JP2006278479A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の電流値それぞれに対してそれぞれ異なるインダクタンス値を得ることができる直流重畳特性を容易に設定可能なコイル部品を提供すること。
【解決手段】 本発明のコイル部品１は、一平面に沿って形成されるコイル３４と、コイル３４を両面から挟み込むように配置される一対の上部磁性基板１１及び下部磁性基板１２と、を備えると共に、上部磁性基板１１及び下部磁性基板１２に挟み込まれる領域に配置される外脚部１２３を備え、外脚部１２３は、上部磁性基板１１の内面との距離がそれぞれ異なる段差面１２３ｂ及び段差面１２３ｃを有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コイル部品に関する。

平面コイルをコアで挟み込んで形成されるコイル部品が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。下記特許文献１に記載されているコイル部品は、平面コイルの軸心部分と外周部分とにコアと一体になった磁性部分が配置されている（下記特許文献の図２６参照）。
特開２００２−２０３７３２号公報

上記特許文献１に記載のコイル部品のいわゆる直流重畳特性は、直流重畳に応じてインダクタンス値が徐々に減少していく特性を示す。従って、特定の電流値に対して所望のインダクタンス値を得ようとする場合、的確に設定することが困難であった。特に、特定の複数の電流値それぞれに対して、それぞれ異なるインダクタンス値を得ようとする場合には、的確に設定することがより困難になる。

そこで本発明は、複数の電流値それぞれに対してそれぞれ異なるインダクタンス値を得ることができる直流重畳特性を容易に設定可能なコイル部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者らは直流重畳特性を示す曲線の形態に着目した。より具体的には、従来のコイル部品における直流重畳特性が、直流重畳に応じてインダクタンス値が徐々に減少していく特性を示すものであるのに対し、階段状の特性を示すものにすることができないか検討を重ねた。本発明はこの検討の過程における知見に基づいてなされたものである。

本発明のコイル部品は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えると共に、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される磁性部材を備え、磁性部材は、一対の磁性基板の互いに対向する内面との距離がそれぞれ異なる第１の面及び第２の面を有することを特徴とする。

本発明によれば、コイル部品のコアを構成する磁性基板の内面との距離がそれぞれ異なる第１の面及び第２の面が磁性部材に形成されているので、コイルに電流を流した場合に生じる閉磁路の途中に少なくとも一つのギャップを設けることができる。また、磁性基板の内面と磁性部材の第１の面及び第２の面との距離は、磁性部材における第１の面及び第２の面の配置によって調整できるので、容易に調整することが可能となる。

また本発明のコイル部品では、磁性部材が、一対の磁性基板の互いに対向する内面の少なくとも一方から延出して形成されていることも好ましい。磁性部材が磁性基板と一体に形成されているので、コイル部品の特性を適切に制御することが容易になる。

また本発明のコイル部品では、第１の面及び第２の面のいずれか一方が、内面のいずれか一方に接していることも好ましい。第１の面及び第２の面のいずれか一方が内面のいずれか一方と接することで、ギャップ形成の基準とすることができ、コイル部品の特性を適切に制御することがより容易になる。

本発明のコイル部品は、一平面に沿って形成されるコイルと、コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えると共に、コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材と、コイルの外側の領域であって、一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材と、を備え、一対の磁性基板の互いに対向する内面のいずれか一方と、第１磁性部材及び第２磁性部材との間のそれぞれの距離が異なるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、コイル部品のコアを構成する磁性基板の内面との距離がそれぞれ異なるように第１磁性部材及び第２磁性部材を配置しているので、コイルに電流を流した場合に生じる閉磁路の途中に少なくとも一つのギャップを設けることができる。また、磁性基板の内面と第１磁性部材及び第２磁性部材との距離は、磁性基板に対する第１磁性部材及び第２磁性部材の配置によって調整できるので、容易に調整することが可能となる。

また本発明では、第１磁性部材及び第２磁性部材の少なくとも一方は、一対の磁性基板の互いに対向する内面の少なくとも一方から延出して形成されていることも好ましい。第１磁性部材及び第２磁性部材の少なくとも一方が磁性基板と一体に形成されるので、コイル部品の特性を適切に制御することが容易になる。

