを製作した後、垂直に立てて内部コイルの露出面が本体の下面側に露出するように位置させることで、内部電極と外部電極とが電気的に連結されるようにすることができる。

上記第１外部電極２１は上記内部コイルの第１コイル先端１２ａと電気的に連結され、上記第２外部電極２２は上記内部コイルの第２コイル先端１２ｂと電気的に連結される。

上記第１外部電極２１は複数の層を含み、最内側に配列される外部電極の層として、上記内部コイルの第１コイル先端と電気的に連結される第１層２１ａと、上記第１層の表面上に配置される第２層２１ｂと、を含む。この際、上記第２層２１ｂは、金属−エポキシ、例えば、銀−エポキシの複合層で構成される。内部コイルが金属材質を含むため、上記内部コイル上に第２層をすぐに配置する場合、内部コイルと外部電極との適切な接触性の確保が問題となり得る。適切な接触性の確保が保障されないと、接触抵抗が大きくなったり、内部コイルと外部電極との離隔によって電子部品の信頼性が著しく阻害されたりするという問題が発生する恐れがある。さらに、上記接触性確保の問題は、電子部品をＩＴ機器だけでなく、産業及び電子分野に適用する際にさらに重要な課題となる。

したがって、本発明によるコイル電子部品１００は、上記第１層２１ａを内部電極と外部電極との接触信頼性を向上させるためのバッファー層として介在させることで、第２層２１ｂが銀−エポキシの複合層で構成されることに起因する、内部コイルと外部電極との間で発生し得る接触不良の問題を解消することができる。上記第１層２１ａは、内部コイルと同様に、電気伝導性に優れた金属材質を含み、例えば、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち１つ以上を含むことが好ましく、樹脂を含まないことが好ましいということは言うまでもない。

さらに、上記第１層２１ａを外部電極と内部コイルとの間のバッファー層として介在させることで、接触信頼性を改善するだけでなく、接触抵抗を低める効果も奏することができる。

図２を参照すると、上記第１層２１ａは、支持部材１１の一端部１１ａの全体を被覆しないように配置され、第１層の平均厚さ（Ｔ１）は支持部材の厚さ（Ｔｓ）の１／２以下となるように制御されることが好ましい。もし、第１層の平均厚さ（Ｔ１）が支持部材の厚さ（Ｔｓ）の１／２より大きい場合、第１層が支持部材の端部の表面の全体を覆うようになって好ましくない。

当然ながら、上記支持部材の一端部の表面のうち上記第１層で覆われない領域は、上記第１層上に形成される第２層２１ｂと接するようになる。このように、上記第１層で覆われない領域は断絶部（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）であると理解することができる。この断絶部は第２層で覆われ、上記第２層と直接接触するようになる。

一方、上記第１層が本体の第１端面上に配置されている構造をより詳細に説明するために、図３（ａ）を参照するが、図３（ａ）は図２のＩＩ−ＩＩ'線に沿って切断した概略的な断面図である。具体的に、図２のＩＩ−ＩＩ'線は、本体の第１端面から第１外部電極に向かって一定の距離離隔した切断線と実質的に一致する。

この際、図３（ａ）の支持部材の一端部のうち第１外部電極の第１層で覆われない領域は、第１外部電極の第２層で覆われるが、説明の便宜のために、支持部材の一端部をそのまま示した。これは、図３（ｂ）でも同様に適用される。

図３（ａ）を参照すると、本体の第１端面上において外部電極の第１層が占める面積は上記第１端面の面積に比べて小さい。これは、第１端面のうち一部領域が第１層で覆われないことを意味し、第１層で覆われない第１端面の一部領域は、支持部材の一端部が露出する表面の少なくとも一部に該当する。

上記第１層で覆われない第１端面の一部領域は、外部電極の第２層で覆われる。

上記第１層を本体の第１端面上に形成する方法は制限されず、例えば、めっき工程、金属ペーストを塗布する工程、またはスパッタリングにより蒸着する工程を適宜選択することができる。

また、図には示していないが、第２層の表面上に第３層をさらに含むことができる。上記第３層は、コイル部品を外部と容易に連結するための構成であって、例えば、ニッケル（Ｎｉ）及びスズ（Ｓｎ）のうち１つ以上を含み、Ｎｉ−Ｓｎ合金で構成されることができる。

次に、第２外部電極は本体の第２端面上に配置されており、上述の第１外部電極の説明内容がそのまま適用されることができ、具体的に図３（ｂ）を参照することができる。

図３（ｂ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ'線に沿って切断した概略的な断面図である。具体的に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ'線は、本体の第２端面から第２外部電極に向かって一定の距離離隔した切断線と実質的に一致する。

