JP2006278484A - コイル部品、及びコイル部品の製造方法 - Google Patents

コイル部品、及びコイル部品の製造方法 Download PDF

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俊秋 菊池
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淳 赤川
Yoshihiro Maeda
佳宏 前田
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義彦 矢野
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Abstract

【課題】 容易に作製可能なコイル部品を提供すること。
【解決手段】 このコイル部品1は、一平面に沿って形成されるコイル34と、コイル34を両面から挟み込むように配置される上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12と、を備え、コイル34の軸心周りの領域に配置される第1磁性部材13と、コイル34の外側の領域であって、上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12に挟み込まれる領域に配置される第2磁性部材14と、を備え、第1磁性部材13及び第2磁性部材14と上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12とがそれぞれ離隔して配置されている。
【選択図】 図5

Description

本発明は、コイル部品、及びコイル部品の製造方法に関する。
平面コイルをコアで挟み込んで形成されるコイル部品が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。下記特許文献1に記載されているコイル部品は、平面コイルの軸心部分と外周部分とにコアと一体的に形成された磁性部分が配置されている(下記特許文献の図26参照)。
特開2002−203732号公報
上記特許文献1に記載のコイル部品は、コアとなる材料基板を準備し、その材料基板に所定の加工を施すことで作製される。ところで、コイル部品の各部の寸法を厳密に設定しようとすると、材料基板の加工は微細になると共に加工精度を上げることも要求されるので、加工性が低下して容易にコイル部品を作製することが困難になる。
そこで本発明は、容易に作製可能なコイル部品を提供することを目的とする。また、そのようなコイル部品を製造する製造方法を提供することを目的とする。
本発明のコイル部品は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、コイルの軸心周りの領域に配置される第1磁性部材と、コイルの外側の領域であって、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第2磁性部材と、を備え、第1磁性部材と一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されると共に、第2磁性部材と一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されている。
本発明によれば、コイルの軸心周り及び外側に配置される第1磁性部材及び第2磁性部材を磁性基板とは別途独立して設けているので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品を作製することができる。また、第1磁性部材及び第2磁性部材と磁性基板とは離隔しているので、第1磁性部材及び第2磁性部材と磁性基板とが対向する位置の磁路にギャップを設けることができる。
本発明のコイル部品の製造方法は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品の製造方法であって、磁性基板となる基板形成領域を含む磁性基板母材を一対準備する母材準備工程と、コイルが複数形成されたコイル集合体を準備するコイル準備工程と、コイルの軸心周りの領域に配置される第1磁性部材となる第1磁性材料を準備すると共に、コイルの外側の領域であって、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第2磁性部材となる第2磁性材料を準備する磁性材料準備工程と、一対の磁性基板母材の間に、コイル集合体と、第1磁性材料と、第2磁性材料とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する組立工程と、当該作製したコイル組立集合体を切り離してコイル部品とする切断工程と、を備える。
本発明によれば、コイルの軸心周り及び外側に配置される第1磁性部材及び第2磁性部材を磁性基板とは別途独立して準備するので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品を作製することができる。
また本発明のコイル部品の製造方法では、一対の磁性基板母材の少なくともいずれか一方に、第1磁性材料及び第2磁性材料の少なくともいずれか一方の位置を定めるためのマーカーが形成されていることも好ましい。位置を定めるためのマーカーが形成されているので、磁性基板母材に対して第1磁性材料及び第2磁性材料を的確に配置することができる。
