JP7369546B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル部品に関する。
従来から、磁性材料から形成された磁性基体と、当該磁性基体の表面に設けられた外部電極と、当該磁性基体内に設けられたコイル導体と、を備えるコイル部品が知られている。従来のコイル部品は、例えば特許文献1に記載されている。
コイル部品の一つの例としてインダクタが挙げられる。インダクタは、電子回路において用いられる受動素子である。インダクタは、例えば、電源ラインや信号ラインにおいてノイズを除去するために用いられる。一般に、コイル部品には、高インダクタンスが求められる。また、小型の電子機器に搭載されるコイル部品にはコンパクト化が求める。
特開2017-092505号公報
コイル導体と外部電極との間のマージンを小さくすることにより、コイル導体のコア面積や巻き数を増加させることができるので、素子サイズを大きくすることなくコイル部品のインダクタンスを向上させることができる。しかしながら、コイル導体と外部電極との間のマージンを小さくすると、両者間の絶縁性が低下してリーク電流が発生するおそれがある。コイル導体と外部電極との間でリーク電流が発生するとコイル部品は所期の特性を発揮することができない。
本発明の目的の一つは、素子サイズを大きくせずにコイル導体と外部電極との間での絶縁破壊を起こすことなく優れたインダクタンスを得ることができるコイル部品を提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。
本発明の一実施形態によるコイル部品は、磁性基体と、第1外部電極と、第2外部電極と、コイル導体と、絶縁材と、を備える。当該磁性基体は、軟磁性金属粒子を含み、第1面、前記第1面と対向する第2面、前記第1面と前記第2面とを接続する第3面、及び前記第3面に対向する第4面を有していてもよい。当該第1外部電極は、前記磁性基体の前記第1面に設けられた第1主電極部及び前記第3面に設けられた第1フランジ部を有していてもよい。当該第2外部電極は、前記磁性基体の前記第2面に設けられた第2主電極部及び前記第4面に設けられた第2フランジ部を有していてもよい。当該コイル導体は、前記第3面に対向するように設けられ前記第2外部電極に接続される第1引出導体を含む第1コイルパターン、及び、前記第4面に対向するように設けられ前記第1外部電極に接続される第2引出導体を含む第2コイルパターンを有していてもよい。当該コイル導体は、前記第3面及び前記第4面と交わるコイル軸の周りに延びる。当該絶縁材は、前記第2外部電極の前記第2フランジ部と前記第2コイルパターンとの間に前記第4面の一部を覆うように設けられる。前記第1コイルパターンと前記第1外部電極の前記第1フランジ部との間の距離は、前記第1コイルパターンと前記第1外部電極の前記第1主電極部との間の距離よりも小さくてもよい。前記第2コイルパターンと前記第2外部電極の前記第2フランジ部との間の距離は、前記第2コイルパターンと前記第2外部電極の前記第2主電極部との間の距離よりも小さくてもよい。
本発明の一実施形態において、前記絶縁材は、前記第2外部電極の前記第2フランジ部の任意の部分と前記第2コイルパターンの任意の部分とを結ぶ線分上に位置する。
本発明の一実施形態において、前記絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記コア領域と重複しない位置に設けられる。
本発明の一実施形態において、前記磁性基体は、前記第2導体パターンと前記第4面との間にあるカバー領域を有し、前記カバー領域における前記軟磁性金属粒子の充填率は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記絶縁材と重複する領域においてそれ以外の領域よりも高い。
本発明の一実施形態において、前記絶縁材は、前記カバー領域から光学的に識別可能である。
本発明の一実施形態において、前記絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記第2電極の前記第2フランジ部と重複しないマーカー部を有する。
本発明の一実施形態によるコイル部品は、前記第1外部電極の前記第1フランジ部と前記第1コイルパターンとの間に前記第3面の一部を覆うように設けられる他の絶縁材を備える。本発明の一実施形態において、前記他の絶縁材は、前記第1外部電極の前記第1フランジ部の任意の部分と前記第1コイルパターンの任意の部分とを結ぶ線分上に位置する。
本発明の一実施形態において、前記磁性基体は、前記コイル導体の内側に配置されたコア領域を有し、前記他の絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記コア領域と重複しない位置に設けられる。
本発明の一実施形態において、前記磁性基体は、前記第1導体パターンと前記第3面との間にある他のカバー領域を有し、前記他のカバー領域における前記軟磁性金属粒子の充填率は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記他の絶縁材と重複する領域においてそれ以外の領域よりも高い。
本発明の一実施形態において、前記他の絶縁材は、前記他のカバー領域から光学的に識別可能である。
本発明の一実施形態において、前記他の絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記第1電極の前記第1フランジ部と重複しない他のマーカー部を有する。
本発明の一実施形態による回路基板は、上記のコイル部品を備える。
本発明の一実施形態による電子機器は、上記の回路基板を備える。
本発明によれば、素子サイズを大きくせずにコイル導体と外部電極との間での絶縁破壊を起こすことなく優れたインダクタンスを得ることができるコイル部品を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。 図1のコイル部品の分解斜視図である。 図1のI-I線に沿ったコイル部品の断面を模式的に示す図である。 図1のコイル部品の模式的な平面図である。図4においては、第2外部電極22の一部の記載が省略されている。 図1のコイル部品における絶縁材の配置を説明するための図である。 本発明の他の実施形態における絶縁材の配置を説明するための図である。
