JP2007227566A

JP2007227566A - コイル部品

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Publication number: JP2007227566A
Application number: JP2006045760A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okumura; 武史奥村; Tomokazu Ito; 知一伊藤; Makoto Yoshida; 吉田　　誠; Nobuyuki Okuzawa; 信之奥澤; Tomonaga Nishikawa; 朋永西川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】部品小型化を図りつつ、直流抵抗を低減することができるコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１は、導体層１０を備えている。導体層１０は、コイル導体２０と、引出し電極２１Ａ〜２１Ｄとを有している。コイル導体２０は、螺旋状に形成された略矩形状のスパイラル部２２と、このスパイラル部２２の外側端と引出し電極２１Ａとの間に接続された引出し部２３とからなっている。スパイラル部２２を形成する導体パターン２５のうち、最内周１ターンの導体パターン２５ａ及び最外周１ターンの導体パターン２５ｂの幅Ｗは、他の部分の導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０よりも大きくなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばコモンモードチョークコイル等のコイル部品に関するものである。

従来のコイル部品としては、例えば特許文献１に記載されているように、２つの導体層が絶縁体層を介して積層されてなる積層体と、この積層体を上下に挟むように配置された１対の磁性体基板とを備えたコモンモードチョークコイルが知られている。
特開平８−２０３７３７号公報

上記従来技術のような一般的なコモンモードチョークコイルでは、同一導体層内におけるコイル導体の導体幅が全体的に等しくなっている。そのような場合には、近年要求されている製品の小型化に伴ってコイル部品が小さくなるにつれて、コイル導体の導体幅を小さくする必要があるため、コイル導体の断面積が必然的に小さくなる。このため、コイル部品の直流抵抗（Ｒ_ｄｃ）が高くなってしまう傾向にあった。

本発明の目的は、部品小型化を図りつつ、直流抵抗を低減することができるコイル部品を提供することである。

本発明は、絶縁体と、絶縁体に対して積層され、螺旋状に形成されたスパイラル部を有するコイル導体とを備えたコイル部品であって、スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、スパイラル部の他の部分の導体幅よりも大きいことを特徴とするものである。

絶縁体とコイル導体とを備えるコイル部品においては、コイル導体の断面積をかせぐ方法として、単にスパイラル部の導体幅を広くすると、コイル導体のサイズが大きくなってしまうので、コイル部品の小型化に反することになる。また、スパイラル部の導体高さを大きくしても、同様にコイル部品の小型化（低背化）に反する。ところで、コイル部品におけるスパイラル部の内側領域及び外側領域には、コイル導体が存在しないスペースが空いていることが多い。そこで本発明では、そのスペースを有効活用して、スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅をスパイラル部の他の部分の導体幅よりも大きくする。これにより、スパイラル部を形成する導体の総断面積が大きくなるため、特にコイル部品のサイズを大きくしなくても、コイル部品の直流抵抗（Ｒ_ｄｃ）を低減させることができる。

好ましくは、コイル導体は複数層有し、各層のコイル導体は、絶縁体を介して積層されており、各層のコイル導体のスパイラル部同士は、絶縁体を挟んで重なり合っている。この場合には、本発明のコイル部品をコモンモードチョークコイルに適用することができる。従って、コモンモードチョークコイルのサイズを大きくすることなく、コモンモードチョークコイルの直流抵抗を低減させることができる。

また、好ましくは、スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、スパイラル部の最内周及び最外周の１ターン分だけスパイラル部の他の部分の導体幅よりも大きい。コイル部品において、スパイラル部の内側領域に空いているスペースはスパイラル部の最内周１ターン分であり、スパイラル部の外側領域に空いているスペースはスパイラル部の最外周１ターン分である。従って、スパイラル部の最内周１ターン及び最外周１ターンの導体幅を大きくすることにより、スパイラル部において導体幅の大きい部分が最も長くなるため、コイル部品の直流抵抗の低減化に対して最も効果的である。

さらに、好ましくは、スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、スパイラル部の他の部分の導体幅の１．１〜２．０倍である。この場合には、コイル部品の直流抵抗を確実に低減させることができると共に、スパイラル部のサイズが必要以上に大きくならないため、コイル部品の更なる小型化を図ることができる。

