JP6797676B2 - コイル部品 - Google Patents
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Description
上記絶縁体部は、第1の軸方向に幅方向、第2の軸方向に長さ方向、第3の軸方向に高さ方向を有し、非磁性材料で構成される。
上記コイル部は、上記第1の軸方向のまわりに巻回された周回部を有し、上記絶縁体部の内部に配置される。
上記絶縁体部の長さ寸法に対する高さ寸法の比率は、上記第2の軸方向に沿った上記周回部の内周部間の長さ寸法に対する上記第3の軸方向に沿った上記周回部の内周部間の高さ寸法の比率の1.5倍以下である。
[基本構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品の概略透視斜視図、図2はその概略透視側面図、図3はその概略透視上面図である。
なお、各図においてX軸、Y軸及びZ軸方向は相互に直交する3軸方向を示している。
続いて、電子部品100の基本製造プロセスについて説明する。電子部品100は、ウェハレベルで複数個同時に作製され、作製後に素子毎に個片化(チップ化)される。
以上のようにして、電極層L2の上に電極層L3が作製される(図7D)。
近年における部品の小型化に伴い、コイル特性の確保が困難になる傾向にある。すなわちコイル部品の特性は、内蔵するコイル部の大きさ、形状等に大きく依存し、典型的には、コイル部の開口が大きいほど高いインダクタンス特性が得られる。
しかしながら、部品の小型化により絶縁体部の大きさに制約が生じ、その結果、コイル部の有効面積が減少し、インダクタンス特性の低下を招くことになる。
そこで本実施形態では、コイル部の開口の寸法比率を最適化することで、小型化を図りつつ、コイル部品の高特性化を図るようにしている。
また、「Z軸方向に沿った周回部Cnの内周部間の高さ寸法(hd)」は、当該周回部Cnを構成する第1及び第2の連結導体221,222の対向面間の距離をYZ平面に投影したZ軸方向に関する長さをいう。
寸法の測定については、Z軸方向(高さ方向)から絶縁体の高さ方向の中心を通る面まで断面研磨、ミリングを行い、走査型電子顕微鏡(SEM)による200倍程度の観察により、第1の柱状導体211と第2の柱状導体212の間隔を測定し、周回部Cnの内周部間の長さ寸法(ld)とする。また、X軸方向(幅方向)から絶縁体部の幅方向の中心を通る面まで断面研磨、ミリングを行い、第1の連結導体221と第2の連結導体222の間隔をSEMにより測定し、周回部Cnの内周部間の高さ寸法(hd)とする。他の部分の寸法測定についても、それぞれ上記の観察試料を用いて行う。
以下、図10及び図11を参照して、本発明者らにより行われた実験例について説明する。周回部Cnの開口をコア部という。
各部の寸法が以下のとおりであるガラス製の絶縁体部及びコイル部を備えたコイル部品サンプルを作製した。
・コイル部:Y軸方向の導体寸法(lc)35μm、X軸方向の導体寸法(wc)10μm、Z軸方向の導体寸法(hc)35μm、X軸方向に隣接する周回部間の距離(導体間距離g)20μm、Y軸方向のコア部寸法(ld)200μm、全周回部CnにおけるX軸方向のコア部寸法(wd)130μm、Z軸方向のコア部寸法(hd)85μm
・サイドマージン:Y軸方向の寸法(lb)50μm、X軸方向の寸法(wb)30μm、Z軸方向の寸法(hb)30μm
絶縁体部を長さ(La)350μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)230μm、コア部寸法をY軸方向(ld)180μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)100μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.7nH、Q値は28であった。
絶縁体部を長さ(La)320μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)250μm、コア部寸法をY軸方向(ld)150μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)120μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.8nH、Q値は29であった。
絶縁体部を長さ(La)305μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)265μm、コア部寸法をY軸方向(ld)135μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)135μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.9nH、Q値は30であった。
絶縁体部を長さ(La)275μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)290μm、コア部寸法をY軸方向(ld)105μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)160μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.6nH、Q値は29であった。
絶縁体部を長さ(La)265μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)300μm、コア部寸法をY軸方向(ld)95μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)170μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.3nH、Q値は28であった。
各部の寸法が以下のとおりである樹脂製の絶縁体部及びコイル部を備えたコイル部品サンプルを作製した。
・コイル部:Y軸方向の導体寸法(lc)35μm、X軸方向の導体寸法(wc)24μm、Z軸方向の導体寸法(hc)35μm、導体間距離(g)10μm、Y軸方向のコア部寸法(ld)250μm、X軸方向のコア部寸法(wd)160μm、Z軸方向のコア部寸法(hd)85μm
・サイドマージン:Y軸方向の寸法(lb)45μm、X軸方向の寸法(wb)20μm、Z軸方向の寸法(hb)20μm
