JP2019125605A - 積層コイル部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】クラックの発生および伸展が抑制された積層コイル部品を提供する。【解決手段】フェライト層が積層されてなる素体と、素体内に積層された導体層7により構成されたコイル導体と、コイル導体の一方の端に電気的に接続された一対の外部電極とを有して成る積層コイル部品であって、導体層7の少なくとも1つが、端部(くびれ部分の先端19)にくびれ部18を有し、導体層7は、第1導体層11および第2導体層12から構成され、これらの厚みが異なる。【選択図】図7

Description

本発明は、積層コイル部品に関する。
積層コイル部品として、特許文献1には、長方形状の複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、該積層体内に第1の端部が第2の端部よりも上側に位置する状態で設けられているコイル導体と、上記積層体の底面に設けられている外部電極とを備えた積層コイル部品が開示されている。
特開2011−9391号公報
上記のような積層コイル部品は、積層されたコイル導体の端部に応力が集中して、かかる先端部分を起点にクラックが発生し、そのクラックが伸展し、信頼性が低下してしまう虞がある。
本開示の目的は、上記のクラックの発生および伸展が抑制された積層コイル部品を提供することにある。
本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、コイル導体を形成する導体層の端部にくびれ部を形成することにより、クラックの発生および伸展を抑制することができることを見出した。
本開示の第1の要旨によれば、
フェライト層が積層されてなる素体と、
前記素体内に積層された導体層により構成されたコイル導体と、
前記コイル導体の一方の端に電気的に接続された一対の外部電極と
を有して成る積層コイル部品であって、
前記導体層の少なくとも1つが、端部にくびれ部を有し、
前記導体層は、第1導体層および第2導体層から構成され、これらの厚みが異なる、
積層コイル部品
が提供される。
積層コイル部品において、コイル導体を形成する導体層の少なくとも1つにくびれ部を設けることにより、クラックの発生が抑制され、仮にクラックが発生した場合であってもその伸展を抑制することができる。
図1は、本発明の1つの実施形態における積層コイル部品1の斜視図である。 図2は、図1の実施形態における積層コイル部品1を底面図である。 図3は、図1の実施形態における積層コイル部品1のコイル導体、引き出し電極および下地電極の斜視図である。 図4は、図1の実施形態における積層コイル部品1の断面図であって、図1のX−X線に沿って見たものである。 図5は、図1の実施形態における積層コイル部品1の断面図であって、図1のY−Y線に沿って見たものである。 図6は、図1の実施形態における積層コイル部品1の断面図であって、図1のZ−Z線に沿って見たものである。 図7は、図1の実施形態における積層コイル部品1の導体層7の拡大断面図である。 図8は、図1の実施形態における積層コイル部品1の外部電極5a付近の拡大断面図である。 図9−1(a)〜(b)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、各層の積層順および形状を示す図である。 図9−2(c)〜(d)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、各層の積層順および形状を示す図である。 図9−3(e)〜(g)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、各層の積層順および形状を示す図である。 図9−4(h)〜(i)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、各層の積層順および形状を示す図である。 図9−5(j)〜(k)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、各層の積層順および形状を示す図である。 図10(a)〜(d)は、図1の実施形態における積層コイル部品1の製造方法を説明するための図であって、コイル導体部分の断面形状を示す図である。
以下、本明細書において開示される積層コイル部品およびその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本明細書において開示される積層コイル部品は、その構成、形状、巻回数および配置等について、図示する例に限定されないことに留意されたい。
図1〜図6に示されるように、本実施形態の積層コイル部品1は、概略的には、素体2と、素体2の内部に埋設されて成るコイル導体3と、素体2の下面21(例えば、図4の図面下側の面)に設けられた一対の外部電極5aおよび5bを有して成る。図3に示されるように、コイル導体3は、素体2の内部に積層された導体層7が、コイル状に接続されることにより形成されている。外部電極5aおよび5bは、下面21の左右両端部分にそれぞれ位置している。図5および図6に示されるように、コイル導体3の末端と外部電極5aおよび5b間は、引き出し電極6aおよび6bを介して、電気的に接続されている。下面21は、外部電極5aおよび5b間において、凹部20を有している。
上記素体2は、フェライトの積層体であり、磁性フェライト層(以下、「磁性体層」ともいう)13および非磁性フェライト層(以下、「非磁性体層」ともいう)14を有して成る。以下、磁性フェライト層と非磁性フェライト層をまとめて「フェライト層」とも称する。
