JP2005109082A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コモンモードチョークコイルやトランス等の２つ以上のコイルを有するコイル部品に関し、薄型化（低背化）を可能にする。
【解決手段】磁性材料で形成された第１の磁性基板２上に、絶縁層６０と絶縁層６０によって絶縁された第１のコイル導体１１と第２のコイル導体１３と磁性層８が形成されている。磁性層８の上には接着層５０があり、第１の磁性基板２上の磁性層８側と第２の磁性基板４を接着している。第１の磁性基板２と第２の磁性基板４の向かい合う一組の側面には、それぞれ電極端子４２、４４と、４１、４３が形成されており、もう一組の向かい合う側面のうちの一方が、実装面となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コモンモードチョークコイルやトランスの主要部品等として用いられるコイル部品に関する。

パーソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器の小型化が進んでいる。そのため、電子機器の内部回路に実装されるコイルやコンデンサ等の電子部品には、小型化及び部品厚の薄型化（低背化）が求められている。

しかしながら、従来のフェライトコアに銅線等を巻回した巻線型のコイルは、構造上の制約から小型化が困難であるという問題を有している。そこで、小型化、低背化の可能なチップ型のコイル部品の研究開発が進められ、チップ型のコイル部品として、フェライト等の磁性体シートの表面にコイル導体パターンを形成して当該磁性シートを積層した積層型のコイル部品や、薄膜形成技術を用いて絶縁膜と金属薄膜のコイル導体とを交互に形成した薄膜型のコイル部品が知られている。

特許文献１には、薄膜型のコイル部品としてコモンモードチョークコイルが開示されている。図５は、２個のコモンモードチョークコイルが集積されたコモンモードチョークコイルアレイ６１を示している。図５（ａ）は、コモンモードチョークコイルアレイ６１の外観の斜視図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）に破線で示す仮想線Ｄ−Ｄ‘の切断面を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、コモンモードチョークコイルアレイ６１は、対向配置されたフェライト基板（磁性基板）６３、６５間に、ポリイミド樹脂で形成された絶縁膜７３ａ、７３ｂ、７３ｃと、スパイラル状に形成された金属薄膜のコイル導体７５、７７と磁性層８５とを、薄膜形成技術で順次形成した構造を有している。コモンモードチョークコイルアレイ６１の一方のチョークコイルには、フェライト基板６３、６５の側面を横切って、コイル導体７５、７７の端子部に接続される４つの電極端子６９（６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄ）が形成されている。同様に他方のチョークコイルには、フェライト基板６３、６５の側面を横切って、コイル導体（図示無し）の端子部に接続される４つの電極端子７１が形成されている。

また、特許文献２には、図６のように印刷配線板等に実装する際の不具合を解消するため、積層体１４８の下面１５０又は上面１５１の面が実装面となるように、積層体１４８の下面１５０の左右にそれぞれ入力外部電極１５２及び出力外部電極１５３が設けられ、積層体１４８の上面１５１の左右にそれぞれ入力外部電極１５４及び出力外部電極１５５が設けられ、入力外部電極１５２、１５４は、それぞれコイルＬ３の一方の引出し部１４３ａ、１４３ｂに電気的に接続され、出力外部電極１５３、１５５は、それぞれコイルＬ３の他方の引出し部１４６ａ、１４６ｂに電気的に接続された積層型インダクタが開示されている。
特開平１１−５４３２６号公報 特開２０００−３４８９４１号公報

ところで、特許文献１に開示されているようなコモンモードチョークコイルは、１つのコイルにそれぞれ２つ以上の電極端子が必要となるため、少なくとも１つのコモンモードチョークコイルには、４つ以上の電極端子が必要となる。そこで、特許文献１では、図５（ａ）のように各々の電極端子を２つの磁性体基板に跨って配置している。そのため、必然的にこのような電極端子を持つコモンモードチョークコイルは、２つの磁性体基板のいずれか一方を実装面とする必要があった。

しかしながら、磁性基板の厚みは、コモンモードチョークコイルの製造の際に強度不足で基板割れなどが発生しない程度の厚さを持つ必要があり、図５のコモンモードチョークコイルのような２つの磁性基板のいずれか一方が実装面となる場合、磁性基板の厚みにより、コイル部品の低背化が困難となっていた。

