JP2017147321A - コイル部品、コイル部品を内蔵した回路基板、並びに、コイル部品を備える電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気結合率の調整が容易であり、且つ、低背化に適したコイル部品を提供する。【解決手段】平面スパイラル導体３１，３２を含むコイルパターン２１と、平面スパイラル導体３３，３４を含むコイルパターン２２を備える。平面スパイラル導体３１，３３は同心円状に一方向に巻回され、平面スパイラル導体３２，３４は同心円状に逆方向に巻回される。平面スパイラル導体３１は、平面スパイラル導体３３と隣接する第１の部分７１と、隣接しない第２の部分７２を含み、平面スパイラル導体３４は、平面スパイラル導体３２と隣接する第３の部分７３と、隣接しない第４の部分７４を含む。本発明によれば、隣接する部分と隣接しない部分の割合を調整することにより、磁気結合率を任意に調整することができる。しかも、２つの二重スパイラル導体が同一平面上に形成されていることから、低背化を実現することも可能となる。【選択図】図３

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、カップリングインダクタとして用いることが可能なコイル部品に関する。また、本発明は、このようなコイル部品が埋め込まれた回路基板、並びに、このようなコイル部品を備える電源回路に関する。

ＤＣ／ＤＣコンバータなどのスイッチング電源の平滑用コイルとして、カップリングインダクタと呼ばれるコイル部品が用いられることがある。カップリングインダクタは、特許文献１に記載されるように、互いに逆方向に巻回された巻線を磁気結合させたものであり、一方の巻線に電流を流すと、起電力によって他方の巻線にも電流が流れる。このため、スイッチング電源の平滑用コイルとして用いれば、突入電流のピークを低減することが可能となる。

特開２０１５−１３０４７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品は、同心円状に巻回された２つの平面スパイラル導体のターン数が互いに同じであることから、用途によっては磁気結合率が高すぎるという問題がある。つまり、カップリングインダクタは、磁気結合しない漏れ磁束成分が平滑作用をもたらすため、所望の特性を得るためには磁気結合率をある程度弱め、これにより十分な漏れ磁束成分を確保する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品は磁気結合率が高いことから、十分な平滑作用を得ることは困難であった。

しかも、特許文献１に記載されたコイル部品は、平面スパイラル導体が積層された構成を有していることから、低背化が困難であるという問題もあった。

したがって、本発明は、磁気結合率の調整が容易であり、且つ、低背化に適したコイル部品を提供することを目的とする。また、本発明は、このようなコイル部品が埋め込まれた回路基板、並びに、このようなコイル部品を備える電源回路を提供することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、直列接続された第１及び第２の平面スパイラル導体を含む第１のコイルパターンと、直列接続された第３及び第４の平面スパイラル導体を含む第２のコイルパターンと、を備え、前記第１及び第３の平面スパイラル導体は、所定の平面上に同心円状に一方向に巻回され、前記第２及び第４の平面スパイラル導体は、前記所定の平面上に同心円状に逆方向に巻回され、前記第１の平面スパイラル導体は、前記第３の平面スパイラル導体と隣接する第１の部分と、前記第３の平面スパイラル導体と隣接しない第２の部分を含み、前記第４の平面スパイラル導体は、前記第２の平面スパイラル導体と隣接する第３の部分と、前記第２の平面スパイラル導体と隣接しない第４の部分を含むことを特徴とする。

また、本発明による回路基板は、上記のコイル部品が埋め込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、同心円状に巻回された二重スパイラル導体の一部は互いに隣接し、別の部分は互いに隣接しない構造を有していることから、隣接する部分と隣接しない部分の割合を調整することにより、磁気結合率を任意に調整することが可能となる。しかも、２つの二重スパイラル導体が同一平面上に形成されていることから、複数の平面スパイラル導体を積層する必要が無く、これにより低背化を実現することも可能となる。

本発明において、前記第１の部分と前記第３の部分は互いに長さが等しく、前記第２の部分と前記第４の部分は互いに長さが等しいことが好ましい。これによれば、第１のコイルパターンと第２のコイルパターンの特性を一致させることが可能となる。

本発明において、前記第１の平面スパイラル導体のターン数は、前記第３の平面スパイラル導体のターン数よりも１ターン以上多く、前記第４の平面スパイラル導体のターン数は、前記第２の平面スパイラル導体のターン数よりも１ターン以上多いことが好ましい。これによれば、磁気結合率が十分に低下することから、漏れ磁束成分による平滑作用を高めることが可能となる。

