JP2022055671A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】表面実装型のコイル部品においてハンダの流れを制御することによってショート不良を防止する。【解決手段】コイル部品１０は、導体層３１～３４と層間絶縁層４０～４４が交互に積層されたコイル部２０を備える。導体層３１～３４は、コイル部２０に埋め込まれたコイル導体パターンＣ１～Ｃ４と、コイル部２０から露出する電極パターン５１～５４，６１～６４とを有する。層間絶縁層４０～４４は、電極パターン間に位置する部分が複数の電極パターンの表面から突出しており、突出部によって積層方向へのハンダの流れが抑えられる。これにより、積層方向にハンダが流れることによるショート不良を防止することが可能となる。【選択図】図６

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、コイル導体パターン及び電極パターンを含む複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層された構造を有する表面実装型のコイル部品に関する。

複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層された構造を有する表面実装型のコイル部品としては、特許文献１に記載されたコイル部品が知られている。特許文献１に記載されたコイル部品においては、外部に露出する電極パターンの表面に施されためっきが外部端子として用いられる。

特開２０１３－１５３００９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品を回路基板上に高密度に実装すると、意図しない方向にハンダが流れることによってショート不良が生じることがあった。

したがって、本発明は、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層された構造を有する表面実装型のコイル部品において、ハンダの流れを制御することによってショート不良を防止することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されたコイル部を備え、複数の導体層のそれぞれは、コイル部に埋め込まれたコイル導体パターンと、コイル部から露出する電極パターンとを有し、複数の電極パターンは複数の層間絶縁層を貫通して設けられた複数のビア導体を介して互いに接続され、複数の層間絶縁層の少なくとも一つは、複数の電極パターン間に位置する部分が複数の電極パターンの表面から突出していることを特徴とする。

本発明によれば、電極パターンの表面から層間絶縁層が突出していることから、層間絶縁層の突出部によって積層方向へのハンダの流れが抑えられる。これにより、積層方向にハンダが流れることによるショート不良を防止することが可能となる。

本発明によるコイル部品は、コイル部を積層方向に挟み込む第１及び第２の磁性体層をさらに備えていても構わない。これによれば、より大きなインダクタンスを得ることが可能となる。この場合、複数の電極パターンの表面は、第１及び第２の磁性体層の表面よりも窪んだ位置にあっても構わない。これによれば、ハンダが第１及び第２の磁性体層の表面に流れにくくなる。

本発明において、複数の電極パターンの表面は外部端子で覆われており、外部端子の表面を基準とした複数の層間絶縁層の突出量は１～５μｍであっても構わない。これによれば、製造コストの増加を抑えつつ、ハンダの流れを十分に制御することが可能となる。

本発明において、複数の電極パターンの表面及び複数の層間絶縁層の突出部が導電性ペーストで覆われていても構わない。これによれば、実装時においてハンダとの接触面積を拡大することができる。

このように、本発明によれば、複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層された構造を有する表面実装型のコイル部品において、意図しないハンダの流れに起因するショート不良を防止することが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す斜視図である。 図２は、コイル部品１０の表面Ｓ１の構造を示す平面図である。 図３は、コイル部品１０の表面Ｓ２の構造を示す平面図である。 図４は、コイル部品１０の表面Ｓ３の構造を示す平面図である。 図５は、コイル部品１０を回路基板８０に実装した状態を示す側面図である。 図６は、コイル部品１０の断面図である。 図７は、第１の変形例によるコイル部品１０Ａの外観を示す斜視図である。 図８は、コイル部品１０Ａの側面図である。 図９は、第２の変形例によるコイル部品１０Ｂの外観を示す斜視図である。 図１０は、コイル部品１０Ｂの側面図である。 図１１は、第３の変形例によるコイル部品１０Ｃの外観を示す斜視図である。 図１２は、コイル部品１０Ｃの側面図である。

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は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す斜視図である。

本実施形態によるコイル部品１０は表面実装型のチップ部品であり、図１に示すように、第１及び第２の磁性体層１１，１２と、第１及び第２の磁性体層１１，１２に挟まれたコイル部２０とを備える。コイル部２０の構成については後述するが、本実施形態においてはコイル導体パターンを有する導体層が４層積層され、これによって１つのコイルが形成される。そして、コイルの一端が第１の外部端子Ｅ１に接続され、コイルの他端が第２の外部端子Ｅ２に接続される。

