JP5585740B1 - 積層型インダクタ素子および通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】厚みを薄くすることができる、積層型インダクタ素子を提供する。
【解決手段】積層型インダクタ素子10は、磁性体層12aを含む積層体12と、積層体12に設けられ、磁性体層12aを磁性体コアとするコイル状導体パターンと、積層体12の一方主面に形成された複数の第1パッド電極14aと、前記複数の第1パッド電極14aに対して対称形となるように積層体12の他方主面に形成された複数の第2パッド電極14bとを備え、前記コイル状導体パターンの一端および他端が前記複数の第1パッド電極14aのうちの2つにそれぞれ電気的に接続されており、前記複数の第2パッド電極14bはいずれも電気的に開放されている。
【選択図】図1
【解決手段】積層型インダクタ素子10は、磁性体層12aを含む積層体12と、積層体12に設けられ、磁性体層12aを磁性体コアとするコイル状導体パターンと、積層体12の一方主面に形成された複数の第1パッド電極14aと、前記複数の第1パッド電極14aに対して対称形となるように積層体12の他方主面に形成された複数の第2パッド電極14bとを備え、前記コイル状導体パターンの一端および他端が前記複数の第1パッド電極14aのうちの2つにそれぞれ電気的に接続されており、前記複数の第2パッド電極14bはいずれも電気的に開放されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、積層型インダクタ素子に関し、特に、磁性体層および非磁性体層を積層してなる積層体と、インダクタの一部をなして磁性体層の両主面に形成された導体パターンとを備える、積層型インダクタ素子に関する。
この発明はまた、このような積層型インダクタ素子を用いた通信装置に関する。
この種の積層型インダクタ素子およびその製造方法の一例が、特開2009−111197号公報(段落0052参照)(特許文献1)および特開2009−231331号公報(段落0033,0040参照)(特許文献2)に開示されている。特許文献1によれば、焼結フェライト基板の少なくとも片面に、粘着フィルムが設けられる。また、積層体に屈曲性を付与するために、基板に割れが入れられる。ここで、割れが入ると透磁率が低下するが、割れの状態により透磁率が変化する。このため、溝は規則性を持たせて基板に形成され、この溝の部分に割れが入れられる。これによって、屈曲性を付与しつつ、割れが入った後の磁気特性を安定させることができる。
また、特許文献2によれば、セラミック基板を積層体の個片に分割するべく、分割溝がセラミック基板に形成される。具体的には、分割溝は、所望の圧力でセラミック基板の他方主面に押し当てられたスクライブ刃を移動させることで形成される。続いて、保護シートを介してセラミック基板の一方主面に押し当てられたローラが、セラミック基板に沿って移動される。これによって、セラミック基板が変形して分割溝が開き、セラミック基板が分割溝に沿って分割される。
しかし、焼成前の段階で基板に溝を形成すると、基板をなす一方主面および他方主面の非対称性に起因して焼成時に反りが発生する。この反りは、基板をブレイク(個辺化)して得られる各素子の平坦性(コプラナリティ)を損ない、薄型化を妨げる要因となり得る。
それゆえに、この発明の主たる目的は、厚みを薄くすることができる、積層型インダクタ素子、および通信装置を提供することである。
この発明に従う積層型インダクタ素子(10:実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、磁性体層(12a)を含む積層体(12)と、積層体に設けられ、磁性体層を磁性体コアとするコイル状導体パターン(16, 16, …, 18, 18,…)と、積層体の一方主面に形成された複数の第1パッド電極(14a, 14a, …)と、複数の第1パッド電極に対して対称形となるように積層体の他方主面に形成された複数の第2パッド電極(14b, 14b, …)とを備え、コイル状導体パターンの一端および他端が複数の第1パッド電極のうちの2つにそれぞれ電気的に接続されており、前記複数の第2パッド電極はいずれも電気的に開放されている。
好ましくは、積層体は前記積層体の積層方向から見た形状が矩形状であり、複数の第1パッド電極は積層体の長手方向に沿って2列に形成される。
好ましくは、複数の第1パッド電極の個数は3以上であり、前記複数の第1パッド電極のうち前記コイル状導体パターンに接続されていないパッド電極はいずれも電気的に開放されている。
好ましくは、前記積層体は、前記磁性体層の両主面に重ねるように配置された非磁性体層を含む。
この発明に従う積層型インダクタ素子の製造方法は、第1最外層(BS1,BS1’)および第2最外層(BS4, BS4’)で磁性体層(BS2~BS3, BS2’~BS3’)を挟み込む構造を有する集合基板を分割ユニット毎に分割して積層型インダクタ素子(10)を製造する方法であって、第1最外層を貫通する複数の第1ビアホール(HL1, HL1, …, HL1’, HL1’, …)を形成する第1の工程と、第1最外層の上面または磁性体層の下面に複数の第1導体パターン(16, 16, …)を形成する第2の工程と、磁性体層を貫通する複数の第2ビアホール(HL2, HL2, …, HL3, HL3, …, HL2’, HL2’, …, HL3’, HL3’, …)を形成する第3の工程と、磁性体層の上面または第2最外層の下面に複数の第2導体パターン(18, 18, …)を形成する第4の工程と、第1最外層の下面に複数の第1パッド電極(14a, 14a, …)を形成して2つの第1パッド電極を2つの第1ビアホールを介して複数の第1導体パターンの2点にそれぞれ接続する作業を分割ユニット毎に行う第5の工程と、複数の第1パッド電極に対して対称形となるように第2最外層の上面に複数の第2パッド電極(14b, 14b, …)を形成する第6の工程と、複数の第2ビアホールを介して複数の第1導体パターンおよび複数の第2導体パターンを分割ユニット毎に螺旋状に接続して複数のインダクタを作製する第7の工程とを備える。
