(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体の絶縁基体の上面の中央部に端面に平行で両側面間にわたる溝が形成されて中央部を小胴部とし、両端部を上方に伸びた柱状部とした芯体と、前記両柱状部の上面から少なくとも端面に一部延在するように形成された電極と、前記芯体の小胴部に巻回されるとともに両端が前記両柱状部の上面の前記電極にそれぞれ接続された巻線とを具備した巻線型チップインダクタにおいて、前記芯体の各端面に、該端面の下側が突出する段差部が形成されており、該段差部は、前記端面の両側辺上の中央部から前記端面の上辺中央に向けて前記柱状部の上面側に凸となる曲線状に設けられているとともに、前記段差部から上側の前記端面に前記延在された電極が形成されていることを特徴とする巻線型チップインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の小型電子機器等に組み込まれて使用される巻線型チップインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、巻線型チップインダクタとしては、図４の斜視図に示すように、略直方体の絶縁基体の上面に対向する両側面１ｂ，１ｂを貫通する溝１ａが形成されて成り、巻線が４巻回される小胴部２ｂと、この小胴部２ｂの両端よりほぼ直角に上方向または上下方向に延びる２つの柱状部２ａとから成る、横置きタイプの芯体（コア）２を備えた巻線型チップインダクタ１がある。小胴部２ｂには巻線４が巻回され、その終端部４ａは芯体２の柱状部２ａの上面から側面１ｂおよび端面１ｃならびに溝１ａの内側面に一部延在するように形成された電極３の上面に熱圧着等され、電気的に接続されている。
【０００３】
そして、この巻線型チップインダクタ１は、電極３の上面を下方に向けて、半田ペーストが印刷されたプリント基板の電気回路の一部に配置され、加熱処理を行うことで半田が溶融し、冷却後プリント基板の電気回路に固着される。このようにして、巻線型チップインダクタ１は、携帯電話等に使用される電気回路の一部品として機能する。
【０００４】
上記のプリント基板への実装工程において、電気回路との接続に使用される半田が確実にプリント基板と電極３との間に流れ込んでいることを確認するために、一般的には電気回路と接続される柱状部２ａの上面のみならず、その面から連なる端面１ｃにかけても電極３を形成し、その端面１ｃにおける電極３への半田の流れ状態を検査することにより、電気回路への接続性が確認されている。即ち、端面１ｃにおける電極３のほぼ全体に半田が濡れていれば、柱状部２ａの上面は電気回路に良好に接続されていることとなる。逆に、例えば端面１ｃにおける電極３の両端部にのみ半田が濡れていれば、柱状部２ａの上面は電気回路に十分に接続されていないものとなる。
【０００５】
このような電極３は一般的に、図５に示すように、ガラス板２２の上に一定の厚みに形成された導体ペースト２１に芯体２の柱状部２ａを浸漬する方法によって形成される。
【０００６】
また、巻線型チップインダクタ１の最も重要な電気的特性であるＱ値については、巻線４に流れる交流電流によって発生する磁束が交差する導電体の面積が大きいほど、渦電流による損失が大きくなり、Ｑ値は低下していくことが知られている。この磁束は、巻線４で囲まれた部分、すなわち芯体２の小胴部２ｂから一方の端面１ｃを横切るように放射状に発生し、巻線４の外側空間を通り他方の端面１ｃを横切って小胴部２ｂに戻る、所謂ループ状の閉じた磁束となる。このことから、Ｑ値を向上させるには、磁束が交差しやすい端面１ｃに形成された電極３の面積を低減することが有効となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の巻線型チップインダクタ１の電極３の形成方法においては、柱状部２ａの端面１ｃの上部に水平方向にほぼ均一な高さの電極３を形成することしかできない。そのため、端面１ｃでの電極面積を小さくしようとすると、電極３高さｈ２を小さく形成するしかない。そうした場合、電気回路に実装した際に端面１ｃにおける電極３への半田の流れ状態を確認する検査が困難になる。さらには、電極３形成工程におけるばらつきによって電極３が端面１ｃに全く形成されないものが発生し、半田の流れ性の検査ができないという問題が生じていた。
