JP6075505B2 - 積層型コイル部品およびモジュール部品 - Google Patents
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Description
本発明は積層型コイル部品及び積層型コイル部品を用いたモジュール部品に関する。
従来の積層型コイル部品としては、たとえば、特開2013−143471号公報(特許文献1)に記載の電子部品が知られている。特許文献1に記載の電子部品は、積層体と、2つの外部電極と、コイルとを備えている。積層体は、複数の絶縁体層が積層されてなり、コイルを内蔵している。コイルの両端はそれぞれ、2つの外部電極に対してビアホール導体により接続されている。
ところで近年、電子機器の薄型化が進み、積層型コイル部品は低背化を求められている。低背化を実現するには、絶縁体層の枚数を減らすか、絶縁体層を薄くする必要がある。また、積層型コイル部品は、インダクタンス値の更なる増大も求められている。インダクタンス値を十分に大きく確保する手段として、積層枚数を増やしコイルの巻き数を増やすことが有効である。積層枚数を増やすには、絶縁体層を薄くすることが必要である。
このように、積層型コイル部品には絶縁体層の薄層化が求められている。
絶縁体層の薄層化が進むと、絶縁体層を積層する時に混入した小さなダストなどが原因で、絶縁体層の絶縁抵抗が小さくなり、コイルの積層方向に隣接する巻き線同士が短絡する、いわゆる層間ショートが発生しやすくなってしまう。
層間ショートが発生した積層型コイル部品は、不良として取り除かれなければならない。しかし、従来の積層型コイル部品は、コイルのインダクタンス値を測定しても、層間ショートによるインダクタンス値の低下が小さいため、不良として検出することが困難であった。よって、層間ショートが発生していても、良品と判定してしまう問題があった。
また積層型コイル部品は、積層型コイル部品の主面にICなどが実装されたDC−DCコンバータなどのモジュールとして用いられることもある。この場合、ICを実装して初めて、層間ショートが発生しているかどうかが分かることが多かった。これは、インダクタンス値の低下が微小であっても、ICの動作には大きく影響を及ぼしてしまうためである。そのため、積層型コイル部品単体では不良品としては除去できず、ICなどを含めたモジュール全体が完成してから、不良品であることが検出されていた。そして、いったん実装されてしまったICは原則として再利用ができない。ICは高価な製品であり、モジュールが大きくなればなるほど、実装されるICも増える。高価なICを無駄にしないためにも、ICなどを実装する前の、積層型コイル部品単体の段階において不良が検出されることが望まれている。
本発明は、上述した、従来技術の有する問題点を解決するためになされたものである。
その手段として、本発明の積層型コイル部品は、複数の絶縁体層を積層してなり、一対の主面と前記主面を繋ぐ側面を有する積層体と、積層体の内部に設けられ、絶縁体層の上に形成されたパターン導体部と、絶縁体層を貫通し複数の導体パターンを電気的に接続する層間接続導体部と、を有するコイル導体と、積層体のいずれかの面に設けられた第1及び第2の外部電極と、を備える。コイル導体は第1コイル部と第2コイル部とが電気的に直列に接続されている構成からなり、第1コイル部を構成するパターン導体部と、第2コイル部を構成するパターン導体部とは、積層方向に隣接する絶縁体層にそれぞれ設けられ、かつ平面視した場合に重なる部分を有し、第2コイル部を構成するパターン導体部が設けられた絶縁体層は、第1コイル部を構成するパターン導体部が設けられた複数の絶縁体層の間に積層されており、第1コイル部が電気的に接続される第1の外部電極と、第2コイル部が電気的に接続される第2の外部電極は、積層体の同じ面に設けられており、第1の外部電極は、積層体の中央より一方表面側にある第1コイル部を構成するパターン導体部に接続されており、第2の外部電極は、積層体の中央より他方表面側にある第2コイル部を構成するパターン導体部に接続されている、ことを特徴とする。
その手段として、本発明の積層型コイル部品は、複数の絶縁体層を積層してなり、一対の主面と前記主面を繋ぐ側面を有する積層体と、積層体の内部に設けられ、絶縁体層の上に形成されたパターン導体部と、絶縁体層を貫通し複数の導体パターンを電気的に接続する層間接続導体部と、を有するコイル導体と、積層体のいずれかの面に設けられた第1及び第2の外部電極と、を備える。コイル導体は第1コイル部と第2コイル部とが電気的に直列に接続されている構成からなり、第1コイル部を構成するパターン導体部と、第2コイル部を構成するパターン導体部とは、積層方向に隣接する絶縁体層にそれぞれ設けられ、かつ平面視した場合に重なる部分を有し、第2コイル部を構成するパターン導体部が設けられた絶縁体層は、第1コイル部を構成するパターン導体部が設けられた複数の絶縁体層の間に積層されており、第1コイル部が電気的に接続される第1の外部電極と、第2コイル部が電気的に接続される第2の外部電極は、積層体の同じ面に設けられており、第1の外部電極は、積層体の中央より一方表面側にある第1コイル部を構成するパターン導体部に接続されており、第2の外部電極は、積層体の中央より他方表面側にある第2コイル部を構成するパターン導体部に接続されている、ことを特徴とする。
本発明において、コイル導体の長さが最小になるように層間接続導体が設けられていてもよい。
本発明において、第1コイル部は、積層体の一方の主面側から他方の主面側に向かって巻回され、第2コイル部は、積層体の他方の主面側から一方の主面側に向かって巻回されていてもよい。
本発明において、いずれの絶縁体層で層間ショートが発生しても、少なくとも2層の前記パターン導体部が電気的な経路として使われないように層間接続導体部が設けられていてもよい。
本発明において、第1の外部電極は、層間接続導体を介して、第1コイル部の最も一方の主面に近い側のパターン導体部に接続されており、第2の外部電極は、第2コイル部の最も他方の主面に近い側のパターン導体部に接続されていてもよい。
本発明において、パターン導体部が設けられた絶縁体層が合わせて5層以上であってもよい。
本発明において、絶縁体層は、第1コイル部を構成するパターン導体部と第2コイル部を構成するパターン導体部が全て交互に位置するように積層されていてもよい。