上記非磁性体層14は、素体2において、互いに上下に隣接する導体層7の間に存在する。即ち、導体層7、非磁性体層14および導体層7の順番で積層され、非磁性体層14は、導体層7により挟まれている。このように導体層7の間に非磁性体層14を設けることにより、導体層7の周囲を通る磁束を遮断することができ、積層コイル部品の直流重畳特性が向上する。
また、上記非磁性体層14は、素体2において、導体層7の最上層(即ち、図4の最も上に存在する層)の外側(即ち、導体層7と素体2の側面間)に配置される。かかる箇所に設けられた非磁性体層14は、最上層の導体層7と素体2の側面22,23,24,25間の全体にわたって存在する。即ち、非磁性体層14は、前記コイル導体3の巻線部4の外側において、磁性体層13を上下に分断する。このようにコイル導体3の巻線部4の外側に、コイル導体3と素体2の側面間の全体にわたって非磁性体層14を設けることにより、コイル導体3の磁束を遮断することができ、積層コイル部品の直流重畳特性が向上する。ここに、巻線部とは、コイル導体の導体層がコイル状に巻回している部分を意味する。
上記磁性体層13は、素体2において、上記した非磁性体層14が存在する箇所以外の箇所に存在する。即ち、コイル導体3の巻線部4の内側は、磁性体層13により占められている。コイル導体の巻線部4の内側を磁性体層13で構成することにより、積層コイル部品のインダクタンスを高めることができる。
上記素体2は、下面21において、一対の外部電極5aおよび5b間に、凹部20を有している。積層コイル部品1は、下面において外部電極5aおよび5b間に凹部20を有することにより、ポッティング樹脂の回り込みが改善され、ポッティング中に空洞が形成されるのを抑制することができる。
上記凹部20の深さは、好ましくは0.01mm以上0.10mm以下であり、より好ましくは0.03mm以上0.08mm以下である。
ここに、凹部20の深さは、以下のようにして測定することができる。
積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT側面(例えば側面22)が露出するようにする。
研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させる。
得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影する。
外部電極5aおよび5bの下部(最も下方にある箇所)をつないだ基準線を引き、その基準線と素体の下面21との距離が最も大きい箇所を測定し、その長さを凹部の深さとする。
上記凹部20は、好ましくはテーパーを有する。テーパーの角度は、好ましくは3°以上10°以下であり、より好ましくは4°以上8°以下である。
ここに、上記テーパーは、以下のようにして測定することができる。
上記凹部の深さを測定する場合と同様に、積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT側面(例えば側面22)が露出するようにする。
研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させる。
得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影する。
図5に示されるように、外部電極5aおよび5bの下部(最も下方にある箇所)をつないだ基準線Sを引く。さらに、外部電極5aおよび5b間に設けられた凹部の先端が、上記基準線Sと交差した箇所で、凹部の周壁面に沿って接線Tを引き、基準線と接線の角度tを測定し、その角度をテーパー角度とする。
尚、上記の凹部は、本開示において必須ではなく、存在しなくてもよい。
上記磁性体層13は、特に限定されないが、例えば、主成分としてFe、Zn、Cu、およびNiを含む焼結フェライトから構成され得る。
上記非磁性体層14は、特に限定されないが、例えば、主成分としてFe、CuおよびZnを含む焼結フェライトから構成され得る。
尚、本実施形態において、素体2は、磁性体層13および非磁性体層14から形成されているが、本発明はかかる態様に限定されない。素体2は、フェライト層が積層されたものであればよく、例えば、非磁性体層14が存在せず、磁性体層13から形成されていてもよい。
コイル導体3は、素体2の内部に積層された複数の導体層7が、接続導体17を介してコイル状に接続されることにより形成されている。
コイル導体3の一方の端は、素体2の上側(即ち、外部電極が存在する面と対向する面側)に位置し、他方の端は、素体2の下側(即ち、外部電極が存在する面側)に位置する。即ち、コイル導体3は、コイルの軸が素体の積層方向(図4において上下方向)に沿うように形成されている。
上記導体層7は、導電性金属を含む導体であれば特に限定されないが、CuまたはAgを主成分として含む導体であることが好ましく、Agを主成分として含む導体であることがより好ましい。例えば、導体層は、導電性金属の含有量が98.0〜99.9質量%である導体から構成される。
上記導体層7の少なくとも1つは、端部にくびれ部を有する。かかるくびれ部の形状は、特に限定されないが、楔形であることが好ましい。
一の態様において、図7に示されるように、上記導体層7は、第1導体層11および第2導体層12から構成される。導体層7を、2つの層に分けて形成することにより、2つの層の厚さの合計と同じ厚さの導体層を一つ形成する場合と比較して、第1導体層11および第2導体層12それぞれにかかる応力が小さくなり、素体2におけるクラックの発生を抑制することができる。
一の態様において、上記第2導体層12の厚さは、上記第1導体層11の厚さよりも小さい。第1導体層11と、第2導体層12を異なる厚さとすることにより、素体においてクラックが発生した場合であっても、より大きな応力が作用する厚い第1導体層11からクラックが発生し、発生したクラックは薄い第2導体層12に向かって伸長し、第2導体層12との境界で伸長が止まる。これによりクラックの発生による不具合を抑制することができる。