本発明によれば、コイル部品の小型化を図りつつ、コイル部品の直流抵抗を低減させることができる。このようにコイル部品の直流抵抗が下がることで、コイル部品に電流を多く流したり、或いはコイル部品に電流を流した時の発熱を抑えることが可能となる。

以下、本発明に係わるコイル部品の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるコイル部品の一実施形態としてコモンモードチョークコイルを示す斜視図である。同図において、本実施形態のコイル部品１は、下部磁性基板２、層構造体３及び上部磁性基板４からなる直方体状の積層体５を備えている。積層体５の一方の側面には端子電極６Ａ，６Ｂが設けられ、積層体５の他方の側面には端子電極６Ｃ，６Ｄが設けられている。

積層体５のサイズは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．４ｍｍ程度である。下部磁性基板２及び上部磁性基板４は、焼結フェライト、複合フェライト（粉状のフェライトを含有した樹脂）等の磁性材料からなる基板である。層構造体３は、下部磁性基板２と上部磁性基板４との間に配置されている。

図２は、積層体５の分解斜視図である。同図において、積層体５の層構造体３は、下から順に絶縁体層７、導体層８、絶縁体層９、導体層１０、絶縁体層１１、導体層１２、絶縁体層１３、導体層１４、絶縁体層１５、磁性層１６及び接着層１７が積層されて成るものである。絶縁体層７，９，１１，１３，１５は、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁樹脂材料で形成されている。導体層８，１０，１２，１４は、導電性に優れたＣｕやＡｌ等の金属材料で形成されている。

導体層８は、引出し部１８と、引出し電極１９Ａ〜１９Ｄとを有している。引出し部１８は、引出し電極１９Ｃと接続されている。引出し電極１９Ａ〜１９Ｄは、上記の端子電極６Ａ〜６Ｄと電気的に接続される。

導体層１０は、図３にも示すように、コイル導体２０と、引出し電極２１Ａ〜２１Ｄとを有している。コイル導体２０は、螺旋状に形成された略矩形状のスパイラル部２２と、このスパイラル部２２の外側端と引出し電極２１Ａとの間に接続された引出し部２３とからなっている。引出し電極２１Ａ〜２１Ｄは、上記の端子電極６Ａ〜６Ｄと電気的に接続される。また、スパイラル部２２の内側端と上記導体層８の引出し部１８とは、絶縁体層９に形成されたコンタクトホール２４を介して電気的に接続されている。コンタクトホール２４内には、Ａｇ等の導電材料が充填されている。

図３及び図４に示すように、スパイラル部２２を形成する導体パターン２５のうち、最内周１ターン（１周）の導体パターン２５ａ及び最外周１ターンの導体パターン２５ｂの幅Ｗは、他の部分の導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０よりも大きくなっている。このとき、スパイラル部２２の横方向寸法を必要以上に大きくしない為には、導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗは、導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０の１．１〜２．０倍であることが好ましい。この場合には、スパイラル部２２と異極の引出し電極との電気的絶縁を確実に行うこともできる。

また、導体パターン２５ａ〜２５ｃの高さＨは、全て等しくなっている。このとき、スパイラル部２２の横方向寸法を必要以上に大きくすること無く導体パターン２５ａ，２５ｂの断面積を確保するためには、導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗ及び導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０は、導体パターン２５ａ〜２５ｃの高さＨよりも小さいのが望ましい。また、導体パターン２５のピッチ（導体パターン２５間の間隔）Ｐは、全て等ピッチとなっている。

具体的には、スパイラル部２２の最内周及び最外周を形成する導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗは、例えば１３．５μｍ程度であり、スパイラル部２２の他の部分を形成する導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０は、例えば１０．０μｍ程度である。導体パターン２５ａ〜２５ｃの高さＨは、例えば１４．０μｍ程度である。また、導体パターン２５のピッチＰは、例えば１１．０μｍ程度である。

