JP6354220B2 - 積層型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、積層型電子部品に関する。

従来より、チップビーズなどの積層型電子部品として、フェライトからなるシートとコイル導体とを積層して積層体を形成し、形成した積層体の両端面に導電ペーストを塗布して端子電極を形成したものが知られている。

例えば、下記特許文献１には、略直方体形状の素体内にコイルを備えて構成された積層型電子部品が開示されている。コイルの引出部は、コイルの中心軸に沿って延びており、素体の端面に形成された端子電極に接続されている。このような電子部品では、実装面に対してコイルが平行となり、端子電極とコイルとの間の浮遊容量を低減できるため、高周波帯域でのノイズ除去機能を確保できる。

特開２００９−９９５７２号公報

上述のような積層型電子部品は、コイルを形成する内部導体（コイル導体）を備えた絶縁体層と、引出部を形成する内部導体（引出導体）を備えた絶縁体層と、コイルと引出部を接続する内部導体（接続導体）を備えた絶縁体層とを所定の順序で積層して圧着し、部品の寸法に切断した後、焼結することで作製される。

部品の寸法に切断する際、切断位置が所定の位置からずれた場合には、切断面とコイル導体との距離が短くなり、シート同士の密着性が悪化する。その結果、十分な焼結性が得られないことから強度が低下し、部品外部からの応力によりクラックが生じる虞がある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、クラックの抑制が図られた積層型電子部品を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る積層型電子部品は、実装面に実装されるべき積層型電子部品であって、複数のフェライト層を積層してなるフェライト素体と、フェライト素体内に形成され、フェライト層に形成されたコイルパターンが接続されて構成されたコイルと、フェライト素体の端部に形成された外部端子とを備え、コイルの軸方向が実装面に対して平行であり、積層方向に直交する断面における素体の断面形状が矩形状であり、積層方向からの平面視でのコイルが矩形環状であり、積層方向からの平面視においてコイルの辺の延在方向とフェライト素体の側面の面方向とが交差する。

このような積層型電子部品においては、切断ずれが生じたときに、フェライト素体の側面とコイルの辺との間に肉厚な部分が形成されるため、この部分において強度を確保することができ、クラックを抑制することができる。

なお、コイルパターンは、１／２ターン以上のターン数のコイルパターンであることが好適である。

本発明の一側面及び実施形態によれば、クラックの抑制が図られた積層型電子部品が提供される。

本発明に係る積層型電子部品の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した積層型電子部品の層構成を示す分解斜視図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 従来技術に係る積層型電子部品の断面図である。 シート積層時の層構成を示す要部拡大図である。 異なる態様の積層型電子部品の層構成を示す分解斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層型電子部品の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る積層型電子部品の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した積層型電子部品の層構成を示す分解斜視図である。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。

積層型電子部品１は、たとえばチップビーズであり、その内部に、積層方向に対して軸Ｌが平行であるコイルＭが形成されている。図１〜図３に示すように、積層型電子部品１は、略直方体形状のフェライト素体２と、フェライト素体２の表面に設けられた一対の外部端子３，３とを備えている。

フェライト素体２は、複数の矩形状のフェライト層１１（図２参照）を積層することによって構成されている。フェライト層１１は、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどを主成分としたフェライト材料のグリーンシートを用いて形成される。フェライト素体２は、各グリーンシートに所定の導体パターン及びスルーホールを形成し、これらを所定の順序で積層及び圧着して得られた積層体を焼成することによって作製される。なお、フェライト素体２において、各フェライト層１１は、互いの境界が視認できない程度に一体化されている。

外部端子３は、フェライト素体２における積層方向の端面２ａを覆う端面部分３ａと、４つの側面２ｂそれぞれの端部近傍を覆う側面部分３ｂとを有し、フェライト素体２における積層方向の端部における端面２ａと側面２ｂとを一体的に覆っている。外部端子３は、フェライト素体２の形成後に、例えばＡｇやガラスを主成分とした導電性ペーストをディップ法などによって塗布し、これを焼成することによって得られる。外部端子３の表面には、必要に応じてメッキ処理が施される。

フェライト素体２の内部には、図１及び図２に示すように、コイルＭを形成するコイル導体１２と、コイルＭを外部端子３側に引き出す引出導体１３と、コイル導体１２と引出導体１３との間に介在する接続導体１４とが配置されている。