本発明によれば、コイルに電流を流した場合に生じる閉磁路の途中に少なくとも一つのギャップを設けることができると共に、そのギャップを容易に調整することが可能となる。従って、複数の電流値それぞれに対してそれぞれ異なるインダクタンス値を得ることができる直流重畳特性を容易に設定可能なコイル部品を提供することができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるコイル部品について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるコイル部品１の斜視図である。コイル部品１は表面実装型のコイル部品である。コイル部品１は、平板状のコア構造体１０と、他の基板と電気的に接続される外部端子２０とを備えている。コア構造体１０は、主に平板状の上部磁性基板１１及び主に平板状の下部磁性基板１２から構成されており、上部磁性基板１１と下部磁性基板１２が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。

コア構造体１０の分解斜視図を図２に示す。上部磁性基板１１は、矩形平板状の平板部１１１から構成されている。下部磁性基板１２は、矩形平板状の平板部１２１と、その平板部１２１の中央部分から突出する突起部１２２と、平板部１２１の一対の辺に沿って形成されている外脚部１２３（磁性部材）と、を有している。突起部１２２は、角柱形状をなしている凸部であって、平板部１２１から延出して形成されている。突起部１２２の天面１２２ａは、上部磁性基板１１を構成する平板部１１１の内面１１１ａと対向するように形成されている。

平板部１２１の互いに対向する辺に沿って設けられている外脚部１２３は、それぞれ同じ方向に延出して形成されている。外脚部１２３の先端面１２３ａ（第１の面、第２の面）は、上部磁性基板１１を構成する平板部１１１の内面１１１ａと対向するように形成されている。上部磁性基板１１と下部磁性基板１２とによってコア構造体１０を構成した場合には、先端面１２３ａは内面１１１ａと接触する面である。

外脚部１２３には更に、段差面１２３ｂ（第１の面、第２の面）と段差面１２３ｃ（第１の面、第２の面）とが形成されている。段差面１２３ｂ及び段差面１２３ｃは、外脚部１２３を先端面１２３ａ側から掘り下げるように形成されている。段差面１２３ｂと先端面１２３ａとの間の距離は、段差面１２３ｃと先端面１２３ｃとの間の距離よりも短くなるように形成されている。段差面１２３ｂは段差面１２３ｃよりも内側に形成されている。また、既に説明した突起部１２２の天面１２２ａは、段差面１２３ｂと先端面１２３ａとの間の高さに位置するように形成されている。従って、上部磁性基板１１に近い方から、外脚部１２３の先端面１２３ａ、突起部１２２の天面１２２ａ、外脚部１２３の段差面１２３ｂ、段差面１２３ｃの順に配置されている。

外脚部１２３が上部磁性基板１１を支持するように上部磁性基板１１を配置すると、上部磁性基板１１の平板部１１１と下部磁性基板１２との間に空隙が形成される。このように、上部磁性基板１１の平板部１１１の内面１１１ａに下部磁性基板１２の外脚部１２３の先端面１２３ａを突き合わせてコア構造体１０を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に突起部１２２が配されることになる。

図１の状態から外部端子２０を取り除いた状態の斜視図を図３に示す。図３に示すように、コア構造体１０を構成する上部磁性基板１１と下部磁性基板１２との間における空隙部分にコイル基板３０が納められている。コイル基板３０は保護樹脂層３３によって覆われている。保護樹脂層３３の周囲には接着樹脂層４０が設けられている。従って、コイル基板３０とコア構造体１０との間には保護樹脂層３３及び接着樹脂層４０が介在している。保護樹脂層３３はコイル基板３０を保護するために設けられている樹脂層である。接着樹脂層４０は、保護樹脂層３３で覆われたコイル基板３０をコア構造体１０に対して固定するための樹脂層である。

