JP4421436B2

JP4421436B2 - 面実装コイル部品

Info

Publication number: JP4421436B2
Application number: JP2004288135A
Authority: JP
Inventors: 秀憲青木; 幸一郎和田; 秀樹小川
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: TWI312160B; US20060071749A1; CN1755847B; JP2006100748A; TW200620340A; KR20060053141A; US7215232B2; KR100731782B1; CN1755847A

Description

本発明は、外観が略直方体形状のコア直付けの電極構造を有する面実装コイル部品の技術分野に属する。

面実装コイル部品において、図４の断面図に示されるような製品概観が略直方体形状（チップ状）であり、少なくとも両端部が略四角形断面の柱状コア２１（典型として巻芯部２の両端に略四角形断面の鍔部３ａ、３ｂを備えるドラム型コア１）の両端部側にコア直付けの電極構造を備え、巻芯部２に巻き回した巻線４のコイル部分に外装樹脂５がモールドされたチョークコイルなどの面実装コイル部品２０は、自動実装に適しており、例えば実装基板２５（プリント配線基板）の電極パッド２６ａ、２６ｂにリフロー半田付けにて実装固定される。

上記従来の面実装コイル部品２０の電極構造について注視すると、断面四角の柱状コア２１のコア軸に垂直な両端側の端面５ａ、５ｂと、該端面５ａ、５ｂの四囲の４つの周面に回り込んで（ドラム型コア１の鍔部３ａ、３ｂの底面と上面及び側面に亘って）蓋状に覆うように直付けの内部電極６ａ、６ｂが設けられ、巻線４の端部４ａ、４ｂが前記内部電極に接合され、さらに、外装樹脂５がモールドされ、次に、中間電極７ａ、７ｂが形成され、最後に前記中間電極７ａ、７ｂの全体を覆うようにメッキ導体膜の外部電極８ａ、８ｂが形成された電極構造（２端子）が典型的である。なお、この電極構造は、概観上、外部電極８ａ、８ｂがそれぞれ端面５ａ、５ｂとそれに隣接する４つの周面に亘って広く形成されているので５面電極構造と称する。

上記面実装コイル部品２０はその外部電極８ａ、８ｂの底面側部分（一面）を実装基板２５に半田２２にて半田付けされるとともに外部電極８ａ、８ｂの端面側や側面側に実装基板２５の電極部２６ａ、２６ｂからの半田の濡れ上がり（半田フィレット２３）が形成されて導電固着される。

面実装コイル部品の電極構造に関する公知文献として、下記［特許文献１］には、図５の（ａ）断面図、及び（ｂ）斜視図に示されるように、ドラム型コア１の両端の角型の鍔３ａ、３ｂの４つの周面及び端面５ａ、５ｂを全体に覆うように蓋状の内部電極６ａ、６ｂ（下地層６１と上層６２からなる）を設け、巻芯部２に巻き回された巻線４の端部４ａ、４ｂが前記内部電極（図５では鍔部３ａ、３ｂの上面側）に接合され、外装樹脂５をモールドし、前記内部電極６の端面側の一部（中間電極非形成部分６ｅ）を除いて中間電極７ａ、７ｂを設け、さらに、前記中間電極７ａ、７ｂの表面から中間電極非形成部６ｅの表面に亘って外部電極８ａ、８ｂを５面に設けることにより、接続信頼性を向上させた電極構造のコイル部品３０が記載されている。

また、外部電極がほぼ１面側（実装基板に半田接合される側の面）のみ設けられている１面電極構造のコイル部品に関する公知文献として、下記［特許文献２］には、「チップ型可変インダクタンス素子」として図６の（ａ）側面図、（ｂ）正面図に示されるような面実装コイル部品４０が記載されており、第２頁右上乱第３行目〜同頁左下欄４行目には、その電極構造と実装基板への実装方法が記載されている。即ち、図６のチップ型可変インダクタンス素子４０は、鍔部３２ａ、３２ｂの底面側に設けた絶縁層３４ａ、３４ｂの下面に積層して（外部）電極３５ａ、３５ｂを設け、この（外部）電極３５ａ、３５ｂにコイル３６の両端をそれぞれ接続している。そして、この（外部）電極３５ａ、３５ｂが実装基板（プリント配線基板）２５上の所定のパターン（電極パッド２６ａ、２６ｂ）上に半田で半田付けされる構成となっている。