磁性体層１１，１２は、フェライト粉や金属磁性粉などの磁性粉を含有する樹脂からなる複合部材であり、コイルに電流を流すことによって生じる磁束の磁路を構成する。磁性粉として金属磁性粉を用いる場合、パーマロイ系材料を用いることが好適である。また、樹脂としては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。但し、本発明において磁性体層１１，１２を複合部材によって構成することは必須でなく、例えば、磁性体層１１として焼結フェライトなどの磁性材料からなる基板を用いても構わない。

本実施形態によるコイル部品１０は、一般的な積層コイル部品とは異なり、積層方向であるｚ方向が回路基板と平行となるよう立てて実装される。具体的には、ｘｚ面を構成する表面Ｓ１が実装面として用いられる。そして、表面Ｓ１には、第１の外部端子Ｅ１及び第２の外部端子Ｅ２が設けられる。第１の外部端子Ｅ１は、コイル部２０に形成されるコイルの一端が接続される端子であり、第２の外部端子Ｅ２は、コイル部２０に形成されるコイルの他端が接続される端子である。

図１に示すように、第１の外部端子Ｅ１は、表面Ｓ１からｙｚ面を構成する表面Ｓ２に亘って連続的に形成され、第２の外部端子Ｅ２は、表面Ｓ１からｙｚ面を構成する表面Ｓ３に亘って連続的に形成される。詳細については後述するが、外部端子Ｅ１，Ｅ２は、コイル部２０に含まれる電極パターンの露出面に形成されたニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の積層膜によって構成される。電極パターンの露出面はいわゆるベタパターンではなく、ｚ方向に隣接する電極パターン間において層間絶縁層が突出した構成を有している。このため、層間絶縁層の突出部分には外部端子Ｅ１，Ｅ２が形成されない。

図２～図４は、それぞれコイル部品１０の表面Ｓ１～Ｓ３の構造を示す平面図である。

図２及び図３に示すように、第１の外部端子Ｅ１は、それぞれ表面Ｓ１，Ｓ２に形成されており、いずれもｘ方向又はｙ方向に延在する第１～第４の部分Ｅ１１～Ｅ１４と、第１～第４の部分Ｅ１１～Ｅ１４を繋ぐ第５の部分Ｅ１５を有している。第１～第４の部分Ｅ１１～Ｅ１４の間は、第５の部分Ｅ１５が存在する領域を除いて、層間絶縁層４１～４３が突出している。また、図２及び図４に示すように、第２の外部端子Ｅ２は、それぞれ表面Ｓ１，Ｓ３に形成されており、いずれもｘ方向又はｙ方向に延在する第１～第４の部分Ｅ２１～Ｅ２４と、第１～第４の部分Ｅ２１～Ｅ２４を繋ぐ第５の部分Ｅ２５を有している。第１～第４の部分Ｅ２１～Ｅ２４の間は、第５の部分Ｅ２５が存在する領域を除いて、層間絶縁層４１～４３が突出している。

層間絶縁層４１～４３の突出は、外部端子Ｅ１，Ｅ２の窪みによって生じている。つまり、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面は、磁性体層１１，１２の表面よりも窪んだ位置にある一方、層間絶縁層４１～４３の突出部は、磁性体層１１，１２の表面とほぼ同一平面を構成している。これにより、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面と磁性体層１１，１２の表面の段差分だけ、層間絶縁層４１～４３が外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面から突出している。外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面を基準とした層間絶縁層４１～４３の突出量は、１～５μｍとすることが好ましい。これは、突出量が１μｍ未満であると後述する効果が十分に得られない一方、５μｍを超えて突出させるためには後述するエッチングを長時間行う必要があり、製造コストが増加するとともに、エッチングダメージによって信頼性が低下するおそれがあるからである。

また、磁性体層１１，１２に挟まれたコイル部２０の表面のうち、外部端子Ｅ１，Ｅ２で覆われた部分および層間絶縁層４０～４４が突出しない部分は、磁性部材１３によって構成される。磁性部材１３は、磁性体層１１と磁性体層１２を磁気的に接続する役割を果たす。

図５は、本実施形態によるコイル部品１０を回路基板８０に実装した状態を示す側面図であり、積層方向から見た図である。

図５に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、回路基板８０に立てて実装される。具体的には、コイル部２０の表面Ｓ１が回路基板８０の実装面と対向するよう、つまり、コイル部品１０の積層方向であるｚ方向が回路基板８０の実装面と平行となるよう、実装される。

