JP7127610B2 - 積層型コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、積層型コイル部品に関する。
近年の電気機器の通信速度の高速化、及び、小型化に応じて、積層インダクタには高周波帯(例えば、60GHz以上のGHz帯)での高周波特性が充分であることが求められている。
積層型コイル部品として、例えば、特許文献1には、絶縁性部材の積層方向とコイルの軸方向が実装面に対して平行である積層型インダクタが開示されている。
特許文献1の図2には、コイル導体が1/2パターン(コイルの1ターンを構成するためのコイル導体の積層数が2であるパターン)であり、コイルの繰り返し形状が長方形である構成が開示されている。
特開平9-129447号公報
特許文献1の積層型インダクタにおいては、外部電極は積層体の両端部へのスパッタリング、真空蒸着等の手段によって形成されている。しかし、実装面には外部電極が配置されていないので実装性に劣ると考えられる。
そこで、実装性を向上させるために実装面に外部電極を設けることが考えられるが、実装面に外部電極を設けると、外部電極とコイル導体の間に浮遊容量が発生するので、高周波特性の低下につながるおそれがある。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、実装性に優れ、かつ、高周波特性に優れる積層型コイル部品を提供することを目的とする。
本発明の積層型コイル部品は、複数の絶縁層が長さ方向に積層されてなり、内部にコイルを内蔵する積層体と、上記コイルに電気的に接続されている第1の外部電極及び第2の外部電極と、を備え、上記コイルは、上記絶縁層とともに上記長さ方向に積層された複数のコイル導体が電気的に接続されてなり、上記積層体は、上記長さ方向において相対する第1の端面及び第2の端面と、上記長さ方向に直交する高さ方向において相対する第1の主面及び第2の主面と、上記長さ方向及び上記高さ方向に直交する幅方向において相対する第1の側面及び第2の側面と、を有し、上記第1の外部電極は、上記第1の端面の一部と上記第1の主面の一部とを延伸して覆い、上記第2の外部電極は、上記第2の端面の一部と上記第1の主面の一部とを延伸して覆い、上記第1の主面は、実装面であり、上記積層体の積層方向と上記コイルの軸方向とは、上記第1の主面と平行であり、上記コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視したときに、上記コイル導体の繰り返し形状は非円形であり、上記第1の主面に対向する上記コイル導体と、上記第1の主面との間の距離が一定でない、ことを特徴とする。
本発明によれば、実装性に優れ、かつ、高周波特性に優れる積層型コイル部品を提供することができる。
図1は、本発明の積層型コイル部品の一例を模式的に示す斜視図である。 図2(a)は、図1に示す積層型コイル部品の側面図であり、図2(b)は、図1に示す積層型コイル部品の正面図であり、図2(c)は、図1に示す積層型コイル部品の底面図である。 図3は、積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解斜視図である。 図4は、積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解平面図である。 図5は、コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視した形状を示す模式図である。 図6は、積層型コイル部品を構成する積層体の内部構造の一例を模式的に示す断面図である。 図7(a)は実施例1の試料のコイル導体の繰り返し形状を示す模式図であり、図7(b)は比較例1の試料のコイル導体の繰り返し形状を示す模式図である。 図8は、透過係数S21を測定する方法を模式的に示す図である。 図9は、実施例1及び比較例1における透過係数S21を示すグラフである。
以下、本発明の積層型コイル部品について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図1は、本発明の積層型コイル部品の一例を模式的に示す斜視図である。
図2(a)は、図1に示す積層型コイル部品の側面図であり、図2(b)は、図1に示す積層型コイル部品の正面図であり、図2(c)は、図1に示す積層型コイル部品の底面図である。
図1、図2(a)、図2(b)及び図2(c)に示す積層型コイル部品1は、積層体10と第1の外部電極21と第2の外部電極22とを備えている。積層体10は、6面を有する略直方体形状である。積層体10の構成については後述するが、複数の絶縁層が長さ方向に積層されてなり、内部にコイルを内蔵している。第1の外部電極21及び第2の外部電極22は、それぞれ、コイルに電気的に接続されている。
本発明の積層型コイル部品及び積層体では、長さ方向、高さ方向、幅方向を、図1におけるx方向、y方向、z方向とする。ここで、長さ方向(x方向)と高さ方向(y方向)と幅方向(z方向)は互いに直交する。
図1、図2(a)、図2(b)及び図2(c)に示すように、積層体10は、長さ方向(x方向)に相対する第1の端面11及び第2の端面12と、長さ方向に直交する高さ方向(y方向)に相対する第1の主面13及び第2の主面14と、長さ方向及び高さ方向に直交する幅方向(z方向)に相対する第1の側面15及び第2の側面16とを有する。
図1に示すように、積層体10では、長さ方向(x方向)に平行、かつ、第1の端面11から第2の端面12までを貫通するコイル軸Aが仮定される。
コイル軸Aが伸びる方向は、積層体に内蔵されるコイルの軸方向でもあり、コイルの軸方向及び積層体の積層方向は、実装面である第1の主面13と平行となっている。
図1には示されていないが、積層体10は、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、積層体の3面が交わる部分であり、稜線部は、積層体の2面が交わる部分である。
