JP2012138535A - 積層型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を小型化しつつも、精度良くコイルを覆うようにシールドを形成することのできる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のセラミック層を積層してなる積層体と、積層体に埋設されたコイル状内部導体と、コイル状内部導体を囲むように積層体に埋設され、内部に閉磁領域を形成する金属部材とを備えた積層型電子部品とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル状の導体パターンが内部に埋設された積層型電子部品に関するものである。このような電子部品は、産業用電子機器および民生用電気製品に代表される多種多様な電子機器において、例えばインダクタ、トランス、コイル部品、ＬＣ部品または貫通コンデンサを備えたモジュールの部品として用いることができる。

コイル状の導体パターンを備えた電子部品としては、たとえば、特許文献１に記載のチップ型コイルが知られている。特許文献１に記載のチップ型コイルは、隣接し合う一対のチップ型コイルの一方を覆うように、かつ、このチップ型コイルとは電気的に絶縁されるように載置された金属製シールドケースを備えている。

特開平６−１６３２６５号公報

しかしながら、近年、電子機器の小型化に伴い電子部品にも小型化が求められている。電子部品を小型化する場合、特許文献１に記載のチップ型コイルにおいては、チップ型コイルとシールドケースとの間隔を狭くすることが求められるが、チップ型コイルとシールドケースとが電気的に絶縁されるように精度良く、シールドケースを載置することが困難となる。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、電子部品を小型化しつつも、精度良くコイルを覆うようにシールドを形成することのできる積層型電子部品を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる積層型電子部品は、複数のセラミック層を積層してなる積層体と、該積層体に埋設されたコイル状内部導体と、前記コイル状内部導体を囲むように前記積層体に埋設された金属部材とを備えたことを特徴とする。

上記の態様に基づく積層型電子部品においては、チップ型コイルの一方を覆うように、別途形成されたシールドケースを載置するのではなく、コイル状内部導体が埋設された積層体に、コイル状の内部導体から生じる磁界の外部への漏れを抑制する金属部材を埋設している。このように積層型電子部品として金属部材が一体化されていることから、積層型電子部品を小型化したとしても、精度良くコイル状内部導体を覆うように金属シールドを形成することができる。

第１の実施形態の積層型電子部品を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の積層型電子部品を示す分解斜視図である。 図１に示す実施形態の積層型電子部品のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す実施形態の積層型電子部品のＢ−Ｂ断面図である。 第２の実施形態の積層型電子部品を示す分解斜視図である。 図５に示す実施形態の積層型電子部品のＡ−Ａ断面図である。 図５に示す実施形態の積層型電子部品のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本実施形態の積層型電子部品１（以下、単に電子部品１とも言う。）について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、下記の実施形態を構成する部材のうち、特徴的な構成を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本実施形態の電子部品１は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１〜４に示すように、本実施形態の電子部品１は、複数のセラミック層３を積層してなる積層体５と、積層体５に埋設されたコイル状の内部導体７と、コイル状の内部導体７を囲むように積層体５に埋設された金属部材９とを備えている。

本実施形態の電子部品１は、コイル状内部導体７が埋設された積層体５に金属部材９が埋設されている。このように電子部品１として金属部材９が一体化されていることから、電子部品１を小型化したとしても、精度良くコイル状内部導体７を覆うように金属シールドを形成することができる。

本実施形態の電子部品１は、複数のセラミック層３を積層してなる積層体５を備えている。セラミック層３としては、高い絶縁性を有している部材を用いることができる。具体的には、例えば、フェライト質焼結体、フォルステライト質焼結体およびガラスセラミック材料等のセラミック材料を用いることができる。また、コイル状の内部導体７が埋設されていることから、複数のセラミック層３として、高い磁性を有する部材を用いることが好ましい。具体的には、例えば、フェライトから成る材料やフェライト等の磁性材料を含有していることが好ましい。また、複数の絶縁体層が非磁性絶縁材料と磁性絶縁材料の組合せであっても良い。このようなセラミック層３を積層することによって積層体５を形成することができる。

なお、本実施形態における複数の絶縁体層は、それぞれ平面視した場合の外周形状が矩形状となっているが特にこれに限られるものではない。たとえば、平面視した場合の外周形状が、六角形または八角形のような多角形状、或いは、楕円形状または円形状のような曲面形状であってもよい。

積層体５の耐久性を向上させるためには、積層体５における、金属部材９が囲む領域の内側に位置する部分５ａと、この領域の外側に位置する部分５ｂとの成分が同一であることが好ましい。本実施形態の電子部品１の作製時あるいは使用時において積層体５が熱膨張することがあるが、金属部材９が囲む領域の内側に位置する部分５ａと、この領域の外側に位置する部分５ｂとの成分が同一であることによって、これらの領域の熱膨張差を小さくすることができる。そのため、これらの領域の境界に大きな熱応力が生じる可能性を小さくできる。