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。
図1は、本発明の一実施形態に係るコイル部品1の斜視図であり、図2は、図1に示したコイル部品1の分解斜視図である。図1及び図2には、コイル部品1の一例として、様々な回路で受動素子として用いられる積層インダクタが示されている。積層インダクタは、本発明を適用可能なコイル部品の一例である。本発明は、電源ラインに組み込まれるパワーインダクタ及びそれ以外の様々なコイル部品に適用することができる。
図示の実施形態におけるコイル部品1は、軟磁性金属粒子を含む磁性基体10と、この磁性基体10に埋設されたコイル導体25と、コイル導体25の一端と電気的に接続された外部電極21と、コイル導体25の他端と電気的に接続された外部電極22と、を備える。また、コイル部品1は、外部電極21とコイル導体25との間の絶縁を確保するための絶縁材31と、外部電極22とコイル導体25との間の絶縁を確保するための絶縁材32と、を備える。図示の実施形態においては、コイル部品1は、絶縁材31及び絶縁材32を備えているが、そのうちの一方は省略可能である。すなわち、コイル部品1は、絶縁材31を備える一方で絶縁材32を備えていなくてもよいし、絶縁材32を備える一方で絶縁材31を備えていなくてもよい。
コイル部品1は、回路基板2に実装されている。回路基板2には、ランド部3が設けられてもよい。コイル部品1は、外部電極21、22の各々と回路基板2の対応するランド部3とを接合することにより当該回路基板2に実装されてもよい。回路基板2は、様々な電子機器に実装され得る。コイル部品1が実装された回路基板2を備える電子機器には、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲームコンソール、及びこれら以外のコイル部品1が実装された回路基板2を備えることができる任意の電子機器が含まれる。
図示のように、本発明の一実施形態において、磁性基体10はおおむね直方体状に形成される。磁性基体10は、第1の主面10e、第2の主面10f、第1の端面10a、第2の端面10c、第1の側面10b、及び第2の側面10dを有する。磁性基体10は、これらの6つの面によってその外面が画定される。第1の主面10eと第2の主面10fとは互いに対向し、第1の端面10aと第2の端面10cとは互いに対向し、第1の側面10bと第2の側面10dとは互いに対向している。第1の端面10aと第2の端面10cとは、第1の主面10e、第2の主面10f、第1の側面10b、及び第2の側面10dにより接続されている。磁性基体10が直方体形状に形成される場合には、第1の主面10eと第2の主面10fとは平行であり、第1の端面10aと第2の端面10cとは平行であり、第1の側面10bと第2の側面10dとは平行である。図示の実施形態においては、第1の端面10aが特許請求の範囲に記載された「第1面」に相当し、第2の端面10cが特許請求の範囲に記載された「第2面」に相当し、第2の主面10fが特許請求の範囲に記載された「第3面」に相当し、第1の主面10eが特許請求の範囲に記載された「第4面」に相当する。
図1の実施形態において、第1の主面10eは磁性基体10の上側にあるため、本明細書において第1の主面10eを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第2の主面10fを「下面」と呼ぶことがある。コイル部品1は、第2の主面10fが回路基板(不図示)と対向するように配置されるので、本明細書において第2の主面10fを「実装面」と呼ぶこともある。また、コイル部品1の上下方向に言及する際には、図1の上下方向を基準とする。
本明細書においては、文脈上別に理解される場合を除き、コイル部品1の「長さ」方向、「幅」方向、及び「厚さ」方向はそれぞれ、図1の「L軸」方向、「W軸」方向、及び「T軸」方向とする。L軸、W軸、及びT軸は互いに直交している。コイル軸Aは、T軸方向に沿って延びている。W軸方向及びL軸方向を含む面が延伸する方向が平面方向にあたる。
本発明の一実施形態において、コイル部品1は、長さ寸法(L軸方向の寸法)が0.2~6.0mm、幅寸法(W軸方向の寸法)が0.1~4.5mm、厚さ寸法(T軸方向の寸法)が0.1~4.0mmとなるように形成される。これらの寸法はあくまで例示であり、本発明を適用可能なコイル部品1は、本発明の趣旨に反しない限り、任意の寸法を取ることができる。一実施形態において、コイル部品1は、低背に形成される。例えば、コイル部品1は、その幅寸法が厚さ寸法よりも大きくなるように形成される。
コイルパターンC11~C16は、コイル軸Aに直交する平面方向に沿って延びると共に、コイル軸Aの方向において互いに離間している。コイルパターンC11~C16の各々は、隣接する導体パターンと後述するビアV1~V5を介して電気的に接続され、このようにして接続されたコイルパターンC11~C16がコイル導体25を構成する。コイルパターンC11は第1の主面10eに対向するように設けられ、コイルパターンC16は第2の主面10fに対向するように設けられている。
図2は、図1のコイル部品1の分解斜視図である。図2においては、図示の便宜上、外部電極21及び外部電極22を省略している。図示のように、磁性基体10は、本体部20と、この本体部20の上面に設けられた上部カバー層18と、この本体部20の下面に設けられた下部カバー層19と、を備える。本体部20は、積層された磁性体層11~16を含む。図示のコイル部品1においては、図2の上から下に向かって、上部カバー層18、磁性体層11、磁性体層12、磁性体層13、磁性体層14、磁性体層15、磁性体層16、下部カバー層19の順に積層されている。後述するように、絶縁材31が押し込まれることにより生じる上部カバー層18の凹み、及び、絶縁材32が押し込まれることにより生じる下部カバー層19の凹みについては、図2において図示を省略した。