本発明において、積層方向に隣接する、第1コイル部を構成するパターン導体部と第2コイル部を構成するパターン導体部は、同一のパターン形状部分を有してもよい。
本発明のモジュール部品は、積層型コイル部品を積層基板とし、積層基板に実装部品が実装されている。
本発明において、実装部品はICを用いてもよい。
本発明によれば、コイル導体の層間ショート不良の検出力を向上させることができる。
以下に、本発明の実施形態にかかる積層型コイル部品及びモジュール部品について図面を参照しながら説明する。
(参考例1)
図1は、参考例1にかかる積層型コイル部品1の外観斜視図である。図2は、図1に示した積層型コイル部品1の積層体12の分解斜視図である。図3は、図1に示した積層型コイル部品1のA−A’における断面図である。なお、図2は製造時の積層順を表しているため、図1及び図3とはz軸方向の向きが反転している。
図1は、参考例1にかかる積層型コイル部品1の外観斜視図である。図2は、図1に示した積層型コイル部品1の積層体12の分解斜視図である。図3は、図1に示した積層型コイル部品1のA−A’における断面図である。なお、図2は製造時の積層順を表しているため、図1及び図3とはz軸方向の向きが反転している。
積層型コイル部品1は、図1〜図3に示すように、積層体12、積層体12の一方の主面に設けられた第1の外部電極17aと第2の外部電極17bを備えている。積層体12は、直方体状をなしており、内部にパターン導体部14a〜14g及びビアホール導体部である層間接続導体部15a〜15nによって構成されるコイル導体が内蔵されている。積層体12は、絶縁体層18a〜18hが順に並ぶように積層されていることにより構成されている。絶縁体層18a〜18hはそれぞれ、長方形状をなしており、例えば、Ni−Cu−Zn系などの磁性体のフェライトからなる磁性体材料や、Cu−Zn系などの非磁性体のフェライトからなる非磁性体材料により作製されている。
絶縁体層18b〜18hの上にはそれぞれ、図2に示すように、パターン導体部14a〜14gが設けられている。パターン導体部14a〜14gはそれぞれ、Ag等の導電性材料からなり、矩形状のパターンの一部が切り欠かれた形状をなしている。そして、隣接する各層のパターン導体部(例えば14aと14g)は、積層方向から平面視した場合に、互いに重なり合っている。
また、絶縁体層18a〜18gには、絶縁体層の厚み方向に貫通する層間接続導体部15a〜15nが設けられている。層間接続導体部15a〜15nは、第1の外部電極17a、パターン導体部14a〜14g、及び第2の外部電極17bにそれぞれ電気的に接続されている。
より詳細には、パターン導体部14aは、層間接続導体部15aの端部t1を介して、層間接続導体部15aによって、外部電極17aと接続されている。かつ、パターン導体部14aは、層間接続導体部15aと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18bを貫通して設けられた層間接続導体部15bと、絶縁体層18cを貫通して設けられた層間接続導体部15cによって、パターン導体部14bと接続されている。よって、パターン導体部14aは、積層方向において間にあるパターン導体部14gと接続されずに、パターン導体部14bと接続されている。同様に、パターン導体部14bは、層間接続導体部15b、15cと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18dを貫通して設けられた層間接続導体部15dと、絶縁体層18eを貫通して設けられた層間接続導体部15eによって、パターン導体部14cと接続されている。よって、パターン導体部14bは、積層方向において間にあるパターン導体部18eと接続されずに、パターン導体部14cと接続されている。更に同様に、パターン導体部14cは、層間接続導体部15d、15eと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18fを貫通して設けられた層間接続導体部15fと、絶縁体層18gを貫通し設けられた層間接続導体部15gを介し、パターン導体部14dと接続されている。よって、パターン導体部14cは、積層方向において間にあるパターン導体部14eと接続されずに、パターン導体部14dと接続される。層間接続導体部15a、パターン導体部14a、層間接続導体部15bと15c、パターン導体部14b、層間接続導体部15dと15e、パターン導体部14c、層間接続導体部15fと15g、パターン導体部14dが、それぞれ接続されているものが、第1コイル部を構成している。
換言すれば、一端が第1の外部電極17aに接続され、電気的な経路が積層方向において第1の外部電極17aから遠ざかる構造になっているパターン導体部14a〜14dと層間接続導体部15a〜15gを第1コイル部とする。すなわち、参考例1の第1コイル部は、外部電極が設けられた一方の主面側から他方の主面側に向かって巻回されている。
一方、パターン導体部14dは、層間接続導体部15gと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18gを貫通して設けられた層間接続導体部15hによって、パターン導体部14eと接続している。パターン導体部14eは、層間接続導体部15hと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18fを貫通して設けられた層間接続導体部15iと、絶縁体層18eを貫通し設けられた層間接続導体部15jによって、パターン導体部14fと接続されている。よって、パターン導体部14eは、積層方向において間にあるパターン導体部14cと接続されずに、パターン導体部14fと接続される。同様に、パターン導体部14fは、層間接続導体部15i、15jと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層18dを貫通して設けられた層間接続導体部15kと、絶縁体層18cを貫通し設けられた層間接続導体部15lによって、パターン導体部14gと接続されている。よって、パターン導体部14fは、積層方向において間にあるパターン導体部14bと接続されずに、パターン導体部14gと接続されている。かつ、パターン導体部14gは、層間接続導体部15k、15lと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、層間接続導体部15m、15nによって、層間接続導体部の端部t2を介して第2の外部電極17bに接続されている。層間接続導体部15h、パターン導体部14e、層間接続導体部15iと15j、パターン導体部14f、層間接続導体部15kと15l、パターン導体部14g、層間接続導体部15mと15n、がそれぞれ接続されているものが、第2コイル部を構成する。
