JP7234610B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、スパイラル状に巻回されたコイルパターン及びコイルパターンの外側に配置された接続パターンを有する複数の導体層を備えたコイル部品に関する。

特許文献１には、スパイラル状に巻回されたコイルパターン及びコイルパターンの外側に配置された接続パターンを有する複数の導体層を備えたコイル部品が開示されている。特許文献１に記載されているように、接続パターンは平面視でチップの角部に配置されており、これによりコイルパターンと接続パターンの干渉が防止されている。

特許文献１に記載されたコイル部品においては、最上層の導体層を覆う絶縁層に開口部が設けられており、開口部を介して最上層の接続パターンが端子電極に接続されている。

特開２０１７－７９２１６号公報

接続パターンと端子電極の接続をより確実なものとするためには、絶縁層に設けられた開口部の面積を十分に確保する必要があるが、そのためには接続パターンのサイズを大きくしなければならない。しかしながら、接続パターンのサイズを大きくすると、その分、コイルパターンのターン数が減少することから、インダクタンスが低下するという問題があった。このように、コイルパターンのターン数と絶縁層に設けられた開口部の面積は、トレードオフの関係にあるため、コイルパターンのターン数と絶縁層に設けられた開口部の面積の両方を十分に確保することは困難であった。

本発明は、このような課題を解決するものであり、スパイラル状に巻回されたコイルパターン及びコイルパターンの外側に配置された接続パターンを有する複数の導体層を備えたコイル部品において、コイルパターンのターン数と絶縁層に設けられた開口部の面積の両方を確保することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、スパイラル状に巻回されたコイルパターン及びコイルパターンの外側に配置された第１の接続パターンをそれぞれ含み、コイル軸方向に積層された複数の導体層であって、最上層に位置する第１の導体層及び第１の導体層よりも下層に位置する第２の導体層を含む複数の導体層と、第１の導体層を覆う絶縁層と、絶縁層に形成された第１の開口部を介して、第１の導体層に含まれる第１の接続パターンに接続された第１の端子電極とを備え、複数の導体層にそれぞれ含まれるコイルパターンは、互いに接続されることにより一端及び他端を有するコイルを構成し、複数の導体層にそれぞれ含まれる第１の接続パターンは、コイルの一端に共通に接続され、第１の導体層に含まれるコイルパターンは、第２の導体層に含まれるコイルパターンよりもターン数が少なく、第１の導体層に含まれる第１の接続パターンは、第２の導体層に含まれる第１の接続パターンよりも面積が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、最上層に位置する第１の導体層においてコイルパターンのターン数を少なくし、その分、第１の接続パターンの面積を拡大していることから、コイルパターンのターン数と絶縁層に設けられた第１の開口部の面積の両方を確保することが可能となる。

本発明によるコイル部品は、第１の導体層に含まれる第１の接続パターンと第１の端子電極の間に設けられた第１のバンプ電極と、第１のバンプ電極を取り囲むよう、絶縁層上に設けられた磁性樹脂層とをさらに備え、第１のバンプ電極の下面は、第１の開口部を介して第１の導体層に含まれる第１の接続パターンと接し、第１のバンプ電極の上面は、第１の端子電極と接し、第１の端子電極は、コイル軸方向から見てコイルパターンと重なるよう、磁性樹脂層上に設けられていても構わない。これによれば、磁性樹脂層によってコイル部品の磁気特性を高めることが可能となる。しかも、第１の端子電極は磁性樹脂層上に設けられていることから、第１の端子電極の面積を拡大しても、磁性樹脂層のボリュームが減少することもない。

本発明において、第１の導体層に含まれる第１の接続パターンは、コイル軸方向から見て、第２の導体層に含まれるコイルパターンと重なりを有していても構わない。これによれば、第１の導体層に含まれる第１の接続パターンの面積をより大きく確保することが可能となる。

本発明によるコイル部品は、第２の端子電極をさらに備え、第１の導体層は、コイルの他端に接続された第２の接続パターンをさらに含み、第２の端子電極は、絶縁層に形成された第２の開口部を介して第２の接続パターンに接続され、第２の接続パターンは、コイル軸方向から見て、第２の導体層に含まれるコイルパターンと重なりを有していても構わない。これによれば、第１の導体層に含まれる第２の接続パターンの面積をより大きく確保することが可能となる。

