JP2021082662A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】特性の向上が図られたコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品において、樹脂壁１８の台座部１８ａの高さｈ１は、段部１８ｃの高さ位置に相当する。また、シード部１４ａの高さｈ２は、コイルの巻回部をめっき成長させる際のめっき開始位置に相当する。台座部１８ａの高さｈ１とシード部１４ａの高さｈ２とが０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たすことで、めっき開始位置と段部１８ｃとが近くなるように設計されている。したがって、コイル部品は、樹脂壁１８が段部１８ｃを有する構成ではあるものの、その段部１８ｃ内がコイル導体で十分に充たされるため、特性の低下が抑制されている。【選択図】図７

Description

本発明は、コイル部品に関する。

従来のコイル部品として、たとえば特許文献１には、基板の主面に設けられた樹脂壁の間にコイルの巻回部をめっき成長させたコイル部品が開示されている。本文献には、基板側に位置する幅広の台座部と、基板から離れる向きに台座部から延びる幅狭の壁部とを有し、台座部と壁部との間に段部が形成された樹脂壁が開示されている。

特開２０１７−１７１３９号公報

上述した従来技術に係るコイル部品において、樹脂壁が台座部に比べて幅狭な壁部を有することで、壁部の間におけるコイル導体の増量が図られ、それによりコイル特性の向上を図ることができる。一方で、樹脂壁の間にコイルの巻回部をめっき成長させる際、台座部と壁部との間の段部ではめっき成長しづらくなっており、段部において十分なめっき成長がおこなわれない場合には、段部がコイル導体で充たされずに特性の低下を招く虞がある。

本発明は、特性の向上が図られたコイル部品を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るコイル部品は、基板と、基板の主面上に設けられたシード部と、該シード部を覆うめっき部とを有するコイルと、基板の主面に設けられ、コイルの巻回部が間に延びる複数の樹脂壁を有する樹脂体とを備え、樹脂壁は、基板の主面に接する台座部と、基板から離れる向きに台座部から延びるとともに台座部より幅狭の壁部とを有し、樹脂壁の台座部の高さをｈ１とし、コイルのシード部の高さをｈ２としたときに、０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たす。

上記コイル部品において、台座部の高さｈ１は、台座部と壁部との間の段部の高さ位置に相当し、シード部の高さｈ２は、コイルの巻回部をめっき成長させる際のめっき開始位置に相当する。台座部の高さｈ１とシード部の高さｈ２とが０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たす場合には、めっき開始位置と段部とが近い。そのため、段部がコイル導体で充たされ、特性の低下が抑制される。

他の側面に係るコイル部品は、台座部を構成する樹脂材料と壁部を構成する樹脂材料との主成分が同じである。

本発明によれば、特性の向上が図られたコイル部品が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係るコイル部品の概略斜視図である。 図２は、図１に示すコイル部品の製造に用いられる基板を示した斜視図である。 図３は、図２に示した基板のシードパターンを示した平面図である。 図４は、図１に示すコイル部品の製造方法の一工程を示した斜視図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図７は、図５に示した断面の要部拡大図である。 図８は、図１に示すコイル部品の製造方法の一工程を示した斜視図である。 図９は、図１に示すコイル部品の製造方法の一工程を示した斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、本発明の実施形態に係るコイル部品の構造について、図１〜４を参照しつつ説明する。説明の便宜上、図示のようにＸＹＺ座標を設定する。すなわち、平面コイル素子の厚さ方向をＺ方向、外部端子電極の対面方向をＹ方向、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向と設定する。

コイル部品１は、略直方体形状を呈する本体部１０と、本体部１０の対向する一対の端面を覆うようにして設けられた一対の外部端子電極３０Ａ、３０Ｂとによって構成されている。コイル部品１は、一例として、長辺２．０ｍｍ、短辺１．６ｍｍ、高さ０．９ｍｍの寸法で設計される。