一方、特許文献２では、磁性基板の側面を実装面とするコイル部品（積層型インダクタ）を開示しており、特許文献２のように磁性基板の側面を実装面とする場合は、コイル部品の厚みが、磁性基板の厚みに依存しなくなるため、コイル部品の低背化が可能となる。しかしながら、特許文献２に開示されている形態のコイル部品は、電極端子を配置する面が不足するため、電極端子が４つ以上必要なコモンモードチョークコイルには使用できなかった。

本発明の目的は、コイルを２つ以上有する低背化されたコイル部品を提供することにある。

上記目的は、磁性材料で形成された第１の磁性基板と、第１の磁性基板上に形成され絶縁層中に埋め込まれたスパイラル状の第１のコイル導体と、第１のコイル導体の上に形成され絶縁層中に埋め込まれたスパイラル状の第２のコイル導体と、第１のコイル導体と第２のコイル導体の中心付近に絶縁層が存在しない開口部と、第１のコイル導体と第２のコイル導体の周囲において絶縁層が存在しない周辺部と、少なくとも開口部と周辺部の一部に埋め込んで形成された磁性層と、磁性層上に固着され、磁性材料で形成された第２の磁性基板と、それぞれ第１のコイル導体の異なる端部に接続され、第１の磁性基板の対向する側面に配置された第１と第２の電極端子と、それぞれ第２のコイル導体の異なる端部に接続され、第２の磁性基板の対向する側面に配置された第３と第４の電極端子とを有し、
第１及び第２の磁性基板の側面を実装面とするコイル部品により達成される。

第１及び第３の電極端子は、それぞれ第１及び第２のコイル導体の内周側の端部に接続し、かつ、第１及び第２の磁性基板の同じ側面に配置されていてもよい。

さらに、第１及び第２の電極端子の少なくとも一部は、第１の磁性基板の前性層とは反対側の面に配置されていても良い。

さらに、第３及び第４の電極端子の少なくとも一部は、第２の磁性基板の磁性層とは反対側の面に配置されていてもよい。

本発明のコイル部品は、第１の磁性基板と第２の磁性基板の対向する２つの側面に、第１のコイル導体の電極端子と第２のコイル導体の電極端子とをそれぞれ片方ずつ配設したので、第１の磁性基板と第２の磁性基板の残りの側面を実装面とすることができるようになり、第１の磁性基板および第２の磁性基板の側面のひとつを実装面とすることにより、第１の磁性基板と第２の磁性基板との厚みにコイル部品の高さが影響を受けなくなるため、コイル部品の低背化が可能になる。
さらに本発明によれば、電極端子を第１の磁性基板と第２の磁性基板の側面に配置したので、電極端子の小型化や、電極端子間の距離の短縮などをせずに済むため、電極間に短絡等の不良の発生を抑えれつつ、実装面積を小さくすることができる。
第１及び第２の電極端子の少なくとも一部は、第１の磁性基板の前性層とは反対側の面に配置したので、さらに電極端子の小型化や、電極端子間の距離の短縮などをせずに済むため、電極間に短絡等の不良の発生を抑えれつつ、さらにコイル部品の実装面積を小さくすることができる。
第３及び第４の電極端子の少なくとも一部は、第２の磁性基板の磁性層とは反対側の面に配置したので、さらに電極端子の小型化や、電極端子間の距離の短縮などをせずに済むため、電極間に短絡等の不良の発生を抑えれつつ、コイル部品の実装面積を小さくすることができる。

本発明の第１の実施の形態のコイル部品について図１乃至３を用いて説明する。本実施の形態は、コイル部品として、平衡伝送方式における電磁妨害の原因となるコモンモード電流を抑制するコモンモードチョークコイル１０を例にとって説明している。

図１は、本実施の形態であるコモンモードチョークコイル１０の斜視図である。図２は、図１に示す仮想線Ａ−Ａ‘の切断面を示す図である。図３は、図２に示す仮想線Ｂ−Ｂ’の切断面を示す図である。