下記の表１は、比較例１によるインダクターの外部電極の位置毎のＲｄｃ値と、実施例１によるインダクターの外部電極の位置毎のＲｄｃ値とを比較したものである。比較例１と実施例１は両方とも、厚さ１．０Ｔの２５２０サイズ、１０μＨの仕様を有するインダクターであって、比較例１は実施例１と比較して、内部コイルと連結される外部電極として、金属−エポキシの複合層を直ちに形成したという点で異なる。実施例１は、比較例１に比べて第１層のバッファー層をさらに含み、第１層は銅を主成分として含む。その平均厚さは約１０μｍであり、上記平均厚さは０．５μｍ〜３０μｍの範囲内であれば十分であって、特に制限されない。

上記表１から分かるように、比較例１のＲｄｃ値は、実施例１に比べて略１−９ｍΩ程度大きく、外部電極の位置毎のＲｄｃばらつきも実施例１に比べて大きい。

このことから、外部電極に金属−樹脂の複合体を適用したインダクターを形成する時に、内部コイルと直接接触され、且つ支持部材の少なくとも一部とは直接接触されない第１層をバッファー層として導入することで、Ｒｄｃ値と外部電極の位置毎のＲｄｃばらつきを減少させることができることが分かる。

また、実施例１と比較例１に対して鉛耐熱評価（鉛槽にインダクターを装入した後、Ｌｓ、Ｒｄｃ変化を確認すること、この際、鉛槽の温度は２６０、１０秒）を行うと、比較例１に比べて実施例１の熱衝撃耐性の特性が改善されることが明らかに分かる。具体的に、比較例１の場合、２７０から漸進的にＬｓもしくはＲｄｃの劣化が発生するのに対し、実施例１の場合、３５０まで上げてもＬｓ、Ｒｄｃの劣化が実質的に発生しない。

一方、図４は図１の一変形例によるコイル部品の概略的な斜視図であり、図５は図４のＩＶ−ＩＶ'線に沿って切断した概略的な断面図である。

図４及び図５を参照して、上述のコイル電子部品１００に対する可能な一変形例によるコイル電子部品２００を説明する。説明の便宜のために、上述のコイル電子部品１００と重複される内容は省略する。

図４及び図５を参照すると、コイル電子部品２００は、上部コイルが配置される平面と同一平面上に第１ダミー電極２１１と、下部コイルが配置される平面と同一平面上に第２ダミー電極２１２と、をさらに含む。

上記第１ダミー電極２１１は内部コイルと物理的に離隔するように配置され、上記第２ダミー電極２１２も内部コイルと物理的に離隔するように配置される。

上記第１及び第２ダミー電極２１１、２１２は、それぞれ本体の第２端面と第１端面に露出しており、その結果、上記第１ダミー電極２１１の露出面は第２外部電極の第１層と接し、上記第２ダミー電極２１２の露出面は第１外部電極の第１層と接する。上記第１及び第２ダミー電極を配置させることで、本体の外部面上に配置される外部電極の接触性を増加させることができ、上部コイルと下部コイルがそれぞれ配置される平面のうち内部コイルを含まない平面の領域内における段差を減少させることができる。

上記の説明を除き、上述の本発明の一例によるコイル部品の特徴と重複される説明は、ここで省略する。

上述のように、本発明のコイル部品１００、２００を用いる場合、内部コイルと外部電極との接触性を改善して製品信頼性を改善することができ、接触抵抗を低減するとともに、外部電極の位置毎のＲｄｃばらつきも低減することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００、２００ コイル電子部品
１ 本体
１１ 支持部材
１２ 内部コイル
１２１ 上部コイル
１２２ 下部コイル
２１ 第１外部電極
２２ 第２外部電極

Claims (23)

