JP2021013042A - チップ電子部品及びその実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、チップ電子部品及びその実装基板に関する。【解決手段】本発明は、磁性体本体、上記磁性体本体の内部に配置され、両端が上記磁性体本体の長さ方向の両側面に引出された引出部を含む内部コイル、上記磁性体本体の長さ方向の両側面に配置され、上記内部コイルと接続されるように配置された金属層、及び上記磁性体本体の長さ方向の両側面に上記金属層を覆うように配置された外部電極を含むチップ電子部品及びその実装基板に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、チップ電子部品及びその実装基板に関する。

チップ電子部品の一つであるインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗、キャパシタとともに、電子回路を形成してノイズ（ｎｏｉｓｅ）を除去する代表的な受動素子である。なお、電磁気的特性を用いることでキャパシタと組み合わせて特定周波数帯域の信号を増幅させる共振回路やフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）回路などの構成に用いられる。

最近、上記インダクタのうち巻線型インダクタ部品の小型化及び高性能化に対するニーズが高まることにより、製品サイズを最小限にするとともに高インダクタンスを有する製品を具現するためには、所定のターン数を得るために従来よりも細い線材を用いてコイルを製作する必要がある。

これにより、内部コイルが外部電極と接続されることができる面積が減少し、接触性不良によって電気的特性を具現することが困難であるという問題がある。

したがって、高インダクタンスを有するとともに、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らして電気的特性に優れた巻線型インダクタの開発が必要な実情にある。

特開２００６−２７８４７９号公報

本発明の一形態は、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らすとともに、高インダクタンス（Ｌ）値を具現することができるチップ電子部品及びその実装基板に関する。

本発明の一形態は、磁性体本体と、上記磁性体本体の内部に配置され、両端が上記磁性体本体の長さ方向の両側面に引出された引出部を含む内部コイルと、上記磁性体本体の長さ方向の両側面に配置され、上記内部コイルと接続されるように配置された金属層と、上記磁性体本体の長さ方向の両側面に上記金属層を覆うように配置された外部電極と、を含むチップ電子部品を提供する。

上記金属層は、めっきによって形成されることができ、厚さは０．５〜３０μｍであることができる。

本発明の他の形態は、上部に第１及び第２電極パッドを有する印刷回路基板と、上記印刷回路基板上に設置されたチップ電子部品と、を含み、上記チップ電子部品は、磁性体本体、上記磁性体本体の内部に配置され、両端が上記磁性体本体の長さ方向の両側面に引出された引出部を含む内部コイル、上記磁性体本体の長さ方向の両側面に配置され、上記内部コイルと接続されるように配置された金属層、及び上記磁性体本体の長さ方向の両側面に上記金属層を覆うように配置された外部電極を含むチップ電子部品の実装基板を提供する。

上記金属層は、めっきによって形成されることができ、厚さは０．５〜３０μｍであることができる。

本発明の一形態によると、磁性体本体の長さ方向の両側面に内部コイルと接続されるように金属層を配置し、上記金属層を覆うように外部電極を配置することにより、内部コイルと外部電極との接続面積を向上させて直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らすことができる。

また、内部コイルの厚さを減少させることができるため、内部コイルの巻線数が増加して高いインダクタンス（Ｌ）値を具現することができる。

本発明の一実施形態によるチップ電子部品を示した概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。 本発明の実施例及び比較例による直流抵抗（Ｒｄｃ）値を示したグラフである。 本発明の他の実施形態による図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 図１のチップ電子部品を長さ方向の端部からみた内部透視図である。 図１のチップ電子部品を長さ方向の端部からみた他の実施形態による内部透視図である。 図１のチップ電子部品が印刷回路基板に実装された形状を示した斜視図である。

以下では、添付の図面を参照し、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誇張されることがある。

また、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

[チップ電子部品]
以下では、本発明の一実施形態によるチップ電子部品を説明するにあたり、特に、巻線型インダクタを例に挙げて説明するが、本発明はこれに制限されない。

図１は本発明の一実施形態によるチップ電子部品を示した概略斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。

図１から図３には、チップ電子部品の一例として電源供給回路の電源ラインに用いられる巻線型インダクタ１が示される。上記チップ電子部品は、チップインダクタの他にも、チップビーズ（ｃｈｉｐ ｂｅａｄｓ）、チップフィルター（ｃｈｉｐ ｆｉｌｔｅｒ）などに適切に応用されることができる。