本発明において、前記第１及び第３の平面スパイラル導体のパターン形状と、前記第２及び第４の平面スパイラル導体のパターン形状は、互いに点対称であることが好ましい。これによれば、第１のコイルパターンと第２のコイルパターンの形状が一致することから、両者の特性を正確に一致させることが可能となる。

本発明において、前記第２の部分は前記第１の部分よりもターン数が多く、前記第４の部分は前記第３の部分よりもターン数が多いことが好ましい。これによれば、磁気結合率が十分に低下することから、漏れ磁束成分による平滑作用を高めることが可能となる。

本発明によるコイル部品は、前記第１の平面スパイラル導体の内周端に接続された第１の外部端子と、前記第２の平面スパイラル導体の内周端に接続された第２の外部端子と、前記第３の平面スパイラル導体の内周端に接続された第３の外部端子と、前記第４の平面スパイラル導体の内周端に接続された第４の外部端子と、をさらに備えることが好ましい。これによれば、４端子型のカップリングインダクタとして使用することが可能となる。

この場合、前記第１及び第２のコイルパターンを挟む第１及び第２の磁性部材をさらに備え、前記第２の磁性部材は、前記第１、第２、第３及び第４の平面スパイラル導体の前記内周端をそれぞれ露出させる第１、第２、第３及び第４の開口部を有し、前記第１、第２、第３及び第４の外部端子は、それぞれ前記第１、第２、第３及び第４の開口部に埋め込まれていることが好ましい。これによれば、第２の磁性部材に設けられた開口部から効率よく放熱することが可能となる。

ここで、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材は、互いに異なる磁性材料からなるものであっても構わない。この場合、前記第２の磁性部材は、磁性体を含有する樹脂からなるものであっても構わない。

ここで、本発明によるコイル部品は、前記第１及び第３の平面スパイラル導体の内径部に設けられ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材を接続する第３の磁性部材と、前記第２及び第４の平面スパイラル導体の内径部に設けられ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材を接続する第４の磁性部材と、をさらに備えることが好ましい。これによれば、第１〜第４の磁性部材によって閉磁路が形成されることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。

ここで、前記第１乃至第４の外部端子は、前記第１及び第２のコイルパターンを構成する金属材料と同じ金属材料が露出していることが好ましい。これによれば、第１乃至第４の外部端子に対するメッキなどが不要となることから、製造コストを削減することが可能となる。この場合、前記金属材料は、銅（Ｃｕ）であることが好ましい。

本発明による電源回路は、第１及び第２の電源配線からなる一対の入力電源配線と、第３及び第４の電源配線からなる一対の出力電源配線と、上記のコイル部品と、を備え、前記第１の電源配線は前記第１の外部端子に接続され、前記第２の電源配線は前記第４の外部端子に接続され、前記第３の電源配線は前記第２の外部端子に接続され、前記第４の電源配線は前記第３の外部端子に接続されることを特徴とする。これによれば、本発明によるコイル部品をカップリングインダクタとして機能させることが可能となる。

このように、本発明によれば、磁気結合率の調整が容易であり、且つ、低背化に適したコイル部品を提供することが可能となる。また、本発明によれば、このようなコイル部品が埋め込まれた回路基板、並びに、このようなコイル部品を備える電源回路を提供することが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す斜視図である。 図２はコイル部品１０の分解斜視図である。 図３は、第１及び第２のコイルパターン２１，２２の形状を説明するための平面図である。 図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図５は、コイル部品１０の等価回路図である。 図６は第１及び第２のコイルパターン２１，２２の変形例であり、磁気結合をより強めた例を示している。 図７は第１及び第２のコイルパターン２１，２２の変形例であり、磁気結合をより弱めた例を示している。 図８は、隣接部Ｃの総延長とインダクタンス及び磁気結合率との関係を示すグラフである。 図９は、コイル部品１０が埋め込まれた回路基板８０の構成例を示す断面図である。 図１０は、回路基板８０に埋め込まれたコイル部品１０と電源配線との関係を説明するための平面図である。 図１１は、第３の電源配線Ｖ３と第４の電源配線Ｖ４を短絡した例を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す斜視図である。また、図２はコイル部品１０の分解斜視図である。

