JP2019016746A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁耐圧の向上が図られたコイル部品を提供する。【解決手段】 平面コイル素子１０においては、第１導体パターン２２Ａが、第４樹脂壁２４ｓの重畳部分２４ａが本体部１２の端面１２ｂから突出しているため、Ｘ方向における重畳部分２４ａの幅に関する制約が緩和されており、幅広の重畳部分２４ａが実現されている。それにより、端面１２ｂに形成された第２外部端子電極１４Ｂと第１導体パターン２２Ａの最外周ターン２３ｒとの間の絶縁耐圧の向上が実現されている。同様に、第２導体パターン２２Ｂについても、端面１２ａに形成された第１外部端子電極１４Ａと第２導体パターン２２Ｂの最外周ターンとの間の絶縁耐圧の向上が実現されている。【選択図】図３

Description

本発明は、コイル部品に関する。

従来のコイル部品として、たとえば特許文献１には、絶縁基板の両面にそれぞれ形成されたコイル導体パターンを含む磁性体本体を備えたコイル部品が開示されている。本文献のコイル部品では、絶縁基板上に樹脂壁を形成した後、その樹脂壁間を埋めるようにコイル導体パターンをめっき成長している。そのため、樹脂壁は、各コイル導体パターンのターン間、最内周ターンの内側およびに最外周ターンの外側に位置する。また、めっき成長したコイル導体パターンは樹脂壁ごと磁性素体に覆われ、樹脂壁は完成後のコイル部品内に残留する。

特開２０１６−１０３５９１号公報

上述のような従来技術に係るコイル部品においては、コイル導体パターンが引き出される対向する端面の全面を覆うように外部端子電極が設けられる。外部端子電極は、接続される一方のコイル導体パターンとの間では電位差は実質的に生じないが、接続されない他方のコイル導体パターンとの間において比較的大きな電位差が生じるため、高い絶縁耐圧が要求される。

すなわち、本発明は、絶縁耐圧の向上が図られたコイル部品を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るコイル部品は、対向する第１の端面および第２の端面を有する本体部と、該本体部の第１の端面および第２の端面それぞれに形成された第１外部端子電極および第２外部端子電極とを備え、本体部が、第１の端面と第２の端面との対向方向に沿って延在する絶縁基板と、絶縁基板の一方面に形成されるとともに第１の端面まで延びて第１外部端子電極と接続される外側の端部を有する第１コイル導体パターンと、絶縁基板の他方面に形成されるとともに第２の端面まで延びて第２外部端子電極と接続される外側の端部を有し、かつ、絶縁基板の厚さ方向から見て第１コイル導体パターンの巻回方向とは反対の巻回方向に巻かれた第２コイル導体パターンと、絶縁基板に貫設されて第１コイル導体パターンおよび第２コイル導体パターンの内側の端部同士を接続するスルーホール導体とを有するコイルと、第１コイル導体パターンおよび第２コイル導体パターンそれぞれのターン間、最内周ターンの内側およびに最外周ターンの外側に配置された樹脂壁と、絶縁基板の一方面および他方面に、第１コイル導体パターン、第２コイル導体パターンおよび樹脂壁を覆うように設けられ、かつ、本体部の一対の端面を含む外形を構成する磁性素体とを有し、本体部の第１の端面から、第１コイル導体パターンの外側の端部、および、該外側の端部と絶縁基板の厚さ方向において重なる重畳部分の第２コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する樹脂壁が突出し、本体部の第２の端面から、第２コイル導体パターンの外側の端部、および、該外側の端部と絶縁基板の厚さ方向において重なる重畳部分の第１コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する樹脂壁が突出する。

上記コイル部品においては、第１コイル導体パターンは、その最外周ターンの外側に位置する樹脂壁の重畳部分が本体部の第２の端面から突出しており、第１の端面および第２の端面の対面方向における重畳部分の幅（端面方向における長さ）を広く設計することができる。この場合、第２の端面に形成された第２外部端子電極と第１コイル導体パターンの最外周ターンとの間の絶縁耐圧が向上する。第２コイル導体パターンも、その最外周ターンの外側に位置する樹脂壁の重畳部分が本体部の第１の端面から突出しており、第１の端面および第２の端面の対面方向における重畳部分の幅を広く設計することができる。この場合、第１の端面に形成された第１外部端子電極と第２コイル導体パターンの最外周ターンとの間の絶縁耐圧が向上する。

