JP2015005695A - コイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電体を接合する工程が不要となってコイル製品価格の低廉化を図りながら、接続部信頼性の低下を招くことのない、巻き構造のコイルを簡単に提供する。【解決手段】 コイル１は、非磁性体または磁性体からなる下側基材２および上側基材３と、電気絶縁性を有するシート４とを備えて構成されている。シート４は、連続する２つの上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄを１周期とする周期で折り曲げられている。下側基材２は、底面２ａに対向する一面２ｂに、シート４の矩形状の曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を有する。上側基材３は、上面３ａに対向する一面３ｂに、シート４の矩形状の曲がりに上方から嵌合する凹凸形状を有する。これら下側基材２と上側基材３との間にシート４を挟んでプレスすることで、シート４が折り曲げられ、シート４上に形成された導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが巻き線形状を呈して、巻き構造コイル１が製造される。【選択図】 図１

Description

本発明は、導体路が巻かれて構成されるコイルおよびその製造方法に関するものである。

従来この種のコイルとしては、例えば、特許文献１に開示された折り曲げコイルがある。この折り曲げコイルは、電気絶縁性および可撓性を有したシート状基板が曲げ軸で折り曲げられて構成される。シート状基板の片面には、曲げ軸に対して、１つのパターンの端部の曲げ軸方向の位置と、隣接するパターンの別の端部の曲げ軸方向の位置とが一致するパターンで、多数の導電体が一定の間隔をおいて形成されている。このシート状基板が、導電体が形成された面を内側にして曲げ軸で曲げられ、互いに重なる導電体の端部が半田からなる接合材によって接合されることで、連続した導体路が形成されてヘリカル型巻線コイルが構成される。

また、従来、この種のコイルとして、例えば、特許文献２に開示されたボビンコイルもある。このボビンコイルは、絶縁フィルムが円筒状に湾曲されて構成される。絶縁フィルム上には、その対向する２辺に沿って複数の導体の各両端が配置され、かつ、一定のピッチで互いに隔たるように配設されて、導体列が形成されている。この絶縁フィルムが、導体列が略螺旋状に一列に繋がるように対向する２辺が合わされて円筒状に湾曲され、一方の辺に位置する導体の端部が他方の辺に位置する隣列する導体の端部に電気的に接続されることで、空芯コイル体が構成される。

特開平１１−２６５８１３号公報 特開２００２−９３６４９号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１および特許文献２に開示されたいずれのコイルにおいても、複数の導電体を接合材によって接合することで、巻線状の導体路を形成している。このため、上記従来のいずれのコイルも、導電体を接合材によって接合する工程が必須となり、製品価格の低廉化を図ることができない。また、導電体の接続部が多数存在するため、コイルの製品としての接続部信頼性の低下を招く可能性が高い。従って、上記従来の各コイルは、導電体の一つ一つの各接続部の接続信頼性を向上させる構造もしくは製法がさらに必要となり、製品価格の上昇は免れ得ない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
幅方向において所定のパターンで振幅し、長さ方向において前記パターンが所定回数周期的に繰り返される単一の導体路が電気絶縁性を有するシート上に形成され、厚み方向において、前記パターンが繰り返される周期でシートが曲げられて、導体路が巻かれたコイルあって、
シートが、長さ方向において上り斜面と下り斜面とが交互に現れる、連続する２つの面を１周期とする周期で折り曲げられ、
導体路が、連続する２つの面に形成される部分を１周期として前記パターンを繰り返す
ことを特徴とするコイルを構成した。

本構成によれば、導体路は、長さ方向に進行するのに連れ、コイルの厚み方向において、折り曲げられたシートの上り斜面への上昇と下り斜面の下降とを交互に繰り返し、幅方向において、所定のパターンで振幅して、巻き構造を呈する。従って、単一の導体路が形成されたシートが、連続する２つの面を１周期とする周期で単に折り曲げられことで、シート上に形成された導体路が巻かれて、コイルが形成される。従って、従来のコイルのように、複数の導電体を接続してコイルを構成する導体路を形成する必要がなくなる。このため、導電体の接続部を備えること無く、巻線型コイルに似た巻き構造のコイルを形成することが可能になる。この結果、導電体を接合する工程が不要となってコイル製品価格の低廉化を図りながら、接続部信頼性の低下を招くことのない、巻線型コイルに似た巻き構造のコイルを簡単に提供することができる。

また、シートが、連続する２つの面を１周期とする周期で鋸歯状に折り曲げられので、連続する４つの面を１周期とする周期で矩形波状に折り曲げられ、１折り曲げ周期で導体路が１周期の振幅を行う場合に比較して、少ない回数で１巻き当たりの折り曲げを行える。このため、同外形寸法のコイルにおいて、より多くの巻き数を稼ぐことができるので、大きなインダクタンスを有する巻き構造コイルを提供することができる。また、同じ巻き数のコイルにおいて、シートの折り曲げ回数を少なくすることができるので、シートの信頼性の向上を期待することができる。