好ましくは、分割ユニットを定義するラインにスクライバ(26)の刃を当てて集合基板の長手方向および短手方向に溝を形成する第9の工程がさらに備えられる。
或る局面では、集合基板の主面は長方形をなし、第9の工程は、第1深さを有する第1溝を長方形の長辺に沿って形成する工程、および第1深さよりも浅い第2深さを有する第2溝を長方形の短辺に沿って形成する工程を含む。
他の局面では、第9の工程に先立って集合基板を焼成する第10の工程がさらに備えられる。
好ましくは、第5の工程は複数の第1ビアホールに第1導電材料(PS1, PS1’)を充填する工程を含み、第7の工程は複数の第2ビアホールに第2導電材料(PS2, PS2’)を充填する工程を含む。
好ましくは、集合基板の厚みは0.6mm以下である。
この発明によれば、複数の積層型インダクタ素子にブレイクする前段階の集合基板には、第1パッド電極および第2パッド電極の各々を形成する材料と積層体を形成する材料との間の熱膨張係数の相違に起因する残留応力が発生する。ただし、積層体の両主面に形成された第1パッド電極および第2パッド電極は対称形をなす。したがって、残留応力に起因する集合基板の反りが抑制され、ブレイクによって得られる積層型インダクタ素子の薄型化が可能となる。また、残留応力が発生していることから、ブレイクラインは、第1パッド電極および第2パッド電極を避けるように積層体の厚み方向に走る。これによって、ブレイク不良が低減される。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例の積層型インダクタ素子10は、13.56MHz帯における無線通信用のアンテナ素子として利用され、各々の主面が長方形をなして積層されたセラミックシートSH1〜SH4を含む。セラミックシートSH1〜SH4の各々の主面のサイズは互いに一致し、セラミックシートSH1およびSH4は非磁性体を有する一方、セラミックシートSH2〜SH3は磁性体を有する。
この結果、積層体12は直方体をなす。また、セラミックシートSH2〜SH3によって磁性体層12aが形成され、セラミックシートSH1によって非磁性体層12bが形成され、そしてセラミックシートSH4によって非磁性体層12cがそれぞれ形成される。つまり、積層型インダクタ素子10をなす積層体12は、磁性体層12aが非磁性体層12bおよび12cによって挟持された積層構造を有する。積層体12の主面(=上面または下面)をなす長方形の長辺および短辺はそれぞれX軸およびY軸に沿って延び、積層体12の厚みはZ軸に沿って増大する。
図2(A)〜図2(B)に示すように、セラミックシートSH1の上面には5つの線状導体16,16,…が形成され、セラミックシートSH3の上面には6つの線状導体18,18,…が形成される。また、図3(A)〜図3(B)に示すように、セラミックシートSH1の下面には12個のパッド電極14a,14a,…が形成され、セラミックシートSH4の上面には12個のパッド電極14b,14b,…が形成される。なお、セラミックシートSH2の上面には線状導体が存在せず、磁性体が上面の全体にわたって現われる。
図2(A)を参照して、コイル状導体パターンの一部を構成する線状導体16は、Y軸に対して斜め方向に延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体16の長さ方向両端は、セラミックシートSH1の上面のY軸方向両端よりも内側に留まる。また、X軸方向両側の2つの線状導体16,16は、セラミックシートSH1の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
図2(B)を参照して、コイル状導体パターンの一部を構成する線状導体18は、Y軸に沿って延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体18の長さ方向両端も、セラミックシートSH3の上面のY軸方向両端よりも内側に留まる。X軸方向両側の2つの線状導体18,18もまた、セラミックシートSH3の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
線状導体16の一方端から他方端までのX軸方向における距離は、“D1”に相当する。また、線状導体16の一方端の位置はZ軸方向から眺めて線状導体18の一方端と重なる位置に調整され、線状導体16の他方端の位置はZ軸方向から眺めて線状導体18の他方端と重なる位置に調整される。さらに、線状導体16の数は、線状導体18の数よりも1つ少ない。
したがって、Z軸方向から眺めると、線状導体16および18はX軸方向に交互に並ぶ。また、線状導体16の一方端は線状導体18の一方端と重なり、線状導体16の他方端は線状導体18の他方端と重なる。
図3(A)を参照して、12個のパッド電極14a,14a,…の各々の主面は矩形をなし、かつ主面のサイズは互いに一致する。このうち、6個のパッド電極14a,14a,…はY軸方向における正側端部よりもやや内側をX軸に沿って均等な間隔で延び、残りの6個のパッド電極14a,14a,…はY軸方向における負側端部よりもやや内側をX軸に沿って均等な間隔で延びる。