以下では、本体部１０を作製する手順を示しつつ、併せて、コイル部品１の構造についても説明する。

本体部１０は、図２に示す基板１１を含んでいる。基板１１は、非磁性の絶縁材料で構成された平板矩形状の部材である。基板１１の中央部分には、主面１１ａ、１１ｂ間を繋ぐように貫通された略円形の開口１２が設けられている。基板１１としては、ガラスクロスにシアネート樹脂（ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）レジン：登録商標）が含浸された基板で、板厚６０μｍのものを用いることができる。なお、ＢＴレジンのほか、ポリイミド、アラミド等を用いることもできる。基板１１の材料としては、セラミックやガラスを用いることもできる。基板１１の材料としては、大量生産されているプリント基板材料が好ましく、特にＢＴプリント基板、ＦＲ４プリント基板、あるいはＦＲ５プリント基板に用いられる樹脂材料が最も好ましい。

基板１１には、図３に示すように、それぞれの主面１１ａ、１１ｂに、後述するコイル１３をめっき成長させるためのシードパターン１３Ａが形成されている。シードパターン１３Ａは、基板１１の開口１２の周りを回る螺旋パターン１４Ａと、基板１１のＹ方向に関する端部に形成された端部パターン１５Ａとを有し、これらのパターン１４Ａ、１５Ａが連続的かつ一体的に形成されている。なお、一方の主面１１ａ側に設けられるコイル１３と他方の主面１１ｂ側に設けられるコイル１３とでは電極引き出し方向が逆であり、そのため、一方の主面１１ａ側の端部パターン１５Ａと他方の主面１１ｂ側の端部パターンとは、基板１１のＹ方向に関する互いに異なる端部に形成されている。

図２に戻って、基板１１の各主面１１ａ、１１ｂ上には、樹脂体１７が設けられている。樹脂体１７は、公知のフォトリソグラフィーによってパターニングされた厚膜レジストである。樹脂体１７は、コイル１３の巻回部１４の成長領域を画定する樹脂壁１８と、コイル１３の引出電極部１５の成長領域を画定する樹脂壁１９とを有している。

図４は、シードパターン１３Ａを用いてコイル１３をめっき成長させたときの基板１１の状態を示している。コイル１３のめっき成長には、公知のめっき成長方法を採用することができる。

コイル１３は、銅で構成されており、シードパターン１３Ａの螺旋パターン１４Ａ上に形成された巻回部１４と、シードパターン１３Ａの端部パターン１５Ａ上に形成された引出電極部１５とを有している。コイル１３は、平面視したときに、シードパターン１３Ａ同様、基板１１の主面１１ａ、１１ｂに平行に延在する平面渦巻き状の空芯コイルの形状となっている。より詳しくは、基板上面１１ａの巻回部１４は、上面側から見て外側に向かう方向に沿って左回転の渦巻きであり、基板下面１１ｂの巻回部１４は、下面側から見て、外側に向かう方向に沿って左回転の渦巻きである。基板上面１１ａおよび基板下面１１ｂの両コイル１３は、たとえば、開口１２の近傍に別途設けられた貫通孔を介して端部同士が接続される。両コイル１３に一方向に電流を流したときには、両コイル１３の電流の流れる回転方向が同一となるため、コイル１３で発生する磁束が重畳して強め合う。

図５は、図２に示しためっき成長前の基板１１の状態を示しており、図２のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図４に示しためっき成長後の基板１１の状態を示しており、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

図５および図６に示すように、基板１１上には、基板１１の法線方向（Ｚ方向）に沿って延びる樹脂壁１８が形成されており、これらの樹脂壁１８の間においてコイル１３の巻回部１４がＺ方向に成長する。コイル１３の巻回部１４は、その成長領域が、めっき成長前に基板１１上に形成された樹脂壁１８によって予め画定されている。

樹脂壁１８は、基板１１の主面１１ａに接する台座部１８ａと、基板１１から離れる向き（すなわち、Ｚ方向の向き）に台座部１８ａから延びる壁部１８ｂとを有する。壁部１８ｂは均一な幅ｄ２’を有し、壁部１８ｂの幅ｄ２’は、台座部１８ａの幅ｄ’’よりも狭くなるように設計されている。本実施形態では、壁部１８ｂの幅は５μｍであり、台座部１８ａの幅ｄ’’は１０μｍである。壁部１８ｂが台座部１８ａに比べて幅狭な場合、壁部１８ｂの間におけるコイル導体が有意に増量し、それによりコイル特性が向上する。また、幅広の台座部１８ａによれば、基板１１側の断面積が大きくなることで樹脂壁１８の強度が増し、樹脂壁１８の歪みや倒壊が抑制される。