また、導体路の幅を広くすることで、斜面上に形成された導体路が厚み方向に占める高さは大きくなる。このため、巻き構造コイルの内径が小さくなってコイル内径部の断面積が小さくなり、コイル内径部を磁束が通り難くなるので、コイルのＱ値は低くなる。しかし、コイルの直流抵抗値は低くなるので、大電流を流せる巻き構造コイルが提供される。他方、導体路の幅を狭くすることで、斜面上に形成された導体路が厚み方向に占める高さは小さくなる。このため、巻き構造コイルの内径および内径部断面積の大きさを確保することができ、コイル内径部を磁束が通り易くなるので、高いＱ値を持つ巻き構造コイルが提供される。また、幅方向における導体路の振幅高さを大きくすることで、巻き構造コイルの内径部の断面積を大きくすることができる。このため、コイル内径部を磁束がさらに通り易くなるので、より高いＱ値を持つ巻き構造コイルが提供される。

また、本発明は、導体路が、シートの折り曲げ線に交差して上り斜面および下り斜面に形成されることを特徴とする。

本構成によれば、シートの折り曲げによって導体路が曲げられる部分は、シートの折り曲げ線に導体路が交差する部分だけになる。このため、導体路が曲げられる部分が少なくなるので、導体路の信頼性の向上を期待することができる。また、導体路の大部分が面部に位置するので、シートの折り曲げ部に沿って導体路を形成する場合に比較して、シートの折り曲げの影響を受けずに任意の幅の導体路を形成し易くなる。このため、シートの折り曲げ線に沿って導体路を形成する場合に比較して、導体路の幅を広くすることが可能になり、コイルの直流抵抗値を容易に低減化することができる。

また、本発明は、導体路が、シートの折り曲げ線に沿って形成された所定長の部分を有して形成されることを特徴とする。

本構成によれば、シートの折り曲げ線に沿って形成された所定長の導体路部分は、折り曲げられたシートの最も外側に位置する。従って、同じ外形寸法で同じ導体路幅のコイルにおいて、コイルの巻き径を最も大きく形成することができる。このため、コイル内径部の断面積を大きく確保でき、コイル内径部を磁束が通り易くなって、コイルのＱ値を高くすることができる。

また、本発明は、導体路が、矩形波状に振幅するパターンを有し、上り斜面または下り斜面のいずれか一方に１振幅の所定割合部分が形成され、いずれか他方に１振幅の残りの割合部分が形成されることを特徴とする。

本構成によれば、導体路は、長さ方向に進行するのに連れ、コイルの厚み方向において、シートの上り斜面での上昇と下り斜面での下降とを交互に繰り返し、幅方向において、上り斜面または下り斜面のいずれか一方の斜面で、１振幅の所定割合分を振幅し、いずれか他方の斜面で、１振幅の残りの割合分を振幅して、巻き構造を呈する。

また、本発明は、導体路が、正弦波状に振幅するパターンを有し、上り斜面および下り斜面に正弦波の１周期の半周期部分がそれぞれ形成されることを特徴とする。

本構成によれば、導体路は、長さ方向に進行するのに連れ、コイルの厚み方向において、シートの上り斜面での上昇と下り斜面での下降とを交互に繰り返し、幅方向において、上り斜面および下り斜面の各斜面で、１周期の半周期の正弦波をそれぞれ描くパターンで振幅して、巻き構造を呈する。

また、本発明は、シートの周囲を囲む基材を備えたことを特徴とする。

本構成によれば、シートの曲げ形状がシートの周囲を囲む基材によって保たれ、強度が確保されるので、コイルの製品取り扱い性が向上する。

また、本発明は、シートの曲がりに嵌合する凹凸形状を一面に有する基材を備えたことを特徴とする。

本構成によれば、シートの曲げ形状が、シートの曲がりに嵌合する凹凸形状を一面に有する基材によって保たれ、強度が確保されるので、コイルの製品取り扱い性が向上する。また、シートの曲がりに嵌合する凹凸形状が連続して１面に形成されたマザー基板を用いて、マザー基板の上にシートを嵌合させて個々の製品に分割することで、１枚のマザー基板から多数個の製品を取るウエハ加工によって本構造のコイルを製造することができる。

また、本発明は、
導体路が、その巻き始めおよび巻き終わりのシート上に電極パットを備え、
シートが、基材の両側部を覆って基材の底面側に曲げ返され、基材の底面に電極パットを露出させて曲げられる
ことを特徴とする。

本構成によれば、導体路の巻き始めおよび巻き終わりに導体路に一体に形成された電極パットが基材の底面に露出し、外部電極を構成する。このため、導電体の接続部を全く有すること無く、コイルに外部電極を備えることができ、外部電極を備えた巻き構造のコイルを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。また、基材の両側部で導体路が曲げ返されることで、コイルの長さ方向に外部電極形成のための寸法を取る必要がなくなり、コイルの長さ方向を全て巻線形成に使用することができる。このため、同外形寸法および同構成材料のコイルにおけるインダクタンス取得効率を上げることができる。