換言すれば、一端が第1コイル部のパターン導体部14dに接続され、他端が第2の外部電極17bに接続され、かつ、電気的な経路が、積層方向においてパターン導体部14dから第2の外部電極17bに近づく構成になっているパターン導体部14e〜14gと層間接続導体部15h〜15nを第2コイル部とする。すなわち、第2コイル部は、積層体の他方の主面側から一方の主面側に向かって巻回されている。また別の言い方をすれば、第2コイル部は、第2コイル部を構成する最下層(外部電極が形成された主面に最も遠い側)のパターン導体部から、外部電極が形成された積層体の主面側に向かって巻回するパターン導体部及び層間接続導体部から構成される。
コイル導体は、第1コイル部と第2コイル部とが電気的に直列に接続された構成を成している。従って、図2に示すように、コイル導体はパターン導体部14a〜14g及び層間接続導体部15a〜15nにより構成されている。また、図2及び図3に示すように、コイル導体は、第1コイル部のパターン導体部と第2コイル部のパターン導体部とが積層方向においてすべて交互に位置するように、層間接続導体部15a〜15nによって電気的に接続されている。コイル導体を電気的経路として見た場合、第1コイル部のパターン導体部と第2コイル部のパターン導体部とに挟まれた、すべての絶縁体層18b〜18gには積層体の一方の主面に向かう経路と積層体の他方の主面に向かう経路の層間接続導体部が1本ずつ設けられている。
また、コイル導体の一方の端部t1(層間接続導体部15aの端部t1でもある)は、絶縁体層18aに設けられた層間接続導体部15aを介してパターン導体部14aと第1の外部電極17aとに接続され、コイル導体の他方の端部t2(層間接続導体部15nの端部t2でもある)は、絶縁体層18bに設けられた層間接続導体部15mと、絶縁体層18aに設けられた層間接続導体部15nを介してパターン導体部14gと第2の外部電極17bとに接続されている。
そして、第1の外部電極17a、第2の外部電極17bは、積層体12の一方の主面(同一の主面)に設けられている。
以上のような積層型コイル部品12によれば、層間ショートが発生した際にインダクタンス値が大きく低下するため、層間ショートが発生した積層型コイル部品を不良として検出することが可能である。
一例を挙げて説明すると、パターン導体部14aとパターン導体部14gの間にある絶縁体層18bなどの、積層方向において比較的外部電極17aと17bに近い絶縁体層で、層間ショートが発生したと仮定する。層間ショートが発生していない場合は、コイル導体の経路は、第1の外部電極17aから、コイル導体の端部t1を介して層間接続導体部15a〜15n及びパターン導体部14a〜14gに接続され、コイル導体の端部t2を介して第2の外部電極17bに接続されている。しかし、層間ショートが発生すると、パターン導体部14aとパターン導体部14gが接続されるため、層間ショートが発生していない場合のコイル導体の経路と比較すると、経路が非常に短くなる。具体的には、パターン導体部14b、14c、14d、14e、14fの5層分のパターン導体部が経路として使われなくなるため、この5層分のインダクタンス値が低下するのである。そのため、層間ショートによる不良は検出されやすくなる。
比較のために、参考例1と同等のインダクタンス値を備えた積層型コイル部品を従来の巻き方で構成した場合の分解斜視図を図4に示す。従来の巻き方で構成された積層型コイル部品とは、積層順に電気的に接続されている巻き方で構成されているものである。参考例1と同様に、パターン導体部44aとパターン導体部44gの間にある絶縁体層48bで層間ショートが発生すると仮定する。従来の積層型コイル部品では、層間ショートが発生し、パターン導体部44aとパターン導体部44bの経路が短くなったとしても、それより先の経路は変化しない。したがって、およそパターン導体部1層分の経路しか短くならず、参考例1と比較すると、インダクタンス値の低下が小さい。このため、従来の巻き方の積層型コイル部品では、層間ショートによる不良が検出されにくいのである。
また、参考例1においては、図2に示すように、積層方向において上下に隣接するパターン導体部(例えば14aと14g)の形状が、パターン導体部の矩形状のパターンの一部が切りかかれた箇所の近傍を除く領域において同一であり、積層方向から平面視した場合に重なっている。言い換えると、上下を接続する層間接続導体部の近傍を除く部分において、上下に隣接するパターン導体部はその長さの半分以上のパターン形状が同一である。これは、インダクタンス値を少しでも大きくするために絶縁体層にできるだけ長いパターン導体部を形成するためである。しかし、上下に隣接するパターンの重なりが大きいほど、層間ショートが発生しやすくなる。従って、このような場合は本発明の有用性が高くなる。
また、第1及び第2の外部電極17a、17bが積層体12の同一表面に設けられた構造の場合、層間ショートが発生しやすくなるため、上述の不良検出の精度が求められる。すなわち、最上層の絶縁体層18aに第1及び第2の外部電極17a、17bが形成されていると、絶縁体層18a〜18hを積層し、圧着する際に、第1及び第2の外部電極17a、17bの厚み分の圧縮応力が積層方向に生じる。そのため、パターン導体部14a〜14gの間で層間ショートが発生しやすくなるのである。特に第1及び第2の外部電極17a、17bに近い層である程、層間ショートは発生しやすくなる。従って、この場合でも本発明の有用性が高くなる。
また、参考例1では、コイル導体の長さが最小になるように層間接続導体部15a〜15nが設けられている。具体的には、絶縁体層1層を貫通する層間接続導体部を1本と数えた場合に、ビアホール導体の全体としての数が最も少ない本数でコイル導体が構成されるように形成されている。従って、実用化の際に、生産性が高く、コストを削減することが可能である。