一の態様において、導体層7の少なくとも1つは、第1導体層11と第2導体層12の間に上記くびれ部分を有する。
好ましい態様において、導体層7において厚さが薄い上記第2導体層12が、外部電極が存在する下面側に存在する。
上記導体層7の厚さは、特に限定されないが、好ましくは15μm以上45μm以下であり、より好ましくは20μm以上40μm以下である。
上記導体層7が第1導体層11および第2導体層12から形成される場合、より厚い第1導体層11の厚さを、導体層7全体の厚さの55%以上70%以下とすることが好ましく、55%以上65%以下とすることがより好ましい。
ここに、上記導体層7、第1導体層11および第2導体層12の厚さは、以下のようにして測定することができる。
上記凹部の深さを測定する場合と同様に、積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT側面(例えば側面22)が露出するようにする。
研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させる。
得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影する。
図7に示されるように、積層された第1導体層11および第2導体層12間の左右に位置する楔形のくびれ部分18の先端19を線でつなぎ基準線Hを得る。該基準線Hを先端19間で二等分する箇所に垂線Pを引き、第1導体層11および第2導体層12の表面までの距離を測定する(図7におけるAおよびBの長さを測定する)。
基準線Hから第1導体層11の表面までの長さAを、第1導体層11の厚さとし、基準線Hから第2導体層12の表面までの長さBを、第2導体層12の厚さとする。さらに、第1導体層11の厚さと第2導体層12の厚さの合計Cを、導体層7の厚さとする。
一の態様において、上記第1導体層11のポア面積率は、上記第2導体層12のポア面積率よりも大きい。ポア面積率の高い電極部とすることにより、応力集中を低減することができる。また、第1導体層11のポア面積率を、第2導体層12のポア面積率よりも大きくすることにより、薄い第2導体層12が相対的に緻密となるので、直流抵抗の低下を抑制することができる。
一の態様において、第2導体層12のポア面積率は、好ましくは1%以上5%以下であり、より好ましくは1%以上4%以下である。第1導体層11のポア面積率は、好ましくは3%以上8%以下であり、より好ましくは4%以上6%以下である。
ここに、上記ポア面積率は、以下のようにして測定することができる。
上記凹部の深さを測定する場合と同様に、積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT側面(例えば側面22)が露出するようにする。
研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させる。
得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影する。
図7に示されるように、積層された第1導体層11および第2導体層12間の左右に位置する楔形のくびれ部分18の先端19を線でつなぎ基準線Hを得る。該基準線Hを第1導体層11と第2導体層の境界とする。
上記で得られたSEM画像を、画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、A像くん(登録商標))を用いて第1導体層11および第2導体層12の全領域を解析して、第1導体層11および第2導体層12のそれぞれについて、全体の面積に対するポアが占める面積の割合を求め、これをポア面積率とする。
一の態様において、導電層7の少なくとも1つは、弧状に湾曲している。好ましい態様において、上記の湾曲した導体層7は、凸面が、外部電極が存在する下面に向いていることが好ましい。
一の態様において、第1導体層11および第2導体層12の少なくとも一方は、弧状に湾曲している。好ましい態様において、第1導体層11および第2導体層12の両方は、弧状に湾曲している。上記の湾曲した第1導体層11および第2導体層12は、凸面が、外部電極が存在する下面に向いていることが好ましい。
上記外部電極5aおよび5bは、素体の下面21の左右両端部分にそれぞれ位置している。外部電極5aおよび5bは、引き出し電極6aおよび6bにより、それぞれ上記コイル導体3の末端に電気的に接続されている。
本実施形態において、上記外部電極5aおよび5bは、それぞれ、下地電極8とその上に形成されためっき層9から構成される。尚、本開示において、めっき層9は必須ではなく、即ち、外部電極5aおよび5bは、めっき層を有しない下地電極8であってもよい。
上記下地電極8は、好ましくは素体2の側面から離隔して形成される。即ち、積層コイル部品1を底面から平面視した場合、下地電極8の周囲には、下地電極に覆われていない素体2の下面21が存在する。このように、下地電極8を積層コイル部品1の側面から離隔して設けることにより、衝撃などにより剥離することを抑制することができる。
上記下地電極8と素体2の側面間の距離(以下、「サイドギャップ距離」ともいう)は、特に限定されないが、好ましくは5μm以上100μm以下であり、より好ましくは20μm以上80μm以下であり得る。
一の態様において、上記下地電極8は、下面側からの平面視で、素体2の角部に近接する部分が切り落とされた形状を有する。下地電極を、素体の角部に近接する部分が切り落とされた形状とすることにより、バレルなどにおいて素体の角が削れた場合であっても、外部電極が側面に露出することを抑制することができる。
一の態様において、下地電極8は、図2および図3に示されるように、矩形から2つの角を切り落とした六角形状であり、切り落とされた部分が素体2の角部に対向するように配置される。
