JP5573680B2 - 電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品に関し、より特定的には、コイルを内蔵している電子部品に関する。
従来の電子部品としては、例えば、特許文献1に記載の積層型電子部品が知られている。図8は、積層型電子部品に用いられているセラミックグリーンシート202a,202bを平面視した図である。
特許文献1に記載の積層型電子部品は、図8(a)に示すセラミックグリーンシート202aと、図8(b)に示すセラミックグリーンシート202bとが交互に積層される。セラミックグリーンシート202a,202bにはそれぞれ、コイル導体204a,204bが設けられている。コイル導体204a、204bは、1ターンの長さを有しており、端部206a,208a,206b,208bを有している。セラミックグリーンシート202a,202bは、交互に積層されている。端部206aは、積層方向の上側に設けられているコイル導体204bの端部206bとビアホール導体を介して接続される。端部208aは、積層方向の下側に設けられているコイル導体204bの端部208bとビアホール導体を介して接続される。これにより、複数のコイル導体204a,204bからなるコイルが構成されている。
ところで、特許文献1に記載の積層型電子部品は、大きなインダクタンス値を得ることが困難であるという問題を有する。より詳細には、該積層型電子部品では、コイル導体204a,204bはそれぞれ、1ターンの長さを有している。そのため、コイル導体204a,204bを短絡させることなく接続させるには、端部208a,208bをコイル導体204a,204bにより囲まれた長方形の領域E1内に位置させる必要がある。
しかしながら、端部208a,208bを領域E1内に位置させると、領域E1内においてコイル導体204a,204bに囲まれた領域E2が形成されてしまう。この領域E2では、磁束が互いに打ち消し合う。よって、このような領域E2は、積層型電子部品において大きなインダクタンス値を得ることを妨げてしまう。
このような問題を解決する方法としては、例えば、図8(b)の矢印aの方向に端部208bを移動させることが挙げられる。これにより、領域E2の面積が小さくなるので、インダクタンス値が増加する。
しかしながら、端部208bを矢印aの方向に移動させると、以下に説明するように、コイル導体204bにおいて短絡が発生するおそれがある。より詳細には、端部208b近傍のコイル導体204bと端部206b近傍のコイル導体204bとが近接した状態で平行に延在してしまう。そのため、コイル導体204bのスクリーン印刷の際に、にじみが発生すると、端部208b近傍のコイル導体204bと端部206b近傍のコイル導体204bとが短絡してしまうおそれがある。よって、端部208bを矢印aの方向に大きく移動させることは困難である。
特開2006−66829号公報
そこで、本発明の目的は、1ターンの長さを有するコイル導体からなるコイルを内蔵した電子部品において、コイル導体内において短絡が発生することを抑制しつつ、インダクタンス値を増加させることである。
本発明の一形態に係る電子部品によれば、複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、前記積層体に内蔵されているコイルと、を備えており、前記コイルは、長方形状を有する環状の線状電極の一つの角において第1の辺が切り欠かれた構造を有する第1のコイル部、及び、該第1のコイル部の所定方向周りの一方の端部に位置する第1の点と該第1の点から見て該第1のコイル部に囲まれた領域の内側において該第1の辺に対して鈍角をなす方向に位置している第2の点とを接続している第1の接続部を有し、かつ、1ターンの長さを有している第1のコイル導体と、長方形状を有する環状の線状電極の前記一つの角において第2の辺が切り欠かれた構造を有する第2のコイル部、及び、該第2のコイル部の所定方向周りの他方の端部に位置する第3の点と該第3の点から見て該第2のコイル部に囲まれた領域の内側において該第2の辺に対して鈍角をなす方向に位置している第4の点とを接続している第2の接続部を有し、かつ、1ターンの長さを有している第2のコイル導体と、積層方向に隣り合っている前記第1の接続部と前記第2の接続部とを接続する第1のビアホール導体と、を含んでおり、前記第1の接続部の中心線は、前記第1の点と前記第2の点とを接続する直線を対角線とする長方形であって、前記線状電極に平行な辺により構成される長方形よりも内側の領域を通過しており前記第2の接続部の中心線は、前記第3の点と前記第4の点とを接続する直線を対角線とする長方形であって、前記線状電極に平行な辺により構成される長方形よりも内側の領域を通過していること、を特徴とする。
