JP4600638B2 - コイル部品 - Google Patents

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６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６（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６（ｂ）は、図６（ａ）に破線で示す仮想線Ｄ−Ｄ‘の切断面を示している。図６（ａ）及び図６（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７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６（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６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の磁性基板上に平面状に形成され、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平面状に形成され、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位置する、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位置する、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、第１のコイル導体の外周側端部と直接接続され、第１の磁性基板の側面を横切って配置された第１の配線と、第１のコイル導体の内周側端部と、第１のコイル導体と接触せずに第１のコイル導体と交差して延びる第１の内側配線を介して接続され、第２の磁性基板の側面を横切って配置された第２の配線と、第２のコイル導体の外周側端部と直接接続され、第１の磁性基板の側面を横切って配置された第３の配線と、第２のコイル導体の内周側端部と、第２のコイル導体と接触せずに第２のコイル導体と交差して延びる第２の内側配線を介して接続され、第２の磁性基板の側面を横切って配置された第４の配線と、を有し、第１及び第２の配線と、第３及び第４の配線は、第１及び第２の磁性基板の互いに反対側の側面に各々配置され、第１及び第３の配線と、第２及び第４の配線は各々、第１の磁性基板と第２の磁性基板の、互いに反対側の側面に配置され、第１と第３の配線は、それぞれ第１の磁性基板の第２の磁性基板とは反対側の面に配置された第１と第３の電極端子に接続し、第２と第４の配線は、それぞれ第２の磁性基板の第１の磁性基板とは反対側の面に配置された第２と第４の電極端子に接続しているコイル部品により達成される。

第１と第３の配線は実質的に互いに平行に、第１および第３の電極端子まで延びており、第２と第４の配線は実質的に互いに平行に、第２および第４の電極端子まで延びていることが好ましい。

また、２つ以上のコイル部品が一体化したコイル部品であってもよい。

本発明のコイル部品によれば、第１と第３の配線が、それぞれ第１の磁性基板の第２の磁性基板とは反対側の面に配置された第１と第３の電極端子に接続し、第２と第４の配線が、それぞれ第２の磁性基板の第１の磁性基板とは反対側の面に配置された第２と第４の電極端子に接続しているので、第１の磁性基板と第２の磁性基板の側面を実装面とすることができる。従って、第１の磁性基板の厚みおよび第２の磁性基板の厚みにコイル部品の高さが影響を受けなくなるため、コモンモードチョークコイルやトランスなどの、コイルを２つ以上有するコイル部品の低背化が可能になる。

さらに本発明によると、第１、第２、第３、第４の配線が第１の磁性基板および第２の磁性基板の側面のうち、１つの面上にのみ配置されているので、第１、第２、第３、第４の配線が形成されている面の反対側の面を平坦に保つことができるので、この面を実装面とすることで、外部電極の厚みだけ、コイル部品を低背化することができる。

また、本発明によると、第１と第２の配線を、第１及び第２の磁性基板の第３と第４の配線とは反対側の側面に配置することにより、本発明のコイル部品を積層基板に内蔵した場合、積層基板の上下の配線を本発明のコイル部品で接続することができる。

さらに、本発明によると、２つ以上のコイル部品を一体化したので、１つのコイル部品で、２つ以上のコイル部品の機能を持たせることができる。

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の第２の磁性基板４とは反対側の面（下面（面１００））には、電極端子４３、４４が形成されている。一方、電極端子４３、４４に対向する第２の磁性基板４の第１の磁性基板２とは反対側の面（上面（面１０１））には、電極端子４１、４２が形成されている。なお、図１では、第１の磁性基板２の下面（面１００）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の下面（面１００）上の電極端子４３、４４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、第１の磁性基板２の下面（面１００）と隣接する第１の磁性基板２の側面（面１０２）に一部がにじんで形成されている。第１の磁性基板２の下面（面１００）の電極端子４３、４４は、電極端子４１、４２と同様の形状をしている。

