JP7222413B2 - 積層型コイル部品 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1に記載の積層インダクタは、実装の容易性に着目してなされたものであり、上記高周波帯には対応していない。具体的には、特許文献1に記載の積層インダクタは、積層方向の両端面を全部覆うように厚さL6の電極が形成されている。そのため、電極に起因する浮遊容量が大きく、この浮遊容量(コンデンサ成分)が積層インダクタのインダクタンス成分と共振を起こして充分な高周波特性が得られない。特許文献1に記載の積層インダクタは、コイル部の膜厚や電極の厚さ、種々の寸法について好ましい範囲を開示しているが、いずれの数値も、20GHz以上の高周波帯での使用を想定したものではない。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図2(a)は、図1に示す積層型コイル部品の側面図であり、図2(b)は、図1に示す積層型コイル部品の正面図であり、図2(c)は、図1に示す積層型コイル部品の底面図である。
また、50GHzでの透過係数S21が-2.0dB以上、0dB以下であることが好ましい。
そのため、例えば、光通信回路内のバイアスティー(Bias-Tee)回路等に好適に使用することができる。
透過係数S21は、ネットワークアナライザーを用いて、積層型コイル部品への入力信号と透過信号の電力を求めることにより求められる。周波数を変化させて透過係数S21を測定することにより、周波数ごとの透過係数S21を求めることができる。
透過係数S21の測定装置の具体例については、実施例の項目で説明する。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の幅(図2(c)中、両矢印W1で示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の高さ(図2(b)中、両矢印T1で示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層型コイル部品の幅(図2(c)中、両矢印W2で示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層型コイル部品の高さ(図2(b)中、両矢印T2で示される長さ)は、0.33mm以下であることが好ましく、0.27mm以上であることが好ましい。
なお、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さ、及び、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さが一定でない場合、最も長い部分の長さが上記範囲にあることが好ましい。
なお、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さ、及び、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さが一定でない場合、最も高い部分の高さが上記範囲にあることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層体の高さは、0.18mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層型コイル部品の幅は、0.22mm以下であることが好ましく、0.18mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、積層型コイル部品の高さは、0.22mm以下であることが好ましく、0.18mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の高さは、0.45mm以上、0.55mm以下であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層型コイル部品の幅は、0.55mm以下であることが好ましく、0.45mm以上であることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層型コイル部品の高さは、0.55mm以下であることが好ましく、0.45mm以上であることが好ましい。
なお、積層体を構成する複数の絶縁層が積み重なる方向を積層方向という。
第1の連結導体41の長さl1、第2の連結導体42の長さl2はいずれも、積層体10の長さlaの2.5%以上、7.5%以下であることが好ましい。第1の連結導体41の長さl1及び第2の連結導体42の長さl2が積層体10の長さlaの2.5%以上、7.5%以下であると、第1の連結導体41及び第2の連結導体42のインダクタンス成分が小さくなるので、高周波特性が向上する。
その結果、積層型コイル部品の40GHzでの透過係数S21を-1.0dB以上、0dB以下とすることができる。
