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JP6954216B2 - 積層型コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、積層型コイル部品に関する。
積層型コイル部品として、例えば、特許文献1には、素子体と、上記素子体に埋没されたコイル部と、上記素子体中に埋没され上記コイル部と電気的に接続された一対の引出部と、上記素子体の両端部に設けられ上記引出部と電気的に接続された一対の電極とを備え、コイル部の巻軸と上記電極とが交差する積層インダクタが開示されている。特許文献1に記載の積層インダクタにおいては、コイル部の膜厚をL7とし、電極の厚さをL6としたときに、1.5<L7÷L6<7.0を満たすことを特徴としている。
特開2001−126925号公報
近年の電気機器の通信速度の高速化、及び、小型化に応じて、積層インダクタには高周波帯(例えば、20GHz以上のGHz帯)での高周波特性が充分であることが求められている。
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。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、高周波特性に優れる積層型コイル部品を提供することを目的とする。
本発明の積層型コイル部品は、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、上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、上記コイルは、上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、上記積層体は、長さ方向に相対する第1の端面及び第2の端面と、上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、上記長さ方向および上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、上記第1の外部電極は、上記第1の端面の一部を覆い、かつ、上記第1の端面から延伸して上記第1の主面の一部を覆って配置され、上記第2の外部電極は、上記第2の端面の一部を覆い、かつ、上記第2の端面から延伸して上記第1の主面の一部を覆って配置され、上記第1の主面が実装面であり、上記積層体の積層方向、及び、上記コイルの軸方向が上記実装面に対して平行であり、さらに、上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、上記第1の連結導体は、上記第1の端面を覆う部分の上記第1の外部電極とこれに対向する上記コイル導体との間を接続し、上記第2の連結導体は、上記第2の端面を覆う部分の上記第2の外部電極とこれに対向する上記コイル導体との間を接続し、上記第1の連結導体及び上記第2の連結導体の長さはいずれも、上記積層体の長さの2.5%以上、7.5%以下である。
本発明によれば、高周波特性に優れる積層型コイル部品を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を模式的に示す斜視図である。 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。 図3は、図1に示す積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解斜視図である。 図4は、図1に示す積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解平面図である。 図5(a)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品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5(b)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を構成する積層体の第1の端面の一例を模式的に示す正面図であり、図5(c)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を構成する積層体の第1の主面の一例を模式的に示す底面図である。 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7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8は、実施例1、2及び比較例1における透過係数S21を示すグラフである。 図9は、透過係数S21のシミュレーション結果を示す図である。 図10は、透過係数S21のシミュレーション結果を示す図である。
以下、本発明の積層型コイル部品について説明する。
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1は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を模式的に示す斜視図である。
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。
図1、図2(a)、図2(b)及び図2(c)に示す積層型コイル部品1は、積層体10と第1の外部電極21と第2の外部電極22とを備えている。積層体10は、6面を有する略直方体形状である。積層体10の構成については後述するが、複数の絶縁層が積層されてなり、内部にコイルを内蔵している。第1の外部電極21及び第2の外部電極22は、それぞれ、コイルに電気的に接続されている。
本発明の積層型コイル部品及び積層体では、長さ方向、高さ方向、幅方向を、図1におけるx方向、y方向、z方向とする。ここで、長さ方向(x方向)と高さ方向(y方向)と幅方向(z方向)は互いに直交する。