第1の外部電極21は、図1及び図2(b)に示すように、積層体10の第1の端面11の一部を覆い、かつ、図1及び図2(c)に示すように、第1の端面11から延伸して第1の主面13の一部を覆って配置されている。図2(b)に示すように、第1の外部電極21は、第1の端面11のうち、第1の主面13と交わる稜線部を含む領域を覆っているが、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域は覆っていない。そのため、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域では、第1の端面11が露出している。また、第1の外部電極21は、第2の主面14を覆っていない。
なお、図2(b)では、積層体10の第1の端面11を覆う部分の第1の外部電極21の高さは一定であるが、積層体10の第1の端面11の一部を覆う限り、第1の外部電極21の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の端面11において、第1の外部電極21は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、図2(c)では、積層体10の第1の主面13を覆う部分の第1の外部電極21の長さは一定であるが、積層体10の第1の主面13の一部を覆う限り、第1の外部電極21の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の主面13において、第1の外部電極21は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
図1及び図2(a)に示すように、第1の外部電極21は、さらに、第1の端面11及び第1の主面13から延伸して第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、図2(a)に示すように、第1の側面15及び第2の側面16を覆う部分の第1の外部電極21は、いずれも、第1の端面11と交わる稜線部及び第1の主面13と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第1の外部電極21は、第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていなくてもよい。
第2の外部電極22は、積層体10の第2の端面12の一部を覆い、かつ、第2の端面12から延伸して第1の主面13の一部を覆って配置されている。第1の外部電極21と同様、第2の外部電極22は、第2の端面12のうち、第1の主面13と交わる稜線部を含む領域を覆っているが、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域は覆っていない。そのため、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域では、第2の端面12が露出している。また、第2の外部電極22は、第2の主面14を覆っていない。
第1の外部電極21と同様、積層体10の第2の端面12の一部を覆う限り、第2の外部電極22の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第2の端面12において、第2の外部電極22は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、積層体10の第1の主面13の一部を覆う限り、第2の外部電極22の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の主面13において、第2の外部電極22は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
第1の外部電極21と同様、第2の外部電極22は、さらに、第2の端面12及び第1の主面13から延伸して第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、第1の側面15及び第2の側面16を覆う部分の第2の外部電極22は、いずれも、第2の端面12と交わる稜線部及び第1の主面13と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第2の外部電極22は、第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていなくてもよい。
以上のように第1の外部電極21及び第2の外部電極22が配置されているため、積層型コイル部品1を基板上に実装する場合には、積層体10の第1の主面13が実装面となる。
本発明の積層型コイル部品のサイズは特に限定されないが、0603サイズ、0402サイズ又は1005サイズであることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の長さ(図2(a)中、両矢印Lで示される長さ)は、0.63mm以下であることが好ましく、0.57mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の幅(図2(c)中、両矢印Wで示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の高さ(図2(b)中、両矢印Tで示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層型コイル部品の長さ(図2(a)中、両矢印Lで示される長さ)は、0.63mm以下であることが好ましく、0.57mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層型コイル部品の幅(図2(c)中、両矢印Wで示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層型コイル部品の高さ(図2(b)中、両矢印Tで示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さ(図2(c)中、両矢印Eで示される長さ)は、0.12mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.12mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。