特開２０００−３０６７５７号公報

特開昭５８−１２４２１３号公報

面実装コイル部品に関しては、そのリアクタンスＸと抵抗Ｒの比であるＱ（quality factor）特性向上の面から電極面積はその実装基板に密着して半田実装される領域（鍔部の底面側の１面）程度になるように可及的に小さくすることが望ましい。蓋し、面実装コイル部品で広く用いられているドラム型コアの鍔部に設けられた外部電極の面積を５面に亘って大きくとることはコア内部の磁界の変化をもたらし、電極面に近い領域で渦電流を生成してインダクタとしてのＱ特性が悪くなるのである。

一方、前述の従来の面実装コイル部品２０、３０において、電極構造と実装強度の観点からすると、一般にＡｇ電極（ガラスフリット入り銀ペーストを焼き付けて形成したもの。）からなるコア直付けの内部電極６ａ、６ｂと、一般に樹脂Ａｇ電極（硬化型樹脂入り導電性ペーストを印刷して乾燥してなる。）からなる中間電極７ａ、７ｂとの密着強度が低いために、外部電極８ａ、８ｂの面積が小さい場合は、基板実装後に衝撃や荷重が加わった際に、双方の界面（特に図４における半田フィレット２３近傍の界面Ｓ）で電極剥離を生じて実装強度が低下する可能性がある。即ち、Ｑ特性を向上するための電極面積の減少（１面電極構造化）は実装強度の面では電極剥離を引き起こしやすくなるのである。

この点、従来の面実装コイル部品２０、３０の電極構造は、その内部電極６ａ、６ｂ、中間電極７ａ、７ｂ、外部電極８ａ、８ｂ共にドラム型コア１の鍔部３ａ、３ｂの端面と上下左右の4周面の全体を覆うような電極構造（５面電極構造）であるために、密着面積が大きくとられているので、密着強度が低くても密着面積でカバーされて、結果的に規格実装強度以上は得られている状況にある。

今後は、電極面積を小さくして面実装コイル部品のＱ特性を向上させつつ外部電極の密着強度を高めて実装強度を確保することが重要になる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、実装基板への半田付け後の衝撃に対して電極部が剥れにくく実装信頼性の向上を実現する１面電極構造を有する面実装コイル部品を提供することを目的とする。

本発明は、
（１）柱状コアの両端部近傍の底面と該底面から端面及び両側面の一部に至る回り込み部分に亘って直付けの内部電極をそれぞれ設け、前記内部電極の前記柱状コア両端部の一方の側面への回り込み部分の上端側から前記内部電極の前記柱状コア両端部の端面への回り込み部分の上端側を介して前記内部電極の前記柱状コア両端部の他方の側面への回り込み部分の上端側に亘って前記底面の内部電極を覆う中間電極を設けるとともに、前記中間電極から露出する断面コ字状の内部電極露出部を設け、さらに、前記内部電極露出部の表面から前記中間電極の表面に亘って連続するメッキ導体膜を設けていることを特徴とする面実装コイル部品を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）ドラム型コアの両鍔部の底面と該底面から端面及び両側面の一部に至る回り込み部分に亘って直付けの内部電極をそれぞれ設け、前記ドラム型コアの巻芯部に巻回したコイル導体の端部を前記内部電極に導電接合し、前記内部電極の鍔の一方の側面への回り込み部分の上端側から前記内部電極の鍔の端面への回り込み部分の上端側を介して前記内部電極の鍔の他方の側面への回り込み部分の上端側に亘って前記底面の内部電極を覆う中間電極を設けるとともに、前記中間電極から露出する断面コ字状の内部電極露出部を設け、さらに、前記内部電極露出部の表面から前記中間電極の表面に亘って連続するメッキ導体膜を設けていることを特徴とする面実装コイル部品を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明に係る面実装コイル部品は、
（１）１面電極構造のためＱ特性が向上する。
（２）内部電極と外部電極（メッキ導体膜）が内部電極露出部にて密着しているため外部電極の密着強度が高まり、部品実装後の衝撃や荷重に対する実装強度が高まる。