特に、後述するように金属部材９を構成する金属層が、ミシン目形状、網目形状もしくは縞目形状である場合、金属部材９が囲む領域の内側に位置する部分５ａと、この領域の外側に位置する部分５ｂとが直接に接するので、積層体５を構成するセラミック層３の接合性を高めることができる。

また、本実施形態の電子部品１は、積層体５に埋設されたコイル状の内部導体７を備えている。内部導体７は、積層体５の積層方向に向かって巻回するように形成されている。
このように内部導体７がコイル状に巻回されていることによって内部導体７をインダクタとして作用させることができる。なお、本実施形態における内部導体７は、積層体５の積層方向に向かって巻回されているが、これに限られるものではない。例えば、積層体５の側面方向に向かって巻回するように形成されていてもよい。

コイル状の内部導体７は、図２に示すように、セラミック層３の上面に配設された、略環状の配線導体７ａと、セラミック層３に形成された貫通孔に充填されたビア導体７ｂとを具備している。積層方向に隣り合う配線導体７ａは、ビア導体７ｂを介して電気的に接続されている。

また、本実施形態の電子部品１のように、配線導体７ａの形状に対応するように貫通孔が形成されたセラミック部材１１を複数のセラミック層３の間に配設するとともに、この貫通孔に配線導体７ａを配設してもよい。

なお、積層方向に隣り合う配線導体７ａがビア導体７ｂを介して電気的に接続されることによってコイル状の内部導体７を形成していることから、それぞれの配線導体７ａそのものがコイル形状であることを意味するものに限られない。それぞれの配線導体７ａとしては１つの線分からなる直線形状、２つの線分からなるＬ形状、あるいは、３つの線分からなるコ字形状であってもよい。

コイル状の内部導体７としては、具体的には配線導体７ａおよびビア導体７ｂとしては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。例えば、銅、銀、金、白金あるいはニッケルのような金属材料粉末に絶縁材料との密着性を加えるためのガラス質を添加した導体を内部導体７として用いることができる。上記の金属材料は単一で用いてもよく、また、合金、混合物として用いてもよい。

また、本実施形態の電子装置は、コイル状の内部導体７を囲むように積層体５に埋設された金属部材９を備えている。このように、コイル状の内部電極７が埋設された積層体５を覆うように、別途形成されたシールドケースを載置するのではなく、コイル状の内部導体７が埋設された積層体５に、コイル状の内部導体７から生じる磁界の外部への漏れを抑制する金属部材９を埋設していることから、積層型電子部品１を小型化したとしても、精度良くコイル状の内部導体７を覆うように金属シールドを形成することができる。

本実施形態における金属部材９は、複数の金属層を組み合わせてなり、各金属層がコイル状の内部導体７の上方、下方および側方にそれぞれ位置している。このように、内部導体７が金属層に囲まれていることによって、コイル状の内部導体７で生じた磁界が外部に漏れることを抑制することができる。

金属部材９は、例えば下記のようにして配設することができる。まず、コイル状の内部導体７の上方及び下方に位置する金属層９ａ，９ｂは、セラミック層３の上面又は下面に、この金属層９ａ，９ｂを配設することによって形成することができる。また、コイル状の内部導体７の側方に位置する金属層９ｃとしては、セラミック層３における、この金属層９ｃが配設される部分に空洞部を形成するとともに、この空洞部に金属層となる金属材料を充填することによって形成することができる。

金属材料を空洞部に充填する方法としては、例えば、同一厚みの絶縁層シートと、同一厚みの金属層シートを重ねて、金属シートの金属層９ｃとなる部分を金型にて打抜くとともに絶縁シート内に埋め込むことによって充填することができる。また、キャリアテープとともに部分打ち抜き後、別のキャリアテープに金属層の無い、グリーンシートを転写した後、キャリアシート上のグリーンシートの空間部に金属層となるメタライズペーストを
充填・乾燥させた後、積層後に片側のキャリアテープを剥がすことによっても可能である。

なお、このとき、金属部材９がコイル状内部導体７を囲むように積層体５の内部に設けられた空洞部の壁面に設けられ、金属材料とセラミック層３の間に隙間が存在することが好ましい。金属層とセラミック層３とは熱膨張率が異なるが、上記のような隙間が存在していることによって、本実施形態の電子部品１の作製時あるいは使用時において金属部材９と積層体５との間に熱応力が生じた場合であっても、この隙間に応力を分散させることができるからである。

本実施形態の電子部品１においては、金属部材９として平板状の金属層を用いているが、特にこれに限られるものではない。例えば、金属部材９が、ミシン目形状、網目形状もしくは縞目形状であってもよい。とくに金属部材９を構成する金属層が、ミシン目形状、網目形状もしくは縞目形状である場合、金属部材９の内側に位置するセラミック層３と金属部材９の外側に位置するセラミック層３とが、部分的に金属部材９を介してではなく直接に接合される。そのため、これらのセラミック層３の接合性を高めることができるので、積層体５の耐久性を高めることができる。