本実施形態によるコイル部品１０はカップリングインダクタとして用いることが可能なチップ部品であり、図１及び図２に示すように、第１及び第２の磁性部材１１，１２と、これら磁性部材１１，１２に挟まれ、絶縁樹脂４０に埋め込まれた第１及び第２のコイルパターン２１，２２とを備える。なお、図２においては、図面の見やすさを考慮して、絶縁樹脂４０のうちコイルパターン２１，２２の上下を覆う部分以外は図示していない。

磁性部材１１は、焼結フェライトなどの磁性材料からなる基板である。コイル部品１０の製造過程においては、磁性部材１１を基板として、その上面にコイルパターン２１，２２及び磁性部材１２を順次形成する。一方、磁性部材１２は、フェライト粉や金属磁性粉を含有する樹脂からなる複合部材である。金属磁性粉を用いる場合、パーマロイ系材料を用いることが好適である。また、樹脂としては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

第１のコイルパターン２１は、直列接続された第１及び第２の平面スパイラル導体３１，３２を含む。第２のコイルパターン２２は、直列接続された第３及び第４の平面スパイラル導体３３，３４を含む。詳細については後述するが、第１の平面スパイラル導体３１と第３の平面スパイラル導体３３は同心円状に巻回され、第２の平面スパイラル導体３２と第４の平面スパイラル導体３４は同心円状に巻回される。これら第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４は互いに同一平面上に形成されており、いずれも電解メッキ法などを用いて形成された銅（Ｃｕ）などの良導体からなる。

第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４の上面は、絶縁樹脂４０を介して第２の磁性部材１２で覆われる。磁性部材１２には、４つの開口部１２ａ〜１２ｄが設けられている。開口部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４の内周端と平面視で重なる位置に設けられており、それぞれ第１〜第４の外部端子５１〜５４が埋め込まれている。これにより、第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４の内周端は、それぞれ第１〜第４の外部端子５１〜５４に接続される。

第１〜第４の外部端子５１〜５４は、平面スパイラル導体３１〜３４と同様、銅（Ｃｕ）などの良導体によって構成される。本実施形態においては第１〜第４の外部端子５１〜５４と第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４は、互いに同じ金属材料によって構成されており、この金属材料がそのまま第１〜第４の外部端子５１〜５４に露出している。第１〜第４の外部端子５１〜５４の上面は、第２の磁性部材１２の上面から露出し、且つ、第２の磁性部材１２の上面とほぼ同一平面を構成している。

さらに、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３の内径部には、第２の磁性部材１２と同じ材料からなる第３の磁性部材１３が埋め込まれている。同様に、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４の内径部には、第２の磁性部材１２と同じ材料からなる第４の磁性部材１４が埋め込まれている。第３及び第４の磁性部材１３，１４は、絶縁樹脂４０に設けられたスルーホールを介して第１の磁性部材１１と第２の磁性部材１２を磁気的に接続し、これによって閉磁路を形成する役割を果たす。

図３は、第１及び第２のコイルパターン２１，２２の形状を説明するための平面図である。また、図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３に示すように、第１のコイルパターン２１は、平面領域６１に形成された第１の平面スパイラル導体３１と、平面領域６２に形成された第２の平面スパイラル導体３２からなり、これらが直列に接続された構成を有している。上述の通り、第１の平面スパイラル導体３１の内周端３１ａは第１の外部端子５１に接続され、第２の平面スパイラル導体３２の内周端３２ａは第２の外部端子５２に接続される。また、内周端３１ａを始点とし、内周端３２ａを終点とすると、第１の平面スパイラル導体３１は右回り（時計回り）に巻回されている一方、第２の平面スパイラル導体３２は左回り（反時計回り）に巻回されている。尚、第１のコイルパターン２１のうち、平面領域６１と平面領域６２が重なる重複領域６３に形成された部分は、第１の平面スパイラル導体３１及び第２の平面スパイラル導体３２のいずれにも属している。