なお、パターン導体部の形状は、パターン導体部のパターンの一部が切り欠かれた箇所の近傍を除く領域において、平面視した場合に完全に重なっていなくてもよく、一部が重なるように形成されていても構わない。
以下に、積層型コイル部品1の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下は複数の積層型コイル部品1を同時に作成する際の製造方法について説明する。
まず、図2の絶縁体層18a〜18hとなるべきセラミックグリーンシートを準備する。具体的には、酸化第二鉄(Fe2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化銅(CuO)及び酸化ニッケル(NiO)などを所定の比率で秤量したそれぞれの材料を原材料としてボールミルに投入し、湿式調合を行う。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を800℃で1時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕して、フェライトセラミック粉末を得る。
このフェライトセラミック粉末に対して結合剤(酢酸ビニル、水溶性アクリル等)と可塑剤、湿潤剤、分散剤を加えてボールミルで混合を行い、その後、減圧により脱泡を行う。得られたセラミックスラリーをドクタープレード法により、キャリアシート上にシート状に成形して乾燥させ、絶縁体層18a〜18hとなるべきセラミックグリーンシートを作製する。
次に、図2に示すように、絶縁体層18a〜18gとなるべきセラミックグリーンシートのそれぞれに、層間接続導体部15a〜15nとなるべき未焼成の層間接続導体部を形成する。具体的には、絶縁体層18a〜18gとなるべきセラミックグリーンシートにレーザービームを照射してビアホールを形成する。次に、このビアホールにたいして、Ag、Pd、Cu、Auやこれらの合金などの金属材料を含んだ導電性ペーストを印刷塗布などの方法により充填する。
また、図2に示すように、絶縁体層18b〜18hとなるべきセラミックグリーンシートの表面にパターン導体部14a〜14gとなるべき未焼成のパターン導体部を形成する。具体的には、絶縁体層18b〜18hとなるべきセラミックグリーンシートの表面上に、Ag、Pd、Cu、Auやこれらの合金などを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法で塗布することにより、パターン導体部14a〜14gを形成する。なお、パターン導体部14a〜14gを形成する工程とビアホールに対して導電性ペーストを充填する工程とは、同じ工程において行われてもよい。
次に、図2に示すように、絶縁体層18aとなるべきセラミックグリーンシートの表面上に第1及び第2の外部電極17a、17bとなるべき未焼成の外部電極を形成する。具体的には、絶縁体層18aとなるべきセラミックグリーンシートの表面上に、Ag、Pd、Cu、Auやこれらの合金などを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法で塗布することにより、第1及び第2の外部電極17a、17bを形成する。
そして、図2に示すように、絶縁体層18a〜18hとなるべきセラミックグリーンシートを順に積層・圧着して、未焼成のマザー積層体を得る。絶縁体層18a〜18hとなるべきセラミックグリーンシートの積層・圧着は、1枚ずつ積層して仮圧着してマザー積層体を得た後、未焼成のマザー積層体を静水圧プレスなどにより加圧して本圧着を行う。
次に、マザー積層体をカット刃により所定寸法(2.5mm×2.0mm×1.1mm)の積層体12にカットする、これにより未焼成の積層体12が得られる。この未焼成の積層体12には、脱バインダー処理及び焼成がなされる。脱バインダー処理は、例えば、低酸素雰囲気中において500℃で2時間の条件で行う。焼成は、例えば、800℃〜900℃で2.5時間の条件で行う。更に、積層体12に対してバレル加工を施す。
最後に、第1及び第2の外部電極17a、17bに、Sn、Ni、Cu、Ag、Auなどの金属めっきを施す。以上の工程により、積層型コイル部品1が得られる。
そして、完成した積層型コイル部品1のインダクタンス値を測定して不良を除去した後、良品を梱包して製品として出荷する。
(実施例1)
以下に、実施例1の積層型コイル部品1について図面を参照しながら説明する。外観図は参考例1の積層型コイル部品1と同じである。実施例1の積層型コイル部品1は、参考例1の積層体12に代えて、積層体22を備えている。図5は、実施例1の積層型コイル部品1の積層体22を示した分解斜視図である。
以下に、実施例1の積層型コイル部品1について図面を参照しながら説明する。外観図は参考例1の積層型コイル部品1と同じである。実施例1の積層型コイル部品1は、参考例1の積層体12に代えて、積層体22を備えている。図5は、実施例1の積層型コイル部品1の積層体22を示した分解斜視図である。
図5に示すように、積層型コイル部品は、積層体22、積層体22の一方の主面に設けられた第1の外部電極27aと第2の外部電極27bを備えている。積層体22は、直方体状をなしており、内部にパターン導体部24a〜24g及びビアホール導体25a〜25vによって構成されるコイル導体が内蔵されている。積層体22は、絶縁体層28a〜28hが順に並ぶように積層されて構成されている。
絶縁体層28b〜28hの上にはそれぞれ、図5に示すように、パターン導体部24a〜24gが設けられている。また、絶縁体層28a〜28gには、絶縁体層の厚み方向に貫通する層間接続導体部25a〜25vが設けられている。層間接続導体部25a〜25vは、第1の外部電極27a、パターン導体部24a〜24g、及び第2の外部電極27bにそれぞれ電気的に接続されている。
参考例1では、積層方向において第1及び第2の外部電極17aと17bから離れた位置(例えば絶縁体層18gと絶縁体層18h上に設けられたパターン導体部14eとパターン導体部14dの間)で層間ショートが発生した場合にはインダクタンス値の低下が1層分になるため、層間ショートの不良の検出が困難であった。しかし、実施例1では、どの絶縁体層で層間ショートが発生しても、インダクタンス値の低下が大きく、層間ショートの不良の検出がしやすくなる。これは、第2コイル部を構成するパターン導体部の電気的な接続の順序を参考例1と異ならせているためである。