上部カバー層18は、4枚の磁性体層18a~18dを含む。この上部カバー層18においては、図2の下から上に向かって、磁性体層18a、磁性体層18b、磁性体層18c、磁性体層18dの順に積層されている。
下部カバー層19は、4枚の磁性体層19a~19dを含む。この下部カバー層19においては、図2の上から下に向かって、磁性体層19a、磁性体層19b、磁性体層19c、磁性体層19dの順に積層されている。
磁性体層11~磁性体層16には、コイルパターンC11~C16が設けられている。各コイルパターンC11~C16は、コイル軸Aの周りに延伸するように形成される。コイルパターンC11は、コイル軸Aの周りに延びる周回部C11aと、この周回部C11aの一端から外部電極21に向かって延びる引出導体C11bと、を有する。コイルパターンC11は、引出導体C11bにおいて外部電極21と接続されている。コイルパターンC11と同様に、コイルパターンC16は、コイル軸Aの周りに延びる周回部C16aと、この周回部C16aの一端から外部電極22に向かって延びる引出導体C16bと、を有する。コイルパターンC16は、引出導体C16bにおいて外部電極22と接続されている。図示の実施形態において、コイル軸Aは、T軸方向に延伸しており、磁性体層11~磁性体層16の積層方向と一致する。コイル軸Aは、第1の主面10e及び第2の主面10fの各々と交差している。
本発明の他の実施形態においては、磁性体層11~磁性体層16をW軸方向に積層してもよい。この場合、磁性体層11~磁性体層16の表面にコイルパターンC11~C16を形成することにより、コイル軸Aは、磁性体層11~磁性体層16の積層方向と同じW軸方向を向く。
一実施形態において、磁性体層11~磁性体層16、磁性体層18a~磁性体層18d、及び磁性体層19a~磁性体層19dは、表面に絶縁被膜が形成された軟磁性金属粒子を多数結合させることによって形成される。この絶縁被膜は、例えば、軟磁性金属の表面が酸化することで形成される酸化被膜である。本発明に適用可能な軟磁性金属粒子には、例えば、合金系のFe-Si-Cr、Fe-Si-Al、もしくはFe-Ni、非晶質のFe―Si-Cr-B-C、もしくはFe-Si-B-Cr、Fe、またはこれらの混合材料の粒子が含まれる。
コイル部品1は、磁性体層11~磁性体層16、磁性体層18a~磁性体層18d、及び磁性体層19a~磁性体層19d以外にも、必要に応じて、任意の数の磁性体層を含むことができる。磁性体層11~磁性体層16、磁性体層18a~磁性体層18d、及び磁性体層19a~磁性体層19dの一部は、適宜省略することができる。
磁性体層11~磁性体層15の所定の位置には、ビアV1~V5がそれぞれ形成される。ビアV1~V5は、磁性体層11~磁性体層15の所定の位置に、当該磁性体層11~磁性体層15をT軸方向に貫く貫通孔を形成し、当該貫通孔に金属材料を埋め込むことにより形成される。
コイルパターンC11~C16及びビアV1~V5は、導電性に優れた金属材料、例えば、Ag、Pd、Cu、Al、又はこれらの合金から形成される。
本明細書で説明される具体的な材料は例示であり、本明細書で例示されない材料もコイル部品1の構成要素の材料として適宜用いることができる。
次に、図3及び図4を参照して、コイル部品1についてさらに説明する。図3は、図1のI-I線に沿ったコイル部品の断面を模式的に示す図であり、図4は、コイル部品1の模式的な平面図である。図4においては、第2外部電極22の一部(後述するフランジ部22b)の記載が省略されている。図示の実施形態において、外部電極21及び外部電極22は、磁性基体10の表面に設けられている。外部電極21は、外部電極22との電気的絶縁を確保するために、L軸方向において外部電極22から離間した位置に設けられている。
外部電極21及び外部電極22についてより詳細に説明する。図示の実施形態において、外部電極21は、第1の端面10aに設けられた主電極部21aと、第1の主面10eに設けられたフランジ部21bと、第2の主面10fに設けられたフランジ部21cと、を有する。主電極部21aは、第1の端面10aに沿って延びる板状の部材である。主電極部21aは、第1の端面10aの全体を覆っていてもよいし、その一部のみを覆っていてもよい。フランジ部21bは、主電極部21aの上端に接続されており、第1の主面10eに沿って延びる板状の部材である。フランジ部21cは、主電極部21aの下端に接続されており、第2の主面10fに沿って延びる板状の部材である。
図示の実施形態において、外部電極22は、第2の端面10cに設けられた主電極部22aと、第1の主面10eに設けられたフランジ部22bと、第2の主面10fに設けられたフランジ部22cと、を有する。主電極部22aは、第2の端面10cに沿って延びる板状の部材である。主電極部22aは、第2の端面10cの全体を覆っていてもよいし、その一部のみを覆っていてもよい。フランジ部22bは、主電極部22aの上端に接続されており、第1の主面10eに沿って延びる板状の部材である。フランジ部22cは、主電極部22aの下端に接続されており、第2の主面10fに沿って延びる板状の部材である。
図3に示されているように、コイルパターンC16と外部電極21のフランジ部21cとの間の距離d2は、コイルパターン16と外部電極21の主電極部21aとの間の距離d1よりも小さく、コイルパターンC11と外部電極22のフランジ部22bとの間の距離d4は、コイルパターンC11と外部電極22の主電極部22aとの間の距離d3よりも小さい。つまり、コイル軸Aに沿う方向におけるコイル導体25と外部電極21との距離d2及びコイル導体25と外部電極22との距離d4は、コイル軸Aと垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21との距離d1及びコイル導体25と外部電極22との距離d3よりも小さい。距離d1は距離d3と同じ大きさであってもよく、距離d2と距離d4とは同じ大きさであってもよい。