図1、図2(a)、図2(b)及び図2(c)に示すように、積層体10は、長さ方向(x方向)に相対する第1の端面11及び第2の端面12と、長さ方向に直交する高さ方向(y方向)に相対する第1の主面13及び第2の主面14と、長さ方向及び高さ方向に直交する幅方向(z方向)に相対する第1の側面15及び第2の側面16とを有する。
図1には示されていないが、積層体10は、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、積層体の3面が交わる部分であり、稜線部は、積層体の2面が交わる部分である。
第1の外部電極21は、図1及び図2(b)に示すように、積層体10の第1の端面11の一部を覆い、かつ、図1及び図2(c)に示すように、第1の端面11から延伸して第1の主面13の一部を覆って配置されている。図2(b)に示すように、第1の外部電極21は、第1の端面11のうち、第1の主面13と交わる稜線部を含む領域を覆っているが、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域は覆っていない。そのため、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域では、第1の端面11が露出している。また、第1の外部電極21は、第2の主面14を覆っていない。
なお、図2(b)では、積層体10の第1の端面11を覆う部分の第1の外部電極21の高さE2は一定であるが、積層体10の第1の端面11の一部を覆う限り、第1の外部電極21の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の端面11において、第1の外部電極21は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、図2(c)では、積層体10の第1の主面13を覆う部分の第1の外部電極21の長さE1は一定であるが、積層体10の第1の主面13の一部を覆う限り、第1の外部電極21の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の主面13において、第1の外部電極21は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
図1及び図2(a)に示すように、第1の外部電極21は、さらに、第1の端面11及び第1の主面13から延伸して第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、図2(a)に示すように、第1の側面15及び第2の側面16を覆う部分の第1の外部電極21は、いずれも、第1の端面11と交わる稜線部及び第1の主面13と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第1の外部電極21は、第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていなくてもよい。
第2の外部電極22は、積層体10の第2の端面12の一部を覆い、かつ、第2の端面12から延伸して第1の主面13の一部を覆って配置されている。第1の外部電極21と同様、第2の外部電極22は、第2の端面12のうち、第1の主面13と交わる稜線部を含む領域を覆っているが、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域は覆っていない。そのため、第2の主面14と交わる稜線部を含む領域では、第2の端面12が露出している。また、第2の外部電極22は、第2の主面14を覆っていない。
第1の外部電極21と同様、積層体10の第2の端面12の一部を覆う限り、第2の外部電極22の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第2の端面12において、第2の外部電極22は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、積層体10の第1の主面13の一部を覆う限り、第2の外部電極22の形状は特に限定されない。例えば、積層体10の第1の主面13において、第2の外部電極22は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
第1の外部電極21と同様、第2の外部電極22は、さらに、第2の端面12及び第1の主面13から延伸して第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、第1の側面15及び第2の側面16を覆う部分の第2の外部電極22は、いずれも、第2の端面12と交わる稜線部及び第1の主面13と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第2の外部電極22は、第1の側面15の一部及び第2の側面16の一部を覆って配置されていなくてもよい。
以上のように第1の外部電極21及び第2の外部電極22が配置されているため、積層型コイル部品1を基板上に実装する場合には、積層体10の第1の主面13が実装面となる。
本発明の積層型コイル部品のサイズは特に限定されないが、0603サイズ、0402サイズ又は1005サイズ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、積層体の長さ(図2(a)中、両矢印Lで示される長さ)は、0.63mm以下であることが好ましく、0.57mm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、積層体の幅(図2(c)中、両矢印W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T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長さ(図2(a)中、両矢印Lで示される長さ)は、0.63mm以下であることが好ましく、0.57mm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W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T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、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さ(図2(c)中、両矢印E1で示される長さ)は、0.12mm以上、0.22mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.12mm以上、0.22mm以下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。