JP7243666B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、インダクタに関する。

特許文献１には、樹脂と金属磁性粒子で構成される磁性体中に空芯のコイルが埋め込まれ、コイルの両端部に電気的に接続され、銀（Ａｇ）粒子を含む導電性樹脂により形成される端子電極を有するインダクタが提案されている。

特開２０１６－３２０５０号公報

導電性粒子を含む導電性樹脂からなる外部電極では、めっきや焼結金属からなる外部電極とは異なり、導電性粒子どうしが近接、接触することで導電性が担保されるため、外部電極自体の直流抵抗が高くなる。したがって、導電性樹脂からなる外部電極を用いたインダクタでは直流抵抗が高くなる場合があった。本発明は、直流抵抗を低減できるインダクタを提供することを目的とする。

第１態様は、磁性粉と第１樹脂とを含む磁性部からなる素体と、導体が巻回されてなる巻回部および巻回部から引き出される一対の引き出し部を有し、素体に内包されるコイルと、少なくとも引き出し部の末端部が素体の表面で接続される一対の外部電極とを備えるインダクタである。外部電極は、導電性樹脂層と導電性樹脂層上に配置される第１カバー層とを含んで構成される。導電性樹脂層は、導電性粉末と第２樹脂とを含んでなり、導電性樹脂層中に、第１のカバー層と同じ材質からなる複数の導電性金属部とを含む。

本発明の一態様によれば、直流抵抗を低減できるインダクタを提供することができる。

実施例１のインダクタを上面側から見た部分透過斜視図である。 実施例１のインダクタの図１のａ－ａ線における断面図である。 実施例１のインダクタの図１のＡ部分における部分拡大断面図である。 実施例２のインダクタの断面図である。 実施例２のインダクタの図４のＢ部分における部分拡大断面図である。 実施例３のインダクタの断面図である。

インダクタは、磁性粉と第１樹脂とを含む磁性部を有する素体と、導体が巻回されてなる巻回部および巻回部から引き出される一対の引き出し部を有し、素体に内包されるコイルと、少なくとも引き出し部の末端部が素体の表面で接続される一対の外部電極とを備える。外部電極は、導電性樹脂層と導電性樹脂層上に配置される第１カバー層とを含んで構成される。導電性樹脂層は、導電性粉末と第２樹脂とを含んでなり、導電性樹脂層中に、第１のカバー層と同じ材質からなる複数の導電性金属部を含む。

導電性樹脂層に導電性金属部が配置されることで、導電性樹脂層における導電性粉末どうしの接触が増えてコイルの引き出し部と外部電極との接続抵抗がより低減される。

導電性金属部は、引き出し部の末端部と第１カバー層とを直接接続していてもよい。引き出し部の末端部と第１カバー層が導電性樹脂層に設けられる導電性金属部によって直接接続されることで、コイルの引き出し部と外部電極との接続抵抗がより低減されるとともに、外部電極の素体への固着強度も向上する。

外部電極が配置される素体の表面は、磁性粉が露出する磁性粉露出部を有し、露出する磁性粉の少なくとも一部と第１カバー層とが、導電性金属部で接続されていてもよい。素体と第１カバー層が導電性樹脂層に設けられる導電性金属部によって直接接続されることで、素体と外部電極との固着強度が向上する。

導電性金属部は枝状に配置されてもよい。導電性金属部が枝状に形成されることで、コイルの引き出し部と外部電極を直接接続する導電性金属部を導電性樹脂層中に容易に配置できる。

外部電極は、第１カバー層上に配置される第２カバー層をさらに含んでいてよい。外部電極が第２カバー層を有することで、基板への実装時の信頼性がより向上する。

素体は、底面および底面に隣接し互いに対向する端面を有していてよく、外部電極は、少なくとも底面および端面に配置されていてよい。外部電極が素体の少なくとも２つの面に亘って配置されることで、実装時の基板への固着強度がより向上する。

引き出し部の末端部は、素体の端面に露出してよい。これにより引き出し部を容易に形成することができる。

第１樹脂の種類は、第２樹脂の種類と異なっていてよい。また、第１樹脂は熱硬化性樹脂を含んでいてよく、第２樹脂は熱可塑性樹脂を含んでいてよい。これにより、導電性樹脂層により容易に導電性金属部を形成することができる。