距離d1は、磁性基体10の体積抵抗率及びコイル導体25に印加される電圧に基づいて、コイルパターンC16と外部電極21の主電極部21aとの間で絶縁破壊が起こらないように定められる。外部電極21の主電極部21aとコイル導体25との間の電位差は、コイル導体25を構成するコイルパターンのうちコイルパターンC16と主電極部21aとの間で最も大きくなる。これは、コイルパターンC16が、外部電極21との間で最も電位差の大きい外部電極22に引出導体C16bにおいて直接に接続されているためである。このため、コイルパターンC16と主電極部21aとの間で絶縁破壊が起こらないように距離d1を定めることにより、コイル導体25を構成する他のコイルパターン部分であるコイルパターンC11~C15と主電極部21aとの間でも絶縁破壊は起こらない。コイルパターンC16とフランジ部21cとの間には絶縁性に優れた絶縁材31が設けられるので、コイルパターンC16とフランジ部21cとの間での絶縁破壊も防止される。磁性基体10の体積抵抗率に比べて絶縁材31の体積抵抗率は大きいので、距離d2は距離d1よりも短い距離に定められる。距離d3は、磁性基体10の体積抵抗率、及びコイル導体25に印加される電圧に基づいて、コイルパターンC11と外部電極22の主電極部22aとの間で絶縁破壊が起こらないように定められる。磁性基体10の体積抵抗率に比べて絶縁材32の体積抵抗率は大きいので、距離d4は距離d3よりも短い距離に定められる。上記のように、絶縁材31及び絶縁材32の一方は省略可能である。絶縁材31が省略される場合には、距離d2は距離d1と同じか又は距離d1より大きくてもよい。この場合の距離d2は、絶縁材31がなくともコイルパターンC16と主電極部21aとの間で絶縁破壊が起こらないように定められる。絶縁材32が省略される場合には、距離d4は距離d3と同じか又は距離d3より大きくてもよい。この場合の距離d4は、絶縁材32がなくともコイルパターンC11と主電極部22aとの間で絶縁破壊が起こらないように定められる。
図示されている外部電極21及び外部電極22の形状は例示であり、本発明に適用可能な外部電極21及び外部電極22の形状は図示されたものには限られない。例えば、外部電極21からフランジ部21bが省略されてもよいし、外部電極22からフランジ部22cが省略されてもよい。
図3に示されているように、磁性基体10は、複数の領域をを有する。具体的には、磁性基体10は、コイル導体25のコイルパターンC11と第1の主面10eとの間にある上部カバー領域40aと、コイル導体25のコイルパターンC16と第2の主面10fとの間にある下部カバー領域40bと、コイル導体25の内側にあるコア領域40cと、を有する。上部カバー領域40aは、上部カバー層18を含む。下部カバー領域40bは、下部カバー層19を含む。下部カバー領域40bは、磁性体層16を含んでもよい。コア領域40cは、コイル軸Aと直交する平面方向において、磁性体層11~16のうちコイル導体25よりも内側の領域に相当する。コア領域40cは、磁性体層16を含まなくともよい。
上部カバー領域40aは、コイル軸Aに沿う方向から視た視点で絶縁材32と重複する重複領域40a1を有しており、下部カバー領域40bは、コイル軸Aに沿う方向から視た視点で絶縁材31と重複する重複領域40b1を有している。上記のとおり、磁性基体10は、軟磁性金属粒子を含んでいる。一実施形態において、磁性基体10における軟磁性金属粒子の充填率は、上部カバー領域40aの重複領域40a1及び下部カバー領域40bの重複領域40b1において、他の領域(上部カバー領域40aにおける重複領域40a1以外の領域及び下部カバー領域40bにおける重複領域40b1以外の領域)よりも高くなる。後述するように、コイル部品1の製造工程において絶縁材31及び絶縁材32がT軸方向において押し込まれることにより、上部カバー領域40aにおいては重複領域40a1に対して重複領域40a1以外の領域よりも高い成形圧力がかかり、下部カバー領域40bにおいては重複領域40b1に対して重複領域40b1以外の領域よりも高い成形圧力がかかる。このため、重複領域40a1における軟磁性金属粒子の充填率が上部カバー領域40aの他の領域における充填率よりも高くなる。また、重複領域40b1における軟磁性金属粒子の充填率が下部カバー領域40bの他の領域における充填率よりも高くなる。
続いて、絶縁材31及び絶縁材32についてさらに説明する。図3に示されているように、絶縁材31は、外部電極21のフランジ部21cとコイルパターンC16との間に設けられている。絶縁材31は、磁性基体10の第2の主面10fの一部を覆うように設けられている。すなわち、絶縁材31は、第2の主面10fの全体は覆わずにその一部を覆う。絶縁材31は、好ましくは、磁性基体10の第2の主面10fと面一又はほぼ面一となるように設けられる。
絶縁材32は、外部電極22のフランジ部22bとコイルパターンC11との間に設けられている。絶縁材32は、磁性基体10の第1の主面10eの一部を覆うように設けられている。すなわち、絶縁材32は、第1の主面10eの全体は覆わずにその一部を覆う。絶縁材32は、磁性基体10の第1主面10eと面一又はほぼ面一となるように設けられてもよい。
図4に示されているように、絶縁材31は、もコイル軸Aに沿う方向から視た視点でコア領域40cと重複しない位置に設けられている。同様に、絶縁材32は、コイル軸Aに沿う方向から視た視点でコア領域40cと重複しない位置に設けられている。
絶縁材31及び絶縁材32は、磁性基体10よりも高い絶縁性を有している。絶縁材31及び絶縁材32を構成する材料としては、例えばガラス、ガラスにフィラー材を加えたガラス複合材料、熱酸化によって形成された酸化膜を有するFeを含む金属磁性材料、又はこれらの混合物が挙げられる。絶縁材31と絶縁材32とは異なる材料から構成されてもよい。絶縁材31及び絶縁材32を構成する材料の体積抵抗率は、例えば、1×106Ω・cm以上、1×107Ω・cm以上、1×108Ω・cm以上、又は1×109Ω・cm以上とされる。好ましくは、絶縁材31及び絶縁材32を構成する材料の体積抵抗率は、磁性基体10を構成する材料の体積抵抗率よりも102Ω・cm以上高い。これにより厚みの薄い絶縁材31及び絶縁材32を用いても、外部電極21とコイル導体25との間の絶縁及び外部電極22とコイル導体25との間の絶縁を確保することができる。本明細書で明示的に説明される絶縁材31及び絶縁材32の材料は例示である。絶縁材31及び絶縁材32は、本明細書において明示的に説明されていない材料から形成されていてもよい。