なお、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さ、及び、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さが一定でない場合、最も長い部分の長さが上記範囲にあることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さ(図2(b)中、両矢印Eで示される長さ)は、0.10mm以上、0.20mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.10mm以上、0.20mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
なお、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さ、及び、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さが一定でない場合、最も高い部分の高さが上記範囲にあることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層体の長さは、0.38mm以上、0.42mm以下であることが好ましく、積層体の幅は、0.18mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層体の高さは、0.18mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層型コイル部品の長さは、0.42mm以下であることが好ましく、0.38mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層型コイル部品の幅は、0.22mm以下であることが好ましく、0.18mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層型コイル部品の高さは、0.22mm以下であることが好ましく、0.18mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さは、0.08mm以上、0.15mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.08mm以上、0.15mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さは、0.06mm以上、0.13mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.06mm以上、0.13mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の長さは、0.95mm以上、1.05mm以下であることが好ましく、積層体の幅は、0.45mm以上、0.55mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の高さは、0.45mm以上、0.55mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層型コイル部品の長さは、1.05mm以下であることが好ましく、0.95mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層型コイル部品の幅は、0.55mm以下であることが好ましく、0.45mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層型コイル部品の高さは、0.55mm以下であることが好ましく、0.45mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さは、0.20mm以上、0.38mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.20mm以上、0.38mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さは、0.15mm以上、0.33mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.15mm以上、0.33mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
図3は、積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解斜視図であり、図4は、積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解平面図である。
図3及び図4に示すように、積層体10は、コイル導体間の絶縁層31として、コイルの1ターンを構成するための絶縁層31b及び31cを有する。
絶縁層31b及び31cには、それぞれ、コイル導体32b及び32cと、ビア導体33b及び33cとが設けられている。
積層体10は、各絶縁層が長さ方向(x方向)に積層されて構成されている。
なお、積層体を構成する複数の絶縁層が積み重なる方向を積層方向という。
コイル導体32b及び32cは、それぞれ、絶縁層31b及び31cの主面上に設けられており、絶縁層31b及び31cとともに積層される。
コイル導体32b及び32cは2つ合わせてコイルの1ターンを構成するようになっていて、コイル導体32b及び32cを1つの単位(1ターン分)として、繰り返し積層される。すなわち、コイルの1ターンを構成するためのコイル導体の積層数が2となっている。
図3及び図4では、1ターン分の繰り返し単位を破線で囲んだ領域で示している。
コイルの1ターンを構成するためのコイル導体は、ライン部と、ライン部の端部に配置されるランド部とを有する。
コイル導体32bはライン部36bと2つのランド部37bを有しており、コイル導体32cはライン部36cと2つのランド部37cを有している。