また本発明のコイル部品の製造方法では、コイル集合体は、基板の主面に沿ってコイルが複数形成されていると共に、基板を貫通する開口部が設けられていることも好ましい。開口部に第1磁性材料又は第2磁性材料を配置することができるので、第1磁性材料又は第2磁性材料をコイル集合体に対して的確に配置することができる。
また本発明のコイル部品の製造方法では、磁性基板母材を囲繞するように形成されると共に、第2磁性材料の位置を定めるための位置決め手段が形成されている配置治具を準備する治具準備工程を備え、組立工程においては、配置治具に一対の磁性基板母材の一方を配置し、当該配置された磁性基板母材に第2磁性材料を配置治具によって位置を定めながら接着することも好ましい。配置治具によって磁性基板母材に対する第2磁性材料の位置を定めながらコイル組立集合体を作製することができるので、磁性基板母材に対して第2磁性材料を的確に配置することができる。
本発明によれば、独立して加工した磁性基板、第1磁性部材、及び第2磁性部材を組み合わせてコイル部品を作製できるので、容易に寸法精度のよいコイル部品を提供できる。更に、磁路にギャップを設けることができるので、磁気飽和を緩和して直流重畳特性を向上することができる。
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
本発明の実施形態であるコイル部品について図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態におけるコイル部品1の斜視図である。コイル部品1は表面実装型のコイル部品である。コイル部品1は、平板状のコア構造体10と、他の基板と電気的に接続される外部端子20とを備えている。コア構造体10は、主に平板状の上部フェライトコア11(磁性基板)及び主に平板状の下部フェライトコア12(磁性基板)から構成されており、上部フェライトコア11と下部フェライトコア12が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。
コイル構造体10の分解斜視図を図2に示す。上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12は、それぞれ矩形平板状をなしている。上部フェライトコア11と下部フェライトコア12との間には、第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14が配置されている。第1磁性部材13は角柱形状をなしており、上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12の略中央部に配置されている。尚、第1磁性部材13は円柱形状でもよい。第2磁性部材14は棒状の部材であって、上部フェライトコア11(下部フェライトコア12)の互いに対向する辺に沿って配置されている。第1磁性部材13及び第2磁性部材14はそれぞれ磁性材料によって形成されている。第1磁性部材13及び第2磁性部材14の、下部フェライトコア12から上部フェライトコア11に向かう方向の高さは、互いに同一となるように形成されている。
従って、第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14を下部フェライトコア12に配置し、その上に上部フェライトコア11を配置すると、上部フェライトコア11と下部フェライトコア12との間に空隙が形成される。また、このようにして下部フェライトコア12、第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14、上部フェライトコア11を積み重ねてコア構造体10を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に第1磁性部材13が配されることになる。
図1の状態から外部端子20を取り除いた状態の斜視図を図3に示す。図3に示すように、コア構造体10を構成する上部フェライトコア11と下部フェライトコア12との間における空隙部分にコイル基板30が納められている。コイル基板30は保護樹脂層33によって覆われている。保護樹脂層33の周囲には接着樹脂層40が設けられている。従って、コイル基板30とコア構造体10との間には保護樹脂層33及び接着樹脂層40が介在している。保護樹脂層33はコイル基板30を保護するために設けられている樹脂層である。接着樹脂層40は、保護樹脂層33で覆われたコイル基板30をコア構造体10に対して固定するための樹脂層である。
コア構造体10の空隙が臨む端面からは、コイル基板30の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁板31、導出端電極32、及び保護樹脂層33が露出している。絶縁板31はコイル基板30を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極32は後述するコイルに電気的に接続されており、図1に示した外部端子20とも電気的に接続される部分である。