一実施形態において、絶縁材31は、磁性基体10の第2の主面10f又は下部カバー領域40bから光学的に識別可能に構成される。絶縁材32は、磁性基体10の第1の主面10e又は上部カバー領域40aから光学的に識別可能に設けられる。絶縁材31及び絶縁材32は、光学的な識別を容易にするために色素を含んでもよい。絶縁材31及び絶縁材32は、色素として、例えば、金属酸化物、例えばクロム、コバルト、鉄、銅、チタンなどの酸化物、又はこれらの混合物を含んでもよい。絶縁材31及び絶縁材32は、磁性基体10から光学的に識別可能である限り無彩色であってもよい。
特開2018-37516号公報に記載されているように、電子部品の向きや姿勢を把握するために、コイル部品の表面にマーカーが付されることがある。コイル部品に付されたマーカーは、当該コイル部品の向き及び姿勢を確認するために用いられる。例えば、コイル部品を回路基板にマウントする際に、画像認識技術により当該コイル部品の表面に付されたマーカーを識別することで、当該コイル部品を正しい向き及び姿勢で回路基板にマウントすることができる。
図4に示されているように、絶縁材31の一部は、底面視で外部電極21のフランジ部21cからL軸の負方向へ突出している。言い換えると、絶縁材31は、底面視においてフランジ部21cから露出する露出部31aを有している。同様に、絶縁材32の一部は、平面視で外部電極22のフランジ部22bからL軸の正方向へ突出している。言い換えると、絶縁材32は、上面視においてフランジ部22bから露出する露出部32aを有している。これにより、絶縁材31の露出部31a及び絶縁材32の露出部32aがコイル部品1の表面において露出するので、絶縁材31及び絶縁材32をマーカーとして利用することができる。
図示の実施形態では、絶縁材31はL軸方向において第1の端面10aの近傍に配置されているのに対し、コイルパターンC16の引出導体C16bは、L軸方向において第1の端面10aと反対側にある第2の端面10cから外部電極22に向かって露出している。上記のとおり、コイル導体25は、引出導体C16bにおいて外部電極22と接続されている。よって、絶縁材31の位置に基づいて、コイル導体25が外部電極22と接続される位置を把握することができる。具体的には、絶縁材31の位置に基づいて、絶縁材31の近くにある第1の端面10aとL軸方向において反対側にある第2の端面10cにおいてコイル導体25が外部電極22と接続されることが分かる。絶縁材32は、L軸方向において第2の端面10cの近傍に配置されているのに対し、コイルパターンC11の引出導体C11bは、L軸方向において第2の端面10cと反対側にある第1の端面10aから外部電極21に向かって露出している。上記のとおり、コイル導体25は、引出導体C11bにおいて外部電極21と接続されている。よって、絶縁材32の位置に基づいて、コイル導体25が外部電極21と接続される位置を概ね把握することができる。具体的には、絶縁材32の位置に基づいて、絶縁材32の近くにある第2の端面10cとL軸方向において反対側にある第1の端面10aにおいてコイル導体25が外部電極21と接続されることが分かる。
絶縁材31及び絶縁材32の配置について図5及び図6を参照してさらに説明する。図5は、図3の断面図の右上隅付近を拡大して示している。図5に示されているように、絶縁材32は、外部電極22のフランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分とを結ぶ線分上に位置する。言い換えると、外部電極22のフランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分とを結ぶ線分は、絶縁材32を通過する。このように、フランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分との間に絶縁性に優れた絶縁材32が配置されているため、絶縁材32によってフランジ部22bとコイルパターンC11との間での絶縁破壊を防止することができる。図示を省略しているが、一実施形態において、絶縁材31は、外部電極21のフランジ部21cの任意の部分とコイルパターンC16の任意の部分とを結ぶ線分上に位置する。絶縁材31と外部電極21のフランジ部21cとの配置は、上述した絶縁材32と外部電極22のフランジ部22bとの配置と同様に考えることができる。フランジ部21cの任意の部分とコイルパターンC16の任意の部分との間に絶縁性に優れた絶縁材31が配置されているため、絶縁材31によりフランジ部21cとコイルパターンC16との間での絶縁破壊を防止することができる。一実施形態において、絶縁材32は、外部電極22のフランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分とを結ぶ線分のうちd3よりも短い長さを有する任意の線分上に位置する。外部電極22のフランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分とを結ぶ線分のうちd3以上の長さを有する線分を考えた場合、フランジ部22bとコイルパターンC11との間の当該d3以上の長さを有する線分に対応する区間では絶縁破壊は起こらないので、この区間に絶縁材32を配置しなくともよい。同様に、一実施形態において、絶縁材31は、外部電極21のフランジ部21cの任意の部分とコイルパターンC16の任意の部分とを結ぶ線分のうち、d1よりも短い長さを有する任意の線分上に位置する。
図6は、絶縁材32の変形例を示す。図5に示されている絶縁材32が外部電極22に接するように配置されているのに対し、図6に示されている絶縁材32は、外部電極22からやや離間して配置されている。図6に示されている絶縁材32も、外部電極22のフランジ部22bの任意の部分とコイルパターンC11の任意の部分とを結ぶ線分上に位置しているため、コイルパターンC11とフランジ部22bとの間における絶縁破壊を防止することができる。同様に、絶縁材31は、外部電極21から離間して配置されてもよい。