本発明に係る面実装コイル部品の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、従来と同様の素材の部材については同符号にて示す。

図１は本発明に係る面実装コイル部品の構造を示す上下逆さにして底面を上方に向けた断面図である。図２は本発明に係る面実装コイル部品の製造工程を説明するための工程フロー図である。図３は本発明に係る面実装コイル部品の実装状態を示す断面図である。

図１に示される面実装コイル部品１０は、その電極構造として、柱状コア２１の両端部近傍の底面１５ａ、１５ｂと該底面１５ａ、１５ｂから端面１１ａ、１１ｂ及び両側面１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの一部に至る回り込み部分Ｋに亘って直付けの内部電極６ａ、６ｂをそれぞれ設け、前記内部電極６ａ、６ｂの前記柱状コア両端部の一方の側面１２ａ、１２ｂへの回り込み部分の上端側Ｊから前記内部電極６ａ、６ｂの前記柱状コア両端部の端面１１ａ、１１ｂへの回り込み部分の上端側Ｊを介して前記内部電極６ａ、６ｂの前記柱状コア２１両端部の他方の側面１３ａ、１３ｂへの回り込み部分の上端側Ｊに亘って前記底面１５ａ、１５ｂの内部電極６ａ、６ｂを覆う中間電極７ａ、７ｂを設けるとともに、前記中間電極から露出する断面コ字状の内部電極露出部１４ａ、１４ｂを設け、さらに、前記内部電極露出部１４ａ、１４ｂの表面から前記中間電極７ａ、７ｂの表面に亘って連続するメッキ導体膜９ａ、９ｂを設けていることを特徴とする。

特に、図１の面実装コイル部品では、前記柱状コア２１としてドラム型コア１が用いられ（図２の（ａ）も参照）、その両鍔部３ａ、３ｂの底面１５ａ、１５ｂと該底面から端面１１ａ、１１ｂ及び両側面１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの一部に至る回り込み部分Ｋに亘って直付けの内部電極６ａ、６ｂをそれぞれ設け（図２の（ｂ）も参照）、前記ドラム型コア１の巻芯部２に巻回したコイル導体４の端部４ａ、４ｂを前記内部電極６ａ、６ｂに導電接合し（図２の（ｃ）も参照）、前記内部電極６ａ、６ｂの鍔部３ａ、３ｂの一方の側面１２ａ、１２ｂへの回り込み部分の上端側Ｊから前記内部電極６ａ、６ｂの鍔部３ａ、３ｂの端面１１ａ、１１ｂへの回り込み部分の上端側Ｊを介して前記内部電極６ａ、６ｂの鍔部の他方の側面１３ａ、１３ｂへの回り込み部分の上端側Ｊに亘って前記底面１５ａ、１５ｂの内部電極６ａ、６ｂを覆う中間電極７ａ、７ｂを設けるとともに、前記中間電極７ａ、７ｂから露出する断面コ字状の内部電極露出部１４ａ、１４ｂを設け（図２の（ｅ）も参照）、さらに、前記内部電極露出部１４ａ、１４ｂの表面から前記中間電極７ａ、７ｂの表面に亘って連続するメッキ導体膜９ａ、９ｂを設けていることを特徴とする（図２の（ｆ）も参照）。