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さ(図2(b)中、両矢印E2で示される長さ)は、0.10mm以上、0.20mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.10mm以上、0.20mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
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、積層体の長さは、0.38mm以上、0.42mm以下であることが好ましく、積層体の幅は、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長さは、0.42mm以下であることが好ましく、0.38mm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0402サイズである場合、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さは、0.08mm以上、0.15mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.08mm以上、0.15mm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、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さは、0.06mm以上、0.13mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.06mm以上、0.13mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の長さは、0.95mm以上、1.05mm以下であることが好ましく、積層体の幅は、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長さは、1.05mm以下であることが好ましく、0.95mm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。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、積層体の第1の主面を覆う部分の第1の外部電極の長さは、0.20mm以上、0.38mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第1の主面を覆う部分の第2の外部電極の長さは、0.20mm以上、0.38mm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、積層体の第1の端面を覆う部分の第1の外部電極の高さは、0.15mm以上、0.33mm以下であることが好ましい。同様に、積層体の第2の端面を覆う部分の第2の外部電極の高さは、0.15mm以上、0.33mm以下であることが好ましい。この場合、外部電極に起因する浮遊容量を低減することができる。
図3は、図1に示す積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解斜視図であり、図4は、図1に示す積層型コイル部品を構成する積層体の一例を模式的に示す分解平面図である。
図3及び図4に示すように、積層体10は、複数の絶縁層31a、31b、31c、31d、31g及び31hが長さ方向(x方向)に積層されて構成されている。ただし、絶縁層31hは必須ではない。
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。
絶縁層31a、31b、31c及び31dには、それぞれ、コイル導体32a、32b、32c及び32dと、ビア導体33a、33b、33c及び33dとが設けられている。絶縁層31gには、ビア導体33gが設けられている。絶縁層31hには、ビア導体33hとマーク用導体パターン34とが設けられている。
コイル導体32a、32b、32c及び32dは、それぞれ、絶縁層31a、31b、31c及び31dの主面上に設けられており、絶縁層31a、31b、31c、31d、31g及び31hとともに積層される。図3及び図4では、各コイル導体が3/4ターン形状を有しており、絶縁層31a、31b、31c及び31dを1つの単位(3ターン分)として、繰り返し積層される。
ビア導体33a、33b、33c、33d、33g及び33hは、それぞれ、絶縁層31a、31b、31c、31d、31g及び31hを厚み方向(図3ではx方向)に貫通するように設けられている。通常、絶縁層の主面上には、ビア導体と接続されるランドが設けられる。ランドのサイズは、コイル導体の線幅よりも若干大きいことが好ましい。
マーク用導体パターン34は、絶縁層31hの主面上に設けられている。図3及び図4では、マーク用導体パターン34は絶縁層31hの主面上に2箇所設けられており、どちらも絶縁層31hの外周縁に接している。