次に、コイル部品1の製造方法の一例を説明する。まず、上部カバー層18となる上部積層体及び下部カバー層19となる下部積層体を形成する。上部積層体は、磁性体層18a~18dとなる複数の磁性体シートを積層することによって形成される。同様に、下部積層体は、磁性体層19a~19dとなる複数の磁性体シートを積層することによって形成される。磁性体シートは、例えば、プラスチック製のベースフィルムの表面にスラリーを塗布して乾燥させ、乾燥後のスラリーを所定のサイズに切断することで得られる。スラリーは、例えば軟磁性金属粒子を含む樹脂材料に溶剤を加えて作製される。軟磁性金属粒子が分散された樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れた樹脂材料が用いられ得る。
次に、本体部20となる中間積層体を形成する。中間積層体は、磁性体層11~16となる磁性体シートにコイルパターンC11~C16となる未焼成の導体パターンが設けられた複合シートを積層することによって形成される。この複合シートを形成するために、まず上記と同様にして磁性体シートを作成する。次に、この磁性体シートのビアV1~V5に相当する位置に貫通孔を形成する。次に、各磁性体シートに例えばスクリーン印刷法により導電ペーストを印刷することで、当該各磁性体シートに未焼成の導体パターンを形成する。このとき、各磁性体シートに形成された各貫通孔に導電ペーストが埋め込まれる。このようにしてコイルパターンC11~C16及びビアV1~ビアV5となる未焼成の導体パターンが設けられる。各導体パターン及び各ビアは、スクリーン印刷法以外にも公知の様々な方法で形成され得る。
次に、磁性基体10の最下層となる磁性体シート(例えば、磁性体層19dとなる磁性体シート)の下面に絶縁材31となる絶縁体パターンを設け、また、磁性基体10の最上層となる磁性体シート(例えば、磁性体層18dとなる磁性体シート)の上面に絶縁材32となる絶縁体パターンを設ける。絶縁体パターンは、ガラスなどの絶縁材料を含む。絶縁体パターンは、印刷、転写、又はこれら以外の公知の手法で磁性体シート上に形成される。
次に、下部積層体、中間積層体、及び上部積層体をT軸方向の負方向側から正方向側に向かってこの順序で積層し、この積層された各積層体をプレス機により熱圧着することで本体積層体が得られる。この本体積層体を作成する工程において、絶縁材31となる絶縁体パターン及び絶縁材32となる絶縁体パターンに対して積層方向に圧力が加えられる。この圧力により、絶縁材31となる絶縁体パターンは磁性基体10の最下層となる磁性体シートに下面側から埋め込まれ、絶縁材32となる絶縁体パターンは磁性基体10の最上層となる磁性体シートに上面側から埋め込まれる。
次に、ダイシング機やレーザ加工機等の切断機を用いて上記本体積層体を所望のサイズに個片化することで、チップ積層体が得られる。次に、このチップ積層体を脱脂し、脱脂されたチップ積層体を加熱処理する。このチップ積層体の端部に対して、必要に応じて、バレル研磨等の研磨処理を行う。
次に、このチップ積層体の両端部に導体ペーストを塗布することにより、外部電極21及び外部電極22を形成する。外部電極21及び外部電極22には、必要に応じて、半田バリア層及び半田濡れ層の少なくとも一方が形成されてもよい。以上により、コイル部品1が得られる。
上記の製造方法に含まれる工程の一部は、適宜省略可能である。コイル部品1の製造方法においては、本明細書において明示的に説明されていない工程が必要に応じて実行され得る。上記のコイル部品1の製造方法に含まれる各工程の一部は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、随時順番を入れ替えて実行され得る。上記のコイル部品1の製造方法に含まれる各工程の一部は、可能であれば、同時に又は並行して実行され得る。
次に、上記の実施形態による作用効果について説明する。まず、コイル軸の周りに巻かれたコイル導体を磁性基体内に埋め込んだコイル部品においてインダクタンスを向上させるための一般的なアプローチについて説明する。この種のコイル部品のインダクタンスを向上させるには、一般に知られている2つのアプローチがある。第1のアプローチはコイル導体のコア領域の面積を大きくすることであり、第2のアプローチはコイル導体の巻数を増やすことである。コイル部品の素子サイズを大きくせずに第1のアプローチによってインダクタンスを向上させるためには、コイル軸に垂直な方向におけるコイル導体と外部電極(具体的には、外部電極のうち磁性基体のコイル軸と交わらない面に設けられた部分)との間の距離を小さくすることが必要となる。コイル軸に垂直な方向においてコイル導体と外部電極との間の距離を小さくすることができれば、素子サイズを大きくしなくともコイル導体の内径を大きくすることができるので、その結果、コア領域の面積を大きくすることができる。コイル部品の素子サイズを大きくせずに第2のアプローチによってインダクタンスを向上させるためには、コイル軸に沿う方向におけるコイル導体と外部電極(具体的には、外部電極のうち磁性基体のコイル軸と交わる面に設けられた部分)との間の距離を小さくすることが必要となる。コイル軸に沿う方向においてコイル導体と外部電極との間の距離を小さくすることができれば、素子サイズを大きくしなくともコイル導体のコイル軸に沿う方向における寸法(コイル長)を大きくすることができるので、その結果、コイル導体の巻き数を増やすことができる。
従来は、コイル導体が埋め込まれている磁性基体の体積抵抗率及びコイル部品の使用電圧に基づいて、コイル導体と外部電極との間で絶縁破壊が起こさないための絶縁距離を算出し、コイル導体と外部電極との間の距離が算出された絶縁距離以上となるようにコイル部品の設計を行っている。磁性基体の体積抵抗率が一様であれば、コイル軸に垂直な方向及びコイル軸に沿う方向のいずれにおいても絶縁を確保するために必要な絶縁距離は同じである。このため、従来のコイル部品においては、コイル軸に垂直な方向及びコイル軸に沿う方向のいずれにも同じ絶縁距離を設定することが通常である。