また、本発明は、シートの曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を一面に有する下側基材と、シートの曲がりに上方から嵌合する凹凸形状を一面に有する上側基材とを備えたことを特徴とする。

本構成によれば、シートの曲がりに下方および上方から嵌合する凹凸形状をそれぞれ一面に有する下側基材および上側基材によってシートが挟まれることで、シートの曲げ形状が保たれ、強度が確保されるので、コイルの製品取り扱い性が向上する。また、シートの曲がりに下方および上方から嵌合する凹凸形状が連続してそれぞれの１面に形成された下側マザー基板および上側マザー基板を用いて、これら下側および上側マザー基板の間にシートを挟んで個々の製品に分割することで、マザー基板から多数個の製品を取るウエハ加工によって本構造のコイルを製造することができる。

また、本発明は、下側基材の凹凸形状と上側基材の凹凸形状との各凹凸ピッチおよび各凹凸深さが均一でかつ同一であることを特徴とする。

本構成によれば、下側基材または上側基材の一方を他方に対してピッチ方向にずらし、かつ反転させることで、下側基材または上側基材の一方を下側基材および上側基材の双方として用いることができる。従って、下側基材と上側基材との間に互換性が生じ、下側基材および上側基材の成形加工をプレスによって行う場合、同一のプレス金型で下側基材および上側基材のプレス成形加工を行うことができる。このため、コイルの製品１個当たりに必要とされる金型のコストを半減することができ、巻き構造コイルの製造コストをさらに低減することが可能になる。

また、本発明は、
上側基材が、下側基材の両側部を覆って山面が下側基材の底面と並ぶ凸部を両端部に備え、
導体路が、その巻き始めおよび巻き終わりのシート上に電極パットを備え、
シートが、上側基材の両端部に備えられた凸部の山面に電極パットが露出して曲げられる
ことを特徴とする。

本構成によれば、導体路の巻き始めおよび巻き終わりに導体路に一体に形成された電極パットが、上側基材の両端部に備えられた凸部の山面に露出し、外部電極を構成する。このため、導電体の接続部を全く有すること無く、コイルに外部電極を備えることができ、外部電極を備えた巻き構造のコイルを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。

また、本発明は、基材の側面に露出する導体路の巻き始めおよび巻き終わりに電気的に接続された外部電極を備えることを特徴とする。

本構成によれば、基材の側面に露出する導体路の巻き始めおよび巻き終わりにだけ外部電極を接続することで、基材の側面に外部電極を備える巻き構造のコイルを構成することができる。このため、導電体の接続箇所が２箇所で、接続信頼性の低下を招くことの懸念が極めて少ない、外部電極を備えた巻き構造のコイルを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。

また、本発明は、基材が、非磁性体または磁性体からなることを特徴とする。

本構成によれば、基材が非磁性体からなる場合には基材の透磁率が小さくなり、インダクタンスを低く抑えることができるので、高周波用途の巻き構造コイルが提供される。また、基材が磁性体からなる場合には基材の透磁率が大きくなるので、用いる磁性体の種類を選択することで、所望の大きさのインダクタンスを有する巻き構造コイルが得られる。

また、本発明は、下側基材と上側基材との間にシートを挟んでプレスすることでシートを曲げるコイルの製造方法を構成した。

本構成によれば、シートを曲げて導体路を巻き構造に加工する工程と、下側基材と上側基材とを嵌合させてシートの曲げ形状を保つ強度に加工する工程とが、下側基材と上側基材との間にシートを挟んでプレスする１つの工程で行われる。このため、製造工程が少なくなり、巻き構造コイルの製品コストをさらに低減することができる。

また、本発明は、シートの両面に接着剤を付けてプレスを行うことを特徴とする。

本構成によれば、シートを曲げて導体路を巻き構造に加工する工程と、下側基材と上側基材とを嵌合させてシートの曲げ形状を保つ強度に加工する工程と、下側基材と上側基材との間にシートを接合する工程とが、下側基材と上側基材との間にシートを挟んでプレスする１つの工程で行われる。このため、製造工程がさらに少なくなり、巻き構造コイルの製品コストをさらに低減することができる。

本発明によれば、上記のように、導電体を接合する工程が不要となってコイル製品価格の低廉化を図りながら、接続部信頼性の低下を招くことのない、巻線型コイルに似た巻き構造のコイルを簡単に提供することができる。

本発明の第１，第２，第３の各実施形態によるコイルの外観斜視図である。 図１に示すコイルを構成する下側基材および上側基材の外観斜視図である。 （ａ）は、第１の実施形態によるコイルを構成するシートが折り曲げられる前の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すシートが折り曲げられた状態の斜視図、（ｃ）は、（ａ）に示すシートが別の態様で折り曲げられた状態の斜視図である。 （ａ）は、第２の実施形態によるコイルを構成するシートが折り曲げられる前の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すシートが折り曲げられた状態の斜視図、（ｃ）は、（ａ）に示すシートが別の態様で折り曲げられた状態の斜視図である。 （ａ）は、第３の実施形態によるコイルを構成するシートが折り曲げられる前の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すシートが折り曲げられた状態の斜視図、（ｃ）は、（ａ）に示すシートが別の態様で折り曲げられた状態の斜視図である。 （ａ）は、各実施形態によるコイルと比較されるコイルを構成するシートが折り曲げられる前の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示すシートが折り曲げられた状態の斜視図である。 各実施形態の変形例によるコイルの外観斜視図である。 （ａ）は、各実施形態の他の変形例によるコイルの外部電極を備える前の外観斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示すコイルの外部電極を備えた外観斜視図である。 図８に示す構造のコイルが得られるマザー基板の側面図である。