コア構造体１０の空隙が臨む端面からは、コイル基板３０の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁板３１、導出端電極３２、及び保護樹脂層３３が露出している。絶縁板３１はコイル基板３０を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極３２は後述するコイルに電気的に接続されており、図１に示した外部端子２０とも電気的に接続される部分である。

コイル基板３０について図４を参照しながら説明する。図４はコイル基板３０の平面図である。コイル基板３０の中央部分には穴３５が形成されている。導体材料によって形成されたコイル３４が、穴３５を囲むように配置されている。コイル３４は、穴３５に望む部分から外側に向かって、穴３５を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル３４はコイル基板３０の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極３２に電気的に接続されている。

コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２と、他方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２とは、それぞれコイル基板３０の対向する辺に設けられている。また、コイル基板３０の両面に設けられているコイル３４は、穴３５の周縁部に形成された表裏コンタクト部３６によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板３０の一方の辺に設けられている導出端電極３２と、他方の辺に設けられている導出端電極３２との間に電圧を印加すると、コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４から、他方の面に形成されているコイル３４へと流れる電流が生じる。

コイル基板３０の穴３５には下部磁性基板１２の突起部１２２が挿入される。この様子を説明するために、図３における下部磁性基板１２の突起部１２２近傍での断面図を図５に示す。図５に示すように、下部磁性基板１２の突起部１２２は、コイル基板３０の穴３５に挿入されている。下部磁性基板１２の突起部１２２は、コイル基板３０に形成されているコイル３４の軸心周りの領域に配置されている。下部磁性基板１２の外脚部１２３は、コイル３４の外側の領域であって、上部磁性基板１１及び下部磁性基板１２に挟み込まれる領域に配置されている。

本実施形態の場合、上部磁性基板１１と、下部磁性基板１２の突起部１２２、外脚部１２３及び平板部１２１と、によって形成されている面に沿って接着樹脂層４０が形成され、コイル基板３０及び保護樹脂層３３を挟み込むように固定している。

コイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面には酸化膜３４ａが形成されている。酸化膜３４ａはコイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面に一様に形成されている。従って、コイル基板３０の周囲に配置される保護樹脂層３３は、コイル３４の各巻き線の間に一様に入り込む。この結果、コイル３４と保護樹脂層３３との間に微小空洞が形成されにくくなり、コイル３４と保護樹脂層３３との密着性がより向上する。

引き続いて、コイル基板３０の製造方法について説明する。まず、絶縁板３１を準備する。この絶縁板３１は板厚が６０μｍのものであって、ガラスクロスにＢＴレジンが含浸されており、既に穴３５が形成されているものとする。

続いて、絶縁板３１の表面及び裏面に下地層を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する。この絶縁板３１の表面及び裏面に同時に形成した下地層それぞれの上にフォトレジスト層をそれぞれ同時に電着成膜する。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層において、コイル３４を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部を形成する。

このようにパターン形成したフォトレジスト層をめっきマスクとして、除去部に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル用めっき層を形成する。このコイル導体用めっき層を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する。

この状態から、コイル用めっき層が形成されている部分以外の下地層をエッチングして除去し、下地部６０をコイル用メッキ層と絶縁板３１との間に残す。

その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル用めっき層を電着により更に成長形成させる。これにより、コイル３４としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル間の間隔が１５μｍ以下になるまで高密度にコイル３４を成長形成させることができる。

コイル用めっき層の形成完了によりコイル３４を絶縁板３１の両面に形成し終えた後、コイル３４の表面に酸化膜３４ａを形成する。その後、保護樹脂層３３を絶縁板３１の両面に印刷し、保護樹脂層３３でコイル３４を被覆して保護することでコイル基板３０が完成する。

コイル部品１には、ギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３が形成されている。ギャップＧ１は、突起部１２２と上部磁性基板１１との間に形成されるギャップである。ギャップＧ２は、外脚部１２３に形成されている段差面１２３ｂと上部磁性基板１１との間に形成されるギャップである。ギャップＧ３は、外脚部１２３に形成されている段差面１２３ｃと上部磁性基板１１との間に形成されるギャップである。ギャップＧ１には、接着樹脂層４０が充填されている。本実施形態のギャップＧ２，Ｇ３には樹脂が充填されていないが、樹脂を充填することも好ましい。