本発明によれば、1ターンの長さを有するコイル導体からなるコイルを内蔵した電子部品において、コイル導体内において短絡が発生することを抑制しつつ、インダクタンス値を増加させることができる。
本発明の一実施形態に係る電子部品の外観斜視図である。 図1の電子部品の積層体の分解斜視図である。 図3は、接続部の拡大図である。 図4(a)は、実施形態に係る電子部品の磁性体層の模式図であり、図4(b)及び図4(c)は、第1の比較例及び第2の比較例に係る電子部品(従来の電子部品に相当)の磁性体層の模式図である。 コンピュータシミュレーションの結果を示したグラフである。 第1の変形例に係る電子部品の磁性体層を示した図である。 第2の変形例に係る電子部品の磁性体層を示した図である。 特許文献1に記載の積層型電子部品に用いられているセラミックグリーンシートを平面視した図である。
以下に、本発明の実施形態に係る電子部品について説明する。
(電子部品の構成)
以下に、本発明の一実施形態に係る電子部品10について図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る電子部品10の外観斜視図である。図2は、一実施形態に係る電子部品10の積層体12の分解斜視図である。以下、電子部品10の積層方向をz軸方向と定義し、電子部品10の長辺に沿った方向をx軸方向と定義し、電子部品10の短辺に沿った方向をy軸方向と定義する。x軸、y軸及びz軸は互いに直交している。
電子部品10は、図1に示すように、積層体12、外部電極14a,14b及びコイルLを備えている。積層体12は、直方体状をなしており、コイルLを内蔵している。外部電極14a,14bはそれぞれ、x軸方向の負方向側及び正方向側に位置する側面を覆うように設けられている。
積層体12は、図2に示すように、磁性体層16a〜16pがz軸方向にこの順に並ぶように積層されて構成されている。以下では、個別の磁性体層16を指す場合には、参照符号の後ろにアルファベットを付し、これらを総称する場合には、参照符号の後ろのアルファベットを省略する。
磁性体層16は、強磁性のフェライトにより作製された長方形状の絶縁体層である。本実施形態では、磁性体層16は、Ni−Cu−Zn系フェライトにより構成されている。
コイルLは、図2に示すように、旋廻しながらz軸方向に進行する螺旋状のコイルである。コイルLは、図2に示すように、コイル導体18a〜18j及びビアホール導体b1〜b9を含んでいる。以下では、個別のコイル導体18を指す場合には、参照符号の後ろにアルファベットを付し、これらを総称する場合には、参照符号の後ろのアルファベットを省略する。
コイル導体18a〜18jは、積層体12内においてビアホール導体b1〜b9により電気的に接続されることによりコイルLを構成している。コイル導体18b〜18iはそれぞれ、コイル部20b〜20i及び接続部22b〜22iを含んでおり、磁性体層16e〜16l上において1ターンの長さで周回している。以下に、コイル導体18b〜18iについてより詳細に説明する。ただし、コイル導体18b,18d,18f,18hは、同じ構造を有しており、コイル導体18c,18e,18g,18iは、同じ構造を有している。そこで、以下では、コイル導体18bとコイル導体18cを例にとって説明し、その他のコイル導体18の説明については省略する。
コイル導体18bにおいて、コイル部20bは、図2に示すように、長方形状を有する環状の線状電極である。ただし、コイル部20bは、長方形の一つの角において該角を構成する二つの辺の一方の辺が切り欠かれた構造を有している。図2のコイル導体18bでは、一方の長辺s1が他方の長辺s2よりも短く構成されることにより、切り欠きが設けられている。接続部22bは、コイル部20bの一方の端部(時計回りの上流側の端部)に接続された線状電極であり、コイル部20bにより囲まれた長方形状の領域内に向かって延在している。ここで、図3を参照しながら、接続部22bについてより詳細に説明する。図3(a)は、接続部22bの拡大図であり、図3(b)は、接続部22cの拡大図である。