コイル導体32bのランド部37bの一つは、隣り合うコイル導体32cのランド部37cと、ビア導体33b又はビア導体33cを介して接続されている。
積層型コイル部品1では、コイル導体32の繰り返し形状を積層方向から平面視したときに、コイル導体32の繰り返し形状は非円形であり、第1の主面13に対向するコイル導体32と、第1の主面13との間の距離が一定でない。
このことについて図5を参照して説明する。
図5は、コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視した形状を示す模式図である。図5には、コイル導体32の繰り返し形状を示すために、コイル導体32bとコイル導体32cを合わせて示している。
コイル導体32の繰り返し形状は、長方形の1つの辺を外側に向けて屈曲させて2つの辺を元の長方形から突出させた5角形であり、2つの辺が積層体の第1の主面に対向する形状となっている。
コイル導体32cのライン部36cを4つに分割してライン部36c、36c、36c、36cとし、これを5角形の4辺とみなす。この4辺とコイル導体32bのライン部36bを5角形の辺とみなした、図5に示す5角形がコイル導体32の繰り返し形状となる。この形状は、いわゆる野球のホームベース形状である。
なお、図5に示す5角形において、5角形の元の長方形は、ライン部36cの下端とライン部cの下端を直接繋いでいる、ライン部36bと平行な辺を有すると仮定した長方形である。
この5角形において、ライン部36c、36cの2つの辺が積層体10の第1の主面13に対向する辺である。この2つの辺と積層体10の第1の主面13との間の距離は、例えば図5における両矢印t、t,t、t及びtで示される距離であり、この距離は一定とはなっていない。特に、積層体の外側に位置する両矢印t及びtで示される距離が長くなっている。
このように、積層体の第1の主面に対向するコイル導体と、第1の主面との間の距離が一定ではないということは、コイル導体と第1の主面との間の距離が長くなっている部分が存在することを意味する。コイル導体と第1の主面との間の距離が長くなる部分を有すると、コイル導体と第1の主面に設けられた外部電極との間に発生する浮遊容量が小さくなるので、高周波特性を高めることができる。
なお、積層体の第1の主面に対向するコイル導体と、第1の主面との間の距離が一定であるかを判断する際には、図5における両矢印t、t,t、t及びtで示されるように、積層体の第1の主面からコイル導体に向けて、第1の主面に垂直な複数本の垂線を引き、複数本の垂線の長さが異なることで判定すればよい。図5に示すように積層体の中央部と外側を含む5本程度の垂線を引くことで判断することができる。
本発明の積層型コイル部品におけるコイル導体の繰り返し形状は、第1の主面に対向するコイル導体と第1の主面との間の距離が一定でない形状であり、非円形であれば、その形状は特に限定されない。
コイル導体の繰り返し形状は多角形であることが好ましく、長方形の1つの辺を外側に向けて屈曲させて2つの辺を元の長方形から突出させた5角形であることが好ましい。
コイル導体の繰り返し形状が多角形の場合、多角形の面積相当円の直径をコイル径とし、多角形の重心を通り長さ方向に平行な軸をコイル軸とする。
また、第1の主面と対向するライン部が直線ではなく曲線からなる形状であってもよい。
また、図3及び図4に示す積層体では、2つのコイル導体でコイルの1ターンが構成されており、コイルの1ターンを構成するためのコイル導体の積層数が2となっているが、コイルの1ターンを構成するためのコイル導体の積層数は2つに限定されない。
例えば、コイル導体が繰り返し単位の3/4の形状であるコイル導体を積層方向に接続してもよい。この場合、4つのコイル導体を積層することで、コイルの繰り返し単位が3周する。
ランド部は、積層体において、第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在することが好ましい。
積層体において第1の主面となる部分は、図4に示す絶縁層31b、31cにおいてそれぞれ辺38b、辺38cで示されている。辺38b、38cと反対側の辺39b、39cは積層体において第2の主面となる部分である。
第1の主面とは反対側の上半分の領域とは、図4において、積層体の第1の主面となる辺38b、38cと積層体の第2の主面となる辺39b、39cの間の中線Mを基準として積層体の第2の主面となる辺39b、39cの側の領域を意味する。
図4には、コイル導体のランド部37b、37cが積層体の第2の主面となる辺39b、39cの側の領域に存在していることを示している。
また、図5にも、コイル導体のランド部37bが積層体の第1の主面13と反対側の上半分の領域に存在していることを示している。
なお、本明細書中で、第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在するランド部は、積層方向に隣り合うコイル導体間をビア導体を介して接続するためのランド部である。
後述する、絶縁層31aに設けられたコイル導体32a、絶縁層31dに設けられたコイル導体32dには、連結導体と接続するためのランド部が設けられているが、連結導体と接続するためのランド部は、第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在していなくてもよい。
積層体の第1の主面が実装面であり、第1の外部電極と第2の外部電極は第1の主面側に設けられているので、積層型コイル部品に通電した際に、積層体の第1の主面側の領域に電界が生じる。
図6は、積層型コイル部品を構成する積層体の内部構造の一例を模式的に示す断面図であり、図6にはこの電界が生じる位置を模式的に矢印Fで示している。
図6は、絶縁層、コイル導体及び連結導体、並びに、積層体の積層方向を模式的に示すものであり、実際の形状及び接続等を厳密には表していない。例えば、コイル導体はビア導体を介して接続されている。
コイル導体のランド部はライン部に比べて面積が大きいため、この電界を横切るように面積の大きいランド部が存在すると浮遊容量の影響が大きくなり高周波特性が低下してしまう。