次に、本発明のコイルおよびその製造方法の実施形態について、説明する。

図１は、本発明の第１，第２，第３の各実施形態によるコイル１の外観斜視図である。

コイル１は、非磁性体または磁性体からなる下側基材２および上側基材３と、電気絶縁性を有するシート４とを備えて構成されており、幅Ｗ，長さＬ，厚みｔの直方体状をしている。下側基材２は、その外観が図２（ｂ）に示され、底面２ａに対向する一面２ｂに、シート４の鋸歯状の折れ曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を、コイル１の巻き数分有する。上側基材３は、その外観が図２（ａ）に示され、上面３ａに対向する一面３ｂに、シート４の鋸歯状の折れ曲がりに上方から嵌合する凹凸形状を、コイル１の巻き数分有する。また、上側基材３は、下側基材２の両側部２ｃ，２ｃを覆って山面３ｃ，３ｃが下側基材２の底面２ａと並ぶ凸部３ｄ，３ｄを両端部に備えている。コイル１の厚みｔは、凸部３ｄ，３ｄの高さ寸法になっている。下側基材２の長さは、これら凸部３ｄ，３ｄの分、上側基材３の長さよりも短くなっている。シート４は、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂や、セラミック等の材質からなり、これら下側基材２および上側基材３の各凹凸形状部間に挟まれて、設けられている。

図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるコイル１に用いられるシート４が折り曲げられる前の平面図である。シート４上には単一の導体路５Ａが、銅、銀などの一般的な内部電極材料を用いて、印刷法やリソグラフィー技術などの一般的な電極形成法によって形成されている。この導体路５Ａは、コイル１の幅Ｗ方向において、所定の正弦波状パターンで振幅し、コイル１の長さＬ方向において、この正弦波状パターンがコイル１の巻き数に相当する所定回数周期的に繰り返されて、ミアンダ形状に形成されている。このシート４が、厚みｔ方向において、正弦波状パターンが繰り返される１周期を１周期とする周期で、図３（ｂ）の斜視図に示すように折り曲げられることで、導体路５Ａは巻き線形状を呈する。

シート４の上記の折り曲げは、図３（ａ）に一点鎖線で示す折り曲げ線を谷折り線ｖ、破線で示す折り曲げ線を山折り線ｍとして行われ、長さＬ方向において上り斜面Ｕと下り斜面Ｄとが交互に現れる、連続する２つの面を１周期とする周期で折り曲げられる。また、導体路５Ａは、シート４の折り曲げ線に交差して上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄに形成されており、正弦波振幅パターンの１周期の半周期部分が、上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄのそれぞれに形成されている。従って、導体路５Ａは、長さＬ方向に進行するのに連れ、コイル１の厚みｔ方向において、シート４の上り斜面Ｕでの上昇と下り斜面Ｄでの下降とを交互に繰り返し、幅Ｗ方向において、上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄの各斜面で、１周期の半周期の正弦波をそれぞれ描くパターンで振幅して、巻き構造を呈する。

導体路５Ａは、その巻き始めおよび巻き終わりのシート４上に電極パット５ａ，５ａを備える。シート４は、上側基材３の両端部に備えられた凸部３ｄ，３ｄの山面３ｃ，３ｃに、電極パット５ａ，５ａが露出して折り曲げられる。このため、電極パット５ａ，５ａの前の側面Ｓにおける導体路５Ａは、直線状に形成されている。なお、この側面Ｓにおける導体路５Ａは、必ずしも直線状に形成する必要は無く、上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄと同様に正弦波状に振幅させてもよい。

図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるコイル１に用いられるシート４が折り曲げられる前の平面図、同図（ｂ）は同シート４を折り曲げた状態の斜視図である。なお、同図において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第２の実施形態によるコイル１では、図４（ａ）に示すように、導体路５Ｂを、コイル１の幅Ｗ方向において、所定の矩形波状パターンで振幅させ、コイル１の長さＬ方向において、この矩形波状パターンをコイル１の巻き数に相当する所定回数周期的に繰り返して、ミアンダ形状に形成する。この際、導体路５Ｂは、幅Ｗ方向において、最も低い振幅高さｈ_０から最も高い振幅高さｈ_１まで振れ、その後、最も低い振幅高さｈ_０まで戻る振幅を１振幅とした場合、上り斜面Ｕまたは下り斜面Ｄのいずれか一方に、１振幅の所定割合部分が形成される。本例では上り斜面Ｕに１振幅の１／４部分が形成される。また、上り斜面Ｕまたは下り斜面Ｄのいずれか他方に、１振幅の残りの割合部分が形成される。本例では下り斜面Ｄに１振幅の３／４部分が形成される。