以上のように構成された絶縁層31a、31b、31c、31d、31g及び31hは、図3に示すようにx方向に積層される。これにより、コイル導体32a、32b、32c及び32dは、ビア導体33a、33b、33c及び33dを介して電気的に接続される。その結果、積層体10内において、x方向に延在するコイル軸を有するソレノイド状のコイルが形成される。
さらに、ビア導体33g及び33hは積層体10内で連結導体となって、積層体10の両端面に露出する。後述するように、連結導体は、積層体10内において、第1の外部電極21とこれに対向するコイル導体32aとの間を接続するか、又は、第2の外部電極22とこれに対向するコイル導体32dとの間を接続する。
また、マーク用導体パターン34は、積層体10の第1の主面13に露出し、判別マークとなる。
図5(a)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品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5(b)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を構成する積層体の第1の端面の一例を模式的に示す正面図であり、図5(c)は、本発明の一実施形態に係る積層型コイル部品を構成する積層体の第1の主面の一例を模式的に示す底面図である。なお、図5(a)は、コイル、連結導体及び判別マークの位置関係、並びに、積層体の積層方向を模式的に示すものであり、実際の形状及び接続等を厳密には表していない。例えば、コイルを構成するコイル導体はビア導体を介して接続されているし、連結導体を構成するビア導体は互いに接続されている。
図5(a)に示すように、積層型コイル部品1においては、積層体10の積層方向、及び、コイルLの軸方向(図5(a)中、コイルLの中心軸Xを示す)は、実装面である第1の主面13に対して平行である。
第1の連結導体41は、積層体10内において、第1の端面11を覆う部分の第1の外部電極21とこれに対向するコイル導体32aとの間を接続する。同様に、第2の連結導体42は、積層体10内において、第2の端面12を覆う部分の第2の外部電極22とこれに対向するコイル導体32dとの間を接続する。
第1の連結導体41の長さl、第2の連結導体42の長さlはいずれも、積層体10の長さlaの2.5%以上、7.5%以下となっている。第1の連結導体41の長さl及び第2の連結導体42の長さlが積層体10の長さの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。
なお、第1の連結導体41の長さは、第1の端面11を覆う部分の第1の外部電極21とこれに対向するコイル導体32aとの間の距離lであり、第1の連結導体41の実際の配線長ではない。また、第2の連結導体42の長さは、第2の端面12を覆う部分の第2の外部電極22とこれに対向するコイル導体32dとの間の距離lであり、第2の連結導体42の実際の配線長ではない。
第1の連結導体及び第2の連結導体の形状は特に限定されないが、外部電極とコイル導体との間を直線状に接続していることが好ましい。
コイル導体から外部電極までを直線的に接続することにより、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。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、15μm以上45μm以下であることが好ましく、15μm以上30μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、10μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上25μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、第1の連結導体及び第2の連結導体の長さは、25μm以上75μm以下であることが好ましく、25μm以上50μm以下であることがより好ましい。
なお、積層方向から平面視したときに、連結導体を構成するビア導体が互いに重なっていれば、連結導体を構成するビア導体同士は厳密に直線状に並んでいなくてもよい。
第1の連結導体41は、図5(b)に示すように、積層方向から平面視したときにコイルLを構成するコイル導体と重なり、かつ、図5(a)に示すように、コイルLの中心軸Xよりも実装面である第1の主面13側に位置している。同様に、第2の連結導体42は、積層方向から平面視したときにコイルLを構成するコイル導体と重なり、かつ、コイルLの中心軸Xよりも実装面である第1の主面13側に位置している。
図5(a)及び図5(b)では、第1の連結導体41及び第2の連結導体42は、いずれも、積層方向から平面視したときにコイルLを構成するコイル導体と重なる位置のうち、第1の主面13に最も近い位置に設けられている。しかし、第1の連結導体41は、積層方向から平面視したときにコイルLを構成するコイル導体と重なり、かつ、第1の外部電極21と接続される限り、どの位置に設けられていてもよい。同様に、第2の連結導体42は、積層方向から平面視したときにコイルLを構成するコイル導体と重なり、かつ、第2の外部電極22と接続される限り、どの位置に設けられていてもよい。また、図5(a)では、積層方向から平面視したとき、第1の連結導体41と第2の連結導体42とは互いに重なるが、第1の連結導体41と第2の連結導体42とは重ならなくてもよい。
図5(b)に示すように、積層方向から平面視したとき、コイルLを構成するコイル導体は互いに重なることが好ましい。また、積層方向から平面視したとき、コイルLの形状は円形であることが好ましい。なお、コイルLがランドを含む場合には、ランドを除いた形状をコイルLの形状とする。