上記巻線型インダクタ１は、磁性体本体１０、内部コイル２０、金属層４１、４２、及び外部電極３１、３２を含む。

磁性体本体１０は、巻線型インダクタ１の外観をなし、磁気特性を示す材料であれば制限されないが、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、Ｌｉ系フェライトなどの公知のフェライトを用いることができる。

また、上記金属系軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＮｉからなる群より選択されたいずれか１つ以上を含む合金を用いることができる。例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質金属粒子を用いることができるが、これに制限されない。

上記金属系軟磁性材料の粒径は０．１〜２０μｍであることができ、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの高分子上に分散した形態で含まれることができる。

磁性体本体１０は六面体形状であることができ、本発明の実施形態を明確に説明するために六面体の方向を定義すると、図１に示されるＬ、Ｗ及びＴはそれぞれ長さ方向、幅方向、厚さ方向を示す。上記磁性体本体１０は、長さ方向の長さが幅方向の長さより長い六面体形状を有することができる。

上記磁性体本体１０の内部には、両端が上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に引出された引出部２１、２２を含む内部コイル２０が配置されることができる。

上記内部コイル２０は、コイルがスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）形状に巻取されて配置されることができる。

上記内部コイル２０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、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、またはこれらの合金などで形成されることができる。

上記内部コイル２０は、上記金属の表面を絶縁材で被覆して巻取された形態に用いられることができる。

上記内部コイル２０の一端部は磁性体本体１０の長さ方向の一側面に露出する引出部２１を含むことができ、他端部は磁性体本体１０の長さ方向の他側面に露出する引出部２２を含むことができる。

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態による巻線型インダクタ１は、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に配置され、上記内部コイル２０と接続されるように配置された金属層４１、４２を含むことができる。

上記金属層４１、４２は、上記内部コイル２０の引出部２１、２２と接触することにより、上記内部コイル２０と接続されることができる。

一般の巻線型インダクタの場合、内部コイルが磁性体本体の長さ方向の両側面に露出し、上記磁性体本体の長さ方向の両側面に上記内部コイルと接続されるように外部電極が配置される構造であったが、巻線型インダクタの小型化及び高性能化によってさらに細い線材を用いた内部コイルが製作された。

これにより、内部コイルの露出面積が減少するようになり、内部コイルと部電極との接続面積が減少するという接触性問題が発生した。

その結果、巻線型インダクタの小型化及び高性能化により、内部コイルと外部電極との接続面積が減少して電気的特性が低下するという問題があった。

これに対し、本発明の一実施形態によると、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に上記金属層４１、４２が配置されるため、上記内部コイル２０と後述する外部電極３１、３２との接続面積が増加して優れた電気的特性を具現することができる。

即ち、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に内部コイル２０と接続されるように金属層４１、４２を配置し、上記金属層４１、４２を覆うように外部電極３１、３２を配置することにより、内部コイル２０と外部電極３１、３２との接続面積を増加させて直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らすことができる。

また、本発明の一実施形態によると、内部コイル２０と外部電極３１、３２との接続面積が増加するため、上記内部コイル２０の厚さを減少させることができる。これにより、巻線数が増加するため、高いインダクタンス（Ｌ）値を具現することができる。

一方、本発明の一実施形態によると、上記内部コイル２０と上記金属層４１、４２との接続面積は、上記内部コイル２０の直径をｒ１とすると、０．０２０×ｒ１（ｍｍ２）以上であることができる。

上記内部コイル２０と上記金属層４１、４２との接続面積は、上記内部コイル２０の直径をｒ１とすると、０．０２０×ｒ１（ｍｍ２）以上であることから、上記内部コイル２０と外部電極３１、３２との接続面積を増加させることができるため、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らすことができる。また、接触不良の問題がないため内部コイル２０の厚さを減らすことができ、巻線数の増加によって高いインダクタンス（Ｌ）値を具現することができる。

また、本発明の一実施形態によると、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に内部コイル２０と接続されるように金属層４１、４２を配置し、上記金属層４１、４２を覆うように外部電極３１、３２を配置するため、内部コイル２０の露出を最小限にすることができる。

即ち、従来は、内部コイルを最大限に露出させるために、磁性体本体内において内部コイルをＬ字型に折り曲げてモールディングしなければならなかったが、本発明の一実施形態では、上記金属層４１、４２が内部コイルと外部電極との連結性を確保する役割をするため、内部コイルの露出を最小限にすることができる。

