JP2022144846A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部が磁性部材に埋め込まれた構造を有するコイル部品を改良する。【解決手段】コイル部品は、磁性部材に埋め込まれたコイル部と、導電性ペーストからなる端子電極とを備える。コイル部を構成する導体層のそれぞれは、コイル導体パターンと実装面Ｓ１から露出する電極パターン５１～５４とを有する。端子電極７１は、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆う位置に設けられた領域Ａ１と、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆わない領域に設けられた領域Ａ２，Ａ３とを有する。領域Ａ１の一部はｘ方向に突出した突出部Ａ１１を構成する。このように、端子電極７１が突出部Ａ１１を有していることから、実装時にｚ方向における搭載位置ずれが生じにくくなる。【選択図】図６

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されてなるコイル部が磁性部材に埋め込まれた構造を有するコイル部品に関する。

複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されてなるコイル部が磁性部材に埋め込まれた構造を有するコイル部品としては、特許文献１に記載されたコイル部品が知られている。特許文献１に記載されたコイル部品は、磁性部材から露出する電極パターンが端子電極で覆われている。

特開２０１９－１４０２０２号公報

しかしながら、一般的に端子電極は電解メッキによって形成されることから、端子電極の平面形状は磁性部材から露出する電極パターンの平面形状によって決まり、任意の平面形状とすることができなかった。

したがって、本発明は、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されてなるコイル部が磁性部材に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、端子電極の平面形状を任意とすることを目的とする。

本発明によるコイル部品は、磁性部材と、磁性部材に埋め込まれ、複数の導体層と複数の層間絶縁層が第１の方向に交互に積層されたコイル部と、導電性ペーストからなる端子電極とを備え、複数の導体層のそれぞれは、磁性部材に埋め込まれたコイル導体パターンと、第１の方向と平行な実装面から露出する電極パターンとを有し、端子電極は、実装面上において電極パターンを覆う位置に設けられた第１の領域と、実装面上において電極パターンを覆わない領域に設けられた第２及び第３の領域とを有し、第１の領域は、第１の方向から第２及び第３の領域に挟まれ、第１の領域は、第１の方向と直交する第２の方向における幅が第２及び第３の領域よりも広く、これにより、第１の領域の一部は、第２の方向に突出した第１の突出部を構成することを特徴とする。

本発明によれば、端子電極の材料として導電性ペーストを用いていることから、端子電極の平面形状を任意とすることができる。しかも、本発明においては、端子電極が平面視で第１の突出部を有していることから、これによって実装時に第１の方向における搭載位置ずれが生じにくくなる。

本発明において、第１の突出部は、第２の方向に対して垂直な磁性部材の側面に向かって突出していても構わない。これによれば、実装時に磁性部材の側面に形成されるハンダフィレットの広がりを抑えることが可能となる。この場合、第１の突出部は、側面に近づくに連れて厚みが薄くなっても構わない。これによれば、ハンダフィレットの広がりをより抑えることが可能となる。

本発明において、第１の領域の別の一部は、第１の突出部とは逆方向に突出した第２の突出部を構成しても構わない。これによれば、実装時に第１の方向における搭載位置ずれがより生じにくくなる。

本発明において、第１の領域の中央部は第２及び第３の領域よりも局所的に厚みが薄く、これにより端子電極の一部が窪んでいても構わない。これによれば、過剰なハンダが端子電極の窪みに収容されることから、ハンダフィレットの広がりをより抑えることが可能となる。

このように、本発明によれば、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されてなるコイル部が磁性部材に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、端子電極の平面形状を任意とすることが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０Ａの外観を示す斜視図である。 図２は、コイル部品１０Ａの断面図である。 図３は、コイル部品１０Ａのｙｚ側面図である。 図４は、コイル部品１０Ａのｙｚ側面図である。 図５は、コイル部品１０Ａのｘｙ平面図である。 図６は、コイル部品１０Ａの実装面Ｓ１上における端子電極７１の平面形状を説明するための模式図である。 図７は、コイル部品１０Ａ，１０Ｂの前駆体１０の外観を示す斜視図である。 図８は、導電性ペーストを塗布する範囲Ｗ１，Ｗ２を説明するための上面図である。 図９は、導電性ペーストを塗布した直後の状態を示す模式的な上面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品１０Ｂの外観を示す斜視図である。 図１１は、コイル部品１０Ｂの実装面Ｓ１上における端子電極７１の平面形状を説明するための模式図である。 図１２は、コイル部品１０Ｂのｘｙ平面図である。 図１３は、導電性ペーストを塗布した直後の状態を示す模式的な上面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０Ａの外観を示す斜視図である。

