JP2007281315A

JP2007281315A - コイル部品

Info

Publication number: JP2007281315A
Application number: JP2006108177A
Authority: JP
Inventors: Hideto Mikami; 秀人三上; Tomoaki Kato; 智紹加藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】高周波まで低い信号損失特性と高いノイズ遮断特性を有し、高速伝送に対応したノイズ対策部品を提供する。
【解決手段】絶縁層を介して対向して配置された第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路と、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路の対向する側とは反対の側にそれぞれ配置された磁性層を備え、前記第１の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第１の引き出し線路と、前記第２の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第２の引き出し線路とが、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路との間に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品に関し、具体的にはノイズ対策用のコイル部品等に関する。

従来、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの高速伝送線路におけるノイズ対策電子部品には、外部接続ケーブルの外周に取り付けるフェライトコアや、基板上に実装し伝送線路に接続するチップビーズインダクタやコモンモードフィルタ等がある。フェライトコアやチップビーズインダクタはノイズの周波数帯でフェライトの高い透磁率により高インピーダンスとなりノイズを遮断する働きをする。コモンモードフィルタは、差動伝送において同相モードのノイズに対しフェライトの高い透磁率により高インピーダンスとなりノイズを遮断する働きをする。このような部品は主にパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯機器などに使用されるが、これらの機器の小型化に伴う部品のいっそうの小型化の要求に対し、積層技術を用いた構造が開示されている（例えば特許文献１、２）。

特開２０００−２６０６２１号公報特開２００５−３４０６１１号公報

近年、ＣＰＵの高速化に伴いＨＤＭＩやＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓなどのさらなる高速伝送に対応したノイズ対策電子部品が求められている。積層技術を用いることによって、ノイズ対策部品の小型化を図ることは可能であるが、上記高速伝送用途などの高周波では、ノイズ対策電子部品内部の線路の自己共振やインピーダンスのミスマッチにより信号損失が増加したり、信号歪が増加する問題があった。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、高速伝送に対応したノイズ対策電子部品の技術を提供するものである。

本発明のコイル部品は、絶縁層を介して対向して配置された第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路と、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路の対向する側とは反対の側にそれぞれ配置された磁性層を備え、前記第１の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第１の引き出し線路と、前記第２の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第２の引き出し線路とが、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路との間に配置されていることを特徴とする。これにより第1の引き出し線と第２の引き出し線の磁性層からの距離が大きくなるため磁気損失を低減することができる。また、差動伝送用途であれば、差動モードのインピーダンスをマッチングさせることもでき、高周波まで信号の伝送損失を低減し、高速伝送に適したコモンモードフィルタを得ることが可能である。

また、前記コイル部品において、前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路とは、少なくとも一部が互いに平行であることが好ましい。これにより第1の引き出し線路と第２の引き出し線路の差動モードのインピーダンスマッチングが複雑な線路形状を取ることなく単純な線路構造で実現できる。

また、前記コイル部品において、前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路とは、少なくとも平面スパイラル線路と重なりを持つ部分では互いに平行であることが好ましい。これにより第1の引き出し線路と第２の引き出し線路の差動モードのインピーダンスマッチングがより効率的に得られるとともに、平面スパイラル線路と引き出し線路の信号干渉を低減できる。

さらに、前記コイル部品において、前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路の前記少なくとも一部は、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路の面に垂直な方向から見て重なりを持つことが好ましい。これにより第1の引き出し線路と第２の引き出し線路の差動モードのインピーダンスマッチングがより効率的に得られるとともに、引き出し線路からの漏洩電磁界を低減できるため、信号損失をより低減できる。

さらに、前記コイル部品において、前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路の線幅が、前記第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路の線幅よりも小さいことが好ましい。これにより平面スパイラル線路と引き出し線路の両方を差動モードに対しインピーダンスマッチングを取ることができ、さらに平面スパイラルコイルと引き出し線の間の寄生容量を低減できるため、良好な高周波特性を得ることができ、高速伝送に適したコモンモードフィルタを得ることが可能である。

