JP2007158247A - コイル素子、及びコイル素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル素子としての特性を従来よりも向上させつつその製造が容易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、穴３５を囲んで設けられているコイル３４を有するコイル基板３０と、矩形平板状の基板部１２１と、穴３５内に突出するように基板部１２１の主面１２１ａに配置される角柱状の凸部１２２と、主面１２１ａの各角部に配置されている角柱状の第１脚部１２３と、主面１２１ａの各辺略中央部に配置されている角柱状の第２脚部１２４と、を有し、凸部１２２、第１脚部１２３、及び第２脚部１２４それぞれの対向する面が互いに略平行となると共に、それら対向する面の間の距離が略同一となるように配置されている下部フェライトコア１２と、その間でコイル基板３０を挟み込むように配置されている矩形平板状の上部フェライトコア１１と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コイル素子、及びコイル素子の製造方法に関する。

平面コイルを一対のコアで挟み込んで形成されるコイル素子が知られている。そのようなコイル素子の一例として、下記特許文献１に記載されているものがある。下記特許文献１に記載されているコイル素子は、矩形平板の中央部に中足、四隅に外足が立設された第１のコアと、その第１のコアとの間に平面コイルを挟む矩形平板からなる第２のコアとから構成されている。
特開２００１−３４５２１５号公報

上記特許文献１に記載されているコイル素子においては、中足の断面形状を円、楕円、又は長円とし、外足の内側部分は中足の断面形状の曲線部分と同心円弧となるように形成されている（上記特許文献１の図１参照）。

ところで、このようなコイル素子の特性を向上させるためには、理想的には中足部分を円形とし、外足がその円形の中足を囲むリング状に一体的に形成することが好ましい。しかしながら、そのような形状のコアを製造するのは容易ではなく、コストアップの要因となる。

そこで本発明では、コイル素子の特性を従来よりも向上させつつその製造が容易なコイル素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るコイル素子は、穴が形成されていると共に、穴を囲んで設けられているコイルを有する平面コイルと、矩形平板状の基板部と、穴内に突出するように基板部の主面に配置される角柱状の凸部と、主面の各角部に配置されている角柱状の第１脚部と、主面の各辺略中央部に配置されている角柱状の第２脚部と、を有し、凸部、第１脚部、及び第２脚部それぞれの対向する面が互いに略平行となると共に、それら対向する面の間の距離が略同一となるように配置されている第１磁性部材と、第１磁性部材との間で平面コイルを挟み込むように配置されている矩形平板状の第２磁性部材と、を備える。

本発明によれば、平面コイルの穴内に突出する凸部の周囲に第１脚部及び第２脚部が配置されているので、凸部を第１脚部及び第２脚部が囲むように形成され、コイル素子の特性を向上できる。また、凸部、第１脚部、及び第２脚部は角柱状をなしているので、製造が容易である。更に、凸部、第１脚部、及び第２脚部それぞれの対向する面が略平行であってそれらの距離が略同一となっているので、例えば、一種類のスライサーを用いて第１磁性部材を加工できる。

また本発明に係るコイル素子では、平面コイルは、コイルに繋がる少なくとも一対の引出電極を有しており、第２脚部のうちの少なくとも一つは一対の引出電極の間に配置されていることも好ましい。

この好ましい態様によれば、一対の引出電極の間に第２脚部が配置されるので、引出電極はその第２脚部と第１脚部との間に配置されることになる。また、引出電極は第１磁性部材と第２磁性部材とによっても挟まれているので、その周囲に磁性部材が配置されることとなり、コイル素子の特性がより向上する。

また本発明に係るコイル素子では、穴は矩形であることも好ましい。この好ましい態様によれば、平明コイルの穴に角柱状の凸部を適切に配置することが可能となる。

本発明に係るコイル素子の製造方法は、穴が形成されていると共に、穴を囲んで設けられているコイルを有する平面コイル母材と、矩形平板状の基板の主面に角柱状の突起部が略等間隔で複数形成されている第１磁性母材と、矩形平板状の第２磁性母材とを準備する母材準備工程と、平面コイル母材の穴に突起部の中の一つが突出するように、平面コイル母材を第１磁性母材に載置する載置工程と、平面コイル母材を挟むように第２磁性母材を第１磁性母材に載置してコイル組立体を形成する組立工程と、穴に突出した突起部に隣接する突起部の略中央を通り、コイルを囲むようにコイル組立体を切断してコイル素子を得る切断工程と、を含む。