ギャップＧ１〜Ｇ３について図６の（Ａ）を参照して、より詳しく説明する。図６の（Ａ）は、図５に示した断面を簡略化した図であり、コイル部品１の断面を示す図である。ギャップＧ１は、突起部１２２の天面１２２ａが上部磁性基板１１の内面１１１ａと距離ｄ１だけ離隔されることで形成されている。ギャップＧ２は、外脚部１２３の段差面１２３ｂが内面１１１ａと距離ｄ２だけ離隔されることで形成されている。ギャップＧ３は、外脚部１２３の段差面１２３ｃが内面１１１ａと距離ｄ３だけ離隔されることで形成されている。

既に説明した天面１２２ａ、段差面１２３ｂ、段差面１２３ｃの位置関係から、距離ｄ１が最も短く、距離ｄ２、距離ｄ３の順に長くなっている。従って、コイル部品１には、閉磁路に沿ってそれぞれ長さの異なるギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３が形成されている。

ギャップの形成方法を異ならせた変形例として、図６の（Ｂ）にコイル部品２を示す。コイル部品２は、コイル部品１に用いたのと同じ上部磁性基板１１と、下部磁性基板１３とによって構成されている。下部磁性基板１３には、中央部分に突起部１３２（第１磁性部材）が、対向する辺に沿って一対の外脚部１３３（第２磁性部材）が、それぞれ形成されている。突起部１３２及び外脚部１３３は、下部磁性基板１３の平板部１３１から延出して形成されている。コイル部品１の外脚部１２３と異なり、コイル部品２の外脚部１３３には段差が形成されていない。

突起部１３２の天面１３２ａ及び外脚部１３３の先端面１３３ａと、上部磁性基板１１との間には接着樹脂層４１が介在している。また、突起部１３２の天面１３２ａと上部磁性基板１１の内面１１１ａとの距離ｄ４は、外脚部１３３の先端面１３３ａと上部磁性基板１１の内面１１１ａとの距離ｄ５よりも短くなるように形成されている。上部磁性基板１１の内面１１１ａと、突起部１３２及び外脚部１３３との間のそれぞれの距離ｄ４及びｄ５が異なるように配置されている。従って、コイル部品２には、閉磁路に沿ってそれぞれ長さの異なるギャップＧ４，Ｇ５が形成されている。

本実施形態に係るコイル部品１，２とギャップが形成されていないコイル部品（図示しない）との直流重畳特性を図７に示す。図７のグラフにおいて、横軸は各コイル部品に重畳される電流値Ｉｄｃを示し、縦軸はインダクタンスＬｃを示す。線７１は、ギャップが形成されていないコイル部品の直流重畳特性を示す。線７３は、コイル部品２の直流重畳特性を示す。線７４は、コイル部品１の直流重畳特性を示す。

図７に示すように、ギャップが形成されていないコイル部品においては、１つの電流値に対して１つのインダクタンス値を示し、飽和点を過ぎるとインダクタンス値が低下していく。それに対して、本発明のコイル部品１は、３つの電流値に対応してそれぞれ異なる３つのインダクタンス値を示している。コイル部品２は、２つの電流値に対応してそれぞれ異なる２つのインダクタンス値を示している。

コイル部品１では、コイル３４に電流を流した場合に生じる閉磁路の途中にギャップ寸法が互いに異なるギャップＧ１〜Ｇ３を設けることができる。従って、コイル部品１は、３つの電流値に対応してそれぞれ異なる３つのインダクタンス値を示すことができる。

また、ギャップＧ１〜Ｇ３の閉磁路に沿った長さｄ１〜ｄ３は、それぞれ、突起部１２２の高さや、外脚部１２３の段差面１２３ｂ，１２３ｃの掘り下げ寸法を変化させることで調整できる。従って、コイル部品１の直流重畳特性を、複数の所定の電流値に対してそれぞれ異なる所望のインダクタンス値を示すように容易に調整することが可能となる。