さらに、前記コイル部品において、前記磁性層が六方晶フェライトで構成されていることが好ましい。これにより高周波まで高い同相モードインピーダンスを得ることができ、高周波まで高いノイズ減衰特性を得ることができる。

本発明に係る電子部品によれば、高周波まで低信号損失特性と高ノイズ遮断特性を維持しやすく、高速伝送に対応したノイズ対策部品を提供することが出来る。

以下、本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。本発明の第１の実施の形態を図１、図２を用いて説明する。図１はコモンモードフィルタを例として本発明の実施形態の外観を示したものであり、図２は内部の層構成と電極構造を示す分解斜視図である。同一部材は同一符号で示してある。なお、絶縁層の厚さは誇張して表現してある。第１の平面スパイラル線路４は絶縁層３ｂ上に形成され、第２の平面スパイラル線路５は絶縁層３ｅ上に形成されており、絶縁層３ｂ、３ｃ、３ｄを介して第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５が対向して配置されている。第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５の対向する側とは反対の側にそれぞれ磁性層１と磁性層２が配置される。図１に示す構成では、絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅからなる絶縁層３は磁性層１および磁性層２に挟まれる状態で密着して固定してある。絶縁層３は非磁性層である。第１の引き出し線路７は絶縁層３ｃ上に形成されており、第１の平面スパイラル線路４のスパイラル中心側の一端６とは絶縁層３ｂに形成されたビアを通じて電気的に接続されている。また、第２の引き出し線路９は絶縁層３ｄ上に形成されており、第２の平面スパイラル線路５のスパイラル中心側の一端８とは絶縁層３ｄに形成されたビアを通じて電気的に接続されている。かかる構成により、第１の平面スパイラル線路４のスパイラル中心側の一端６に接続して引き出された第１の引き出し線路７と、第２の平面スパイラル線路５のスパイラル中心側の一端８に接続して引き出された第２の引き出し線路９とが、第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５との間に配置された構成が実現されている。すなわち、該構成では、引き出し線路７、９は、コイル間を通ってスパイラルの面方向に引き出されている。

図１、２に示す構成では、引き出し線路７、９は、それぞれ一定の厚さを有する絶縁層３ｃ、３ｄに形成されているので、絶縁層の厚さ方向において互いに略平行に形成されていることになる。また、第１の引き出し線路７は、第１の平面スパイラル線路４との接続部分からＸ方向に延出する第１の線路部と、第１の線路部から屈曲してＹ方向に延出する第２の線路部と、第２の線路部からさらに屈曲してＸ方向に延出する第３の線路部とを有し、該第３の線路部が絶縁層３の側面へ到達している。なお、図２に示すように、平面スパイラル線路が形成されている矩形の絶縁層の面内方向をＸＹ方向、ＸＹ方向に垂直な方向をＺ方向とし、矩形の一辺の方向をＸ方向、それに垂直な辺方向をＹ方向としてある。一方、第２の引き出し線路９は、第２の平面スパイラル線路５との接続部分からＸ方向に延出する第４の線路部と、第４の線路部から屈曲してＹ方向に延出する第５の線路部と、第５の線路部からさらに屈曲してＸ方向に延出する第６の線路部とを有し、該第６の線路部が絶縁層３の側面へ到達している。図２に示す構成では、第１の線路部と第４の線路部とがＹ方向に対しても平行になるようにしてある。したがって、三次元的にも第１の引き出し線路と第２の引き出し線路は、その一部、すなわち第１の線路部と第４の線路部が互いに平行になっている。なお、引き出し線路は、平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端で接続されるが、該接続位置はスパイラルの内側の巻端の末端であることが好ましいが、末端から多少ずれていても構わない。なお、引き出し線路の引き出しの方向は、図２に示す方向（Ｘ方向）に限定されるものではない。例えば、平面スパイラル線路の他端の延出方向と垂直な方向（Ｙ方向）であってもよい。また、コイル部品は一つのチップの中に複数のコイル部を形成してアレイ化してあってもよい。