本発明によれば、平面コイルの穴内に突出する凸部の周囲に第１脚部及び第２脚部を配置するので、凸部を第１脚部及び第２脚部が囲むように形成することが可能となり、その特性を向上させたコイル素子を得ることができる。また、凸部、第１脚部、及び第２脚部は角柱状をなしているので、製造が容易である。更に、凸部、第１脚部、及び第２脚部それぞれの対向する面が略平行であってそれらの距離が略同一となっているので、例えば、一種類のスライサーを用いて第１磁性部材を加工できる。

本発明によれば、コイル素子の特性を従来よりも向上させつつその製造を容易なものとすることができる。

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（コイル素子）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、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、平板状の上部フェライトコア１１（第２磁性部材）及び主に平板状であって所定の凸形状が形成されている下部フェライトコア１２（第１磁性部材）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と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は矩形平板状をなしている。下部フェライトコア１２は、矩形平板状の基板部１２１と、基板部１２１の主面１２１ａに設けられている凸部１２２、第１脚部１２３、第２脚部１２４とを備えている。

凸部１２２は、角柱状であって、平面コイルの穴（詳細は後述する）内に突出するように基板部１２１の主面１２１ａの中央に配置されている。第１脚部１２３は、角柱状であって、主面１２１ａの各角部に配置されている。第２脚部１２４は、角柱状であって、主面１２１ａの各辺の略中央部に配置されている。

凸部１２２、第１脚部１２３、及び第２脚部１２４それぞれの対向する面は互いに略平行となるように配置されており、それら対向する面の間の距離が略同一となるように配置されている。従って、凸部１２２と第２脚部１２４との間の距離と、第２脚部１２４と第１脚部１２３との間の距離とは実質的に同一である。

凸部１２２の先端面は正方形をなしている。第２脚部１２４は、凸部１２２の先端面の互いに対向する辺の中点を結ぶ線で切断した長方形状に近似した先端面を有している。第１脚部１２３は、第２脚部１２４の先端面の互いに対向する長辺の中点を結ぶ線で切断した正方形状に近似した先端面を有している。

本実施形態の場合、凸部１２２の先端面と、第１脚部１２３の先端面と、第２脚部１２４の先端面とが同一平面上に位置するように形成されている。従って、上部フェライトコア１１を下部フェライトコア１２上に載置すると、凸部１２２の先端面、第１脚部１２３の先端面、及び第２脚部１２４の先端面に上部フェライトコア１１が接触する。尚、凸部１２２の先端面、第１脚部１２３の先端面、及び第２脚部１２４の先端面の高さを違えて形成してもよい。その場合、先端面が低く形成された部分において、上フェライトコア１１との間でギャップが形成される。

その結果、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間には空隙が形成される。このように上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２とを組み立ててコア構造体１０を構成すると、第１脚部１２３及び第２脚部１２４を含む実質的に閉磁路となった外殻部が形成されると共に、その外殻部の内側に凸部１２２が配置される。

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（平面コイル）が収められている。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の空隙が臨む端面の内、一対の端面からは、コイル基板３０の一端面が露出している。また、コア構造体１０の他の一対の端面からは、接着樹脂層４０が露出している。

コイル基板３０の一端面においては、絶縁板３１及び導出端電極３２（端子電極）が露出しており、その一端面が露出しているコア構造体の端面からは保護樹脂層３３及び接着樹脂層４０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ている部分である。

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を構成する絶縁基板３１の中央部分には穴３５が形成されている。本実施形態の場合、穴３５は、矩形の穴である。

絶縁基板３１には、穴３５を囲むように導体材料によってコイル３４（コイル導体）が形成されている。コイル３４は、穴３５に臨む部分から外側に向かって、穴３５を囲むように渦巻状に形成されている。コイル３４は、絶縁基板３１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。

絶縁基板３１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、それぞれ絶縁基板３１の対向する辺に設けられている。また、絶縁基板３１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、絶縁基板３１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、絶縁基板３１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。

絶縁基板３１における導出端電極３２の間には、凹部３７が形成されている。凹部３７は、導出端電極３２が設けられている辺から後退するように設けられている。

コイル基板３０を上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２とで挟み込むと、穴３５内には凸部１２２が突出する。同様にコイル基板３０を上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２とで挟み込むと、凹部３７には第２脚部１２４が入り込む。また、コイル基板３０の導出端電極３２の外側には第１脚部１２３が配置される。