一の態様において、図8に示されるように、下地電極8の端部において、素体2のフェライト層が下地電極8との境界を越えて、下地電極上に乗り上げている。このように下地電極上にまで素体のフェライト層が存在することにより、下地電極の剥離をより抑制することができる。
下地電極8上に乗り上げたフェライト層の乗り上げ距離は、特に限定されないが、好ましくは10μm以上90μm以下であり、より好ましくは20μm以上80μm以下であり得る。
上記めっき層9は、下地電極8上に形成されている。
一の態様において、図8に示されるように、めっき層9は、上記下地電極8上に乗り上げたフェライト層との境界を越えて、該フェライト層上に乗り上げている。換言すれば、めっき層9の外縁部において、めっき層9と下地電極8の間にフェライト層が介在している。該フェライト層は、磁性体層であっても非磁性体層であってもよい。
フェライト層上に乗り上げためっき層のめっき成長距離は、特に限定されないが、好ましくは5μm以上60μm以下であり、より好ましくは20μm以上50μm以下であり得る。このようにめっき層をフェライト層上にまで成長させることにより、下地電極8の剥離をより抑制することができる。
ここに、上記サイドギャップ距離、乗り上げ距離、およびめっき成長距離は、以下のようにして測定することができる。
上記凹部の深さを測定する場合と同様に、積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT側面(例えば側面22)が露出するようにする。
研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させる。
得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影する。
下地電極の先端から側面までの距離D1(図8)を測定し、これをサイドギャップ距離とする。
下地電極の先端から下地電極に乗り上げたフェライト層の先端までの距離E(図8)を測定し、これを乗り上げ距離とする。
下地電極に乗り上げたフェライト層の先端から、該フェライト層に乗り上げためっき層の先端までの距離F(図8)を測定し、これをめっき成長距離とする。
上記下地電極8は、導電性金属を含む導体であれば特に限定されないが、通常、CuまたはAgを主成分として含む導体であることが好ましく、Agを主成分として含む導体であることがより好ましい。
一の態様において、下地電極8には、ガラス成分が含まれる。下地電極がガラスを含むことにより、下地電極の素体への密着性が向上し、剥離を防止することができる。
上記ガラス成分としては、特に限定するものではないが、例えば、SiO、B、KO、LiO、CaO、ZnO、Bi、および/またはAlなどを含むガラスが挙げられる。
上記ガラス成分の含有量は、導電性金属とガラスの合計に対して、好ましくは0.8質量%以上1.2質量%以下、より好ましくは0.9質量%以上1.1質量%以下であり得る。かかるガラス含有量を0.8質量%以上とすることにより、下地電極と素体との密着性が向上する。一方、ガラス含有量を1.2質量%以下とすることにより、下地電極とめっき層の密着性が向上する。
上記めっき層9は、特に限定されないが、NiおよびSnの少なくとも一方を含む。
一の態様において、下地電極8はAgから構成され、めっき層9はNi層およびSn層である。
上記引き出し電極6aおよび6bは、それぞれコイル導体3の末端と外部電極5aおよび5b間を電気的に接続している。
上記引き出し電極は、導電性金属を含む導体であれば特に限定されないが、CuまたはAgを主成分として含む導体であることが好ましく、Agを主成分として含む導体であることがより好ましい。例えば、導体層は、導電性金属の含有量が98.0質量%以上99.9質量%以下である導体から構成される。
一の態様において、上記引き出し電極6a,6bは、コイル導体3の巻線部の内側に存在しない。引き出し電極6a,6bをコイル導体3の巻線部の内側に入れないことにより、積層コイル部品のインダクタンスを大きくすることができる。また、積層コイル部品の浮遊容量を小さくすることができる。
一の態様において、上記引き出し電極6aは、コイル導体3の巻線部の外側を通って、コイル導体3の上端から外部電極5aに接続される。引き出し電極を、コイル導体3の巻線部の外側を通すことにより、積層コイル部品のインダクタンスをより大きくすることができる。また、積層コイル部品の浮遊容量をより小さくすることができる。
好ましい態様において、上記引き出し電極6aは、コイル導体3の巻線部の外側に配置され、その一端は、コイル導体3の上端に電気的に接続され、他端は外部電極5aに電気的に接続されている。上記引き出し電極6bは、その一端がコイル導体3の下端に電気的に接続され、他端は外部電極5bに電気的に接続されている。上記コイル導体3の巻線部の引き出し電極6aと対向する部分は、引き出し電極6aとの距離を十分に確保するために、内側に凹んでいる。かかる部分において、コイル導体3と引き出し電極6a間の距離は、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは60μm以上である。コイル導体3と引き出し電極6a間の距離の上限は、特に限定されないが、例えば100μm以下であり得る。上記凹み部分の形状は、特に限定されず、角状、円弧状などであってよい。
一の態様において、上記引き出し電極6aは、積層方向から見た平面視で、コイル導体3に近接する部分が切り落とされた形状あるいは凹んだ形状を有する。換言すれば、引き出し電極6aは、積層方向から見た平面視で、コイル導体3に近接する部分に切欠き部を有する。例えば、矩形から1つの角を切り落とした五角形状、コイル導体3の巻線部の形状に沿って凹んだ形状であり得る。引き出し電極において、コイル導体3に近接する部分を切り落とすまたは凹ませることにより、コイル導体と引き出し電極間の距離が大きくなり、信頼性が向上する。