この第２の実施形態によるコイル１でも、シート４は、図４（ｂ）の斜視図に示すように第１の実施形態によるコイル１と同様にして折り曲げられる。導体路５Ｂは、長さＬ方向に進行するのに連れ、コイル１の厚みｔ方向において、シート４の上り斜面Ｕでの上昇と下り斜面Ｄでの下降とを交互に繰り返し、幅Ｗ向において、上り斜面Ｕで１振幅の１／４割合分を振幅し、下り斜面Ｄで１振幅の３／４割合分を振幅して、巻き構造を呈する。

図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるコイル１に用いられるシート４が折り曲げられる前の平面図、同図（ｂ）は同シート４を折り曲げた状態の斜視図である。なお、同図において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第３の実施形態によるコイル１では、図５（ａ）に示すように、導体路５Ｃを、コイル１の幅Ｗ方向において、シート４の谷折り線ｖおよび山折り線ｍに沿って形成された所定長の部分を有して、所定の矩形波状パターンで振幅させ、コイル１の長さＬ方向において、この矩形波状パターンをコイル１の巻き数に相当する所定回数周期的に繰り返して、ミアンダ形状に形成する。

この第３の実施形態によるコイル１でも、シート４は、図５（ｂ）の斜視図に示すように第１の実施形態によるコイル１と同様にして折り曲げられる。導体路５Ｃは、長さＬ方向に進行するのに連れ、コイル１の厚みｔ方向において、シート４の上り斜面Ｕでの上昇と下り斜面Ｄでの下降とを交互に繰り返し、幅Ｗ向において、谷折り線ｖに沿って振幅して、上り斜面Ｕを長さＬ方向に水平に横切った後、山折り線ｍに沿って振幅して、下り斜面Ｄを長さＬ方向に水平に横切り、巻き構造を呈する。

第１，第２，第３の各実施形態では、下側基材２と上側基材３との間にシート４を挟んでプレスすることで、シート４が図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示すように折り曲げられて、コイル１が製造される。この際、シート４の両面に接着剤が付けられて、プレス加工が行われる。用いる接着剤の種類は一般的な接着剤でよく、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤などが用いられる。

このような第１，第２，第３の各実施形態のコイル１によれば、単一の導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが形成された図３（ａ），図４（ａ），図５（ａ）に示すシート４が、連続する２つの上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄを１周期とする周期で単に曲げられことで、シート４上に形成された導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが巻かれて、コイル１が形成される。従って、従来のコイルのように、複数の導電体を接続してコイルを構成する導体路を形成する必要がなくなる。このため、導電体の接続部を備えること無く、巻線型コイルに似た巻き構造のコイル１を形成することが可能になる。この結果、導電体を接合する工程が不要となってコイル製品価格の低廉化を図りながら、接続部信頼性の低下を招くことのない、巻線型コイルに似た巻き構造のコイル１を簡単に提供することができる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１によれば、シート４の曲がりに下方および上方から嵌合する凹凸形状をそれぞれ一面２ｂおよび３ｂに有する下側基材２および上側基材３によってシート４が挟まれることで、シート４の図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示す折り曲げ形状が保たれ、強度が確保されるので、コイル１の製品取り扱い性が向上する。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１においては、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりに導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃに一体に形成された電極パット５ａ，５ａが、上側基材３の両端部に備えられた凸部３ｄ，３ｄの山面３ｃ，３ｃに露出し、外部電極を構成する。このため、導電体の接続部を全く有すること無く、コイル１に外部電極を備えることができ、外部電極を備えた巻き構造のコイル１を安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１においては、シート４は、上記のように、連続する２つの上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄを１周期とする周期で鋸歯状に折り曲げられる。このため、図６（ａ）に示すシート４Ａが、同図（ｂ）に示すように、長さＬ方向において谷面Ｖと山面Ｍとが側面Ｓを介して交互に現れる、連続する４つの面を１周期とする周期で矩形波状に折り曲げられ、１折り曲げ周期で導体路５Ｄが１周期の振幅を行う場合に比較して、少ない回数で１巻き当たりの折り曲げを行える。なお、図６において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。このため、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１によれば、同外形寸法のコイルにおいて、より多くの巻き数を稼ぐことができるので、大きなインダクタンスを有する巻き構造コイル１を提供することができる。また、同じ巻き数のコイルにおいて、シート４の折り曲げ回数を少なくすることができるので、シート４の信頼性の向上を期待することができる。なお、単位長さ当たりのシート４の折り曲げ回数を多くして、シート４の折り曲げ角度を急峻にすると、コイル１のインダクタンス分は大きくなるが、コイル１を製造し難くなる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１においては、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの幅ｂ（図３（ａ），図４（ａ），図５（ａ）参照）の大きさや、シート４における導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの形成位置を適宜選択することで、様々な特性を備えるコイル１を簡易に製作することができる。

