JP2005286205A - 積層コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ減衰量の優れた積層コイル部品を提供する。
【解決手段】 セラミック層を積み重ねて構成したセラミック積層体と、セラミック積層体に内蔵された、周回コイル部と引出部からなる複数のコイルとを備え、複数のコイルが磁気結合している積層コイル部品において、コイル用導体パターン２の引出部２ａの導体幅Ｗ１と周回コイル部の導体幅Ｗ２が、条件式Ｗ１／Ｗ２≧３．５を満足するように設計されている。また、引出部２ａが引き出される積層体３１の側面の長さＬと引出部２ａの導体幅Ｗ１とが、Ｗ１／Ｌ≦０．４４を満足するように設計されている。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、積層コイル部品、特に、積層コモンモードチョークコイルや積層トランスなどのように複数のコイルを備えている積層コイル部品に関する。

従来より、特許文献１に記載の積層コモンモードチョークコイルが知られている。図１３に示すように、この積層コモンモードチョークコイル１００は、コイル用導体パターン１２３〜１２６や層間接続用ビアホール１２７等を設けた絶縁性シート１１０等で構成されている。コイル用導体パターン１２３，１２４は、層間接続用ビアホール１２７を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ１とされる。コイル用導体パターン１２５，１２６は、層間接続用ビアホール１２７を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ２とされる。ここに、コイルＬ１，Ｌ２の周回コイル部の導体幅Ｗ２と引出部１２３ａ，１２４ａ，１２５ａ，１２６ａの導体幅Ｗ１とは、同一寸法で形成されている。

各絶縁性シート１１０は積み重ねられた後、一体的に焼成され、図１４に示すような積層体１３０とされる。積層体１３０の底面には、コイルＬ１の外部電極１３２ａ，１３２ｂ、並びに、コイルＬ２の外部電極１３３ａ，１３３ｂが設けられている。コイルＬ１の引出部１２３ａ，１２４ａはそれぞれ、外部電極１３２ａ，１３２ｂに電気的に接続されている。コイルＬ２の引出部１２５ａ，１２６ａはそれぞれ、外部電極１３３ａ，１３３ｂに電気的に接続されている。
特開２０００−３３１８３３号公報

ところで、近年の電子機器の高性能化に伴い、従来の積層コモンモードチョークコイル１００よりノイズ減衰量の優れた小型の積層コモンモードチョークコイルが望まれている。

そこで、本発明の目的は、ノイズ減衰量の優れた積層コイル部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層コイル部品は、
（ａ）セラミック層を積み重ねて構成したセラミック積層体と、
（ｂ）セラミック積層体に内蔵された、周回コイル部と引出部からなる複数のコイルと、を備え、
（ｃ）複数のコイルが磁気結合しており、かつ、引出部の導体幅Ｗ１と周回コイル部の導体幅Ｗ２が条件式Ｗ１／Ｗ２≧３．５を満足していること、
を特徴とする。

以上の構成により、引出部の導体幅Ｗ１が広くなり、自身の引出部のみを局所的に周回する磁界が減少し、隣接する引出部も含んで二つの引出部を大きく周回する磁界が増える。このため、隣接するコイルの結合係数が上がる。

また、隣接するコイルのそれぞれの引出部をセラミック積層体の同一の側面に引き出した場合、側面の長さＬと引出部の導体幅Ｗ１をＷ１／Ｌ≦０．４４に設定する。これにより、隣接するコイルの引出部の間には、絶縁不良が生じない間隔が確保される。

また、本発明に係る積層コイル部品は、セラミック積層体のうち、周回コイル部近傍の部分は低透磁率材料からなり、周回コイル部が周回している内側の少なくとも一部分は高透磁率材料からなることを特徴とする。以上の構成により、漏れ磁束が抑えられ、結合係数が一層上がる。