コイル基板30について図4を参照しながら説明する。図4はコイル基板30の平面図である。コイル基板30の中央部分には穴35が形成されている。導体材料によって形成されたコイル34が、穴35を囲むように配置されている。コイル34は、穴35に望む部分から外側に向かって、穴35を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル34はコイル基板30の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極32に電気的に接続されている。
コイル基板30の一方の面に形成されているコイル34が接続されている導出端電極32と、他方の面に形成されているコイル34が接続されている導出端電極32とは、それぞれコイル基板30の対向する辺に設けられている。また、コイル基板30の両面に設けられているコイル34は、穴35の周縁部に形成された表裏コンタクト部36によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板30の一方の辺に設けられている導出端電極32と、他方の辺に設けられている導出端電極32との間に電圧を印加すると、コイル基板30の一方の面に形成されているコイル34から、他方の面に形成されているコイル34へと流れる電流が生じる。
コイル基板30の穴35には第1磁性部材13が挿入される。この様子を説明するために、図3における第1磁性部材13近傍での断面図を図5に示す。図5に示すように、第1磁性部材13はコイル基板30の穴35に挿入されている。
下部フェライトコア12と第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14は互いに接着樹脂層40を介して接着されている。また、下部フェライトコア12と第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14とは離隔して配置されている。従って、下部フェライトコア12と第1磁性部材13との間には微小ギャップ44が形成され、下部フェライトコア12と一対の第2磁性部材14との間にはそれぞれ微小ギャップ42が形成されている。
同様に、上部フェライトコア11と第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14は互いに接着樹脂層40を介して接着されている。また、上部フェライトコア11と第1磁性部材13及び一対の第2磁性部材14とは離隔して配置されている。従って、上部フェライトコア11と第1磁性部材13との間には微小ギャップ41が形成され、上部フェライトコア11と一対の第2磁性部材14との間にはそれぞれ微小ギャップ43が形成されている。
本実施形態の場合、微小ギャップ41,42,43,44にはそれぞれ接着樹脂層40が充填形成されている。これらの微小ギャップ41〜44は、コイル基板30のコイル34に流れる電流で、上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12が磁気飽和するのを緩和するために設けられている。より具体的には、このような微小ギャップ41〜44を設けることで、直流重畳した場合に生じる磁気飽和の閾値がより大きくなり、直流重畳特性が向上する。
コイル34及び表裏コンタクト部36の表面には酸化膜34aが形成されている。酸化膜34aはコイル34及び表裏コンタクト部36の表面に一様に形成されている。従って、コイル基板30の周囲に配置される保護樹脂層33は、コイル34の各巻き線の間に一様に入り込む。この結果、コイル34と保護樹脂層33との間に微小空洞が形成されにくくなり、コイル34と保護樹脂層33との密着性がより向上する。
引き続いて、コイル部品1の製造方法を説明する。図6はコイル部品1の製造方法の手順を示す図である。本実施形態のコイル部品1の製造方法は、母材準備工程S01、コイル準備工程S02、磁性材料準備工程S03、組立工程S04、切断工程S05、外部電極形成工程S06、の各工程を備えている。尚、以下の説明においては適宜図7及び図8を参照する。図7は、この製造方法において用いられる、磁性基板母材71、コイル集合体72、第1磁性部材13、第2磁性材料73の構成を示している。
まず、母材準備工程S01において、一対の磁性基板母材71を準備する。この磁性基板母材71は、上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12となる基板形成領域を有し、磁性材料からなる矩形平板状の基板である。
続いて、コイル準備工程S02において、コイル34が複数形成されたコイル集合体72を準備する。コイル集合体72は、矩形平板状の絶縁板721と、絶縁板721に複数列に配列して形成された複数のコイル34と、から構成されている。本実施形態では、コイル34は、1列に4個ずつ4列に配列されて、合計16個形成されている。各コイル34の軸心付近には絶縁板721を貫通する円形の穴35がそれぞれ形成されている。各コイル34に対応して、コイル34の周りに導出端電極32が形成されている。コイル34の各列の間には、コイル34の列に沿った長方形状の溝722が等間隔に3本形成されている。3本の溝722は、それぞれ絶縁板721の辺と平行に形成されている。3本の溝722は、後述する第2磁性材料73が挿通可能に形成されている。
