JP2016139784A

JP2016139784A - コイル部品

Info

Publication number: JP2016139784A
Application number: JP2015227886A
Authority: JP
Inventors: ウークパーク、セウン; Seung Wook Park; モキム、クワン; Kwang Mo Kim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-08-04
Also published as: US20160217906A1

Abstract

【課題】従来の一般的な構造のコイル部品に比べて寄生キャパシタンスを大きく減少させることができるコイル部品を提供する。【解決手段】コイル導体間に発生する寄生キャパシタンスを減少させるために、絶縁層と、面取り面１１０ａを有し、絶縁層に埋め込まれるコイル導体１１０と、を含み、面取り面１１０ａがコイル導体１１０の下部面の両側に提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部品に関するもので、より詳細には、寄生キャパシタンスの低減構造を有するコイル部品に関する。

最近は、携帯電話、家電製品、ＰＣ、ＰＤＡ、ＬＣＤ、ナビゲーションなどのような電子機器が次第にデジタル化且つ高速化している。このような電子機器は、外部からの刺激に敏感であるため外部から小さい異常電圧及び高周波ノイズが電子機器の内部回路に流入される場合、回路が破損したり、信号が歪曲される問題が発生している。

このような異常電圧及びノイズの原因としては、回路内で発生するスイッチング電圧、電源電圧に含まれた電源ノイズ、不要な電磁気信号、または電磁気雑音などがあり、このような異常電圧と高周波ノイズが回路に流入されることを防止するための手段としてコイル部品が広く用いられている。

特に、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、高精細度マルチメディアインターフェース（ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＨＤＭＩ（登録商標））などの高速インターフェースの場合、一般的な単一終端（ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄ）送信システムとは異なって、一対の信号線を用いて差動信号（差動モード信号）を送信する差動信号システムを採用している。したがって、このような差動信号伝送体系ではコモンモードノイズを除去するためのコモンモードフィルタ（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅＦｉｌｔｅｒ：ＣＭＦ）が用いられている。

しかし、コモンモードフィルタをはじめ各種のコイル部品は、構造的特性によってコイル導体間に寄生キャパシタンスが発生するという問題があり、このような寄生キャパシタンスは、コモンモードフィルタのインピーダンスを減少させるためこれに対する対策が求められている。

特開２００６−１９５０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、コイル部品において構造的に発生する寄生キャパシタンスを減少させることができるように、コイル導体の下部面に対して面取り加工が行われたコイル部品を提供することにある。

本発明の一側面によれば、絶縁層に埋め込まれるコイル導体において、上記コイル導体の下部面に対して面取り加工されたコイル部品が提供される。

また、本発明の他の側面によれば、面取り加工によって下部面の両側コーナー部が面取り面を有するコイル導体を含み、上記面取り面の傾斜が所定の範囲の角度内で設定されるコイル部品が提供される。

また、本発明のさらに他の側面によれば、互いに対向して配置される上下部層のコイル導体において、対向する導体面の断面積を減少させることができるように、断面構造がテーパ（ｔａｐｅｒ）形状を有するコイル導体を含むコイル部品が提供される。

本発明のコイル部品によれば、コイル導体間の層間距離及びパターン間距離が増加するにつれて、従来の一般的な構造のコイル部品に比べて寄生キャパシタンスを大きく減少させることができる。

本発明の第１実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品の断面図である。本発明の第２実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品の断面図である。本発明の第３実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品の断面図である。第１から第３実施形態によるコイル導体のいずれか一つが含まれたコイル部品の断面図である。図４のＡ部分の拡大図である。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は本発明の第１実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品１００の断面図である。

図１を参照すると、本実施形態にかかるコイル部品１００は、基底層１２０と、基底層１２０上に備えられるコイル導体１１０と、を含む。

基底層１２０はコイル導体１１０を支持する機能を行う。これに加え、上記コイル導体１１０を四方から覆うように形成されて、コイル導体１１０の間を絶縁させ、外部からコイル導体１１０を保護する。

したがって、基底層１２０の材質としては、絶縁性、耐熱性、耐湿性などに優れた高分子樹脂を用いることができる。例えば、基底層１２０を構成する最適な材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。

コイル導体１１０は、基底層１２０の表面上にらせん形態で周回するコイルパターンの金属配線で、電気伝導性に優れた銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、または白金（Ｐｔ）からなる群より選択される少なくとも１種以上の金属からなることができる。

図面上には単層で構成されたコイル導体１１０が示されているが、上記コイル導体１１０は２層以上の多層で構成されてもよい。この場合、各層のコイル導体１１０は、所定の間隔を置いて互いに離れて配置され、ビア（図示せず）を通じて層間連結されて一つのコイルを形成することができる。また、個別のコイルを形成する１次コイルと２次コイルが一層に交互に配置されるか、または１次コイルと２次コイルが層別に配置されることができる。