図１乃至図３のコモンモードチョークコイル１０では、面１００を下面、図１０１を上面、面１０２、１０３、１０４、１０５を側面としている。

コモンモードチョークコイル１０は、フェライト材料からなる第１の磁性基板２上に、エポキシ樹脂などの樹脂材料とフェライト粉などの磁性粉が混合されてできた複合フェライトからなる磁性層８が形成されている。磁性層８の上には、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの接着剤からなる接着層５０が形成されており、接着層５０の上には、フェライト材料からなる第２の磁性基板４が形成されている。なお、図１乃至３では、磁性層８および接着層５０が上下方向（面１００の法線方向）に対して誇張して描かれており、実際のそれぞれの厚みは、第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の厚みの４分の１、２０分の１程度である。

コモンモードチョークコイル１０の第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の厚みは、それぞれ４００ｕｍ程度でほぼ同じ厚みである。しかしながら、製造過程で下側となる第１の磁性基板２は、製造過程での強度を保つため、上側の第２の磁性基板４より厚く形成してもよい。第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の厚みが４００ｕｍより薄いと、第１の磁性基板２や第２の磁性基板４から磁束が漏れてしまうため、磁気結合の低下や外部の回路への悪影響、外部磁界の影響による特性劣化などが起こる。

コモンモードチョークコイル１０の面１００と面１０１との間の距離、すなわちコモンモードチョークコイル１０の厚みは、約１ｍｍで、面１０５と面１０６との間の距離は、約０．８ｍｍ、面１０２と面１０３との距離は、約０．３ｍｍである。本実施の形態では、印刷基板等に実装する際の実装面は、面１０３あるいは面１０２となる。

第１の磁性基板２の対向する側面（面１０５、面１０６）には、それぞれ電極端子４２、４４が形成されている。一方、第２の磁性基板４の対向する側面（面１０５、面１０６）には、それぞれ電極端子４１、４３が形成されている。なお、図１では、コモンモードチョークコイル１０の側面（面１０６）は、コモンモードチョークコイル１０の陰になっているため、第１の磁性基板２の側面（面１０６）上の電極端子４４と、第２の磁性基板４の側面（面１０６）上の電極端子４３は、図示されていない。しかし、図１のように電極端子４３、４４は、コモンモードチョークコイル１０の側面（面１０６）と隣接するコモンモードチョークコイル１０の側面（面１０２）上に一部がにじんで形成されている。コモンモードチョークコイル１０の側面（面１０６）上の電極端子４３、４４は、コモンモードチョークコイル１０の側面（面１０５）上の電極端子４１、４２と同様の形状をしている。

図３のように第１の磁性基板２と接着層５０を介して第２の磁性基板４とに挟まれた磁性層８の内部には、複数の層によって形成された絶縁層６０と、絶縁層６０に覆われた第１のコイル導体１１と、第２のコイル導体１３と、第１及び第２のコイル導体１１、１３と電極端子４１、４２、４３、４４とを電気的に接続する内部配線３１、３２、３３、３４が配設されている。第１のコイル導体１１と第２のコイル導体１３とは、絶縁層６０でお互いが電気的に絶縁されている。

図２のように第１のコイル導体１１及び第２のコイル導体１３は、面１０１に平行な方向に巻回されたスパイラル形状をなしている。図２は、第１のコイル導体１１のみを示している。第２のコイル導体１３は、図３のように、第１のコイル導体１１の上に絶縁層６０を介して配置されている。第２のコイル導体１３は、内部配線３１、３３が、コイル導体の上方（面１０１側）に配置されていること以外は、第１のコイル導体１１とほぼ同じ形状をしている。

図１と２のように電極端子４２、４４は、それぞれ第１の磁性基板２と磁性層８の側面（面１０５と面１０６）上に、面１０５と面１０６に隣接する２つの側面（面１０２と面１０３）に跨って配置されている。電極端子４２に隣接する磁性層８の内部には、第１のコイル導体１１の外周側の端部１１２と電極端子４２とを電気的に接続する内部配線３２が配設されており、電極端子４４に隣接する磁性層８の内部には、第１のコイル導体１１の内周側の端部１１４と電極端子４４とを電気的に接続する内部配線３４が配設されている。

一方、電極端子４１、４３は、それぞれ第２の磁性基板４、接着層５０、磁性層８の側面（面１０５と面１０６）上に、面１０５と面１０６に隣接する２つの側面（面１０２と面１０３）に跨って配置されている。電極端子４１に隣接する磁性層８の内部には、第２のコイル導体１３の外周側の端部１１１と電極端子４１とを電気的に接続する内部配線３１が配設されており、電極端子４３に隣接する磁性層８の内部には、第２のコイル導体１３の内周側の端部１１３と電極端子４３とを電気的に接続する内部配線３３が配設されている。

