JP2023148787A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部とバンプ電極が磁性素体に埋め込まれた構造を有し、バンプ電極に付加される浮遊容量を低減するコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１は、磁性素体Ｍに埋め込まれたコイル部と、磁性素体Ｍに埋め込まれ、コイル導体の端部に接続されたバンプ電極Ｂ１、Ｂ２と、を備える。コイル部の軸方向と直交するＸＹ平面方向におけるバンプ電極Ｂ１、Ｂ２の側面は、絶縁樹脂層Ｒ２で覆われている。バンプ電極Ｂ１、Ｂ２の側面を覆う絶縁樹脂層Ｒ２は、幅がＷ１である領域と、幅がＷ２（＞Ｗ１）である領域と、を有する。このように、バンプ電極Ｂ１、Ｂ２の側面の一部が幅の大きい絶縁樹脂層Ｒ２で覆われていることから、バンプ電極Ｂ１、Ｂ２に付加される浮遊容量が低減される。
【選択図】図３

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、コイル部とバンプ電極が磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品に関する。

特許文献１には、コイル部とバンプ電極が磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品が開示されている。コイル部を磁性素体に埋め込めば、高いインダクタンスを得ることが可能となる。

特開２０２１－０５２０７６号公報

しかしながら、磁性素体は一般的な樹脂材料と比べて誘電率が高いことから、磁性素体に埋め込まれるバンプ電極の高さが高くなるほど、バンプ電極に付加される浮遊容量が増大するという問題があった。

したがって、本発明は、コイル部とバンプ電極が磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、バンプ電極に付加される浮遊容量を低減することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、磁性素体と、磁性素体に埋め込まれ、コイルパターンを含む導体層と磁性素体よりも誘電率の低い材料からなる第１の絶縁樹脂層が交互に積層された構造を有し、複数のコイルパターンで形成されるコイル部と、第２の絶縁樹脂層を介して磁性素体に埋め込まれ、コイル導体の端部に接続されたバンプ電極とを備え、実装面におけるバンプ電極の側面は第２の絶縁樹脂層で覆われており、バンプ電極の側面を覆う第２の絶縁樹脂層は、平面方向における幅が第１の幅である第１の領域と、平面方向における幅が第１の幅よりも大きい第２の幅である第２の領域とを有することを特徴とする。

本発明によれば、バンプ電極の側面の一部が幅の大きい絶縁樹脂層で覆われていることから、バンプ電極に付加される浮遊容量を低減することが可能となる。

本発明において、バンプ電極は、コイル部の一端に接続された第１のバンプ電極と、コイル部の他端に接続された第２のバンプ電極とを含み、第２の絶縁樹脂層の第２の領域は、第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の間に位置しても構わない。これによれば、第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の間に位置する磁性素体の量が低減し、その分、絶縁樹脂層の量が増加することから、第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の間に生じる容量成分を低減することが可能となる。

本発明において、バンプ電極は、コイル部の一端に接続された第１のバンプ電極と、コイル部の他端に接続された第２のバンプ電極とを含み、第１及び第２のバンプ電極は、軸方向からそれぞれ第１及び第２の電極パターンで覆われ、第２の絶縁樹脂層の第２の領域は、第１及び第２のバンプ電極から見て、それぞれ第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の配列方向と直交する方向に位置しても構わない。これによれば、第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の対向面積が低減することから、第１のバンプ電極と第２のバンプ電極の間に生じる容量成分を低減することが可能となる。

この場合、第１及び第２のバンプ電極は、磁性素体のうちコイル部の径方向における外側領域に位置する部分と重ならなくても構わない。これによれば、バンプ電極と磁性素体の重なりに起因する浮遊容量を低減することが可能となる。

本発明において、第１及び第２の電極パターンは、磁性素体と接していなくても構わない。これによれば、第１及び第２の電極パターンに付加される浮遊容量を低減することが可能となる。

本発明において、第２の絶縁樹脂層は、第１の絶縁樹脂層よりも誘電率が低くても構わない。これによれば、バンプ電極に付加される浮遊容量をより低減することが可能となる。

このように、本発明によれば、コイル部とバンプ電極が磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、バンプ電極に付加される浮遊容量を低減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１の外観を示す略斜視図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った略断面図である。 図３は、コイル部品１の略平面図である。 図４は、導体層１０の形状を示す略平面図である。 図５は、導体層２０，４０，６０の形状を示す略平面図である。 図６は、導体層３０，５０の形状を示す略平面図である。 図７は、コイル部品１の効果を説明するためのグラフである。 図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の構造を説明するための略断面図である。 図９は、コイル部品２の略平面図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態によるコイル部品３の構造を説明するための略断面図である。 図１１は、コイル部品３の略平面図である。