引き続いて、コイル部品１の製造方法について説明する。図５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、磁性母材準備工程Ｓ０１（母材準備工程）と、コイル母材準備工程Ｓ０２（母材準備工程）と、載置工程Ｓ０３と、組立工程Ｓ０４と、切断工程Ｓ０５と、外部電極形成工程Ｓ０６とを含んでいる。

尚、以下の説明においては、コイル部品１を４個同時に製造する方法について説明する。また、以下の説明においては、適宜図６及び図７を参照する。図６は、磁性母材準備工程Ｓ０１の説明を補足するための図であり、図７は、載置工程Ｓ０３及び組立工程Ｓ０４を説明するための図である。

まず、磁性母材準備工程Ｓ０２において、一対の磁性母材を準備する。一方の磁性母材は切断後に上部フェライトコア１１となる磁性母材であって、矩形平板状をなしている（図７に示す磁性母材Ｍ２（第２磁性母材））。他方の磁性母材は切断後に下部フェライトコア１２となる磁性母材である（図７に示す磁性母材Ｍ１（第１磁性母材））。

下部フェライトコア１２となる磁性母材について図６を参照しながら説明する。下部フェライトコア１２となる磁性母材Ｍ１を形成するための母材Ｍを準備する（図６の（ａ）参照）。母材Ｍは磁性材料で形成される矩形平板であって、下部フェライトコア１２を４個取りすることが可能な面積を有している。

続いて、母材Ｍを切削線Ｌに沿ってスライサーＳで溝を形成する。切削線Ｌは、図６の（ａ）に示すように、縦横各４本ずつ設けられている。スライサーＳで溝を形成する際には、母材Ｍの厚みの半分程度まで削り込む。従って、スライサーＳの幅Ｗｃに相当する幅Ｗｍの溝が形成される。

母材Ｍに溝を形成すると、図６の（ｂ）に示すように磁性母材Ｍ１となる。磁性母材Ｍ１には、溝が形成された結果として、突起部Ｍ_２２，Ｍ_２３，Ｍ_２４，Ｍ_２５，Ｍ_２６，Ｍ_２３１，Ｍ_２３２，Ｍ_２４１が形成される。

突起部Ｍ_２３は、磁性母材Ｍ１の各角部に形成されている。突起部Ｍ_２４は、突起部Ｍ_２３に隣接し、磁性母材Ｍ１の各辺に沿って形成されている。突起部Ｍ_２３１は、各突起部Ｍ_２３の間であって、磁性母材Ｍ１の各辺の中央部分に、その辺に沿って形成されている。

突起部Ｍ_２２，Ｍ_２３２，Ｍ_２４１は、互いに同形状となるように形成されている。突起部Ｍ_２３２は、磁性母材Ｍ１の主面上の中央部分に形成されている。突起部Ｍ_２４１は、突起部Ｍ_２３２と突起部Ｍ_２３１との間に形成されている。突起部Ｍ_２２は、突起部Ｍ_２３２と突起部Ｍ_２３との間に形成されている。

後述するように、磁性母材Ｍ１を他の母材と組み上げた後に切断してコイル部品１を得ると、突起部Ｍ_２２は凸部１２２に、突起部Ｍ_２４及び突起部Ｍ_２４１は第２脚部１２４に、突起部Ｍ_２３，突起部Ｍ_２３１及び突起部Ｍ_２３２は第１脚部１２３になる。

図５に戻り、コイル母材準備工程Ｓ０２では、一対の平面コイル母材を準備する。図７に示すように、平面コイル母材Ｍｃを形成する絶縁基板Ｍｂには穴３５が一対形成され、それら穴３５の周囲にはコイル３４が形成されている。

絶縁基板Ｍｂの一対の穴３５の間には、切断後に凹部３７となる穴３９が形成されている。また、穴３５を挟んで穴３９と反対側における、絶縁基板Ｍｂの辺には凹部３７が形成されている。

凹部３７の両側には、導出端電極３２が形成されている。穴３９の両側には、切断後に導出端電極３２となる導体部３８が形成されている。

ここで、平面コイル母材Ｍｃの製造方法について説明する。まず、切断後に絶縁板３１となる絶縁基板Ｍｂを準備する。この絶縁基板Ｍｂ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３５，３９、凹部３７が形成されているものとする。

絶縁基板Ｍｂ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。この絶縁基板Ｍｂ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ごとに露光を行い、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、下地部をコイル用めっき層と絶縁基板Ｍｂ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。