第１の実施形態によるコイル部品１０Ａは表面実装型のチップ部品であり、図１に示すように、磁性部材１１，１２と、磁性部材１１，１２に埋め込まれたコイル部２０とを備える。コイル部２０の構成については後述するが、本実施形態においてはコイル導体パターンを有する導体層が４層積層され、これによって１つのコイルが直列に形成される。そして、コイルの一端が端子電極７１に接続され、コイルの他端が端子電極７２に接続される。端子電極７１，７２は、ナノ銀ペーストやナノ銅ペーストなどの導電性ペーストからなり、その表面はハンダに対する濡れ性を確保すべく、ニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の積層膜で覆われている。

磁性部材１１，１２は、フェライト粉や金属磁性粉などの磁性粉を含有する樹脂からなる複合部材であり、コイル部２０に電流を流すことによって生じる磁束の磁路を構成する。磁性粉として金属磁性粉を用いる場合、パーマロイ系材料を用いることが好適である。また、樹脂としては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。但し、本発明において磁性部材１１，１２を複合部材によって構成することは必須でなく、例えば、磁性部材１１として焼結フェライトなどの磁性材料からなる基板を用いても構わない。

図２は、本実施形態によるコイル部品１０Ａの断面図である。

図２に示すように、コイル部品１０Ａに含まれるコイル部２０は、２つの磁性部材１１，１２に挟まれており、層間絶縁層４０～４４と導体層３１～３４がｚ方向に交互に積層された構成を有している。導体層３１～３４は、層間絶縁層４１～４３に形成されたスルーホールを介して互いに接続されることにより、１つの直列コイルを構成している。コイルの内径部分には、磁性部材１２と同じ材料からなる磁性部材１３が埋め込まれている。層間絶縁層４０～４４は、例えば樹脂からなり、少なくとも層間絶縁層４１～４３については非磁性材料が用いられる。最下層に位置する層間絶縁層４０及び最上層に位置する層間絶縁層４４については、磁性材料を用いても構わない。

導体層３１は、磁性部材１１の上面に層間絶縁層４０を介して形成された１層目の導体層である。導体層３１には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ１と、２つの電極パターン５１，６１が設けられている。電極パターン５１はコイル導体パターンＣ１の一端に接続されている一方、電極パターン６１はコイル導体パターンＣ１とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ１はコイル部２０に埋め込まれ、電極パターン５１，６１の一部はコイル部２０から露出している。

導体層３２は、導体層３１の上面に層間絶縁層４１を介して形成された２層目の導体層である。導体層３２には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ２と、２つの電極パターン５２，６２が設けられている。電極パターン５２，６２は、いずれもコイル導体パターンＣ２とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ２はコイル部２０に埋め込まれ、電極パターン５２，６２の一部はコイル部２０から露出している。

導体層３３は、導体層３２の上面に層間絶縁層４２を介して形成された３層目の導体層である。導体層３３には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ３と、２つの電極パターン５３，６３が設けられている。電極パターン５３，６３は、いずれもコイル導体パターンＣ３とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ３はコイル部２０に埋め込まれ、電極パターン５３，６３の一部はコイル部２０から露出している。

導体層３４は、導体層３３の上面に層間絶縁層４３を介して形成された４層目の導体層である。導体層３４には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ４と、２つの電極パターン５４，６４が設けられている。電極パターン６４はコイル導体パターンＣ４の一端に接続されている一方、電極パターン５４はコイル導体パターンＣ４とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ４はコイル部２０に埋め込まれ、電極パターン５４，６４の一部はコイル部２０から露出している。

そして、コイル導体パターンＣ１とコイル導体パターンＣ２は、層間絶縁層４１を貫通して設けられたビア導体を介して接続され、コイル導体パターンＣ２とコイル導体パターンＣ３は、層間絶縁層４２を貫通して設けられたビア導体を介して接続され、コイル導体パターンＣ３とコイル導体パターンＣ４は、層間絶縁層４３を貫通して設けられたビア導体を介して接続される。これにより、コイル導体パターンＣ１～Ｃ４によって８ターンのコイルが形成され、その一端が端子電極７１に接続され、他端が端子電極７２に接続された構成となる。