例えば、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの幅ｂを広くすることで、上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄ上に形成された導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃがコイル１の厚みｔ方向に占める高さは大きくなる。このため、巻き構造コイル１の巻き内径が小さくなってコイル内径部の断面積が小さくなり、コイル内径部を磁束が通り難くなるので、コイル１のＱ値は低くなる。しかし、コイル１の直流抵抗値Ｒ_ＤＣは低くなるので、大電流を流せる巻き構造コイル１が提供され、大電流対応のフェライトビーズの商品化が可能になる。他方、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの幅ｂを狭くすることで、上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄ上に形成された導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃがコイル１の厚みｔ方向に占める高さは小さくなる。このため、巻き構造コイル１の内径および内径部断面積の大きさを確保することができ、コイル内径部を磁束が通り易くなるので、高周波でも高いインピーダンスを有する、高いＱ値を持つ巻き構造コイル１が提供される。また、コイル１の幅Ｗ方向における導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの振幅高さを大きくすることで、巻き構造コイル１の内径部の断面積をさらに大きくすることができる。このため、コイル内径部を磁束がさらに通り易くなるので、より高いＱ値を持つ巻き構造コイル１が提供される。

また、図５に示すシート４を用いる第３の実施形態のコイル１によれば、シート４の折り曲げ線に沿って形成された所定長の導体路５Ｃ部分は、折り曲げられたシート４の最も外側に位置する。従って、同じ外形寸法で同じ導体路５Ｃの幅ｂのコイルにおいて、コイルの巻き径を最も大きく形成することができる。このため、コイル内径部の断面積を大きく確保でき、コイル内径部を磁束が通り易くなって、コイル１のＱ値を高くすることができる。

また、図３，図４に示すシート４を用いる第１，第２の各実施形態のコイル１においては、シート４の折り曲げによって導体路５Ａ，５Ｂが曲げられる部分は、シート４の谷折り線ｖおよび山折り線ｍに導体路５Ａ，５Ｂが交差する部分だけになる。このため、導体路５Ａ，５Ｂが曲げられる部分が少なくなるので、導体路５Ａ，５Ｂの信頼性の向上を期待することができる。また、導体路５Ａ，５Ｂの大部分が上り斜面Ｕおよび下り斜面Ｄの面部に位置するので、第３の実施形態のコイル１のように、シート４の折り曲げ部に沿って導体路５Ｃを形成する場合に比較して、シート４の折り曲げの影響を受けずに任意の幅ｂの導体路５Ａ，５Ｂを形成し易くなる。このため、シート４の折り曲げ線に沿って導体路５Ｃを形成する場合に比較して、導体路５Ａ，５Ｂの幅ｂを広くすることが可能になり、コイル１の直流抵抗値Ｒ_ＤＣを容易に低減化することができる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１においては、下側基材２および上側基材３がアルミナ等の非磁性体からなる場合には、下側基材２および上側基材３の透磁率が小さくなる。このため、コイル１のインダクタンスを低く抑えることができるので、高周波用途の巻き構造コイル１が提供される。また、下側基材２および上側基材３がフェライト等の磁性体からなる場合には、下側基材２および上側基材３の透磁率が大きくなる。このため、用いる磁性体の種類を選択することで、所望の大きさのインダクタンスを有する巻き構造コイル１が得られる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１の製造方法によれば、シート４を曲げて導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃを巻き構造に加工する工程と、下側基材２と上側基材３とを嵌合させてシート４の曲げ形状を保つ強度に加工する工程とが、下側基材２と上側基材３との間にシート４を挟んでプレスする１つの工程で行われる。このため、製造工程が少なくなり、巻き構造コイル１の製品コストをさらに低減することができる。

また、第１，第２，第３の各実施形態のコイル１の製造方法によれば、シート４の両面に接着剤が付けられて上記のプレス加工が行われるので、シート４を曲げて導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃを巻き構造に加工する工程と、下側基材２と上側基材３とを嵌合させてシート４の曲げ形状を保つ強度に加工する工程と、下側基材２と上側基材３との間にシート４を接合する工程とが、下側基材２と上側基材３との間にシート４を挟んでプレスする１つの工程で行われる。このため、製造工程がさらに少なくなり、巻き構造コイル１の製品コストをさらに低減することができる。

なお、上記の第１，第２，第３の各実施形態では、シート４の曲がりに下方および上方から嵌合する下側基材２および上側基材３により、シート４の強度を保つ構造を構成した場合について、説明した。しかし、電極パット５ａ，５ａを露出させてシート４の周囲に樹脂を充填し、シート４の周囲を樹脂で直方体状に囲む樹脂基材などを備えることで、シート４の強度を保つ構造を構成するようにしてもよい。本構成によれば、シート４の曲げ形状がシート４の周囲を囲む樹脂などの基材によって保たれ、強度が確保されるので、本構成によっても、コイル１の製品取り扱い性が向上する。