このように、コイル導体１１０が多層で構成される場合、上部層のコイル導体１１０と下部層のコイル導体１１０の間には寄生キャパシタンスが発生する。本実施形態では、これを低減させるための方案として、基底層１２０と接するコイル導体１１０の下部面が面取り加工されたコイル部品を提供する。即ち、本実施形態に含まれたコイル導体１１０は、下部面の両側コーナー部が面取り加工されて基底面を基準に一定の角度（θ）以上傾斜された面取り面１１０ａを有する。

寄生キャパシタンスは、対向する二つの導体面間の距離に反比例するため、面取り面１１０ａが形成されたコイル導体１１０の側面に行くほど他の層に位置するコイル導体との距離は増加し、その結果、上下層間の寄生キャパシタンスは減少する。例えば、コイル導体１１０が上下層に対向して配置されていると仮定すると、上層に位置するコイル導体１１０の下部面はその中央から面取り加工された両側に行くほど下層に位置するコイル導体１１０の上部面と次第に遠くなる。

このとき、面取り面１１０ａの角度が大きくなるほど他の層に位置するコイル導体１１０との距離はより遠くなるため、寄生キャパシタンスを低減させるという観点において面取り面１１０ａの角度（θ）が大きくなるほど有利である。

但し、面取り面１１０ａの角度（θ）が大きくなるほどコイル導体１１０の重さ中心は上に移動するようになり、パターン倒れなどの不良が発生する可能性が高くなる。したがって、面取り面１１０ａの角度（θ）は、寄生キャパシタンスの低減及び構造的な安定性がすべて保証される範囲内で適切な値を選択することができる。最近は、０４０３サイズで求められるコイル導体１１０の幅が約６μｍであることを考慮して、面取り面１１０ａの角度は１０°〜６０°の範囲内で選択することが好ましい。

図２は本発明の第２実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品２００の断面図である。

図２を参照すると、本実施形態に含まれるコイル導体２１０は、基底層２２０と接する下部面の両側コーナー部に面取り面２１０ａが形成され、上部面２１０ｂが上方に膨らんで形成される。

この場合、例えば、コイル導体２１０が上下層に対向して配置されていると仮定すると、下層に位置するコイル導体２１０は、上部面２１０ｂの中央地点から上層に位置するコイル導体２１０の下部面に対して最短距離になり、両側に行くほどその距離は次第に増加するようになって上下層間の寄生キャパシタンスが減少する。

図３は本発明の第３実施形態によるコイル導体が含まれたコイル部品３００の断面図である。

図３を参照すると、本実施形態に含まれたコイル導体３１０は、基底層３２０と接する下部面の両側コーナー部に面取り面３１０ａが形成され、上部面３１０ｂが上方に膨らんで形成される。

また、コイル導体３１０は、上部幅ａが下部幅ｂより大きく形成される。ここで、上部幅ａとはコイル導体３１０の両側面間の最大直線距離を称し、下部幅ｂとはコイル導体３１０の両側面と面取り面３１０ａが合う地点を両側に連結した直線距離を称する。

このように、本実施形態のコイル導体３１０は、上部幅ａが下部幅ｂより大きく形成されることにより、下部に行くほど幅が小さくなるテーパ（ｔａｐｅｒ）形状の断面構造を有し、その結果、コイル導体３１０の左右パターン間の間隔が遠くなってパターン間の寄生キャパシタンスが減少する。

また、対向する導体面の断面積が小さくなるほど、その間の寄生キャパシタンスは減少するが、本実施形態のように、コイル導体３１０の側面が傾斜されるように形成される場合、側面が一字型である構造と比較してその下部面の断面積はより小さく形成されるため、上下層間の寄生キャパシタンスは減少する。

以下では、上記コイル導体が適用されたコイル部品について説明する。

図４は上記第１から第３実施形態によるコイル導体のいずれかが含まれたコイル部品４００の断面図であり、図５は図４のＡ部分の拡大図である。

図４及び図５を参照すると、本実施形態のコイル部品４００は、磁性基板４３０と、磁性基板４３０上に備えられ、コイル導体４１１、４１２が内設された絶縁層４２１、４２２、４２３と、を含む。

磁性基板４３０は、略長方形の平面形状を有する板状の磁性基体で、最下部に配置されて上記絶縁層４２１、４２２、４２３を支持する。また、電流印加時に、コイル導体４１１、４１２で発生する磁束の移動通路として機能する。