さらに、電極パターン５１～５４は、層間絶縁層４１～４３を貫通して設けられたビア導体Ｖ１～Ｖ３を介して互いに接続される。同様に、電極パターン６１～６４は、層間絶縁層４１～４３を貫通して設けられたビア導体Ｖ４～Ｖ６を介して互いに接続される。ここで、積層方向から見たビア導体Ｖ１～Ｖ３の形成位置は互いに異なっており、積層方向から見たビア導体Ｖ４～Ｖ６の形成位置も互いに異なっている。

本実施形態によるコイル部品１０Ａは、一般的な積層コイル部品とは異なり、積層方向であるｚ方向が回路基板と平行となるよう立てて実装される。具体的には、ｘｚ面を構成する表面が実装面Ｓ１として用いられる。そして、実装面Ｓ１には、端子電極７１，７２が設けられる。

図３及び図４はコイル部品１０Ａのｙｚ側面図であり、図５はコイル部品１０Ａのｘｙ平面図である。

図３に示すように、一方のｙｚ平面を構成する側面Ｓ２には、電極パターン５１～５４の一部と層間絶縁層４０～４４の一部が露出している。また、図４に示すように、他方のｙｚ平面を構成する側面Ｓ３には、電極パターン６１～６４の一部と層間絶縁層４０～４４の一部が露出している。図５に示すように、一方のｘｙ平面を構成する側面Ｓ４には、電極パターン５１～５４，６１～６４は露出しない。図示しないが、他方のｘｙ平面を構成する側面Ｓ５についても同様である。側面Ｓ４，Ｓ５には、端子電極７１，７２の一部が形成されている。端子電極７１は実装面Ｓ１に露出する電極パターン５１～５４と接し、端子電極７２は実装面Ｓ１に露出する電極パターン６１～６４と接する。

図６は、実装面Ｓ１上における端子電極７１の平面形状を説明するための模式図である。図示しないが、実装面Ｓ１上における端子電極７２の平面形状についても同様である。

図６においてハッチングが付された領域は、電極パターン５１～５４が露出する領域である。そして、端子電極７１は、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆う位置に設けられた第１の領域Ａ１と、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆わない領域に設けられた第２及び第３の領域Ａ２，Ａ３とを有している。領域Ａ１は、領域Ａ２，Ａ３によってｚ方向に挟まれている。

領域Ａ１の位置及び平面形状は、電極パターン５１～５４が露出する領域の位置及び平面形状とほぼ一致しており、したがって、領域Ａ１のｘ方向における幅及びｚ方向における幅は、電極パターン５１～５４が露出する領域のｘ方向における幅及びｚ方向における幅とほぼ一致している。一方、領域Ａ２，Ａ３のｘ方向における幅は、領域Ａ１のｘ方向における幅よりも狭く、これにより領域Ａ１の一部は、ｘ方向に突出した突出部Ａ１１を構成する。つまり、領域Ａ１のうち、ｘ方向における位置が領域Ａ２，Ａ３と一致する部分を本体部Ａ１０とした場合、領域Ａ１は、本体部Ａ１０と突出部Ａ１１によって構成される。

このように端子電極７１は、ｘ方向に突出する突出部Ａ１１を有していることから、実装面Ｓ１には、端子電極７１が設けられない領域Ａ４，Ａ５が形成される。領域Ａ４，Ａ５のｘ方向における幅は突出部Ａ１１のｘ方向における幅とほぼ同じであり、領域Ａ４，Ａ５のｚ方向における幅は領域Ａ２，Ａ３のｚ方向における幅とほぼ同じである。また、実装面Ｓ１と側面Ｓ４の境界でありｘ方向に延在するエッジ８１と、実装面Ｓ１と側面Ｓ５の境界でありｘ方向に延在するエッジ８２と、実装面Ｓ１と側面Ｓ２の境界でありｚ方向に延在するエッジ８３を定義した場合、領域Ａ４はエッジ８１，８３、領域Ａ２及び突出部Ａ１１に囲まれ、領域Ａ５はエッジ８２，８３、領域Ａ３及び突出部Ａ１１に囲まれる。

このように、端子電極７１，７２が実装面Ｓ１上において上記の平面形状を有しており、突出部Ａ１１のｚ方向における両側に端子電極７１が設けられない領域Ａ４，Ａ５が存在することから、これによって実装時にｚ方向における搭載位置ずれが生じにくくなる。これは、領域Ａ４，Ａ５が絶縁領域であり、ハンダに対する濡れ性を持たないため、突出部Ａ１１がランドパターンのｚ方向における中央に位置決めされ、ｚ方向へのズレが領域Ａ４，Ａ５によって阻害されるからである。