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１の外観を示す略斜視図である。また、図２は図１のＡ－Ａ線に沿った略断面図であり、図３はコイル部品１の略平面図である。

本実施形態によるコイル部品１は表面実装型のチップ部品であり、図１～図３に示すように、磁性素体Ｍと、磁性素体Ｍに埋め込まれたコイル部Ｃ及び一対のバンプ電極Ｂ１，Ｂ２とを備える。バンプ電極Ｂ１，Ｂ２は絶縁樹脂層Ｒを介して磁性素体Ｍに埋め込まれており、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２と磁性素体Ｍは接触しない。絶縁樹脂層Ｒは単一の材料によって構成されていても構わないし、後述するように、互いに材料の異なる絶縁樹脂層Ｒ１，Ｒ２によって構成されていても構わない。コイル部Ｃの構成については後述するが、本実施形態においてはスパイラル状のコイルパターンを有する導体層が６層積層され、これによって１つのコイル導体が形成される。そして、コイル導体の一端がバンプ電極Ｂ１に接続され、コイル導体の他端がバンプ電極Ｂ２に接続される。但し、コイルパターンがスパイラル状である点は必須でなく、他の形状を有していても構わない。

磁性素体Ｍは、鉄（Ｆｅ）やパーマロイ系材料などからなる金属磁性体フィラーと樹脂バインダーを含む複合磁性部材であり、コイル導体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。樹脂バインダーとしては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。磁性素体Ｍは、単一の複合磁性部材からなるものであっても構わないし、２種類以上の複合磁性部材からなるものであっても構わない。

図２に示すように、コイル部Ｃは、絶縁樹脂層Ｒ１と導体層１０，２０，３０，４０，５０，６０が軸方向（Ｚ方向）に交互に積層された構造を有している。導体層１０の平面形状は図４に示され、導体層２０，４０，６０の平面形状は図５に示され、導体層３０，５０の平面形状は図６に示されている。導体層１０，２０，３０，４０，５０，６０はそれぞれスパイラルパターン１１，２１，３１，４１，５１，６１を有している。スパイラルパターン１１，２１，３１，４１，５１，６１の表面が絶縁樹脂層Ｒ１で覆われており、これにより磁性素体Ｍとの接触が防止されている。

スパイラルパターン１１，２１，３１，４１，５１，６１は、絶縁樹脂層Ｒ１に形成されたビアホールを介して互いに接続されることにより、１つのコイル導体を構成している。導体層１０，２０，３０，４０，５０，６０の材料としては、銅（Ｃｕ）を用いることが好ましい。絶縁樹脂層Ｒ１の材料については特に限定されないが、少なくとも磁性素体Ｍよりも誘電率の低い樹脂材料が用いられる。

導体層１０は１層目の導体層であり、図４に示すように、スパイラル状に約１．５ターン巻回されたスパイラルパターン１１を有している。導体層２０，３０，４０，５０，６０は、絶縁樹脂層Ｒ１を介して導体層１０上に積層された２～６層目の導体層であり、図５及び図６に示すように、スパイラル状に約１ターン巻回されたスパイラルパターン２１，３１，４１，５１，６１と、接続パターン２２，３２，４２，５２，６２をそれぞれ有している。接続パターン２２，３２，４２，５２，６２は、面内においてそれぞれスパイラルパターン２１，３１，４１，５１，６１とは独立して設けられている。

そして、スパイラルパターン１１の外周端は、接続パターン２２，３２，４２，５２，６２を介してバンプ電極Ｂ１に接続される。また、スパイラルパターン１１，２１の内周端同士が接続され、スパイラルパターン２１，３１の外周端同士が接続され、スパイラルパターン３１，４１の内周端同士が接続され、スパイラルパターン４１，５１の外周端同士が接続され、スパイラルパターン５１，６１の内周端同士が接続され、スパイラルパターン６１の外周端がバンプ電極Ｂ２に接続される。これにより、バンプ電極Ｂ１とバンプ電極Ｂ２の間に約６．５ターンのコイル導体が接続されることになる。バンプ電極Ｂ１，Ｂ２は、Ｚ方向における厚みが導体層１０，２０，３０，４０，５０，６０の厚みよりも厚いポスト状の導体である。バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の材料としては、導体層１０，２０，３０，４０，５０，６０と同様、銅（Ｃｕ）を用いることが好ましい。

