JP2023053297A - 積層コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル導体の表面粗さの増加を抑制し、表面抵抗の増加を抑制する積層コイル部品を提供する。【解決手段】積層コイル部品は、素体と、複数のコイル導体ＣＣ（２１，２２，２３，２４，２５，２６）とを備えている。素体は、複数の金属磁性粒子を含んでいる。複数のコイル導体ＣＣ（２１，２２，２３，２４，２５，２６）は、第三方向Ｄ３で互いに離間して素体内に配置されていると共に、互いに電気的に接続されている。複数のコイル導体ＣＣ（２１，２２，２３，２４，２５，２６）は、めっき導体である。【選択図】図２

Description

本発明は、積層コイル部品に関する。

複数の金属磁性粒子を含んでいる素体と、複数のコイル導体と、を備えている積層コイル部品が知られている（たとえば、特許文献１参照）。複数のコイル導体は、所定の方向で互いに離間して素体内に配置されていると共に、互いに電気的に接続されている。

特開２０１３－０５５３１６号公報

本発明の一つの態様は、高周波域でのＱ特性の低下が抑制されている積層コイル部品を提供することを目的とする。

一つの態様に係る積層コイル部品は、複数の金属磁性粒子を含んでいる素体と、所定の方向で互いに離間して素体内に配置されていると共に互いに電気的に接続されている複数のコイル導体と、を備えている。複数のコイル導体は、上記所定の方向で互いに対向している一対の側面を有している。一対の側面の表面粗さは、複数の金属磁性粒子の平均粒子径の４０％未満である。

積層コイル部品のＱ特性は、コイル導体の抵抗成分に依存する。高周波域では、表皮効果により、電流（信号）は、コイル導体の表面近傍を流れやすい。したがって、コイル導体の表面及び表面近傍での抵抗成分が増加すると、積層コイル部品のＱ特性は低下する。以下、コイル導体の表面及び表面近傍での抵抗成分は、「表面抵抗」と称される。コイル導体の表面が粗さを有しているに凹凸が存在している構成では、コイル導体の表面に凹凸が存在していない構成に比して、電流が流れる長さが実質的に大きいため、表面抵抗が大きい。

上記所定の方向で互いに対向している一対の側面の表面粗さが、複数の金属磁性粒子の平均粒子径の４０％未満である構成では、上記一対の側面の表面粗さが、複数の金属磁性粒子の平均粒子径の４０％以上である構成に比して、表面抵抗の増加が抑制され、高周波域でのＱ特性の低下が抑制される。したがって、上記一つの態様は、表面抵抗の増加を抑制して、高周波域でのＱ特性の低下を抑制する。

上記一つの態様では、複数のコイル導体は、一対の側面を連結するように延在している別の一対の側面を有していてもよい。別の一対の側面の表面粗さは、一対の側面の表面粗さより小さくてもよい。本構成では、別の一対の側面の表面粗さが、一対の側面の表面粗さ以上である構成に比して、表面抵抗が小さい。したがって、本構成は、表面抵抗の増加をより一層抑制して、高周波域でのＱ特性の低下をより一層抑制する。

複数のコイル導体は、めっき導体であってもよい。
コイル導体が焼結金属導体である場合、コイル導体は、導電性ペーストに含まれる金属成分（金属粉末）が焼結することにより形成される。この場合、金属成分が焼結する以前の過程において、導電性ペーストに金属磁性粒子が食い込み、導電性ペーストの表面には、金属磁性粒子の形状に起因した凹凸が形成される。形成されたコイル導体は、金属磁性粒子がコイル導体に食い込むように変形している。したがって、コイル導体が焼結金属導体である構成は、コイル導体の表面粗さを著しく増加させる。
これに対し、コイル導体がめっき導体である場合、金属磁性粒子はコイル導体に食い込みがたく、コイル導体の変形が抑制される。したがって、コイル導体がめっき導体である構成は、コイル導体の表面粗さの増加を抑制し、表面抵抗の増加を抑制する。

本発明の態様によれば、高周波域でのＱ特性の低下が抑制されている積層コイル部品が提供される。

一実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。 本実施形態に係る積層コイル部品の分解斜視図である。 本実施形態に係る積層コイル部品の断面構成を示す模式図である。 コイル導体の断面構成を示す図である。 コイル導体が焼結金属導体である場合のコイル導体の断面構成を示す図である。