上記引き出し電極6aおよび6bは、上記した導体層7と同様に形成され、同様の特徴を有し得る。
例えば、一の態様において、上記引き出し電極6aおよび6bは、側面に楔形の凹部を有し得る。引き出し電極の側面に楔形の凹部を形成することにより、凹部を有しない場合と比較して、応力が小さくなり、素体2におけるクラックの発生を抑制することができる。
例えば、一の態様において、上記引き出し電極6aおよび6bは、2種の電極層を交互に積層して形成され得る。かかる2種の電極層は、上記した導体層7を構成する第1導体層11および第2導体層12と同様のものであり得る。
上記した本実施形態の積層コイル部品1は、例えば以下のようにして製造される。
まず、磁性体材料を準備する。磁性体材料の組成は、特に限定されないが、主成分として、好ましくはFe、Zn、Cu、およびNiを含み得る。通常、磁性体材料は、素原料として、Fe、ZnO、CuO、およびNiOの粉末を所望の割合で混合および仮焼して調製され得るが、これに限定されるものではない。
一の態様において、上記磁性体材料の主成分は、Fe、Zn、CuおよびNiの酸化物(理想的には、Fe、ZnO、CuOおよびNiO)から成る。
上記磁性体材料において、Fe含有量は、Feに換算して、40.0モル%以上49.5モル%以下(主成分合計基準、以下も同様)であり、好ましくは45.0モル%以上49.5モル%以下であり得る。
上記磁性体材料において、Zn含有量は、ZnOに換算して、2.0モル%以上35.0モル%以下(主成分合計基準、以下も同様)であり、好ましくは10.0モル%以上30.0モル%以下であり得る。
上記磁性体材料において、Cu含有量は、CuOに換算して、6.0モル%以上13.0モル%以下(主成分合計基準、以下も同様)であり、好ましくは7.0モル%以上10.0モル%以下である。
上記磁性体材料において、Ni含有量は、特に限定されず、上記した他の主成分であるFe、ZnおよびCuの残部とし得る。
別途、非磁性体材料を準備する。非磁性体材料の組成は、特に限定されないが、主成分として、好ましくはFe、CuおよびZnを含み得る。通常、非磁性体材料は、素原料として、Fe、CuO、およびZnOの粉末を所望の割合で混合および仮焼して調製され得るが、これに限定されるものではない。
上記非磁性体材料におけるFe(Fe換算)含有量は、Fe含有量は、Feに換算して、40.0モル%以上49.5モル%以下(主成分合計基準、以下も同様)であり、好ましくは45.0モル%以上49.5モル%以下であり得る。
上記非磁性体材料において、Cu含有量は、CuOに換算して、6.0モル%以上12.0モル%以下(主成分合計基準、以下も同様)であり、好ましくは7.0モル%以上10.0モル%以下である。
上記非磁性体材料におけるZn(ZnO換算)含有量は、特に限定されず、上記した他の主成分であるFeおよびCuの残部とし得る。
本開示において、上記磁性体材料および非磁性体材料(以下、まとめて「フェライト材料」とも称する)は、さらに添加成分を含んでいてもよい。フェライト材料における添加成分としては、例えばMn、Co、Sn、Bi、Si等が挙げられるが、これに限定されるものではない。Mn、Co、Sn、BiおよびSiの含有量(添加量)は、主成分(Fe(Fe換算)、Zn(ZnO換算)、Cu(CuO換算)およびNi(NiO換算))の合計100重量部に対して、それぞれ、Mn、Co、SnO、Bi、およびSiOに換算して、0.1重量部以上1重量部以下とすることが好ましい。
尚、磁性体材料の磁性体層への焼結前後および非磁性体材料の非磁性体層への焼結前後において、焼結前の磁性体材料および非磁性体材料、例えば、CuO、Feは焼成によりその一部がそれぞれCuO、Feに変化することが起り得る。しかし、かかる焼結後の磁性体層および非磁性体層における各主成分の含有量、例えば、CuO換算含有量、Fe換算含有量は、それぞれ、焼結前の含有量、例えばCuO含有量、Fe含有量と実質的に相違ないと考えて差し支えない。
また、上記磁性体材料および非磁性体材料は、不可避な微量不純物を含んでいてもよい。
上記の磁性体材料を用いて磁性体ペーストを準備する。例えば、磁性体材料を、バインダー樹脂(ポリビニルアセタールなど)、有機溶剤(ケトン系溶剤など)および可塑剤(アルキド系可塑剤など)と混合および混練し、分散することで磁性体ペーストを得てもよいが、これに限定されるものではない。同様に、磁性体材料の代わりに非磁性体材料を用いて非磁性体ペーストを準備する。
別途、導体層および引き出し電極用の導体ペーストを準備する。導体ペーストとしては、特に限定されないが、例えばAgまたはCu、好ましくはAgを含むペーストが好ましい。例えば、Agを、バインダー樹脂(エチルセルロースなど)、有機溶剤(オイゲノールなど)および分散剤と混合および混練し、分散することで導体ペーストを得てもよいが、これに限定されるものではない。また、市販で入手可能な、CuまたはAgを粉末の形態で含む一般的な銅ペーストまたは銀ペーストを使用してもよい。
一の態様において、導体ペーストは2種準備する。具体的には、焼成時の収縮率が異なる2種類の導体ペーストを準備する。
一の態様において、第1の導体ペーストとして、収縮率が相対的に小さな導体ペースト、例えば、収縮率が10%以上15%以下である導体ペーストを用いる。第2の導体ペーストとして、収縮率が相対的に大きな導体ペースト、例えば、収縮率が20%以上25%以下である導体ペーストを用いる。
上記の収縮率は、導体粉末と樹脂成分の合計体積に対する導体粉末の体積の濃度であるPVC(pigment volume concentration;顔料体積濃度)を変更することにより調整することができる。収縮率に差のある2種の導体ペーストを用いることにより、焼成後に厚みの異なる層を形成することができる。