また、X軸方向において最も負側に存在するパッド電極14aからセラミックシートSH1のX軸方向における負側端部までの距離は、X軸方向において最も正側に存在するパッド電極14aからセラミックシートSH1のX軸方向における正側端部までの距離と一致する。さらに、Y軸方向において最も負側に存在するパッド電極14aからセラミックシートSH1のY軸方向における負側端部までの距離は、Y軸方向において最も正側に存在するパッド電極14aからセラミックシートSH1のY軸方向における正側端部までの距離と一致する。
したがって、セラミックシートSH1の主面のY軸方向における中央をX軸に沿って延びる直線を基準としたとき、この直線よりもY軸方向における負側の6個のパッド電極14a,14a,…は、この直線よりもY軸方向における正側の6個のパッド電極14a,14a,…に対して線対称に形成される。
また、セラミックシートSH1の主面のX軸方向における中央をY軸に沿って延びる直線を基準としたとき、この直線よりもX軸方向における負側の6個のパッド電極14a,14a,…は、この直線よりもX軸方向における正側の6個のパッド電極14a,14a,…に対して線対称に形成される。
図3(B)を参照して、12個のパッド電極14b,14b,…の各々の主面は矩形をなし、かつ主面のサイズは互いに一致する。このうち、6個のパッド電極14b,14b,…はY軸方向における正側端部よりもやや内側をX軸に沿って均等な間隔で延び、残りの6個のパッド電極14b,14b,…はY軸方向における負側端部よりもやや内側をX軸に沿って均等な間隔で延びる。
また、X軸方向において最も負側に存在するパッド電極14bからセラミックシートSH4のX軸方向における負側端部までの距離は、X軸方向において最も正側に存在するパッド電極14bからセラミックシートSH4のX軸方向における正側端部までの距離と一致する。さらに、Y軸方向において最も負側に存在するパッド電極14bからセラミックシートSH4のY軸方向における負側端部までの距離は、Y軸方向において最も正側に存在するパッド電極14bからセラミックシートSH4のY軸方向における正側端部までの距離と一致する。
したがって、セラミックシートSH4の主面のY軸方向における中央をX軸に沿って延びる直線を基準としたとき、この直線よりもY軸方向における負側の6個のパッド電極14b,14b,…は、この直線よりもY軸方向における正側の6個のパッド電極14b,14b,…に対して線対称に形成される。
また、セラミックシートSH4の主面のX軸方向における中央をY軸に沿って延びる直線を基準としたとき、この直線よりもX軸方向における負側の6個のパッド電極14b,14b,…は、この直線よりもX軸方向における正側の6個のパッド電極14b,14b,…に対して線対称に形成される。
パッド電極14bの主面のサイズはパッド電極14aの主面のサイズとも一致し、セラミックシートSH4の主面におけるパッド電極14b,14b,…の配置態様はセラミックシートSH1の主面におけるパッド電極14a,14a,…の配置態様と一致する。したがって、パッド電極14b,14b,…は、パッド電極14a,14a,に対して鏡像対称形に形成される。また、Z軸方向から眺めたとき、各々の線状導体18の両端は、Y軸に沿って並ぶ2つのパッド電極14a,14aと重なり、さらにY軸に沿って並ぶ2つのパッド電極14b,14bとも重なる。
図1に戻って、ビアホール導体20a,20a…は、線状導体16,16,…の一方端(Y軸方向における正側端部)の位置で、磁性体層12aをZ軸方向に貫通する。また、ビアホール導体20b,20b…は、線状導体16,16,…の他方端(Y軸方向における負側端部)の位置で、磁性体層12aをZ軸方向に貫通する。このビアホール導体20a,20a…は、コイル状導体パターンの一部を構成する。
線状導体16,16,…は図2(A)に示す要領で形成され、線状導体18,18,…は図2(B)に示す要領で形成されるため、ビアホール導体20a,20a,…は、セラミックシートSH3の上面においてX軸方向の負側から始まる5つの線状導体18,18,…の一方端(Y軸方向における正側端部)と接続される。また、ビアホール導体20b,20b,…は、セラミックシートSH3の上面においてX軸方向の正側から始まる5つの線状導体18,18,…の他方端(Y軸方向における負側端部)と接続される。
この結果、線状導体16,16,…および線状導体18,18,…は螺旋状に接続され、これによってX軸を巻回軸とするコイル導体(巻回体)が形成される。コイル導体の内側には磁性体が存在するため、コイル導体はインダクタとして機能する。この場合、磁性体層であるセラミックシートSH2,SH3の一部が磁性体コアとなる。
また、ビアホール導体22aは、X軸方向において最も正側に存在する線状導体18の一方端の位置で、磁性体層12aおよび非磁性体層12bをZ軸方向に貫通する。同様に、ビアホール導体22bは、X軸方向において最も負側に存在する線状導体18の他方端の位置で、磁性体層12aおよび非磁性体層12bをZ軸方向に貫通する。
ビアホール導体22aは、X軸方向における最も正側でかつY軸方向における正側に存在するパッド電極14aと接続される。また、ビアホール導体22bは、X軸方向における最も負側でかつY軸方向における負側に存在するパッド電極14aと接続される。これによって、インダクタの異なる2点が2つのパッド電極14a,14aとそれぞれ接続される。
こうして作製された積層体12つまり積層型インダクタ素子10は、図4に示す外観を有する。また、この積層型インダクタ素子10のA−A′断面は図5に示す構造を有する。
