面安裝線圈部件和安裝了該面安裝線圈部件的基板的製作方法
2023-06-17 12:10:51
專利名稱：面安裝線圈部件和安裝了該面安裝線圈部件的基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種外觀為大致長方體形狀的具有直接配置在芯上的電極構造的面安裝線圈部件和安裝了該面安裝線圈部件的基板。
背景技術：
在面安裝線圈部件中，圖4的剖面圖所示的產品外觀是大致長方體形狀(片形)，至少在兩個端部為大致四邊形截面的柱形芯21(典型的是在卷芯部2的兩端具有大致四邊形截面的凸緣3a、3b的鼓形芯1)的兩個端部側具有直接配置在芯上的電極構造。在纏繞在卷芯部2上的繞線4的線圈部分模封了封裝樹脂5的扼流圈等面安裝線圈部件20適於自動安裝，例如，利用回流焊接(reflow soldering)安裝固定在安裝基板25(印刷布線基板)的電極焊盤26a、26b上。
如果關註上述現有的面安裝線圈部件20的電極構造，則典型的是如下這樣的電極構造(2個端子)，即，設置直接配置的內部電極6a、6b，使得覆蓋在截面為四邊形的柱形芯21的與芯軸垂直的兩端側的端面5a、5b以及該端面5a、5b四周的4個表面(在鼓形芯1的凸緣部3a、3b的底面、上面以及側面)上並成蓋狀覆蓋，在上述內部電極上接合繞線4的端部4a、4b，進而，模封封裝樹脂5，接著，形成中間電極7a、7b，最後，形成電鍍導體膜的外部電極8a、8b，使得覆蓋整個上述中間電極7a、7b。另外，該電極構造從外觀上看，內部電極8a、8b分別形成得很寬，遍及端面5a、5b和與其相鄰的4個表面，因此，以下把該構造稱為5面電極構造。
上述面安裝線圈部件20，其外部電極8a、8b的底面側部分(一個面)用焊錫22焊接在安裝基板25上，並且在外部電極8a、8b的端面或者側面，從安裝基板25的電極部26a、26b形成焊錫堆積(焊角(solder fillet)23)，從而進行導電固定。
作為與面安裝線圈部件的電極構造有關的公知文獻，在下述的[專利文獻1]中，記載了通過以下方法提高了連接可靠性的電極構造的線圈部件30，即，如圖5A的剖面圖以及圖5B的立體圖所示，設置蓋形的內部電極6a、6b(由基底層61和上層62構成)，使得整體覆蓋鼓形芯1兩端的方形凸緣3a、3b的4個表面以及端面，使纏繞在卷芯部2上的繞線4的端部4a、4b接合在上述內部電極上(圖5A、圖5B中是凸緣部分3a、3b的上面側)，模封封裝樹脂5，除了上述內部電極6的端面側的一部分(中間電極非形成部分6e)之外都設置中間電極7a、7b，進而，從上述中間電極7a、7b的表面到中間電極非形成部分6e的表面，在5個面上設置外部電極8a、8b。
另外，作為與幾乎僅在一個面(用焊錫接合到安裝基板上的一面)設置外部電極的單面電極構造的線圈部件有關的公知文獻，在下述的[專利文獻2]中，作為「片式可變電感元件」，記載了圖6A的側視圖、圖6B的正視圖所示的面安裝線部件40，在第2頁右上欄的第3行～同一頁左下欄的第4行中，記載了其電極構造和向安裝基板安裝的安裝方法。即，圖6A、圖6B的片式可變電感元件40在設置於凸緣部32a、32b的底面側的絕緣層34a、34b的下面層疊地設置有(外部)電極35a、35b，在該(外部)電極35a、35b上分別連接著線圈36的兩端。而且，該(外部)電極35a、35b用焊錫焊接在安裝基板(印刷布線基板)25上的預定圖形(電極焊盤26a、26b)上。
日本特開2000-306757號公報[專利文獻2]日本特開昭58-124213號公報發明內容關於面安裝線圈部件，從提高作為其電抗X與電阻R之比的Q(品質因數)特性方面出發，希望儘可能減小電極面積，使得電極面積成為用焊錫貼合地安裝在其安裝基板上的區域(凸緣部的底面側的一個面)的程度。因此，增大在面安裝線圈部件中廣泛使用的設置在鼓形芯的凸緣部上的外部電極的面積，使得遍及5個面，將造成芯內部的磁場變化，在接近電極面的區域產生渦流，作為電感的Q特性劣化。