絶縁体部を長さ(La)380μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)210μm、コア部寸法をY軸方向(ld)220μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)100μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.2nH、Q値は32であった。
絶縁体部を長さ(La)350μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)230μm、コア部寸法をY軸方向(ld)190μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)120μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.3nH、Q値は33であった。
絶縁体部を長さ(La)320μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)250μm、コア部寸法をY軸方向(ld)160μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)140μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.4nH、Q値は34であった。
絶縁体部を長さ(La)310μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)260μm、コア部寸法をY軸方向(ld)150μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)150μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.5nH、Q値は34であった。
絶縁体部を長さ(La)275μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)290μm、コア部寸法をY軸方向(ld)115μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)180μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.3nH、Q値は32であった。
絶縁体部を長さ(La)255μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)315μm、コア部寸法をY軸方向(ld)95μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)205μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.1nH、Q値は31であった。
絶縁体部を長さ(La)310μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)260μm、Y軸方向の導体寸法(lc)30μm、X軸方向の導体寸法(wc)24μm、Z軸方向の導体寸法(hc)30μm、コア部寸法をY軸方向(ld)160μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)160μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.6nH、Q値は36であった。
絶縁体部を長さ(La)310μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)260μm、Y軸方向の導体寸法(lc)25μm、X軸方向の導体寸法(wc)24μm、Z軸方向の導体寸法(hc)25μm、コア部寸法をY軸方向(ld)170μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)170μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は3.8nH、Q値は37であった。
絶縁体部を長さ(La)310μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)260μm、Y軸方向の導体寸法(lc)20μm、X軸方向の導体寸法(wc)24μm、Z軸方向の導体寸法(hc)20μm、コア部寸法をY軸方向(ld)180μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)180μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は4.2nH、Q値は37であった。
絶縁体部を長さ(La)310μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)260μm、Y軸方向の導体寸法(lc)15μm、X軸方向の導体寸法(wc)24μm、Z軸方向の導体寸法(hc)15μm、コア部寸法をY軸方向(ld)190μm、X軸方向(wd)160μm、Z軸方向(hd)190μmとした以外は、実験例7と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は4.8nH、Q値は36であった。
絶縁体部を長さ(La)400μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)200μm、コア部寸法をY軸方向(ld)230μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)70μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.2nH、Q値は22であった。
絶縁体部を長さ(La)407μm、幅(Wa)200μm、高さ(Ha)202μm、コア部寸法をY軸方向(ld)237μm、X軸方向(wd)130μm、Z軸方向(hd)72μmとした以外は、実験例1と同一の条件でサンプルを作製した。
作製したサンプルについて、実験例1と同一の条件でインダクタンス(L値)及びQ値を測定したところ、L値は2.3nH、Q値は23であった。
上記第1の実施形態においては櫛歯ブロック部が配置された電子部品について説明したが、上記の図1〜図3に示すように櫛歯ブロック部24が配置されていない電子部品としてもよく、以下変形例として説明する。下記各構成例においても、絶縁体部の長さ寸法(La)に対する高さ寸法(Ha)の比率(Ha/La)は、Y軸方向に沿った周回部Cnの内周部間の長さ寸法(ld)に対するZ軸方向に沿った周回部Cnの内周部間の高さ寸法(hd)の比率(hd/ld)の1.5倍以下となるように構成される。