壁部１８ｂは、台座部１８ａの幅方向（図５のＸ方向）に関する中心からＺ方向の向きに延びている。それにより、図７に示すように、台座部１８ａと壁部１８ｂとの間には段部１８ｃが形成されている。

台座部１８ａの高さｈ１は、シード部１４ａの高さｈ２と同程度になるように設計されている。台座部１８ａの高さｈ１は、たとえば５μｍ〜５０μｍであり、一例として１５μｍである。シード部１４ａの高さｈ２は、たとえば５μｍ〜１５μｍであり、一例として１０μｍである。台座部１８ａの高さｈ１は、シード部１４ａの高さｈ２と同じでもよく、シード部１４ａの高さｈ２より高くてもよく、シード部１４ａの高さｈ２より低くてもよい。本実施形態では、台座部１８ａの高さｈ１とシード部１４ａの高さｈ２とは、０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たすように設計されている。台座部１８ａの高さｈ１とシード部１４ａの高さｈ２とは、０．６≦ｈ１／ｈ２≦１．８を満たす関係であってもよく、０．７５≦ｈ１／ｈ２≦１．６を満たす関係であってもよい。

台座部１８ａと壁部１８ｂとは一体的に形成されており、台座部１８ａを構成する樹脂材料と壁部１８ｂを構成する樹脂材料との主成分は同じである。樹脂壁１８の台座部１８ａおよび壁部１８ｂは、一度の露光で成形することができる。たとえば、台座部１８ａの樹脂材料と壁部１８ｂの樹脂材料とで、副成分（架橋剤等）の種類や添加量を変えることができる。

コイル１３の巻回部１４は、螺旋パターン１４Ａの一部であるシード部１４ａと、シード部１４ａ上にめっき成長させためっき部１４ｂとで構成されており、シード部１４ａ周りにめっき部１４ｂが徐々に成長していくことにより形成される。このとき、コイル１３の巻回部１４は、隣り合う２つの樹脂壁１８の間に画成された空間を充たすように成長して、樹脂壁１８の間に画成された空間と同一の形状に形成され、その結果、コイル１３の巻回部１４は基板１１の法線方向（Ｚ方向）に沿って長く延びる形状となる。すなわち、樹脂壁１８の間に画成される空間の形状を調整することで、コイル１３の巻回部１４の形状が調整され、設計したとおりの形状にコイル１３の巻回部１４を形成することができる。

図６に示すとおり、コイル１３の巻回部１４の高さは、樹脂壁１８の高さよりも低いことが好ましい。すなわち、コイル１３の巻回部１４のめっき成長が樹脂壁１８の高さよりも低い位置で止まるように調整することが好ましい。コイル１３の巻回部１４の高さが樹脂壁１８の高さよりも低いと、巻回部１４は高さ方向にわたって設計寸法どおりの厚さとなる。また、コイル１３の巻回部１４の高さが、樹脂壁１８の高さより高いと、隣り合う巻回部１４同士が接触する事態が生じてしまう。

なお、上述したコイル１３のめっき成長は、基板１１の両主面１１ａ、１１ｂにおいておこなわれる。両主面１１ａ、１１ｂのコイル１３同士は、基板１１の開口においてそれぞれの端部同士が接続されて導通される。

基板１１上にコイル１３をめっき成長させた後、図８に示すように、基板１１は被覆樹脂２１で全体的に覆われる。すなわち、被覆樹脂２１が、基板１１の主面１１ａ、１１ｂのコイル１３と樹脂体１７とを一体的に覆う。樹脂体１７は、被覆樹脂２１内に残ったままコイル部品１の一部を構成する。被覆樹脂２１は、金属磁性粉含有樹脂からなり、ウエハ状態の基板１１の上に形成され、その後、硬化されることにより形成される。