上記収縮率は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、導体ペーストを塗布し、乾燥後、5mm×5mmの大きさに切りだす。その後、熱機械分析(TMA:Thermomechanical Analyzer)を用いて、試料寸法の変化を測定することにより求めることができる。
また、下地電極用の導体ペーストを準備する。下地電極用の導体ペーストとしては、特に限定されないが、例えばAgまたはCuのような導電性金属、好ましくはAgを含むペーストが好ましい。下地電極用の導体ペーストとしては、さらに、ガラスを含むペーストが好ましい。例えば、Agおよびガラスを、バインダー樹脂(エチルセルロースなど)、有機溶剤(オイゲノールなど)および分散剤と混合および混練し、分散することで導体ペーストを得てもよいが、これに限定されるものではない。
下地電極用の導体ペーストがガラスを含む場合、ガラスの含有量は、導電性金属とガラスの合計に対して、好ましくは0.8質量%以上1.2質量%以下、より好ましくは0.9質量%以上1.1質量%以下であり得る。
次に、上記磁性体ペースト、非磁性体ペースト、および導体ペーストを用いて、積層体を形成する。積層体の形成について、図9および図10を参照しながら、説明する。
本実施態様においては、積層コイル部品の上面26(図4の上側の面)から形成する。尚、図9において、1個の積層体を図示するが、積層体は、シート上に複数の積層体の集合体として形成することができる。
まず、上記磁性体ペーストをシート状に成形することにより磁性体シートを得る。
金属プレートの上に熱剥離シート、およびPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを積み重ね、その上に上記の磁性体シートを仮圧着し、積層磁性体シート31を得る(図9(a)および図10(a))。この層は、積層コイル部品の外層に相当する。
次いで、上記の積層磁性体シート31上に、第1導体ペーストを用いて、第1導体ペースト層32を形成する。さらに、第1導体ペースト層32の外側に、第1導体ペースト層32の一部に重なるように非磁性体ペーストを用いて非磁性体ペースト層33を形成する。さらに、磁性体ペーストを用いて第1導体ペースト層32の内側に、第1導体ペースト層32の一部に重なるように、磁性体ペースト層34を形成する(図9(b)および図10(b))。これらの層は、スクリーン印刷等公知の方法により形成することができる。
次いで、上記第1導体ペースト層32上に、第2導体ペースト層35を形成する。第1導体ペースト層32と第2導体ペースト層35が重なる領域の外縁部には、非磁性体ペースト層33が介在する。また、同時に引き出し電極用の第2導体ペースト層36を形成する。さらに、これらの上に、第2導体ペースト層35,36が露出するように、磁性体ペースト層37を形成する(図9(c)および図10(b))。ここに、第1導体ペースト層32および第2導体ペースト層35が、図4の最も上に位置する導体層7に対応し、非磁性体ペースト層33が、巻線部4の外側に位置する非磁性体層14に対応する。
次いで、露出した第2導体ペースト層35を覆うように、非磁性体ペースト層38を形成する。さらに、第2導体ペースト層35,36の上に、第1導体ペースト層39,40を形成する。さらに、これらの上に、第1導体ペースト層39,40および非磁性体ペースト層38が露出するように、磁性体ペースト層41を形成する(図9(d)および図10(b))。ここに、非磁性体ペースト層38が、図4の導体層7間に設けられた非磁性体層14に対応する。
次いで、磁性体ペースト層41の隙間から露出した非磁性体ペースト層38および第1導体ペースト層40を覆うように、第1導体ペースト層42,43を形成する。さらに、これらの上に、第1導体ペースト層42,43が露出するように、磁性体ペースト層44を形成する(図9(e)および図10(b))。
次いで、磁性体ペースト層44の隙間から露出した第1導体ペースト層42,43を覆うように、第2導体ペースト層45,46を形成する。さらに、これらの上に、第2導体ペースト層45,46が露出するように、磁性体ペースト層47を形成する(図9(f)および図10(b))。
次いで、磁性体ペースト層47の隙間から露出した第2導体ペースト層45,46の一部を覆うように、非磁性体ペースト層48を形成する。さらに、第2導体ペースト層45,46の上に、第1導体ペースト層50,51を形成する。さらに、これらの上に、第1導体ペースト層50,51および非磁性体ペースト層48が露出するように、磁性体ペースト層52を形成する(図9(g)および図10(b))。
上記図9(e)〜図9(g)に示す工程を所定回数繰り返すことにより、コイル導体3の巻線部を形成する。
ここで第1導体ペースト層42と第2導体ペースト層45は、積層方向から見た平面視において、第1導体ペースト層42と第2導体ペースト層45とが重なる重複部S1と、重ならない非重複部S2とを有する。さらに第2導体ペースト層45の非重複部上には、次に形成される第1導体ペースト層と接続するための第1導体ペースト層50(接続導体ペースト層)が形成されている。
次いで、磁性体ペースト層52の隙間から露出した非磁性体ペースト層48上および第1導体ペースト層50,51上に、第1導体ペースト層54,55を形成する。さらに、これらの上に、第1導体ペースト層54,55が露出するように、磁性体ペースト層56を形成する(図9(h)および図10(c))。
次いで、磁性体ペースト層56の隙間から露出した第1導体ペースト層54,55を覆うように、第2導体ペースト層57,58を形成する。さらに、これらの上に、第2導体ペースト層57,58が露出するように、磁性体ペースト層59を形成する(図9(i)および図10(c))。