上記面実装コイル部品は、図２に示される製造工程フロー（ａ）から（ｆ）に示されるように、（ａ）直付け電極を可能にする高抵抗率のニッケル亜鉛系フェライト材料粉末とバインダと溶媒とを含むスラリーを噴霧乾燥して造粒し、得られた造粒粉末を乾式成形プレスを用いてドラム型に一体成形する手段、或いは上記と同様の手法で平板状フェライト成形体を得た後、研削加工を施してドラム型フェライト形状に成形する手法によって得られた成形体を１０５０℃で２時間焼成してドラム型の焼結フェライトコアを得る。得られたドラム型コア１は、円柱形の巻芯部２の両端に一体形成された断面四角形の鍔部３ａ、３ｂからなり、鍔部の４周面（底面１５ａ、１５ｂと２側面１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと上面１６ａ，１６ｂ）にはガイド溝Ｍが形成されている。なお、本発明で用いられる上記柱状コア２１は、フェライトコアのような磁性体コアのみならずアルミナや樹脂その他の材質から成る非磁性体コアでもよい。（ｂ）次に、コア直付けの内部電極６ａ、６ｂは、前記鍔３ａ、３ｂの４周面のうち底面に当たる１周面（図２では全て面実装コイル部品１０の上下を逆さにした状態で表されており、ドラム型コア１の底面１５ａ、１５ｂが上方になる。）のガイド溝Ｍを含む領域にスクリーン印刷の手法により、所望の開口パターンを有するスクリーンマスクを用いて、ドラム型コア１を印刷ステージ上に保持して、Ａｇ導電粉末とガラスフリットとビヒクルとを含むＡｇ電極材料ペーストをスキージで塗布し、６５０℃で３０分間焼き付ける。また、必要により、Ａｇ焼き付け電極表面にＮｉメッキ及び錫メッキ、或いは銅メッキ等を施している。その領域は前述の通りである。（ｃ）次に、コイル導体４は、前記ドラム型コア１の巻芯部２の外周に１０ターン程度巻回するとともにその両端部４ａ、４ｂをそれぞれ前記内部電極部６ａ、６ｂのガイド溝Ｍの位置で熱圧着により導電接続する。このコイル導体４の具体例はポリウレタン樹脂被覆銅線である。（ｄ）次に、前記ドラム型コア１の前記巻芯部２に巻回されたコイル導体４の鍔部３ａと鍔部３ｂ間に挟まれる巻線部周りの領域に磁性粉含有樹脂５を外装する。この磁性粉含有外装樹脂５は、好ましくはフェライト磁性粉１０〜９０重量％の磁性粉含有樹脂５の塗料（例えば、エポキシ樹脂とカルボキシル基変性プロピレングリコールとを配合した塗料）をディスペンサーを用いて充填し、室温にて３０分間放置・乾燥して成形される。或いは金型でモールド成形する。（ｅ）次に、前記鍔部３ａ、３ｂの底面のガイド溝Ｍ上に形成された導電接合部を埋めるように底面１５ａ、１５ｂに中間電極７ａ、７ｂを形成する。その領域は前述の通りである。なお、鍔部３ａ、３ｂの端面１１ａ、１１ｂ及び側面１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ側に回り込んだ内部電極６ａ、６ｂには中間電極７ａ、７ｂが覆われていない幅３０〜６００μｍ程度のコ字状の内部電極露出部１４ａ、１４ｂが存在することに注視すべきである。（ｆ）次に、前記内部電極露出部１４ａ、１４ｂの表面から前記中間電極７ａ、７ｂの表面に亘って連続するメッキ導体膜９ａ、９ｂを形成して面実装コイル部品１０ができる。このメッキ導体膜９ａ、９ｂはスズメッキ、ニッケルメッキが好例である。