図２に戻り、導体層１２は、コイル導体２６と、引出し電極２７Ａ〜２７Ｄとを有している。コイル導体２６は、螺旋状に形成された略矩形状のスパイラル部２８と、このスパイラル部２８の外側端と引出し電極２７Ｂとの間に接続された引出し部２９とからなっている。引出し電極２７Ａ〜２７Ｄは、上記の端子電極６Ａ〜６Ｄと電気的に接続される。

図４に示すように、スパイラル部２８を形成する導体パターン３０のうち、最内周１ターンの導体パターン３０ａ及び最外周１ターンの導体パターン３０ｂの幅Ｗは、他の部分の導体パターン３０ｃの幅Ｗ_０よりも大きくなっている。また、導体パターン３０ａ〜３０ｃの高さＨは、全て等しくなっている。さらに、導体パターン３０のピッチＰは、全て等ピッチとなっている。なお、これらの具体的数値は、上記のスパイラル部２２と同様である。これにより、スパイラル部２８は、外側端部分及び内側端部分を除いて、絶縁体層１１を介してスパイラル部２２と上下に重なり合った状態となる。

導体層１４は、引出し部３１と、引出し電極３２Ａ〜３２Ｄとを有している。引出し部３１は、引出し電極３２Ｄと接続されている。引出し電極３２Ａ〜３２Ｄは、上記の端子電極６Ａ〜６Ｄと電気的に接続される。また、引出し部３１は、絶縁体層１３に形成されたコンタクトホール３３を介して上記のスパイラル部２８の内側端と電気的に接続されている。

このような導体層１４上には、絶縁体層１５を介して磁性層１６が形成されている。磁性層１６は、コイル部品１に閉磁路を形成するための層であり、例えば粉状のフェライトを含有した樹脂（磁粉含有樹脂）等の磁性材料により形成されている。

磁性層１６上には、接着層１７が形成されている。接着層１７は、磁性層１６と上部磁性基板４とを接合する層であり、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びポリアミド樹脂等の接着剤により形成されている。

また、絶縁体層９，１１，１３，１５におけるスパイラル部２２，２８の内側領域に対応する部位には、積層体５の長手方向に延びる閉磁路形成部３４が設けられている。この閉磁路形成部３４は、絶縁体層９，１１，１３，１５に貫通穴を形成し、磁性層１６を形成する磁性材料と同じ磁性材料を貫通穴に埋め込むことにより構成されている。このような閉磁路形成部３４を設けることで、高インピーダンスのコモンモードチョークコイル１が得られるため、漏れ磁束によるノイズの発生を抑制することが可能となる。

次に、以上のように構成したコイル部品１を製造する手順について説明する。まず、積層体５を以下のようにして作製する。

即ち、例えばスピンコート法、ディップ法、スプレー法等によりポリイミド樹脂等の樹脂材料を下部磁性基板２上に塗布した後、露光、現像して硬化させることにより、絶縁体層７を形成する。

続いて、例えばスパッタ法により絶縁体層７上にＣｒ／Ｃｕ等の下地層を形成した後、この下地層の表面にレジストを塗布し、露光、現像し、更にＣｕ等の導体めっきを施す。そして、エッチングにより導体めっきの不要部分を除去し、レジストを剥離した後、エッチングにより下地層を除去する。これにより、引出し部１８及び引出し電極１９Ａ〜１９Ｄのパターンからなる導体層８が絶縁体層７上に形成されることになる。

続いて、絶縁体層７の形成方法と同様にして、導体層８の上に絶縁体層９を形成する。そして、例えばエッチング、レーザビーム、パンチング等によりコンタクトホール２４を絶縁体層９に形成し、このコンタクトホール２４内にＡｇ等の導電材料を充填する。このとき、コンタクトホール２４の形成と同時に、閉磁路形成部３４を作るための貫通穴を絶縁体層９に形成する。

続いて、導体層８の形成方法と同様の方法により、絶縁体層９上にコイル導体２０及び引出し電極２１Ａ〜２１Ｄのパターンを形成することにより、導体層１０を形成する。そして、絶縁体層７，９の形成方法と同様にして、導体層１０の上に絶縁体層１１を形成し、更に閉磁路形成部３４を作るための貫通穴を絶縁体層１１に形成する。