以下に、本発明に係る積層コイル部品の実施例について添付の図面を参照して説明する。

図１に示すように、積層コモンモードチョークコイル１は、コイル用導体パターン２〜５と、低透磁率セラミックパターン層１２〜１６と、高透磁率セラミックグリーンシート２１などで構成されている。

高透磁率セラミックグリーンシート２１は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｕ系のフェライト粉末を結合剤などと一緒に混練したものをドクターブレード法などの方法でシート状にしたものである。

低透磁率セラミックパターン層１２〜１６はそれぞれ、支持体であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＰ（ポリプロピレン）フィルム上に、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。低透磁率セラミックパターン層１２〜１６は、低透磁率セラミックスや非磁性体セラミックスやガラスなどからなり、コイル用導体パターン２〜５を覆うために環形状を有している。低透磁率セラミックパターン層１２〜１６の中央部に設けられた開口部１２ａ〜１６ａ内は、最終的に高透磁率セラミックグリーンシート２１の一部が充填されることになる。

コイル用導体パターン２〜５はそれぞれ、支持体であるＰＥＴフィルムやＰＰフィルム上にスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。これらの導体パターン２〜５は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなる。コイル用導体パターン２，３は渦巻き形状の第１コイルＬ１を形成し、コイル用導体パターン４，５は渦巻き形状の第２コイルＬ２を形成する。

コイルＬ１，Ｌ２のそれぞれのコイル軸はシート２１の積み重ね方向に対して平行である。平面視で、コイル用導体パターン２の一端部（引出部）２ａは、シート２１の手前側の辺の左側に露出し、他端部２ｂはシート２１の中央部近傍に位置している。コイル用導体パターン３の一端部（引出部）３ａは、シート２１の奥側の辺の左側に露出し、他端部３ｂはシート２１の中央部近傍に位置し、低透磁率セラミックパターン層１２の中央部に設けた開口部１２ａを通してコイル用導体パターン２の端部２ｂに電気的に接続されている。

一方、コイル用導体パターン４の一端部（引出部）４ａは、シート２１の手前側の辺の右側に露出し、他端部４ｂはシート２１の中央部近傍に位置している。コイル用導体パターン５の一端部（引出部）５ａは、シート２１の奥側の辺の右側に露出し、他端部５ｂはシート２１の中央部近傍に位置し、低透磁率セラミックパターン層１６の中央部に設けた開口部１６ａを通してコイル用導体パターン４の端部４ｂに電気的に接続されている。

積層コモンモードチョークコイル１は、例えば以下のようにして作製される。まず、高透磁率セラミックグリーンシート２１を複数枚積層した後、圧着して外層ブロック２１Ａとする（図２参照）。次に、図３に示すように、外層ブロック２１Ａ上に、支持体２５を上にしてコイル用導体パターン２を載せ、プレス機で圧着することにより、コイル用導体パターン２を外層ブロック２１Ａに埋め込む。この後、支持体２５を剥離して、コイル用導体パターン２を外層ブロック２１Ａ上に転写する。

次に、図４に示すように、外層ブロック２１Ａ上に支持体を上にして低透磁率セラミックパターン層１２を載せ、圧着することにより、低透磁率セラミックパターン層１２を外層ブロック２１Ａに埋め込む。この後、支持体を剥離して、コイル用導体パターン２を覆うように、低透磁率セラミックパターン層１２を外層ブロック２１Ａ上に転写する。低透磁率セラミックパターン層１２の中央部に設けられた開口部１２ａ内には高透磁率セラミック材が充填される。なお、低透磁率セラミックパターン層１２は、実際は波状に歪んでいるが、図４においては簡略化のため歪みのない平面形状にて記載している。

次に、図５に示すように、外層ブロック２１Ａ上に、支持体を上にしてコイル用導体パターン３を載せ、圧着することにより、コイル用導体パターン３を外層ブロック２１Ａに埋め込む。この後、支持体を剥離して、コイル用導体パターン３を低透磁率セラミックパターン層１２上に転写する。コイル用導体パターン３の端部３ｂは、低透磁率セラミックパターン層１２の開口部１２ａを通してコイル用導体パターン２の端部２ｂに電気的に接続している。