なお、金属部材９が、ミシン目形状、網目形状もしくは縞目形状であることによって、金属部材９の内側に位置するセラミック層３と金属部材９の外側に位置するセラミック層３とが部分的に接合している場合には、コイル状の内部導体７からの磁界の外部への漏れを抑制するため、ミシン目形状、網目形状および縞目形状における隙間を小さくすることが好ましい。例えば、内部導体７を流れる電流が特定の周波数で流れている場合、ミシン目形状、網目形状および縞目形状における隙間が、内部電極から生じてセラミック層３を伝播する磁界におけるこの周波数に対応する波長の半分より短いことが好ましい。このように隙間を小さくすることによって、磁界の外部への漏れを抑制することができる。

金属部材９として、内部導体７と同様に、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。例えば、銅、銀、金、白金あるいはニッケルのような金属材料粉末に絶縁材料との密着性を加えるためのガラス質を添加した導体を金属部材９として用いることができる。上記の金属材料は単一で用いてもよく、また、合金、混合物として用いてもよい。また、金属部材９は接地導体（不図示）に接続されていることが好ましい。これにより、安定して、コイル状の内部導体７からの磁界を遮蔽することができる。

本実施形態の電子部品１は、積層体５の上面および下面に位置して、接続導体１３を介して内部導体７に電気的に接続された一対の外部電極１５を備えている。外部電極１５は、リード端子などを介して外部配線（不図示）と電気的に接続するための部材である。そのため、本実施形態における外部電極１５は積層体５の上面および下面に配設されているが、特にこれに限られるものではない。例えば、積層体５の上面に一対の外部電極１５が配設されていてもよいし、また、一対の外部電極１５が積層体５の側面に配設されていてもよい。

本実施形態の電子部品１においては、内部導体７と外部電極１５とを電気的に接続する接続導体１３を配設するため、金属部材９を構成する金属層９ａ，９ｂには、それぞれ開口部１７が形成されている。この開口部１７内に接続導体１３が引き出されている。なお、接続導体１３と金属導体とは電気的な短絡を抑制する程度に離れていることが求められるが、コイル状の内部導体７からの磁界の外部への漏れを抑制するため、接続導体１３と金属部材９との間の間隔は小さくすることが好ましい。

外部電極１５としては、内部導体７と同様に導電性の良好な部材を用いることが好まし
い。具体的には、例えば、銅、銀、金、白金あるいはニッケルのような金属材料粉末に絶縁材料との密着性を加えるためのガラス質を添加した導体を外部電極１５として用いることができる。上記の金属材料は単一で用いてもよく、また、合金、混合物として用いてもよい。

また、外部電極１５の積層体５から露出する表面には、メッキを形成することが好ましい。外部に露出する外部電極１５が劣化することを抑制できるからである。また、リード端子などを介して外部電極１５と外部配線（不図示）とを電気的に接続する場合には、外部電極１５とリード端子との接合性を高めることができる。メッキとしては、例えば、ニッケルメッキ、銅メッキ、銀メッキ、金メッキまたは錫めっきを用いることができる。一例として、外部電極１５の積層体５から露出する表面にニッケルメッキを形成した後、さらにニッケルメッキの表面に金メッキを形成すればよい。

次に、第２の実施形態の積層型電子部品１について図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図５〜７に示すように、第２の実施形態の積層型電子部品１は、第１の実施形態の積層型電子部品１と比較して、コイル状の内部導体７を複数備え、それぞれのコイル状の内部導体７が金属部材９によって囲まれている。

このように、それぞれのコイル状の内部導体７が金属部材９によって囲まれていることによって、各金属部材９からの積層体５の外部への磁界の漏れを抑制することができるだけでなく、内部導体７間での磁界の影響を抑制することもできる。

本実施形態の電子部品１においては、一方の内部導体７を囲む金属部材９の側面を構成する金属層９ｃと、他方の内部導体７を囲む金属部材９の側面を構成する金属層９ｃとが一体化している。このように、一方の内部導体７を囲む金属部材９と、他方の内部導体７を囲む金属部材９との一部を共通化することによって、電子部品１を小型化することができる。

上述の通り、本実施形態の積層型電子部品１について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。

１・・・積層型電子部品
３・・・セラミック層
５・・・積層体
７・・・内部導体
７ａ・・・配線導体
７ｂ・・・ビア導体
９・・・金属部材
１１・・・セラミック部材
１３・・・接続導体
１５・・・外部電極
１７・・・開口部

Claims (5)

1. 複数のセラミック層を積層してなる積層体と、
   該積層体に埋設されたコイル状内部導体と、
   前記コイル状内部導体を囲むように前記積層体に埋設された金属部材とを備えた積層型電子部品。
2. 前記金属部材は、複数の金属層を組み合わせてなり、前記金属層がコイル状内部導体の上方、下方および側方にそれぞれ位置していることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 前記金属部材が、網目形状もしくは縞目形状であることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
4. 前記コイル状内部導体を複数備え、それぞれの前記コイル状内部導体が前記金属部材によって囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
5. 前記積層体は、前記金属部材が囲む領域の内側に位置する部分と前記領域の外側に位置する部分との成分が同一であることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
   

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