また、図２に示す構成では、第１の引き出し線路７の第１の線路部と、第２の引き出し線路９の第４の線路部とは、上述のように平行であり、かつそれぞれ第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５の外側まで、すなわちスパイラル線路の外縁を越えてＸ方向に延出するようにしてある。したがって、第１の引き出し線路７と前記第２の引き出し線路９とは、少なくとも平面スパイラル線路と重なりを持つ部分では互いに平行である。

図１、２に示す構成では、さらに、第１の引き出し線路７の第１の線路部と、第２の引き出し線路９の第４の線路部とが、第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５の面の垂直方向、すなわちＺ方向から見て重なるようにしてある。

第１の平面スパイラル線路４の他端は外部電極１４に接続され、第１の引き出し線路７は外部電極１５に接続されている。また、第２の平面スパイラル線路５の他端は外部電極１６に接続され、第２の引き出し線路９は外部電極１７に接続されている。

図３（Ａ）は図２に示す構造のＡ−Ａ’断面を示し、図３（Ｂ）には従来構造を比較して示す。図３（Ｂ）の従来構造では引き出し線路１０、１１がスパイラル線路１２、１３の対向する面の外側にあるため、引き出し線路１０、１１の特性インピーダンスがミスマッチとなり、高周波における信号の伝送損失が増加し、波形歪も増加する。また、特性インピーダンスのミスマッチを低減するために引き出し線の線幅を広くすると、引き出し線路とスパイラル線路との間の線間容量が増加し、高周波特性が悪化する。また、引き出し線路が磁性層に近いため、漏れ磁束による磁気損失が大きくなり信号損失が大きくなる。図３（Ａ）の本発明の実施形態の構造では引き出し線路７、９が平面スパイラル線路４、５の対向する面の内側にあるため、引き出し線路７、９の特性インピーダンスも整合を取ることができ、高周波まで信号の伝送損失を低減できる。第１の引き出し線路と第２の引き出し線路は、対向する平面スパイラル線路の間にあれば、磁性層から遠くすることができ、漏れ磁束による磁気損失を低減することが可能である。したがって、第１の引き出し線路と第２の引き出し線路は、必ずしも互いに平行な部分を有していなくてもよく、Ｚ方向から見て所定の角度を有して非平行であってもよい。ただし、インピーダンスマッチングの取りやすさの観点からは、平行部分を有することが好ましい。また、該平行な部分は、引き出し線路の少なくとも一部にあればよいが、平面スパイラル線路との信号干渉を抑制するためには、平面スパイラル線路と重なりを持つ部分では平行な部分となっていることが好ましい。前記構成は特にコモンモードフィルタに好適である。

次に、別の実施形態（第２の実施形態）を図４を用いて説明する。図４に示す構成は、第１の引き出し線路と第２の引き出し線路が互いに平行である部分を有する別の実施形態である。図４の構成では、第１の引き出し線路７と第２の引き出し線路９とがＹ方向にずれて配置されている。すなわち、第１の平面スパイラル線路４、第２の平面スパイラル線路５との接続部分がＹ方向にずれており、かかる点が図２の構成と異なる。この場合、第１の引き出し線路７と第２の引き出し線路９とがＹ方向にずれている以外の部分は同じ構成としてある。かかる構成においても、引き出し線路７、９が平面スパイラル線路４、５の対向する面の内側にあり、さらにその一部が互いに平行になっていることから、磁気損失の低減、引き出し線の特性インピーダンスの整合が容易となる。なお、図４の構成では、第１の引き出し線路７と第２の引き出し線路９とは、第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５の垂直方向、すなわちＺ方向から見て重ならないようになっており、かかる点が図３の構成と異なる。