内部配線３１、３２、３３、３４は、例えば銅、銀、ニッケルなどの金属を、フォトリソグラフィーなどのパターニング技術と電気鍍金などの成膜技術を用いて形成されている。

第１のコイル導体１１および第２のコイル導体１３は、例えば、銅、銀、ニッケルなどの金属をフォトリソグラフィーなどのパターニング技術と電気鍍金などの成膜技術を用いて形成されている。絶縁層６０は、例えばノボラック系の感光性レジストからなり、フォトリソグラフィーなどのパターニング技術を用いて形成されている。

磁性層８は、第１のコイル導体１１と第２のコイル導体１３の中心にある開口部５０１と、第１のコイル導体１１と第２のコイル導体１３の周辺部５０２と、第２のコイル導体１３の上とに、絶縁層６０を介して配設されており、第１の磁性基板２と第２の磁性基板４とを磁気的に接続している。磁性層８は、例えばフェライトなどの磁性材料の粒子（平均粒径０．１〜５ｕｍ）とポリイミドなどの樹脂材料とを混合した複合フェライト材料を硬化して形成されている。磁性層８の透磁率は、１〜８程度でよい。本実施の形態では、Ｎｉ−Ｚｎフェライト（平均粒径０．８ｕｍ）の磁性粉とポリイミド樹脂とを混合した、透磁率５の複合フェライトを用いている。

接着層５０は、第２の磁性基板４を磁性層８に接着している。接着層５０は、磁性層８と第２の磁性基板４が接着できればよく、例えば、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂からなる。

電極端子４１、４２、４３、４４は、ニッケルの電極膜（図示無し）上に錫、ニッケル、銅の合金導電材料をフォトリソグラフィーなどのパターニング技術とバレル鍍金などの成膜技術を用いて形成されている。

本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０は、第１の磁性基板２と第２の磁性基板４の対向する２つの側面（面１０５、面１０６）に第１のコイル導体１１の電極端子４２、４４と第２のコイル導体１３の電極端子４１、４３とをそれぞれ片方ずつ配設したので、第１の磁性基板２と第２の磁性基板４の残りの側面（面１０２または面１０３）を実装面とすることができるようになる。このように実装面を第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の側面とすることにより、４００ｕｍ以上の厚みを有する第１の磁性基板２と第２の磁性基板４との厚みにコイル部品の高さが影響を受けなくなるため、コイル部品の低背化が可能になる。さらに本実施の形態によれば、電極端子４１、４２、４３、４４をコモンモードチョークコイル１０の短辺方向（面１０５−面１０６間や面１０２−面１０３間方向）ではなく、長辺（面１００−面１０１間の辺）方向に並べて配置したので、電極端子の小型化や、電極端子間の距離の短縮などをせずに、コモンモードチョークコイル１０の実装面積を小さくできる。

本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０は、さらに、第１のコイル導体１１の内周側の端部と接続する電極端子４４と、第２のコイル導体１３の内周側の端部と接続する電極端子４３が、コモンモードチョークコイル１０の同じ側の側面に配置されているので、電極端子４２、４４、第１のコイル導体１１、内部配線３２、３４が、それぞれ、電極端子４１、４３、第２のコイル導体１３、内部配線３１、３３と面対称に配設することができる。これにより、本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０は、第１のコイル導体１１を通る回路と第２のコイル導体１３を通る回路とのインピーダンスの差が無くなり、優れたコモンモードチョークコイル特性を得ることができる。

本発明の第２の実施の形態のコイル部品について図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態であるコモンモードチョークコイル７０の斜視図である。本実施の形態は、第１の実施の形態のコイル部品（コモンモードチョークコイル１０）の第１の磁性基板２と第２の磁性基板４のお互いが向かい合う側の面（コイル導体側の面）に飽和磁束密度の大きい軟磁性材料（Ｎｉ−Ｆｅ合金等）を層状に形成している。これにより、磁束の漏れが小さくなるため、第１の磁性基板２や第２の磁性基板４の厚みを第１の実施の形態の約半分の２００ｕｍにすることができる。

