JP7172050B2 - 電子部品および電子回路モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、たとえば回路基板などに実装して使用される電子部品と、これを実装した基板及び被覆樹脂を有する電子回路モジュールに関する。
たとえば回路基板などに実装して使用される電子部品として、実装側表面に複数の電極を形成したものが知られている。このような電子部品は、たとえば、ランドパターンが形成された回路基板に表面実装等されて使用される。また、このような電子部品を、ランドパターンが形成された回路基板に実装して電子回路モジュールを構成し、さらに電子回路モジュールを他の基板や装置に実装する場合がある。
特開2017ー41581号公報
従来の電子部品を回路基板に実装すると、電極間にある電子部品の底面と、電子部品を実装する回路基板表面との間には、電極の厚みに相当する僅かな隙間が形成される。このような僅かな隙間が形成された場合、リフロー時のはんだのような溶融した導電性接合材が電極間の隙間を伝わり、電極間の絶縁性を低下させたり、電極間の短絡を生じるおそれがあった。
また、このような電子部品を用いた電子回路モジュールでは、電子回路モジュールの被覆樹脂が、電子部品と回路基板表面との間の隙間に十分に入っていないため、電子回路モジュールにおける樹脂と電子部品の底面、又は樹脂と回路基板表面との間に、デラミネーションが生じる場合がある。このようなデラミネーションによって生じた隙間も、電極間の絶縁性を低下させたり、電極間の短絡を生じるおそれがあった。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、電極間の絶縁性を確実に確保することができる電子部品等を提供する。
上記目的を達成するために、本発明に係る電子部品は、
実装方向を向く実装側表面を有する本体部と、
前記実装側表面に所定の間隔を空けて設けられる複数の電極部と、を有し、
前記実装側表面のうち前記複数の前記電極部の間に位置する電極間表面部には前記実装方向とは反対方向に凹む溝が形成されている。
電極間表面部に溝を形成した電子部品は、実装時において回路基板表面と電極側表面との隙間が大きくなり、溶融したはんだ等の導電性の接合部材が電極の間の隙間を流れて絶縁距離が短くなることを防止することができるため、電極間の絶縁性を確実に確保することができる。また、このような電子部品を電子回路モジュールに用いることにより、大きくなった電極間の隙間に、より多くの被覆樹脂が入ることができる。これにより、被覆樹脂と電子部品の底面、及び被覆樹脂と回路基板表面との間でデラミネーションが生じる問題も防止できる。
また、たとえば、前記溝は、前記複数の前記電極部の配列方向に直交する方向に沿って伸びていてもよい。
溝が電極部の配列方向に直交する方向に伸びるように形成されていることにより、リフロー時等に溶融したはんだ等の接合部材が電極部の配列方向に移動する問題を防止し、電極間の短絡を効果的に防止できる。
また、たとえば、前記溝は、前記実装側表面の一方の端部から他方の端部まで連続していてもよい。
溝が一方の端部から他方の端部まで連続していることにより、溝の一方側に形成される電極部と、溝の他方側に形成される電極部との絶縁性を、より確実に確保することができる。
また、たとえば、前記実装側表面のうち前記電極部に被覆されている電極下表面部と、前記溝との間には、前記実装側表面の前記実装方向に関する高さが変化する段差部が形成されていてもよく、
前記電極下表面部は、前記電極間表面部における前記段差部と前記溝の間の部分である内縁部より、前記実装方向へ突出していてもよい。
実装面側表面に段差部を形成し、電極下表面部が実装方向へ突出することにより、電極間表面部と回路基板表面との隙間がより大きくなる。このような電子部品は、電極間の絶縁性をより確実に確保することができ、被覆樹脂と電子部品の底面、及び被覆樹脂と回路基板表面との間でデラミネーションが生じる問題についても、より確実に防止できる。
また、たとえば、前記電極間表面部は、前記電極下表面部と前記段差部とを接続しており、前記電極下表面部と同一面上に位置する外縁部を有してもよい。
外縁部を設けることにより、リフロー時等に溶融したはんだ等の接合部材などが溝側へ移動する問題を防止し、電極間の絶縁性をより確実に確保することができる。