另一方面，在上述現有的面安裝線圈部件20、30中，如果從電極構造和安裝強度的觀點出發，則一般由Ag電極(燒制加入玻璃料的銀漿而形成)構成的直接配置在芯上的內部電極6a、6b與一般由樹脂Ag電極(印刷加入固化型樹脂的導電漿料並乾燥而成)形成的中間電極7a、7b的貼合強度低，因此，在外部電極8a、8b的面積小的情況下，在安裝到基板上以後，當受到衝擊或者被施加載荷時，在雙方的界面(特別是圖4中的焊角23附近的界面S)上有可能發生電極剝落，從而安裝強度降低。即，為了提高Q特性而減少電極面積(做成單面電極構造)，在安裝強度方面易於引起電極剝落。
關於這一點，由於現有的面安裝線圈部件20、30的電極構造是其內部電極6a、6b，中間電極7a、7b和外部電極8a、8b一起整個覆蓋鼓形芯1的凸緣部3a、3b的端面和上下左右的4個表面的電極構造(5面電極構造)，因此，因為貼合面積形成得大，故即使貼合強度降低也會由貼合面積補償，其結果是處於能夠得到標準安裝強度以上的強度的狀態。
另外，現有的面安裝線圈部件40的電極構造，與外部電極的貼合強度弱，要求改善其貼合強度。
今後，重要的是減少電極面積，提高面安裝線圈部件的Q特性，並且提高外部電極的貼合強度，確保安裝強度。
本發明就是鑑於上述情況而做出的，目的在於提供具有在用焊錫焊接到安裝基板上後，對於衝擊，電極部難以剝落，外部電極的貼合強度高，安裝可靠性提高了的單面電極構造的面安裝線圈部件。
另外，本發明的目的在於提供安裝了上述優良的面安裝線圈部件的基板，提供由於用焊角接合成為外部電極的導體膜，因此界面貼合性好，能夠防止由衝擊或者載荷引起的電極部剝落的、耐久性良好的基板。
為了達到上述目的，本發明的方案如下。
(1)通過提供具有以下特徵的面安裝線圈部件解決上述課題。即，該面安裝線圈部件，在芯的兩個端部附近的至少底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
(2)通過提供芯是柱形芯的(1)所記載的面安裝線圈部件，解決上述課題。
(3)通過提供具有以下特徵的(1)所記載的面安裝線圈部件，解決上述課題。即，芯是鼓形芯，在該鼓形芯的兩個凸緣部的底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；使纏繞在上述鼓形芯的卷芯部上的線圈導體的端部導電接合在上述內部電極上；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在凸緣部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在凸緣部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在凸緣部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
(4)通過提供導體膜是電鍍膜的(1)所記載的面安裝線圈部件解決上述課題。
(5)通過提供具有以下特徵的面安裝線圈部件安裝基板解決上述課題。即，該安裝基板具有基板和設置在該基板上的面安裝線圈部件；上述面安裝線圈部件，在芯的兩個端部附近的至少底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
(6)通過提供具有芯是柱形芯的面安裝線圈部件的(5)所記載的面安裝線圈部件安裝基板解決上述課題。
(7)通過提供如下這樣的(5)所記載的面安裝線圈部件安裝基板解決上述課題。即，芯是鼓形芯，在該鼓形芯的兩個凸緣部的底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；使纏繞在上述鼓形芯的卷芯部上的線圈導體的端部導電接合在上述內部電極上；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在凸緣部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在凸緣部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在凸緣部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