そこで、コイル導体のランド部を、積層体において第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在させることによって積層体の第1の主面側の領域に生じる電界の影響による浮遊容量を小さくすることができ、高周波特性に優れた積層型コイル部品とすることができる。
また、図3、図4に示すように、2つのコイル導体でコイルの1ターンが構成されていると、隣り合うコイル導体32b、32cのそれぞれのライン部36b、36cは絶縁層を挟んで対向しない。そのためコイル導体間の浮遊容量が小さくなり、高周波特性に優れた積層型コイル部品とすることができる。
本発明の積層型コイル部品では、コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視したときに、コイル導体の繰り返し形状は非円形であり、第1の主面に対向するコイル導体と、第1の主面との間の距離が一定でない。
そのため、実装性及び高周波特性がともに優れている。
特に高周波帯(特に30GHz以上、80GHz以下)での高周波特性に優れる。具体的には、40GHzでの透過係数S21が-1dB以上、0dB以下であることが好ましく、50GHzでの透過係数S21が-2dB以上、0dB以下であることが好ましく、60GHzでの透過係数S21が-4dB以上、0dB以下であることが好ましい。透過係数S21は、入力信号に対する透過信号の電力の比から求められる。透過係数S21は、基本的に無次元量であるが、通常、常用対数をとってdB単位で表される。
上記条件を満たす場合、例えば、光通信回路内のバイアスティー(Bias-Tee)回路等に好適に使用することができる。
また、コイルの1ターンを構成するためのコイル導体の積層数が2である場合、及び、ランド部が、積層体において、第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在する場合においては、高周波特性にさらに優れる積層型コイル部品とすることができる。
また、コイル導体の積層数は40以上、60以下であることが好ましい。コイル導体の積層数が40未満になると、浮遊容量が大きくなり、透過係数S21が低下する。コイル導体の積層数が60を超えると、直流抵抗(Rdc)が大きくなる。
コイル導体の積層数を40以上、60以下とすることで、60GHzでの透過係数S21を向上させることができる。
コイル導体の積層数には、コイルの1ターンを構成するためのコイル導体(コイル導体32b、コイル導体32c)の積層数と、位置調整用のコイル導体(コイル導体32a、コイル導体32d)の積層数を共に含める。
また、積層方向に隣り合うコイル導体間の距離D(図6参照)は3μm以上、10μm以下であることが好ましい。これにより、コイルのターン数を多くできる。その結果、インピーダンスが大きくなり、高周波帯での透過係数S21も大きくなる。積層方向に隣り合うコイル導体間の距離Dは、ビア導体を介して互いに接続されているコイル導体間の積層方向における最短距離を意味する。よって、積層方向に隣り合うコイル導体間の距離Dと、浮遊容量の発生に関与するコイル導体間の距離とは、必ずしも一致しない。
また、積層方向におけるコイル導体の配置領域の寸法は、積層体の長さ寸法の85%以上、95%以下であることが好ましい。
ここで、積層方向におけるコイル導体32の配置領域の寸法L(図6参照)は、第1の連結導体41を介して第1の外部電極21と接続されるコイル導体32から、第2の連結導体42を介して第2の外部電極22と接続されるコイル導体32までの、積層方向における距離(各コイル導体32の厚みを含む)である。コイル導体32の配置領域の寸法Lが積層体10の長さ寸法Lの85%よりも小さい場合、コイルの静電容量が大きくなるため、積層型コイル部品1の高周波特性が低下することがある。コイル導体32の配置領域の寸法Lが積層体10の長さ寸法Lの95%よりも大きい場合、コイルと第1の外部電極21及び第2の外部電極22との間の浮遊容量が大きくなるため、積層型コイル部品1の高周波特性が低下することがある。よって、積層型コイル部品1において、コイル導体32の配置領域の寸法Lを上記範囲内とすると、積層型コイル部品1の高周波特性がより向上する。
続いて、積層体10を構成する他の部分について再び図3及び図4を参照して説明する。
積層体10は、連結導体間の絶縁層35aとして、絶縁層35a、35a、35a及び35aを有し、連結導体間の絶縁層35bとして絶縁層35b、35b、35b及び35bを有する。
絶縁層35a、35a、35a及び35aには、それぞれビア導体33gが設けられている。ビア導体33gは繋がって第1の連結導体41となる。
絶縁層35b、35b、35b及び35bには、それぞれビア導体33hが設けられている。ビア導体33hは繋がって第2の連結導体42となる。
第1の連結導体41を構成するビア導体33g、第2の連結導体42を構成するビア導体33hはいずれも積層体の第1の主面側(実装面側)に位置する。
絶縁層35aと絶縁層31bの間には絶縁層31aが設けられていて、絶縁層31aには、第1の連結導体41を構成するビア導体33gと、コイル導体32bとを接続するためのコイル導体32aとビア導体33aが設けられている。
コイル導体32aは、2つのランド部37aの間にライン部36aを有しており、積層体の第1の主面側に位置するビア導体33gと接続されるランド部37aから、積層体の第2の主面側に位置し、コイル導体32bのランド部37bとビア導体33aを介して接続されるランド部37aまでを繋いでいる。
同様に、絶縁層35bと絶縁層31cの間には絶縁層31dが設けられていて、絶縁層31dには、第2の連結導体42を構成するビア導体33hと、コイル導体32cとを接続するためのコイル導体32dとビア導体33dが設けられている。
コイル導体32dは、2つのランド部37dの間にライン部36dを有しており、積層体の第2の主面側に位置し、コイル導体32cのランド部37cとビア導体33dを介して接続されるランド部37dから、積層体の第1の主面側に位置するビア導体33hと接続されるランド部37dまでを繋いでいる。
ビア導体33a、33b、33c及び33dは、それぞれ、絶縁層31a、31b、31c及び31dを積層方向(図3ではx方向)に貫通するように設けられている。