第１カバー層はニッケルを含んでいてよく、第２カバー層はスズを含んでいてよい。また、第１カバー層の厚みは１００μｍ以下であってよい。これにより、第１カバー層でコイルの引き出し部と外部電極とを容易に接続することができる。

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、インダクタを例示するものであって、本発明は、以下に示すインダクタに限定されない。なお特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に限定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。実施例２以降では実施例１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１のインダクタを、図１から図３を参照して説明する。図１はインダクタ１００を上面側から見た部分透過概略斜視図である。図２はインダクタ１００の図１におけるａ－ａ線を通り底面および上面に直交する面における概略断面図である。図３は図２のＡ部分における部分拡大概略断面図である。

図１に示されるように、インダクタ１００は、磁性粉と第１樹脂とを含む磁性部を有する素体１０と、素体１０に内包されるコイル３０と、素体１０の表面に配置されてコイル３０と電気的に接続される外部電極４０とを備える。素体１０は、実装面側の底面１２と、底面１２に対して高さ方向（Ｔ方向）で対向する上面１４と、底面１２に隣接して略直交し、互いに長さ方向（Ｌ方向）で対向する２つの端面１６と、底面１２および端面１６に隣接して略直交し、互いに幅方向（Ｗ方向）で対向する２つの側面１８とを有する。コイル３０は、導体が巻軸Ｎの周りに巻回されてなる巻回部３２および巻回部３２から引き出される一対の引き出し部３４を有し、引き出し部３４の末端部を素体１０の端面１６にそれぞれ露出して、素体１０に内包される。一対の外部電極４０は、素体１０の底面１２、端面１６、上面１４および側面１８の５面に亘ってそれぞれ配置され、端面１６において端面１６から露出するコイル３０の引き出し部３４の末端部と接続する。なお、図１では、曲面を表すための補助線として破線を用いる場合がある。

図２に示されるように、外部電極４０は、導電性樹脂層４２、第１カバー層４４および第２カバー層４６がこの順に積層されて構成される。導電性樹脂層４２は、導電性粉末と第２樹脂とを含む導電性樹脂組成物を素体１０の表面に付与することで形成され、端面１６に露出するコイルの引き出し部３４の末端部と電気的に接続される。導電性粉末は例えば、銀（Ａｇ）粒子を含んでいてよい。Ａｇ粒子の体積平均粒径は、例えば１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってよい。導電性粉末はナノサイズのＡｇ粒子を含んでいてよく、マイクロサイズのＡｇ粒子を含んでいてよく、両方を含んでいてもよい。また、第２樹脂は例えば、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を含んでいてよい。第１カバー層４４は例えば、ニッケルを含み、めっき処理によって導電性樹脂層４２上に形成されてよい。第２カバー層４６は例えば、スズを含み、めっき処理によって第１カバー層上に形成されてよい。