第2コイル部の電気的な接続の順序を、より具体的に説明する。パターン導体部24dは、絶縁体層28gを貫通して設けられた層間接続導体部25hと、絶縁体層28fを貫通して設けられた層間接続導体部25iと、絶縁体層28fを貫通して設けられた層間接続導体部25jと、絶縁体層28eを貫通して設けられた層間接続導体部25kと、絶縁体層28dを貫通して設けられた層間接続導体部25lによって、パターン導体部24eと接続されている。よって、パターン導体部24dは、層間接続導体部25h、25i、25j、25k、25lによって、第1コイル部のパターン導体部24aが形成されている絶縁体層28bに隣接しているパターン導体部24eに、接続されている。パターン導体部24eは、層間接続導体部25h、25i、25j、25k、25lと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層28cを貫通して設けられた層間接続導体部25mと、絶縁体層28dを貫通して設けられた層間接続導体部25nによって、パターン導体部24fに接続されている。よって、パターン導体部24eは、積層方向において間にあるパターン導体部24bと接続されずに、パターン導体部24fと接続される。同様に、パターン導体部24fは、層間接続導体部25m、25nと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層28eを貫通して設けられた層間接続導体部250と、絶縁体層28fを貫通して設けられた層間接続導体部25pによって、パターン導体部24gに接続されている。よって、パターン導体部24fは、積層方向において間にあるパターン導体部24cと接続されずに、パターン導体部24gと接続される。パターン導体部24gは、層間接続導体部250、25pと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、層間接続導体部25qと、絶縁体層28fを貫通して設けられた層間接続導体部25rと、絶縁体層28eを貫通して設けられた層間接続導体部25sと、絶縁体層28dを貫通して設けられた層間接続導体部25tと、絶縁体層28cを貫通して設けられた層間接続導体部25uと、絶縁体層28bを貫通して設けられた層間接続導体部25vによって、層間接続導体25vの端部t2を介して外部電極27bに接続されている。よって、第2の外部電極27bからもっとも離れた第2コイル部のパターン導体部24gは、一筋の層間接続導体部25q〜25vによって、第2の外部電極27bに接続されている。
言い換えると、実施例1では、第2コイル部の一端が第1コイル部、他方の一端が第2の外部電極27bに接続されており、かつ、電気的な流れが、少なくとも一度はそれぞれ、積層方向において第2の外部電極27bに近づき、かつ積層方向において第2の外部電極27bから遠ざかる経路になっている。さらに別の言い方をすれば、第1の外部電極27aは、層間接続導体部25aによって第1コイル部の最上層(最も外部電極が形成された主面に近い側)のパターン導体部24aに接続されており、第2の外部電極27bは、層間接続導体部25q、25r、25s、25t、25u、25vによって第2コイル部の最下層のパターン導体部24gに接続されている。このような構造にすることによって、どの層で層間ショートが発生しても、不良が検出しやすくなる。
一例を挙げて説明すると、パターン導体部24gとパターン導体部24dの間にある絶縁体層28gで層間ショートが発生したと仮定する。層間ショートが発生していない場合は、コイル導体の経路は、第1の外部電極27aから、コイル導体の一方の端部t1(層間接続導体部25aの端部t1でもある)を介して、層間接続導体部25a〜25v及びパターン導体部24a〜24gに接続され、コイル導体の他方の端部t2(層間接続導体部25vの端部t2でもある)を介して第2の外部電極27bに接続されている。しかし、層間ショートが発生すると、パターン導体部24gとパターン導体部24dが接続されるため、経路が短くなる。具体的には、パターン導体部24e、24fの2層分のパターン導体部が経路として使われなくなるため、この2層分のインダクタンス値が低下するのである。参考例1と異なり、積層体22の最下層で層間ショートが発生した場合でも、少なくとも2層のパターン導体部が経路として使われなくなる。
なお、第1コイル部の最上層と第2コイル部の最下層に接続する場合に限らず、第1の外部電極27aは、複数のパターン導体部のうち中央より積層体の一方表面側にある第1コイル部を構成するパターン導体部(24a、24bのいずれか)に接続されており、第2の外部電極27bは、中央より積層体の他方表面側にある第2コイル部を構成するパターン導体部(28e、28gのいずれか)に接続されていれば、層間ショートが生じた場合のインダクタンス値の低下を大きくすることができる。
以上のような積層型コイル部品1によれば、どの層間で層間ショートが発生しても不良として検出することが可能となる。
また、コイル導体を構成するパターン導体部が形成された絶縁体層が多ければ多いほど、1層分のインダクタンス値の低下の検出は難しくなるため、本発明の効果を発揮できる。例えば、パターン導体部が形成された絶縁体層が5層以上であると、実施例1の積層型コイル部品を構成することができるため好ましい。
(参考例2)
以下に、参考例2の積層型コイル部品1について図面を参照しながら説明する。外観図は参考例1の積層型コイル部品1と同じである。参考例2の積層型コイル部品1は、参考例1の積層体12に代えて、積層体32を備えている。図6は、参考例2の積層型コイル部品の積層体32を示した分解斜視図である。
以下に、参考例2の積層型コイル部品1について図面を参照しながら説明する。外観図は参考例1の積層型コイル部品1と同じである。参考例2の積層型コイル部品1は、参考例1の積層体12に代えて、積層体32を備えている。図6は、参考例2の積層型コイル部品の積層体32を示した分解斜視図である。
図6に示すように、積層型コイル部品1は、積層体32、積層体32の同一の主面上に設けられた第1の外部電極37aと第2の外部電極37bを備えている。積層体32は、直方体状をなしており、内部にパターン導体部34a〜34h及びビアホール導体35a〜35pによって構成されるコイル導体が内蔵されている。積層体32は、絶縁体層38a〜38iが順に並ぶように積層されて構成されている。