本発明の他の側面に係るコイル部品では、第１コイル導体パターンにおいて、最外周ターンの外側に位置する樹脂壁の重畳部分の幅がターン間に位置する樹脂壁の幅より広い。

本発明の他の側面に係るコイル部品では、本体部の第１の端面から突出する第１コイル導体パターンの外側の端部および第２コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する樹脂壁の重畳部分を覆う領域において、第１外部端子電極が外方に突出している。

本発明の他の側面に係るコイル部品では、第１外部端子電極および第２外部端子電極が樹脂電極である。この場合、第１外部端子電極および第２外部端子電極と樹脂壁との間において高い結合力が実現される。

本発明の他の側面に係るコイル部品では、第１コイル導体パターンおよび第２コイル導体パターンが、絶縁基板の厚さ方向から見て、第１の端面と第２の端面との対向方向において対向する２つの半円弧と、該２つの半円弧の端点同士を結ぶ２本の線とで構成された長円形状を有する。

本発明によれば、絶縁耐圧の向上が図られたコイル部品が提供される。

図１は、実施形態に係る平面コイル素子の概略斜視図である。 図２は、図１に示す平面コイル素子の分解図である。 図３は、図１に示す平面コイル素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、図１に示す平面コイル素子の第１導体パターンを示した平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態に係るコイル部品の一種である平面コイル素子の構造について、図１〜４を参照しつつ説明する。説明の便宜上、図示のようにＸＹＺ座標を設定する。すなわち、平面コイル素子の厚さ方向をＺ方向、外部端子電極の対面方向をＸ方向、Ｚ方向とＸ方向とに直交する方向をＹ方向と設定する。

平面コイル素子１０は、直方体形状を呈する本体部１２と、本体部１２の対向する一対の端面１２ａ、１２ｂを覆うようにして設けられた一対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂとによって構成されている。平面コイル素子１０は、一例として、長辺２．５ｍｍ、短辺２．０ｍｍ、高さ０．８〜１．０ｍｍの寸法で設計される。

本体部１２は、絶縁基板２０と、絶縁基板２０に設けられたコイルＣとを含んで構成されている。

絶縁基板２０は、非磁性の絶縁材料で構成された板状部材であり、その厚さ方向から見てＸ方向に長い略長円環状の形状を有している。絶縁基板２０の中央部分には、Ｘ方向に長い長円形状の貫通孔２０ｃが設けられている。本明細書において、長円形状および長円環状とは、対向する２つの半円弧と、該２つの半円弧の端点同士を結ぶ２本の線とで構成された形状を意味する。半円弧の端点同士を結ぶ２本の線は、直線であっても曲線であってもよい。このような形状には楕円も含まれる。絶縁基板２０としては、ガラスクロスにエポキシ系樹脂が含浸された基板で、板厚１０μｍ〜６０μｍのものを用いることができる。なお、エポキシ系樹脂のほか、ＢＴレジン、ポリイミド、アラミド等を用いることもできる。絶縁基板２０の材料としては、セラミックやガラスを用いることもできる。絶縁基板２０の材料としては、大量生産されているプリント基板材料が好ましく、特にＢＴプリント基板、ＦＲ４プリント基板、あるいはＦＲ５プリント基板に用いられる樹脂材料が最も好ましい。

コイルＣは、絶縁基板２０の一方面２０ａ（図２における上面）に設けられた平面空芯コイル用の第１導体パターン２２Ａと、絶縁基板２０の他方面２０ｂ（図２における下面）に設けられた平面空芯コイル用の第２導体パターン２２Ｂと、第１導体パターン２２Ａと第２導体パターン２２Ｂとを接続するスルーホール導体２５とを有する。

第１導体パターン２２Ａ（第１コイル導体パターン）は、平面空芯コイルとなる平面渦巻状パターンであり、Ｃｕなどの導体材料でめっき形成されている。第１導体パターン２２Ａは、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃ周りに巻回するように形成されている。すなわち、第１導体パターン２２Ａは、貫通孔２０ｃ同様、絶縁基板２０の厚さ方向から見てＸ方向に長い長円形状を呈している。本実施形態では、第１導体パターン２２Ａは、Ｘ方向において対向する２つの半円弧と、該２つの半円弧の端点同士を結ぶ２本の直線とで構成された長円形状を呈している。第１導体パターン２２Ａは、より詳しくは、図２および図４に示すように、上方向（Ｚ方向）から見て外側に向かって右回りに３ターン分だけ巻回されている。以下の説明では、第１導体パターン２２Ａの３つのターンを、内側から順に、第１ターン２３ｐ、第２ターン２３ｑ、第３ターン２３ｒとも称す。本実施形態では、第１導体パターン２２Ａの高さ（絶縁基板２０の厚さ方向における長さ）は全長に亘って同一であり、第１ターン２３ｐの高さ、第２ターン２３ｑの高さおよび第３ターン２３ｒの高さは等しい。