なお、セラミックシートSH1およびSH4は非磁性(比透磁率:1)のフェライトを材料とし、熱膨張係数は“8.5”〜“9.0”の範囲の値を示す。また、セラミックシートSH2〜SH3は磁性(比透磁率:100〜120)のフェライトを材料とし、熱膨張係数は“9.0”〜“10.0”の範囲の値を示す。さらに、パッド電極14aおよび14b,線状導体16および18,ビアホール導体20a〜20b,22a〜22bは、銀を材料とし、熱膨張係数は“20”を示す。
セラミックシートSH1は、図6(A)〜図6(B)および図7(A)〜図7(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS1として用意される(図6(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。この破線によって定義される複数の矩形の各々を“分割ユニット”と定義する。
次に、複数の貫通孔HL1,HL1,…が破線の交点近傍に対応してマザーシートBS1に形成され(図6(B)参照)、導電ペーストPS1が貫通孔HL1に充填される(図7(A)参照)。充填された導電ペーストPS1は、ビアホール導体22aまたは22bをなす。導電ペーストPS1の充填が完了すると、線状導体16,16,…に相当する導体パターンがマザーシートBS1の上面に印刷される(図7(B)参照)。
セラミックシートSH2は、図8(A)〜図8(C)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS2として用意される(図8(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。次に、複数の貫通孔HL2,HL2,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS2に形成され(図8(B)参照)、ビアホール導体20a,20b,22aまたは22bをなす導電ペーストPS2が貫通孔HL2に充填される(図8(C)参照)。
セラミックシートSH3は、図9(A)〜図9(B)および図10(A)〜図10(B)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS3として用意される(図9(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL3,HL3,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS3に形成され(図9(B)参照)、導電ペーストPS3が貫通孔HL3に充填される(図10(A)参照)。充填された導電ペーストPS3は、ビアホール導体20a,20b,22aまたは22bをなす。導電ペーストPS3の充填が完了すると、線状導体18,18,…に相当する導体パターンがマザーシートBS3の上面に印刷される(図10(B)参照)。
セラミックシートSH4は、図11(A)〜図11(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS4として用意される(図11(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。次に、パッド電極14b,14b,…に相当する導体パターンが、マザーシートBS4の上面に印刷される(図11(B)参照)。
パッド電極14a,14a,…に相当する導体パターンは、図12に示す要領でキャリアフィルム24に印刷される。キャリアフィルム24の主面のサイズは、マザーシートBS1〜BS4の主面のサイズと一致する。また、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は、マザーシートBS1〜BS4に描かれた複数の破線にそれぞれ対応する。上述の要領で作成されたマザーシートBS1〜BS4は、この順序で積層されかつ圧着される(図13(A)参照)。このとき、各シートの積層位置は、各シートに割り当てられた破線がZ軸方向から眺めて重なるように調整される。続いて、図12に示すキャリアフィルム24が用意され(図13(B)参照)、キャリアフィルム24に形成された導体パターンがマザーシートBS1の下面に転写される(図13(C)参照)。
導体パターンの転写が完了すると、キャリアフィルム24が剥離され(図14(A)参照)、生の集合基板が作製される。作製された集合基板の厚みは、0.6mm以下に抑えられる。作製された集合基板は焼成され(図14(B)参照)、その後に1次スクライビングおよび2次スクライビングを施される(図14(C)〜図14(D)参照)。
1次スクライビングではX軸方向に延びる破線に沿ってスクライバ26の刃が当てられ、2次スクライビングではY軸方向に延びる破線に沿ってスクライバ26の刃が当てられる。また、1次スクライビングおよび2次スクライビングのいずれにおいても、溝は集合基板の上面に形成される。ただし、1次スクライビングによって形成された溝は非磁性体層12bにまで達する一方、2次スクライビングによって形成された溝は磁性体層12aに達するに留まる。これはスクライバ26の刃を当てる際の刃圧を調整することにより、意図的に深さを調整して生じさせた先行クラックによる溝である。スクライビングが完了すると、集合基板は分割ユニット毎にブレイクされ、これによって複数の積層型インダクタ素子10,10,…が得られる。
以上の説明から分かるように、積層体12は、磁性体層12aとその両主面に形成される非磁性体層12b,12cとを含む。線状導体16,16,…,18,18,…は、積層体12の長手方向を巻回軸とするインダクタの一部をなして、磁性体層12aの両主面に形成される。パッド電極14a,14a,…は積層体12の上面に形成され、パッド電極14b,14b,…はパッド電極14a,14a,…に対して対称形となるように積層体12の下面に形成される。インダクタの互いに異なる2点はそれぞれ、異なる2つのパッド電極14a,14aに電気的に接続される。