本実施形態においては、磁性素体Ｍに埋め込まれたバンプ電極Ｂ１，Ｂ２が一対の外部端子として用いられる。バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の露出面は、Ｓｎなどを含む合金によって覆われていても構わない。図１に示すように、本実施形態においては、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２が実装面であるＸＹ面に露出するとともに、実装面に対して垂直なＹＺ面にも露出することにより、いわゆるＬ字型電極を構成している。

図３に示すように、コイル部Ｃの軸方向であるＺ方向と直交するＸＹ平面方向におけるバンプ電極Ｂ１，Ｂ２の側面は、絶縁樹脂層Ｒ２で覆われている。ここで、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の側面を覆う絶縁樹脂層Ｒ２の平面方向における幅は均一ではなく、幅が狭い領域と幅が広い領域が存在する。図３に示す例では、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＹ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ１よりも、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＸ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ２の方が大きい。Ｘ方向とは、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の配列方向である。幅Ｗ１や幅Ｗ２が一定ではない場合は、最短幅を幅Ｗ１や幅Ｗ２と定義しても構わない、平均幅を幅Ｗ１や幅Ｗ２と定義しても構わない。

かかる構成により、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の側面を覆う絶縁樹脂層Ｒ２の幅を全てＷ１に設定した場合と比べ、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２とＸ方向に隣接する磁性素体Ｍとの距離が拡大することから、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２に付加される浮遊容量が低減する。しかも、Ｘ方向はバンプ電極Ｂ１，Ｂ２の配列方向であることから、バンプ電極Ｂ１とバンプ電極Ｂ２の間に生じる容量成分も低減される。このような効果は、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＺ方向における高さが高いほど顕著となる。また、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の側面を覆う絶縁樹脂層Ｒ２の幅を全てＷ２に設定した場合と比べて磁性素体Ｍのボリュームが増大するため、十分なインダクタンスを確保することも可能となる。ここで、絶縁樹脂層Ｒ２と絶縁樹脂層Ｒ１が同じ材料からなるものであっても構わないが、絶縁樹脂層Ｒ２の材料として絶縁樹脂層Ｒ１よりも誘電率の低い樹脂材料を用いれば、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の浮遊容量をより低減することが可能となる。

図７は、本実施形態によるコイル部品１の効果を説明するためのグラフであり、横軸は周波数、縦軸はインダクタンスである。図７において、実線は本実施形態によるコイル部品１の特性を示し、破線は比較例によるコイル部品の特性を示している。比較例によるコイル部品は、本実施形態によるコイル部品１において、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の側面を覆う絶縁樹脂層Ｒ２の幅を全てＷ１とした構造を有している。図７に示すように、比較例によるコイル部品では共振周波数が約６５ＭＨｚであるのに対し、本実施形態によるコイル部品１では共振周波数が約９５ＭＨｚであり、高周波特性が改善されていることが分かる。

＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の構造を説明するための略断面図である。また、図９はコイル部品２の略平面図である。

図８及び図９に示すように、第２の実施形態によるコイル部品２は、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の平面サイズが縮小されているとともに、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２をＺ方向から覆う電極パターンＥ１，Ｅ２が追加されている点において、第１の実施形態によるコイル部品１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１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。

本実施形態においては、バンプ電極Ｂ１が接続パターン６２の直下及びその近傍にのみ設けられ、バンプ電極Ｂ２がスパイラルパターン６１の外周端の直下及びその近傍にのみ設けられている。このため、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２は、磁性素体ＭのＹＺ面からは露出せず、ＸＹ面のみから露出する。バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の露出面であるＸＹ面は、それぞれ電極パターンＥ１，Ｅ２に接続される。電極パターンＥ１，Ｅ２は、金属粉と樹脂を含む導電性ペーストからなる。電極パターンＥ１，Ｅ２は磁性素体Ｍとは接しておらず、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２と接しない部分は全て絶縁樹脂層Ｒ２と接している。

バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のサイズは、特にＹ方向において縮小されており、その結果、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＸ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ３，Ｗ４よりも、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＹ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ５の方が大きい。これにより、バンプ電極Ｂ１とバンプ電極Ｂ２の対向面積が低減することから、両者間に生じる容量成分が低減される。また、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のサイズは、Ｘ方向においても縮小されることにより、磁性素体Ｍのうちコイル部Ｃの径方向における外側領域に位置する部分と重なりを有していない。これにより、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２と磁性素体ＭのＺ方向における重なりに起因する浮遊容量についても低減される。