ここで、コイル集合体72の製造方法について説明する。まず、絶縁板721を準備する。この絶縁板721は板厚が60μmのものであって、ガラスクロスにBTレジンが含浸されており、既に穴35及び溝722が形成されているものとする。
絶縁板721の表面及び裏面に下地層を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する。この絶縁板721の表面及び裏面に同時に形成した下地層それぞれの上にフォトレジスト層をそれぞれ同時に電着成膜する。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層において、コイル34を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部を形成する。
このようにパターン形成したフォトレジスト層をめっきマスクとして、除去部に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル用めっき層を形成する。このコイル導体用めっき層を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する。
この状態から、コイル用めっき層が形成されている部分以外の下地層をエッチングして除去し、下地部をコイル用メッキ層と絶縁板721との間に残す。
その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル用めっき層を電着により更に成長形成させる。これにより、コイル34としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル間の間隔が15μm以下になるまで高密度にコイル34を成長形成させることができる。
コイル用めっき層の形成完了によりコイル34を絶縁板31の両面に形成し終えた後、コイル34の表面に酸化膜を形成する。その後、保護樹脂層を絶縁板721の両面に印刷し、保護樹脂層でコイル34を被覆して保護することでコイル集合体72が完成する。
続いて、磁性材料準備工程S03において、第1磁性部材13となる第1磁性材料と、第2磁性部材14となる第2磁性材料とを準備する。本実施形態においては、第1磁性材料がそのまま第1磁性部材13となるので、第1磁性部材13を16個準備する。また、第2磁性材料73は、第2磁性部材14の4倍の長さと2倍の幅とを有する磁性材料である。この第2磁性材料73を5本準備する。
続いて、組立工程S04において、一対の磁性基板母材71の間に、コイル集合体72と、第1磁性部材13と、第2磁性材料73とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する。
より具体的には、図7に示すように、磁性基板母材71に第2磁性材料73をそれぞれ等間隔で配置する。磁性基板母材71には明示しないマーカーが形成されていて、第2磁性材料73の位置決めをすることができるようになっている。このマーカーは、磁性基板母材71に一体的に凸部として形成しても彫りこんで形成してもよく、樹脂といったマーカー材料によって磁性基板母材71の主面上に付加的に凸部を形成してもよい。
磁性基板母材71に第2磁性材料73を配置する際に、磁性基板母材71には接着剤を塗布する。第2磁性材料73を配置した磁性基板母材71にコイル集合体72を配置する。この際、コイル集合体72の3本の溝722にそれぞれ第2磁性材料73が一つずつ収まるように配置する。また、両端に配置されている第2磁性材料73は、コイル集合体72を挟むように配置される。
更に、コイル集合体72に形成されている各穴35に、それぞれ第1磁性材料13を配置する。この状態で更に接着剤を塗布し、もう一方の磁性基板母材71を載置する。これにより、一対の磁性基板母材71に、コイル集合体72と第1磁性部材13と第2磁性材料73とを挟み込んだコイル組立集合体7が作製される。
続いて、切断工程S05が行われる。切断工程S05では、組み立てられたコイル組立集合体7を切り離して、16個のコイル部品1に対応した素子に分割する。
続いて、外部電極形成工程S06が行われる。外部電極形成工程S06では、個々分割した素子に外部電極20を形成して図1に示すコイル部品1が完成する。
上述した製造方法においては、磁性基板母材71にマーカーを形成して第2磁性材料の位置を決めたが、図8に示すような配置治具8を用いてもよい。図8に示す配置治具8を用いる場合には、4つのコイル基板30を含むコイル集合体72aを4本と、図7に示した第2磁性材料73よりも長い第2磁性材料73aと、一対の磁性基板母材71と、16個の第1磁性部材13とを用いる。
配置治具8は、磁性基板母材72を囲繞するように形成されると共に、第2磁性材料73aの位置を定めるための突起部811,812(位置決め手段)が形成されている枠状の治具である。配置治具8は、一対の桟81と、一対の桟82とによって矩形枠状に構成されている。桟81の両端には突起部811が一対形成され、その一対の突起部812の間に突起部812が4つ形成されている。