同様に、第２のコイルパターン２２は、平面領域６１に形成された第３の平面スパイラル導体３３と、平面領域６２に形成された第４の平面スパイラル導体３４からなり、これらが直列に接続された構成を有している。上述の通り、第３の平面スパイラル導体３３の内周端３３ａは第３の外部端子５３に接続され、第４の平面スパイラル導体３４の内周端３４ａは第４の外部端子５４に接続される。また、内周端３３ａを始点とし、内周端３４ａを終点とすると、第３の平面スパイラル導体３３は右回り（時計回り）に巻回されている一方、第４の平面スパイラル導体３４は左回り（反時計回り）に巻回されている。尚、第２のコイルパターン２２のうち、平面領域６１と平面領域６２が重なる重複領域６３に形成された部分は、第３の平面スパイラル導体３３及び第４の平面スパイラル導体３４のいずれにも属している。

本実施形態においては、第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４のターン数が第２及び第３の平面スパイラル導体３２，３３のターン数よりも多い。ここで、中心点Ｂを通過する位置を各平面スパイラル導体３１〜３４の外周端と定義した場合、第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４のターン数は２＋（３／８）ターンであり、第２及び第３の平面スパイラル導体３２，３３のターン数は１＋（１／８）ターンである。したがって、第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数は、いずれも合計で３．５ターンである。また、第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４のターン数と、第２及び第３の平面スパイラル導体３２，３３のターン数の差は、１＋（１／４）ターンである。

そして、第１の平面スパイラル導体３１と第３の平面スパイラル導体３３は、平面領域６１において同心円状に右回りに巻回されている。一方、第２の平面スパイラル導体３２と第４の平面スパイラル導体３４は、平面領域６２において同心円状に左回りに巻回されている。尚、ここで言う「右回り」及び「左回り」とは、内周端３１ａ，３３ａを始点とし、内周端３２ａ，３４ａを終点とした場合の巻回方向である。したがって、逆に、内周端３２ａ，３４ａを始点とし、内周端３１ａ，３３ａを終点とすれば、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３は「左回り」であり、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４は「右回り」である。

このため、例えば第１の平面スパイラル導体３１の内周端３１ａから電流を流すと、第１の平面スパイラル導体３１に発生する磁束と、第２の平面スパイラル導体３２に発生する磁束の向きは互いに逆となり、磁性部材１１〜１４を介した磁束のループが形成される。同様に、第４の平面スパイラル導体３４の内周端３４ａから電流を流すと、第４の平面スパイラル導体３４に発生する磁束と、第３の平面スパイラル導体３３に発生する磁束の向きは互いに逆となり、磁性部材１１〜１４を介した磁束のループが形成される。そして、第１の平面スパイラル導体３１の内周端３１ａから電流を流した場合に生じる磁束の向きと、第４の平面スパイラル導体３４の内周端３４ａから電流を流した場合に生じる磁束の向きは互いに逆である。

本実施形態においては、第１の平面スパイラル導体３１のターン数が第３の平面スパイラル導体３３のターン数よりも１ターン以上多く、且つ、第１及び第３のスパイラル導体３１，３３の外周端は互いに同じターン位置に存在することから、第１の平面スパイラル導体３１のうち、第３の平面スパイラル導体３３とのターン差に相当する部分は、内周部にまとめて巻回されることになる。このため、第３の磁性部材１３が配置される内径部は、第１の平面スパイラル導体３１の最内周ターンによって囲まれる領域として定義されることになる。換言すれば、第３の磁性部材１３が配置される内径部は、第３の平面スパイラル導体３３の最内周ターンとは接しない。第３の平面スパイラル導体３３の最内周ターンの全領域は、第１の平面スパイラル導体３１の最内周ターンよりも必ず外側に位置している。したがって、少なくとも第１の平面スパイラル導体３１の最内周ターンについては、第３の平面スパイラル導体３３とは隣接しない。

同様に、第４の平面スパイラル導体３４のターン数は、第２の平面スパイラル導体３２のターン数よりも１ターン以上多く、且つ、第２及び第４のスパイラル導体３２，３４の外周端は互いに同じターン位置に存在することから、第４の平面スパイラル導体３４のうち、第２の平面スパイラル導体３２とのターン差に相当する部分は、内周部にまとめて巻回されることになる。このため、第４の磁性部材１４が配置される内径部は、第４の平面スパイラル導体３４の最内周ターンによって囲まれる領域として定義されることになる。換言すれば、第４の磁性部材１４が配置される内径部は、第２の平面スパイラル導体３２の最内周ターンとは接しない。第２の平面スパイラル導体３２の最内周ターンの全領域は、第４の平面スパイラル導体３４の最内周ターンよりも必ず外側に位置している。したがって、少なくとも第４の平面スパイラル導体３４の最内周ターンについては、第２の平面スパイラル導体３２とは隣接しない。