回路基板８０にはランドパターン８１，８２が設けられており、これらランドパターン８１，８２にコイル部品１０の外部端子Ｅ１，Ｅ２がそれぞれ接続される。ランドパターン８１，８２と外部端子Ｅ１，Ｅ２との電気的・機械的接続は、ハンダ８３によって行われる。外部端子Ｅ１，Ｅ２のうち、コイル部２０の表面Ｓ２，Ｓ３に形成された部分には、ハンダ８３のフィレットが形成される。

本実施形態においては、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面が磁性体層１１，１２の表面から窪んでいることから、これにより形成される段差によって、ハンダ８３が磁性体層１１，１２の表面に広がりにくくなる。しかも、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面からは層間絶縁層４１～４３が突出していることから、ハンダ８３のｚ方向における流動が抑制される。つまり、層間絶縁層４１～４３の突出部は、コイル部２０の表面Ｓ１においてはｘ方向に延在し、コイル部２０の表面Ｓ２，Ｓ３においてはｙ方向に延在していることから、ｘ方向及びｙ方向へのハンダ８３の流動を妨げることなく、ｚ方向における流動を抑制することができる。これにより、回路基板８０の表面にコイル部品１０を高密度に実装した場合であっても、意図しないハンダ８３の流動に起因するショート不良を防止することが可能となる。

このような段差形状は、ダイシングによってコイル部品１０を個片化した後、切断面に露出する電極パターン５１～５４，６１～６４の表面を洗浄液でエッチングすることによって得られる。その後、層間絶縁層４１～４３の突出部を超えないよう、バレルメッキによって外部端子Ｅ１，Ｅ２すれば、本実施形態によるコイル部品１０が完成する。

図６は、本実施形態によるコイル部品１０の断面図である。

図６に示すように、コイル部品１０に含まれるコイル部２０は、２つの磁性体層１１，１２に挟まれており、層間絶縁層４０～４４と導体層３１～３４が交互に積層された構成を有している。導体層３１～３４は、層間絶縁層４１～４３に形成されたスルーホールを介して互いに接続されることにより、コイルを構成している。コイルの内径部分には、磁性体層１２と同じ材料からなる磁性部材１３が埋め込まれている。層間絶縁層４０～４４は、例えば樹脂からなり、少なくとも層間絶縁層４１～４３については非磁性材料が用いられる。最下層に位置する層間絶縁層４０及び最上層に位置する層間絶縁層４４については、磁性材料を用いても構わない。

導体層３１は、磁性体層１１の上面に層間絶縁層４０を介して形成された１層目の導体層である。導体層３１には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ１と、２つの電極パターン５１，６１が設けられている。電極パターン５１はコイル導体パターンＣ１の一端に接続されている一方、電極パターン６１はコイル導体パターンＣ１とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ１は、コイル部２０に埋め込まれている。電極パターン５１は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ１の第１の部分Ｅ１１が形成されている。また、電極パターン６１は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ２の第１の部分Ｅ２１が形成されている。

導体層３２は、導体層３１の上面に層間絶縁層４１を介して形成された２層目の導体層である。導体層３２には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ２と、２つの電極パターン５２，６２が設けられている。電極パターン５２，６２は、いずれもコイル導体パターンＣ２とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ２は、コイル部２０に埋め込まれている。電極パターン５２は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ１の第２の部分Ｅ１２が形成されている。また、電極パターン６２は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ２の第２の部分Ｅ２２が形成されている。

導体層３３は、導体層３２の上面に層間絶縁層４２を介して形成された３層目の導体層である。導体層３３には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ３と、２つの電極パターン５３，６３が設けられている。電極パターン５３，６３は、いずれもコイル導体パターンＣ３とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ３は、コイル部２０に埋め込まれている。電極パターン５３は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ１の第３の部分Ｅ１３が形成されている。また、電極パターン６３は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ２の第３の部分Ｅ２３が形成されている。

導体層３４は、導体層３３の上面に層間絶縁層４３を介して形成された４層目の導体層である。導体層３４には、スパイラル状に２ターン巻回されたコイル導体パターンＣ４と、２つの電極パターン５４，６４が設けられている。電極パターン６４はコイル導体パターンＣ４の一端に接続されている一方、電極パターン５４はコイル導体パターンＣ４とは独立して設けられている。コイル導体パターンＣ４は、コイル部２０に埋め込まれている。電極パターン５４は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ１の第４の部分Ｅ１４が形成されている。また、電極パターン６４は、コイル部２０から露出しており、その表面には外部端子Ｅ２の第４の部分Ｅ２４が形成されている。