本発明において、複数の導体層は、コイル軸の中心から見て一方側に位置する第１のエリアと、コイル軸の中心から見て他方側に位置する第２のエリアとを有し、第１及び第２の接続パターンは、いずれも第２のエリアに位置し、第１のエリアにおいては、第１の導体層に含まれるコイルパターンの本数と第２の導体層に含まれるコイルパターンの本数が等しく、第２のエリアにおいては、第１の導体層に含まれるコイルパターンの本数が第２の導体層に含まれるコイルパターンの本数よりも１本少なくても構わない。これによれば、第１の導体層におけるコイルパターンのターン数の減少が０．５ターンに抑えられることから、十分なインダクタンスを確保することが可能となる。

このように、本発明によれば、スパイラル状に巻回されたコイルパターン及びコイルパターンの外側に配置された接続パターンを有する複数の導体層を備えたコイル部品において、コイルパターンのターン数と絶縁層に設けられた開口部の面積の両方を確保することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態によるコイル部品１０の外観を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の外観を示す略分解断面図である。 図３は、素体２０の内部に形成される複数の導体層のパターン形状を示す展開図である。 図４（ａ）は図３に示すＡ－Ａ線に沿った略断面図であり、図４（ｂ）は図３に示すＢ－Ｂ線に沿った略断面図である。 図５は、最上層に位置する導体層Ｌ４とバンプ導体Ｂ１，Ｂ２及び端子電極Ｅ１，Ｅ２との位置関係を示す略平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２は、それぞれ本発明の一実施形態によるコイル部品１０の外観を示す略斜視図及び略分解断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、略直方体形状の素体２０を有しており、素体２０の一方のｘｙ面に２つの端子電極Ｅ１，Ｅ２が形成されている。端子電極Ｅ１，Ｅ２が形成されたｘｙ面は、コイル部品１０の作製時において上面側に位置するが、コイル部品１０を回路基板に搭載する際には、回路基板と向かい合う実装面として用いられる。その他の面には端子電極は露出していない。

図２に示すように、端子電極Ｅ１，Ｅ２の下部には、それぞれバンプ導体Ｂ１，Ｂ２が設けられている。バンプ導体Ｂ１，Ｂ２は、素体２０の内部に形成されるコイルの一端及び他端にそれぞれ接続される。これにより、端子電極Ｅ１，Ｅ２は、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２を介して素体２０の内部に形成されるコイルの一端及び他端に接続されることになる。端子電極Ｅ１，Ｅ２はバンプ導体Ｂ１，Ｂ２よりも面積が大きく、略矩形状を有している。これに対し、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２の平面形状は略三角形である。

図３は、素体２０の内部に形成される複数の導体層のパターン形状を示す展開図である。

図３に示すように、素体２０の内部には、導体層Ｌ１～Ｌ４からなる４層の導体層が形成されている。このうち、導体層Ｌ１は最下層に位置する導体層であり、コイル部品１０の作製時においては最初に形成される導体層である。また、導体層Ｌ４は最上層に位置する導体層であり、コイル部品１０の作製時においては最後に形成される導体層である。

導体層Ｌ１～Ｌ４は、いずれもコイルパターンとコイルパターンの外側に位置する接続パターンを有している。まず、最下層に位置する導体層Ｌ１は、コイルパターンＣ１と接続パターンＰ１１，Ｐ１２を有しており、コイルパターンＣ１の外周端が接続パターンＰ１１に接続されている。接続パターンＰ１２はコイルパターンＣ１から分離されている。２層目に位置する導体層Ｌ２は、コイルパターンＣ２と接続パターンＰ２１，Ｐ２２を有しており、接続パターンＰ２１，Ｐ２２は、いずれも導体層Ｌ２内においてコイルパターンＣ２から分離されている。３層目に位置する導体層Ｌ３は、コイルパターンＣ３と接続パターンＰ３１，Ｐ３２を有しており、接続パターンＰ３１，Ｐ３２は、いずれも導体層Ｌ３内においてコイルパターンＣ３から分離されている。最上層に位置する導体層Ｌ４は、コイルパターンＣ４と接続パターンＰ４１，Ｐ４２を有しており、コイルパターンＣ４の外周端が接続パターンＰ４２に接続されている。接続パターンＰ４１は、導体層Ｌ４内においてコイルパターンＣ４から分離されている。