また、上側基材３を備えず、シート４の曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を一面２ｂに有する下側基材２だけを備えることで、シート４の強度を保つ構造を構成するようにしてもよい。本構成によれば、シート４の曲げ形状が下側基材２だけによって保たれ、強度が確保されるので、本構成によっても、コイル１の製品取り扱い性が向上する。

この際、シート４の電極パット５ａ，５ａ前の折り方を、上記の各実施形態と異なり山折りとすることで、シート４は、図３（ｃ），図４（ｃ），図５（ｃ）の斜視図に示すように、両端部が内側に折り返された形状に折られる。このため、下側基材２だけを備えることで得られるコイル１Ａは、図７の斜視図に外観が示されるようになる。なお、図７において図２および図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。このコイル１Ａにおいては、シート４は、下側基材２の両側部２ｃ，２ｃを覆って下側基材２の底面２ａ側に両端部が曲げ返され、下側基材２の底面２ａに電極パット５ａ，５ａを露出させて、曲げられている。図７においては導体路５Ａが形成されたシート４を図示しているが、導体路５Ｂ，５Ｃが形成されたシート４によっても、同様なコイル１Ａが得られる。

本構成のコイル１Ａによれば、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりに導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃに一体に形成された電極パット５ａ，５ａが下側基材２の底面２ａに露出し、外部電極を構成する。このため、本構成のコイル１Ａによっても、導電体の接続部を全く有すること無く、コイル１Ａに外部電極を備えることができ、外部電極を備えた巻き構造のコイル１Ａを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。また、下側基材２の両側部で導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが曲げ返されることで、コイル１Ａの長さＬ方向に外部電極形成のための寸法を図１に示すコイル１のように取る必要がなくなり、コイル１Ａの長さＬ方向を全て巻線形成に使用することができる。このため、同外形寸法および同構成材料のコイルにおけるインダクタンス取得効率を上げることができる。図７に示すコイル１Ａが奏するこのような作用効果は、凸部３ｄ，３ｄを備えない次述する図８に示す上側基材３Ａを用い、シート４を下側基材２と上側基材３Ａとの間に挟んだ構成においても、得られる。

また、上記の第１，第２，第３の各実施形態では、上側基材３の両端部に凸部３ｄ，３ｄを備え、凸部３ｄ，３ｄの山面３ｃ，３ｃに電極パット５ａ，５ａを露出させて外部電極を構成した場合について、説明した。しかし、このような凸部３ｄ，３ｄを備えずに、例えば図８（ａ）の外観斜視図に示すように、上側基材３Ａを構成するようにしてもよい。なお、図８において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。この場合、下側基材２と上側基材３Ａとによって構成される基材６の側面６ａに露出する導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりに、同図（ｂ）に示すように外部電極７を電気的に接続する。この外部電極７の形成は例えばディップ塗布法などで行われる。

本構成によれば、基材６の側面６ａに露出する導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりにだけ外部電極７を接続することで、基材６の側面６ａに外部電極７を備える巻き構造のコイル１Ｂを構成することができる。また、上記の各実施形態のように、上側基材３の両端部に凸部３ｄ，３ｄを形成する必要が無く、また、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりに電極パット５ａ，５ａを形成する必要も無い。このため、導電体の接続箇所が２箇所で、接続信頼性の低下を招くことの懸念が極めて少ない、外部電極７を備えた巻き構造のコイル１Ｂを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。

また、シート４の周囲を樹脂で直方体状に囲む樹脂基材などを備えて構成される上述した巻き構造のコイルや、シート４の曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を一面２ｂに有する下側基材２だけを備えて構成される上述した巻き構造のコイル１Ａにおいて、導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの両端部に電極パット５ａ，５ａを備えず、樹脂基材または下側基材２の側面に導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃの巻き始めおよび巻き終わりを露出させることで、上記の外部電極７のような外部電極を基材の側面に構成することできる。このため、このような巻き構造のコイルによっても、導電体の接続箇所が２箇所で、接続信頼性の低下を招くことの懸念が極めて少ない、外部電極を備えた巻き構造のコイルを安価にかつ接続信頼性高く提供することができる。

また、このように外部電極を導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃとは別に形成する上記の巻き構造コイルにおいては、シート４の曲がりに嵌合する凹凸形状が連続して１面に形成された、基材の材質からなるマザー基板を用いて、マザー基板の上に、電極パット５ａ，５ａを備えない導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが連続して形成されたシート４を嵌合させて、ダイシング等によって個々の製品に分割することができる。また、電極パット５ａ，５ａを備えない導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃが連続して形成されたシート４の周囲を囲む樹脂基材をマザー基板とし、このマザー基板をダイシング等によって分割することで、個々の製品を得ることができる。このため、１枚のマザー基板から多数個の製品を取るウエハ加工により、外部電極を導体路５Ａ，５Ｂ，５Ｃとは別に形成する上記各構造のコイルを製造することができる。