しかも、本実施形態においては、図５に示すように、突出部Ａ１１のｙ方向における厚みが側面Ｓ２に近づくに連れて厚みが薄くなっている。これにより、側面Ｓ２に形成されるハンダフィレットの広がりが抑えられることから、高密度実装を実現することが可能となる。さらに、本実施形態においては、領域Ａ１の領域の中央部が領域Ａ２，Ａ３よりも局所的に厚みが薄く、これにより端子電極７１，７２の一部に窪み７１ａ，７２ａが形成されている。これにより、実装時において過剰なハンダが窪み７１ａ，７２ａに収容されることから、ハンダフィレットの広がりをより抑えることが可能となる。

次に、上記の形状を有する端子電極７１，７２の形成方法について説明する。

まず、層間絶縁層４０～４４と導体層３１～３４をｚ方向に交互に積層することによってコイル部２０を形成した後、コイル部２０を磁性部材１１～１３に埋め込むことによって、図７に示すコイル部品１０Ａの前駆体１０を作製する。次に、図７及び図８に示す範囲Ｗ１に導電性ペーストを塗布する。導電性ペーストの塗布方法としては、範囲Ｗ１に相当する幅を持つ溝に導電性ペーストが充填されたローラーを輪転させ、これによって実装面Ｓ１に導電性ペーストを転写する方法が挙げられる。

ここで、範囲Ｗ１とは、実装面Ｓ１に露出する電極パターン５１～５４，６１～６４のうち、側面Ｓ２，Ｓ３に近い部分を除く範囲である。これにより、初期状態においては、模式的な平面図である図９に示すように、実装面Ｓ１上には、端子電極７１，７２の本体部Ａ１０及び領域Ａ２，Ａ３が形成される。この時点では、電極パターン５１～５４，６１～６４のうち側面Ｓ２，Ｓ３に近い部分は露出した状態であるが、導電性ペーストの組成、粘度、温度などの諸条件を調節することによって導電性ペーストを流動させると、電極パターン５１～５４，６１～６４の露出部分へと導電性ペーストが流動し、図６に示した突出部Ａ１１が形成される。

このように、突出部Ａ１１を導電性ペーストの流動によって形成すれば、図５を用いて説明したように、側面Ｓ２，Ｓ３に近づくに連れて厚みが薄くなる形状を得ることが可能となる。また、本体部Ａ１０に塗布された導電性ペーストのボリュームは、流動によって減少するため、本体部Ａ１０には窪み７１ａ，７２ａが形成される。

＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品１０Ｂの外観を示す斜視図である。

第２の実施形態によるコイル部品１０Ｂは、実装面Ｓ１上における端子電極７１，７２の平面形状が第１の実施形態によるコイル部品１０Ａと相違している。その他の基本的な構成は第１の実施形態によるコイル部品１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１は、第２の実施形態によるコイル部品１０Ｂの実装面Ｓ１上における端子電極７１の平面形状を説明するための模式図である。図示しないが、実装面Ｓ１上における端子電極７２の平面形状についても同様である。

図１１においてハッチングが付された領域は電極パターン５１～５４が露出する領域であり、端子電極７１は、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆う位置に設けられた第１の領域Ａ１と、実装面Ｓ１上において電極パターン５１～５４を覆わない領域に設けられた第２及び第３の領域Ａ２，Ａ３とを有している。領域Ａ１は、領域Ａ２，Ａ３によってｚ方向に挟まれている。

領域Ａ１の位置及び平面形状は、電極パターン５１～５４が露出する領域の位置及び平面形状とほぼ一致しており、したがって、領域Ａ１のｘ方向における幅及びｚ方向における幅は、電極パターン５１～５４が露出する領域のｘ方向における幅及びｚ方向における幅とほぼ一致している。一方、領域Ａ２，Ａ３のｘ方向における幅は、領域Ａ１のｘ方向における幅よりも狭く、これにより領域Ａ１の一部は、ｘ方向に突出した突出部Ａ１１，Ａ１２を構成する。突出部Ａ１１，Ａ１２の突出方向は互いに逆方向であり、本体部Ａ１０は突出部Ａ１１，Ａ１２によってｘ方向から挟まれる。