本実施形態においては、コイルパターンＣ１～Ｃ４の形状が楕円形であり、コイルパターンＣ１～Ｃ４と干渉しない素体２０の角部に接続パターンＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２が配置されている。但し、本発明においてコイルパターンＣ１～Ｃ４が楕円形であることは必須でなく、例えば円形であっても構わない。

コイルパターンＣ１の内周端は、ビア導体Ｔ１を介してコイルパターンＣ２の内周端に接続される。コイルパターンＣ２の外周端は、ビア導体Ｔ２を介してコイルパターンＣ３の外周端に接続される。コイルパターンＣ３の内周端は、ビア導体Ｔ３を介してコイルパターンＣ４の内周端に接続される。これにより、コイルパターンＣ１～Ｃ４は直列に接続され、１つのコイルを構成する。そして、コイルの一端、つまりコイルパターンＣ１の外周端は、接続パターンＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１を接続するビア導体Ｔ０を介して、最上層に位置する接続パターンＰ４１に接続される。また、コイルの他端、つまりコイルパターンＣ４の外周端は、接続パターンＰ４２に接続される。

本実施形態においては、接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２は互いに接続されていないが、別のビア導体を用いてこれらを相互に接続しても構わない。また、接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２については省略しても構わないが、これらを省略すると大きな段差が生じ、接続パターンＰ４２が窪んでしまうことから、接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２を相互に接続しない場合であっても、接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２を設けておくことが好ましい。

図４（ａ）は図３に示すＡ－Ａ線に沿った略断面図であり、図４（ｂ）は図３に示すＢ－Ｂ線に沿った略断面図である。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、接続パターンＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１は平面視で互いに重なり、且つ、接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２は平面視で互いに重なる。そして、導体層Ｌ４に含まれる接続パターンＰ４１は、導体層Ｌ１～Ｌ３に含まれる接続パターンＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１よりも面積が大きい。同様に、導体層Ｌ４に含まれる接続パターンＰ４２は、導体層Ｌ１～Ｌ３に含まれる接続パターンＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２よりも面積が大きい。特に、本実施形態では、導体層Ｌ４に含まれる接続パターンＰ４１，Ｐ４２が下層のコイルパターンＣ１～Ｃ３の最外周ターンと平面視で重なりを有している。その分、コイルパターンＣ４のターン数は、コイルパターンＣ１～Ｃ３のターン数よりも０．５ターン少なくなっている。

導体層Ｌ１～Ｌ４は、素体２０の一部を構成する絶縁層によって互いに分離されている。そして、最上層に位置する導体層Ｌ４を覆う絶縁層２１には、２つの開口部２１ａ，２１ｂが形成され、この部分においてそれぞれ接続パターンＰ４１，Ｐ４２が露出している。接続パターンＰ４１，Ｐ４２の露出部分には、それぞれバンプ導体Ｂ１，Ｂ２が接続されている。バンプ導体Ｂ１，Ｂ２は、コイルパターンＣ１～Ｃ３の最外周ターンと平面視で重なりを有している。絶縁層２１の表面には、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２を取り囲むよう磁性樹脂層３０が設けられており、端子電極Ｅ１，Ｅ２は磁性樹脂層３０の表面に形成されている。また、最下層に位置する導体層Ｌ１の下部には磁性樹脂層４０が設けられている。これら磁性樹脂層３０，４０は、コイルパターンＣ１～Ｃ４によって構成されるコイルの磁路として機能する。図示しないが、コイルパターンＣ１～Ｃ４の内径部にも磁性樹脂層３０，４０と同じ材料からなる磁性樹脂層が設けられていても構わない。