前記本体部は、前記実装側表面を有しており軟磁性体を含む軟磁性体部を有してもよく、前記実装側表面を有しており高温処理された高温処理材料を含む高温処理材料部を有してもよい。
本体部が軟磁性体部を有することにより、磁気飽和しにくい電子部品を実現できる。また、フェライトの焼結体のような、高温処理材材料部を有することにより、損失の少ない電子部品を実現できる。
また、たとえば、前記本体部は、前記複数の前記電極部に電気的に接続する導体部と、前記導体部が巻回される巻芯部と、前記巻芯部の端部に接続しており前記実装側表面を有する鍔部と、を有する。
このような電子部品は、電極間の絶縁性が好適に確保されたコイル部品を実現できる。
本発明に係る電子回路モジュールは、実装方向を向く実装側表面を有する本体部と、前記実装側表面に所定の間隔を空けて配置される複数の電極部と、を有する電子部品と、
前記複数の前記電極部にそれぞれ対応しており前記電極部が接合する複数の実装ランドパターンを有しており、前記電子部品が実装される基板部と、
前記電子部品を覆うように前記基板部に形成される被覆樹脂部と、を有し、
前記電子部品における前記実装側表面のうち前記複数の電極部の間に位置する電極間表面部には、前記実装方向とは反対方向に凹む溝が形成されており、
前記溝には前記被覆樹脂部を構成する樹脂の一部が入りこんでいる。
本発明に係る電子回路モジュールは、溝に被覆樹脂部を構成する樹脂の一部が入りこんでいる。そのため、たとえば電子回路モジュールを実装する際において、電子回路モジュールの内部において電極部と実装ランドパターンとを接合するはんだなどの接合部材が再溶融した場合であっても、溝に入り込んだ樹脂が、溶融したはんだ等の移動を妨げることにより、電極間の絶縁性の低下を確実に防止できる。また、このような電子回路モジュールは、溝が形成されて大きくなった電極間の隙間に、より多くの被覆樹脂が入ることができるので、被覆樹脂と電子部品の底面、及び被覆樹脂と回路基板表面との間でデラミネーションが生じる問題も防止できる。
また、本発明にかかる電子回路モジュールでは、前記実装側表面のうち前記電極部に被覆されている電極下表面部と、前記溝との間には、前記実装側表面の前記実装方向に関する高さが変化する段差部が形成されていてもよく、
前記電極下表面部は、前記電極間表面部における前記段差部と前記溝の間の部分である内縁部より、前記実装方向へ突出していてもよく、
前記段差部は、前記被覆樹脂部を構成する樹脂に接触していてもよい。
溝に樹脂が入り込んでいることに加えて、段差部にも樹脂が接触していることにより、電極間の絶縁性をより確実に確保することができ、被覆樹脂と電子部品の底面、及び被覆樹脂と回路基板表面との間でデラミネーションが生じる問題についても、より確実に防止できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのコイル装置の概略斜視図である。 図2は、図1に示すコイル装置に含まれるコアの底面図である。 図3は、図1に示すコイル装置の断面図である。 図4は、本発明の一実施形態に係る電子回路モジュールの断面図である。 図5は、本発明の第2実施形態に係る電子部品としてのコイル装置の断面図である。 図6は、本発明の変形例に係る電子部品に含まれるコアの底面図である。
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのコイル部品10を表す概略斜視図である。コイル部品10は、略直方体の外形状を有しているが、本発明に係る電子部品としてはこれに限定されず、他の多角柱状や円柱状の外形上を有していてもよい。コイル部品10は、実装方向(Z軸負方向)を向く実装側表面35(図2、図3参照)を有する本体部20と、実装側表面35に所定の間隔を空けて設けられる複数の電極部60a、60bとを有する。
なお、コイル部品10の説明では、図1に示すように、実装方向をZ軸方向とし、Z軸方向に直交する方向であって電極部60a、60bの配列方向をX軸方向とし、Z軸方向及びX軸方向に直交する方向をY軸方向とする。
断面図である図3に示すように、コイル部品10の本体部20は、コア30と、導体部70と、巻線被覆部50とを有する。コア30は、Z軸方向に延びる巻芯部32の両端に上鍔部31と下鍔部34とが接続されたドラムコアである。巻芯部32は、円柱状であってもよく、楕円中状であってもよく、多角柱状であってもよい。