図３に、引き出し部３４の末端部と外部電極４０との接続状態を模式的に示す。図２および３に示されるように、端面１６に露出する引き出し部３４の末端部からは被覆層２４が除去され、端面１６に導体２２が露出する。露出する導体２２の表面には導電性樹脂層４２が配置される。導電性樹脂層４２は、導電性粉末６２と第２樹脂６４とを含んでなり、導電性金属部６６をさらに含む。導電性金属部６６は、例えば、枝状に分岐した形状で導電性樹脂層４２中に複数形成される。導電性樹脂層４２においては、導電性粉末６２どうしの近接、接触によって導体２２と第１カバー層４４とを電気的に接続することに加えて、導電性金属部６６が導体２２と第１カバー層４４とを直接接続する。枝状の導電性金属部６６は、例えば、以下のようにして形成される。導電性樹脂層４２を形成する際に第２樹脂の硬化収縮、熱収縮等によって空隙を形成する。ここで、導電性樹脂層４２の空隙は、導電性樹脂層４２にレーザー照射して第２樹脂の一部を除去することで形成されてもよい。その後、第１カバー層４４をめっき処理で形成する際に、導電性樹脂層４２の空隙に、第１カバー層４４を構成する金属がめっき成長することで、枝状の導電性金属部６６が形成されてよい。すなわち、導電性金属部６６は第１カバー層４４と一体に形成されてよい。導電性金属部６６は、導電性樹脂層４２中に、網目状に配置されてもよい。網目状に配置される導電性金属部６６は、導電性粉末６２の粒子間の界面に沿って配置されてよい。一態様において導電性樹脂層４２は、導電性粉末と第２樹脂を含んで多孔質構造に形成され、多孔質構造の空隙に、コイルを構成する導体と第１カバー層とを直接接続する導電性金属部６６が配置されて構成されてよい。なお、導電性樹脂層４２が多孔質構造に形成されることで、導電性粉末６２どうしの接触が増えて接続抵抗が低減されてもよい。導電性金属部６６の少なくとも一部が、引き出し部３４の末端部と第１カバー層４４とを直接接続してもよく、直接接続しなくてもよい。導電性金属部６６は導電性樹脂層４２中に分散して形成されていることが好ましく、各導電性金属部６６は分岐が多く形成されていることが好ましい。

導電性樹脂層４２の厚みは例えば、５０ｎｍ以上１００μｍ以下、または１μｍ以上２０μｍ以下であってよい。第１カバー層の厚みは例えば、３０μｍ以下であってよく、０．５μｍ以上１５μｍ以下であってよい。第２カバー層の厚みは例えば、５０μｍ以下であってよく、１μｍ以上３０μｍ以下であってよい。

図２に示すように、コイル３０を形成する導体２２は、表面に被覆層２４を有し、導体の延伸方向（長さ方向）に直交する断面の形状が、厚みおよび幅で規定される略矩形状であってよい。導体の厚みは例えば０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってよい。導体の幅は例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であってよい。導体断面のアスペクト比（幅／厚み）は例えば１／１以上、または１／１以上３０／１以下であってよい。また、導体２２を被覆する被覆層２４は、厚みが、例えば２μｍ以上２０μｍ以下のポリイミド、ポリアミドイミド等の絶縁性樹脂で形成される。巻回部の巻き解けを防止するため、被覆層２４の表面には、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂等の自己融着成分を含む融着層が更に設けられていてもよく、その厚みが１μｍ以上８μｍ以下に形成されていてもよい。

コイル３０の巻回部３２は、導体の両端が最外周部に位置し、導体の幅で規定される面の一方が外周側になり、他方の面が内周側になるように渦巻状に巻回されるとともに、最内周部で繋り、導体の厚みで規定される面を互いに対向させた上下２段に巻回されてなる（いわゆるα巻き）。コイル３０は、巻回部３２の巻軸Ｎを素体１０の底面１２および上面１４に略直交させて素体１０に内包される。

図１および図２に示すように、巻回部３２の上面１４側の上段の最外周部からは、引き出し部３４がその先端部を素体の一方の側面１８に向けて引き出され、導体２２の幅で規定される面を素体１０の端面１６に露出する。巻回部３２の底面１２側の下段の最外周部からは、引き出し部３４がその先端部を素体の一方の側面１８に向けて引き出され、導体２２の幅で規定される面を素体１０の端面１６に露出する。端面１６から露出した導体２２の表面からは被覆層２４が除去される。

素体１０は、略直方体形状を有していてよい。素体１０の大きさは、長さＬが例えば１ｍｍ以上３．４ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、幅Ｗが例えば０．５ｍｍ以上２．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、高さＴが例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。素体の大きさとして具体的には、Ｌ×Ｗ×Ｔが例えば、１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、２ｍｍ×１．２ｍｍ×１ｍｍ、２．５ｍｍ×２ｍｍ×１．２ｍｍであってよい。