絶縁体層38b〜38iの上にはそれぞれ、図6に示すように、パターン導体部34a〜34hが設けられている。また、絶縁体層38a〜38hには、絶縁体層の厚み方向に貫通する層間接続導体部35a〜35nが設けられている。層間接続導体部35a〜35nは、第1の外部電極37a、パターン導体部34a〜34h、及び第2の外部電極37bにそれぞれ電気的に接続されている。
参考例2の積層型コイル部品が、参考例1の積層型コイル部品と異なっているのは、第1コイル部のパターン導体部34aが形成された絶縁体層38bと、同じく第1コイル部のパターン導体部34bが形成された絶縁体層38cとが連続して積層されていることである。
参考例2の積層型コイル部品では、異なるコイル部を構成するパターン導体部間で、層間ショートが発生した場合のみ、本発明の効果を得ることができる。
(実施例2)
以下に、本発明にかかる積層型コイル部品を積層基板102として用いたモジュール部品であるDC−DCコンバータ11について説明する。図7は本実施例のDC−DCコンバータ11の外観斜視図である。図8は本実施例のDC−DCコンバータ11の積層面から見たときの外観図である。図9は本実施例のDC−DCコンバータ11の等価回路図である。図10〜13は本実施例の積層体102の各層の積み図である。なお、図10〜13において、実線は向かって手前側、破線は向かって奥側に設けられているものを表している。
以下に、本発明にかかる積層型コイル部品を積層基板102として用いたモジュール部品であるDC−DCコンバータ11について説明する。図7は本実施例のDC−DCコンバータ11の外観斜視図である。図8は本実施例のDC−DCコンバータ11の積層面から見たときの外観図である。図9は本実施例のDC−DCコンバータ11の等価回路図である。図10〜13は本実施例の積層体102の各層の積み図である。なお、図10〜13において、実線は向かって手前側、破線は向かって奥側に設けられているものを表している。
積層基板102には、図7と図8に示すように、チップ型のコンデンサC1とC2、IC109aと109bが実装されている。
また、積層基板102には、図9に示すように、コイル124aとコイル124bの2つのコイル導体が設けられている。また、積層基板102には、入力のViと、出力のV01とV02が形成されている。
コイル124aは、第1外部電極107aを介して制御IC109aに接続され、かつコイル124aの制御IC109aに接続されていない方の一端は二つの経路に分岐し、第2の外部電極107bを介して制御IC109aに、また出力のV01.に、それぞれ接続される。コイル124aとIC109a、コイル124bとIC109bとの接続関係はそれぞれ同様であるため、以後、コイル124aのIC109aと出力端子V01の接続関係についてのみ説明する。
積層基板102は、図10〜13に示すように、11層の絶縁体層からなる積層基板102は、絶縁体層118aからアルファベット順に絶縁体層118kまでが積層されている。積層基板52の絶縁体層118a、絶縁体層118j、絶縁体層118kはそれぞれ非磁性の絶縁体層、絶縁体層118b〜118iはそれぞれ磁性を有する絶縁体層で構成されている。
積層基板102の絶縁体層118a〜118kの上にはそれぞれ、図10〜13に示すように、パターン導体部104a〜104gが設けられている。また、パターン導体部104a〜104gはそれぞれ、矩形状のパターンの一部が切り欠かれた形状をなしている。参考例1、実施例1、参考例2とパターン導体部の形状を比較すると、少なくとも矩形状の一箇所の角が欠かれた形状となる。この角が欠かれた部分に、出力端子V01に接続する層間接続導体部105p〜105zが設けられている。そして、パターン導体部は、積層方向から平面視した場合に、互いに重なり合って、環状のパターンを構成している。また、絶縁体層118kの反対面には、IC109aと109b、コンデンサC1とC2を接続するための外部電極107a、107b、117a、117bが設けられている。コイル124aの外部電極は、107aと107bであり、またコイル124bの外部電極は、117aと117bである。それぞれの外部電極は、ICと出力端子にそれぞれ接続されている。
パターン導体部は、絶縁体層を貫通して設けられたビアホール導体で電気的に接続されている。ビアホール導体は、パターン導体部だけでなく、ICやコンデンサなどにも電気的に接続されており、絶縁体層118a上に設けられている導体パターンに電気的に接続されている。絶縁体層118aには、入力Vi、スイッチSW1とSW2、グランドG1とG2及び出力端子V01とV02に、ビアホール導体を介して電気的に接続されるための導体パターンが設けられている。
具体的には、図13に示すように、絶縁体層118kの導体パターンが設けられていない面(反対面でもある)に、ICとコイル124aを接続する第1の外部電極107aが設けられている。IC109aは、絶縁体層118kに設けられている第1の外部電極107aを介し、絶縁体層118kを貫通して設けられた層間接続導体部105aと、絶縁体層118jを貫通して設けられた層間接続導体部105bと、絶縁体層118iを貫通して設けられた層間接続導体部105cと、絶縁体層118hを貫通して設けられた層間接続導体部105dによって、絶縁体層118hに設けられたパターン導体部104aに接続されている。よって、IC109aは、絶縁体層118k、118j、118iの3層を貫通して、パターン導体部104aに電気的に接続されている。また、パターン導体部104aは、層間接続導体部105b、105c、105dと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118gを貫通して設けられた層間接続導体部105eと、絶縁体層118fを貫通して設けられた層間接続導体部105fによって、パターン導体部104bと接続されている。よって、パターン導体部104aは、積層方向において間にあるパターン導体部104fと接続されずに、パターン導体部104bと接続される。同様に、パターン導体部104bは、層間接続導体部105e、105fと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118eを貫通して設けられた層間接続導体部105gと、絶縁体層118dを貫通して設けられた層間接続導体部105hによって、パターン導体部104cと接続されている。よって、パターン導体部104bは、積層方向において間にあるパターン導体部104eと接続されずに、パターン導体部104cと接続される。また、パターン導体部104cは、層間接続導体部105g、105hと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118cを貫通して設けられた105iによって、パターン導体部104dに接続されている。よって、パターン導体部104cとパターン導体部104dは、連続して電気的に接続されている。それぞれ接続されたパターン導体部104a〜104d、及び層間接続導体部105a〜105iが、第1コイル部を構成している。