上鍔部31と下鍔部34は、巻芯部32から外径方向へ突出しており、Z軸方向に直交する方向に延びる略矩形平板形状を有する。ただし、上鍔部31および下鍔部34の形状はこれに限定されず、円板形状、楕円板形状、6角形や8角形などの多角形板形状であってもよい。上鍔部31は、巻芯部32のZ軸正方向側の端部に接続しており、上鍔部31の上面は、コイル部品10の上面を構成する。
上鍔部31と下鍔部34は、必ずしも相互に同じ形状である必要はないが、本実施形態では、同じ形状である。コイル部品10のサイズは、特に限定されないが、縦(X軸方向)が0.4~20mmであり、横(Y軸方向)が0.2~20mmであり、高さ(Z軸方向)が0.2~15mmである。
図3に示すように、下鍔部34は、巻芯部32のZ軸負方向側の端部に接続しており、下鍔部34の下面が、本体部20の実装側表面35を構成する。実装側表面35には、後述するように、電極部60a、60bが設けられる。
実装側表面35を有するコア30は磁性体である。コア30に用いられる磁性体材料の種類は特に限定されず、フェライト材料や金属磁性体材料の軟磁性体材料等を用いることができる。コア30は、たとえばフェライト材料の圧粉成形体であってもよい。または、コア30は、たとえばFe-Ni合金粉、Fe-Si合金粉、Fe-Si-Cr合金粉、Fe-Si-Al合金粉、パーマロイ粉、アモルファス粉、Fe粉などの圧粉成形体であってもよく、これらの金属材料によるコア30は、フェライトでコアを構成する場合と比べて飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性を向上させることができる。さらに、コア30は、上述した圧粉成形体を600~900℃程度で熱処理した高温処理材料で構成されていてもよい。
導体部70は、図3に示す巻線部70cと、図1に示す結線部70a、70bとを有する。巻線部70cは、コア30の巻芯部32の周りを周回しており、コイルを構成する。結線部70a、70bは、それぞれ、巻線部70cの両端部と、側面接続部65a、65bとを接続する。
導体部70は、例えば単線や撚線のワイヤをコア30の巻芯部32に巻回して巻線部70cを形成したのち、巻線部70cに繋がるワイヤの両端部を、それぞれ側面接続部65a、65bに結線することにより、形成することができる。ただし、導体部70としてはこれに限定されず、例えば、巻芯部32を周回する平角線その他の導体で巻線部70cを構成してもよい。
導体部70を構成するワイヤとしては、特に限定されず、単線または撚り線でも良く、その材質としては、銅、銀、金、またはこれらの合金などが例示される。側面接続部65a、65bへの結線部70a、70bの接続は、特に限定されないが、はんだ付け、銀ロー付け、熱圧着、抵抗溶接、レーザ溶接などにより行われる。
図3に示すように、上鍔部31と下鍔部34との間の空間には、巻線被覆部50が配置されている。巻線被覆部50は、巻線部70cを外周側から覆うように設けられている。巻線被覆部50は、上鍔部31と下鍔部34との間の空間であって巻線部70cが設けられていない部分を、埋めるように設けられていてもよいし、巻線部70cの外周側の一部を被覆するように設けられていてもよい。
巻線被覆部50は、例えば、バインダを含む磁性体粉や、磁性体粉末などの含む樹脂層や、磁性体を含まない樹脂層などで構成することができるが、特に限定されない。また、磁性体粉は、ソフトフェライトや、軟磁性を示す金属材料のような軟磁性体の粉や粒子で構成することができる。樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが例示される。
図1及び図3に示すように、電極部60a、60bは、下鍔部34における実装側表面35に設けられる。コア30のみの底面図である図2に示すように、実装側表面35は、略矩形状であり、X軸方向に延びる長辺である第1側辺35a及び第2側辺35bと、Y軸方向に延びる短辺である第3側辺35c及び第4側辺35dとを有する。
図1及び図3に示すように、電極部60a、60bは、実装側表面35におけるX軸方向の両側に設けられており、X軸方向に所定の間隔を空けて設けられる。コイル部品10では、電極部60a、60bの配列方向は、実装側表面35の長辺方向であるX軸方向であるが、電極部60a、60bの配列方向はこれに限定されず、実装側表面35の短辺方向であるY軸方向であってもよい。