図５は、最上層に位置する導体層Ｌ４とバンプ導体Ｂ１，Ｂ２及び端子電極Ｅ１，Ｅ２との位置関係を示す略平面図である。

図５に示すように、絶縁層２１に設けられた開口部２１ａ，２１ｂのエッジは、接続パターンＰ４１，Ｐ４２の露出面積ができるだけ大きくなるよう、接続パターンＰ４１，Ｐ４２の外延に沿ったやや内側に設けられている。このため、接続パターンＰ４１，Ｐ４２は、その外延部分のみが絶縁層２１で覆われている。接続パターンＰ４１，Ｐ４２の露出面積を最大限に確保しているのは、接続パターンＰ４１，Ｐ４２とバンプ導体Ｂ１，Ｂ２の接触面積を最大化することにより、接続信頼性を高めるためである。本実施形態においては、接続パターンＰ４１，Ｐ４２の露出面積を拡大すべく、下層の導体層に設けられた接続パターンＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２よりも、接続パターンＰ４１，Ｐ４２自体の面積を大きくしている。

これに対し、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２は、開口部２１ａ，２１ｂを覆う最小限の面積に抑えられている。これは、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２の面積を抑えることにより、その分、磁性樹脂層３０のボリュームが増大することから、高いインダクタンスが得られるからである。本実施形態においては、アライメントのずれなどを考慮して、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２のサイズを接続パターンＰ４１，Ｐ４２のサイズとほぼ同じか、やや大きく設計している。

そして、端子電極Ｅ１，Ｅ２は、それぞれバンプ導体Ｂ１，Ｂ２と接し、且つ、コイルパターンＣ４を覆うよう、十分に広い面積とされる。これにより、コイル部品１０が実装される回路基板との接続信頼性が高められる。

このように、本実施形態においては、最上層に位置する接続パターンＰ４１，Ｐ４２の面積を下層に位置する接続パターンＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２よりも大きくしている。これにより、下層に位置するコイルパターンＣ１～Ｃ３のターン数を減少させることなく、開口部２１ａ，２１ｂから露出する接続パターンＰ４１，Ｐ４２の面積が拡大することから、接続パターンＰ４１，Ｐ４２とバンプ導体Ｂ１，Ｂ２の接続信頼性が高められる。

具体的には、コイルパターンＣ１～Ｃ３のターン数がいずれも３ターンであるのに対し、最上層に位置するコイルパターンＣ４のターン数は２．５ターンであり、コイルパターンＣ１～Ｃ３よりも０．５ターン少ない。その結果、合計ターン数は１１．５ターンとなる。ここで、コイルパターンＣ４のコイル軸の中心５０を通るｘ方向の仮想線５１を引き、仮想線５１を境界としたｙ方向における一方側を領域Ａ１、他方側を領域Ａ２とした場合、接続パターンＰ４１，Ｐ４２はいずれも領域Ａ２に位置している。他の導体層Ｌ１～Ｌ３においても同様である。そして、コイルパターンＣ４の本数は、領域Ａ１において３本、領域Ａ２において２本である。これにより、コイルパターンＣ４のターン数は２．５ターンとなる。これに対し、下層に位置するコイルパターンＣ１～Ｃ３は、領域Ａ１，Ａ２のいずれにおいても３本である。

一般に、スパイラル状のコイルパターンを複数接続してなるコイルは、コイルの一端が引き出される位置とコイルの他端が引き出される位置に違いがあることから、ターン数が整数とはならず、Ｎ＋０．５ターン（Ｎは整数）となることが多い。本実施形態によるコイル部品１０はこの点を利用し、最上層に位置するコイルパターンＣ４のターン数を０．５ターン少なくし、その代わりに、接続パターンＰ４１，Ｐ４２の面積を拡大することにより、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２との接続信頼性を高めている。特に、本実施形態では、接続パターンＰ４１，Ｐ４２とコイルパターンＣ１～Ｃ３の最外周ターンが平面視で重なるよう、接続パターンＰ４１，Ｐ４２の面積を拡大していることから、バンプ導体Ｂ１，Ｂ２との接続信頼性を十分に高めることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１０ コイル部品
２０ 素体
２１ 絶縁層
２１ａ，２１ｂ 開口部
３０，４０ 磁性樹脂層
５０ コイルパターンの中心
５１ 仮想線
Ａ１，Ａ２ 領域
Ｂ１，Ｂ２ バンプ導体
Ｃ１～Ｃ４ コイルパターン
Ｅ１，Ｅ２ 端子電極
Ｌ１～Ｌ４ 導体層
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２ 接続パターン
Ｔ０～Ｔ３ ビア導体