これに対し、上記の実施形態においては、コイル軸Aに沿う方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離であるd2及びd4を、コイル軸Aと垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離であるd1及びd3よりも小さくしている。コイル部品のインダンタンスは、コイル導体のコア領域の面積に比例して大きくなり、コイル導体の巻き数の二乗に比例して大きくなる。よって、上記の実施形態のように、コイル軸Aに沿う方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離をコイル軸Aと垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離よりも小さくすることにより、コイル導体の巻数の増加によるインダクタンス向上の効果を得ることができる。このように、上記の実施形態は、コイル軸Aに沿う方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離d2、d4をコイル軸Aと垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離d1、d3よりも小さくすることにより、コイル部品1のインダクタンスを効率良く向上させている。
コイル軸Aに沿う方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離d2,d4をコイル軸Aと垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離d1、d3よりも小さくすると、外部電極22の電位に近い電位を有するコイルパターンC16と外部電極21との間、及び、外部電極21の電位に近い電位を有するコイルパターンC11と外部電極22との間での絶縁破壊が起こりやすくなる。この点を考慮し、上記実施形態のコイル部品1においては、コイル導体25のうち外部電極21のフランジ部21cと対向するコイルパターンC16とフランジ部21cとの間に絶縁材31が設けられている。これにより、コイル軸Aに沿う方向において外部電極21とコイル導体25との間の絶縁が確保される。一実施形態において、絶縁材31は、外部電極21のフランジ部21cの任意の部分とコイルパターンC16の任意の部分とを結ぶ線分上に位置するように配置されるので、コイル軸Aに沿う方向において外部電極21とコイル導体25との間を確実に絶縁することができる。コイル軸A方向の他端においては、コイルパターンC11と外部電極22のフランジ部21bとの間に絶縁材32が設けられているので、コイル軸Aに沿う方向において外部電極22とコイル導体25との間の絶縁が確保される。
仮に、コイル軸Aに垂直な方向におけるコイル導体25と外部電極21、22との距離d1、d3を、d2及びd4と同程度に小さくしようとすると、コイル軸Aと垂直な方向においてコイル導体25と外部電極21及び外部電極22との間に絶縁材を配置して絶縁を確保する必要が生じる。他方、コイル導体25の一端と外部電極21及びコイル導体25の他端と外部電極22とは電気的に接続される必要がある。よって、コイル軸Aと垂直な方向においてコイル導体25と外部電極21及び外部電極22との間を絶縁するための絶縁材は、コイル導体25の両端と外部電極21及び外部電極22との電気的接続を阻害しない位置に配置されなければならない。つまり、コイル軸Aと垂直な方向においてコイル導体25と外部電極21及び外部電極22との間を絶縁するための絶縁材の配置には極めて高い加工精度が要求される。よって、コイル軸Aと垂直な方向においてコイル導体25と外部電極21(具体的には、主電極部21a)及び外部電極22(具体的には、主電極部22a)との間に絶縁材を配置することは望ましくない。これに対し、絶縁材31は、外部電極21のうちコイル導体25と機械的に接触しないフランジ部21cとコイル導体25との間に設けられるため、絶縁材31の配置には高い加工精度は要求されない。高い加工精度が要求されないのは絶縁材32についても同様である。よって、上記の実施形態のように絶縁材31及び絶縁材32によって、コイル導体25と外部電極21及び外部電極22との絶縁を容易に確保できるという効果が得られる。
絶縁材31及び絶縁材32は、磁性基体10よりも透磁率が低い絶縁材料から構成されるため、インダクタンスの劣化要因となり得る。上記の実施形態において、絶縁材31は、磁性基体10のコイル軸Aと交差する第2の主面10fの全部ではなく一部を覆っているので、絶縁材料から成る要素を付加することによるインダクタンスの劣化を抑制することができる。同様に、上記の実施形態において、絶縁材32は、磁性基体10のコイル軸Aと交差する第1の主面10eの全部ではなく一部を覆っているので、絶縁材料から成る要素を付加することによるインダクタンスの劣化を抑制することができる。
上記の一実施形態において、絶縁材31は、コイル軸Aに沿う方向から視た視点でコア領域40cと重複しない位置に設けられる。これにより、絶縁材31によるインダクタンスの劣化を抑制することができる。同様に、絶縁材32は、コイル軸Aに沿う方向から視た視点でコア領域40cと重複しない位置に設けられるので、絶縁材32によるインダクタンスの劣化を抑制することができる。
上記の一実施形態において、重複領域40a1における軟磁性金属粒子の充填率を高めることができる。同様に、重複領域40b1における軟磁性金属粒子の充填率を高めることができる。重複領域40a1及び重複領域40b1は、コイル導体25を流れる電流により発生する磁束が集中する領域である。よって、重複領域40a1及び/又は重複領域40b1における軟磁性金属粒子の充填率を高めることにより、コイル部品1のインダクタンスを向上させることができる。
上記の一実施形態において、絶縁材31は、下部カバー領域40bから光学的に識別可能である。よって、絶縁材31をマーカーとして利用することができる。つまり、絶縁材31によって、コイル部品の向きや姿勢を確認することができる。絶縁材32もマーカーとして利用することができる。