第１導体パターン２２Ａの外側の端部２２ａは、図３に示すように、本体部１２の端面１２ａから露出するとともに突出している。そして、端面１２ａから突出した突出部分の外側の端部２２ａが、端面１２ａを覆う外部端子電極１４Ａと接続されている。第１導体パターン２２Ａの内側の端部２２ｂは、スルーホール導体２５に接続されている。

第２導体パターン２２Ｂ（第２コイル導体パターン）も、第１導体パターン２２Ａ同様、平面空芯コイルとなる平面渦巻状パターンであり、Ｃｕなどの導体材料でめっき形成されている。第２導体パターン２２Ｂも、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃ周りに巻回するように形成されている。すなわち、第２導体パターン２２Ｂも、第１導体パターン２２Ａおよび貫通孔２０ｃ同様、絶縁基板２０の厚さ方向から見てＸ方向に長い長円形状を呈している。本実施形態では、第２導体パターン２２Ｂは、Ｘ方向において対向する２つの半円弧と、該２つの半円弧の端点同士を結ぶ２本の直線とで構成された長円形状を呈している。第２導体パターン２２Ｂは、より詳しくは、上方向（Ｚ方向）から見て外側に向かって左回りに３ターン分だけ巻回されている。すなわち、第２導体パターン２２Ｂは、上方向から見て、第１導体パターン２２Ａとは反対の方向に巻回されている。第２導体パターン２２Ｂの高さは全長に亘って同一であり、第１導体パターン２２Ａの高さと同一に設計し得る。

第２導体パターン２２Ｂの外側の端部２２ｃも、図３に示すように、本体部１２の端面１２ｂにおいて露出するとともに突出している。そして、端面１２ｂから突出した突出部分の端部２２ｃが、端面１２ｂを覆う外部端子電極１４Ｂと接続されている。第２導体パターン２２Ｂの内側の端部２２ｄは、第１導体パターン２２Ａの内側の端部２２ｂと、絶縁基板２０の厚さ方向において位置合わせされており、スルーホール導体２５に接続されている。

スルーホール導体２５は、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃの縁領域に貫設されており、第１導体パターン２２Ａの端部２２ｂと第２導体パターン２２Ｂの端部２２ｄとを接続する。スルーホール導体２５は、絶縁基板２０に設けられた孔と、その孔に充填された導電材料（たとえばＣｕ等の金属材料）とで構成され得る。スルーホール導体２５は、絶縁基板２０の厚さ方向に延びる略円柱状または略角柱状の外形を有する。

また、図２および図３に示すように、第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂにはそれぞれ樹脂壁２４Ａ、２４Ｂが設けられている。たとえば、第１導体パターン２２Ａに設けられた樹脂壁２４Ａは、図３および図４に示すように、第１ターン２３ｐの内側に位置する第１樹脂壁２４ｐ、第１ターン２３ｐと第２ターン２３ｑとの間に位置する第２樹脂壁２４ｑ、第２ターン２３ｑと第３ターン２３ｒとの間に位置する第３樹脂壁２４ｒ、第３ターン２３ｒの外側に位置する第４樹脂壁２４ｓとを含む。第４樹脂壁２４ｓは、第２導体パターン２２Ｂの外側の端部２２ｃとＺ方向において重畳する重畳部分２４ａを含んでいる。第２導体パターン２２Ｂに設けられた樹脂壁２４Ｂも、第１導体パターン２２Ａに設けられた樹脂壁２４Ａ同様、第１ターンの内側に位置する第１樹脂壁、第１ターンと第２ターンとの間に位置する第２樹脂壁、第２ターンと第３ターンとの間に位置する第３樹脂壁、第３ターンの外側に位置する第４樹脂壁とを含む。樹脂壁２４Ｂの第４樹脂壁２４も、第１導体パターン２２Ａの外側の端部２２ａとＺ方向において重畳する重畳部分を含んでいる。

樹脂壁２４Ａ、２４Ｂは、絶縁性の樹脂材料で構成されている。本実施形態では、樹脂壁２４Ａ、２４Ｂは、第１導体パターン２２Ａや第２導体パターン２２Ｂを形成する前に絶縁基板２０上に設けられる。そして、樹脂壁２４Ａ、２４Ｂにおいて画成された壁間において第１導体パターン２２Ａや第２導体パターン２２Ｂがめっき成長されている。第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂのめっき成長に用いられた樹脂壁２４Ａ、２４Ｂが平面コイル素子１０内に残留している。