コイルの長さl3は、積層体の長さlaの85.0%以上、94.0%以下であることが好ましい。コイルの長さl3が積層体の長さlaの85.0%以上、94.0%以下であると、高周波特性が向上する。その結果、積層型コイル部品の40GHzでの透過係数S21を-1.0dB以上、0dB以下とすることができる。
なお、コイルの長さl1が積層体の長さlaの85.0%未満であると、コイル部の静電容量が大きくなるので、高周波特性が低下しやすくなる。一方、コイルの長さl1が積層体の長さlaの94.0%を超えると、コイル導体と外部電極との浮遊容量が大きくなるので、高周波特性が低下しやすくなる。
このような構成であると、コイル導体から外部電極までを直線的に接続することができ、引き出し部を簡便にすることができるとともに、高周波特性を向上させることができる。
その結果、積層型コイル部品の40GHzでの透過係数S21を-1.0dB以上、0dB以下とすることができる。
なお、連結導体の幅とは、連結導体のうち最も狭い部分の幅を指す。すなわち、連結導体がランドを含む場合であっても、ランドを除いた形状を連結導体の形状とする。
積層体の表面に判別マークを設けることにより、外部電極を形成すべき箇所を容易に判別することができる。そのため、センサー等を用いた判別の自動化が可能になる。
2つ以上のコイル導体を並列に接続することによって、コイル導体の線幅を変えずに直流抵抗(Rdc)を低下させることができる。
例えば、図3及び図4に示す絶縁層を、31a、31a、31b、31b、31c、31c、31d、31dの順に積層することによって、2つのコイル導体が並列に接続した構造を得ることができる。ただし、コイル導体パターンが同じである2つの絶縁層のうち、積層方向の上側(第1の端面11側)に配置される絶縁層については、コイル導体の両端にビア導体が設けられている必要がある。
連結導体が2つ以上存在する場合とは、端面を覆う部分の外部電極とこれに対向するコイル導体とが、連結導体によって2箇所以上で接続されている状態を指す。
図6(a)~図6(c)は、本発明の積層型コイル部品の別の一例を構成する調整パターンの形状を模式的に示す平面図である。
図3、図4、図5(a)、図5(b)及び図5(c)に示した積層型コイル部品1を構成する絶縁層の一部を、図6(a)~図6(c)に示す調整パターンに変更することにより、第1の連結導体及び第2の連結導体が2つずつ存在する積層型コイル部品を得ることができる。
図6(a)に示す調整パターンは、絶縁層31iに2つのビア導体33iが設けられており、図6(b)に示す調整パターンは、絶縁層31e上にコイル導体32eが設けられており、絶縁層31e上に絶縁層31iを重ねたときに、ビア導体33iがコイル導体32eと重なる。ビア導体33iがコイル導体32eと重なることで、第1の連結導体が2つ形成される。絶縁層31eの下側には絶縁層31bが配置され、ビア導体33eはコイル導体32bと重なる。
また、図6(c)に示す調整パターンは、絶縁層31f上にコイル導体32f及び2つのビア導体33fが設けられており、絶縁層31i上に絶縁層31fを重ねたときに、ビア導体33iがビア導体33fと重なる。ビア導体33iがビア導体33fと重なることで、第2の連結導体が2つ形成される。
このとき、第1の連結導体及び第2の連結導体の幅は、それぞれ、絶縁層31iに形成されたビア導体33iの幅の合計(d2+d3)となる。
例えば、フェライト原料に、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤及び分散剤等を加えて混練し、スラリー状にする。その後、ドクターブレード法などの方法により、厚さ12μm程度の磁性体シートを得る。
必要に応じて、少なくとも1枚のビアシートは、マーク用導体パターンが形成されたマーク付きビアシートとする。
このとき、コイルシート及びビアシートの積層枚数並びにこれらの厚さを調整することによって、第1の連結導体の長さ及び第2の連結導体の長さがいずれも、積層体の長さの2.5%以上、7.5%以下となるようにすることが好ましい。
また、コイルシート及びビアシートの積層枚数並びにこれらの厚さを調整することによって、コイルの長さが積層体の長さの85.0%以上、94.0%以下となるようにすることが好ましい。
上記の方法では、積層体の主面と端面の2回に分けて下地電極を形成する場合に比べて、下地電極を1回で形成することができる。
以上により、本発明の積層型コイル部品を作製することができる。
(実施例1)
(1)所定の組成を有するフェライト原料(仮焼粉末)を準備した。
磁性体シートの所定箇所にレーザーを照射することにより、ビアホールを形成した。ビアホールに導電性ペーストを充填し、その周囲に円形に導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、ビア導体を形成した。
上記(5)と同様にビア導体を形成し、さらに、判別マークとなるマーク用導体パターンを印刷した。
ビアホールを形成し、導電性ペーストを充填してビア導体を形成した後、コイル導体を印刷した。