上記のコイル部品1を搭載することにより、寸法を大きくすることなく優れたインダンタンスを有する回路を実現することができる。また、かかる回路を実装することにより、優れた性能を発揮する電子機器を提供することができる。また、高いインダクタンスが要求されない場合には、コイル部品1を小型化することができる。また、かかる小型化されたコイル部品1を搭載する回路基板及び電子機器の寸法も小さくすることができる。
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
1 コイル部品
2 回路基板
10 磁性基体
10a 第1の端面(第1面)
10c 第2の端面(第2面)
10e 第1の主面(第4面)
10f 第2の主面(第3面)
21、22 外部電極
21a、22a 主電極部
21b、21c、22b、22c フランジ部
25 導体パターン
31 第1絶縁材
32 第2絶縁材
C11~C16 コイルパターン
40a 上部カバー領域
40b 下部カバー領域
40c コア領域
40a1、40b1 重複領域

Claims (14)

  1. 軟磁性金属粒子を含み、第1面、前記第1面と対向する第2面、前記第1面と前記第2面とを接続する第3面、及び前記第3面に対向する第4面を有する磁性基体と、
    前記磁性基体の前記第1面に設けられた第1主電極部及び前記第3面に設けられた第1フランジ部を有する第1外部電極と、
    前記磁性基体の前記第2面に設けられた第2主電極部及び前記第4面に設けられた第2フランジ部を有する第2外部電極と、
    前記第3面に対向するように設けられ前記第2外部電極に接続される第1引出導体を含む第1コイルパターン、及び、前記第4面に対向するように設けられ前記第1外部電極に接続される第2引出導体を含む第2コイルパターンを有し、前記第3面及び前記第4面と交わるコイル軸の周りに延びるコイル導体と、
    前記第2外部電極の前記第2フランジ部と前記第2コイルパターンとの間に前記第4面のうち前記第2フランジ部側の一部のみを覆うように設けられた絶縁材と、
    を備え、
    前記第2コイルパターンと前記第2外部電極の前記第2フランジ部との間の距離は、前記第2コイルパターンと前記第2外部電極の前記第2主電極部との間の距離よりも小さ
    前記第2コイルパターンは、前記磁性基体に接する、
    コイル部品。
  2. 前記絶縁材は、前記第2外部電極の前記第2フランジ部の任意の部分と前記第2コイルパターンの任意の部分とを結ぶ線分上に位置する、
    請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記磁性基体は、前記コイル導体の内側に配置されたコア領域を有し、
    前記絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記コア領域と重複しない位置に設けられる、
    請求項1又は請求項2に記載のコイル部品。
  4. 前記磁性基体は、前記第2コイルパターンと前記第4面との間にあるカバー領域を有し、
    前記カバー領域における前記軟磁性金属粒子の充填率は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記絶縁材と重複する領域においてそれ以外の領域よりも高い、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコイル部品。
  5. 前記絶縁材は、前記カバー領域から光学的に識別可能である、
    求項4記載のコイル部品。
  6. 前記絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記第2外部電極の前記第2フランジ部と重複しないマーカー部を有する、
    請求項5に記載のコイル部品。
  7. 前記第1外部電極の前記第1フランジ部と前記第1コイルパターンとの間に前記第3面の一部を覆うように設けられた他の絶縁材を備え、
    前記第1コイルパターンと前記第1外部電極の前記第1フランジ部との間の距離は、前記第1コイルパターンと前記第1外部電極の前記第1主電極部との間の距離よりも小さい、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコイル部品。
  8. 前記他の絶縁材は、前記第1外部電極の前記第1フランジ部の任意の部分と前記第1コイルパターンの任意の部分とを結ぶ線分上に位置する、
    請求項7に記載のコイル部品。
  9. 前記磁性基体は、前記コイル導体の内側に配置されたコア領域を有し、
    前記他の絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記コア領域と重複しない位置に設けられる、
    請求項7または請求項8のいずれか1項に記載のコイル部品。
  10. 前記磁性基体は、前記第1コイルパターンと前記第3面との間にある他のカバー領域を有し、
    前記他のカバー領域における前記軟磁性金属粒子の充填率は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記他の絶縁材と重複する領域においてそれ以外の領域よりも高い、
    請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のコイル部品。
  11. 前記他の絶縁材は、前記他のカバー領域から光学的に識別可能である、
    求項10記載のコイル部品。
  12. 前記他の絶縁材は、前記コイル軸に沿う方向から視た視点で前記第1外部電極の前記第1フランジ部と重複しない他のマーカー部を有する、
    請求項11に記載のコイル部品。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のコイル部品を含む回路基板。
  14. 請求項13に記載の回路基板を含む電子機器。
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