コイル部品１では、外脚部１２３の先端面１２３ａが、上部磁性基板１１の内面１１１ａに接しているので、内面１１１ａをギャップ形成の基準とすることができ、コイル部品の特性を適切に制御することがより容易になる。また、外脚部１２３の先端面１２３ａを研磨した位置を基準として、段差面１２３ｂ及び段差面１２３ｃを削り込んで形成できるので、段差面１２３ｂ及び段差面１２３ｃの寸法をより正確に設定することができる。

コイル部品２では、上部磁性基板１１の内面１１１ａとの距離がそれぞれ異なるように突起部１３２及び外脚部１３３を配置しているので、コイル３４に電流を流した場合に生じる閉磁路の途中にギャップ寸法が互いに異なるギャップＧ４，Ｇ５を設けることができる。従って、コイル部品２は、２つの電流値に対応してそれぞれ異なる２つのインダクタンス値を示すことができる。

また、コイル部品２では、上部磁性基板１１の内面１１１ａと突起部１３２及び外脚部１３３との距離は、突起部１３２の天面１３２ａ及び外脚部１３３の先端面１３３ａの配置によって調整できるので、容易に調整することが可能となる。従って、複数の所定の電流値に対してそれぞれ異なる所望のインダクタンス値を示すように容易に調整することが可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、コイル部品１において、外脚部１２３に上部磁性基板１１の内面１１１ａとの距離が異なる複数の面を形成したが、突起部１２２にそのような段差を形成してもよい。また、外脚部１２３に上部磁性基板１１の内面１１１ａとの距離が異なる面を３面形成したが、４面以上形成してもよい。

コイル部品１、２において、上記実施形態では、突起部１２２及び外脚部１２３、１３３は下部磁性基板１２に形成されることとしたが、突起部１２２及び外脚部１２３、１３３が下部磁性基板１２と分割されていてもよい。また、突起部１２２又は外脚部１２３、１３３が上部磁性基板１１に形成されていてもよい。

本発明の実施形態であるコイル部品の外観を示す図である。 図１のコア構造体を示す図である。 図１のコイル部品から外部端子を取った様子を示す図である。 図１のコイル基板の平面図である。 図１のコイル部品の断面を示す図である。 図１のコイル部品の変形例の断面を示す図である。 本発明のコイル部品の直流重畳特性を示す図である。

符号の説明

１…コイル部品、１０…コア構造体、１１…上部磁性基板、１２…下部磁性基板、２０…外部端子、３０…コイル基板、３１…絶縁板、３２…導出端電極、３３…保護樹脂層、３４…コイル、３６…表裏コンタクト部、４０…接着樹脂層、１１１ａ…内面、１２２…突起部、１２２ａ…天面、１２３、１３３…外脚部、１２３ａ…先端面、１２３ｂ，１２３ｃ…段差面、１３２…突起部、１３２ａ…天面、１３３ａ…先端面、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５…ギャップ。

Claims (5)

1. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、
   前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される磁性部材を備え、
   前記磁性部材は、前記一対の磁性基板の互いに対向する内面との距離がそれぞれ異なる第１の面及び第２の面を有することを特徴とするコイル部品。
2. 前記磁性部材は、前記一対の磁性基板の互いに対向する内面の少なくとも一方から延出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方が、前記内面のいずれか一方に接していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
4. 一平面に沿って形成されるコイルと、前記コイルを両面から挟み込むように配置される一対の磁性基板と、を備えるコイル部品であって、
   前記コイルの軸心周りの領域に配置される第１磁性部材と、
   前記コイルの外側の領域であって、前記一対の磁性基板に挟み込まれる領域に配置される第２磁性部材と、を備え、
   前記一対の磁性基板の互いに対向する内面のいずれか一方と、前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材との間のそれぞれの距離が異なるように配置されていることを特徴とするコイル部品。
5. 前記第１磁性部材及び前記第２磁性部材の少なくとも一方は、前記一対の磁性基板の互いに対向する内面の少なくとも一方から延出して形成されていることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
   
   

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