次いで、磁性体ペースト層59の隙間から露出した第2導体ペースト層57および第2導体ペースト層58を覆うように、導体ペースト層60,61を形成する。導体ペースト層60,61を形成した場所以外に、磁性体ペースト層62を形成する(図9(j)および図10(d))。導体ペースト層60,61および磁性体ペースト層62の形成を、所定回数繰り返すことにより、引き出し電極および下側外装を形成する。ここに、導体ペースト層60,61としては、それぞれ第1導体ペースト層と第2導体ペースト層を交互に用いる。
次いで、下地電極63,64を、それぞれ、導体ペースト層60,61と接続されるように形成する。さらに、下地電極63,64の周囲に、磁性体ペースト層65を形成する(図9(k))。
上記図9(a)〜図9(k)に示す工程により得られた印刷形成物を加熱することで金属プレートから剥離し、圧着(本圧着)した後、PETフィルムを剥離することで素子の集合体が得られる。
次に、上記で得られた素子の集合体を個片化する。個片化する方法は、特に限定されず、例えばダイサーなどを用いて行うことができる。
得られた素子をバレル処理することにより、素子の角を削り、丸みを形成する。かかるバレル処理は、未焼成の積層体に対して行ってもよく、あるいは、焼成後の積層体に対して行ってもよい。また、バレル処理は、乾式または湿式のどちらであってもよい。バレル処理は、素子同士を共擦する方法であってもよく、メディアと一緒にバレル処理する方法であってもよい。
次いで、素子を焼成する。焼成温度は、例えば、800℃以上1000℃以下、好ましくは880℃以上920℃以下であり得る。
焼成後、下地電極63,64上にめっき層を形成する。
めっき方法は、電解めっき処理または無電解めっき処理のいずれであってもよいが、好ましくは電解めっき処理である。
以上のようにして、本実施形態の積層コイル部品1が製造される。
尚、本実施形態において、磁性体ペーストおよびに非磁性ペースト(以下、まとめて「フェライトペースト」ともいう)の両方を用いているが、本開示はこれに限定されない。本開示においては、フェライトペーストを用いて、フェライトペースト層を形成するものであればよく、例えば、磁性体ペーストのみを用いてもよい。
以上、本発明の一の実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
実施例
(磁性体ペースト)
磁性体材料として、Fe、ZnO、CuO、およびNiOを、それぞれ、下記に示す割合となるように秤量した。

Fe:48.0モル%
ZnO:25.0モル%
CuO:9.0モル%
NiO:残部
次いで、上記の秤量物を、純水およびPSZ(Partial Stabilized Zirconia;部分安定化ジルコニア)ボールと共に、塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕した。粉砕処理物を蒸発乾燥させた後、750℃の温度で2時間仮焼した。得られた仮焼粉を、所定量のケトン系溶剤、ポリビニルアセタール、およびアルキド系可塑剤を入れ、プラネタリーミキサーで混錬した後、さらに3本ロールミルで分散することにより、磁性体ペーストを得た。
(非磁性体ペースト)
非磁性体材料として、Fe、CuO、およびZnOを、それぞれ、下記に示す割合となるように秤量した。

Fe:48.0モル%
CuO:9.0モル%
ZnO:残部
次いで、上記の秤量物を、純水およびPSZ(Partial Stabilized Zirconia;部分安定化ジルコニア)ボールと共に、塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕した。粉砕処理物を蒸発乾燥させた後、750℃の温度で2時間仮焼した。得られた仮焼粉を、所定量のケトン系溶剤、ポリビニルアセタール、およびアルキド系可塑剤を入れ、プラネタリーミキサーで混錬した後、さらに3本ロールミルで分散することにより、非磁性体ペーストを得た。
(導体ペースト)
コイル導体用の導体ペーストとして、焼成時の収縮率が異なる2種の導体ペーストを準備した。導体としては銀を用い、収縮率は、PVC(pigment volume concentration;顔料体積濃度)を変更することにより調整した。

導体ペースト1…収縮率約12%
導体ペースト2…収縮率約22%
(下地電極用ペースト)
下地電極用の導体ペーストとして、1.0質量%のガラス成分を含む銀ペーストを準備した。
上記で得られた磁性体ペースト、非磁性体ペースト、導体ペースト1および導体ペースト2を用いて、上記実施形態に示すようにして(図9(a)〜(k))、積層体を得た。得られた積層体を、焼成炉に入れ、400℃に加熱して十分に脱脂し、次に、大気中900℃で5時間保持して焼成した。
焼成後、下地電極上に、無電解めっきにて、Niめっき層およびSnめっき層を形成し、本実施例の積層コイル部品を得た。
比較例
導体ペーストとして、上記導体ペースト1(収縮率約12%)のみを用い、この導体ペースト2を2回塗りすること以外は、上記実施例と同様にして比較例の積層コイル部品を得た。
評価
(電極厚み)
実施例および比較例の試料の試料各30個について、導電層の厚みを上記のように測定した。具体的には、積層コイル部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固めた。このときLT側面が露出するようにした。次いで、研磨機で試料のW方向の約1/2の深さまで研磨し、LT断面を露出させた。その後、研磨によるコイル導体のだれを除去するために、イオンミリング(株式会社日立ハイテク社製イオンミリング装置IM4000)により研磨表面を加工した。得られた試料の研磨面をSEM(走査型電子顕微鏡)で撮影した。