接続部22bは、図3(a)に示すように、コイル部20bの一方の端部に位置する点A1と点B1とを接続している。点B1は、点A1から見てコイル部20bに囲まれた領域の内側において長辺s1に対して鈍角θ1をなす方向に位置している点である。そして、接続部22bの中心線C1は、点A1と点B1とを接続する直線を対角線D1とする長方形S1であって、コイル部20bを構成する線状電極に平行な辺により構成されている長方形S1よりも内側の領域を通過している。本実施形態では、図3(a)に示すように、接続部22bの中心線C1は、点A1と点B1とを直線で繋いでおり、対角線D1と重なっている。
次に、コイル導体18cにおいて、コイル部20cは、図2に示すように、長方形状を有する環状の線状電極である。ただし、コイル部20cは、長方形の一つの角において該角を構成する二つの辺の一方の辺が切り欠かれた構造を有している。図2のコイル導体18cでは、一方の短辺s3が他方の短辺s4よりも短く構成されることにより、切り欠きが設けられている。接続部22cは、コイル部20cの一方の端部(時計回りの下流側の端部)に接続された線状電極であり、コイル部20cにより囲まれた長方形状の領域内に向かって延在している。ここで、図3を参照しながら、接続部22cについてより詳細に説明する。
接続部22cは、図3(b)に示すように、コイル部20cの一方の端部に位置する点A2と点B2とを接続している。点B2は、点A2から見てコイル部20cに囲まれた領域の内側において短辺s3に対して鈍角θ2をなす方向に位置している点である。そして、接続部22cの中心線C2は、点A2と点B2とを接続する直線を対角線D2とする長方形S2であって、コイル部20cを構成する線状電極に平行な辺により構成されている長方形S2よりも内側の領域を通過している。本実施形態では、図3(b)に示すように、接続部22cの中心線C2は、点A2と点B2とを直線で繋いでおり、対角線D2と重なっている。
ここで、コイル部20cの端部tcは、コイル部20bの端部tbとz軸方向から平面視したときに重なっている。また、接続部22cは、接続部22bとz軸方向から平面視したときに重なっている。
コイル導体18aは、コイル部20a及び引き出し部24aを備えており、Agからなる導電性材料により磁性体層16d上に設けられている。コイル部20aは、3/4ターンの長さで周回している。引き出し部24aは、コイル部20aの一方の端部に設けられており、図2に示すように、磁性体層16dのx軸方向の負方向側の辺に引き出されている。また、コイル部の端部taは、z軸方向から平面視したときにコイル部20bの端部tbと重なっている。
コイル導体18jは、コイル部20j及び引き出し部24jを備えており、Agからなる導電性材料により磁性体層16m上に設けられている。コイル部20jは、3/4ターンの長さで周回している。引き出し部24jは、コイル部20jの一方の端部に設けられており、図2に示すように、磁性体層16mのx軸方向の正方向側の辺に引き出されている。また、コイル部の端部tjは、z軸方向から平面視したときにコイル部20iの端部tiと重なっている。
ビアホール導体b1〜b9は、コイル導体18a〜18jを電気的に接続することにより螺旋状のコイルLの一部を構成している。より具体的には、図2に示すように、ビアホール導体b1は、磁性体層16dを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている端部taと端部tbとを接続している。ビアホール導体b2は、磁性体層16eを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている接続部22bと接続部22cとを接続している。ビアホール導体b3は、磁性体層16fを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている端部tcと端部tdとを接続している。ビアホール導体b4は、磁性体層16gを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている接続部22dと接続部22eとを接続している。ビアホール導体b5は、磁性体層16hを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている端部teと端部tfとを接続している。ビアホール導体b6は、磁性体層16iを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている接続部22fと接続部22gとを接続している。ビアホール導体b7は、磁性体層16jを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている端部tgと端部thとを接続している。