上記金属層４１、４２は、めっきによって形成されためっき層であることができるが、本発明はこれに制限されない。

即ち、上記金属層４１、４２は、めっきによって形成されることができ、印刷法やスパッタリング法などの方法によって形成されることもできる。

上記金属層４１、４２は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のいずれか一つ以上を含むことができるが、これに制限されず、後述の通り、内部コイル２０と外部電極３１、３２を中間で電気的に連結することができる材質であれば特に制限されない。

上記金属層４１、４２の厚さは０．５〜３０μｍであることができ、電気的特性である直流抵抗（Ｒｄｃ）の散布を考慮するとき、上記金属層４１、４２の厚さは少なくとも１．０μｍ以上であることが好ましい。

上記金属層４１、４２の厚さを０．５〜３０μｍに調節することにより、内部コイル２０と外部電極３１、３２との接続面積を増加させて直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減らすことができる。

上記金属層４１、４２の厚さが０．５μｍ未満の場合は、直流抵抗（Ｒｄｃ）値の散布が大きくなって電気的特性に問題が生じる可能性がある。

上記金属層４１、４２の厚さが３０μｍを超過すると、チップサイズに対する上記金属層４１、４２の厚さが厚すぎるようになってインダクタンス（Ｌ）が低下するおそれがある。

図２を参照すると、上記金属層４１、４２は、上記磁性体本体１０の長さ及び厚さ方向の断面において、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面全体に配置されることができる。

また、上記金属層４１、４２は、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面より内部に配置されることができるが、本発明はこれに制限されない。

図２を参照すると、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に上記金属層４１、４２を覆うように外部電極３１、３２が配置されることができる。

一般の巻線型インダクタとは異なって、本発明の一実施形態によると、上記外部電極３１、３２が上記金属層４１、４２を覆うように配置されて上記金属層４１、４２と接続される。これにより、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に露出する上記内部コイル２０と接続されるようになる。

上記外部電極３１、３２は、上記磁性体本体１０の厚さ方向の両側面及び／または幅方向の両側面に延長されて形成されることができる。

上記外部電極３１、３２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、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、すず（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）などの単独またはこれらの合金などで形成されることができる。

また、上記外部電極は、銀−エポキシ（Ａｇ−Ｅｐｏｘｙ）及び銅−エポキシ（Ｃｕ−Ｅｐｏｘｙ）のいずれか一つ以上を含むことができる。

図４は本発明の実施例及び比較例による直流抵抗（Ｒｄｃ）値を示したグラフである。

図４を参照すると、磁性体本体の長さ方向の両側面に内部コイルと接続されるように金属層を配置し、上記金属層を覆うように外部電極を配置した実施例の場合、内部コイルと外部電極との接続面積が向上するため、従来の比較例に比べて直流抵抗（Ｒｄｃ）値が低いことが分かる。

また、内部コイルの厚さを減少させることができるため、内部コイルの巻線数が増加することにより、高いインダクタンス（Ｌ）値を具現することができる。

図５は本発明の他の実施形態による図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。

図５を参照すると、本発明の他の実施形態によるチップ電子部品では、上記金属層４１'、４２'は、上記磁性体本体１０の長さ及び厚さ方向の断面において、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面一部に配置されることができる。

図６は図１のチップ電子部品を長さ方向の端部からみた内部透視図である。

図６を参照すると、上記金属層４１'は、上記磁性体本体１０の長さ及び厚さ方向の断面において、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面一部に配置されるため、上記磁性体本体１０の断面面積（Ａｅ）に対する上記金属層４１'の断面面積（Ａｐ）が小さく、両側及び上下の角から離れていることが分かる。

図７は図１のチップ電子部品を長さ方向の端部からみた他の実施形態による内部透視図である。

図７を参照すると、上記金属層４１'は、上記磁性体本体１０の長さ及び厚さ方向の断面において、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面一部に配置され、上記磁性体本体１０の幅方向に露出するため、上記磁性体本体１０の断面面積（Ａｅ）に対する上記金属層４１'の断面面積（Ａｐ）が小さく、上下の角から離れていることが分かる。

[チップ電子部品の製造方法]
以下では、本発明の一実施形態によるチップ電子部品の製造方法について説明する。

まず、内部コイル２０が内部に配置された磁性体本体１０を形成することができる。

上記内部コイル２０は、巻線型インダクタの特性上、コイルを巻線することにより形成されることができる。

上記磁性体本体１０は、磁性体層を積層し、ラミネート法または静水圧プレス法によって圧着することで形成されることができる。

次に、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に露出する内部コイル２０と接続されるように金属層４１、４２を形成することができる。