電極端子４１、４２は、第１の磁性基板２、磁性層８、接着層５０および第２の磁性基板４の側面（面１０２）上に、それぞれ第２の磁性基板４の側面（面１０２）を横切って配設された外部配線３１、３２によって、磁性層８の側面（面１０２）まで電気的に接続されている。外部配線３１の磁性層８側は、図２のように、磁性層８に埋め込まれた内部配線２１があり、お互いが電気的に接続している。外部配線３２も同様に、内部配線２２と電気的に接続しているが、図２では、内部配線２２を省略している。内部配線２２は、内部配線２１と同様の形状を有している。

一方、電極端子４３、４４は、第１の磁性基板２、磁性層８、接着層５０および第２の磁性基板４の側面（面１０３）上に、それぞれ第１の磁性基板２の側面（面１０３）を横切って配設された外部配線３３、３４によって、磁性層８の側面（面１０３）まで電気的に接続されている。それぞれ、電極端子４１、４２と同様の形状をしている。面１０５の法線で１８０度回転させると電極端子４１、４２と一致するように配置されている。同様に外部配線３３、３４も外部配線３１、３２と同様の形状をしている。さらに、外部配線３３、３４の磁性層８側には、それぞれ磁性層８に埋め込まれた内部配線２３、２４があり、お互いが電気的に接続している。外部配線３３、３４、内部配線２３、２４は、面１０５の法線で１８０度回転させると、それぞれ外部配線３１、３２、内部配線２１、２２と一致するように配置されている。

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および第２のコイル導体１３とが配設されている。第１のコイル導体１１と第２のコイル導体１３の間は、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および第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に示すように、図２の図手前方向において、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、図２の仮想線Ｃ−Ｃ‘に関して、第１のコイル導体１１の上下対称の形状をなしている。

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、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、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。

図２および図３のように、内部配線２１は、一端が第１のコイル導体１１の内周側の端部１１３と接続している。内部配線２１の他端は、外部配線３１に接続している。一方、第１のコイル導体１１の外周側の端部は、内部配線２３を介して外部配線３３と電気的に接続している。図２の実施の形態では、内部配線２３は、第１のコイル導体１１と一体化している。同様に内部配線２２は、第２のコイル導体１３の内周側の端部と外部配線３２とを、内部配線２４は、第２のコイル導体１３の外周側の端部と外部配線３４とを電気的に接続している（図示無し）。

内部配線２１、２２、２３、２４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。内部配線２１は、図３に示すように絶縁層６０を迂回して、第１のコイル導体１１の内周側の端部と外部配線３１とを接続している。図示しないが、内部配線２２も同様に絶縁層６０を迂回して第２のコイル導体１３の内周側の端部と外部配線３２とを接続している。なお、内部配線２１、２２は、絶縁層６０の内部に埋め込まれていても良い。

外部配線３１、３２、３３、３４および電極端子４１、４２、４３、４４は、ニッケルの電極膜（不図示）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、電極端子４１、４２、４３、４４を第１の磁性基板２の第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）に配置したので、面１０２または面１０３を実装面とすることができる。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の厚みや第２の磁性基板４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。

本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０は、さらに外部配線３１、３２、３３、３４を電極端子として使用すると、コイルのそれぞれの端子をコイル部品の上下に配置したことと同じ状態になる。このことにより、本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０を積層基板に内蔵した場合に、積層基板の上下を本実施の形態のコモンモードチョークコイル１０を介して接続することが可能となり、積層基板の上下の面を接続するスルーホールが不要となる効果も有する。

本発明の参考形態のコイル部品について図４を用いて説明する。本参考形態は、外部配線３１、３２、３３、３４、内部配線２１、２２、第１のコイル導体１１および第２のコイル導体１３の外周側の端子の位置を除いて、第１の実施の形態と同じである。図４は、本参考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。

本参考形態のコイル部品（コモンモードチョークコイル７０）は、図４のように外部配線３１、３２、３３、３４が、第１の磁性基板２、第２の磁性基板４の同じ側の側面（面１０２）上に形成されている。外部配線３１、３２は、それぞれ、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）上に形成された外部電極４１、４２に接続している。一方、外部配線３３、３４は、それぞれ、第１の磁性基板２の第２の磁性基板４とは反対側の面（面１００）上に形成された外部電極４３、４４に接続している。