ここで、第１の平面スパイラル導体３１を、第３の平面スパイラル導体３３と隣接する第１の部分７１と、第３の平面スパイラル導体３３と隣接しない第２の部分７２に分けた場合、本実施形態においては第１の部分７１のターン数が１＋（１／８）ターンであり、第２の部分７２のターン数が１＋（１／４）ターンである。このため、第１の部分７１のターン数よりも第２の部分７２のターン数の方が多い。一方、第３の平面スパイラル導体３３については、その全ターン（１＋（１／８）ターン）が第１の平面スパイラル導体３１と隣接している。

同様に、第４の平面スパイラル導体３４を、第２の平面スパイラル導体３２と隣接する第３の部分７３と、第２の平面スパイラル導体３２と隣接しない第４の部分７４に分けた場合、本実施形態においては第３の部分７３のターン数が１＋（１／８）ターンであり、第４の部分７４のターン数が１＋（１／４）ターンである。このため、第３の部分７３のターン数よりも第４の部分７４のターン数の方が多い。一方、第２の平面スパイラル導体３２については、その全ターン（１＋（１／８）ターン）が第４の平面スパイラル導体３４と隣接している。

このように、第１の平面スパイラル導体３１は第３の平面スパイラル導体３３よりもターン数が多いため、その差に起因して、第３の平面スパイラル導体３３と隣接しない第２の部分７２が存在する。同様に、第４の平面スパイラル導体３４は第２の平面スパイラル導体３２よりもターン数が多いため、その差に起因して、第２の平面スパイラル導体３２と隣接しない第４の部分７４が存在する。第１及び第３の部分７１，７３は、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２が平面方向に隣接するため、高い磁気結合をもたらすが、第２及び第４の部分７２，７４は、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２が平面方向に隣接しないため、この部分が長いと磁気結合が低下する。

また、本実施形態においては、第１の平面スパイラル導体３１と第４の平面スパイラル導体３４のターン数が一致しており、且つ、第２の平面スパイラル導体３２と第３の平面スパイラル導体３３のターン数が一致している。そして、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３については右回りに巻回され、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４については左回りに巻回されていることから、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３のパターン形状と、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４のパターン形状は、中心点Ｂを対称点として、互いに点対称となる。

以上が本実施形態によるコイル部品１０の構成である。かかる構成により、例えば第１の外部端子５１から第２の外部端子５２に電流を流した場合、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２との磁気結合により、第３の外部端子５３から第４の外部端子５４には逆方向の電流が流れる。換言すれば、第１の外部端子５１から第２の外部端子５２に電流を流すと、第４の外部端子５４から第３の外部端子５３には同方向の電流が流れることになる。

図５は、本実施形態によるコイル部品１０の等価回路図である。

図５に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、磁気結合する理想トランス部Ｌ１と、漏れ磁束を発生させる漏れインダクタンス成分Ｌ２を有する。理想トランス部Ｌ１は、第１及び第４の外部端子５１，５４を入力側とすると、互いに逆方向に磁気結合する成分である。

コイル部品１０をカップリングインダクタとして使用すると、理想トランス部Ｌ１によって電流が分割され、漏れインダクタンス成分Ｌ２によって平滑化される。したがって、所望の特性を得るためには磁気結合率がある程度弱まるよう調整することによって、漏れインダクタンス成分Ｌ２を確保する必要がある。

本実施形態においては、第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４のターン数によって、磁気結合率を調整することができる。これは、ターン数を調整すると、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２の隣接部Ｃの総延長が変化するからである。隣接部Ｃとは、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２が互いに隣接する部分であり、巻回方向に沿った長さによって総延長が定義される。そして、隣接部Ｃの総延長を長くすれば、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２の磁気結合が強くなり、逆に、隣接部Ｃの総延長を短くすれば、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２の磁気結合が弱くなる。