図1に示すように、電極部60a、60bは、それぞれ、実装側表面35の第1側辺35aから第2側辺35bまで続いている。電極部60a、60bは、下鍔部34における第1側辺35aからZ軸方向に連続する側面に形成された側面接続部65a、65bと、それぞれ繋がっている。したがって、コイル部品10は、電極部60a、60b及び側面接続部65a、65bを介して、導体部70に電流を流すことができる。
なお、導体部70の両端部である結線部70a、70bは、実装側表面35に設けられる電極部60a、60bに直接接続されていてもよい。この場合において、図2に示す下鍔部34の実装側表面35のうち、電極部60a、60bが設けられる電極下表面部36a、36bには、結線部70a、70bを収容する溝が形成されていてもよい。
断面図である図3に示すように、実装側表面35のうち複数の電極部60a、60bの間に位置する電極間表面部37には、実装方向であるZ軸方向とは反対方向に凹む溝37aが形成されている。また、実装側表面35のうち電極部60a、60bに被覆されている電極下表面部36a、36bと、溝37aとの間には、実装側表面35の実装方向(Z軸方向)に関する高さが変化する段差部37bが形成されている。段差部37bは、それぞれの電極下表面部36a、36aに対応するように2か所に形成されている。
図3に示すように、電極下表面部36aは、電極間表面部37における段差部37bと溝37aの間に直接挟まれている部分である内縁部37cに比べて、実装方向であるZ軸負方向へ突出している。また、電極下表面部36aは、内縁部37cよりZ軸正方向へ凹んでいる溝37aに比べても、実装方向であるZ軸負方向へ突出している。
図2及び図3に示すように、電極間表面部37には、複数の溝37aに加えて、溝37aによって、電極部60aの配列方向であるX軸方向の両側を挟まれる溝間部37eが設けられている。溝間部37eの実装方向に関する高さは、内縁部37cと同じである。
図1及び図2に示すように、溝37aは、電極部60a、60bの配列方向であるX軸方向に直交するY軸方向に沿って伸びている。これにより、実装時における電極部60a、60bの絶縁性を効果的に高めることができる。また、溝37aは、実装側表面35の一方の端部である第1側辺35aから他方の端部である第2側辺35bまで連続している。これにより、図4に示すように溝37aには、電子回路モジュール5の被覆樹脂部82が入り込み易くなる。そのため、図4に示す電子回路モジュール5は、電極間表面部37及びこれに対向する基板部80の表面と、両者の間に入り込む被覆樹脂部82との間のデラミネーションを防止することができる。
図4は、図3に示すコイル部品10と、コイル部品10が実装される基板部80と、コイル部品10を覆うように基板部80に形成される被覆樹脂部82とを有する電子回路モジュール5の概略断面図である。基板部80は、コイル部品10の複数の電極部60a、60bにそれぞれ対応しており、電極部60a、60bが接合する複数の実装ランドパターン84a、84bを有する。
コイル部品10の溝37aには、被覆樹脂部82を構成する樹脂の一部が入りこんでおり、電極間表面部37及びこれに対向する基板部80の表面との間を、被覆樹脂部82が接続している。また、電極間表面部37及びこれに対向する基板部80の表面との間の空間は、被覆樹脂部82を構成する樹脂によって充填されていることが好ましく、段差部37bは、被覆樹脂部82を構成する樹脂に接触していることが好ましい。
図4に示す電子回路モジュール5は、たとえば、コイル部品10の電極部60a、60bを、はんだなどの導電性の接合材料(不図示)を用いて実装したのち、コイル部品10を覆うように、流動状態の樹脂または樹脂組成物を基板部80に塗布し、これを硬化させることによって製造される。被覆樹脂部82の形成工程において、流動状態の樹脂または樹脂組成物は、溝37aの端部や隙間を介して、電極間表面部37と基板部80の表面との間の空間に入り込む。これにより、図4に示すように、複数の電極部60a、60bの間の短絡を確実に防止する被覆樹脂部82が形成される。被覆樹脂部82を構成する樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが例示される。