第１の実施の形態では、第１の磁性基板２や第２の磁性基板４の厚みを２００ｕｍ程度に小さくすると、電極端子４１、４２、４３、４４の小型化が避けられない。しかし、電極端子４１、４２、４３、４４を、２００ｕｍ程度の幅にすると印刷配線板等に実装する際、電極間に短絡等の不良が発生する恐れがある。

そこで、本実施の形態では、図４のように電極端子４１、４２、４３、４４の一部を第１の磁性基板２と第２の磁性基板４の側面（面１０５、面１０５）だけでなく、第１の磁性基板２と第２の磁性基板４とは反対側の面（面１００）や、第２の磁性基板４の第１の磁性基板２とは反対側の面（面１０１）側にも配置することにより、電極端子を小さくすることなく、コモンモードチョークコイルを小型化できる。この実施の形態は、第１の磁性基板２と第２の磁性基板４のうち一方の磁性基板、例えば、第１の磁性基板２の厚みを基板の強度の問題などから薄くすることができない場合は、第１の磁性基板２側の電極端子４２、４４は、第１の実施の形態の電極端子４２、４４と同様の形態とし、第２の電極基板４側の電極端子４１、４３の一部を第２の磁性基板４の第１の磁性基板２とは反対側の面に配置してもよい。

以上第１および第２の実施の形態のコイル部品は、コモンモードチョークコイルとしてだけではなく、トランスとしても使用できる。

以上述べた実施の形態は全て本発明を例示的に示すものであって、本発明を限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変体態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本発明によるコイル部品は、パーソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器の内部回路に実装される。

本発明の第１の実施の形態のコイル部品の斜視図である。 図１に示す仮想線Ａ−Ａ‘の切断面を示す図である。 図２に示す仮想線Ｂ−Ｂ‘の切断面を示す図である。 本発明の第２の実施の形態のコイル部品の斜視図である。 従来のコイル部品の斜視図である。 従来のコイル部品の斜視図である。

符号の説明

２ 第１の磁性基板
４ 第２の磁性基板
８ 磁性層
１０、７０ コモンモードチョークコイル
１１ 第１のコイル導体
１３ 第２のコイル導体
３１、３２、３３、３４ 内部配線
４１、４２、４３、４４ 電極端子
５０ 接着層
５０１ 開口部
５０２ 周辺部
６０ 絶縁層

Claims (4)

1. 磁性材料で形成された第１の磁性基板と、
   前記第１の磁性基板上に形成され、絶縁層中に埋め込まれた、スパイラル状の第１のコイル導体と、
   前記第１のコイル導体の上に形成され、前記絶縁層中に埋め込まれたスパイラル状の第２のコイル導体と、
   前記第１のコイル導体と前記第２のコイル導体の中心付近に前記絶縁層が存在しない開口部と、
   前記第１のコイル導体と前記第２のコイル導体の周囲において前記絶縁層が存在しない周辺部と、
   少なくとも前記開口部と周辺部の一部に埋め込んで形成された磁性層と、
   前記磁性層上に固着され、磁性材料で形成された第２の磁性基板と、
   それぞれ前記第１のコイル導体の異なる端部に接続され、前記第１の磁性基板の対向する側面に配置された第１と第２の電極端子と、
   それぞれ前記第２のコイル導体の異なる端部に接続され、前記第２の磁性基板の対向する側面に配置された第３と第４の電極端子とを有し、
   前記第１及び第２の磁性基板の側面を実装面とすること、
   を特徴とするコイル部品。
2. 前記第１及び第３の電極端子は、それぞれ前記第１及び第２のコイル導体の内周側の端部に接続し、かつ、前記第１及び第２の磁性基板の同じ側面に配置されていること、
   を特徴とする前記請求項１のコイル部品。
3. 前記第１及び第２の電極端子の少なくとも一部は、前記第１の磁性基板の前記磁性層とは反対側の面に配置されていること、
   を特徴とする前記請求項１または２のコイル部品。
4. 前記第３及び第４の電極端子の少なくとも一部は、前記第２の磁性基板の前記磁性層とは反対側の面に配置されていること、
   を特徴とする前記請求項１乃至３のコイル部品。
   

Images