積層方向から平面視した際の、コイル導体の線幅(図5(b)中、wで示す長さ)は特に限定されないが、積層体の幅に対して10%以上、30%以下であることが好ましい。コイル導体の線幅が積層体の幅の10%未満であると、直流抵抗Rdcが大きくなる場合がある。一方、コイル導体の線幅が積層体の幅の30%を超えると、コイルの静電容量が大きくなり、高周波特性が悪化する場合がある。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、コイル導体の線幅は、30μm以上90μm以下であることが好ましく、30μm以上70μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が0402サイズである場合、コイル導体の線幅は、20μm以上60μm以下であることが好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
本発明の積層型コイル部品が1005サイズである場合、コイル導体の線幅は、50μm以上150μm以下であることが好ましく、50μm以上120μm以下であることがより好ましい。
積層方向から平面視した際の、コイル導体の内径(図5(b)中、Rで示す長さ)は特に限定されないが、積層体の幅に対して15%以上、40%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0603サイズである場合、コイル導体の内径は、50μm以上100μm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、コイル導体の内径は、30μm以上70μm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、コイル導体の内径は、80μm以上170μm以下であることが好ましい。
第1の連結導体41の幅(図5(b)中、両矢印dで示す長さ)及び第2の連結導体42の幅(図示しない)は、積層体10の幅(図5(b)中、両矢印daで示す長さ)の8%以上、20%以下であることが好ましい。
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。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、連結導体の幅は、30μm以上60μm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、連結導体の幅は、20μm以上40μm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、連結導体の幅は、40μm以上100μm以下であることが好ましい。
判別マーク50は、積層体10の表面のうち、第1の外部電極21又は第2の外部電極22が配置される箇所に設けられる。図5(a)及び図5(c)では、判別マーク50は、積層体10の第1の主面13に設けられている。
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。
判別マークは、積層体の第1の主面に設けられることが好ましいが、第1の外部電極又は第2の外部電極が配置される箇所である限り、第1の端面又は第2の端面に設けられてもよいし、第1の側面又は第2の側面に設けられてもよい。
図5(c)に示す例では、判別マーク50は、2本のラインを1つの単位として、第1の主面13のそれぞれの角部を含む領域のうち、4箇所の領域に設けられている。なお、判別マークは、1本のラインを1つの単位としてもよいし、3本以上のラインを1つの単位としてもよい。複数の領域に判別マークが設けられている場合、1つの判別マークに含まれるラインの本数は、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
判別マークを構成するラインの長さ(積層体の幅方向における寸法)は特に限定されないが、0.04mm以上、0.1mm以下であることが好ましい。また、ラインの幅(積層体の長さ方向における寸法)、形状等も特に限定されない。
判別マークは、積層体の表面に露出するように絶縁層上に設けられてもよいし、絶縁層を積層した後の積層体の表面に設けられてもよいが、絶縁層上に設けられることが好ましい。言い換えると、判別マークは、積層体の内部から延伸して積層体の表面に設けられることが好ましい。
特に、判別マークは、絶縁層上に設けられた導体パターンからなることが好ましい。この場合、絶縁層の外周縁に接するように導体パターンを設けることにより、その部分を積層体から露出させることができるため、容易に判別マークを形成することができる。ただし、判別マークの材料は特に限定されず、導体以外の材料、例えばセラミック材料等から構成されてもよい。
なお、本発明の積層型コイル部品において、判別マークは設けられていなくてもよい。
本発明の積層型コイル部品において、積層体の構造は、図3及び図4に示す構造に限定されるものではない。例えば、絶縁層31a、31b、31c及び31dに設けられるコイル導体、又は、絶縁層31hに設けられるマーク用導体パターンの形状は任意に変更することができる。また、コイルの外側に積層される絶縁層31g及び31hの枚数及び順序は任意に変更することができる。さらに、コイルと外部電極とを接続する第1の連結導体及び第2の連結導体の位置、形状及び数は任意に変更することができる。なお、絶縁層31hは必須ではない。
本発明の積層型コイル部品において、コイルは2つ以上のコイル導体を並列に接続したものであってもよい。
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。
本発明の積層型コイル部品が0603サイズである場合、積層方向におけるコイル導体間の距離が3μm以上、7μm以下であることが好ましい。積層方向におけるコイル導体間の距離を3μm以上、7μm以下とすることで、コイルのターン数を多くできるので、インピーダンスを大きくすることができる。また、後述する高周波帯での透過係数S21も大きくすることができる。
本発明の積層型コイル部品においては、第1の連結導体及び第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%以下であることを特徴としている。このような積層型コイル部品は、高周波帯(特に30GHz以上、80GHz以下)での高周波特性に優れる。具体的には、40GHzでの透過係数S21を−1dB以上、0dB以下、50GHzでの透過係数S21を−2dB以上、0dB以下とすることができる。