また、本実施形態においては、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＸ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ３，Ｗ４は、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２間に位置する領域の幅Ｗ４よりも、外側に位置する領域の幅Ｗ３の方が大きい。これにより、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２の露出面積を大幅に縮小しているにもかかわらず、電極パターンＥ１，Ｅ２の面積を十分に確保することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３の実施形態によるコイル部品３の構造を説明するための略断面図である。また、図１１はコイル部品３の略平面図である。

図１０及び図１１に示すように、第３の実施形態によるコイル部品３は、電極パターンＥ１，Ｅ２が絶縁樹脂層Ｒ２に埋め込まれており、それぞれバンプ電極Ｂ１，Ｂ２と一体化している点において、第２の実施形態によるコイル部品２と相違している。また、電極パターンＥ１，Ｅ２の表面と絶縁樹脂層Ｒ２の表面は、研磨等の表面処理によってほぼ同一面を構成している。その他の基本的な構成は第２の実施形態によるコイル部品２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。

本実施形態においては、電極パターンＥ１，Ｅ２がバンプ電極Ｂ１，Ｂ２と同じ材料からなる。そして、第２の実施形態によるコイル部品２と同様、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＸ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ３，Ｗ４よりも、バンプ電極Ｂ１，Ｂ２のＹ方向側に位置する絶縁樹脂層Ｒ２の幅Ｗ５の方が大きい。これにより、バンプ電極Ｂ１とバンプ電極Ｂ２の間に生じる容量成分が低減される。また、電極パターンＥ１，Ｅ２がバンプ電極Ｂ１，Ｂ２と同じ材料からなることから、第２の実施形態によるコイル部品２よりも直流抵抗を低減することが可能となる。

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、上記実施形態においては、単一のコイル部Ｃが磁性素体Ｍに埋め込まれた構造を有するコイル部品を例に説明したが、複数のコイル部Ｃが磁性素体Ｍに埋め込まれたいわゆるアレイ品に本発明を適用することも可能である。

１～３ コイル部品
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 導体層
１１，２１，３１，４１，５１，６１ スパイラルパターン
２２，３２，４２，５２，６２ 接続パターン
Ｂ１，Ｂ２ バンプ電極
Ｃ コイル部
Ｅ１，Ｅ２ 電極パターン
Ｍ 磁性素体
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 絶縁樹脂層

Claims (6)

1. 磁性素体と、
   前記磁性素体に埋め込まれ、コイルパターンを含む導体層と前記磁性素体よりも誘電率の低い材料からなる第１の絶縁樹脂層が交互に積層された構造を有し、複数の前記コイルパターンで形成されるコイル部と、
   第２の絶縁樹脂層を介して前記磁性素体に埋め込まれ、前記複数のコイルパターンからなるコイル導体の端部に接続されたバンプ電極と、を備え、
   実装面における前記バンプ電極の側面は、前記第２の絶縁樹脂層で覆われており、
   前記バンプ電極の前記側面を覆う前記第２の絶縁樹脂層は、前記実装面と平行な平面方向における幅が第１の幅である第１の領域と、前記平面方向における幅が前記第１の幅よりも大きい第２の幅である第２の領域とを有することを特徴とするコイル部品。
2. 前記バンプ電極は、前記コイル導体の一端に接続された第１のバンプ電極と、前記コイル導体の他端に接続された第２のバンプ電極とを含み、
   前記第２の絶縁樹脂層の前記第２の領域は、前記第１のバンプ電極と前記第２のバンプ電極の間に位置することを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記バンプ電極は、前記コイル導体の一端に接続された第１のバンプ電極と、前記コイル導体の他端に接続された第２のバンプ電極とを含み、
   前記第１及び第２のバンプ電極は、前記実装面に対して垂直な方向からそれぞれ第１及び第２の電極パターンで覆われ、
   前記第２の絶縁樹脂層の前記第２の領域は、前記第１及び第２のバンプ電極から見て、それぞれ前記第１のバンプ電極と前記第２のバンプ電極の配列方向と直交する方向に位置することを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記第１及び第２のバンプ電極は、前記磁性素体のうち前記コイル部の径方向における外側領域に位置する部分と重ならないことを特徴とする請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記第１及び第２の電極パターンは、前記磁性素体と接していないことを特徴とする請求項３又は４に記載のコイル部品。
6. 前記第２の絶縁樹脂層は、前記第１の絶縁樹脂層よりも誘電率が低いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。

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