同様にして、図６に示すように、外層ブロック２１Ａ上に低透磁率セラミックパターン層１３，１４，１５を順次、圧着することにより、低透磁率セラミックパターン層１３，１４，１５を外層ブロック２１Ａに埋め込み、転写する。低透磁率セラミックパターン層１３，１４，１５の中央部に設けられた開口部１３ａ，１４ａ，１５ａ内には、高透磁率セラミック材が充填される。

次に、図７に示すように、外層ブロック２１Ａ上にコイル用導体パターン４を圧着することにより、コイル用導体パターン４を外層ブロック２１Ａに埋め込み、転写する。

次に、図８に示すように、外層ブロック２１Ａ上に低透磁率セラミックパターン層１６を圧着することにより、低透磁率セラミックパターン層１６を外層ブロック２１Ａに埋め込み、転写する。低透磁率セラミックパターン層１６の中央部に設けられた開口部１６ａ内には高透磁率セラミック材が充填される。さらに、外層ブロック２１Ａ上にコイル用導体パターン４を圧着することにより、コイル用導体パターン５を外層ブロック２１Ａに埋めみ、転写する。コイル用導体パターン５の端部５ｂは、低透磁率セラミックパターン層１６の開口部１６ａを通してコイル用導体パターン４の端部４ｂに電気的に接続している。

次に、図９に示すように、この上に高透磁率セラミックグリーンシート２１を複数枚積層した後、圧着して積層体３１とし、その後焼成する。

次に、図１０に示すように、積層体３１の手前側の側面に入出力外部電極３２ａ，３３ａを形成するとともに、奥側の側面に入出力外部電極３２ｂ，３３ｂを形成する。外部電極３２ａ〜３３ｂは、塗布焼付、スパッタリング、あるいは蒸着などの方法により形成される。外部電極３２ａと３２ｂの間には、コイル用導体パターン２，３、すなわち第１コイルＬ１が接続されている。外部電極３３ａと３３ｂの間には、コイル用導体パターン４，５、すなわち第２コイルＬ２が接続されている。そして、コイルＬ１とＬ２は磁気結合している。

ここで、図１１に示すように、コイルＬ１，Ｌ２の引出部２ａ，３ａ，４ａ，５ａの導体幅Ｗ１を、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１７５ｍｍ、０．２６ｍｍの５種類に変化させたときのコモンモードチョークコイル１の結合係数をシミュレーションした。なお、コモンモードチョークコイル１の外形サイズはＬ１．２５ｍｍ×Ｗ１．０ｍｍで、コイルＬ１，Ｌ２の周回コイル部の導体幅Ｗ２は０．０５ｍｍである。

図１２はシミュレーション結果を示すグラフである。グラフより、コイルＬ１，Ｌ２の引出部２ａ，３ａ，４ａ，５ａの導体幅Ｗ１と周回コイル部の導体幅Ｗ２が条件式Ｗ１／Ｗ２≧３．５を満足すれば、結合係数が９５％以上の大きな数値になることがわかる。

これは、磁界は導体を貫けないので、例えば引出部２ａの導体幅Ｗ１を広くすることにより、自身の引出部２ａのみを局所的に周回する磁界が減少し、隣接する引出部４ａも含んで二つの引出部２ａ，４ａを大きく周回する磁界が増えるからである。同様のことが、他の引出部３ａ，４ａ，５ａについても言える。このため、コイルＬ１とＬ２間の結合係数を上げることができる。この結果、ノイズ減衰量の優れた積層コモンモードチョークコイル１が得られる。