以上に述べた本発明の面実装コイル部品１０は、Ｑ特性向上のために外部電極（メッキ導体膜９ａ、９ｂ）、中間電極７ａ、７ｂ及び内部電極６ａ、６ｂがほぼ鍔部３ａ、３ｂの底面１５ａ、１５ｂのみに設けられた１面電極構造となってその面積を小さくしており、且つ、基板実装時の電極部の剥離防止を目的としてコア直付けの内部電極６ａ、６ｂに中間電極７ａ、７ｂで覆われていないコ字状の内部電極露出部１４ａ、１４ｂを設けて、外部電極となるメッキ導体膜９ａ、９ｂと内部電極６ａ、６ｂが強固にそれらの界面Ｓで密着する電極構造となっているので、図３の基板実装後の状態を示す断面図から判るように、衝撃や荷重による半田フィレット２３上端からの電極部の引き剥がしが防止される。

この点、［特許文献1］のコイル部品は接続信頼性向上のみの主旨であり、［特許文献２］のコイル部品はＱ特性向上のみの主旨であって、両者を同時に満たしてはいない。また、電極部の構成上、本発明では外部電極となるメッキ導体膜９ａ、９ｂにおいて、実装時に前記半田フィレット２３が形成される位置に最も密着強度が高くなるコ字状の内部電極露出部１４ａ、１４ｂが形成されているので効果的に半田フィレット上端からの１面電極の引き剥がしを防止することができるという利点を有するのである。

本発明に係る面実装コイル部品の構造を示す断面図である。本発明に係る面実装コイル部品の製造工程を説明するための工程フロー図である。本発明に係る面実装コイル部品の実装状態を示す断面図である。従来の面実装コイル部品の構造を示す断面図である。［特許文献１］に記載のコイル部品の（ａ）断面図、及び（ｂ）斜視図である。［特許文献２］に記載のコイル部品の（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。

符号の説明

１ドラム型コア
２巻芯部
３ａ、３ｂ鍔部
４コイル導体
４ａ、４ｂコイル導体の端部
５磁性粉含有樹脂
６ａ、６ｂ内部電極
７ａ、７ｂ中間電極
８ａ、８ｂ外部電極
９ａ、９ｂメッキ導体膜
１０、２０、３０、４０面実装コイル部品
１１ａ、１１ｂ端面
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ側面
１４ａ、１４ｂ内部電極露出部
１５ａ、１５ｂ底面
２１柱状コア
２２半田
２３半田フィレット
２５実装基板
Ｓ界面
Ｊ回り込み部分の上端側
Ｋ回り込み部分
Ｍガイド溝

Claims

柱状コアの両端部近傍の底面と該底面から端面及び両側面の一部に至る回り込み部分に亘って直付けの内部電極をそれぞれ設け、前記内部電極の前記柱状コア両端部の一方の側面への回り込み部分の上端側から前記内部電極の前記柱状コア両端部の端面への回り込み部分の上端側を介して前記内部電極の前記柱状コア両端部の他方の側面への回り込み部分の上端側に亘って前記底面の内部電極を覆う中間電極を設けるとともに、前記中間電極から露出する断面コ字状の内部電極露出部を設け、さらに、前記内部電極露出部の表面から前記中間電極の表面に亘って連続するメッキ導体膜を設けていることを特徴とする面実装コイル部品。
ドラム型コアの両鍔部の底面と該底面から端面及び両側面の一部に至る回り込み部分に亘って直付けの内部電極をそれぞれ設け、前記ドラム型コアの巻芯部に巻回したコイル導体の端部を前記内部電極に導電接合し、前記内部電極の鍔の一方の側面への回り込み部分の上端側から前記内部電極の鍔の端面への回り込み部分の上端側を介して前記内部電極の鍔の他方の側面への回り込み部分の上端側に亘って前記底面の内部電極を覆う中間電極を設けるとともに、前記中間電極から露出する断面コ字状の内部電極露出部を設け、さらに、前記内部電極露出部の表面から前記中間電極の表面に亘って連続するメッキ導体膜を設けていることを特徴とする面実装コイル部品。