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。

図１～図３を参照して、本実施形態に係る積層コイル部品１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る積層コイル部品の分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る積層コイル部品の断面構成を示す模式図である。

図１～図３に示されるように、積層コイル部品１は、素体２と、一対の外部電極４，５と、を備えている。一対の外部電極４，５は、素体２の両端部にそれぞれ配置されている。積層コイル部品１は、たとえば、ビーズインダクタ又はパワーインダクタに適用できる。

素体２は、直方体形状を呈している。直方体形状は、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状を含む。素体２は、互いに対向する一対の端面２ａ，２ｂと、四つの側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆと、を有している。四つの側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、一対の端面２ａ，２ｂを連結するように、端面２ａと端面２ｂとが互いに対向している方向に延在している。

端面２ａと端面２ｂとは、第一方向Ｄ１で互いに対向している。側面２ｃと側面２ｄとは、第二方向Ｄ２で互いに対向している。側面２ｅと側面２ｆとは、第三方向Ｄ３で互いに対向している。第一方向Ｄ１と、第二方向Ｄ２と、第三方向Ｄ３とは、互いに略直交している。側面２ｄは、たとえば、図示しない電子機器に積層コイル部品１が実装される際に、電子機器と対向する面である。電子機器は、たとえば、回路基板又は電子部品を含む。本実施形態では、側面２ｄは、実装面を構成するように配置される。側面２ｄは、実装面である。

素体２は、複数の磁性体層７が積層されることによって構成されている。各磁性体層７は、第三方向Ｄ３に積層されている。素体２は、積層されている複数の磁性体層７を有している。実際の素体２では、複数の磁性体層７は、その層間の境界が視認できない程度に一体化されている。

各磁性体層７は、複数の金属磁性粒子を含んでいる。金属磁性粒子は、たとえば、軟磁性合金から構成される。軟磁性合金は、たとえば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金である。軟磁性合金がＦｅ－Ｓｉ系合金である場合、軟磁性合金は、Ｐを含んでいてもよい。軟磁性合金は、たとえば、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｍ系合金であってもよい。「Ｍ」はＣｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｐ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、及び希土類元素から選択される一種以上の元素を含む。磁性体層７では、金属磁性粒子同士が結合している。金属磁性粒子同士の結合は、たとえば、金属磁性粒子の表面に形成される酸化膜同士の結合で実現される。素体２は、樹脂を含んでいる。樹脂は、複数の金属磁性粒子間に存在している。樹脂は、電気絶縁性を有する樹脂（絶縁性樹脂）である。絶縁性樹脂は、たとえば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂を含む。

金属磁性粒子の平均粒子径は、０．５～１５μｍである。本実施形態では、金属磁性粒子の平均粒子径は、５μｍである。本実施形態では、「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

外部電極４は、素体２の端面２ａに配置されており、外部電極５は、素体２の端面２ｂに配置されている。外部電極４と外部電極５とは、第一方向Ｄ１で互いに離間している。外部電極４，５は、平面視で略矩形形状を呈しており、外部電極４，５の角は丸められている。外部電極４，５は、導電性材料を含んでいる。導電性材料は、たとえば、Ａｇ又はＰｄである。外部電極４，５は、導電性ペーストの焼結体として構成されている。導電性ペーストは、導電性金属粉末及びガラスフリットを含んでいる。導電性金属粉末は、たとえば、Ａｇ粉末又はＰｄ粉末である。外部電極４，５の表面には、めっき層が形成されている。めっき層は、たとえば、電気めっきにより形成される。電気めっきは、たとえば、電気Ｎｉめっき又は電気Ｓｎめっきである。

外部電極４は、５つの電極部分を含んでいる。外部電極４は、端面２ａ上に位置する電極部分４ａと、側面２ｄ上に位置する電極部分４ｂと、側面２ｃ上に位置する電極部分４ｃと、側面２ｅ上に位置する電極部分４ｄと、側面２ｆ上に位置する電極部分４ｅと、を含んでいる。電極部分４ａは、端面２ａの全面を覆っている。電極部分４ｂは、側面２ｄの一部を覆っている。電極部分４ｃは、側面２ｃの一部を覆っている。電極部分４ｄは、側面２ｅの一部を覆っている。電極部分４ｅは、側面２ｆの一部を覆っている。５つの電極部分４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅは、一体的に形成されている。