図６及び図７は、第１及び第２のコイルパターン２１，２２の変形例である。このうち、図６は磁気結合をより強めた例を示し、図７は磁気結合をより弱めた例を示している。

図６に示す例では、第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４のターン数は２＋（５／８）ターンであり、第２及び第３の平面スパイラル導体３２，３３のターン数は１＋（３／８）ターンである。したがって、第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数は、いずれも合計で４ターンである。図６に示す例では、第１及び第３の部分７１，７３のターン数が１＋（３／８）ターンであり、第２及び第４の部分７２，７４のターン数が１＋（１／４）ターンである。一方、第３及び第２の平面スパイラル導体３３，３２については、その全ターン（１＋（３／８）ターン）がそれぞれ第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４と隣接している。

このようなレイアウトによれば、隣接部Ｃの総延長が図３に示した例よりも長くなるため、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２の磁気結合が強くなる。但し、第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数については図３に示したレイアウトとあまり変わらないため、得られるインダクタンスについては図３に示したレイアウトを用いた場合とほぼ同等となる。

図７に示す例では、第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４のターン数は２＋（５／８）ターンであり、第２及び第３の平面スパイラル導体３２，３３のターン数は７／８ターンである。したがって、第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数は、いずれも合計で３．５ターンである。図７に示す例では、第１及び第３の部分７１，７３のターン数が７／８ターンであり、第２及び第４の部分７２，７４のターン数が１＋（３／４）である。一方、第３及び第２の平面スパイラル導体３３，３２については、その全ターン（７／８ターン）がそれぞれ第１及び第４の平面スパイラル導体３１，３４と隣接している。

このようなレイアウトによれば、隣接部Ｃの総延長が図３に示した例よりも短くなるため、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２の磁気結合が弱くなる。但し、第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数については図３に示したレイアウトとあまり変わらないため、得られるインダクタンスについては図３に示したレイアウトを用いた場合とほぼ同等となる。

図８は、隣接部Ｃの総延長とインダクタンス及び磁気結合率との関係を示すグラフである。

図８に示すデータは、隣接部Ｃの総延長が互いに異なる６種類のコイル部品について、それぞれのインダクタンス及び磁気結合率をシミュレーションによって算出したものである。第１及び第２のコイルパターン２１，２２のターン数については、いずれも合計で３〜５ターンの範囲に収まるよう設計している。

図８に示すように、磁気結合率については、隣接部Ｃの総延長に比例して高くなることが確認できる。これに対し、インダクタンスについては、隣接部Ｃの総延長が変化しても大きな変化が見られない。このことは、全体のターン数を大きく変えることなく隣接部Ｃの総延長を調整することにより、インダクタンスに大きな影響を与えることなく、磁気結合率を大きく変えられることを意味する。したがって、インダクタンスを所定の値に維持しつつ、漏れインダクタンス成分Ｌ２を調整することが可能となる。本実施形態によるコイル部品１０では、その構造上、磁気結合率を凡そ２０〜７０％の範囲で調整することが可能であり、多様なデバイスニーズに応えることができる。

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１０によれば、磁気結合率を任意に調整することができることから、求められる特性に応じた漏れインダクタンス成分Ｌ２を得ることが可能となる。また、第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４が同一平面上に形成されていることから、低背化を実現することも可能である。しかも、製造時においては、第１〜第４の平面スパイラル導体３１〜３４を同時に形成することができることから、製造ばらつきに起因する第１及び第２のコイルパターン２１，２２間の特性差もほとんど生じない。さらに、第１及び第２の磁性部材１１，１２との距離についても、第１及び第２のコイルパターン２１，２２間において差が生じない。

また、本実施形態においては、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３のパターン形状と、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４のパターン形状が中心点Ｂを対称点として点対称であることから、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２は完全に同じ形状となる。このため、第１のコイルパターン２１と第２のコイルパターン２２との間の特性ばらつきはほとんど生じない。

しかも、本実施形態においては、一般的なコイル部品のようなＬ字型の端子電極を用いるのではなく、磁性部材１２の上面に第１〜第４の外部端子５１〜５４が直接露出する構成を有していることから、Ｌ字型の端子電極による直流抵抗の増大も生じない。

図９は、本実施形態によるコイル部品１０が埋め込まれた回路基板８０の構成例を示す断面図である。

図９に示す回路基板８０は、樹脂基板８１及び樹脂層８２を備え、これらの間にコイル部品１０が埋め込まれた構成を有している。具体的には、樹脂基板８１の上面にコイル部品１０がフェイスアップ方式で搭載されており、これによりコイル部品１０に設けられた外部端子５１〜５４が上方に露出する。そして、コイル部品１０を埋め込むようにして、樹脂基板８１上に樹脂層８２が設けられる。樹脂層８２には、外部端子５１〜５４を露出させるスルーホール８３が形成されている。そして、樹脂層８２の上面に形成された配線パターン８４は、スルーホール８３を介してコイル部品１０の外部端子５１〜５４に接続される。