続いて、導体層８の形成方法と同様の方法により、絶縁体層１１上にコイル導体２６及び引出し電極２７Ａ〜２７Ｄのパターンを形成することにより、導体層１２を形成する。そして、絶縁体層７，９の形成方法と同様にして、導体層１２の上に絶縁体層１３を形成し、更にコンタクトホール３３と閉磁路形成部３４を作るための貫通穴とを絶縁体層１３に形成する。

続いて、導体層８の形成方法と同様の方法により、絶縁体層１３上に引出し部３１及び引出し電極３２Ａ〜３２Ｄのパターンを形成することにより、導体層１４を形成する。そして、絶縁体層７，９の形成方法と同様にして、導体層１４の上に絶縁体層１５を形成し、更に閉磁路形成部３４を作るための貫通穴を絶縁体層１５に形成する。

これにより、図５（ａ）に示すように、下部磁性基板２上には、コイル導体２０，２６が内蔵された層構造中間体３５が形成されることになる。この層構造中間体３５は、最下層の絶縁体層７を残して、絶縁体層９，１１，１３，１５の貫通穴により形成された凹部３６を有している。

続いて、図５（ｂ）に示すように、磁粉含有樹脂を凹部３６に埋め込むと共に、磁粉含有樹脂を層構造中間体３５の上面に塗布した状態で、磁粉含有樹脂を硬化させる。これにより、層構造中間体３５に閉磁路形成部３４が形成されると共に、層構造中間体３５の上に磁性層１６が形成される。そして、磁性層１６の上面を研磨して平坦化させる。

続いて、図５（ｃ）に示すように、磁性層１６の上にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布して、接着層１７を形成する。そして、接着層１７の上面に上部磁性基板４を貼り付ける。これにより、上記の積層体５が得られる。

その後、積層体５の一方の側面に端子電極６Ａ，６Ｂを形成し、積層体５の他方の側面に端子電極６Ｃ，６Ｄを形成する。具体的には、例えばマスクスパッタ法により積層体５の側面にＣｒ／Ｃｕ膜またはＴｉ／Ｃｕ膜を成膜した後、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎを用いて電気めっきを施すことにより、端子電極６Ａ〜６Ｄを形成する。以上により、上記のコモンモードチョークコイル（コイル部品）１が完成する。

ところで、一般的にコイル部品の直流抵抗（Ｒ_ｄｃ）は、下記式から明らかなように、コイル導体を形成する導体パターンの断面積の大きさに反比例する。ただし、ρは係数、ｌは導体パターンの長さ、Ｓは導体パターンの断面積である。
Ｒ_ｄｃ＝ρｌ／Ｓ

従って、コイル部品の直流抵抗を下げるためには、コイル導体を形成する導体パターンの断面積をできる限り増大させるのが望ましい。しかし、コイル導体のスパイラル部では、導体パターンのピッチが非常に狭いため、導体パターンの断面積を大きくするには、コイル導体の寸法を全体的に大きくせざるを得ない。他方、積層体におけるスパイラル部の内側領域及び外側領域には、導体の存在しない広いスペースがあいているため、スパイラル部の内側及び外側に対しては導体パターンの幅を広げることが可能である。このようにスパイラル部の内側及び外側に対して導体パターンの幅を広げるのであれば、導体パターンのピッチを変化させる必要は無いため、直流抵抗以外の電気的特性は維持することができる。

そこで、本実施形態では、コイル導体２０におけるスパイラル部２２の最内周１ターン及び最外周１ターンを形成する導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗを、スパイラル部２２の他の部分を形成する導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０よりも大きくしている。これにより、スパイラル部２２を形成する導体パターン２５の幅を全体的に等しくした場合に比べて、導体パターン２５の総断面積が大きくなる（図４参照）。また、コイル導体２６のスパイラル部２８についても、同様のことが言える。従って、スパイラル部２２，２８を形成する導体パターン２５，３０のピッチＰを変えたり、スパイラル部２２，２８の横方向及び高さ方向のサイズを大きくしなくても、コイル部品１の直流抵抗を下げることができる。その結果、コイル導体２０，２６に電流を多く流したり、コイル導体２０，２６に電流を流した時の発熱を抑えることが可能となる。