本体部１２は、図２、３に示すように、絶縁基板の一方面２０ａおよび他方面２０ｂを覆うように設けられた磁性素体２６を有する。磁性素体２６は、金属磁性粉を含む樹脂で構成されている。磁性素体２６を構成する樹脂には、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられ得る。磁性素体２６は、絶縁層２７を介して、第１導体パターン２２Ａ、第２導体パターン２２Ｂおよび樹脂壁２４Ａ、２４Ｂを一体的に覆っている。また、磁性素体２６は、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃ、第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂの内側に充填されている。さらに、磁性素体２６は、図４に示すように、絶縁基板２０、第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂを外側から覆っている。絶縁層２７は、第１導体パターン２２Ａ、第２導体パターン２２Ｂと磁性素体２６との間に介在するように設けることで、磁性素体２６に含まれる金属磁性粉と導体パターンとの間の絶縁性を高めている。絶縁層２７は、絶縁樹脂または絶縁磁性材料で構成され得る。

磁性素体２６は、本体部１２の外形を構成している。そのため、本体部１２の対向する一対の端面１２ａ、１２ｂは磁性素体２６により構成されている。本体部１２の対向する一対の端面１２ａ、１２ｂのうち、一方の端面１２ａから、第１導体パターン２２Ａの外側の端部２２ａが露出するとともに突出しており、他方の端面１２ｂから、第２導体パターン２２Ｂの外側の端部２２ｃが露出するとともに突出している。また、一方の端面１２ａから、樹脂壁２４Ｂの第４樹脂壁２４ｓが露出するとともに突出しており、他方の端面１２ｂから、樹脂壁２４Ａの第４樹脂壁２４ｓが露出するとともに突出している。

一対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂのうち、第１外部端子電極１４Ａは、本体部１２の一方の端面１２ａを覆って、端面１２ａから露出する第１導体パターン２２Ａの外側の端部２２ａと電気的に接続される。第１外部端子電極１４Ａは、第１導体パターン２２Ａの外側の端部２２ａおよび樹脂壁２４Ｂの第４樹脂壁の重畳部分２４ａが突出する領域において外方に突出する突出部分１４ａを有する。一対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂのうち、第２外部端子電極１４Ｂは、本体部１２の他方の端面１２ｂを覆って、端面１２ｂから露出する第２導体パターン２２Ｂの外側の端部２２ｃと電気的に接続される。第２外部端子電極１４Ｂも、第１外部端子電極１４Ａ同様、第２導体パターン２２Ｂの外側の端部２２ｃおよび樹脂壁２４Ａの第４樹脂壁２４ｓの重畳部分２４ａが突出する領域において外方に突出する突出部分１４ａを有する。

第１外部端子電極１４Ａおよび第２外部端子電極１４Ｂはいずれも、導電性樹脂で構成された樹脂電極である。そのため、第１外部端子電極１４Ａおよび第２外部端子電極１４Ｂは、本体部１２の端面１２ａ、１２ｂから露出した第４樹脂壁との間で高い結合力を実現し得る。

上述した平面コイル素子１０においては、第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂが絶縁基板２０を挟んでおおよそ重畳しており、いずれも絶縁基板２０の貫通孔２０ｃを囲むように配置されているため、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃと第１導体パターン２２Ａおよび第２導体パターン２２Ｂの空芯部分とにより、コイルＣの磁芯部３０が画成されている。そして、その磁芯部３０に磁性素体２６が充填されている。

また、平面コイル素子１０では、コイルＣの第１導体パターン２２Ａと第２導体パターン２２Ｂとが上方向から見て反対方向に巻回されているため、スルーホール導体２５で接続された第１導体パターン２２Ａと第２導体パターン２２Ｂには一方向に電流を流すことができる。このようなコイルＣにおいては、一方向に電流を流したときに第１導体パターン２２Ａと第２導体パターン２２Ｂとで電流の流れる回転方向が同一となるため、双方で発生する磁束が重畳して強め合う。

ここで、樹脂壁２４Ａの幅（Ｘ方向長さ）は、図４に示すように、第１樹脂壁２４ｐ、第２樹脂壁２４ｑ、第３樹脂壁２４ｒ、および第４樹脂壁２４ｓの幅をそれぞれＷ１１、Ｗ２１、Ｗ３１、Ｗ４１とすると、第４樹脂壁２４ｓの幅Ｗ４１が、いずれの幅Ｗ１１、２１、３１よりも広くなっている。特に、第１導体パターン２２Ａのターン間に位置する第２樹脂壁２４ｑ、第３樹脂壁２４ｒの幅Ｗ２１、３１よりも広くなっている。