外部電極５は、５つの電極部分を含んでいる。外部電極５は、端面２ｂ上に位置する電極部分５ａと、側面２ｄ上に位置する電極部分５ｂと、側面２ｃ上に位置する電極部分５ｃと、側面２ｅ上に位置する電極部分５ｄと、側面２ｆ上に位置する電極部分５ｅと、を含んでいる。電極部分５ａは、端面２ｂの全面を覆っている。電極部分５ｂは、側面２ｄの一部を覆っている。電極部分５ｃは、側面２ｃの一部を覆っている。電極部分５ｄは、側面２ｅの一部を覆っている。電極部分５ｅは、側面２ｆの一部を覆っている。５つの電極部分５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、一体的に形成されている。

積層コイル部品１は、コイル２０と、一対の接続導体１３，１４と、を備えている。コイル２０は、素体２内に配置されている。コイル２０は、複数のコイル導体ＣＣを含んでいる。本実施形態では、複数のコイル導体ＣＣは、六つのコイル導体２１～２６を含んでいる。コイル２０は、スルーホール導体１７を含んでいる。一対の接続導体１３，１４も、素体２内に配置されている。

コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）は、素体２内に配置されている。コイル導体２１～２６は、第三方向Ｄ３で互いに離間している。第三方向Ｄ３で互いに隣り合っている各コイル導体２１～２６の間の距離Ｄｃは、それぞれ同等である。各距離Ｄｃは、異なっていてもよい。コイル２０のコイル軸は、第三方向Ｄ３に沿って延在している。コイル導体２１～２６の厚みは、たとえば、約４０μｍである。コイル導体２１～２６の幅は、たとえば、約１５０μｍである。

距離Ｄｃは、たとえば、５～３０μｍである。本実施形態では、距離Ｄｃは、１５μｍである。各コイル導体２１～２６の表面は、後述するように、粗さを有しているので、距離Ｄｃは、各コイル導体２１～２６の表面形状に応じて変化する。したがって、距離Ｄｃは、たとえば、以下のようにして得られる。
各コイル導体ＣＣ（各コイル導体２１～２６）を含む積層コイル部品１の断面写真を取得する。断面写真は、たとえば、一対の端面２ａ，２ｂに平行であり、かつ、一方の端面２ａから所定距離だけ離れている平面で積層コイル部品１を切断したときの断面を撮影することにより得られる。上記平面は、一対の端面２ａ，２ｂから等距離に位置していてもよい。断面写真は、一対の側面２ｅ，２ｆに平行であり、かつ、一方の側面２ｅから所定距離だけ離れている平面で積層コイル部品１を切断したときの断面を撮影することにより得られてもよい。
取得した断面写真上での、第三方向Ｄ３で互いに隣り合っているコイル導体ＣＣの間の距離を、任意の複数の位置で測定する。測定位置の数は、たとえば、「５０」である。測定した距離の平均値を算出する。算出した平均値を、距離Ｄｃとする。

各コイル導体２１，２３，２５，２６の一端部と他端部とは、第三方向Ｄ３で互いに離間している。各コイル導体２２，２４の一端部と他端部とは、第二方向Ｄ２で互いに離間している。第三方向Ｄ３で互いに隣り合っている各コイル導体２１～２６は、第三方向Ｄ３から見て、互いに重なり合っている第一導体部分と、互いに重なり合っていない第二導体部分とを有している。

スルーホール導体１７は、第三方向Ｄ３で互いに隣り合っている各コイル導体２１～２６の端部の間に位置している。スルーホール導体１７は、第三方向Ｄ３で互いに隣り合っている各コイル導体２１～２６の端部を互いに接続している。複数のコイル導体２１～２６は、スルーホール導体１７を通して互いに電気的に接続されている。コイル導体２１の端部は、コイル２０の一端を構成している。コイル導体２６の端部は、コイル２０の他端を構成している。コイル２０の軸心の方向は、第三方向Ｄ３に沿っている。