このように、電極間表面部37に溝37aを形成したコイル部品10は、実装時においてコイル部品10の電極間表面部37と基板部80の表面との隙間が大きくなる。そのため、電子回路モジュール5をさらに実装する場合などにおいて、溶融したはんだ等の導電性の接合部材が、電極部60a、60bの間の隙間を流れにくくなり、電極部60a、60bの間の絶縁距離が短くなる問題を、効果的に防止することができる。そのため、電極間の絶縁性を確実に確保することができる。また、このような電子部品を電子回路モジュール5に用いることにより、大きくなった電極間の隙間に、より多くの被覆樹脂が入ることができる。これにより、被覆樹脂と電子部品の底面、及び被覆樹脂と回路基板表面との間でデラミネーションが生じる問題も防止できる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の多くの実施形態や変形例が、本発明に含まれることは言うまでもない。たとえば、図5は、本発明の第2実施形態に係る電子部品としてのコイル部品110の断面図である。コイル部品110は、本体部120の実装側表面135の形状と、電極部160a、160bの形状が異なることを除き、第1実施形態に係るコイル部品10と同様である。したがって、コイル部品110については、コイル部品10との相違点のみを説明し、共通点については説明を省略する。
図5に示すように、コイル部品110における下鍔部134の下面である実装側表面135には、溝37aと、溝間部37eと、外縁部137dが形成されている。ただし、実装側表面135には、図3に示すような段差部37bが形成されていない。
コイル部品110の電極部160a、160bは、コア130における実装側表面135に、X軸方向に所定の間隔を開けて設けられている。図3に示す電極部60a、60bは、実装側表面35の第3側辺35c又は第4側辺35dまで続いているが、図5に示す電極部160a、160bは、実装側表面35におけるX軸方向の端部である第3側辺135cまたは第4側辺135dから、間隔を空けて形成されている。
実装側表面135の外縁部137dは、実装側表面135のうち電極部160a、160bに被覆されている電極下表面部136a、136bから溝37aに近接する側に伸びており、電極下表面部136a、136bと同一面上に位置する。電極間表面部137が外縁部137dを有することにより、コイル部品110を実装した電子回路モジュールをさらに実装する際において、コイル部品110を基板部(図4参照)に接合するはんだが再溶融した場合であっても、はんだ等の接合部材などが溝37a側へ移動する問題を防止し、電極部160a、160b間の絶縁性を好適に確保することができる。
図3及び図5に示すように、電極間表面部37、137において、溝37aは、実装方向(Z軸負方向)を向く平坦な底面を有しており、溝間部37eが溝37aから円弧状に実装方向に突出しているが、溝37a及び溝間部37eの形状(断面形状)はこれに限定されない。たとえば、電極間表面部37、137に形成される溝は、三角溝、四角溝又は円弧状の断面を有する溝であってもよい。
また、図1及び図2に示すように、溝37aは、Y軸方向に沿って互いに平行になるように形成されているが、電極間表面部37、137に形成される溝の形状としては、これに限定されない。たとえば図6に示す変形例に係る電極間表面部237のように、Y軸方向及びX軸方向に沿って格子状の溝237aが形成されていてもよい。また、電極間表面部に形成される溝は、Y軸方向又はX軸方向に沿って深さが一定であってもよいが、Y軸方向又はX軸方向に沿って深さが変化してもよい。また、実装側表面35、135に設けられる電極部の数は2に限定されず、3以上であってもよい。電極部の数が3以上であっても、上述の実施形態と同様に、溝37aは、任意の2つの電極部の間に形成される。
なお、上述の実施形態では、電子部品としてコイル部品10、110を例に挙げて説明を行ったが、本発明に係る電子部品には、基板部などに実装されるコイル部品以外の他の電子部品が含まれる。
5…実装モジュール
10、110…コイル部品
20、120…本体部
30、130…コア
31…上鍔部
32…巻芯部
34、134…下鍔部
35、135…実装側表面
35a…第1側辺
35b…第2側辺
35c、135c…第3側辺
35d、135d…第4側辺
36a、136a…電極下表面部
36b、136b…電極下表面部
