CN114334352A - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明的问题为：在具备三个平面螺旋线圈的线圈部件中，防止因寄生电容引起的高频特性的恶化。本发明的线圈部件(1)具备：形成于导体层(10)的平面螺旋线圈(C1a、C3a)；形成于导体层(20)的平面螺旋线圈(C2a)；形成于导体层(30)的平面螺旋线圈(C1b、C3b)；形成于导体层(40)的平面螺旋线圈(C2b)。平面螺旋线圈(C2a)的图案宽度(W2a)比平面螺旋线圈(C2b)的图案宽度(W2b)窄。由此，降低在导体层(20)和导体层(30)之间产生的寄生电容，因此，与现有的线圈部件相比，可以提高模式转换特性等高频特性。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件，特别是涉及三个平面螺旋线圈相互磁耦合的线圈部件。
背景技术
一般的共模滤波器为两个平面螺旋线圈相互磁耦合的线圈部件，为了去除差动传输线路上叠加的共模噪声而被广泛使用。但是，近年来，有时使用将三线设为一组的传输线路，作为用于去除这种传输线路上叠加的共模噪声的线圈部件，寻求三个平面螺旋线圈相互磁耦合的线圈部件。
作为三个平面螺旋线圈相互磁耦合的线圈部件，已知有专利文献1～3所记载的线圈部件。在专利文献1的图2、专利文献2的图3及专利文献3的图3中公开有一种线圈部件，其具有将形成有两个平面螺旋线圈的导体层和形成有一个平面螺旋线圈的导体层交替地层叠的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6586878号公报
专利文献2：日本特开2020-038979号公报
专利文献3：日本专利第6678292号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，专利文献1～3所记载的线圈部件存在：由第二层平面螺旋线圈和第三层平面螺旋线圈之间产生的寄生电容引起的高频特性、特别是差动信号成分被转换成共模噪声成分的模式转换特性(Scd21)恶化的问题。
因此，本发明的目的在于，在具备三个平面螺旋线圈的线圈部件中，防止由于寄生电容引起的高频特性的恶化。
用于解决问题的技术方案
本发明的线圈部件，其特征在于，具备：多个导体层，经由绝缘层而层叠，形成有卷绕数彼此相等的第一、第二及第三平面螺旋线圈；第一、第二及第三端子电极，分别连接于第一、第二及第三平面螺旋线圈的一端；以及第四、第五及第六端子电极，分别连接于第一、第二及第三平面螺旋线圈的另一端，多个导体层包含沿层叠方向依次排列的第一、第二、第三及第四导体层，第一及第三平面螺旋线圈形成于第一及第三导体层，第二平面螺旋线圈形成于第二及第四导体层，形成于第二导体层的第二平面螺旋线圈的图案宽度比形成于第四导体层的第二平面螺旋线圈的图案宽度窄，或形成于第三导体层的第一及第三平面螺旋线圈的图案宽度比形成于第一导体层的第一及第三平面螺旋线圈的图案宽度窄。
根据本发明，选择性地缩小形成于第二导体层的第二平面螺旋线圈的图案宽度，或形成于第三导体层的第一及第三平面螺旋线圈的图案宽度，因此，在第二导体层和第三导体层之间产生的寄生电容降低。由此，与具备三个平面螺旋线圈的现有的线圈部件相比，可以提高模式转换特性等高频特性。
在本发明中，也可以是，形成于第二导体层的第二平面螺旋线圈在俯视时与形成于第三导体层的第一及第三平面螺旋线圈不具有重叠。据此，在第二导体层和第三导体层之间产生的寄生电容进一步降低，因此，更进一步提高高频特性。
在本发明中，也可以是，形成于第四导体层的第二平面螺旋线圈的厚度比形成于第二导体层的第二平面螺旋线圈的厚度厚。据此，可抑制第二平面螺旋线圈的直流电阻的上升。
发明效果
这样，根据本发明，在具备三个平面螺旋线圈的线圈部件中，可以防止由于寄生电容引起的高频特性的恶化。
附图说明
图1是示出本发明一实施方式的线圈部件1的外观的大致立体图。
图2是线圈部件1的大致分解立体图。
图3是导体层10的大致俯视图。
图4是绝缘层70的大致俯视图。
图5是导体层20的大致俯视图。
图6是绝缘层80的大致俯视图。
图7是导体层30的大致俯视图。