【０００８】
従って、本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、芯体の端面に形成された電極の面積を低減してQ値を向上させるとともに、半田の流れ性の検査を行うことができる巻線型チップインダクタを供給することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の巻線型チップインダクタは、直方体の絶縁基体の上面の中央部に端面に平行で両側面間にわたる溝が形成されて中央部を小胴部とし、両端部を上方に伸びた柱状部とした芯体と、前記両柱状部の上面から少なくとも端面に一部延在するように形成された電極と、前記芯体の小胴部に巻回されるとともに両端が前記両柱状部の上面の前記電極にそれぞれ接続された巻線とを具備した巻線型チップインダクタにおいて、前記芯体の各端面に、該端面の下側が突出する段差部が形成されており、該段差部は、前記端面の両側辺上の中央部から前記端面の上辺中央に向けて前記柱状部の上面側に凸となる曲線状に設けられているとともに、前記段差部から上側の前記端面に前記延在された電極が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の構成により、芯体の端面に形成された電極の面積が低減してQ値が向上する。また、芯体の各端面にそれぞれ両側面間にわたって柱状部の上面側に凸となる形状で下面側が突出した段差部が形成されており、かつ段差部から上側の端面に延在された電極が形成されていることから、芯体の両端面において電極に濡れた半田の状態を容易に検査することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の巻線型チップインダクタを添付の図面を基に以下に詳細に説明する。図１は本発明の巻線型チップインダクタ１１について実施の形態の一例を示す斜視図である。図１において、１２は、略直方体の絶縁基体の上面の中央部に端面３１に平行で両側面３２，３２間にわたる溝３０が形成されて中央部を小胴部１２ｂとし、両端部を上方に伸びた柱状部１２ａとした芯体１２であり、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス、フェライト等からなる。柱状部１２ａには、上面の外周部を所定の厚さで削り落としたように形成された段差部１５が設けられている。
【００１２】
この段差部１５は、両柱状部１２ａ，１２ａの上面からそれぞれ少なくとも端面３１に一部延在するように形成され、柱状部１２ａの両側面３２，３２、溝３０の内側面にも延在していてもよい。
【００１３】
この段差部１５は、芯体１２の各端面３１，３１にそれぞれ両側面３２，３２間にわたって柱状部１２ａの上面側に凸となる形状で下面側が突出したものであり、段差部１５から上側の端面３１に延在された電極１３が形成されている。
【００１４】
また、電極１３は、モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等からなる。電極１３は、図２に示すように、柱状部１２ａの上方から所定の粘度に調製された導体ペースト２１をスクリーン印刷にて供給し、段差部１５に垂れ込ませて段差部１５下端の表面張力により導体ペースト２１を堰き止めることによって、形成される。これにより、柱状部１２ａの上面及び段差部１５より上側の面に電極３が形成される。また、芯体１２の小胴部１２ｂには巻線１４が巻回され、その終端部１４ａを電極１３の上面に、熱圧着等により接続することにより、巻線型チップインダクタ１１となる。
【００１５】
芯体１２は、１ｍｍ（縦）×２ｍｍ（横）×１ｍｍ（高さ）程度の大きさで、巻線１４が巻回される小胴部１２ｂと、小胴部１２ｂの両端より直角に上方向または上下方向に延びる２つの柱状部１２ａを有する、全体がC型（凹型）もしくはH型のものである。
【００１６】