また、積層型インダクタ素子10は、非磁性のマザーシートBS1およびBS4で磁性のマザーシートBS2およびBS3を挟み込む構造を有する集合基板を分割ユニット毎にブレイクすることで製造される。集合基板は、以下の要領で作製される。
まず、Z軸方向に延びる貫通孔HL1,HL1,…がマザーシートBS1に形成され(図6(B)参照)、線状導体16,16,…に相当する導体パターンがマザーシートBS1の上面に形成される(図7(B)参照)。また、Z軸方向に延びる貫通孔HL2,HL2,…がマザーシートBS2に形成され(図8(B)参照)、Z軸方向に延びる貫通孔HL3,HL3,…がマザーシートBS3に形成され(図9(B)参照)、そして線状導体18,18,…に相当する導体パターンがマザーシートBS3の上面に形成される(図10(B)参照)。
さらに、複数のパッド電極14a,14a,…が印刷されたキャリアフィルム24がマザーシートBS1の下面に用意され、各分割ユニットを形成する2つのパッド電極14a,14aが、対応する2つの貫通孔HL1,HL1を介して線状導体16,16の2点にそれぞれ接続される(図13(C)参照)。なお、パッド電極14b,14b,…は、パッド電極14a,14a,…に対して対称形となるように、マザーシートBS4の上面に形成される(図11(B)参照)。インダクタは、貫通孔HL2,HL3を介して線状導体16および18を分割ユニット毎に螺旋状に接続することで形成される(図13(A)参照)。
こうして作製された集合基板は、焼成の後に1次スクライビングおよび2次スクライビングを施され(図14(B)〜図14(D)参照)、これらのスクライビングによって形成された溝に沿ってブレイクされる。
焼成後の集合基板には、パッド電極14a,14bおよび線状導体16,18を形成する材料と磁性体層12aまたは非磁性体層12b,12cを形成する材料との間の熱膨張係数の相違に起因する残留応力が発生する。ただし、この実施例では、積層体12の両主面に形成されたパッド電極14aおよび14bが鏡像対称形をなす。したがって、残留応力に起因する集合基板の反りが抑制され、ブレイクによって得られる積層型インダクタ素子10の薄型化が可能となる。
なお、薄型化は、NFC(Near Field Communication)用のセキュアICとともに積層型インダクタ素子10をSIMカード或いはマイクロSIMカードに内蔵する場合に好適である。
また、残留応力が発生していることから、ブレイクラインは、パッド電極14aおよび14bを避けるように積層体12の厚み方向に走る。これによって、ブレイク不良が低減される。
さらに、焼成前の段階では溝は存在しないため、磁性体層は露出しておらず、磁性体層へのめっきの析出を回避することができる。また、積層型インダクタ素子10をプリント基板に実装する際にダミーのパッド電極14a(インダクタと接続されていないパッド電極14a)をはんだ付けに利用することで、積層型インダクタ素子10とプリント基板との接触点数が増大する。これによって、積層型インダクタ素子10の落下強度やまげ強度を高めることができる。
続いて、他の実施例における積層型インダクタ素子10の製造方法を説明する。セラミックシートSH1は、図15(A)〜図15(B)および図16(A)〜図16(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS1′として用意される(図15(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL1′,HL1′,…が破線の交点近傍に対応してマザーシートBS1′に形成され(図15(B)参照)、導電ペーストPS1′が貫通孔HL1′に充填される(図16(A)参照)。充填された導電ペーストPS1′は、ビアホール導体22aまたは22bをなす。導電ペーストPS1′の充填が完了すると、パッド電極14a,14a,…に相当する導体パターンがマザーシートBS1′の下面に印刷される(図16(B)参照)。
セラミックシートSH2は、図17(A)〜図17(B)および図18(A)〜図18(B)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS2′として用意される(図17(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。次に、複数の貫通孔HL2′,HL2′,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS2′に形成され(図17(B)参照)、ビアホール導体20a,20b,22aまたは22bをなす導電ペーストPS2′が貫通孔HL2′に充填される(図18(A)参照)。導電ペーストPS2′の充填が完了すると、線状導体16,16,…に相当する導体パターンがマザーシートBS2′の下面に印刷される(図18(B)参照)。
セラミックシートSH3は、図19(A)〜図19(B)および図20(A)〜図20(B)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS3′として用意される(図19(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL3′,HL3′,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS3′に形成され(図19(B)参照)、導電ペーストPS3′が貫通孔HL3′に充填される(図20(A)参照)。充填された導電ペーストPS3′は、ビアホール導体20a,20b,22aまたは22bをなす。導電ペーストPS3′の充填が完了すると、線状導体18,18,…に相当する導体パターンがマザーシートBS3′の上面に印刷される(図20(B)参照)。