(8)通過提供導電膜是電鍍膜的(5)所記載的面安裝線圈部件安裝基板解決上述課題。
本發明的面安裝線圈部件，(1)由於是單面電極構造，因此Q特性提高。
(2)由於內部電極與外部電極(電鍍導體膜)在內部電極露出部進行貼合，因此外部電極的貼合強度提高，部件安裝後抗衝擊或者載荷的安裝強度提高。
另外，本發明的面安裝線圈部件安裝基板，
(a)由於配置具有上述優良特性的面安裝線圈部件，因此Q特性、接合特性良好。
(b)由於焊角與外部電極的接合強度高，因此部件與基板的貼合性良好。
圖1是表示本發明的面安裝線圈部件的構造的剖面圖。
圖2A～圖2F是用於說明本發明的面安裝線圈部件的製造工藝的工藝流程圖。
圖3是表示本發明的面安裝線圈部件的安裝基板的剖面圖。
圖4是表示現有的面安裝線圈部件的構造的剖面圖。
圖5A是[專利文獻1]中記載的線圈部件的剖面圖，圖5B是其立體圖。
圖6A是[專利文獻2]中記載的線圈部件的側視圖，圖6B是正視圖。
具體實施例方式
根據
本發明的面安裝線圈部件的實施方式。另外，對於材料與以往相同的部件用相同的符號表示，省略說明。
圖1是將上下反轉使底面朝向上方地表示本發明的面安裝線圈部件的構造的剖面圖。圖2A～圖2F是用於說明本發明的面安裝線圈部件的製造工藝的工藝流程圖。圖3是表示本發明的面安裝線圈部件安裝基板的剖面圖。
圖1所示的面安裝線圈部件10的特徵是作為其電極構造，在柱形芯21(1)的兩個端部附近的至少底面15a、15b、以及從該底面15a、15b延伸到端面11a、11b及兩個側面(在圖2A～圖2F中是12a、12b、13a、13b)的一部分上的迂迴部分K上分別設置有直接配置的內部電極6a、6b，並設置有中間電極7a、7b，該中間電極7a、7b從上述內部電極6a、6b覆蓋在上述柱形芯的兩個端部的一個側面(在圖2A～圖2F中是12a、12b)上的迂迴部分的上端側J，經由上述內部電極6a、6b覆蓋在上述柱形芯的兩個端部的端面11a、11b上的迂迴部分的上端側J，到上述內部電極6a、6b覆蓋在上述柱形芯21(1)的兩個端部的另一個側面(在圖2A～圖2F中是13a、13b)上的迂迴部分的上端側J，覆蓋上述底面15a、15b的內部電極6a、6b，並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部14a、14b，另外，設置有從上述內部電極露出部14a、14b的表面到上述中間電極7a、7b的表面連續的電鍍導體膜9a、9b。
特別是，圖1的面安裝線圈部件具有以下特徵即，作為上述柱形芯21(1)使用了鼓形芯(也參照圖2A)，在其兩個凸緣部3a、3b的底面15a、15b、以及從該底面延伸到端面11a、11b及兩個側面(圖2A～圖2B中是12a、12b、13a、13b)的一部分上的迂迴部分K上，分別設置有直接配置的內部電極6a、6b(也參照圖2B)，使纏繞在上述鼓形芯21(1)的卷芯部2上的線圈導體(繞線)4的端部4a、4b導電接合在上述內部電極6a、6b上(也參照圖2C)，並設置有中間電極7a、7b，該中間電極7a、7b從上述內部電極6a、6b覆蓋在凸緣部3a、3b的一個側面12a、12b上的迂迴部分的上端側J，經由上述內部電極6a、6b覆蓋在凸緣部3a、3b的端面11a、11b上的迂迴部分的上端側J，到上述內部電極6a、6b覆蓋在凸緣部的另一個側面13a、13b上的迂迴部分的上端側J，覆蓋上述底面電極15a、15b的內部電極6a、6b，並且設置有側面從上述中間電極7a、7b露出來的截面為大致U字形的內部電極露出部14a、14b(也參照圖2E)，另外，設置有從上述內部電極露出部14、14b的表面到上述中間電極7a、7b的表面連續的電鍍導體膜9a、9b(也參照圖2F)。
另外，本發明中所說的截面為大致U字形指的是剖切在凸緣部的邊緣所形成的內部電極，使得凸緣部的厚度方向成為截面時呈現的剖切部分的形狀，例如，在圖1中，指的是對於安裝基板25，剖切凸緣部，將內部電極6a、6b和作為外部電極的電鍍導體膜9a、9b一起剖開時的切口形狀，在切口部分中，各內部電極為分別包圍凸緣部的3個側面的形狀，該形狀成為大致U字型。