Claims (6)

1. スパイラル状に巻回されたコイルパターン及び前記コイルパターンの外側に配置された第１の接続パターンをそれぞれ含み、コイル軸方向に積層された複数の導体層であって、最上層に位置する第１の導体層及び前記第１の導体層よりも下層に位置する第２の導体層を含む複数の導体層と、
   前記第１の導体層を覆う絶縁層と、
   前記絶縁層に形成された第１の開口部を介して、前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンに接続された第１の端子電極と、を備え、
   前記複数の導体層にそれぞれ含まれる前記コイルパターンは、互いに接続されることにより一端及び他端を有するコイルを構成し、
   前記第１の導体層に含まれる前記コイルパターンは、前記第２の導体層に含まれる前記コイルパターンよりもターン数が少なく、
   前記第２の導体層に含まれる前記第１の接続パターンは、前記第２の導体層に含まれる前記コイルパターンから分離され、且つ、前記コイル軸方向から見て前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンと重なり、
   前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンは、前記第１の導体層に含まれる前記コイルパターンの外周端に接続されることによって前記コイルの前記一端を構成し、且つ、前記第２の導体層に含まれる前記第１の接続パターンよりも面積が大きいことを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンと前記第１の端子電極の間に設けられた第１のバンプ電極と、
   前記第１のバンプ電極を取り囲むよう、前記絶縁層上に設けられた磁性樹脂層と、をさらに備え、
   前記第１のバンプ電極の下面は、前記第１の開口部を介して前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンと接し、
   前記第１のバンプ電極の上面は、前記第１の端子電極と接し、
   前記第１の端子電極は、前記コイル軸方向から見て前記コイルパターンと重なるよう、前記磁性樹脂層上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンの面積は、前記第１の開口部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記第１の導体層に含まれる前記第１の接続パターンは、前記コイル軸方向から見て、前記第２の導体層に含まれる前記コイルパターンと重なりを有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 第２の端子電極をさらに備え、
   前記第２の導体層は、最下層に位置し、
   前記複数の導体層は、前記第１の導体層と前記第２の導体層の間に位置する第３の導体層をさらに含み、
   前記複数の導体層は、それぞれ前記コイルパターンの外側に配置され、前記コイルの前記他端に共通に接続された第２の接続パターンをさらに含み、
   前記第２の端子電極は、前記絶縁層に形成された第２の開口部を介して前記第１の導体層に含まれる前記第２の接続パターンに接続され、
   前記第２の導体層に含まれる前記第２の接続パターンは、前記第２の導体層に含まれる前記コイルパターンの外周端に接続され、
   前記第１の導体層に含まれる前記第２の接続パターンは、前記第２及び第３の導体層に含まれる前記第２の接続パターンよりも面積が大きく、且つ、前記コイル軸方向から見て、前記第２及び第３の導体層に含まれる前記コイルパターンと重なりを有していることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
6. 前記複数の導体層は、前記コイル軸の中心から見て一方側に位置する第１のエリアと、前記コイル軸の中心から見て他方側に位置する第２のエリアとを有し、
   前記第１及び第２の接続パターンは、いずれも第２のエリアに位置し、
   前記第１のエリアにおいては、前記第１の導体層に含まれる前記コイルパターンの本数と前記第２及び第３の導体層にそれぞれ含まれる前記コイルパターンの本数が等しく、
   前記第２のエリアにおいては、前記第１の導体層に含まれる前記コイルパターンの本数が前記第２及び第３の導体層にそれぞれ含まれる前記コイルパターンの本数よりも１本少ないことを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。

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