上記金属層４１、４２は、めっきによって形成されためっき層であることができるが、本発明はこれに制限されない。

即ち、上記金属層４１、４２は、めっきによって形成されることができ、印刷法やスパッタリング法などの方法によって形成されることもできる。

上記金属層４１、４２は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のいずれか一つ以上を含むことができるが、これに制限されず、後述の通り、内部コイル２０と外部電極３１、３２を中間で電気的に連結することができる材質であれば特に制限されない。

上記金属層４１、４２は、上記磁性体本体１０の長さ及び厚さ方向の断面において、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面全体に配置されることができ、一部のみに配置されることもできる。

その後、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に上記金属層４１、４２を覆うように外部電極３１、３２を形成することができる。

上記外部電極３１、３２が上記金属層４１、４２を覆うように配置されて上記金属層４１、４２と接続される。これにより、上記磁性体本体１０の長さ方向の両側面に露出する上記内部コイル２０と接続されるようになる。

上記外部電極３１、３２は、上記磁性体本体１０の厚さ方向の両側面及び／または幅方向の両側面に延長されて形成されることができる。

上記外部電極３１、３２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、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、すず（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）などの単独またはこれらの合金などで形成されることができる。

また、上記外部電極は、銀−エポキシ（Ａｇ−Ｅｐｏｘｙ）及び銅−エポキシ（Ｃｕ−Ｅｐｏｘｙ）のいずれか一つ以上を含むことができる。

上記外部電極３１、３２は、外部電極３１、３２の形状によって印刷法やディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法などを行って形成されることができる。

上記外部電極３１、３２の上部には、必要に応じて、めっき層がさらに形成されることができる。

[チップ電子部品の実装基板]
図８は図１のチップ電子部品が印刷回路基板に実装された形状を示した斜視図である。

図８を参照すると、本実施形態によるチップ電子部品の実装基板２００は、チップ電子部品が水平になるように実装される印刷回路基板２１０、及び印刷回路基板２１０の上面に離隔されるように形成された第１及び第２電極パッド２２１、２２２を含む。

このとき、上記チップ電子部品は、第１及び第２外部電極３１、３２がそれぞれ第１及び第２電極パッド２２１、２２２上に接触するように位置した状態において、はんだ２３０によって印刷回路基板２１０と電気的に連結されることができる。

その他、上述した本発明の一実施形態によるチップ電子部品の特徴と重複する説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利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ものには明らかである。

１ 巻線型インダクタ
１０ 磁性体本体
２０ 内部コイル
２１、２２ 引出部
３１、３２ 外部電極
４１、４２、４１'、４２' 金属層
２００ 実装基板
２１０ 印刷回路基板
２２１、２２２ 第１及び第２電極パッド
２３０ はんだ

Claims (7)

1. 磁性体本体と、
   前記磁性体本体の内部に配置された内部コイルと、
   前記内部コイルと接続され、前記磁性体本体の少なくとも一面に露出した引出部と、
   前記引出部のうち、前記磁性体本体から露出した領域と接続された金属層と、
   前記金属層を覆う外部電極と、を含み、
   前記金属層は、前記磁性体本体から前記引出部が露出した面全体を覆い、
   前記金属層は、めっきによって形成されためっき層である、インダクタ。
2. 前記金属層は、前記磁性体本体から前記引出部が露出した面以外の面では、前記磁性体本体を覆わない、請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記外部電極は、前記磁性体本体から前記引出部が露出した面以外の面で前記磁性体本体を覆う、請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記金属層は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）のいずれか一つ以上を含む、請求項１に記載のインダクタ。
5. 前記金属層の厚さは、０．５〜３０μｍである、請求項１に記載のインダクタ。
6. 前記外部電極は、銀−エポキシ（Ａｇ−Ｅｐｏｘｙ）及び銅−エポキシ（Ｃｕ−Ｅｐｏｘｙ）のいずれか一つ以上を含む、請求項１に記載のインダクタ。
7. 前記引出部と前記金属層の接続面積は、前記内部コイルの直径をｒ１とすると、０．０２０×ｒ１（ｍｍ^２）以上である、請求項１に記載のインダクタ。

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