素体１０を構成する磁性部は、磁性粉と第１樹脂を含有する複合材料から形成される。磁性粉としては、Ｆｅ、Ｆｅ－Ｓｉ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ、等の鉄系の金属磁性粉、他の組成系の金属磁性粉、アモルファス等の金属磁性粉、表面がガラス等の絶縁層で被覆された金属磁性粉、表面を改質した金属磁性粉、ナノレベルの微小な金属磁性粉末が用いられる。また、第１樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂が用いられる。複合材料における磁性粉の充填率は、例えば５０質量％以上８５質量％以下、好ましくは６０質量％以上８５質量％以下または７０質量％８５質量％以下である。

素体１０の表面には、保護層が配置されていてよい。保護層は外部電極が配置される領域以外の素体の表面に配置されてよいし、引き出し部の末端部が露出する領域以外の素体の表面に配置されてもよい。保護層は例えば、樹脂を含んで構成されてよい。保護層を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。保護層はフィラーを含んでいてもよい。フィラーとしては酸化ケイ素、酸化チタン等の非導電性フィラーが用いられる。保護層は例えば、樹脂とフィラーを含む樹脂組成物を、素体の表面に塗布、ディップ等の手段により付与し、必要に応じて、付与された樹脂を硬化することにより形成される。保護層は無機材料から形成されてもよい。また、保護層は、後述する磁性粉露出領域以外の領域に形成されていてもよい。

素体１０にはマーカー（図示せず）が付与されていてもよい。マーカーは例えば、素体の上面１４の、巻回部３２の下段から引き出し部３４が引き出される側に付与され、インダクタの極性を示してよい。マーカーは例えば、印刷、レーザー刻印等で付与される。

インダクタ１００は、例えば、所望の形状に導体を成形してコイルを形成するコイル形成工程と、形成されたコイルを、引き出し部の末端部を露出させて、磁性粉と樹脂を含む複合材料に埋設し、金型等で加圧することで素体を成形する素体形成工程と、素体の表面に露出した引き出し部の末端部上に導電性樹脂層を形成することと、導電性樹脂層上に第１カバー層を形成することとを含む外部電極形成工程とを含む製造方法で製造することができる。枝状の導電性金属部を形成するには、導電性樹脂ペーストを塗布し、硬化させる際に、第２樹脂を収縮させて空隙を形成し、その後、第１カバー層をめっき処理で形成する際に、導電性樹脂層４２の空隙にもめっきを成長させることで形成すればよい。

（実施例２）
実施例２のインダクタを、図４および図５を参照して説明する。図４はインダクタ１１０の概略断面図である。図５は図４のＢ部分における部分拡大概略断面図である。実施例２のインダクタ１１０では、素体の表面の一部に磁性粉露出領域が設けられ、磁性粉露出領域にも外部電極が形成されていること以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。

図４に示されるように、インダクタ１１０では素体の底面１２の一部、上面１４の一部、側面１８の一部および端面１６に亘って磁性粉露出領域５２が形成され、磁性粉露出領域５２上に外部電極４０が配置される。素体の表面には、磁性粉露出領域５２に加えて磁性粉未露出領域５４が形成されていている。磁性粉未露出領域５４には、保護層が配置されていてもよい。

磁性粉露出領域５２は、例えば、素体の所望の領域にレーザー照射等を施すことによって形成される。また、磁性粉露出領域５２は、素体の所望の領域にサンドブラスト等を施すことで形成されてもよい。磁性粉露出領域５２では、磁性粉を被覆する絶縁層の少なくとも一部が除去されて、磁性粉を構成する金属粒子の表面が露出していてよい。また、磁性粉露出領域５２では、素体を構成する第１樹脂の一部が除去されて、磁性粉が素体表面に露出していてもよい。

図５に、磁性粉露出領域５２と外部電極４０との接続状態を模式的に示す。図５に示されるように、磁性粉露出領域５２上には、導電性樹脂層４２が配置される。導電性樹脂層４２は、導電性粉末６２と、第２樹脂６４と、導電性金属部６６とを含む。導電性金属部６６は、磁性粉露出領域５２の磁性粉と第１カバー層４４とを接続する。一態様において導電性樹脂層４２は、導電性粉末と第２樹脂を含んで多孔質構造に形成され、多孔質構造の空隙に、素体を構成する磁性粉と第１カバー層とを接続する導電性金属部６６が配置されて構成されてよい。磁性粉露出領域５２では、表面粗度が大きくなるためアンカー効果が向上する。さらに磁性粉と第１カバー層とが直接接続する。これにより、外部電極４０の素体に対する固着強度が向上する。なお、磁性粉露出領域において導電性金属部は、磁性粉と第１カバー層とを必ずしも接続していなくてもよく、その場合でも直流抵抗は低減することができる。