セラミックシートSH4は、図21(A)〜図21(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS4′として用意される(図21(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。次に、パッド電極14b,14b,…に相当する導体パターンが、マザーシートBS4′の上面に印刷される(図21(B)参照)。
マザーシートBS1′およびBS2′は、マザーシートBS2′の下面がマザーシートBS1′の上面と対向する姿勢で積層されかつ圧着される(図22(A)参照)。このとき、各シートの積層位置は、各シートに割り当てられた破線がZ軸方向から眺めて重なるように調整される。
同様に、マザーシートBS3′およびBS4′は、マザーシートBS3′の上面がマザーシートBS4′の下面と対向する姿勢で積層されかつ圧着される(図22(B)参照)。このときも、各シートの積層位置は、各シートに割り当てられた破線がZ軸方向から眺めて重なるように調整される。
続いて、マザーシートBS1′およびBS2′に基づく積層体の上下方向が反転され、マザーシートBS3′およびBS4′に基づく積層体が追加的に積層されかつ圧着される(図22(C)参照)。このとき、マザーシートBS3′の下面はマザーシートBS2′の上面と対向し、各シートに割り当てられた破線がZ軸方向から眺めて重なるように積層位置が調整される。こうして、厚みが0.6mm以下に抑えられた生の集合基板が作製される。作製された集合基板は焼成され(図23(A)参照)、その後に1次スクライビングおよび2次スクライビングを施される(図23(B)〜図23(C)参照)。
1次スクライビングではX軸方向に延びる破線に沿ってスクライバ26の刃が当てられ、2次スクライビングではY軸方向に延びる破線に沿ってスクライバ26の刃が当てられる。また、1次スクライビングおよび2次スクライビングのいずれにおいても、溝は集合基板の上面に形成される。ただし、1次スクライビングによって形成された溝は非磁性体層12bにまで達する一方、2次スクライビングによって形成された溝は磁性体層12aに達するに留まる。スクライビングが完了すると、集合基板は分割ユニット毎にブレイクされ、これによって複数の積層型インダクタ素子10,10,…が得られる。
この実施例においても、焼成後の集合基板には、パッド電極14a,14bおよび線状導体16,18を形成する材料と磁性体層12aまたは非磁性体層12b,12cを形成する材料との間の熱膨張係数の相違に起因する残留応力が発生する。ただし、積層体12の両主面に形成されたパッド電極14aおよび14bは鏡像対称形をなすため、残留応力に起因する集合基板の反りが抑制され、ブレイクによって得られる積層型インダクタ素子10の薄型化が可能となる。
なお、上述の実施例では、線状導体16はY軸に対して斜め方向に延びる一方、線状導体18はY軸方向に延びる。しかし、線状導体16および18がビアホール導体20aおよび20bによってコイル状に接続される限り、線状導体16および18の延在方向はこの実施例と異なってもよい。
また、上述の実施例では、線状導体18,18,…に相当する導体パターンをマザーシートBS3またはBS3′の上面に印刷するようにしている。しかし、線状導体18に相当する導電パターンは、マザーシートBS4またはBS4′の下面に印刷するようにしてもよい。
さらに、この実施例では、セラミックシートSH2およびSH3を積層して磁性体層12aを形成するようにしている。しかし、磁性体層セラミックシートSH2に相当する複数のセラミックシートとセラミックシートSH3とを積層して磁性体層12aを形成するようにしてもよい。
図1〜図5に示した積層型インダクタ素子の実施例では、磁性体層を積層することによってコイル状導体パターンが形成される際に、このコイル状導体パターンの巻回軸が、磁性体層の主面と平行であったが、これはあくまで一例であり、たとえば図24に示すように磁性体層の主面に垂直であってもよい。図24に示した例では、巻回軸は図中上下方向となっている。
図24に示した例では、下から順に、非磁性体層12bと、磁性体層12aと、非磁性体層12bと、非磁性体層12bとが積層されている。積層体の全体は直方体をなす。図24において最も下側にある非磁性体層12bの下面には複数のパッド電極14aが2列で配置されている。図24においては、説明の便宜のために、最も下側にある非磁性体層12bの下面におけるパッド電極の配列の様子をさらに下方に投影して表示している。これらのパッド電極14aの配列の条件については、図3(A)を参照して説明したものと同様である。図3(A)では長手方向に沿って6個のパッド電極14aが並んでいるが、図24に示した例では、長手方向に沿って並ぶパッド電極14aの個数は5個である。長手方向に並ぶパッド電極14aの個数はあくまで一例として示すものであって、これらの個数に限らない。