被覆樹脂２１を構成する金属磁性粉含有樹脂は、金属磁性粉が分散された樹脂で構成されている。金属磁性粉は、たとえば鉄ニッケル合金（パーマロイ合金）、カルボニル鉄、アモルファス、非晶質または結晶質のＦｅＳｉＣｒ系合金、センダスト等で構成され得る。金属磁性粉含有樹脂に用いられる樹脂は、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂である。金属磁性粉含有樹脂に含まれる金属磁性粉の含有量は、一例として、９０〜９９ｗｔ％である。

さらに、ダイシングしてチップ化することで、図９に示す本体部１０が得られる。チップ化した後、必要に応じてバレル研磨等によりエッジの面取りをおこなってもよい。

最後に、本体部１０の端部パターン１５Ａが露出した端面（Ｙ方向において対向する端面）に、端部パターン１５Ａと電気的に接続されるように外部端子電極３０Ａ、３０Ｂを設けることで、コイル部品１が完成する。外部端子電極３０Ａ、３０Ｂは、コイル部品を搭載する基板の回路に接続するための電極であり、複数層構造とすることができる。たとえば、外部端子電極３０Ａ、３０Ｂは、端面に樹脂電極材料を塗布した後、その樹脂電極材料に金属めっきを施すことにより形成することができる。外部端子電極３０Ａ、３０Ｂの金属めっきには、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、はんだ等を用いることができる。

上述したコイル部品１において、樹脂壁１８の台座部１８ａの高さｈ１は段部１８ｃの高さ位置に相当する。また、シード部１４ａの高さｈ２は、コイル１３の巻回部１４をめっき成長させる際のめっき開始位置に相当する。台座部１８ａの高さｈ１とシード部１４ａの高さｈ２とが０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たすことで、めっき開始位置と段部１８ｃとが近くなるように設計されている。この場合、シード部１４ａからめっき成長するコイル導体が、段部１８ｃに回り込みやすく、段部１８ｃ内がコイル導体で充たされやすい。すなわち、樹脂壁１８の間（特に、段部）に、コイル導体が存在しない空乏部が生じにくく、樹脂壁１８の間が十分なコイル導体で充たされる。したがって、コイル部品１は、樹脂壁１８が段部１８ｃを有する構成ではあるものの、その段部１８ｃ内がコイル導体で十分に充たされるため、高い特性を実現することができる。たとえば、樹脂壁１８の段部１８ｃ内がコイル導体で充たされている場合には、樹脂壁１８の段部１８ｃ内がコイル導体で充たされていない場合に比べて、コイル導体の断面積が広くなるため、コイル導体の直流抵抗が低減される。

なお、コイル部品１は、上述した形態に限らず、様々な形態を採用することができる。たとえば、コイルは、基板の両面に設ける態様であってもよく、基板の一方面にのみ設ける態様であってもよい。

１…コイル部品、１１…基板、１３…コイル、１４…巻回部、１４ａ…シード部、１４ｂ…めっき部、１７…樹脂体、１８…樹脂壁、１８ａ…台座部、１８ｂ…壁部、１８ｃ…段部、３０Ａ、３０Ｂ…外部端子電極。

Claims (2)

1. 基板と、
   前記基板の主面上に設けられたシード部と、該シード部を覆うめっき部とを有するコイルと、
   前記基板の主面に設けられ、前記コイルの巻回部が間に延びる複数の樹脂壁を有する樹脂体と
   を備え、
   前記樹脂壁は、前記基板の主面に接する台座部と、前記基板から離れる向きに前記台座部から延びるとともに前記台座部より幅狭の壁部とを有し、
   前記樹脂壁の台座部の高さをｈ１とし、前記コイルのシード部の高さをｈ２としたときに、０．３≦ｈ１／ｈ２≦１０を満たす、コイル部品。
2. 前記台座部を構成する樹脂材料と前記壁部を構成する樹脂材料との主成分が同じである、請求項１に記載のコイル部品。
   
   

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