桟82の長さは第2磁性材料73aの長さと略同一である。また、突起部811,812の間隔は第2磁性材料73aの幅と略同一である。従って、一対の桟81及び一対の桟82によって囲繞される空間に磁性基板母材71を配し、一対の桟81に形成されている突起部811,812の間に第2磁性材料73aを掛け渡すと、磁性基板母材71に対して第2磁性材料73aを位置決めした状態で配置することができる。また、このように配置した第2磁性材料73aそれぞれの間には、コイル集合体72aをそれぞれ配置することができる。従って、組立工程S04において、このように配置治具8を用いて、磁性基板母材71、第2磁性材料73a、コイル集合体72aを相互に位置決めしながら配置することができる。配置治具8を用いて組み立てられたコイル組立集合体7aは、配置治具8を図8中の下方に抜き取った後に、切断工程S05を施すことが好ましい。尚、配置治具8を用いる際には、組立工程S04に先立って、配置治具8を準備する治具準備工程が必要となる。
本実施形態によれば、コイル34の軸心周り及び外側に配置される第1磁性部材13及び第2磁性部材14を上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12とは別途独立して設けているので、独立して加工した各部材を組み合わせてコイル部品1を作製することができる。また、第1磁性部材13及び第2磁性部材14と上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12とは離隔しているので、第1磁性部材13及び第2磁性部材14と上部フェライトコア11及び下部フェライトコア12とが対向する位置の磁路にギャップ41〜44を設けることができる。
本発明の実施形態であるコイル部品の外観を示す図である。 図1のコア構造体を示す図である。 図1のコイル部品から外部端子を取った様子を示す図である。 図3のコイル基板の平面図である。 図3のコイル部品の中央付近における断面図である。 本実施形態のコイル部品の製造方法を説明するための図である。 図6の製造方法によって作製されるコイル組立集合体の構成を示す図である。 図6の製造方法によって作製されるコイル組立集合体の構成を示す図である。
符号の説明
1…コイル部品、10…コア構造体、11…上部フェライトコア、12…下部フェライトコア、20…外部端子、30…コイル基板、31…絶縁板、32…導出端電極、33…保護樹脂層、34…コイル、36…表裏コンタクト部、40…接着樹脂層、71…磁性基板母材、72…コイル集合体。

Claims (5)

  1. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、
    前記コイルの軸心周りの領域に配置される第1磁性部材と、
    前記コイルの外側の領域であって、前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第2磁性部材と、を備え、
    前記第1磁性部材と前記一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されると共に、前記第2磁性部材と前記一対の磁性基板それぞれとが離隔して配置されていることを特徴とするコイル部品。
  2. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品の製造方法であって、
    前記磁性基板となる基板形成領域を含む磁性基板母材を一対準備する母材準備工程と、
    前記コイルが複数形成されたコイル集合体を準備するコイル準備工程と、
    前記コイルの軸心周りの領域に配置される第1磁性部材となる第1磁性材料を準備すると共に、前記コイルの外側の領域であって、前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第2磁性部材となる第2磁性材料を準備する磁性材料準備工程と、
    前記一対の磁性基板母材の間に、前記コイル集合体と、前記第1磁性材料と、前記第2磁性材料とを挟み込んで接着し、コイル組立集合体を作製する組立工程と、
    当該作製したコイル組立集合体を切り離して前記コイル部品とする切断工程と、
    を備えることを特徴とするコイル部品の製造方法。
  3. 前記一対の磁性基板母材の少なくともいずれか一方に、前記第1磁性材料及び前記第2磁性材料の少なくともいずれか一方の位置を定めるためのマーカーが形成されていることを特徴とする請求項2に記載のコイル部品の製造方法。
  4. 前記コイル集合体は、基板の主面に沿って前記コイルが複数形成されていると共に、前記基板を貫通する開口部が設けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載のコイル部品の製造方法。
  5. 前記磁性基板母材を囲繞するように形成されると共に、前記第2磁性材料の位置を定めるための位置決め手段が形成されている配置治具を準備する治具準備工程を備え、
    前記組立工程においては、前記配置治具に前記一対の磁性基板母材の一方を配置し、当該配置された磁性基板母材に前記第2磁性材料を前記配置治具によって位置を定めながら接着する、ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のコイル部品の製造方法。
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