磁性体層12aの上面には渦巻状の面内導体19aが形成されている。磁性体層12aの上側に隣接する非磁性体層12bの上面には、渦巻状の面内導体19bが形成されている。ただし、積層方向から見たとき、面内導体19aと面内導体19bとは完全に一致するわけではなく占める位置が異なっており、積層方向から見たとき、面内導体19aの一端と面内導体19bの一端とが重なり合うような位置関係となっている。図24において最も上側にある非磁性体層12bの上面には複数のパッド電極14bが2列で配置されている。これらのパッド電極14bの配列の条件については、図3(B)を参照して説明したものと同様である。長手方向に並ぶパッド電極14bの個数はあくまで一例として示すものであって、これらの個数に限らない。
面内導体19aの一端は、磁性体層12aの上側に隣接する非磁性体層12bを貫通するように設けられたビアホール導体20cによって、面内導体19bの一端と電気的に接続される。面内導体19aの他端は、最下面に設けられた複数のパッド電極14aのうちの1つであるパッド電極14a1と、他のビアホール導体によって電気的に接続される。面内導体19bの他端は、最下面に設けられた複数のパッド電極14aのうちの他の1つであるパッド電極14a2と、さらに他のビアホール導体によって電気的に接続される。
この結果、面内導体19aと、ビアホール導体20cと、面内導体19bとはコイル状に接続され、これによって、積層方向に巻回軸を有するコイル導体が形成される。こうして作製された積層体つまり積層型インダクタ素子は、外観においては、図4に示したものとほぼ同様となる。ただし、図4ではセラミックシートSH2,SH3の2層が磁性体であったので、斜視図においても磁性体を示すドットハッチングの部分が積層体の側面に2層分の厚みとして表れていたが、図24では磁性体層12aは1層のみであるので、積層体の側面に表れる磁性体部分の厚みは異なる。
なお、積層体の最下面および最上面に形成されるパッド電極の配列パターンはここまでに説明したものに限られない。たとえば図25〜図29に示すようなものであってもよい。図25〜図29においては、説明の便宜のために、最も下側にある非磁性体層12bの下面におけるパッド電極の配列の様子をさらに下方に投影して表示している。
図25に示すように、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bを大小2種類の混成としてもよい。長手方向の両端には積層体の短手方向に延在する短冊形のパッド電極14bが配置されており、2つの短冊形のパッド電極14bに挟まれた中間部分には、ほぼ正方形のパッド電極14bが配置されている。積層体の最下面に配置される複数のパッド電極14aについても同様である。
図25に示した例では、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bは形状の大小にかかわらずいずれも電気的に開放されている。最下面に配置される複数のパッド電極14aのうち長手方向の両端にある2つの短冊形のパッド電極14a1,14a2は、積層体内部に形成されるコイル導体と電気的に接続されており、それ以外のパッド電極14aは電気的に開放されている。
図26に示すように、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bをすべて積層体の短手方向に延在する短冊形としてもよい。積層体の最下面に配置される複数のパッド電極14aについても同様である。
図26に示した例では、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bはいずれも電気的に開放されている。最下面に配置される複数のパッド電極14aのうち長手方向の両端にある2つの短冊形のパッド電極14a1,14a2は、積層体内部に形成されるコイル導体と電気的に接続されており、それ以外のパッド電極14aは電気的に開放されている。
図27に示すように、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bの個数を2つのみとして、長手方向の両端に1つずつ配置するのみとしてもよい。この例では、パッド電極14bは短冊形となっているが、これはあくまで一例であり、短冊形とは限らない。積層体の最下面に配置される複数のパッド電極14aについても同様である。
図27に示した例では、積層体の最上面および最下面の両方において、中央部分にはパッド電極が配置されていない構成となっている。このような構成であってもよい。図27に示した例では、積層体の最上面に配置される2つのパッド電極14bはいずれも電気的に開放されている。最下面に配置される2つの短冊形のパッド電極14a1,14a2は、積層体内部に形成されるコイル導体と電気的に接続されている。
図28に示すように、積層体の最下面と最上面とでパッド電極の配列や個数が異なる構成であってもよい。図28に示した例では、最下面に配置される複数のパッド電極14aの配列は、2×5の合計10個となっているが、最上面に配置される複数のパッド電極14bの配列は2×3の合計6個となっている。このように個数が異なっていてもよい。
図29に示すように、最上面に比べて最下面の方がパッド電極の数が少ない構成であってもよい。図29に示した例では、最下面に配置される複数のパッド電極14aの配列は、2×3の合計6個となっているが、最上面に配置される複数のパッド電極14bの配列は2×5の合計10個となっている。
図28および図29に示した各例では、積層体の最上面に配置される複数のパッド電極14bはいずれも電気的に開放されている。最下面に配置される複数のパッド電極14aのうち2つのパッド電極14a1,14a2は、積層体内部に形成されるコイル導体と電気的に接続されており、それ以外のパッド電極14aは電気的に開放されている。
図28および図29では、側面における磁性体層12aと非磁性体層12bとの表れ方が、図25〜図27に比べて変わっている。積層体の最上面または最下面におけるパッド電極の構成の変化に合わせて、このように積層体全体の厚みの中での磁性体層と非磁性体層との並べ方や厚みの比率を適宜変更してもよい。