また、積層コモンモードチョークコイル１は、互いに電位差のある二つの引出部２ａと４ａが積層体３１の手前側の側面に引き出されると共に、互いに電位差のある二つの引出部３ａと５ａが積層体３１の奥側の側面に引き出されている。従って、引出部２ａ〜５ａの導体幅Ｗ１が大きくなり過ぎると、隣接するそれぞれの引出部２ａと４ａの間の距離、並びに、引出部３ａと５ａの間の距離が近づき過ぎて絶縁が不十分になるという不具合が発生する心配がある。そこで、本実施例では、引出部２ａ〜５ａが引き出される積層体３１の側面の長さＬと引出部の導体幅Ｗ１をＷ１／Ｌ≦０．４４に設定している。これにより、隣接するコイルＬ１，Ｌ２の引出部２ａ〜５ａの間には、絶縁不良が生じない間隔が確保される。

また、積層コモンモードチョークコイル１は、コイル用導体パターン２〜５の周辺に低透磁率セラミックスを配置し、かつ、コイル用導体パターン２〜５が周回している内側に高透磁率セラミックスを配置している。従って、コイルＬ１，Ｌ２によって発生した磁界が、コイルＬ１，Ｌ２の途中から局部的に漏れる現象が抑えられる。この結果、結合係数が一層上がる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。積層コイル部品は、積層コモンモードチョークコイルの他に、例えば、積層トランスなどであってもよい。また、前記実施例は個産品の例で説明したが、量産の場合には、複数の積層セラミック電子部品を含んだマザー積層ブロックの状態で製造される。

さらに、前記実施例においては、外層ブロック２１Ａにコイル用導体パターン２〜５を転写するごとに圧着して埋め込みを行ったが、転写ごとの埋め込みを行わず、所定枚数のコイル用導体パターン２〜５を転写した後に外層ブロック２１Ａを圧着することによって、コイル用導体パターン２〜５を埋め込むようにしてもよい。また、コイルＬ１，Ｌ２は渦巻き形状に限るものではなく、コ字形状や円弧形状などのコイル用導体パターンにて形成された螺旋形状のコイルであってもよい。

本発明に係る積層コイル部品の一実施例を示す分解斜視図。 図１に示した積層コイル部品の製造方法を示す模式断面図。 図２に続く製造工程を示す模式断面図。 図３に続く製造工程を示す模式断面図。 図４に続く製造工程を示す模式断面図。 図５に続く製造工程を示す模式断面図。 図６に続く製造工程を示す模式断面図。 図７に続く製造工程を示す模式断面図。 図８に続く製造工程を示す模式断面図。 図９に続く製造工程を示す外観斜視図。 図１０に示した積層コイル部品の内部平面図 Ｗ１／Ｗ２と結合係数との関係を示すグラフ。 従来の積層コイル部品を示す分解斜視図。 図１３に示した積層コイル部品の内部透視斜視図。

符号の説明

１…積層コモンモードチョークコイル
２〜５…コイル用導体パターン
２ａ〜５ａ…引出部
１２〜１６…低透磁率セラミックパターン層
２１…高透磁率セラミックグリーンシート
３１…積層体
Ｌ１…第１コイル
Ｌ２…第２コイル
Ｌ…積層体の側面の長さ
Ｗ１…引出部の導体幅
Ｗ２…周回コイル部の導体幅

Claims (3)

1. セラミック層を積み重ねて構成したセラミック積層体と、
   前記セラミック積層体に内蔵された、周回コイル部と引出部からなる複数のコイルと、を備え、
   前記複数のコイルが磁気結合しており、かつ、前記引出部の導体幅Ｗ１と前記周回コイル部の導体幅Ｗ２が条件式Ｗ１／Ｗ２≧３．５を満足していること、
   を特徴とする積層コイル部品。
2. 隣接する前記コイルのそれぞれの引出部が、前記セラミック積層体の同一の側面に引き出されており、前記側面の長さＬと前記引出部の導体幅Ｗ１が条件式Ｗ１／Ｌ≦０．４４を満足していることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 前記セラミック積層体のうち、前記周回コイル部近傍の部分は低透磁率材料からなり、前記周回コイル部が周回している内側の少なくとも一部分は高透磁率材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層コイル部品。

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