また、上記のように積層体５におけるスパイラル部２２，２８の内側領域及び外側領域は広く開放されているため、コイル部品１の製造時においてエッチングにより導体めっきの不要部分及び下地層を除去する際に、スパイラル部２２，２８の最内周の内側及び最外周の外側にはエッチング液が浸透しやすい。従って、スパイラル部２２の最内周及び最外周を形成する導体パターン２５ａ，２５ｂの幅が狭いと、エッチングによって当該導体パターン２５ａ，２５ｂの一部が削られてしまう事がある。本実施形態では、スパイラル部２２の最内周及び最外周を形成する導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗを、スパイラル部２２の他の部分を形成する導体パターン２５ｃの幅Ｗ_０よりも大きくしたので、エッチングによる導体パターン２５ａ，２５ｂの細りを防止することができる。また、スパイラル部２８を形成する導体パターン３０についても、そのようなエッチングの影響を抑制することができる。

さらに、コイル部品１の製造時において絶縁体層を形成する絶縁樹脂を硬化させたときに、絶縁樹脂の膨張・収縮によってスパイラル部２２の最内周及び最外周を形成する導体パターン２５ａ，２５ｂに横方向からの応力が加わり、当該導体パターン２５ａ，２５ｂが影響を受けることもある。しかし、上述したように導体パターン２５ａ，２５ｂの幅Ｗを大きくしたので、導体パターン２５ａ，２５ｂが横方向からの応力に対して耐える力が強くなる。スパイラル部２８を形成する導体パターン３０についても、同様である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、コイル導体２０，２６においてスパイラル部２２，２８の最内周１ターン及び最外周１ターン２５，３０を形成する導体パターンの幅Ｗをスパイラル部２２，２８の他の部分を形成する導体パターン２５，３０の幅Ｗ_０よりも大きくしたが、導体幅を大きくする導体パターン２５，３０の長さとしては、特にこれに限られず、例えばスパイラル部２２，２８の最内周及び最外周の一部（例えば半ターン分）であっても良い。

また、上記実施形態は、同一導体層内にコイル導体を１つだけ有するコモンモードチョークコイルであるが、本発明は、同一導体層内に複数のコイル導体が並設されているアレイタイプのコモンモードチョークコイルにも適用可能である。さらに、本発明は、そのようなコモンモードチョークコイル以外のコイル部品、例えば同一導体層内に２本の導体パターンを螺旋状に配置して１つのスパイラル部を形成してなるコイル部品等にも適用可能である。

本発明に係わるコイル部品の一実施形態としてコモンモードチョークコイルを示す斜視図である。図１に示す積層体の分解斜視図である。図２に示すコイル導体を有する導体層を示す平面図である。図２に示す積層体の一部断面図である。図２に示す積層体を作製する工程の一部を示す断面図である。

符号の説明

１…コモンモードチョークコイル（コイル部品）、９，１１，１３…絶縁体層（絶縁体）、２０…コイル導体、２２…スパイラル部、２５，２５ａ〜２５ｃ…導体パターン、２６…コイル導体、２８…スパイラル部、３０…導体パターン。

Claims

絶縁体と、前記絶縁体に対して積層され、螺旋状に形成されたスパイラル部を有するコイル導体とを備えたコイル部品であって、
前記スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、前記スパイラル部の他の部分の導体幅よりも大きいことを特徴とするコイル部品。
前記コイル導体は複数層有し、
前記各層のコイル導体は、前記絶縁体を介して積層されており、
前記各層のコイル導体の前記スパイラル部同士は、前記絶縁体を挟んで重なり合っていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、前記スパイラル部の最内周及び最外周の１ターン分だけ前記スパイラル部の他の部分の導体幅よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載のコイル部品。
前記スパイラル部の最内周及び最外周の導体幅は、前記スパイラル部の他の部分の導体幅の１．１〜２．０倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のコイル部品。