このように、コイル部品１０を回路基板８０に埋め込んで使用する場合、外部端子５１〜５４と配線パターン８４との接続にハンダを用いないため、外部端子５１〜５４の表面にスズメッキなどを施す必要が無く、外部端子５１〜５４を構成する銅（Ｃｕ）をそのまま露出させることができる。

このような回路基板８０にスイッチング電源を搭載すれば、カップリングインダクタを含むスイッチング電源を１枚の回路基板によって実現することが可能となる。スイッチング電源用のカップリングインダクタには大電流が流れるため、比較的大きな発熱が生じる。このようにして生じた熱は、金属からなる外部端子から主に放熱されるが、本実施形態によるコイル部品１０では、外部端子５１〜５４が平面視でいずれも平面スパイラル導体の内径部に配置されていることから、コイル部品１０に蓄積された熱を効率よく放出することが可能となる。

また、コイル部品１０は外部端子５１〜５４を上に向けて回路基板の表面に搭載することも可能であり、この場合、直接外部端子５１〜５４にワイヤーボンディングすることもできる。さらに、外部端子５１〜５４にＬ字型の端子電極を接続すれば、外部端子５１〜５４を回路基板に向けてボンディングする、通常のはんだ実装も可能である。

図１０は、回路基板８０に埋め込まれたコイル部品１０と電源配線との関係を説明するための平面図である。

図１０に示す例では、回路基板８０の表面に第１及び第２の電源配線Ｖ１，Ｖ２からなる一対の入力電源配線ＶＩＮと、第３及び第４の電源配線Ｖ３，Ｖ４からなる一対の出力電源配線ＶＯＵＴが設けられている。入力電源配線ＶＩＮは、例えば電源回路に含まれるスイッチング回路の出力端に接続される。出力電源配線ＶＯＵＴは、例えば電源回路に含まれる平滑用キャパシタに接続される。

そして、本実施形態においては、第１の電源配線Ｖ１が第１の外部端子５１に接続され、第２の電源配線Ｖ２が第４の外部端子５４に接続され、第３の電源配線Ｖ３が第２の外部端子５２に接続され、第４の電源配線Ｖ４が第３の外部端子５３に接続される。

このような接続を行うことにより、スイッチング回路から出力される電流が第１の電源配線Ｖ１を介して第１の外部端子５１に流れ込むと、第１のコイルパターン２１によって発生した磁束が第２のコイルパターン２２に起電力を発生させ、入力された電流が２分割される。２分割された電流は、第２及び第３の外部端子５２，５３を介して第３及び第４の電源配線Ｖ３，Ｖ４から出力される。一方、スイッチング回路から出力される電流が第２の電源配線Ｖ２を介して第４の外部端子５４に流れ込むと、第２のコイルパターン２２によって発生した磁束が第１のコイルパターン２１に起電力を発生させ、入力された電流が２分割される。２分割された電流は、第２及び第３の外部端子５２，５３を介して第３及び第４の電源配線Ｖ３，Ｖ４から出力される。

そして、第１及び第２のコイルパターン２１，２２は漏れインダクタンス成分Ｌ２を有していることから、突入電流のピークを低減することが可能となる。なお、電源回路の構成によっては、図１１に示すように、第３の電源配線Ｖ３と第４の電源配線Ｖ４を短絡しても構わない。

このように、本実施形態によるコイル部品１０は、電源回路用のカップリングインダクタとして用いることが好適である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記のコイル部品の実施形態においては、第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３が、所定の平面上に同心円状に右回りに巻回され、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４が、所定の平面上に同心円状に左回りに巻回された例を示したが、逆に第１及び第３の平面スパイラル導体３１，３３が左回りに、第２及び第４の平面スパイラル導体３２，３４が右回りに巻回されていても同様の効果を奏することは明らかである。

また、図９に示す例では、コイル部品１０を回路基板８０に埋め込んでいるが、コイル部品１０の上面から側面を覆うＬ字端子であって、それぞれ外部端子５１〜５４に接続されたＬ字型端子を設けることによって、コイル部品１０を回路基板上に表面実装することも可能である。

