JP7215326B2 - 積層型コイル部品 - Google Patents
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Description
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)である構成が開示されている。
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。
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。
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W1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T1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幅(図2(c)中、両矢印W2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T2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。
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。
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。
また、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、を有し、積層方向に隣り合うコイル導体のランド部は、ビア導体を介して互いに接続され、幅方向から平面視したとき、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。
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。
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。
図5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5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5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。
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。
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。
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。
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L3(図5参照)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L3が積層体10の長さ寸法L1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L3が積層体10の長さ寸法L1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L3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。
積層体10は、連結導体間の絶縁層35aとして、絶縁層35a1、35a2、35a3及び35a4を有し、連結導体間の絶縁層35bとして絶縁層35b1、35b2、35b3及び35b4を有する。
絶縁層35b1、35b2、35b3及び35b4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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
実施例1の試料のコイル導体の繰り返し形状は、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であり、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ものであり、図6(a)に示す形状である。
図6(b)に示すように、コイルの3ターンを構成するためのコイル導体の積層数が4に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、コイルの3ターンを構成するためのコイル導体の積層数が4であり、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、下半分の領域にともに存在するものであり、図6(b)に示す形状である。
図7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8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7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。
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。
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、35a1、35a2、35a3、35a4、35b、35b1、35b2、35b3、35b4 絶縁層(連結導体間の絶縁層)
36a、36b、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
E1 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
E2 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
L1 積層体の長さ寸法
L2 積層型コイル部品の長さ寸法
L3 積層方向におけるコイル導体の配置領域の寸法
M 中線
T1 積層体の高さ寸法
T2 積層型コイル部品の高さ寸法
W1 積層体の幅寸法
W2 積層型コイル部品の幅寸法
Claims (3)
- 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であり、
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全ての前記ランド部は、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し、
前記幅方向から平面視したとき、前記積層方向に隣り合うコイル導体のうち一方のコイル導体の前記ライン部の一部は、前記積層体において、前記第1の主面側の下半分の領域に存在し、
前記第1の外部電極と、これに対向するコイル導体とが第1の連結導体により直線状に接続されており、前記第2の外部電極と、これに対向するコイル導体とが第2の連結導体により直線状に接続されており、
前記第1の連結導体及び前記第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前記コイル導体と重なり、かつ、前記積層体において、前記第1の主面側の下半分の領域に存在し、
前記コイル導体の積層数は40以上、60以下であることを特徴とする積層型コイル部品。 - 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に記載の積層型コイル部品。
- 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又は2に記載の積層型コイル部品。
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