コイル導体１２を形成する導体パターン２１は、いずれも略コの字状に形成されている。導体パターン２１の一端部及び他端部には、スルーホール２２に対応する略円形のパッド部２３がそれぞれ形成されている。各導体パターン２１は、図２に示すように、９０度ずつ位相をずらした状態でスルーホール２２を介して直列に接続されており、積層方向に延在するコイルＭを形成している。なお、コイル導体１２を構成する導体パターン２１の繰り返し数は適宜増減することができ、それにより、コイルＭの巻数を増減することができる。

このようなコイルＭにおいては、積層方向（すなわち、コイル軸Ｌの方向）からの平面視において、コイル導体１２（導体パターン２１の形成領域の外形）は矩形環状となる。コイル導体１２の４つの辺１２ａのうち、３つの辺１２ａを構成する導体パターン２１は、そのターン数が３／４ターンである。

なお、上述したように、フェライト層１１が矩形状であるため、その外縁に沿うように矩形環状断面のコイル導体１２を設けると、円環状断面のコイル導体を設ける場合に比べて、コイルＭの内径を大きく設計することができる。それにより、円環状断面のコイル導体を設ける場合に比べて、Ｌ値の増大を図ることができ、積層型電子部品をフィルターとして利用する際、高いインピーダンスが実現される。

引出導体１３を形成する導体パターン２４は、スルーホール２５に対応する略円形のパッド部２６からなる。パッド部２６は、コイル導体１２のパッド部２３より大径となっており、コイル導体１２によって形成されるコイルＭのコイル軸Ｌ（図３参照）と同軸に配置されている。各導体パターン２４は、図２に示すように、スルーホール２５を介して直列に接続されており、コイルＭのコイル軸Ｌに沿って延在する引出導体１３を形成している。引出導体１３の外側端部は、フェライト素体２の積層方向の端面に露出し、上述した外部端子３に接続されている。

接続導体１４を形成する導体パターン２７は、コイル導体１２の一方のパッド部２３に対応する位置と、引出導体１３のパッド部２６に対応する位置とを結ぶように直線状に形成されている。導体パターン２７の一端部には、スルーホール２５に対応する略円形のパッド部２８が引出導体１３のパッド部２６と同軸かつ略同形に形成され、導体パターン２７の他端部には、スルーホール２２に対応する略円形のパッド部２９がコイル導体１２のパッド部２３と同軸かつ略同形に形成されている。図２に示すように、導体パターン２７の一端部は、スルーホール２５を介して引出導体１３の他端部に接続され、導体パターン２７の他端部は、スルーホール２２を介してコイル導体１２の端部に接続されている。

以上のような導体パターン２１、導体パターン２４、及び導体パターン２７は、例えばＡｇを主成分とした導電性ペーストをスクリーン印刷などを用いてグリーンシートにパターン形成し、これを焼成することによって得られる。

ここで、矩形環状断面のコイル導体１２は、図４に示す積層方向に直交する断面において、矩形断面のフェライト素体２に対して傾けられている。より詳しくは、コイル導体１２の辺１２ａの延在方向と、フェライト素体２の側面２ｂの面方向とが、所定角度θ（０°＜θ＜９０°）を形成するように交差している。一例として、この角度θは１０°である。

一方、従来技術に係る積層型電子部品では、図５に示す積層方向に直交する断面において、矩形環状断面のコイル導体１１２は、矩形断面のフェライト素体１０２に対して傾いておらず、コイル導体１１２の辺１１２ａの延在方向と、フェライト素体１０２の側面１０２ｂの面方向とは平行である。

そのため、図５に示すように、フェライト素体１０２に対してコイル導体１１２が下側に偏るような切断ずれが生じた場合には、その切断ずれに起因して、フェライト素体１０２の側面１０２ｂとコイル導体１１２の辺１１２ａとの間が、その側面１０２ｂの全幅にわたって肉薄になる。この場合、図３に示したコイルＭから素体側面２ｂまでの距離Ｄが短くなる。

このようにコイルＭから素体側面２ｂまでの距離Ｄが短い部分（肉薄部分）では、十分な強度を確保することが難しい。図６に示すように、フェライト層１１となるべきグリーンシート間に、コイル導体１２の導体パターン２１となるべき導電性ペーストが介在するときには、導体パターン２１の端部２１ａ近傍には隙間が生じる。そのため、グリーンシートの積層体を圧着しても、導体パターン２１の端部２１ａ近傍は十分な圧着ができず、グリーンシート間の密着力が弱くなる。そのため、図６に示すように、実用上十分な密着力を確保するためには、導体パターン２１の端部２１ａ近傍の切断位置Ｃ１、Ｃ２ではなく、端部２１ａからある程度離れた切断位置Ｃ１で切断する必要がある。