图8是绝缘层90的大致俯视图。
图9是导体层40的大致俯视图。
图10是绝缘层100的大致俯视图。
图11是线圈部件1的等效电路图。
图12是用于说明搭载有线圈部件1的电路基板5的图案形状的示意性的俯视图。
图13是层叠方向上的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
图14是示出实际的模式转换特性(Scd21)的曲线图。
图15是第一变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
图16是第二变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
图17是第三变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
符号说明
1 线圈部件
2 基板
3 线圈层
4 树脂层
5 电路基板
6 搭载区域
7 虚拟线
10、20、30、40 导体层
11、13、17、19、21～23、27～29、31～34、36～39、41～46、48 连接图案
51～56 端子电极
60、70、80、90、100 绝缘层
71、73、77、79、81～83、87～89、91～94、96、98、101～106通孔
C1a～C3a、C1b～C3b 平面螺旋线圈
D1～D6 信号配线
L1～L3 电感器
P1～P6 焊盘图案
S1、S2 配线组
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行详细地说明。
图1是示出本发明一实施方式的线圈部件1的外观的大致立体图，并且是相对于安装状态进行上下反转的图。
如图1所示，本实施方式的线圈部件1为大致长方体形状的表面安装型的共模滤波器，具备：基板2、设置于基板2表面的线圈层3、覆盖线圈层3的树脂层4、与线圈层3连接的6个端子电极51～56。基板2由铁氧体等磁性材料或非磁性材料构成，起到支承线圈层3并且确保线圈部件1的机械强度的作用。在基板2由磁性材料构成的情况下，基板2也作为由线圈层3产生的磁场的磁路发挥作用。对于树脂层4也能够使用磁性材料或非磁性材料。在树脂层4由磁性材料、例如在粘合剂树脂中分散有由金属磁性体等构成的磁性粉的复合材料而构成的情况下，作为由线圈层3产生的磁场的磁路发挥作用。树脂层4也可省略。端子电极51～56分别配置于线圈部件1的角部或边缘部，以上表面及侧面露出的方式嵌入树脂层4。
端子电极51～53沿着在x方向上延伸的一长边设置，端子电极54～56沿着在x方向延伸的另一长边设置。虽然没有特别限定，但端子电极51、53、54、56配置于线圈部件1的角部。因此，这些端子电极51、53、54、56露出于线圈部件1的三个侧面(xy面、xz面、yz面)。与之相对，剩余的端子电极52、55露出于线圈部件1的两个侧面(xy面、xz面)。虽然没有特别限定，但端子电极51～56通过厚膜镀敷法形成，相比于通过溅射法或丝网印刷形成的电极图案，其厚度足够厚。
图2是线圈部件1的大致分解立体图。
如图2所示，线圈层3具备从基板2侧向树脂层4侧依次层叠的绝缘层60、70、80、90、100，在这些绝缘层60、70、80、90、100间形成有四个导体层10、20、30、40。绝缘层60、70、80、90、100由树脂等绝缘材料构成，并且起到将导体层10、20、30、40相互分离的作用。导体层10、20、30、40由铜(Cu)等良导体构成。
在绝缘层60的表面，形成有导体层10。如图3所示，导体层10具备平面螺旋线圈C1a、C3a和连接图案11、13、17、19。平面螺旋线圈C1a、C3a以平面螺旋线圈C1a成为外周侧，且平面螺旋线圈C3a成为内周侧的方式，沿彼此同心圆状地卷绕3匝，在俯视时，其卷绕方向均为从外周端向内周端顺时针旋转(右旋)。平面螺旋线圈C1a的外周端与连接图案11连接，内周端与连接图案17连接。平面螺旋线圈C3a的外周端与连接图案13连接，内周端与连接图案19连接。