以上のように構成された、絶縁層31a、31b、31c及び31dは、図3に示すようにx方向に積層される。これにより、コイル導体32a、32b、32c及び32dは、ビア導体33a、33b、33c及び33dを介して電気的に接続される。その結果、積層体10内において、x方向に延在するコイル軸を有するソレノイド状のコイルが形成される。
第1の連結導体41及び第2の連結導体42は、積層体10の両端面に露出する。
第1の連結導体41は、積層体10内において、第1の外部電極21とこれに対向するコイル導体32aとの間を接続する。また、第2の連結導体42は、第2の外部電極22とこれに対向するコイル導体32dとの間を接続する。
図6に示すように、積層型コイル部品1においては、複数の絶縁層31が積層されていて、内部にコイルを内蔵する積層体10となっている。
コイルは、絶縁層31とともに積層された複数のコイル導体32が電気的に接続されることにより形成される。
積層体10の積層方向、及び、コイルの軸方向(図5中、コイル軸Aを示す)は、実装面である第1の主面13に対して平行である。
図6に示す積層型コイル部品では、第1の外部電極21と、これに対向するコイル導体とが第1の連結導体41により直線状に接続されており、第2の外部電極22と、これに対向するコイル導体とが第2の連結導体42により直線状に接続されている。第1の連結導体41及び第2の連結導体42は、それぞれ、実装面となる第1の主面13に最も近い部分のコイル導体と接続されている。
第1の連結導体41及び第2の連結導体42はいずれも、積層方向から平面視したときにコイル導体と重なり、かつ、コイル軸よりも、実装面となる第1の主面13側に位置している。
第1の連結導体41及び第2の連結導体42はいずれも、コイル導体の最も実装面に近い部分に接続されているため、外部電極の大きさを小さくして高周波特性を向上させることができる。
コイル導体の繰り返し形状が多角形の場合、多角形の面積相当円の直径をコイル径とする。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、コイル径は、50μm以上100μm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、コイル径は、30μm以上70μm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、コイル径は、80μm以上170μm以下であることが好ましい。
積層方向から平面視した際の、ライン部の線幅は特に限定されないが、積層体の幅に対して10%以上、30%以下であることが好ましい。ライン部の線幅が積層体の幅の10%未満であると、直流抵抗Rdcが大きくなる場合がある。一方、ライン部の線幅が積層体の幅の30%を超えると、コイルの静電容量が大きくなり、高周波特性が悪化する場合がある。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、ライン部の線幅は、30μm以上90μm以下であることが好ましく、30μm以上70μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、ライン部の線幅は、20μm以上60μm以下であることが好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、ライン部の線幅は、50μm以上150μm以下であることが好ましく、50μm以上120μm以下であることがより好ましい。
積層方向から平面視した際のコイル径は、積層体の幅に対して15%以上、40%以下であることが好ましい。
積層型コイル部品を構成する積層体の内部には、第1の連結導体及び第2の連結導体を備えていることが好ましい。
第1の連結導体及び第2の連結導体の形状は特に限定されないが、外部電極とコイル導体との間を直線状に接続していることが好ましい。
コイル導体から外部電極までを直線状に接続することにより、引き出し部を簡便にすることができるとともに、高周波特性を向上させることができる。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、15μm以上45μm以下であることが好ましく、15μm以上30μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、10μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上25μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、25μm以上75μm以下であることが好ましく、25μm以上50μm以下であることがより好ましい。
第1の連結導体及び第2の連結導体は、いずれも、積層方向から平面視したときにコイル導体と重なり、かつ、コイル軸よりも実装面側に位置することが好ましい。
なお、コイル軸とは、コイル導体によって形成される繰り返し形状の中心を通り、長さ方向に平行な軸である。
なお、積層方向から平面視したときに、連結導体を構成するビア導体が互いに重なっていれば、連結導体を構成するビア導体同士は厳密に直線状に並んでいなくてもよい。
第1の連結導体の幅及び第2の連結導体の幅は、積層体の幅の8%以上、20%以下であることが好ましい。
なお、連結導体の幅とは、連結導体のうち最も狭い部分の幅を指す。すなわち、連結導体がランドを含む場合であっても、ランドを除いた形状を連結導体の形状とする。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、連結導体の幅は、30μm以上60μm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、連結導体の幅は、20μm以上40μm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、連結導体の幅は、40μm以上100μm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品においては、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さがいずれも、積層体の長さの2.5%以上、7.5%以下であることが好ましく、2.5%以上、5.0%以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品において、第1の連結導体及び第2の連結導体は2つ以上存在していてもよい。