第1の構成例に係る電子部品は、櫛歯ブロック部が配置されていない。これにより、同じ体積の絶縁体部内に内部導体部を配置する場合、櫛歯ブロック部が配置される場合と比較して、コイル部の設計範囲が広くなりコイル部の開口面積を拡大することが可能となってL値、Q値を向上させることができる。
更に、上記実施形態ではコイル部と外部電極との接続は櫛歯ブロック部及び引出し線を介して行われているが、本構成例ではコイル部と外部電極との接続は接続用ビア導体層を介して行われる。
図12Aは、本実施形態の第1の構成例に係るコイル部品の概略透視斜視図、図12Bはその外観斜視図、図13Aはその概略透視側面図、図13Bはその外観側面図、図14はその概略透視上面図である。
なお、各図においてX軸、Y軸及びZ軸方向は相互に直交する3軸方向を示している。
上記第1の構成例では、接続用ビア導体層V1023はZ軸方向に垂直な断面形状が略円形を有していたがこれに限定されず、例えば長円形を有していてもよく、以下、第2の構成例として説明する。第1の構成例と異なる構成について主に説明し、同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。本構成例においても、第1の構成例と同様に、コイル部の開口面積を大きくとることが可能であり、これによりL値、Q値を高くすることが可能となっている。
図17はコイル部品の概略透視斜視図である。図18はその概略透視側面図である。図19はその概略透視上面図である。
上記各構成例において、接続用ビア導体層V1023、V2023と同層で、コイル部1020Lと外部電極1030とを電気的に接続しない、ダミービア導体層を設けてもよく、以下、第3の構成例として説明する。ダミービア導体層は外部電極1030と接触して絶縁体内に複数形成される。ダミービア導体層を設けることにより外部電極1030と絶縁体部1010との密着強度を向上させることができる。ダミービア導体層の設置は、上記構成例及び上記実施形態に適用可能である。
すなわち、外部電極1030の作製方法においては、例えば上記実施形態の内部導体部を構成する導体パターンを電気めっき法により作製する方法と同様に、電気めっき用のシード層を設け、開口部を有するレジストパターンを設けた後、電気めっき法により外部電極を形成する手法をとることができる。このような手法で外部電極1030を作製することにより、ダミービア導体層3040と外部電極1030との強い接着が生じ、絶縁体部3011と外部電極1030との密着強度が向上する。
本発明の電子部品は上記の各実施形態に限定されず、例えば図23及び図24に示す構成をとってもよい。図23、図24の各図は、上記実施形態に係る電子部品の概略透視図である。図23の各図は上記第1の実施形態のように櫛歯ブロック部24が配置される電子部品の図を示し、図24の各図は上記第2の実施形態のように櫛歯ブロック部が配置されていない電子部品の図を示す。上記各実施形態と同様の構成については同様の符号を付している。
図27Bは、上記第2の実施形態(第1の構成例)に示す1面実装タイプの電子部品1100の概略外観側面図である。図27Cは、上記第1の実施形態に示す3面実装タイプの電子部品100の概略透視側面図を示す。図27Dは、従来の5面実装タイプの電子部品7100の概略外観側面図を示し、符号7030は外部電極を示す。いずれの電子部品においても、外部電極の厚みは10μmとした。図27Aは絶縁体部の外形と電子部品の外形が等しいと仮定した場合を例に示し、この時の絶縁体部6010の体積を100%とし、図27B〜図27Dの各図に示す電子部品における絶縁体部の占める割合を計算した。
20、1020、2020…内部導体部
20L、1020L…コイル部
21,211,212、1021,10211,10212…柱状導体
22,221,222、1022,10221,10222…連結導体
100,1100,1100A,1100B,1100C、2100、3100、4100、5100…電子部品(コイル部品)
1102,2102,3102…底面
V1023,V10231,V10232、V2023,V20231,V20232…接続用ビア導体層
3040,3041,3042…ダミービア導体層
Cn…周回部
Claims (7)
- 第1の軸方向に幅方向、第2の軸方向に長さ方向、第3の軸方向に高さ方向を有し、非磁性材料で構成された絶縁体部と、
前記第1の軸方向のまわりに巻回された周回部を有し、前記絶縁体部の内部に配置されたコイル部と
を具備し、
前記絶縁体部の長さ寸法は、幅寸法及び高さ寸法よりも長く、
前記絶縁体部の長さ寸法は410μm以下であり、
前記絶縁体部の長さ寸法に対する高さ寸法の比率は、前記第2の軸方向に沿った前記周回部の内周部間の長さ寸法に対する前記第3の軸方向に沿った前記周回部の内周部間の高さ寸法の比率の1.5倍以下であり、
前記第1の軸方向から見た前記絶縁体部の面積に対する前記周回部の内周部で区画される面積の比率は、0.22以上0.65以下であり、
前記第2の軸方向に沿った前記周回部の内周部間の長さ寸法に対する前記第3の軸方向に沿った前記周回部の内周部間の高さ寸法の比率は、0.6以上1.0以下である
コイル部品。 - 請求項1に記載のコイル部品であって、
前記第1の軸方向から見た前記絶縁体部の面積に対する前記周回部の内周部で区画される面積の比率は、0.22以上0.45以下である
コイル部品。 - 請求項1又は2に記載のコイル部品であって、
前記絶縁体部は、セラミックス又は樹脂材料から構成される
コイル部品。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載のコイル部品であって、
前記絶縁体部は直方体形状を有し、
前記コイル部品は、前記コイル部と電気的に接続する、前記絶縁体部の1面にのみ配置された外部電極を更に具備する
コイル部品。 - 請求項4に記載のコイル部品であって、
前記コイル部と前記外部電極とは、前記コイル部の端部に接続する接続用ビア導体により電気的に接続される
コイル部品。 - 請求項5に記載のコイル部品であって、
前記ビア導体の前記第3の軸に直交する断面は、前記コイル部の端部の前記第3の軸に直交する断面よりも大きい断面形状を有する
コイル部品。 - 請求項4〜6のいずれか1つに記載のコイル部品であって、
前記外部電極は、前記絶縁体部の前記1面に対向する内面部と、前記内面部に設けられ前記1面に没入する複数の突起部とを有する
コイル部品。
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