この芯体１２は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化カルシウム（ＣａO）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダを添加して調製した原料粉末を、所定形状のプレス型内に充填するとともに、これを所定圧力でプレス成形し、しかる後得られた成形体を大気中にて約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。また段差部１５は、芯体１２を成形するプレス金型に、段差部１５が形成されるような内面形状にすることにより形成される。
【００１７】
端面３１における段差部１５は、端面３１における電極３の面積を低減させるために、柱状部１２ａの上面からｈ２の距離にあって端面３１の左右両側辺上の中央部にある点１６ａ，１６ｂから、上面からｈ１の距離にあって端面３１の水平方向の略中心にある点１６ｃに向けて漸次高さが低くなるような、上辺側に凸の境界線をなすように形成される。点１６ａ，１６ｂは、端面３１の左右両側辺の上端から、その側辺の全長の１／６〜１／３程度の位置にあるのがよい。側辺の全長の１／６程度の位置より上側にあると、半田のフィレットの形成が困難となるとともにその検査確認を行うことが困難となる。側辺の全長の１／３程度の位置より下側にあると、Ｑ値が低下しやすくなるとともに、芯体１２の両端面３１，３１を治具により当接保持して巻線１４を巻回するのが困難になる。
【００１８】
また、段差部１５の境界線が、１６ａ，１６ｂ，１６ｃを結ぶ直線より下方にあると、段差部１５上端（１６ｃ部）と段差部１５の左右両側辺に沿ってのみ導体ペースト２１が流れ、端面３１における段差部１５より上の表面全体を導体ペースト２１で被覆することができない場合が生じる。そのため、上下方向において段差部１５上端を端面３１の上辺および左右両側辺の１６ａ，１６ｃに接近させて、表面張力によって端面３１の段差部１５より上の面全体に導体ペースト２１を流れ込ませるために、境界線が１６ａ，１６ｂ，１６ｃを結ぶ直線より上方にあることが好ましい。さらに、導体ペースト２１が段差部１５下端に向かって良好に垂れこむためには、段差部１５上端の頂点１６ｃには、水平となる部分がないことが好ましい。
【００１９】
また、２つの柱状部１２ａ間の溝３０の内側面における電極１３は、端面３１における電極１３のようにプリント基板実装時の半田流れを確認する必要がない為、電極１３高さｈ１を高くする必要はない。すなわち、溝３０の内側面における段差部１５は、小胴部１２ｂの上面に誤って導体ペースト２１が付着して、この不要な導体ペースト２１から成る電極１３上に巻線１４を巻回したことに起因して巻回長さが変わることによるインダクタンスの変化を防止するために、導体ペースト２１を堰き止めることが主目的となる。このことから、溝３０の内側面における段差部１５は水平方向に均一な高さであることがよい。ただし、溝３０の内側面から側面３２にかけての段差部１５に導体ペースト２１を垂れこませやすくすることで、段差部１５全体に導体ペースト２１を供給しやすくなり、より安定して電極１３を形成することができる。そのため、溝３０の内側面における段差部１５は、端面３１と同様に、柱状部１２ａの上面からｈ３の距離にあって溝３０の内側面の左右両側辺上にある点１６ｄ，１６ｅから、柱状部１２ａの上面からｈ１の距離にあって溝３０の内側面の水平方向の中心にある点１６ｆに向けて、上辺側に凸とされた形状を成していることが好ましい。
【００２０】
また、柱状部１２ａの側面３２における段差部１５は、１６ａが頂点で１６ｄが最下点であり、上辺側に凸となる形状の段差部となる。側面３２においても端面３１と同様に、段差部１５が１６ａと１６ｄを結ぶ直線より下方にあると、段差部１５上端（１６ｄ部）と側面３２の側辺に沿って導体ペースト２１が流れ、側面３２における段差部１５より上の面全体を導体ペースト２１で被覆することができない場合が生じる。そのため、上下方向において段差部１５上端を側面３２上辺および側面３２の側辺の１６ａに接近させて、表面張力により側面３２における段差部１５より上の面全体に導体ペースト２１が流れ込むように、段差部１５の境界線は１６ａと１６ｄを結ぶ直線より上方にあることが好ましい。