1. 支持部材と、
   前記支持部材により支持され、複数のコイルパターンを含む内部コイルと、
   前記内部コイルと連結され、前記内部コイルと接触する第１層及び前記第１層上に配置された第２層を含む外部電極と、を含み、
   前記第２層は、前記支持部材の第１端部の少なくとも一部及び前記支持部材の第２端部の少なくとも一部と接するように配置される、コイル部品。
2. 前記第１端部のうち前記第２層と接していない領域は前記第１層と接し、前記第２端部のうち前記第２層と接していない領域は前記第１層と接する、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１層は単一の金属または合金を含む、請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記第１層は銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち１つ以上を含む、請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記第２層は金属−エポキシの複合層を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル部品。
6. 前記第１層の平均厚さ（Ｔ１）が、前記支持部材の厚さ（Ｔｓ）の１／２以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載のコイル部品。
7. 磁性物質を含む本体が前記支持部材及び前記内部コイルを埋め込む、請求項１から６のいずれか一項に記載のコイル部品。
8. 支持部材により支持された内部コイルを埋め込む磁性物質を含み、厚さ方向に互いに対向する上面及び下面、長さ方向に互いに対向する第１端面及び第２端面、及び幅方向に互いに対向する第１側面及び第２側面を有して外観を成す本体と、
   前記本体の前記第１端面と前記第２端面にそれぞれ配置される第１外部電極及び第２外部電極と、を含み、
   前記支持部材の第１端部及び第２端部はそれぞれ前記第１端面と前記第２端面に露出しており、
   前記第１外部電極及び前記第２外部電極はそれぞれ、第１層と、前記第１層上に配置される第２層と、を含み、
   前記第１端面上において前記第１層が占める面積は前記第１端面の面積より小さく、
   前記第２端面上において前記第２層が占める面積は前記第２端面の面積より小さい、コイル部品。
9. 前記第２層は前記第１層の表面を被覆するように構成される、請求項８に記載のコイル部品。
10. 前記第１層は樹脂を含まず、前記第２層は樹脂を含む、請求項８または９に記載のコイル部品。
11. 前記第１層は、前記第１端部の表面上において２つの離隔部を含むように配置される、請求項８から１０のいずれか一項に記載のコイル部品。
12. 前記２つの離隔部は前記第２層により充填される、請求項１１に記載のコイル部品。
13. 前記内部コイルは上部コイル及び下部コイルを含み、前記上部コイルは前記第１端部の上側に配置され、前記下部コイルは前記第２端部の下側に配置されており、前記上部コイル及び前記下部コイルは、前記支持部材を貫通する１つ以上のビアを介して連結される、請求項８から１２のいずれか一項に記載のコイル部品。
14. 前記上部コイルが配置される平面上に配置されており、前記第１端面に露出し、前記第１外部電極と連結される第１ダミー電極と、
    前記下部コイルが配置される平面上に配置されており、前記第２端面に露出し、前記第２外部電極と連結される第２ダミー電極と、をさらに含み、
    前記第１ダミー電極及び前記第２ダミー電極は、上部コイル及び下部コイルと離隔するように配置される、請求項１３に記載のコイル部品。
15. 前記支持部材のＴｇが２５０℃以上３５０℃以下である、請求項８から１４のいずれか一項に記載のコイル部品。
16. 前記第２層の表面上に第３層がさらに含まれており、前記第３層はＮｉ及びＳｎのうち１つ以上を含む、請求項８から１５のいずれか一項に記載のコイル部品。
17. 磁性物質を含む本体と、
    前記本体の内部に配置される内部コイルと、
    前記本体の外部面に配置される外部電極と、を含み、
    それぞれの前記外部電極は、前記本体のそれぞれの外部面まで延長される内部コイルの一部と接するように配置され、樹脂を含まず、金属を含む第１層と、前記第１層上に配置され、金属及び樹脂を含む第２層と、を含む、コイル部品。
18. 前記内部コイルは、前記本体の内部に埋め込まれた支持部材上に配置され、前記内部コイル及び前記支持部材は前記本体の外部面まで延長され、前記それぞれの外部電極の第２層は、前記第１層上に配置され、前記本体のそれぞれの外部面まで延長される前記支持部材の少なくとも一部と接する、請求項１７に記載のコイル部品。
19. 前記それぞれの外部電極の前記第１層は、前記本体のそれぞれの外部面上に互いに離隔する２つの離隔部を含むように配置されており、
    前記それぞれの外部電極の前記第２層は、前記それぞれの外部電極の前記第１層の前記２つの離隔部の間に形成される空間内において前記支持部材の前記一部と接する、請求項１８に記載のコイル部品。
20. 前記第１層は単一の金属または合金を含む、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のコイル部品。
21. 前記第１層は銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち１つ以上を含む、請求項２０に記載のコイル部品。
22. 前記第２層は金属−エポキシの複合体を含む、請求項１７から２１のいずれか一項に記載のコイル部品。
23. 前記外部電極の前記第１層は、前記外部電極の前記第２層により完全に覆われる、請求項１７から２２のいずれか一項に記載のコイル部品。