ビアホール導体b8は、磁性体層16kを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている接続部22hと接続部22iとを接続している。ビアホール導体b9は、磁性体層16lを貫通することにより、z軸方向に隣り合っている端部tiと端部tjとを接続している。これにより、磁性体層16a〜16pが積層されることにより、反時計回りに旋廻しながらz軸方向の正方向に進行する螺旋状のコイルLが積層体12内において構成されている。そして、コイルLは、引き出し部24a,24jを介して外部電極14a,14bと接続されている。
(効果)
以上のような電子部品10によれば、以下に説明するように、コイル導体18内において短絡が発生することを抑制しつつ、インダクタンス値を増加させることができる。以下に、図面を参照しながら説明する。図4(a)は、電子部品10の磁性体層16eの模式図であり、図4(b)及び図4(c)は、第1の比較例及び第2の比較例に係る電子部品(従来の電子部品に相当)の磁性体層116e,216eの模式図である。図4(a)では、理解の容易のために、コイル導体18bの構造を簡素化して記載した。
第1の比較例に係る電子部品のように、接続部122bが、コイル部120bに対して垂直な方向に延在していると、接続部122及びコイル部120により囲まれる領域E4は、図4(b)に示すように、長方形となる。この領域E4では、磁束が打ち消されるので、領域E4の存在は、電子部品のインダクタンス値を増加させることの妨げとなる。よって、領域E4をできるだけ小さくすることが望ましい。
そこで、第2の比較例に係る電子部品では、接続部222bが、コイル部220bの近くに設けられている。これにより、領域E5は、領域E4よりも小さくなる。その結果、第2の比較例に係る電子部品のインダクタンス値は、第1の比較例に係る電子部品のインダクタンス値よりも大きくなる。
しかしながら、第2の比較例に係る電子部品では、コイル部220bと接続部222bとの間で短絡が発生し易いという問題がある。より詳細には、コイル導体218bは、スクリーン印刷により導電ペーストが塗布されることにより形成される。そのため、スクリーン印刷時に、コイル導体218bの外縁ににじみが発生するおそれがある。そして、コイル部220bと接続部222bとの間隔が小さい場合には、このようなにじみにより、コイル部220bと接続部222bとの間において短絡が発生してしまうおそれがある。この様な短絡が発生する確率は、コイル部220bと接続部222bとが近接している部分の距離が小さいほどに高くなる。以上のように、従来の構造を有する第1の比較例及び第2の比較例に係る電子部品では、インダクタンス値の増加と短絡の発生の防止とを両立することは困難であった。
一方、本実施形態に係る電子部品10では、接続部22bは、図4(a)に示すように、コイル部20bの一方の端部に位置する点A1と点A1から見てコイル部20bに囲まれた領域の内側において長辺s1に対して鈍角θ1をなす方向に位置している点B1とを接続している。そして、接続部22bの中心線C1は、点A1と点B1とを直線的に接続している。これにより、コイル部20及び接続部22により囲まれる領域E3は、図4(a)に示すように、三角形となる。そのため、図4(a)及び図4(b)に示すように、接続部22b,122bとコイル部20b,120bとの接続位置が同じである場合には、領域E3の面積は、領域E4の半分となる。よって、電子部品10のインダクタンス値は第1の比較例に係る電子部品のインダクタンス値よりも大きくなる。
更に、電子部品10では、図4(a)に示すように、接続部22bの先端においてのみコイル部20bと近接している。よって、電子部品10における接続部22bとコイル部20bとが近接している部分の距離は、第2の比較例に係る電子部品おける接続部222bとコイル部220bとが近接している部分の距離よりも大きくなる。その結果、電子部品10では、第2の比較例に係る電子部品よりも、スクリーン印刷時のにじみによって接続部22bとコイル部20bとが短絡する可能性が低くなる。以上より、電子部品10では、インダクタンスの増加とコイル部20と接続部22との短絡の防止とを両立することが可能となる。
本願発明者は、電子部品10が奏する作用効果をより明確にするために、以下に説明するコンピュータシミュレーションを行った。より詳細には、図4(a)に示す構造を有する第1のモデル(電子部品10に相当)及び図4(b)に示す構造を有する第2のモデル(第1の比較例に係る電子部品に相当)を作製し、これらの直流重畳特性を調べた。図5は、コンピュータシミュレーションの結果を示したグラフである。縦軸は、インダクタンス値を示し、横軸は、電流値を示している。