このように端子電極７１，７２は、ｘ方向に突出する突出部Ａ１２をさらに有していることから、突出部Ａ１１，Ａ１２のｚ方向におけるエッジが実装時におけるコイル部品１０Ｂのｚ方向へのズレを防止するストッパーとして機能する。

しかも、コイル部品１０Ｂのｘｙ平面図である図１２に示すように、突出部Ａ１１，Ａ１２のｙ方向における厚みは、本体部Ａ１０から離れるに連れて厚みが薄くなっている。これにより、実装時においてアンダーフィルを端子電極７１，７２間に供給しやすくなる。

次に、上記の形状を有する端子電極７１，７２の形成方法について説明する。

まず、図７に示すコイル部品１０Ｂの前駆体１０を作製した後、図７及び図８に示す範囲Ｗ２に導電性ペーストを塗布する。ここで、範囲Ｗ２とは、実装面Ｓ１に露出する電極パターン５１～５４，６１～６４のうち、ｘ方向における両端部を除く領域である。これにより、初期状態においては、模式的な平面図である図１３に示すように、実装面Ｓ１上には、端子電極７１，７２の本体部Ａ１０及び領域Ａ２，Ａ３が形成される。この時点では、電極パターン５１～５４，６１～６４のうちｘ方向における両端部は露出した状態であるが、導電性ペーストの組成、粘度、温度などの諸条件を調節することによって導電性ペーストを流動させると、電極パターン５１～５４，６１～６４の露出部分へと導電性ペーストが流動し、図１１に示した突出部Ａ１１，Ａ１２が形成される。

このように、突出部Ａ１１，Ａ１２を導電性ペーストの流動によって形成すれば、図１２を用いて説明したように、本体部Ａ１０から離れるに連れて突出部Ａ１１，Ａ１２の厚みが薄くなる形状を得ることが可能となる。また、本体部Ａ１０に塗布された導電性ペーストのボリュームは、流動によって減少するため、本体部Ａ１０には窪み７１ａ，７２ａが形成される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記の実施形態では、コイル部２０が４層の導体層３１～３４を含む場合を例に説明したが、本発明において導体層の層数がこれに限定されるものではない。また、各導体層に形成されるコイル導体パターンのターン数についても特に限定されるものではない。

１０ 前駆体
１０Ａ，１０Ｂ コイル部品
１１～１３ 磁性部材
２０ コイル部
３１～３４ 導体層
４０～４４ 層間絶縁層
５１～５４，６１～６４ 電極パターン
７１，７２ 端子電極
７１ａ，７２ａ 窪み
８１～８３ エッジ
Ａ１ 第１の領域
Ａ１０ 本体部
Ａ１１，Ａ１２ 突出部
Ａ２ 第２の領域
Ａ３ 第３の領域
Ａ４ 第４の領域
Ａ５ 第５の領域
Ｃ１～Ｃ４ コイル導体パターン
Ｓ１ 実装面
Ｓ２～Ｓ５ 側面
Ｖ１～Ｖ６ ビア導体
Ｗ１，Ｗ２ 導電性ペーストの塗布範囲

Claims (5)

1. 磁性部材と、
   前記磁性部材に埋め込まれ、複数の導体層と複数の層間絶縁層が第１の方向に交互に積層されたコイル部と、
   導電性ペーストからなる端子電極と、を備え、
   前記複数の導体層のそれぞれは、前記磁性部材に埋め込まれたコイル導体パターンと、前記第１の方向と平行な実装面から露出する電極パターンとを有し、
   前記端子電極は、前記実装面上において前記電極パターンを覆う位置に設けられた第１の領域と、前記実装面上において前記電極パターンを覆わない領域に設けられた第２及び第３の領域とを有し、
   前記第１の領域は、前記第１の方向から前記第２及び第３の領域に挟まれ、
   前記第１の領域は、前記第１の方向と直交する第２の方向における幅が前記第２及び第３の領域よりも広く、これにより、前記第１の領域の一部は、前記第２の方向に突出した第１の突出部を構成することを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１の突出部は、前記第２の方向に対して垂直な前記磁性部材の側面に向かって突出していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１の突出部は、前記側面に近づくに連れて厚みが薄くなることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記第１の領域の別の一部は、前記第１の突出部とは逆方向に突出した第２の突出部を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記第１の領域の中央部は前記第２及び第３の領域よりも局所的に厚みが薄く、これにより端子電極の一部が窪んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。

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