导体层10被绝缘层70覆盖。如图4所示，在绝缘层70设置有通孔71、73、77、79。通孔71、73、77、79分别设置于与连接图案11、13、17、19重叠的位置，由此，连接图案11、13、17、19分别经由通孔71、73、77、79从绝缘层70露出。
在绝缘层70的表面，形成导体层20。如图5所示，导体层20具备平面螺旋线圈C2a和连接图案21～23、27～29。在俯视时，平面螺旋线圈C2a从外周端向内周端顺时针旋转(右旋)地卷绕3匝。平面螺旋线圈C2a的外周端与连接图案22连接，内周端与连接图案28连接。其它的连接图案21、23、27、29在面内不与其它的图案连接，分别独立地设置。连接图案21、23、27、29分别设置于与通孔71、73、77、79重叠的位置，由此，连接图案21、23、27、29分别与连接图案11、13、17、19连接。
导体层20被绝缘层80覆盖。如图6所示，在绝缘层80设置有通孔81～83、87～89。通孔81～83、87～89分别设置于与连接图案21～23、27～29重叠的位置，由此，连接图案21～23、27～29分别经由通孔81～83、87～89从绝缘层80露出。
在绝缘层80的表面，形成有导体层30。如图7所示，导体层30具备平面螺旋线圈C1b、C3b和连接图案31～34、36～39。平面螺旋线圈C1b、C3b以平面螺旋线圈C1b成为外周侧，且平面螺旋线圈C3b成为内周侧的方式，沿彼此同心圆状地卷绕3匝，在俯视时，其卷绕方向均为从外周端向内周端的逆时针旋转(左旋)。平面螺旋线圈C1b的外周端与连接图案34连接，内周端与连接图案37连接。平面螺旋线圈C3b的外周端与连接图案36连接，内周端与连接图案39连接。其它的连接图案31～33、38在面内不与其它的图案连接，分别独立地设置。连接图案31～33、37～39分别设置于与通孔81～83、87～89重叠的位置，由此，连接图案31～33、37～39分别与连接图案21～23、27～29连接。其结果，平面螺旋线圈C1b的内周端经由连接图案37、27、17与平面螺旋线圈C1a的内周端连接。同样地，平面螺旋线圈C3b的内周端经由连接图案39、29、19与平面螺旋线圈C3a的内周端连接。
导体层30被绝缘层90覆盖。如图8所示，在绝缘层90设置有通孔91～94、96、98。通孔91～94、96、98分别设置于与连接图案31～34、36、38重叠的位置，由此，连接图案31～34、36、38分别经由通孔91～94、96、98从绝缘层90露出。
在绝缘层90的表面，形成有导体层40。如图9所示，导体层40具备平面螺旋线圈C2b和连接图案41～46、48。在俯视时，平面螺旋线圈C2b从外周端向内周端逆时针旋转(左旋)地卷绕3匝。平面螺旋线圈C2b的外周端与连接图案45连接，内周端与连接图案48连接。其它的连接图案41～44、46在面内不与其它的图案连接，分别独立地设置。连接图案41～44、46、48分别设置于与通孔91～94、96、98重叠的位置，由此，连接图案41～44、46、48分别与连接图案31～34、36、38连接。其结果，平面螺旋线圈C2b的内周端经由连接图案48、38、28与平面螺旋线圈C2a的内周端连接。
导体层40被绝缘层100覆盖。如图10所示，在绝缘层100设置有通孔101～106。通孔101～106分别设置于与连接图案41～46重叠的位置，由此，连接图案41～46分别经由通孔101～106从绝缘层100露出。
在绝缘层100的表面，设置有树脂层4及端子电极51～56。端子电极51～56分别设置于与通孔101～106重叠的位置，由此，端子电极51～56分别与连接图案41～46连接。
图11是本实施方式的线圈部件1的等效电路图。
如图11所示，平面螺旋线圈C1a、C1b串联连接在端子电极51和端子电极54之间，平面螺旋线圈C2a、C2b串联连接在端子电极52和端子电极55之间，平面螺旋线圈C3a、C3b串联连接在端子电极53和端子电极56之间。串联连接的平面螺旋线圈C1a、C1b构成电感器L1，串联连接的平面螺旋线圈C2a、C2b构成电感器L2，串联连接的平面螺旋线圈C3a、C3b构成电感器L3。电感器L1～L3的匝数均为6匝。而且，本实施方式的线圈部件1构成三个电感器L1～L3相互磁耦合的三线的共模滤波器电路。