図5によれば、第1のモデルの方が第2のモデルよりもインダクタンス値が常に大きくなっていることが分かる。よって、電子部品10は、第1の比較例に係る電子部品に比べて、大きなインダクタンス値を得ることができていることが分かる。
(変形例)
本発明に係る電子部品は、前記電子部品10に示したものに限らず、その要旨の範囲内において、変更可能である。以下に、変形例に係る電子部品10について図面を参照しながら説明する。図6は、第1の変形例に係る電子部品10の磁性体層16eを示した図である。図7は、第2の変形例に係る電子部品10の磁性体層16eを示した図である。
図6及び図7では、接続部22bの中心線C1は、点A1と点B1とを直線的に繋いでいるのではなく、点A1と点B1とを湾曲した状態で繋いでいる。より具体的には、図6では、接続部22bの中心線C1は、コイル部20bの中心方向の反対方向に膨らむように湾曲しており、図7では、接続部22bの中心線C1は、コイル部20bの中心方向に膨らむように湾曲している。図6及び図7に示すような構造を有する電子部品10であっても、インダクタンスの増加とコイル部20と接続部22との短絡の防止とを両立することが可能となる。ただし、接続部22bの中心線C1は、長方形S1より内側に位置している必要がある。
更に、図6に示した電子部品10では、図2に示した電子部品10に比べて、コイル部と接続部22により囲まれた量域の面積が小さくなる。そのため、図6に示した電子部品10では、より大きなインダクタンス値を得ることが可能である。
一方、図7に示した電子部品10では、コイル部20bと接続部22bとの平均距離が、図2に示した電子部品10に比べて大きくなる。そのため、図7に示した電子部品10では、コイル部20bと接続部22bとの短絡を効果的に防止できる。更に、図7に示した電子部品10では、コイル部20bと接続部22bとにより囲まれた領域の面積が、図2に示した電子部品10に比べて大きくなる。そのため、図7に示した電子部品10では、端部tbを大きくすることが可能となり、ビアホール導体b1とコイル部20bの端部tbとをより確実に接続することが可能となる。
(電子部品の製造方法)
以下に、電子部品10の製造方法について図1及び図2を参照しながら説明する。
磁性体層16となるセラミックグリーンシートを、以下の工程により作製する。酸化第二鉄(Fe23)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)、及び、酸化銅(CuO)を所定の比率で秤量し、それぞれの材料を原材料としてボールミルに投入し、湿式調合を行う。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を750℃で1時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕して、強磁性のフェライトセラミック粉末を得る。
このフェライトセラミック粉末に対して、酸化コバルト(Co34)、結合剤(酢酸ビニル、水溶性アクリル等)と可塑剤、湿潤材、分散剤を加えてボールミルで混合を行い、その後、減圧により脱泡を行う。得られたセラミックスラリーをドクターブレード法により、シート状に形成して乾燥させ、磁性体層16となるセラミックグリーンシートを作製する。
次に、磁性体層16d〜16lとなるセラミックグリーンシートのそれぞれに、ビアホール導体b1〜b9を形成する。具体的には、磁性体層16d〜16lとなるセラミックグリーンシートにレーザビームを照射してビアホールを形成する。次に、このビアホールに対して、Ag,Pd,Cu,Auやこれらの合金などの導電性ペーストを印刷塗布などの方法により充填する。
次に、磁性体層16d〜16mとなるセラミックグリーンシート上に、Ag,Pd,Cu,Auやこれらの合金などを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷法で塗布することにより、コイル導体18a〜18jを形成する。なお、コイル導体18a〜18jの形成と同時に、ビアホール導体に対して導電性ペーストを充填してもよい。