37、137、237…電極間表面部
37a、237a…溝
37b…段差部
37c…内縁部
137d…外縁部
37e…溝間部
40…ワイヤ部
50…巻線被覆部
60a…電極部
60b…電極部
65a…側面接続部
65b…側面接続部
70…導体部
70a、70b…結線部
70c…巻線部
80…基板部
82…被覆樹脂部
84…実装ランドパターン

Claims (10)

  1. 実装方向を向く実装側表面を有する本体部と、
    前記実装側表面に所定の間隔を空けて設けられる複数の電極部と、を有し、
    前記実装側表面のうち前記複数の前記電極部の間に位置する電極間表面部には前記実装方向とは反対方向に凹む溝が、前記複数の前記電極部の配列方向に溝間部を挟んで複数形成されており、
    前記実装側表面のうち前記電極部に被覆されている電極下表面部と、前記溝との間には、前記実装側表面の前記実装方向に関する高さが変化する段差部が形成されており、
    前記電極下表面部は、前記電極間表面部における前記段差部と前記溝の間の部分である内縁部および前記溝間部より、前記実装方向へ突出しており、
    前記溝は、前記内縁部および前記溝間部より、前記実装方向とは反対方向に凹んでいる電子部品。
  2. 前記溝は、前記複数の前記電極部の配列方向に直交する方向に沿って伸びていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記溝は、前記実装側表面の一方の端部から他方の端部まで連続していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子部品。
  4. 前記段差部は、前記内縁部に近づくにしたがって、前記実装方向とは反対方向へ傾斜する表面を有する請求項1から請求項3までのいずれかに記載の電子部品。
  5. 前記電極間表面部は、前記実装側表面のうち前記電極部に被覆されている電極下表面部から前記溝に近接する側に延びており、前記電極下表面部と同一面上に位置する外縁部を有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の電子部品。
  6. 前記本体部は、前記実装側表面を有しており軟磁性体を含む軟磁性体部を有することを特徴とする請求項1から請求項5までに記載の電子部品。
  7. 前記本体部は、前記実装側表面を有しており高温処理された高温処理材料を含む高温処理材料部を有することを特徴とする請求項1から請求項6までに記載の電子部品。
  8. 前記本体部は、前記複数の前記電極部に電気的に接続する導体部と、前記導体部が巻回される巻芯部と、前記巻芯部の端部に接続しており前記実装側表面を有する鍔部と、を有することを特徴とする請求項1から請求項7までに記載の電子部品。
  9. 実装方向を向く実装側表面を有する本体部と、前記実装側表面に所定の間隔を空けて配置される複数の電極部と、を有する電子部品と、
    前記複数の前記電極部にそれぞれ対応しており前記電極部が接合する複数の実装ランドパターンを有しており、前記電子部品が実装される基板部と、
    前記電子部品を覆うように前記基板部に形成される被覆樹脂部と、を有し、
    前記電子部品における前記実装側表面のうち前記複数の電極部の間に位置する電極間表面部には、前記実装方向とは反対方向に凹む溝が、前記複数の前記電極部の配列方向に溝間部を挟んで複数形成されており、
    前記溝には前記被覆樹脂部を構成する樹脂の一部が入りこんでおり、
    前記実装側表面のうち前記電極部に被覆されている電極下表面部と、前記溝との間には、前記実装側表面の前記実装方向に関する高さが変化する段差部が形成されており、
    前記電極下表面部は、前記電極間表面部における前記段差部と前記溝の間の部分である内縁部および前記溝間部より、前記実装方向へ突出しており、
    前記溝は、前記内縁部および前記溝間部より、前記実装方向とは反対方向に凹んでおり、
    前記段差部は、前記被覆樹脂部を構成する樹脂に接触していることを特徴とする電子回路モジュール。
  10. 前記段差部は、前記内縁部に近づくにしたがって、前記実装方向とは反対方向へ傾斜する表面を有する請求項9に記載の電子回路モジュール。
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