したがって、磁性基板４３０は、所定のインダクタンスを得ることができる限り任意の磁性物質で構成されることができる。例えば、磁性基板４３０の構成材質としては、Ｆｅ_２Ｏ_３及びＮｉＯを主成分とするＮｉ系フェライト材料、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ及びＺｎＯを主成分とするＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料、またはＦｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを主成分とするＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料などを用いることができる。

コイル導体４１１、４１２は、所定の間隔離れて上下層に対向配置された上部コイル導体４１２と下部コイル導体４１１で構成される。ここで、上部コイル導体４１２と下部コイル導体４１１はそれぞれ個別のコイル、例えば、１次コイルと２次コイルを形成するか、または各層に１次コイルと２次コイルが交互に配置される、いわゆる、同時コイル構造として形成されて互いに電磁気的に結合することができる。

これにより、本実施形態のコイル部品４００は、上部コイル導体４１２と下部コイル導体４１１に、同一方向の電流が印加されると磁束が互いに補強してコモンモードインピーダンスが増加し、反対方向の電流が流れると磁束が互いに相殺されてディファレンシャルモードインピーダンスが減少するコモンモードフィルタ（ＣＭＦ）として動作する。

より具体的には、下部コイル導体４１１は第１絶縁層４２１を基底層としてその上に形成され、上部コイル導体４１２は下部コイル導体４１１を覆蓋する第２絶縁層４２２を基底層としてその上に形成され、第３絶縁層４２３は上部コイル導体４１２を覆蓋するように形成される。これにより、上部コイル導体４１２と下部コイル導体４１１は第１から第３絶縁層４２１、４２２、４２３で構成される絶縁層に埋め込まれる形態で設置される。

ここで、第１から第３絶縁層４２１、４２２、４２３の構成材質としては、絶縁性、耐熱性、耐湿性などに優れた高分子樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。

このような構造のコイル部品において、上部コイル導体４１２と下部コイル導体４１１はそれぞれ第１から第３実施形態のコイル導体１１０、２１０、３１０からなる群より選択されるいずれか一つであることができ、これにより、本実施形態のコイル部品は多様な組み合わせのコイル導体を有することができる。

一例として、下部コイル導体４１１としては、上部コイル導体４１２の下部面との距離をできる限り増加させるために、凸状の上部面を有する第２または第３実施形態のコイル導体を用いることができる。また、上部コイル導体４１２としては、下部コイル導体４１１の上部面との距離をできる限り増加させるために、下部面の両側が面取り加工された図１から図３に示されるコイル導体のいずれか一つを用いることができる。

図５には上部コイル導体４１２及び下部コイル導体４１１として第２実施形態のコイル導体が用いられたものが示されているが、第１実施形態のコイル導体を用いることができるのはもちろん、上下層間の寄生キャパシタンス及びパターン間の寄生キャパシタンスをともに低減させるための構造として第３実施形態のコイル導体を用いることもできる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。

１００、２００、３００、４００コイル部品
１１０、２１０、３１０コイル導体
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ面取り面
１２０、２２０、３２０基底層
４１１下部コイル導体
４１２上部コイル導体
４２１第１絶縁層
４２２第２絶縁層
４２３第３絶縁層
４３０磁性基板

Claims

絶縁層と、
面取り面を有し、前記絶縁層に埋め込まれるコイル導体と、を含み、
前記面取り面が前記コイル導体の下部面の両側に提供される、コイル部品。
前記面取り面の傾斜角度は１０°〜６０°である、請求項１に記載のコイル部品。
前記コイル導体は凸状の上部面を有する、請求項１または２に記載のコイル部品。
前記コイル導体は上部幅が下部幅より大きく形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル部品。
磁性基板と、
前記磁性基板上に備えられ、前記下部コイル導体が内設された絶縁層と、を含み、
前記上部コイル導体と前記下部コイル導体は前記磁性基板の同一の方向に互いに離れて配置され、
前記下部コイル導体と前記上部コイル導体の少なくともいずれか一つは下部面の両側に面取り面が形成される、コイル部品。
前記下部コイル導体と前記上部コイル導体の少なくともいずれか一つは凸状の上部面を有する、請求項５に記載のコイル部品。
前記下部コイル導体と前記上部コイル導体の少なくともいずれか一つは上部幅が下部幅より大きく形成される、請求項５または６に記載のコイル部品。
前記絶縁層は、前記下部コイル導体の基底層になる第１絶縁層、前記下部コイル導体を覆蓋し、前記上部コイル導体の基底層になる第２絶縁層、及び前記上部コイル導体を覆蓋する第３絶縁層で構成される、請求項５から７のいずれか１項に記載のコイル部品。