上述した平面コイル素子１０においては、第４樹脂壁２４ｓの重畳部分２４ａが本体部１２の他方の端面１２ｂ（第２の端面）から突出しているため、Ｘ方向における重畳部分２４ａの幅に関する制約が緩和されており、幅広の重畳部分２４ａが実現されている。それにより、図３に示すように、端面１２ｂに形成された第２外部端子電極１４Ｂと第１導体パターン２２Ａの第３ターン２３ｒ（最外周ターン）との間の絶縁耐圧の向上が実現されている。同様に、第２導体パターン２２Ｂについても、第４樹脂壁の重畳部分２４ａが本体部１２の一方の端面１２ａ（第１の端面）から突出しており、Ｘ方向における重畳部分２４ａの幅に関する制約が緩和されており、幅広の重畳部分２４ａが実現されていることで、端面１２ａに形成された第１外部端子電極１４Ａと第２導体パターン２２Ｂの最外周ターンとの間の絶縁耐圧の向上が実現されている。

１０…平面コイル素子、１２…本体部、１４Ａ、１４Ｂ…外部端子電極、２０…絶縁基板、２２Ａ…第１導体パターン、２２Ｂ…第２導体パターン、２３ｐ…第１ターン、２３ｑ…第２ターン、２３ｒ…第３ターン、２４Ａ、２４Ｂ…樹脂壁、２４ａ…重畳部分、２４ｐ…第１樹脂壁、２４ｑ…第２樹脂壁、２４ｒ…第３樹脂壁、２４ｓ…第４樹脂壁、２６…磁性素体、Ｃ…コイル。

Claims (5)

1. 対向する第１の端面および第２の端面を有する本体部と、該本体部の前記第１の端面および前記第２の端面それぞれに形成された第１外部端子電極および第２外部端子電極とを備え、
   前記本体部が、
   前記第１の端面と前記第２の端面との対向方向に沿って延在する絶縁基板と、
   前記絶縁基板の一方面に形成されるとともに前記第１の端面まで延びて前記第１外部端子電極と接続される外側の端部を有する第１コイル導体パターンと、前記絶縁基板の他方面に形成されるとともに前記第２の端面まで延びて前記第２外部端子電極と接続される外側の端部を有し、かつ、前記絶縁基板の厚さ方向から見て前記第１コイル導体パターンの巻回方向とは反対の巻回方向に巻かれた第２コイル導体パターンと、前記絶縁基板に貫設されて前記第１コイル導体パターンおよび前記第２コイル導体パターンの内側の端部同士を接続するスルーホール導体とを有するコイルと、
   前記第１コイル導体パターンおよび前記第２コイル導体パターンそれぞれのターン間、最内周ターンの内側およびに最外周ターンの外側に配置された樹脂壁と、
   前記絶縁基板の一方面および他方面に、前記第１コイル導体パターン、前記第２コイル導体パターンおよび前記樹脂壁を覆うように設けられ、かつ、前記本体部の前記一対の端面を含む外形を構成する磁性素体と
   を有し、
   前記本体部の前記第１の端面から、前記第１コイル導体パターンの外側の端部、および、該外側の端部と前記絶縁基板の厚さ方向において重なる重畳部分の前記第２コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する前記樹脂壁が突出し、
   前記本体部の前記第２の端面から、前記第２コイル導体パターンの外側の端部、および、該外側の端部と前記絶縁基板の厚さ方向において重なる重畳部分の前記第１コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する前記樹脂壁が突出する、コイル部品。
2. 前記第１コイル導体パターンにおいて、前記最外周ターンの外側に位置する前記樹脂壁の前記重畳部分の幅が前記ターン間に位置する前記樹脂壁の幅より広い、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記本体部の前記第１の端面から突出する前記第１コイル導体パターンの外側の端部および前記第２コイル導体パターンの最外周ターンの外側に位置する前記樹脂壁の前記重畳部分を覆う領域において、前記第１外部端子電極が外方に突出している、請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記第１外部端子電極および前記第２外部端子電極が樹脂電極である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記第１コイル導体パターンおよび前記第２コイル導体パターンが、前記絶縁基板の厚さ方向から見て、前記第１の端面と前記第２の端面との対向方向において対向する２つの半円弧と、該２つの半円弧の端点同士を結ぶ２本の線とで構成された長円形状を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコイル部品。

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