图12是用于说明搭载有线圈部件1的电路基板5的图案形状的示意性的俯视图。
图12所示的电路基板5具有搭载有线圈部件1的搭载区域6。在搭载区域6，分别设置有与端子电极51～56对应的焊盘图案(Land pattern)P1～P6，当线圈部件1搭载于搭载区域6时，端子电极51～56和焊盘图案P1～P6经由焊料分别电连接。
在电路基板5，分别设置有与焊盘图案P1～P6连接的信号配线D1～D6。其中，三线的信号配线D1～D3构成一组配线组S1，三线的信号配线D4～D6也构成一组配线组S2。配线组S1例如为输入侧的配线组，配线组S2例如为输出侧的配线组。由各配线组S1、S2传输的3信号通过两个信号的电位差来表达数据。例如，在配线组S1，通过信号配线D1的电平(level)和信号配线D2的电平(level)的大小关系、信号配线D1的电平和信号配线D3的电平的大小关系、以及信号配线D2的电平和信号配线D3的电平的大小关系来表达数据。在配线组S2也一样。因此，在该例子中，能够一次传输3位(bit)的数据。而且，通过向这种配线组S1和配线组S2之间插入本实施方式的线圈部件1，能够去除叠加于3个信号的共模噪声。
图13是层叠方向上的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
如图13所示，构成同一匝的平面螺旋线圈C1a～C3a以虚拟线7为中心对称地配置。虚拟线7为平面螺旋线圈C1a、C3a(C1b、C3b)的同一匝间的中心位置。即，在将平面螺旋线圈C1a、C3a(C1b、C3b)的同一匝间的空间宽度设为W0a(W0b)的情况下，距平面螺旋线圈C1a、C3a(C1b、C3b)的边缘为W0a/2(W0b/2)的位置为虚拟线7的位置。而且，平面螺旋线圈C2a、C2b的径向上的中心位置与虚拟线7一致。由此，电感器L1～L3大致均等地磁耦合。
另外，平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的径向上的宽度分别为W1a～W3a、W1b～W3b。另外，平面螺旋线圈C1a、C3a的厚度为H13a，平面螺旋线圈C2a的厚度为H2a，平面螺旋线圈C1b、C3b的厚度为H13b，平面螺旋线圈C2b的厚度为H2b。而且，在本实施方式中，满足：
W2b＞W1a＝W3a＝W1b＝W3b＞W2a
H13a＝H13b＞H2a＝H2b。
这样，如果将平面螺旋线圈C2a的图案宽度W2a变窄，则位于导体层20的平面螺旋线圈C2a和位于导体层30的平面螺旋线圈C1b、C3b之间的寄生电容减少，因此，能够防止因相关的寄生电容引起的高频特性的恶化。为了进一步降低寄生电容，优选为，在俯视时，以平面螺旋线圈C2a和平面螺旋线圈C1b、C3b不重叠的方式进行设计。另一方面，当将平面螺旋线圈C2a的图案宽度W2a变窄时，电感器L2的直流电阻变高，并且电感器L2和电感器L1、L3之间的容量平衡变化，因此，为了抵消该变化，相比于图案宽度W2a扩大位于导体层40的平面螺旋线圈C2b的图案宽度W2b。由此，能够抑制电感器L2的直流电阻的增加，并且维持电感器L2和电感器L1、L3之间的容量平衡。
此外，对于宽度W1a、W3a、W1b、W3b，相互相同这一点不是必须的，并且比宽度W2a大这一点及比宽度W2b小这一点也不是必须的。对于厚度H13a、H13b，相互相同这一点也不是必须的，对于厚度H2a、H2b，相互相同这一点不是必须的。另外，厚度H13a、H13b比厚度H2a、H2b厚这一点也不是必须的。
这样，本实施方式的线圈部件1缩小平面螺旋线圈C2a的图案宽度W2a，取而代之，扩大平面螺旋线圈C2b的图案宽度W2b，因此，不会大幅破坏电感器L1～L3的直流电阻及容量平衡，能够降低在平面螺旋线圈C2a和平面螺旋线圈C1b、C3b之间产生的寄生电容。
图14是示出实际的模式转换特性(Scd21)的曲线图，符号A表示本实施方式的线圈部件1(其中，W2a＝8.5μm，W2b＝14μm)的特性，符号B表示将图案宽度W2a、W2b设计成相同宽度(12μm)的情况的特性。如图14所示可知，与将图案宽度W2a、W2b设计成相同宽度的情况相比，本实施方式的线圈部件1一方得到良好的模式转换特性。