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。
本発明の積層型コイル部品においては、高周波特性として、40GHzでの透過係数S21が評価される。透過係数S21は、入力信号に対する透過信号の電力の比から求められる。透過係数S21は、基本的に無次元量であるが、通常、常用対数をとってdB単位で表される。
本発明の積層型コイル部品において、第1の連結導体及び第2の連結導体は2つ以上存在していてもよい。
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。
第1の連結導体及び第2の連結導体が2つ以上存在する積層型コイル部品を得る方法として、例えば、図6(a)〜図6(c)に示す調整パターンを用いる方法が挙げられる。
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5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。
具体的には、図3、図4に示す絶縁層31g、31hをすべて図6(a)に示す絶縁層31iに変更し、さらに、絶縁層31gに隣接する絶縁層31a及び絶縁層31dをそれぞれ、絶縁層31e及び絶縁層31f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となる。
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(d+d)となる。
以下、本発明の積層型コイル部品の製造方法の一例について説明する。
まず、絶縁層となるセラミックグリーンシートを作製する。
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。
フェライト原料として、例えば、鉄、ニッケル、亜鉛及び銅の酸化物原料を混合して800℃、1時間で仮焼した後、ポールミルにより粉砕し、乾燥することにより、平均粒径が約2μmのNi−Zn−Cu系のフェライト原料(酸化物混合粉末)を得ることができる。
なお、絶縁層となるセラミックグリーンシートの材料としては、例えば、フェライト材料等の磁性材料、ガラスセラミック材料等の非磁性材料、又は、これらの磁性材料や非磁性材料を混合した混合材料等を用いることができる。フェライト材料を用いてセラミックグリーンシートを作製する場合、高いL値(インダクタンス)を得るためには、Fe:40mol%以上49.5mol%以下、ZnO:5mol%以上35mol%以下、CuO:4mol%以上12mol%以下、残部:NiO及び微量添加剤(不可避不純物を含む)の組成のフェライト材料を用いることが好ましい。
作製したセラミックグリーンシートに、所定のレーザー加工を施して、直径20μm以上、30μm以下程度のビアホールを形成する。ビアホールを有する特定のシート上にAgペーストを用いて、ビアホールに充填し、さらに、11μm程度の厚みを有する3/4ターン形状のコイル周回用の導体パターン(コイル導体)をスクリーン印刷し、乾燥することでコイルシートを得る。
個片化後に実装面と平行な方向に周回軸を有するコイルが積層体の内部に形成されるように、コイルシートを積層する。さらに、連結導体となるビア導体が形成されたビアシートを上下に積層する。このとき、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、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。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。
積層体を熱圧着して圧着体を得た後、所定のチップ寸法になるように切断し、個片化したチップを得る。個片化したチップに対しては、回転バレルを行い、角部及び稜線部に所定の丸みを付けてもよい。
所定の温度、時間で脱バインダ及び焼成を施すことで、内部にコイルを内蔵した焼成体(積層体)を得る。
Agペーストを所定の厚みに引き伸ばした層にチップを斜めに浸漬させ、焼き付けることで、積層体の4面(主面、端面及び両側面)に外部電極の下地電極を形成する。
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。
下地電極に対して、めっきにより、所定の厚みのNi皮膜及びSn皮膜を順次形成して、外部電極を形成する。
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。
以下、本発明の積層型コイル部品をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
[試料の作製]
(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。
(2)上記仮焼粉末に有機バインダ(ポリビニルブチラール系樹脂)、有機溶剤(エタノール及びトルエン)をPSZボールとともにポットミルに入れ、湿式で充分に混合粉砕し、磁性体スラリーを作製した。
(3)ドクターブレード法により、上記磁性体スラリーをシート状に成形加工し、これを矩形に打ち抜くことにより、厚さ15μmの磁性体シートを複数枚作製した。
(4)Ag粉末と有機ビヒクルを含む内部導体用の導電性ペーストを準備した。
(5)ビアシートの作製
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。
(6)マーク付きビアシートの作製
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。
(7)コイルシートの作製
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。