また、図９に示す、基材の材質からなる下側マザー基板２２および上側マザー基板３３を用いて、これら下側マザー基板２２および上側マザー基板２３の間にシート４を挟んで図の点線に沿う箇所でダイシングをし、個々の製品に分割することによっても、マザー基板２２，３３から多数個の製品を取るウエハ加工によって図８に示す構造のコイル１Ｂを製造することができる。この場合、下側マザー基板２２および上側マザー基板３３には、シート４の曲がりに下方および上方から嵌合する凹凸形状が連続してそれぞれの１面に形成されている。

また、図８に示す巻き構造のコイル１Ｂにおいて、下側基材２の凹凸形状と上側基材３Ａの凹凸形状との各凹凸ピッチおよび各凹凸深さが均一でかつ同一の構造にすると、下側基材２または上側基材３Ａの一方を他方に対して１ピッチずらし、かつ反転させることで、下側基材２または上側基材３Ａの一方を下側基材２および上側基材３Ａの双方として用いることができる。従って、下側基材２と上側基材３Ａとの間に互換性が生じ、下側基材２および上側基材３Ａの成形加工をプレスによって行う場合、同一のプレス金型で下側基材２および上側基材３Ａのプレス成形加工を行うことができる。このため、コイル１Ｂの製品１個当たりに必要とされる金型のコストを半減することができ、巻き構造コイル１Ｂの製造コストをさらに低減することが可能になる。

１，１Ａ，１Ｂ…コイル
２…下側基材
２ａ…底面
２ｂ…一面
２ｃ…側面
３，３Ａ…上側基材
３ａ…上面
３ｂ…一面
３ｃ…山面
３ｄ…凸部
４…シート
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…導体路
５ａ…電極パット
Ｗ…幅
Ｌ…長さ
ｔ…厚み
ｖ…谷折り線
ｍ…山折り線
Ｕ…上り斜面
Ｄ…下り斜面
Ｓ…側面

Claims (15)

1. 幅方向において所定のパターンで振幅し、長さ方向において前記パターンが所定回数周期的に繰り返される単一の導体路が電気絶縁性を有するシート上に形成され、厚み方向において、前記パターンが繰り返される周期で前記シートが曲げられて、前記導体路が巻かれたコイルであって、
   前記シートは、前記長さ方向において上り斜面と下り斜面とが交互に現れる、連続する２つの面を１周期とする周期で折り曲げられ、
   前記導体路は、連続する２つの前記面に形成される部分を１周期として前記パターンを繰り返す
   ことを特徴とするコイル。
2. 前記導体路は、前記シートの折り曲げ線に交差して前記上り斜面および前記下り斜面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記導体路は、前記シートの折り曲げ線に沿って形成された所定長の部分を有して形成されることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
4. 前記導体路は、矩形波状に振幅する前記パターンを有し、前記上り斜面または前記下り斜面のいずれか一方に１振幅の所定割合部分が形成され、いずれか他方に１振幅の残りの割合部分が形成されることを特徴とする請求項２に記載のコイル。
5. 前記導体路は、正弦波状に振幅する前記パターンを有し、前記上り斜面および前記下り斜面に正弦波の１周期の半周期部分がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項２に記載のコイル。
6. 前記シートの周囲を囲む基材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコイル。
7. 前記シートの折り曲がりに嵌合する凹凸形状を一面に有する基材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコイル。
8. 前記導体路は、その巻き始めおよび巻き終わりの前記シート上に電極パットを備え、
   前記シートは、前記基材の両側部を覆って前記基材の底面側に曲げ返され、前記基材の底面に前記電極パットを露出させて曲げられる
   ことを特徴とする請求項７に記載のコイル。
9. 前記シートの曲がりに下方から嵌合する凹凸形状を一面に有する下側基材と、前記シートの曲がりに上方から嵌合する凹凸形状を一面に有する上側基材とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のコイル。
10. 前記下側基材の凹凸形状と前記上側基材の凹凸形状との各凹凸ピッチおよび各凹凸深さが均一でかつ同一であることを特徴とする請求項９に記載のコイル。
11. 前記上側基材は、前記下側基材の両側部を覆って山面が前記下側基材の底面と並ぶ凸部を両端部に備え、
    前記導体路は、その巻き始めおよび巻き終わりの前記シート上に電極パットを備え、
    前記シートは、前記上側基材の両端部に備えられた前記凸部の山面に前記電極パットが露出して曲げられる
    ことを特徴とする請求項９に記載のコイル。
12. 前記基材の側面に露出する前記導体路の巻き始めおよび巻き終わりに電気的に接続された外部電極を備えることを特徴とする請求項６または請求項７または請求項９または請求項１０に記載のコイル。
13. 前記基材は、非磁性体または磁性体からなることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか1項に記載のコイル。
14. 前記下側基材と前記上側基材との間に前記シートを挟んでプレスすることで前記シートを曲げる請求項９から請求項１１のいずれか1項または請求項１２で引用される請求項９もしくは請求項１０に記載のコイルの製造方法。
15. 前記シートの両面に接着剤を付けて前記プレスを行うことを特徴とする請求項１４に記載のコイルの製造方法。

Images