图15是第一变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
在图15所示的第一变形例中，在满足：
W1a＝W3a＞W2a＝W2b＞W1b＝W3b
这一点上，与上述实施方式的线圈部件1不同。这样，即使平面螺旋线圈C2a、C2b的图案宽度W2a、W2b相同，如果将平面螺旋线圈C1b、C3b的图案宽度W1b、W3b变窄，则位于导体层20的平面螺旋线圈C2a和位于导体层30的平面螺旋线圈C1b、C3b之间的寄生电容减少，因此，也能够防止因相关的寄生电容引起的高频特性的恶化。另一方面，当将平面螺旋线圈C1b、C3b的图案宽度W1b、W3b变窄时，电感器L1、L3的直流电阻变高，并且电感器L2和电感器L1、L3之间的容量平衡变化，因此，为了抵消该变化，相比于图案宽度W1b、W3b扩大位于导体层10的平面螺旋线圈C1a、C3a的图案宽度W1a、W3a。由此，能够抑制电感器L1、L3的直流电阻的增加，并且维持电感器L2和电感器L1、L3之间的容量平衡。
图16是第二变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
在图16所示的第二变形例中，在满足：
W2b＞W2a
W1a＝W3a＞W1b＝W3b
这一点上，与上述实施方式的线圈部件1不同。这样，也可以使平面螺旋线圈C2a的图案宽度W2a比平面螺旋线圈C2b的图案宽度W2b窄，且使平面螺旋线圈C1b、C3b的图案宽度W1b、W3b比平面螺旋线圈C1a、C3a的图案宽度W1a、W3a窄。
图17是第三变形例的平面螺旋线圈C1a～C3a、C1b～C3b的局部截面图。
在图17所示的第三变形例中，在满足：
W2b＞W2a
H2b＞H2a
这一点上，与上述实施方式的线圈部件1不同。这样，代替抑制平面螺旋线圈C2b的图案宽度W2b的扩大量，也可以使平面螺旋线圈C2b的厚度H2b比平面螺旋线圈C2a的厚度H2a厚。
以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，可在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更，当然这些也包含于本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，在基板2依次层叠有导体层10、20、30、40，但相反，也可以以导体层40、30、20、10的顺序进行层叠。
另外，为了进一步降低在平面螺旋线圈C2a和平面螺旋线圈C1b、C3b之间产生的寄生电容，作为绝缘层80的材料，也可使用介电常数比其他的绝缘层60、70、90、100低的材料。
Claims (3)
1.一种线圈部件，其特征在于，
具备：
多个导体层，经由绝缘层而层叠，形成有卷绕数彼此相等的第一、第二及第三平面螺旋线圈；
第一、第二及第三端子电极，分别连接于所述第一、第二及第三平面螺旋线圈的一端；以及
第四、第五及第六端子电极，分别连接于所述第一、第二及第三平面螺旋线圈的另一端，
所述多个导体层包含沿层叠方向依次排列的第一、第二、第三及第四导体层，
所述第一及第三平面螺旋线圈形成于所述第一及第三导体层，
所述第二平面螺旋线圈形成于所述第二及第四导体层，
形成于所述第二导体层的所述第二平面螺旋线圈的图案宽度比形成于所述第四导体层的所述第二平面螺旋线圈的图案宽度窄，或形成于所述第三导体层的所述第一及第三平面螺旋线圈的图案宽度比形成于所述第一导体层的所述第一及第三平面螺旋线圈的图案宽度窄。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
形成于所述第二导体层的所述第二平面螺旋线圈在俯视时与形成于所述第三导体层的所述第一及第三平面螺旋线圈不具有重叠。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，
形成于所述第四导体层的所述第二平面螺旋线圈的厚度比形成于所述第二导体层的所述第二平面螺旋线圈的厚度厚。
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