外部配線３１、３２、３３、３４の下の磁性層８の内部には、それぞれ、内部配線２１、２２、２３、２４が形成されており、それぞれ電気的に接続している（図示なし）。第１の実施の形態と同様に内部配線２１、２２は、それぞれ第１のコイル導体１１の内周側の端部と外周側の端部を接続しており、内部配線２３、２４は、それぞれ第２のコイル導体１３の内周側の端部を外周側の端部を接続している。

第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の外部配線３１、３２、３３、３４とは反対側の側面（面１０３）は、第１の磁性基板２、第２の磁性基板４、磁性層８および接着層５０により、ほぼ平坦な面が形成されている。

本参考形態によると、外部配線３１、３２、３３、３４が第１の磁性基板２および第２の磁性基板４の側面のうち、１つの面上にのみ配置されているので、外部配線３１、３２、３３、３４が形成されている面の反対側の面を平坦に保つことができるので、この面を実装面とすることで、外部電極の厚みだけ、コイル部品を低背化することができる。

本発明の第２の実施形態のコイル部品について図５を用いて説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態のコモンモードチョークコイル１０を、面１０５と面１０６が重なるように２つ平行に並べて一体化している。図５は、本実施の形態であるコモンモードチョークコイル８０の斜視図である。

本実施の形態のコイル部品は、２つのコイル部品を平行に並べて一体化したことにより、電極端子４１、４２、４３、４４の４つの電極端子と、電極端子４５、４６、４７、４８の４つの電極端子とによる２つのコモンモードチョークコイルの機能を持たせることができる。

本実施の形態は、第１の実施の形態のコモンモードチョークコイル１０を用いたが、参考形態のコモンモードチョークコイル７０のようなコイル部品を２つ平行に並べて一体化しても良い。

以上第１乃至第２の実施の形態及び参考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及び参考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。 本発明の参考形態のコイル部品の斜視図である。 本発明の第２の実施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、８０ 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
２１、２２、２３、２４ 内部配線
３１、３２、３３、３４ 外部配線
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８ 電極端子
５０ 接着層
５０１ 開口部
５０２ 周辺部
６０ 絶縁層

Claims (3)

1. 磁性材料で形成された第１の磁性基板と、
   前記第１の磁性基板上に平面状に形成され、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平面状に形成され、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位置する、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位置する、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前記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、
   前記第１のコイル導体の外周側端部と直接接続され、前記第１の磁性基板の側面を横切って配置された第１の配線と、
   前記第１のコイル導体の内周側端部と、該第１のコイル導体と接触せずに該第１のコイル導体と交差して延びる第１の内側配線を介して接続され、前記第２の磁性基板の側面を横切って配置された第２の配線と、
   前記第２のコイル導体の外周側端部と直接接続され、前記第１の磁性基板の側面を横切って配置された第３の配線と、
   前記第２のコイル導体の内周側端部と、該第２のコイル導体と接触せずに該第２のコイル導体と交差して延びる第２の内側配線を介して接続され、前記第２の磁性基板の側面を横切って配置された第４の配線と、を有し、
   前記第１及び第３の配線と、前記第２及び第４の配線は各々、前記第１の磁性基板と前記第２の磁性基板の、互いに反対側の側面に配置され、
   前記第１と第３の配線は、それぞれ前記第１の磁性基板の前記第２の磁性基板とは反対側の面に配置された第１と第３の電極端子に接続し、
   前記第２と第４の配線は、それぞれ前記第２の磁性基板の前記第１の磁性基板とは反対側の面に配置された第２と第４の電極端子に接続していること、
   を特徴とするコイル部品。
2. 前記第１と前記第３の配線は実質的に互いに平行に、前記第１および前記第３の電極端子まで延びており、
   前記第２と前記第４の配線は実質的に互いに平行に、前記第２および前記第４の電極端子まで延びていること、
   を特徴とする請求項１のコイル部品。
3. 請求項１または２のコイル部品が２つ以上一体化したことを特徴とするコイル部品。

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