上述面安裝線圈部件如圖2A～圖2F所示的製造工藝流程圖所示，(a)將利用以下方法得到的成形體在1050℃下燒制2個小時，得到鼓形的燒結鐵氧體芯。即，噴射包含能夠做為直接配置電極的高電阻率的鎳鋅類鐵氧體材料粉末、粘合劑和溶劑的漿料，並乾燥，形成顆粒，使用幹法模壓(dry molding press)對所得到的粒狀粉末進行一體成形，形成鼓形芯1的方法，或者以與上述相同的方法得到平板形鐵氧體成形體以後，實施研削加工形成鼓形的方法。所得到的鼓形芯1包括在圓柱形的卷芯部2的兩端一體形成的截面為四邊形的凸緣部3a、3b，在凸緣部的4個表面(底面15a、15b、兩個側面12a、12b、13a、13b以及上面16a、16b)上形成導向槽M。
另外，在本發明中使用的上述柱形芯21可以是鐵氧體芯那樣的磁性體芯，也可以是由氧化鋁或者樹脂等其它材質構成的非磁性體芯。(b)接著，在上述凸緣部3a、3b的4個表面中相當於底面的一個表面(圖2A～圖2F全都是在把面安裝線圈部件10的上下反轉過來的狀態下示出的，鼓形芯1的底面15a、15b成為上方)的包含導向槽M的區域中，通過絲網印刷的方法，使用具有所要的開口圖形的絲網掩模，把柱形芯1保持在印刷臺上，用橡皮輥塗敷包含Ag導電粉末、玻璃料和載色劑(vehicle)的Ag電極材料漿料，並在650℃下燒制30分鐘。另外，根據需要，在Ag燒制電極表面實施鍍鎳和鍍錫、或者鍍銅等。其區域與上述相同。(c)接著，將線圈導體(繞線)4在上述鼓形芯1的卷芯部2的外周纏繞10匝左右，並且在上述內部電極6a、6b的導向槽M的位置分別通過熱壓導電連接其兩個端部4a、4b。該線圈導體4的具體例子是聚氨酯樹脂包覆銅線。(d)接著，在纏繞在上述鼓形芯1的上述卷芯部2上的線圈導體4的夾在凸緣部3a和凸緣部3b之間的繞線部周圍的區域，封裝含磁性粉末的封裝樹脂(封裝樹脂)5。該含磁性粉末的封裝樹脂5，最好是使用分配器填充鐵氧體磁性粉末為10～90重量％的含磁性粉末的封裝樹脂5的塗料(例如，摻合了環氧樹脂和羧基改性丙二醇的塗料)，在室溫下放置30分鐘乾燥後成形，或者用模具進行模封成形。(e)接著，在底面15a、15b上形成中間電極7a、7b，使得掩埋在上述凸緣部3a、3b底面的導向槽M上形成的導電接合部。其區域與上述相同。另外，要注意的是在覆蓋在凸緣部3a、3b的端面11a、11b以及側面12a、12b、13a、13b上的內部電極6a、6b上，存在沒有被中間電極7a、7b覆蓋的寬度為30～600μm左右的U字形的內部電極露出部14a、14b。(f)接著，從上述內部電極露出部14a、14b的表面到上述中間電極7a、7b的表面形成連續的電鍍導體膜9a、9b，做成面安裝線圈部件10。該電鍍導體膜9a、9b優選鍍錫、鍍鎳。
圖3是本發明的面安裝線圈部件的安裝基板的一個實施例。是表示在安裝基板25上用通常的方法安裝了上述面安裝線圈部件時的該基板的剖面圖。該面安裝線圈部件10，為了提高其Q特性，形成為幾乎僅在凸緣部3a、3b的底面15a、15b上設置了外部電極(電鍍導體膜9a、9b)、中間電極7a、7b以及內部電極6a、6b的單面電極構造，減小其面積，而且，為了防止基板安裝時的電極部的剝落，在直接配置在芯上的內部電極6a、6b上設置了未被中間電極7a、7b覆蓋的截面為大致U字形的內部電極露出部14a、14b，成為外部電極的電鍍導體膜9a、9b與內部電極6a、6b在它們的界面S上牢固地貼合的電極構造，因此從圖3的表示安裝到基板上後的狀態的剖面圖可知，可以防止由衝擊或者載荷引起的電極部從焊錫突起23上端剝落。
關於這一點，[專利文獻1]的線圈部件的主要宗旨僅是提高連接可靠性，[專利文獻2]的線圈部件的主要宗旨僅是提高Q特性，貼合力弱，連接可靠性存在問題，不能同時達到謀求提高Q特性和連接可靠性這兩個目的。另外，在電極部的結構上，本發明在成為外部電極的電鍍導體膜9a、9b上，安裝時在形成上述焊角23的位置形成有貼合強度最高的U字形內部電極露出部14a、14b，因此具有能夠有效地防止單面電極從焊角23上端剝落這樣的優點。