そして、肉薄部分では密着力が弱くなるために、図３に示すように、部品外部からの応力によりクラックＣが生じやすい。部品外部からの応力としては、たとえば、積層型電子部品１が実装される基板４０の膨張や撓みなどに起因するものが想定され得る。

図３に示すように、積層型電子部品１が実装される基板４０には、一対のパターン電極４２、４２が形成されている。そして、パターン電極４２上にはんだを形成した後、積層型電子部品１は、コイル軸Ｌの方向が基板４０の実装面４０ａに対して平行となるように、基板４０上に搭載される。このとき、積層型電子部品１の外部端子３と、基板４０のパターン電極４２とが位置合わせされる。そして、リフロー処理により、はんだを溶融させた後に冷却して、積層型電子部品１の外部端子３と基板４０のパターン電極４２とをはんだ４４で接合することで、積層型電子部品１が基板４０に実装される。

そして、基板４０に実装した後、基板４０が高温環境下に曝される等により基板４０に膨張や撓み等が生じた場合、積層型電子部品１には図３に示すような向きの引張応力が生じ、その引張応力により、積層型電子部品１（たとえば中央部分）にクラックＣが生じることが考えられる。

一方、上述した積層型電子部品１においては、コイル導体１２の辺１２ａの延在方向と、フェライト素体２の側面２ｂの面方向とが交差することで、図４に示すように肉厚部分Ｓが形成される。この肉厚部分Ｓにおいては、コイル導体１２の導体パターン２１の端部２１ａから十分に離れた位置で切断されているため、実用上十分な密着力が確保されている。そのため、積層型電子部品１では、強度の向上が図られており、部品外部からの応力によるクラックＣの発生を抑制することができる。

なお、上述した積層型電子部品１では、導体パターン２１のターン数が３／４ターンであるが、１／２ターン以上のターン数のコイルパターンであればよい。

図７には、導体パターン２１のターン数が１／２ターンである積層型電子部品の層構成を示す。

図７に示すコイル導体１２を形成する導体パターン２１は、いずれも略Ｌ字状に形成されている。各導体パターン２１は、１８０度ずつ位相をずらした状態でスルーホール２２を介して直列に接続されており、積層方向に延在するコイルＭを形成している。コイル導体１２を構成する導体パターン２１の繰り返し数は適宜増減することができ、それにより、コイルＭの巻数を増減することができる。

このような導体パターン２１でも、積層方向からの平面視において、コイル導体１２は矩形環状となる。

図７に示した層構成を示す積層型電子部品においても、コイル導体１２の辺１２ａの延在方向と、フェライト素体２の側面２ｂの面方向とが、所定角度θ（０°＜θ＜９０°）を形成するように交差している。

そのため、上述した積層型電子部品１同様、図４に示すような肉厚部分Ｓが形成され、強度の向上が図られ、部品外部からの応力によるクラックＣの発生を抑制することができる。

１…積層型電子部品、２…フェライト素体、３…外部端子、１１…フェライト層、１２…コイル導体、１３…引出導体、１４…接続導体、Ｍ…コイル、Ｌ…コイル軸。

Claims (2)

1. 実装面に実装されるべき積層型電子部品であって、
   複数のフェライト層を積層してなるフェライト素体と、
   前記フェライト素体内に形成され、前記フェライト層に形成されたコイルパターンが接続されて構成されたコイルと、
   前記フェライト素体の端部に形成された外部端子と
   を備え、
   前記コイルの軸方向が前記実装面に対して平行であり、
   積層方向に直交する断面における前記素体の断面形状が矩形状であり、
   積層方向からの平面視での前記コイルが、前記フェライト素体の外縁に沿う矩形環状であり、
   前記コイルの内径が、円環状にコイルを設けた場合のコイルの内径より大きく、
   積層方向からの平面視において前記コイルの辺の延在方向と前記フェライト素体の側面の面方向とが交差する、積層型電子部品。
2. 前記コイルパターンが、１／２ターン以上のターン数のコイルパターンである、請求項１に記載の積層型電子部品。

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