【００２１】
段差部１５の段差寸法については、巻線終端部１４ａを電極１３の上面に熱圧着等で接続する際に、電極１３の上面の面積が小さくなると、巻線終端部１４ａの接続面積が減少して接続強度が低下することから、柱状部１２ａの上面の幅ならびに長さが、それぞれ段差部１５より下側の柱状部１２ａの幅ならびに長さの２／３以上となる範囲内で設定することが好ましい。さらに、段差寸法が小さすぎると、導体ペースト２１の垂れこみを堰き止めにくくなるため、０．１ｍｍ以上の段差であることが好ましい。
【００２２】
端面３１における段差部１５の上端（１６ｃ）と上辺との間隔である高さｈ１は、図２に示すように、スクリーン印刷で段差部１５に生じる垂れこみ高さよりも高く（長く）設定する必要がある。印刷直後の垂れこみが０．１ｍｍより低いと、段差部１５上端まで導体ペースト２１が流れ込まない場合が生じるため、段差高さｈ１は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、ｈ１とｈ２の高さに大きな差がある場合、段差部１５の下端（１６ａ，１６ｂ）まで導体ペースト２１が垂れこみにくくなるため、ｈ２はｈ１の４倍の高さ以下であることが好ましい。
【００２３】
なお、柱状部１２ａ上面から段差部１５までの高さ方向の長さが、溝３０の内側面より端面３１の方で長いため、溝３０の内側面よりも端面３１の段差部１５への導体ペースト２１の垂れこみが多いほうが、より安定して段差部１５に導体ペースト２１を供給することができる。そのため、柱状部１２ａの上面の角部の曲面寸法（曲率半径）について、溝３１の内側面側の角部１２ｃより、端面３１側の角部１２ｄの方を大きくすることによって、導体ペースト２１が端面３１側に垂れやすくなり、安定して段差部１５より上の面全体に満遍なく導体ペースト２１を行きわたらせることが出来る。
【００２４】
電極１３は、Ｍｏ−ＭｎやＷ等の高融点金属を主成分とした導体ペーストを還元雰囲気中で焼き付けたものや、ＡｇやＡｇ−Ｐｄ等の貴金属を主成分とした導体ペーストを酸化雰囲気中で焼き付けたものからなる。これらの導体ペーストから成る電極１３の表面には、プリント基板への実装に使用される半田との密着を良好にして、電極１３への半田の拡散を防止するためにニッケル（Ｎｉ）等のメッキ層が形成されるのがよい。さらにそのメッキ層の表面には、巻線１４の終端１４ａが良好に熱圧着等で接続されるために、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）等のメッキ層が形成されるのがよい。
【００２５】
次に、本発明の巻線型チップインダクタ１１の製造方法について図２を基に説明する。
【００２６】
芯体１２は大きさが１ｍｍ（縦）×２ｍｍ（横）×１ｍｍ（高さ）程度と非常に小さいため、電極１３形成工程時の導体ペースト２１の表面張力により、芯体１２が導体ペースト２１の供給側に付着してしまう。そのため、芯体１２の下面を、一般的には真空引きや粘着テープ等により、保持治具２３に固定したうえで電極１３形成工程に進める。
【００２７】
電極１３形成工程においては、芯体１２の上方から、柱状部１２ａの上面に導体ペースト２１をスクリーン印刷する。この際、柱状部１２ａの上面から段差部１５にかけても導体ペースト２１を印刷する必要がある。そのため、スキージ２５で導体ペースト２１を一度以上スクリーン２４の下面に押し出したうえで印刷を行う。また、印刷した際に、段差部１５よりも下方に導体ペースト２１が付着してしまうと、段差部１５より下側にも導体ペースト２１が流れ込んでしまう。そのため、スクリーン２４から下面に押し出す導体ペースト２１の量は、印刷した際に段差部１５から上側に導体ペースト２１が止まるように、押し出し回数を調整すればよい。
【００２８】
柱状部１２ａの上面および段差部１５から上側に印刷された導体ペースト２１は、時間の経過とともに段差部１５の上端および側辺の角を沿うようにして、段差部１５より上側の面全体に広がっていく。特に、導体ペースト２１の温度を上げる（７０℃程度とする）ことによって、表面張力が低下して濡れ性が向上し、より速やかに安定して段差部１５より上側の面全体を被覆することができる。そのため、導体ペースト２１を乾燥させる乾燥炉は、導体ペースト２１を段差部１５より上側の面全体に満遍なく広げることを主目的とした温度域（６０〜８０℃）と、導体ペースト２１の溶剤を完全に揮発させることを主目的とした温度域（１４０〜１８０℃）との両方を満足する温度域（６０〜８０℃）を有したものであることが好ましい。