接続導体１３は、コイル導体２１と接続している。接続導体１３は、コイル導体２１と連続している。接続導体１３は、コイル導体２１と一体的に形成されている。接続導体１３は、コイル導体２１の端部２１ａと外部電極４とを連結しており、素体２の端面２ａに露出している。接続導体１３は、外部電極４の電極部分４ａと接続されている。接続導体１３は、コイル２０の一端部と外部電極４とを電気的に接続している。

接続導体１４は、コイル導体２６と接続している。接続導体１４は、コイル導体２６と連続している。接続導体１４は、コイル導体２６と一体的に形成されている。接続導体１４は、コイル導体２６の端部２６ｂと外部電極５とを連結しており、素体２の端面２ｂに露出している。接続導体１４は、外部電極５の電極部分５ａと接続されている。接続導体１４は、コイル２０の他端部と外部電極５とを電気的に接続している。

コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）及び接続導体１３，１４は、めっき導体である。コイル導体ＣＣ及び接続導体１３，１４は、導電性材料を含んでいる。導電性材料は、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、又はＮｉである。スルーホール導体１７は、導電性材料を含んでいる。導電性材料は、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、又はＮｉである。スルーホール導体１７は、導電性ペーストの焼結体として構成されている。導電性ペーストは、導電性金属粉末を含む。導電性金属粉末は、たとえば、Ａｇ粉末、Ｐｄ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｌ粉末、又はＮｉ粉末である。スルーホール導体１７は、めっき導体であってもよい。

各コイル導体ＣＣ（各コイル導体２１～２６）は、図３及び図４に示されているように、一対の側面ＳＦ１を有している。一対の側面ＳＦ１は、第三方向Ｄ３で互いに対向している。各コイル導体ＣＣは、一対の側面ＳＦ１とは別の一対の側面ＳＦ２を有している。一対の側面ＳＦ２は、一対の側面ＳＦ１を連結するように延在している。各コイル導体ＣＣの断面形状は、略四角形状を呈している。各コイル導体ＣＣの断面形状は、たとえば、略矩形状又は略台形状を呈している。図４は、コイル導体の断面構成を示す模式図である。図４では、断面を表すハッチングが省略されている。

各側面ＳＦ１の表面粗さは、金属磁性粒子ＭＭの平均粒子径の４０％未満である。本実施形態では、各側面ＳＦ１の表面粗さは、２μｍ未満である。各側面ＳＦ１の表面粗さは、たとえば、１．０～１．８μｍである。この場合、各側面ＳＦ１の表面粗さは、金属磁性粒子ＭＭの平均粒子径の２０～３６％である。各側面ＳＦ１の表面粗さは、略０μｍであってもよい。図４にも示されるように、樹脂ＲＥが、金属磁性粒子ＭＭ間に存在している。樹脂ＲＥは、上述したように、たとえば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂を含む。

コイル導体ＣＣの各側面ＳＦ１の表面粗さは、たとえば、以下のようにして得られる。
各コイル導体ＣＣ（各コイル導体２１～２６）を含む積層コイル部品１の断面写真を取得する。上述したように、断面写真は、たとえば、一対の端面２ａ，２ｂに平行であり、かつ、一方の端面２ａから所定距離だけ離れている平面で積層コイル部品１を切断したときの断面を撮影することにより得られる。この場合、上記平面は、一対の端面２ａ，２ｂから等距離に位置していてもよい。上述したように、断面写真は、一対の側面２ｅ，２ｆに平行であり、かつ、一方の側面２ｅから所定距離だけ離れている平面で積層コイル部品１を切断したときの断面を撮影することにより得られてもよい。

取得した断面写真上での側面ＳＦ１に対応する曲線は、粗さ曲線で表される。断面写真上での側面ＳＦ１（粗さ曲線）から基準長さだけを抜き取り、抜き取った部分における最も高い頂での山頂線を得る。基準長さは、たとえば、１００μｍである。山頂線は、第三方向Ｄ３に直交しており、基準線である。抜き取った部分を、所定数に等分する。所定数は、たとえば、「１０」である。等分された区画ごとに、最も低い底での谷底線を得る。谷底線も、第三方向Ｄ３に直交している。等分された区画ごとに、山頂線と谷底線との第三方向Ｄ３での間隔を測定する。測定した間隔の平均値を算出する。算出した平均値を、表面粗さとする。側面ＳＦ１ごとに、上述した手順によって表面粗さを得る。
異なる位置での複数の断面写真を取得し、断面写真毎に表面粗さを取得してもよい。この場合、取得した複数の表面粗さの平均値を表面粗さとしてもよい。