そして、コイル導体パターンＣ１とコイル導体パターンＣ２は、層間絶縁層４１を貫通して設けられたビア導体を介して接続され、コイル導体パターンＣ２とコイル導体パターンＣ３は、層間絶縁層４２を貫通して設けられたビア導体を介して接続され、コイル導体パターンＣ３とコイル導体パターンＣ４は、層間絶縁層４３を貫通して設けられたビア導体を介して接続される。これにより、コイル導体パターンＣ１～Ｃ４によって８ターンのコイルが形成され、その一端が外部端子Ｅ１の第１の部分Ｅ１１に接続され、他端が外部端子Ｅ２の第４の部分Ｅ２４に接続された構成となる。

さらに、電極パターン５１～５４は、層間絶縁層４１～４３を貫通して設けられたビア導体Ｖ１～Ｖ３を介して互いに接続される。同様に、電極パターン６１～６４は、層間絶縁層４１～４３を貫通して設けられたビア導体Ｖ４～Ｖ６を介して互いに接続される。ここで、積層方向から見たビア導体Ｖ１～Ｖ３の形成位置は互いに異なっており、積層方向から見たビア導体Ｖ４～Ｖ６の形成位置も互いに異なっている。

図６に示す断面においては、ビア導体Ｖ１がコイル部２０から露出しており、これによりビア導体Ｖ１の表面には外部端子Ｅ１の第５の部分Ｅ１５が形成される。これに対し、図６に示す断面においては、ビア導体Ｖ２，Ｖ３がコイル部２０から露出しておらず、これにより、電極パターン５２，５３間に位置する層間絶縁層４２の一部、並びに、電極パターン５３，５４間に位置する層間絶縁層４３の一部がコイル部２０から突出している。同様に、図６に示す断面においては、ビア導体Ｖ４がコイル部２０から露出しており、これによりビア導体Ｖ４の表面には外部端子Ｅ２の第５の部分Ｅ２５が形成される。これに対し、図６に示す断面においては、ビア導体Ｖ５，Ｖ６がコイル部２０から露出しておらず、これにより、電極パターン６２，６３間に位置する層間絶縁層４２の一部、並びに、電極パターン６３，６４間に位置する層間絶縁層４３の一部がコイル部２０から突出している。

このように、外部端子Ｅ１，Ｅ２は、層間絶縁層４１～４３の突出部分を避けるよう、コイル部２０から露出する電極パターン５１～５４，６１～６４の表面に形成されていることから、層間絶縁層４１～４３の突出部分は、外部端子Ｅ１，Ｅ２に覆われることなくそのまま露出する。その結果、上述の通り、実装時においてハンダ８３の流れを制御することが可能となる。

導体層３２～３４の表面は、ビア導体Ｖ１～Ｖ６が形成される部分において凹みが生じることがある。しかしながら、本実施形態においては、積層方向から見たビア導体Ｖ１～Ｖ３の形成位置、並びに、積層方向から見たビア導体Ｖ４～Ｖ６の形成位置がずれていることから、導体層３２～３４の表面に生じる凹みが累積しない。このため、高い平坦性を保つことが可能となる。

また、本実施形態では、ビア導体Ｖ１とビア導体Ｖ４がコイル部２０の中心に対して互いに対称となる位置に設けられ、ビア導体Ｖ２とビア導体Ｖ５がコイル部２０の中心に対して互いに対称となる位置に設けられ、ビア導体Ｖ３とビア導体Ｖ６がコイル部２０の中心に対して互いに対称となる位置に設けられている。これにより、導体層３１～３４及び層間絶縁層４１～４３のパターン設計が容易となる。

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１０は、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面が磁性体層１１，１２の表面に対して窪んでいるとともに、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面から層間絶縁層４１～４３が突出していることから、回路基板８０への実装時においてハンダ８３の流れを制御することが可能となる。これにより、意図しないハンダ８３の流動に起因するショート不良を防止することが可能となる。