（実施例３）
実施例３のインダクタを、図６を参照して説明する。図６はインダクタ１２０の概略断面図である。実施例３のインダクタ１２０では、外部電極が上面１４および側面１８に配置されず、底面１２の一部および端面１６の一部に配置されること以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。

インダクタ１２０では、外部電極４０が底面１２の一部および端面１６の一部に亘って配置される。これにより、基板への実装時に形成されるフィレットを小さくすることができ、より高密度の実装が可能になる。

上述したインダクタでは、外部電極は、少なくとも素体の底面および端面に亘って配置されている場合を説明したが、素体の底面のみに配置されてもよい。導体の延伸方向の端面は素体の側面に露出していてもよい。引き出し部の末端部は素体の端面ではなく、素体の底面に露出してもよい。導体の延伸方向に直交する断面は矩形状としたが、矩形状にかぎらず、角部が面取りされていてもよく、各辺が半円、半楕円等の曲線で構成されてもよい。コイルの巻回部を巻軸方向から見た形状は、長円形以外の形状、例えば、円形状、楕円形状、面取りされた多角形状等であってもよい。素体の底面の外部電極が配置されていない領域には凹部（スタンドオフ）が形成されていてよい。素体底面に設けられる凹部は、幅Ｗ方向から見て高さＴ方向の形状が、半円形状であってもよい。

１００，１１０，１２０ インダクタ
１０ 素体
３０ コイル
４０ 外部電極

Claims (10)

1. 磁性粉と第１樹脂とを含む磁性部を有する素体と、
   導体が巻回されてなる巻回部および前記巻回部から引き出される一対の引き出し部を有し、前記素体に内包されるコイルと、
   少なくとも前記引き出し部の末端部が前記素体の表面で接続される一対の外部電極と、を備え、
   前記外部電極は、導電性樹脂層と前記導電性樹脂層上に配置される第１カバー層とを含み、
   前記導電性樹脂層は、導電性粉末と第２樹脂とを含んでなり、
   前記導電性樹脂層中に、前記第１カバー層と同じ材質からなる複数の導電性金属部を含み、
   前記導電性金属部は、前記引き出し部の末端部と前記第１カバー層とを直接接続し、
   枝状に分岐した形状を含んで配置され、
   前記導電性粉末は、ナノサイズのＡｇ粒子とマイクロサイズのＡｇ粒子とを含み、
   前記導電性樹脂層は、多孔質構造を有するインダクタ。
2. 前記外部電極が配置される素体の表面は、前記磁性粉が露出する磁性粉露出部を有し、
   露出する前記磁性粉の少なくとも一部と前記第１カバー層とが、前記導電性金属部で接続される請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記外部電極は、前記第１カバー層上に配置される第２カバー層をさらに含む請求項１または２に記載のインダクタ。
4. 前記第２カバー層はスズを含む請求項３に記載のインダクタ。
5. 前記素体は、底面および前記底面に隣接し互いに対向する端面を有し、
   前記外部電極は、少なくとも前記底面および端面に配置される請求項１から４のいずれかに記載のインダクタ。
6. 前記引き出し部の末端部が前記端面に露出する請求項５に記載のインダクタ。
7. 前記第１樹脂の種類が前記第２樹脂の種類と異なる請求項１から６のいずれかに記載のインダクタ。
8. 前記第１樹脂は熱硬化性樹脂を含み、前記第２樹脂は熱可塑性樹脂を含む請求項１から７のいずれかに記載のインダクタ。
9. 前記第１カバー層はニッケルを含む請求項１から８のいずれかに記載のインダクタ。
10. 前記第１カバー層の厚みが１００μｍ以下である請求項１から９のいずれかに記載のインダクタ。

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