次に、さらに別の実施形態（第３の実施形態）を図５を用いて説明する。図５に示す構成は、第１の引き出し線路と第２の引き出し線路の線幅が、第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路の線幅よりも小さい実施形態である。絶縁層３ｃに形成されている第１の引き出し線路７と絶縁層３ｄに形成されている第２の引き出し線路９の線幅が、第１の平面スパイラル線路４と第２の平面スパイラル線路５の線幅よりも小さくしてある以外の構成は、図２に示す第１の実施形態の場合と同じである。引き出し線路の線幅と平面スパイラル線路の線幅との関係を前記関係とすることにより、平面スパイラル線路と引き出し線路の両方を差動モードに対しインピーダンスマッチングを取ることができる。さらに平面スパイラルコイルと引き出し線の対向部分が減少するため、寄生容量を低減でき、良好な高周波特性を得ることができる。

第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路を挟むように配置される磁性層は、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトに代表されるスピネルフェライトや、Ｚ型やＹ型に代表される六方晶フェライトなどのソフトフェライトを用いればよい。このうち磁気異方性が高い六方晶フェライトは、スピネルフェライトのスネークの限界と呼ばれる透磁率の周波数限界を超えて高周波まで透磁率が維持される。したがって、六方晶フェライトは、高周波まで高い同相モードインピーダンスを得ることができ、高周波まで高いノイズ減衰特性を得ることができる点で好ましい。

次に、図１および図２を用いて本発明の構造の作製工程の一例を説明する。磁性層１、２には、フェライトの焼結板基板を所定の厚さと寸法に加工して供する。磁性層２であるフェライト基板の上にフォトリソグラフィにより、ポリイミド等の耐熱性樹脂からなる絶縁層３と銀または銅からなる平面スパイラル線路４、５、および引き出し線路７、９とを積層する。引き出し線路と平面スパイラル線路はビア等により電気的接続を取る。その上に磁性層１としてフェライト基板を接合する。接合は例えば接着剤を用いて行う。切断後、外部電極１４、１５、１６、１７をメッキまたはスパッタによりチップ外部に形成する。絶縁層３と平面スパイラル線路４および５、引き出し線路７および９は、セラミックグリーンシート上に銀ペーストを印刷して積層し、焼成するＬＴＣＣプロセスを適用してもよい。また、本発明に係るコイル部品は、電極パターンを形成したポリイミド等の薄シートを貼り合せて積層した多層フレキシブル基板により作製してもよい。

本発明のコイル部品の一実施形態の外観を示す図である。本発明のコイル部品の一実施形態の内部構造を示す分解斜視図である。本発明のコイル部品の一実施形態の断面（Ａ）と従来構造の断面（Ｂ）を比較して示す図である。本発明のコイル部品の他の実施形態の断面を示す図である。本発明のコイル部品の他の実施形態の内部構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１、２：磁性層
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ：絶縁層
４、５：平面スパイラル線路
１２、１３：スパイラル線路
６、８：スパイラル中心側の一端
７、９：引き出し線路
１０、１１：引き出し線路
１４、１５、１６、１７：外部電極

Claims

絶縁層を介して対向して配置された第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路と、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路の対向する側とは反対の側にそれぞれ配置された磁性層を備え、前記第１の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第１の引き出し線路と、前記第２の平面スパイラル線路のスパイラル中心側の一端に接続して引き出された第２の引き出し線路とが、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路との間に配置されているコイル部品。
前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路とは、少なくとも一部が互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路とは、少なくとも平面スパイラル線路と重なりを持つ部分では互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路の前記少なくとも一部は、前記第１の平面スパイラル線路と前記第２の平面スパイラル線路の面に垂直な方向から見て重なりを持つことを特徴とする請求項２または３に記載のコイル部品。
前記第１の引き出し線路と前記第２の引き出し線路の線幅が、前記第１の平面スパイラル線路と第２の平面スパイラル線路の線幅よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。
前記磁性層が六方晶フェライトで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコイル部品。