得られた積層体30個の寸法をマイクロメーターを用いて測定し平均値を求めたところ、L=0.60mm、W=0.30mm、T=0.30mmであった。
以上により、図5(a)に示すような積層体の内部構造を有する実施例1の試料を作製した。
なお作製した外部電極の高さ(E2)の平均値は0.15mmであった。
コイル導体となるコイルシート及び連結導体となるビアシートの積層枚数、並びに、コイルシート及びビアシートを構成する導電性ペーストの厚さ及び磁性体シートの厚さを変更することによって実施例2の試料を作製した。積層体の寸法、外部電極の形状は実施例1と同じとした。
コイル導体となるコイルシート及び連結導体となるビアシートの積層枚数、並びに、コイルシート及びビアシートを構成する磁性体シートの厚さを変更することによって比較例1の試料を作製した。積層体の寸法、外部電極の形状は実施例1と同じとした。
図7は、比較例2の試料を構成する積層体の内部構造の一例を模式的に示す側面図であり、図8は、比較例2の調整パターンの形状を模式的に示す平面図である。
図7及び図8に示す調整パターン43を用いて外部電極への引出位置を変更することにより、比較例2の試料を作製した。
実施例1、2及び比較例1の各試料について、長さL及び高さTで規定されるLT面が表面に露出するように試料の周りを樹脂で固めた。そして、研磨機を用いて積層体の略中央部分まで研磨し、イオンミリング処理を行い、研磨によるダレを除去した。この研磨面を走査型顕微鏡(SEM)で撮像し、コイルの長さ及び連結導体の長さを測定して、積層体の長さに対するコイルの長さ及び連結導体の長さを求めた。各試料10個について測定を行い、その平均値から積層体の長さに対するコイルの長さの割合及び連結導体の長さを算出した。
コイルの長さは、実施例1が510μm、実施例2が520μm、比較例1が470μmであった。積層体の長さに対するコイルの長さは、それぞれ85.0%、86.7%、78.3%であった。
連結導体の長さは、実施例1が45μm、実施例2が40μm、比較例1が65μmであった。積層体の長さに対する連結導体の長さは、それぞれ7.5%、6.7%、10.8%であった。
図9は、透過係数S21を測定する方法を模式的に示す図である。
図9に示すように、信号経路61とグランド導体62を設けた測定用治具60に試料(積層型コイル部品1)をはんだ付けした。積層型コイル部品1の第1の外部電極21が信号経路61に接続され、第2の外部電極22がグランド導体62に接続される。
各実施例、比較例での40GHz、50GHzでの透過係数S21は以下の通りである。
(実施例1)40GHz:-0.67dB、50GHz:-1.6dB
(実施例2)40GHz:-0.47dB、50GHz:-1.3dB
(比較例1)40GHz:-1.4dB、50GHz:-11.3dB
(比較例2)40GHz:-1.3dB、50GHz:-1.2dB
10 積層体
11 第1の端面
12 第2の端面
13 第1の主面
14 第2の主面
15 第1の側面
16 第2の側面
21 第1の外部電極
22 第2の外部電極
31a,31b,31c,31d,31e,31f,31g,31h,31i 絶縁層
32a,32b,32c,32d,32e,32f コイル導体
33a,33b,33c,33d,33e,33f,33g,33h,33i ビア導体
34 マーク用導体パターン
41 第1の連結導体
42 第2の連結導体
43 調整パターン
50 判別マーク
60 測定用治具
61 信号経路
62 グランド導体
63 ネットワークアナライザー
L コイル
X コイルの中心軸
R コイル導体の内径
Claims (17)
- 複数の絶縁層が積層されてなり、内部にコイルを内蔵する積層体と、
前記コイルに電気的に接続されている第1の外部電極及び第2の外部電極と、を備える積層型コイル部品であって、
前記コイルは、前記絶縁層とともに積層された複数のコイル導体が電気的に接続されることにより形成され、
前記積層体は、長さ方向に相対する第1の端面及び第2の端面と、前記長さ方向に直交する高さ方向に相対する第1の主面及び第2の主面と、前記長さ方向および前記高さ方向に直交する幅方向に相対する第1の側面及び第2の側面とを有し、
前記第1の外部電極は、前記第1の端面の一部を覆い、かつ、前記第1の端面から延伸して前記第1の主面の一部を覆って配置され、
前記第2の外部電極は、前記第2の端面の一部を覆い、かつ、前記第2の端面から延伸して前記第1の主面の一部を覆って配置され、
前記第1の主面が実装面であり、
前記積層体の積層方向、及び、前記コイルの軸方向が前記実装面に対して平行であり、
さらに、前記積層体の内部に第1の連結導体及び第2の連結導体を備え、
前記第1の連結導体は、前記第1の端面を覆う部分の前記第1の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間を接続し、
前記第2の連結導体は、前記第2の端面を覆う部分の前記第2の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間を接続し、