コイル用めっき層の形成完了により、コイル３４を絶縁基板Ｍｂ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３３を絶縁基板Ｍｂの両面に印刷し、保護樹脂層３３でコイル３４を被覆して保護することで平面コイル母材Ｍｃが完成する。

続いて、載置工程Ｓ０３において、接着剤を塗布した磁性母材Ｍ１上に一対の平面コイル母材Ｍｃを載置する。この際、平面コイル母材Ｍｃの凹部３７に磁性母材Ｍ１の突起部Ｍ_２４が、平面コイル母材Ｍｃの穴３５に磁性母材Ｍ１の突起部Ｍ_２２が、平面コイル母材Ｍｃの穴３９に磁性母材Ｍ１の突起部Ｍ_２４１が、それぞれ突出するように載置する（図７参照）。

続いて、組立工程Ｓ０４において、接着剤を塗布した磁性母材Ｍ１及び平面コイル母材Ｍｃ上に、磁性母材Ｍ２を載置してコイル組立体を得る（図７参照）。

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体を切断線Ｌｃ（図７参照）に沿って切断し、４個のコイル部品１に対応した素子に分割する。切断線Ｌｃは、突起部Ｍ_２２に隣接する突起部Ｍ_２３１，Ｍ_２３２，Ｍ_２４１の略中央を通っている。従って、それぞれのコイル３４を囲むようにコイル組立体を切断できる。

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を形成する。これにより、図１に示すコイル部品１が完成する。

本実施形態によれば、コイル基板３０の穴３５内に突出する凸部１２２の周囲に第１脚部１２３及び第２脚部１２４が配置されているので、凸部１２２を第１脚部１２３及び第２脚部１２４が囲むように形成され、コイル部品１の特性を向上できる。また、凸部１２２、第１脚部１２３、及び第２脚部１２４は角柱状をなしているので、スライサーＳによって削り込むことで形成できるので製造が容易である。更に、凸部１２２、第１脚部１２３、及び第２脚部１２４それぞれの対向する面が略平行であってそれらの距離が略同一となっているので、例えば、一種類のスライサーＳを用いて下部フェライトコア１２を加工できる。

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分解斜視図である。 図１に示すコイル部品から外部電極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。 本実施形態のコイル部品の製造方法の手順を説明するための図である。 図５の製造方法において使用される母材を説明するための図である。 図５の製造方法の説明を補足するための図である。

符号の説明

１…コイル部品、１０…コア構造体、２０…外部端子、１１…上部フェライトコア、１２…下部フェライトコア、３０…コイル基板、４０…接着樹脂層、１２１…基板部、１２１ａ…主面、１２２…凸部、１２３…第１脚部、１２４…第２脚部、３１…絶縁板、３２…導出端電極、３３…保護樹脂層、３４…コイル、３５…穴。

Claims (4)

1. 穴が形成されていると共に、前記穴を囲んで設けられているコイルを有する平面コイルと、
   矩形平板状の基板部と、前記穴内に突出するように前記基板部の主面に配置される角柱状の凸部と、前記主面の各角部に配置されている角柱状の第１脚部と、前記主面の各辺略中央部に配置されている角柱状の第２脚部と、を有し、前記凸部、前記第１脚部、及び前記第２脚部それぞれの対向する面が互いに略平行となると共に、それら対向する面の間の距離が略同一となるように配置されている第１磁性部材と、
   前記第１磁性部材との間で前記平面コイルを挟み込むように配置されている矩形平板状の第２磁性部材と、
   を備えるコイル素子。
2. 前記平面コイルは、前記コイルに繋がる少なくとも一対の引出電極を有しており、
   前記第２脚部のうちの少なくとも一つは前記一対の引出電極の間に配置されている、請求項１に記載のコイル素子。
3. 前記穴は矩形である請求項１又は２に記載のコイル素子。
4. 穴が形成されていると共に、前記穴を囲んで設けられているコイルを有する平面コイル母材と、矩形平板状の基板の主面に角柱状の突起部が略等間隔で複数形成されている第１磁性母材と、矩形平板状の第２磁性母材とを準備する母材準備工程と、
   前記平面コイル母材の前記穴に前記突起部の中の一つが突出するように、前記平面コイル母材を前記第１磁性母材に載置する載置工程と、
   前記平面コイル母材を挟むように前記第２磁性母材を前記第１磁性母材に載置してコイル組立体を形成する組立工程と、
   前記穴に突出した突起部に隣接する突起部の略中央を通り、前記コイルを囲むように前記コイル組立体を切断してコイル素子を得る切断工程と、
   を含むコイル素子の製造方法。

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