本發明的面安裝線圈部件能夠應用於各種部件，並沒有特別限制，例如，能夠應用於電感器、共模扼流圈等。
權利要求
1.一種面安裝線圈部件，其特徵在於在芯的兩個端部附近的至少底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的另一個側面上的迂迴部分的上端側，覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
2.根據權利要求1所述的面安裝線圈部件，其特徵在於上述芯是柱形芯。
3.根據權利要求1所述的面安裝線圈部件，其特徵在於上述芯是鼓形芯，在該鼓形芯的兩個凸緣部的底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；纏繞在上述鼓形芯的卷芯部上的線圈導體的端部導電接合在上述內部電極上；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在凸緣部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在凸緣部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在凸緣部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
4.根據權利要求1所述的面安裝線圈部件，其特徵在於上述導體膜是電鍍膜。
5.一種面安裝線圈部件安裝基板，具有基板和設置在該基板上的面安裝線圈部件，其特徵在於上述面安裝線圈部件，在芯的兩個端部附近的至少底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在上述芯的兩個端部的另一個側面上的迂迴部分的上端側覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部，而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
6.根據權利要求5所述的面安裝線圈部件安裝基板，其特徵在於具有上述芯是柱形芯的面安裝線圈部件。
7.根據權利要求5所述的面安裝線圈部件安裝基板，其特徵在於上述芯是鼓形芯，在該鼓形芯的兩個凸緣部的底面、以及從該底面延伸到端面及兩個側面的一部分上的迂迴部分上，分別設置有直接配置的內部電極；使纏繞在上述鼓形芯的卷芯部上的線圈導體的端部導電接合在上述內部電極上；設置有中間電極，該中間電極從上述內部電極覆蓋在凸緣部的一個側面上的迂迴部分的上端側，經由上述內部電極覆蓋在凸緣部的端面上的迂迴部分的上端側，到上述內部電極覆蓋在凸緣部的另一個側面上的迂迴部分的上端側，覆蓋上述底面的內部電極；並且設置有側面從上述中間電極露出來的內部電極露出部；而且，設置有從上述內部電極露出部的表面到上述中間電極的表面連續的導體膜。
8.根據權利要求5所述的面安裝線圈部件安裝基板，其特徵在於上述導體膜是電鍍膜。
全文摘要
本發明提供一種Q特性優良而且電極部的貼合強度大、連接可靠性高的面安裝線圈部件和安裝了該線圈部件的基板。面安裝線圈部件(10)，其電極部在鼓形芯(1)的兩個凸緣部(3a、3b)的底面(15a、15b)、以及從該底面延伸到端面(11a、11b)及兩個側面的一部分上的迂迴部分(K)上設置了內部電極(6a、6b)，使線圈導體(4)的端部(4a、4b)導電接合在內部電極上，覆蓋在上述端面(11a、11b)以及上述兩個側面上的迂迴部分的上端側(J)地設置了中間電極(7a、7b)，留出截面為大致U字形的內部電極露出部(14a、14b)，從該內部電極露出部(14a、14b)的表面到中間電極(7a、7b)的表面設置了電鍍導體膜(9a、9b)。
文檔編號H05K1/18GK1755847SQ200510097938
公開日2006年4月5日 申請日期2005年8月31日 優先權日2004年9月30日
發明者青木秀憲, 和田幸一郎, 小川秀樹 申請人:太陽誘電株式會社