図７は、第１の変形例によるコイル部品１０Ａの外観を示す斜視図である。また、図８は、コイル部品１０Ａの側面図である。

図７及び図８に示すコイル部品１０Ａは、それぞれ外部端子Ｅ１，Ｅ２と接するよう、コイル部品１０Ａの表面Ｓ１に電極７１，７２が設けられている点において、上記実施形態によるコイル部品１０と相違している。電極７１，７２は、ナノ銀ペーストやナノ銅ペーストなどの導電性ペーストからなり、その表面はハンダに対する濡れ性を確保すべく、ニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の積層膜で覆われている。このような電極７１，７２を付加すれば、ハンダとの接触面積を拡大することが可能となる。しかも、外部端子Ｅ１，Ｅ２の表面からは層間絶縁層４１～４３が突出していることから、層間絶縁層４１～４３の突出部に電極７１，７２が食い込む。つまり、層間絶縁層４１～４３の突出による凹凸面が電極７１，７２によって覆われる。これにより、電極７１，７２の固着強度が高められる。

図９は、第２の変形例によるコイル部品１０Ｂの外観を示す斜視図である。また、図１０は、コイル部品１０Ｂの側面図である。

図９及び図１０に示すコイル部品１０Ｂは、電極７１，７２が表面Ｓ１のみならず、表面Ｓ４，Ｓ５の一部を覆っている点において、第１の変形例によるコイル部品１０Ａと相違している。表面Ｓ４，Ｓ５は、互いに反対側に位置するｘｙ面である。このように、表面Ｓ４，Ｓ５の一部を電極７１，７２で覆えば、ハンダとの接触面積がより拡大するとともに、電極７１，７２の固着強度がより高められる。

図１１は、第３の変形例によるコイル部品１０Ｃの外観を示す斜視図である。また、図１２は、コイル部品１０Ｃの側面図である。

図１１及び図１２に示すコイル部品１０Ｃは、電極７１が表面Ｓ２に露出する外部端子Ｅ１の一部を覆い、電極７２が表面Ｓ３に露出する外部端子Ｅ２の一部を覆っている点において、第２の変形例によるコイル部品１０Ｂと相違している。このように、外部端子Ｅ１，Ｅ２のうち表面Ｓ２，Ｓ３に露出する部分をさらに電極７１，７２で覆えば、ハンダとの接触面積がよりいっそう拡大するとともに、電極７１，７２の固着強度がよりいっそう高められる。したがって、電極７１，７２を付加する場合、第３の変形例によるコイル部品１０Ｃのように、各電極７１，７２がコイル部品１０Ｃの４面を覆うことが最も好ましい。

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。

例えば、上記の実施形態では、コイル部２０が４層の導体層３１～３４を含む場合を例に説明したが、本発明において導体層の層数がこれに限定されるものではない。また、各導体層に形成されるコイル導体パターンのターン数についても特に限定されるものではない。

１０，１０Ａ～１０Ｃ コイル部品
１１，１２ 磁性体層
１３ 磁性部材
２０ コイル部
３１～３４ 導体層
４０～４４ 層間絶縁層
５１～５４，６１～６４ 電極パターン
７１，７２ 電極
８０ 回路基板
８１，８２ ランドパターン
８３ ハンダ
Ｃ１～Ｃ４ コイル導体パターン
Ｅ１，Ｅ２ 外部端子
Ｅ１１，Ｅ２１ 第１の部分
Ｅ１２，Ｅ２２ 第２の部分
Ｅ１３，Ｅ２３ 第３の部分
Ｅ１４，Ｅ２４ 第４の部分
Ｅ１５，Ｅ２５ 第５の部分
Ｓ１～Ｓ３ コイル部の表面
Ｖ１～Ｖ６ ビア導体

Claims (5)

1. 複数の導体層と複数の層間絶縁層が交互に積層されたコイル部を備え、
   前記複数の導体層のそれぞれは、前記コイル部に埋め込まれたコイル導体パターンと、前記コイル部から露出する電極パターンとを有し、
   前記複数の電極パターンは、前記複数の層間絶縁層を貫通して設けられた複数のビア導体を介して互いに接続され、
   前記複数の層間絶縁層の少なくとも一つは、前記複数の電極パターン間に位置する部分が前記複数の電極パターンの表面から突出していることを特徴とするコイル部品。
2. 前記コイル部を積層方向に挟み込む第１及び第２の磁性体層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記複数の電極パターンの表面は、前記第１及び第２の磁性体層の表面よりも窪んだ位置にあることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記複数の電極パターンの表面は外部端子で覆われており、
   前記外部端子の表面を基準とした前記複数の層間絶縁層の突出量は、１～５μｍであ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. 前記複数の電極パターンの表面及び前記複数の層間絶縁層の突出部が導電性ペーストで覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。

Images