ここまでの各実施の形態にいえることであるが、図面などに示された積層体に含まれる磁性体層12aおよび非磁性体層12bの層数は、当然、あくまで一例であってこれに限られるものではない。また、非磁性体層は必ずしも設けられる必要はなく、積層体の全ての層を磁性体層で構成してもよい。
ここまで説明してきた積層体は、既に述べているように、積層型インダクタ素子となるものである。このような積層型インダクタ素子はたとえば無線通信用のアンテナ素子として用いることができる。その使用例について以下説明する。
図30に、通信装置の一例を示す。この通信装置は、携帯通信端末51である。図30は、携帯通信端末51を主に裏側から見た透視斜視図である。携帯通信端末51は、筐体52を備えている。図30では筐体52の一部である裏側部分52bが上側に見えている。筐体52の内部にはプリント配線基板53が収容されている。プリント配線基板53の一辺の近傍には、これまでに説明してきた構成の積層型インダクタ素子54が設置されている。この例では、プリント配線基板53の2つの主表面のうち携帯通信端末51の裏側を向く面に積層型インダクタ素子54が設置されている。積層型インダクタ素子54としては、図1〜図5に示した積層型インダクタ素子10と同様に、積層体の長手方向を巻回軸とする構成のものを用いた。携帯通信端末51を側方から見たところを図31に示す。筐体52は、表側部分52aと裏側部分52bとを備える。プリント配線基板53の端部に設置された積層型インダクタ素子54からは、図31に示すような磁界強度分布が発生する。この磁界によって、携帯通信端末51は近距離無線通信(Near Field Communication)(「NFC」ともいう。)が可能となる。なお、通信装置としての携帯通信端末51の内部では、図32に示されるような回路が構成されている。すなわち、この通信装置は、積層型インダクタ素子54と、無線周波数集積回路(Radio Frequency Integrated Circuit)(「RFIC」ともいう。)55とを備える。RFIC55から見れば、積層型インダクタ素子54と電気的に並列にコンデンサ56が接続されている。
図33に、SDカードの一例を示す。SDカード58は、プリント配線基板53と、アンテナ素子として使用されうる積層型インダクタ素子54とを備える。この積層型インダクタ素子54としては、積層体の短手方向を巻回軸とする積層型インダクタ素子を用いた。図34に示すように、SDカード58を機器59に挿入すると、機器59は、外部とのNFCによる通信が可能となる。たとえ機器59がNFC用のアンテナを備えないとしても、SDカード58を機器59に挿入することによって、機器59は、NFC用のアンテナを備える機器として使用することができる。SDカード58は、SD規格に基づくいずれかのカードである代わりに、これに類似する他の規格のフラッシュメモリのカードであってもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
10 積層型インダクタ素子(アンテナコイル素子)、12 積層体、12a 磁性体層、12b,12c 非磁性体層、14a,14a1,14a2,14b パッド電極、16,18 線状導体、19a,19b 面内導体、20a,20b,20c,22a,22b ビアホール導体、51 携帯通信端末、52 筐体、52a 表側部分、52b 裏側部分、53 プリント配線基板、54 積層型インダクタ素子、55 高周波特性集積回路(RFIC)、56 コンデンサ、58 SDカード、59 機器、SH1〜SH4 セラミックシート。
Claims (8)
- 磁性体層を含む積層体と、前記積層体に設けられ、前記磁性体層を磁性体コアとするコイル状導体パターンと、
前記積層体の一方主面に形成された複数の第1パッド電極と、
前記複数の第1パッド電極に対して対称形となるように前記積層体の他方主面に形成された複数の第2パッド電極と、
を備え、
前記コイル状導体パターンの一端および他端が前記複数の第1パッド電極のうちの2つにそれぞれ電気的に接続されており、前記複数の第2パッド電極はいずれも電気的に開放されている、積層型インダクタ素子。 - 前記積層体は前記積層体の積層方向から見た形状が矩形状であり、前記複数の第1パッド電極は前記積層体の長手方向に沿って2列に形成される、請求項1に記載の積層型インダクタ素子。
- 前記複数の第1パッド電極の個数は3以上であり、前記複数の第1パッド電極のうち前記コイル状導体パターンに接続されていないパッド電極は電気的に開放されている、請求項1または2に記載の積層型インダクタ素子。
- 前記積層体は、前記磁性体層の両主面に重ねるように配置された非磁性体層を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の積層型インダクタ素子。
- 前記コイル状導体パターンは、前記磁性体層の主面と平行な方向に巻回軸を有する、請求項1ないし3のいずれかに記載の積層型インダクタ素子。
- 前記積層体は前記積層体の積層方向から見た形状が矩形状であり、前記巻回軸は、前記矩形状の長手方向に平行である、請求項5に記載の積層型インダクタ素子。
- 前記コイル状導体パターンはコイルアンテナとして動作する、請求項1ないし6のいずれかに記載の積層型インダクタ素子。
- 請求項7に記載の積層型インダクタ素子と、無線周波数集積回路とを備える、通信装置。
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