図7に示されるように、積層された第1導体層11および第2導体層12間の左右に位置する楔形のくびれ部分18の先端19を線でつなぎ基準線Hを得た。該基準線Hを先端19間で二等分する箇所に垂線Pを引き、第1導体層11および第2導体層12の表面までの距離を測定した(図7におけるAおよびBの長さを測定した)。これらの測定結果の平均を第1導体層および第2導体層の厚みとした。結果を下記表に示す。
(ポア面積率)
上記で得られたSEM画像を、画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、A像くん(登録商標))用いて第1導体層および第2導体層の全領域を解析して、第1導体層および第2導体層のそれぞれについて、全体の面積に対するポアが占める面積の割合を求め、これらの平均をポア面積率とした。結果を下記表に示す。
尚、上記の測定において、比較例の試料は、1種の導体ペーストのみを用いているが、外部電極に近い方の層を第1導体層とし、遠い方を第2導体層とする。
(クラック発生率)
上記で得られたSEM画像から、導体層間(上下に隣り合う導体層間)にクラックが発生している試料の割合を求めた。結果を下記表に示す。尚、実施例の試料では、一導体層において第1導体層と第2導体層間のクラックは確認された。
Figure 2019125605
本開示は、特に限定されないが、以下の態様を含む。
1. フェライト層が積層されてなる素体と、
前記素体内に積層された導体層により構成されたコイル導体と、
前記コイル導体の一方の端に電気的に接続された一対の外部電極と
を有して成る積層コイル部品であって、
前記導体層の少なくとも1つが、端部にくびれ部を有し、
前記導体層は、第1導体層および第2導体層から構成され、これらの厚みが異なる、
積層コイル部品。
2. 前記第1導体層の厚さは、導体層全体の厚さの55%以上70%以下である、態様1に記載の積層コイル部品。
3. 上記導体層全体の厚さは、20μm以上40μm以下である、態様1または2に記載の積層コイル部品。
4. 前記第1導体層のポア面積率は、前記第2導体層のポア面積率よりも大きい、態様1〜3のいずれか1つに記載の積層コイル部品。
5. 前記第2導体層のポア面積率は、1%以上5%以下であり、前記第1導体層のポア面積率は、3%以上8%以下である、態様4に記載の積層コイル部品。
6. 前記外部電極は、前記素体の下面に設けられている、態様1〜5のいずれか1つに記載の積層コイル部品。
7. 前記コイル導体の少なくとも1つは、弧状に湾曲し、その凸面が、外部電極が存在する下面に向いていることを特徴とする、態様6に記載の積層コイル部品。
8. 前記導体層において、前記第1導体層は、外部電極が存在する下面側に存在する、態様2〜7のいずれか1つに記載の積層コイル部品。
本開示によって得られる積層コイル部品は、例えば種々の電子機器において様々な用途に使用され得る。
1…積層コイル部品
2…素体
3…コイル導体
4…巻線部
5a,5b…外部電極
6a,6b…引き出し電極
7…導体層
8…下地電極
9…めっき層
11…第1導体層
12…第2導体層
13…磁性体層
14…非磁性体層
15…重複部
16…非重複部
17…接続導体
18…くびれ部分
19…くびれ部分の先端
20…凹部
21…下面
22,23,24,25…側面
26…上面
31…積層磁性体シート
32…第1導体ペースト層
33…非磁性体ペースト層
34…磁性体ペースト層
35…第2導体ペースト層
36…第2導体ペースト層
37…磁性体ペースト層
38…非磁性体ペースト層
39…第1導体ペースト層
40…第1導体ペースト層
41…磁性体ペースト層
42…第1導体ペースト層
43…第1導体ペースト層
44…磁性体ペースト層
45…第2導体ペースト層
46…第2導体ペースト層
47…磁性体ペースト層
48…非磁性体ペースト層
50…第1導体ペースト層
51…第1導体ペースト層
52…磁性体ペースト層
54……第1導体ペースト層
55…第1導体ペースト層
56…磁性体ペースト層
57…第2導体ペースト層
58…第2導体ペースト層
59…磁性体ペースト層
60…導体ペースト層
61…導体ペースト層
62…磁性体ペースト層
63…下地電極
64…下地電極

Claims (8)

  1. フェライト層が積層されてなる素体と、
    前記素体内に積層された導体層により構成されたコイル導体と、
    前記コイル導体の一方の端に電気的に接続された一対の外部電極と
    を有して成る積層コイル部品であって、
    前記導体層の少なくとも1つが、端部にくびれ部を有し、
    前記導体層は、第1導体層および第2導体層から構成され、これらの厚みが異なる、
    積層コイル部品。
  2. 前記第1導体層の厚さは、導体層全体の厚さの55%以上70%以下である、請求項1に記載の積層コイル部品。
  3. 上記導体層全体の厚さは、20μm以上40μm以下である、請求項1または2に記載の積層コイル部品。
  4. 前記第1導体層のポア面積率は、前記第2導体層のポア面積率よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層コイル部品。
  5. 前記第2導体層のポア面積率は、1%以上5%以下であり、前記第1導体層のポア面積率は、3%以上8%以下である、請求項4に記載の積層コイル部品。
  6. 前記外部電極は、前記素体の下面に設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層コイル部品。
  7. 前記コイル導体の少なくとも1つは、弧状に湾曲し、その凸面が、外部電極が存在する下面に向いていることを特徴とする、請求項6に記載の積層コイル部品。
  8. 前記導体層において、前記第1導体層は、外部電極が存在する下面側に存在する、請求項2〜7のいずれか1項に記載の積層コイル部品。
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