【００２９】
段差部１５より上側の面に塗布された導体ペースト２１は、Ｍｏ−Ｍｎを主成分としたものである場合、還元雰囲気中において約１４００℃で加熱処理され、段差部１５より上側の面に強固に固着されて、電極１３となる。そして、この電極１３の表面に、バレルメッキ法によってＮｉメッキ層、Ａｕメッキ層、Ｓｎメッキ層またはＳｎ−Ｐｂメッキ層等を施すことにより、電極１３が形成される。
【００３０】
このようにして完成した巻線型チップインダクタ１１用の芯体１２に対し、小胴部１２ｂに巻線１４を巻回して、その終端部１４ａはＷ等からなるヒータチップによって熱圧着されることにより、巻線型チップインダクタ１１が完成する。
【００３１】
上記の如く完成した本発明の巻線型チップインダクタ１１は、同様の高さの端面の電極を有する従来の巻線型チップインダクタ（図４）と比較し、約５％ほどＱ値を向上させることができた。そして、プリント基板に半田にて実装した際には、端面３１における電極１３の中央から左右両側辺にかけて連続的に半田のフィレットを形成することができ、半田が良好に流れていることを確認することができた。
【００３２】
また、電極１３の面積は段差部１５より上側の面積であるが、その面積は芯体１２のプレス成形時の加工精度にも依存する。そして、プレス金型によるプレス成形は寸法ばらつきも少ないため、従来のように印刷精度によってのみ電極面積が左右されるということはない。その結果、本発明の巻線型チップインダクタ１１は、Ｑ値のばらつきもより小さいものとなる。
【００３３】
また、巻線１４の巻回時においては、両端面３１，３１もしくは両側面３２，３２を治具にて挟み込み、芯体１２を回転させて巻回を行う。そして、本発明の巻線型チップインダクタ１１は段差部１５より上側の面に電極１３が形成されているため、挟み込み治具の位置ずれによって治具が電極１３に接触し芯体１２が傾いて巻回されるということを抑制する。その結果、巻線１４の間隔のばらつきによって発生するインダクタンスのばらつきを抑制することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、芯体の各端面に、端面の下側が突出する段差部が形成されており、段差部は、端面の両側辺上の中央部から端面の上辺中央に向けて柱状部の上面側に凸となる曲線状に設けられているとともに、段差部から上側の端面に延在された電極が形成されていることにより、端面の電極面積を低減させることができた。その結果、電極における渦電流による損失を抑制することができ、巻線型チップインダクタのＱ値を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の巻線型チップインダクタについて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の巻線型チップインダクタの電極形成方法を示すものであり、電極形成時の巻線型チップインダクタの側面図である。
【図３】本発明の巻線型チップインダクタの芯体の側面図である。
【図４】従来の巻線型チップインダクタの例を示す斜視図である。
【図５】従来の巻線型チップインダクタの電極形成方法を示すものであり、電極形成時の巻線型チップインダクタの側面図である。
【符号の説明】
１１：巻線型チップインダクタ
１２：芯体
１２ａ：柱状部
１２ｂ：小胴部
１２ｃ，１２ｄ：角部
１３：電極
１４：巻線
１４ａ：終端部
１５：段差部
１６ａ〜１６ｆ：芯体１２上の点
３０：溝
３１：端面
３２：側面
【図１】
0003808318.tif 000002
【図２】
0003808318.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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