次に、図2に示すように、磁性体層16a〜16pの順番にz軸方向の正方向側から並ぶようにこれらのセラミックグリーンシートを積層する。より詳細には、磁性体層16pとなるセラミックグリーンシートを配置する。次に、磁性体層16pとなるセラミックグリーンシート上に、磁性体層16oとなるセラミックグリーンシートの配置及び仮圧着を行う。この後、磁性体層16n、16m,16l,16k,16j,16i,16h,16g,16f,16e,16d,16c,16b,16aとなるセラミックグリーンシートについても同様にこの順番に積層及び仮圧着して、マザー積層体を得る。更に、マザー積層体には、静水圧プレスなどにより本圧着が施される。
次に、マザー積層体を押し切りにより所定寸法の積層体12にカットして、未焼成の積層体12を得る。この未焼成の積層体12には、脱バインダー処理及び焼成がなされる。脱バインダー処理は、例えば、低酸素雰囲気中において260℃で3時間の条件で行う。焼成は、例えば、900℃で2.5時間の条件で行う。
以上の工程により、焼成された積層体12が得られる。積層体12には、バレル加工を施して、面取りを行う。その後、積層体12の表面には、例えば、浸漬法等の方法により主成分が銀である電極ペーストを塗布及び焼き付けすることにより、外部電極14a,14bとなるべき銀電極を形成する。銀電極の乾燥は、120℃で15分間行われ、銀電極の焼き付けは、700℃で1時間行われる。最後に、銀電極の表面に、Niめっき/Snめっきを施すことにより、外部電極14a,14bを形成する。以上の工程を経て、図1に示すような電子部品10が完成する。
本発明は、電子部品に有用であり、特に、1ターンの長さを有するコイル導体からなるコイルを内蔵した電子部品において、コイル導体内において短絡が発生することを抑制しつつ、インダクタンス値を増加させることができる点において優れている。
A1,A2,B1,B2 点
C1,C2 中心線
L コイル
S1,S2 長方形
b1〜b9 ビアホール導体
s1,s2 長辺
s3,s4 短辺
ta〜tj 端部
10 電子部品
12 積層体
14a,14b 外部電極
16a〜16p 磁性体層
18a〜18j コイル導体
20a〜20j コイル部
22b〜22i 接続部
24a,24j 引き出し部

Claims (3)

  1. 複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、
    前記積層体に内蔵されているコイルと、
    を備えており、
    前記コイルは、
    長方形状を有する環状の線状電極の一つの角において第1の辺が切り欠かれた構造を有する第1のコイル部、及び、該第1のコイル部の所定方向周りの一方の端部に位置する第1の点と該第1の点から見て該第1のコイル部に囲まれた領域の内側において該第1の辺に対して鈍角をなす方向に位置している第2の点とを接続している第1の接続部を有し、かつ、1ターンの長さを有している第1のコイル導体と、
    長方形状を有する環状の線状電極の前記一つの角において第2の辺が切り欠かれた構造を有する第2のコイル部、及び、該第2のコイル部の所定方向周りの他方の端部に位置する第3の点と該第3の点から見て該第2のコイル部に囲まれた領域の内側において該第2の辺に対して鈍角をなす方向に位置している第4の点とを接続している第2の接続部を有し、かつ、1ターンの長さを有している第2のコイル導体と、
    積層方向に隣り合っている前記第1の接続部と前記第2の接続部とを接続する第1のビアホール導体と、
    を含んでおり、
    前記第1の接続部の中心線は、前記第1の点と前記第2の点とを接続する直線を対角線とする長方形であって、前記線状電極に平行な辺により構成される長方形よりも内側の領域を通過しており
    前記第2の接続部の中心線は、前記第3の点と前記第4の点とを接続する直線を対角線とする長方形であって、前記線状電極に平行な辺により構成される長方形よりも内側の領域を通過していること、
    を特徴とする電子部品。
  2. 前記第1の接続部の中心線は、前記第1の点と前記第2の点とを直線で繋いでいること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記コイルは、
    積層方向に隣り合っている前記第1のコイル部の所定方向周りの他方の端部と前記第2のコイル部の所定方向周りの一方の端部とを接続している第のビアホール導体と、
    を更に含んでいること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電子部品。
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