１０ コイル部品
１１〜１４ 磁性部材
１２ａ〜１２ｄ 開口部
２１，２２ コイルパターン
３１〜３４ 平面スパイラル導体
３１ａ〜３４ａ 内周端
４０ 絶縁樹脂
５１〜５４ 外部端子
６１，６２ 平面領域
６３ 重複領域
７１ 第１の部分
７２ 第２の部分
７３ 第３の部分
７４ 第４の部分
８０ 回路基板
８１ 樹脂基板
８２ 樹脂層
８３ スルーホール
８４ 配線パターン
Ｂ 中心点
Ｃ 隣接部
Ｌ１ 理想トランス部
Ｌ２ インダクタンス成分
Ｖ１〜Ｖ４ 電源配線
ＶＩＮ 入力電源配線
ＶＯＵＴ 出力電源配線

Claims (12)

1. 直列接続された第１及び第２の平面スパイラル導体を含む第１のコイルパターンと、
   直列接続された第３及び第４の平面スパイラル導体を含む第２のコイルパターンと、を備え、
   前記第１及び第３の平面スパイラル導体は、所定の平面上に同心円状に一方向に巻回され、
   前記第２及び第４の平面スパイラル導体は、前記所定の平面上に同心円状に逆方向に巻回され、
   前記第１の平面スパイラル導体は、前記第３の平面スパイラル導体と隣接する第１の部分と、前記第３の平面スパイラル導体と隣接しない第２の部分を含み、
   前記第４の平面スパイラル導体は、前記第２の平面スパイラル導体と隣接する第３の部分と、前記第２の平面スパイラル導体と隣接しない第４の部分を含むことを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１の部分と前記第３の部分は互いに長さが等しく、前記第２の部分と前記第４の部分は互いに長さが等しい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の平面スパイラル導体のターン数は、前記第３の平面スパイラル導体のターン数よりも１ターン以上多く、
   前記第４の平面スパイラル導体のターン数は、前記第２の平面スパイラル導体のターン数よりも１ターン以上多いことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 前記第１及び第３の平面スパイラル導体のパターン形状と、前記第２及び第４の平面スパイラル導体のパターン形状は、互いに点対称であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記第２の部分は前記第１の部分よりもターン数が多く、前記第４の部分は前記第３の部分よりもターン数が多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。
6. 前記第１の平面スパイラル導体の内周端に接続された第１の外部端子と、
   前記第２の平面スパイラル導体の内周端に接続された第２の外部端子と、
   前記第３の平面スパイラル導体の内周端に接続された第３の外部端子と、
   前記第４の平面スパイラル導体の内周端に接続された第４の外部端子と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。
7. 前記第１及び第２のコイルパターンを挟む第１及び第２の磁性部材をさらに備え、
   前記第２の磁性部材は、前記第１、第２、第３及び第４の平面スパイラル導体の前記内周端をそれぞれ露出させる第１、第２、第３及び第４の開口部を有し、
   前記第１、第２、第３及び第４の外部端子は、それぞれ前記第１、第２、第３及び第４の開口部に埋め込まれていることを特徴とする請求項６に記載のコイル部品。
8. 前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材は、互いに異なる磁性材料からなることを特徴とする請求項７に記載のコイル部品。
9. 前記第１及び第３の平面スパイラル導体の内径部に設けられ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材を接続する第３の磁性部材と、
   前記第２及び第４の平面スパイラル導体の内径部に設けられ、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材を接続する第４の磁性部材と、をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のコイル部品。
10. 前記第１乃至第４の外部端子は、前記第１及び第２のコイルパターンを構成する金属材料と同じ金属材料が露出していることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のコイル部品。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のコイル部品が埋め込まれた回路基板。
12. 第１及び第２の電源配線からなる一対の入力電源配線と、
    第３及び第４の電源配線からなる一対の出力電源配線と、
    請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のコイル部品と、を備え、
    前記第１の電源配線は前記第１の外部端子に接続され、
    前記第２の電源配線は前記第４の外部端子に接続され、
    前記第３の電源配線は前記第２の外部端子に接続され、
    前記第４の電源配線は前記第３の外部端子に接続されることを特徴とする電源回路。