連結導体が2つ以上存在する場合とは、端面を覆う部分の外部電極とこれに対向するコイル導体とが、連結導体によって2箇所以上で接続されている状態を指す。
以下、本発明の積層型コイル部品の製造方法の一例について説明する。
まず、絶縁層となるセラミックグリーンシートを作製する。
例えば、フェライト材料に、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤及び分散剤等を加えて混練し、スラリー状にする。その後、ドクターブレード法などの方法により、厚さ12μm程度のセラミックグリーンシートを得る。
フェライト材料として、例えば、鉄、ニッケル、亜鉛及び銅の酸化物原料を混合して800℃、1時間で仮焼した後、ポールミルにより粉砕し、乾燥することにより、平均粒径が約2μmのNi-Zn-Cu系のフェライト材料(酸化物混合粉末)を得ることができる。
なお、絶縁層となるセラミックグリーンシートの材料としては、例えば、フェライト材料等の磁性材料、ガラスセラミック材料等の非磁性材料、又は、これらの磁性材料や非磁性材料を混合した混合材料等を用いることができる。フェライト材料を用いてセラミックグリーンシートを作製する場合、高いL値(インダクタンス)を得るためには、Fe:40mol%以上49.5mol%以下、ZnO:5mol%以上35mol%以下、CuO:4mol%以上12mol%以下、残部:NiO及び微量添加剤(不可避不純物を含む)の組成のフェライト材料を用いることが好ましい。
作製したセラミックグリーンシートに、所定のレーザー加工を施して、直径20μm以上、30μm以下程度のビアホールを形成する。ビアホールを有する特定のシート上にAgペーストを用いて、ビアホールに充填し、さらに、11μm程度の厚みを有するコイル導体用の導体パターンをスクリーン印刷し、乾燥することでコイルシートを得る。
コイル導体用の導体パターンとして、図4のコイル導体32a、32b、32c、32dに相当する導体パターンを印刷する。
個片化後に実装面と平行な方向にコイル軸を有するコイルが積層体の内部に形成されるように、所定の順序でコイルシートを積層する。さらに、連結導体となるビア導体が形成されたビアシートを上下に積層する。
積層体を熱圧着して圧着体を得た後、所定のチップ寸法になるように切断し、個片化したチップを得る。個片化したチップに対しては、バレル研磨を行い、角部及び稜線部に所定の丸みを付けてもよい。
所定の温度、時間で脱バインダ及び焼成を施すことで、内部にコイルを内蔵した焼成体(積層体)を得る。
Agペーストを所定の厚みに引き伸ばした槽に積層体を斜めに浸漬させ、焼き付けることで、積層体の4面(主面、端面及び両側面)に外部電極の下地電極を形成する。
上記の方法では、積層体の主面と端面の2回に分けて下地電極を形成する場合に比べて、下地電極を1回で形成することができる。
下地電極に対して、めっきにより、所定の厚みのNi皮膜及びSn皮膜を順次形成して、外部電極を形成する。
以上により、本発明の積層型コイル部品を作製することができる。
以下、本発明の積層型コイル部品をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
[試料の作製]
(実施例1)
(1)所定の組成を有するフェライト材料(仮焼粉末)を準備した。
(2)上記仮焼粉末に有機バインダ(ポリビニルブチラール系樹脂)、有機溶剤(エタノール及びトルエン)をPSZボールとともにポットミルに入れ、湿式で充分に混合粉砕し、磁性体スラリーを作製した。
(3)ドクターブレード法により、上記磁性体スラリーをシート状に成形加工し、これを矩形に打ち抜くことにより、厚さ15μmのセラミックグリーンシートを複数枚作製した。
(4)Ag粉末と有機ビヒクルを含む内部導体用の導電性ペーストを準備した。
(5)ビアシートの作製
セラミックグリーンシートの所定箇所にレーザーを照射することにより、ビアホールを形成した。ビアホールに導電性ペーストを充填してビア導体を形成、その周囲に円形に導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、ランド部を形成した。
(6)コイルシートの作製
セラミックグリーンシートの所定箇所にビアホールを形成し、導電性ペーストを充填してビア導体を形成した後、ランド部及びライン部を印刷してコイル導体を形成し、コイルシートを得た。
(7)これらのシートを図3に示した順序で所定枚数積層した後、加熱、加圧し、ダイサーで切断して個片化することにより、積層成形体を作製した。
(8)積層成形体を焼成炉に入れて、大気雰囲気下、500℃の温度で脱バインダ処理を行い、その後、900℃の温度で焼成することにより、積層体(焼成済み)を作製した。
得られた積層体30個の寸法をマイクロメーターを用いて測定し平均値を求めたところ、L=0.60mm、W=0.30mm、T=0.30mmであった。
(9)Ag粉末とガラスフリットを含有する外部電極用の導電性ペーストを塗膜形成槽に流し込み、所定厚みの塗膜が形成されるようにした。この塗膜に、積層体の外部電極を形成する箇所を浸漬した。
(10)浸漬後、800℃程度の温度で焼き付けることで、外部電極の下地電極を形成した。
(11)電解めっきで、下地電極の上にNi皮膜及びSn皮膜を順次形成して、外部電極を形成した。
以上により、図3に示すような積層体の内部構造を有する実施例1の試料を作製した。
図7(a)は実施例1の試料のコイル導体の繰り返し形状を示す模式図であり、図7(b)は比較例1の試料のコイル導体の繰り返し形状を示す模式図である。
実施例1の試料のコイル導体の繰り返し形状は、長方形の1つの辺を外側に向けて屈曲させて2つの辺を元の長方形から突出させた5角形であり、2つの辺が積層体の第1の主面に対向する形状であり、図7(a)に示す形状である。