(8)これらのシートを図3に示した順序で所定枚数積層した後、加熱、加圧し、ダイサーで切断して個片化することにより、積層成形体を作製した。
(9)積層成形体を焼成炉に入れて、大気雰囲気下、500℃の温度で脱バインダ処理を行い、その後、900℃の温度で焼成することにより、積層体(焼成済み)を作製した。
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。
(10)Ag粉末とガラスフリットを含有する外部電極用の導電性ペーストを塗膜形成槽に流し込み、所定厚みの塗膜が形成されるようにした。この塗膜に、積層体の外部電極を形成する箇所を浸漬した。
(11)浸漬後、800℃程度の温度で焼き付けることで、外部電極の下地電極を形成した。
(12)電解めっきで、下地電極の上にNi皮膜及びSn皮膜を順次形成して、外部電極を形成した。
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。
(実施例2)
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。
(比較例1)
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。
実施例及び比較例の各試料について、コイルのターン数は、いずれも42ターンとした。
(連結導体の長さの測定)
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連結導体の長さの割合を算出した。
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。
(透過係数S21の測定)
図7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7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。
ネットワークアナライザー63を用いて、試料への入力信号と透過信号の電力を求め、周波数を変化させて透過係数S21を測定した。ネットワークアナライザー63には、信号経路61の一端と他端が接続される。
図8は、実施例1、2及び比較例1における透過係数S21を示すグラフである。図8では、横軸が周波数(GHz)、縦軸がS21(dB)である。
透過係数S21は、0dBに近いほど損失が少ないことを示す。図9より、コイルから外部電極までの距離(すなわち、連結導体の長さ)が積層体の長さの7.5%以下である実施例1、2では、40GHzでのS21を−1dB以上とし、50GHzでのS21を−2dB以上とすることができる。
(実施例3〜4)
(透過係数S21のシミュレーション1:連結導体の長さ)
以下の条件の積層コイル部品について、周波数と透過係数S21の関係をシミュレーションした。結果を表1及び図9に示す。
積層体の幅:300μm
コイルの長さ:510μm
コイル導体のターン数:42
コイル導体の内径:100μm
コイル導体の線幅:60μm
コイル導体の膜厚:4μm
コイル導体間の距離(絶縁層の厚さ):5μm
連結導体の長さ:20又は45μm
連結導体の幅:30μm
連結導体を構成するランドの幅:80μm
Figure 0006954216
(実施例3、5、6)
(透過係数S21のシミュレーション2:連結導体の幅)
上記条件から連結導体の長さを45μmに固定し、連結導体の幅を30〜50μmに変更して周波数と透過係数S21の関係をシミュレーションした。結果を表2及び図10に示す。
Figure 0006954216
図8、9及び表1の結果から、積層体の長さに対する連結導体の長さが2.5%以上、7.5%以下である実施例の試料では、40GHzにおける透過係数S21の値が−1.0dBよりも大きく、高周波特性に優れることを確認した。また図9及び表1の結果から、連結導体の長さを短くすると、共振周波数が高周波数側にシフトし、40GHz及び50GHzにおける透過係数S21が0dBに近づくことを確認した。
また図10及び表2の結果から、連結導体の幅を大きくすることでも、共振周波数が高周波数側にシフトし、40GHz及び50GHzにおける透過係数S21が0dBに近づくことを確認した。
1 積層型コイル部品
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
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 (5)

  1. 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、
    前記絶縁層は、磁性材料を含んでおり、
    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、
    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ており、
    40GHzでの透過係数S21が0dB以下、−1.0dB以上である、積層型コイル部品。
  2. 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に記載の積層型コイル部品。
  3. 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又は2に記載の積層型コイル部品。
  4. 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り、
    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1〜3のいずれかに記載の積層型コイル部品。
  5. 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1〜4のいずれか1項に記載の積層型コイル部品。
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