積層コイル部品１のＱ特性は、コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）の抵抗成分に依存する。高周波域では、表皮効果により、電流（信号）は、コイル導体ＣＣの表面近傍を流れやすい。したがって、コイル導体ＣＣの表面抵抗が増加すると、積層コイル部品１のＱ特性は低下する。コイル導体ＣＣの表面に凹凸が存在している構成では、コイル導体ＣＣの表面に凹凸が存在していない構成に比して、電流が流れる長さが実質的に大きいため、表面抵抗が大きい。

各側面ＳＦ１の表面粗さが、金属磁性粒子ＭＭの平均粒子径の４０％未満である構成では、各側面ＳＦ１の表面粗さが、金属磁性粒子ＭＭの平均粒子径の４０％以上である構成に比して、表面抵抗の増加が抑制され、高周波域でのＱ特性の低下が抑制される。したがって、積層コイル部品１は、表面抵抗の増加を抑制して、高周波域でのＱ特性の低下を抑制する。

積層コイル部品１では、一対の側面ＳＦ２の表面粗さは、一対の側面ＳＦ１の表面粗さより小さい。積層コイル部品１では、一対の側面ＳＦ２の表面粗さが、一対の側面ＳＦ１の表面粗さ以上である構成に比して、コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）の表面抵抗が小さい。したがって、積層コイル部品１は、表面抵抗の増加をより一層抑制して、高周波域でのＱ特性の低下をより一層抑制する。

積層コイル部品１では、コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）は、めっき導体である。
コイル導体が焼結金属導体である場合、コイル導体は、導電性ペーストに含まれる金属成分（金属粉末）が焼結することにより形成される。この場合、金属成分が焼結する以前の過程において、導電性ペーストに金属磁性粒子が食い込み、導電性ペーストの表面には、金属磁性粒子の形状に起因した凹凸が形成される。図５に示されるように、コイル導体３１が焼結金属導体である場合、コイル導体３１は、金属磁性粒子３３がコイル導体３１に食い込むように変形している。したがって、コイル導体３１が焼結金属導体である構成は、コイル導体３１の表面粗さを著しく増加させる。金属磁性粒子３３の間には、樹脂３５が存在している。図５は、コイル導体が焼結金属導体である場合のコイル導体の断面構成を示す模式図である。図５では、断面を表すハッチングが省略されている。
これに対し、コイル導体ＣＣがめっき導体である場合、図４に示されるように、金属磁性粒子ＭＭはコイル導体ＣＣに食い込みがたく、コイル導体ＣＣの変形が抑制される。したがって、コイル導体ＣＣがめっき導体である構成は、コイル導体ＣＣの表面粗さの増加を抑制し、表面抵抗の増加を抑制する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）の数は、上述した値に限られない。
コイル２０のコイル軸は、第一方向Ｄ１に沿って延在していてもよい。この場合、各磁性体層７は、第一方向Ｄ１に積層されており、コイル導体ＣＣ（コイル導体２１～２６）は、第一方向Ｄ１で互いに離間している。
外部電極４は、電極部分４ａのみを有していてもよく、電極部分４ｂのみを有していてもよい。外部電極５も、電極部分５ａのみを有していてもよく、電極部分５ｂのみを有していてもよい。

１…積層コイル部品、２…素体、２１～２６，ＣＣ…コイル導体、ＭＭ…金属磁性粒子、ＳＦ１，ＳＦ２…コイル導体の側面。

Claims (2)

1. 複数の金属磁性粒子を含んでいる素体と、
   所定の方向で互いに離間して前記素体内に配置されていると共に互いに電気的に接続されている複数のコイル導体と、を備えており、
   前記複数のコイル導体は、めっき導体である、積層コイル部品。
2. 前記めっき導体は、Ａｇを含む、請求項１に記載の積層コイル部品。

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