この形状は、第1の主面に対向するコイル導体と第1の主面との間の距離が一定でない形状である。
(比較例1)
図7(b)に示すように、図3に示すコイル導体32cに相当するコイル導体の形状を変形して、コイル導体の繰り返し形状が4角形となるコイルシートを作製し、積層することで積層成形体を作製して比較例1の試料を作製した。
比較例1の試料のコイル導体の繰り返し形状は、コイル導体の繰り返し形状が4角形であり、第1の主面に対向するコイル導体と第1の主面との間の距離が一定である形状である。
第1の主面に対向するコイル導体と第1の主面との間の距離は図7(b)で両矢印tで示す距離で一定である。
この両矢印tで示す距離は、実施例1の試料のコイル導体の繰り返し形状において第1の主面に対向するコイル導体と第1の主面との間の距離が最も短くなる部分の距離tと同じである。
(透過係数S21の測定)
図8は、透過係数S21を測定する方法を模式的に示す図である。
また、図9は、実施例1及び比較例1における透過係数S21を示すグラフである。
図8に示すように、信号経路61とグランド導体62を設けた測定用治具60に試料(積層型コイル部品1)をはんだ付けした。積層型コイル部品1の第1の外部電極21が信号経路61に接続され、第2の外部電極22がグランド導体62に接続される。
ネットワークアナライザー63を用いて、試料への入力信号と透過信号の電力を求め、周波数を変化させて透過係数S21を測定した。ネットワークアナライザー63には、信号経路61の一端と他端が接続される。
なお、透過係数S21は、0dBに近いほど損失が少ないことを示す。
図9から、実施例1における共振周波数は64.0GHz、比較例1における共振周波数は62.5GHzであり、実施例1の構成であると共振周波数が高周波側にシフトしており、高周波特性に優れることがわかった。
1 積層型コイル部品
10 積層体
11 第1の端面
12 第2の端面
13 第1の主面
14 第2の主面
15 第1の側面
16 第2の側面
21 第1の外部電極
22 第2の外部電極
31、31a、31b、31c 絶縁層(コイル導体間の絶縁層)
32、32a、32b、32c、32d コイル導体
33a、33b、33c、33d、33g、33h ビア導体
35a、35a、35a、35a、35a、35b、35b、35b、35b、35b 絶縁層(連結導体間の絶縁層)
36a、36b、36c、36c、36c、36c、36c、36d ライン部
37a、37b、37c、37d ランド部
38b、38c 第1の主面となる辺
39b、39c 第2の主面となる辺
41 第1の連結導体
42 第2の連結導体
60 測定用治具
61 信号経路
62 グランド導体
63 ネットワークアナライザー
A コイル軸
D 積層方向に隣り合うコイル導体間の距離
積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さ
積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さ
F 電界
積層体の長さ寸法
積層型コイル部品の長さ寸法
積層方向におけるコイル導体の配置領域の寸法
M 中線
、t,t、t、t コイル導体と積層体の第1の主面との間の距離
積層体の高さ寸法
積層型コイル部品の高さ寸法
積層体の幅寸法
積層型コイル部品の幅寸法

Claims (6)

  1. 複数の絶縁層が長さ方向に積層されてなり、内部にコイルを内蔵する積層体と、
    前記コイルに電気的に接続されている第1の外部電極及び第2の外部電極と、を備え、
    前記コイルは、前記絶縁層とともに前記長さ方向に積層された複数のコイル導体が電気的に接続されてなり、
    前記積層体は、前記長さ方向において相対する第1の端面及び第2の端面と、前記長さ方向に直交する高さ方向において相対する第1の主面及び第2の主面と、前記長さ方向及び前記高さ方向に直交する幅方向において相対する第1の側面及び第2の側面と、を有し、
    前記第1の外部電極は、前記第1の端面の一部と前記第1の主面の一部とを延伸して覆い、
    前記第2の外部電極は、前記第2の端面の一部と前記第1の主面の一部とを延伸して覆い、
    前記第1の主面は、実装面であり、
    前記積層体の積層方向と前記コイルの軸方向とは、前記第1の主面と平行であり、
    前記コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視したときに、前記コイル導体の繰り返し形状は非円形であり、前記第1の主面に対向する前記コイル導体と、前記第1の主面との間の距離が一定でなく、
    前記コイル導体の繰り返し形状を積層方向から平面視したときの前記コイル導体の繰り返し形状は、長方形の1つの辺を外側に向けて屈曲させて2つの辺を元の長方形から突出させた5角形であり、前記2つの辺が前記積層体の前記第1の主面に対向する形状であることを特徴とする積層型コイル部品。
  2. 前記コイルの1ターンを構成するための前記コイル導体の積層数が2である請求項に記載の積層型コイル部品。
  3. 前記コイル導体は、ライン部と、前記ライン部の端部に配置されるランド部と、を有し、
    前記積層方向に隣り合う前記コイル導体の前記ランド部は、ビア導体を介して互いに接続され、
    前記幅方向から平面視したとき、前記ランド部は、前記積層体において、前記第1の主面とは反対側の上半分の領域に存在する、請求項1又は2に記載の積層型コイル部品。
  4. 前記コイル導体の積層数は40以上、60以下である請求項1~のいずれかに記載の積層型コイル部品。
  5. 前記積層方向に隣り合う前記コイル導体間の距離は3μm以上、10μm以下である請求項1~のいずれかに記載の積層型コイル部品。
  6. 前記積層方向における前記コイル導体の配置領域の寸法は、前記積層体の長さ寸法の85%以上、95%以下である、請求項1~のいずれかに記載の積層型コイル部品。
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