パターン導体部104dは、層間接続導体部105iと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118cを貫通して設けられた層間接続導体部105jと、絶縁体層118dを貫通して設けられた層間接続導体部105kによって、パターン導体部104eに電気的に接続されている。よって、パターン導体部104dは、積層方向において間にあるパターン導体部104cと接続されずに、パターン導体部104eと接続される。同様に、パターン導体部104eは、層間接続導体部105j、105kと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118eを貫通して設けられた層間接続導体部105lと、絶縁体層118fを貫通して設けられた層間接続導体部105mによって、パターン導体部104fに電気的に接続されている。よって、パターン導体部104eは、積層方向において間にあるパターン導体部104bと接続されずに、パターン導体部104fと接続される。更に同様に、パターン導体部104fは、層間接続導体部105l、105mと接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118gを貫通して設けられたビアホール導体105nと、絶縁体層118hを貫通して設けられたビアホール導体1050によって、パターン導体部104gに電気的に接続されている。よって、パターン導体部104fは、積層方向において間にあるパターン導体部104aと接続されずに、パターン導体部104gと接続される。パターン導体部104gは、層間接続導体部105n、1050と接続されている側の端部とは異なる側の端部において、絶縁体層118iを貫通して設けられた層間接続導体部105pと、絶縁体層118jを貫通して設けられた層間接続導体部105qと、絶縁体層を貫通して設けられた層間接続導体部105rによって、外部電極107bに電気的に接続されている。よって、パターン導体部104gは、積層方向において間にあるパターン導体部104gと接続されずに、外部電極107bと接続される。それぞれ接続されたパターン導体部104e〜104g、及び層間接続導体部105j〜105rが、第2コイル部を構成している。
また、パターン導体部104gは、絶縁体層118iを貫通して設けられた層間接続導体部105pと、絶縁体層118hを貫通して設けられた層間接続導体部105sと、絶縁体層118gを貫通して設けられた層間接続導体部105tと、絶縁体層118fを貫通して設けられた層間接続導体部105uと、絶縁体層118eを貫通して設けられた層間接続導体部105vと、絶縁体層118dを貫通して設けられた層間接続導体部105wと、絶縁体層118cを貫通して設けられた層間接続導体部105xと、絶縁体層118bを貫通して設けられた層間接続導体部105yと、絶縁体層118aを貫通して設けられた層間接続導体部105zによって、出力V01に電気的に接続されている。
従って、第1コイル部と第2コイル部で構成されているコイル124aは、パターン導体部104a〜104g及び層間接続導体部105a〜105rにより構成されている。また、第2コイル部は、経路が2つに分岐し、一端は外部電極107bに電気的に接続され、もう一端は出力V01に電気的に接続されている。
コイル124bも、コイル124aと同様に第1コイル部と第2コイル部で構成される。詳しくは、コイル124aと同様のアルファベット順で接続されており、パターン導体部114a〜114gおよび層間接続導体部115a〜115rにより構成されている。また、第2コイル部は、経路が2つに分岐し、一端は外部電極117bに電気的に接続され、もう一端は出力V02に電気的に接続されている。
以上のような、DC−DCコンバータ11に用いられる積層基板102によれば、ICなどが実装される前に、積層基板102単体で、コイル導体の層間ショートの不良を検出することが可能となる。従って、ICなど高価な電子部品を無駄にすることなく、積層基板の層間ショートの不良を検出することが可能となる。
(製造方法)
以下に、積層型コイル部品の製造方法について説明する。ここでは一例として、参考例1で説明した積層型コイル部品を製造するものとする。
以下に、積層型コイル部品の製造方法について説明する。ここでは一例として、参考例1で説明した積層型コイル部品を製造するものとする。
ここで説明する積層型コイル部品の製造方法は、それぞれ表面にコイル導体を備える複数の絶縁体シートを逐次積層圧着して積層体ブロックを形成する工程を含む、積層型コイル部品の製造方法である。この製造方法においては、前記複数の絶縁体シートは、前記複数の絶縁体シートに備わるコイル導体が組み合わさり、電気的接続によって連なることによって厚み方向を巻回軸とする一連のコイルが構成され、前記一連のコイルは厚み方向の第1の側に進行した後に折り返して前記第1の側とは逆の第2の側に進行する構造となっている。前記逐次積層圧着を行なう際には、前記一連のコイルが前記第1の側から前記第2の側への折り返す箇所は、前記逐次積層圧着の作業時に前記絶縁体シートの変形度合いが大きくなる側とは逆の側に配置される。
ここでいう「複数の絶縁体シート」は、図2に示した例でいえば、絶縁体層18a〜18hに相当する。「一連のコイル」は、参考例1でいうところの第1コイル部と第2コイル部とが直列に接続されたものに相当する。これは、途中で折り返した形状ではあるものの全体で1つのコイルとみなすことができるからである。「第1の側」とは、図2における下側であり、「第2の側」とは、図2における上側である。「前記一連のコイルが前記第1の側から前記第2の側への折り返す箇所」とは、図2に示した例でいえば、パターン導体部14dに相当する。図2に示した例でいえば、絶縁体層18a〜18hを逐次積層圧着して積層体ブロックを形成する。このようにして形成される積層体ブロックにおいては、厚み方向を巻回軸とする一連のコイルが構成されている。