40GHzにおける透過係数S21が-1.0dB以上、0dB以下であり、
前記実装面から見て、前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極に重なる位置まで前記コイル導体が配置される、積層型コイル部品。 - 50GHzにおける透過係数S21が-2.0dB以上、0dB以下である、請求項1に記載の積層型コイル部品。
- 前記第1の連結導体は、前記第1の端面を覆う部分の前記第1の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間を直線状に接続し、
前記第2の連結導体は、前記第2の端面を覆う部分の前記第2の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間を直線状に接続し、
前記第1の連結導体及び前記第2の連結導体は、いずれも、前記積層方向から平面視したときに前記コイル導体と重なり、かつ、前記コイルの中心軸よりも前記実装面側に位置する、請求項1又は2に記載の積層型コイル部品。 - 前記第1の連結導体及び前記第2の連結導体の長さはいずれも、前記積層体の長さの2.5%以上、7.5%以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記コイルの長さは、前記積層体の長さの85.0%以上、94.0%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記積層方向から平面視したとき、前記コイル導体は互いに重なる、請求項1~5のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記積層方向から平面視したとき、前記コイルの形状は円形である、請求項1~6のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記第1の端面を覆う部分の前記第1の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間は前記第1の連結導体によって2箇所以上で接続されており、前記第2の端面を覆う部分の前記第2の外部電極とこれに対向する前記コイル導体との間は前記第2の連結導体によって2箇所以上で接続されている、請求項1~7のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記コイルは、並列に接続された2つ以上の前記コイル導体からなる、請求項1~8のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
- 前記積層体の長さが0.63mm以下であり、
前記積層体の幅が0.33mm以下であり、
前記第1の連結導体及び前記第2の連結導体の幅は、前記積層体の幅の8%以上、20%以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。 - 前記積層体の長さが0.63mm以下であり、
前記積層体の幅が0.33mm以下であり、
前記コイル導体の線幅は、前記積層体の幅の10%以上、30%以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。 - 前記積層型コイル部品の長さが0.63mm以下であり、
前記積層型コイル部品の幅が0.33mm以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。 - 前記第1の端面を覆う部分の前記第1の外部電極の高さが0.10mm以上、0.20mm以下であり、
前記第2の端面を覆う部分の前記第2の外部電極の高さが0.10mm以上、0.20mm以下である、請求項12に記載の積層型コイル部品。 - 前記積層方向における前記コイル導体間の距離が3μm以上、7μm以下である、請求項12又は13に記載の積層型コイル部品。
- 前記第1の主面を覆う部分の前記第1の外部電極の長さが0.12mm以上、0.22mm以下であり、
前記第1の主面を覆う部分の前記第2の外部電極の長さが0.12mm以上、0.22mm以下である、請求項12~14のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。 - 前記第1の端面を覆う部分の前記第1の外部電極の高さが0.06mm以上、0.13mm以下であり、
前記第2の端面を覆う部分の前記第2の外部電極の高さが0.06mm以上、0.13mm以下である、請求項12に記載の積層型コイル部品。 - 前記第1の主面を覆う部分の前記第1の外部電極の長さが0.08mm以上、0.15mm以下であり、
前記第1の主面を覆う部分の前記第2の外部電極の長さが0.08mm以上、0.15mm以下である、請求項12又は16に記載の積層型コイル部品。
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