図2に示した例でいえば、図の下側に比べて上側にいくほど層間ショートの検出がしやすい。なぜなら、図の上側ほど、層間ショートが発生したときのコイルの経路の長さの減少分が大きいからである。一方、逐次積層圧着の作業時には、下方に配置される絶縁体層ほど大きな圧力がかかるので、変形が起こりやすい。したがって、逐次積層圧着の作業時には、下方に配置される台座に近い側が絶縁体シートの変形度合いが大きくなる側である。本実施例では、逐次積層圧着を行なう際には、一連のコイルが第1の側から第2の側への折り返す箇所は、逐次積層圧着の作業時に絶縁体シートの変形度合いが大きくなる側とは逆の側に配置される。すなわち、図14に示すように、台座200の側に外部電極17a,17bが配置され、台座200から遠い側に、パターン導体部14dを有する絶縁体層18hが配置される。
このようにして逐次積層圧着を行なうことにより、変形度合が大きくなる側が層間ショートの検出がしやすい側となっているので、層間ショートの検出を効果的に行なうことができる。
なお、絶縁体シートをセラミックグリーンシートとし、積層体ブロックを焼成する工程を含むことが好ましい。この方法を採用することにより、顕著な効果を享受することができる。
積層体ブロックは、前記一連のコイルが前記第1の側から前記第2の側への折り返す箇所から遠い側の主面に、LGA型端子を備えることが好ましい。この場合、外部電極がLGA型端子である。この方法を採用することにより、LGA型端子を用いて一連のコイルに対する入出力を行なうことができる。LGA型端子の絶縁体シートに対する接合強度を高めるためには、LGA型端子とこれに接する絶縁体シートとの間には高い圧力を加えることが望ましいが、ここで説明したように、折り返す箇所から遠い側の主面にLGA型端子が配置されているということは、LGA型端子を備える面が台座に近い側に配置された状態で逐次積層圧着を行なうということを意味するので、このような方法で逐次積層圧着を行なうことは、LGA型端子の接合強度を高めることにも同時に貢献しうる。
本実例では、参考例1で説明した積層型コイル部品の構造を例にとって、この構造の積層型コイル部品を得るための製造方法について説明したが、本実施例で示した考え方は、他の実施例で説明した積層型コイル部品についても適宜適用可能である。
本発明は、積層型コイル部品及び積層体コイル部品を用いたモジュール部品ならびに積層型コイル部品の製造方法に利用することができる。
1 積層型コイル部品、11 モジュール部品、12,22,32,42 積層体、17a,27a,37a,47a,107a 第1の外部電極、17b,27b,37b,47b,107b 第2の外部電極、14a〜14g,24a〜24g,34a〜34h,44a〜44g,104a〜104g,114a〜114g パターン導体部、15a〜15n,25a〜25v,35a〜35p,45a〜45n,105a〜105z 層間接続導体部、18a〜18h,28a〜28h,38a〜38i,48a〜48h,118a〜118k 絶縁層体、102 積層基板、109a,109b IC、124a,124b コイル、200 台座、t1,t2 端部、C1,C2 キャパシタ、Vi 入力端子、V01,V02 出力端子、SW1,SW2 スイッチ、G1,G2 グランド。
Claims (7)
- 複数の絶縁体層を積層してなり、一対の主面と前記主面を繋ぐ側面を有する積層体と、前記積層体の内部に設けられ、複数の前記絶縁体層の上にそれぞれ形成されたパターン導体部と、前記絶縁体層を貫通し複数の前記パターン導体部を電気的に接続する層間接続導体部と、を有するコイル導体と、
前記積層体のいずれかの主面に設けられた第1及び第2の外部電極と、を備える積層型コイル部品であって、
前記コイル導体は第1コイル部と第2コイル部とが電気的に直列に接続されている構成からなり、
前記第1コイル部を構成する前記パターン導体部と、前記第2コイル部を構成する前記パターン導体部とは、積層方向に隣接する前記絶縁体層にそれぞれ設けられ、かつ平面視した場合に重なる部分を有し、
前記第2コイル部を構成する前記パターン導体部が設けられた前記絶縁体層は、前記第1コイル部を構成する前記パターン導体部が設けられた複数の前記絶縁体層の間に積層されており、
前記第1コイル部が電気的に接続される前記第1の外部電極と、前記第2コイル部が電気的に接続される前記第2の外部電極はそれぞれ、前記積層体の同じ主面に設けられており、
前記第1の外部電極は、前記積層体の中央より一方表面側にある第1コイル部を構成するパターン導体部に接続されており、
前記第2の外部電極は、前記積層体の中央より他方表面側にある第2コイル部を構成するパターン導体部に接続されている、積層型コイル部品。 - 前記第1の外部電極は、前記層間接続導体を介して、前記第1コイル部の最も一方の主面に近い側の前記パターン導体部に接続されており、前記第2の外部電極は、前記第2コイル部の最も他方の主面に近い側の前記パターン導体部に接続されている、請求項1に記載の積層型コイル部品。
- 前記パターン導体部が設けられた前記絶縁体層が合わせて5層以上である、請求項1または2に記載の積層型コイル部品。
- 前記絶縁体層は、前記第1コイル部を構成する前記パターン導体部と前記第2コイル部を構成する前記パターン導体部が全て交互に位置するように積層されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 積層方向に隣接する、前記第1コイル部を構成する前記パターン導体部と前記第2コイル部を構成する前記パターン導体部とは、同一のパターン形状部分を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載された積層型コイル部品を積層基板とし、前記積層基板に実装部品が実装されていることを特徴とするモジュール部品。
- 前記実装部品はICである、請求項6に記載のモジュール部品。
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