JP2023011498A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコイル部間の結合係数を効果的に下げることができ、且つ、小型化に適合したインダクタアレイ形状のコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品は、互いに対向しながら第１方向に垂直に配置された第１面及び第２面を含む本体１０１と、本体内に配置される支持部材１０２と、本体内に配置され、支持部材の少なくとも一面に形成されたコイルパターン１０３を含む第１コイル部Ｃ１と、本体内に配置され、巻線型コイルを含む第２コイル部Ｃ２と、第１コイル部及び第２コイル部と接続された複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４と、を含む。第１コイル部のコア軸と第２コイル部のコア軸が、互いに平行でない形態である。【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部品に関する。

デジタルＴＶ、携帯電話、ノートＰＣなどの電子機器の小型化及び薄型化に伴い、かかる電子機器に適用されるコイル部品に対しても小型化及び薄型化が要求されており、このような要求に応えるために様々な形状の巻線タイプ又は薄膜タイプのコイル部品の研究開発が盛んである。

コイル部品の小型化及び薄型化に伴う主な課題は、かかる小型化及び薄型化にもかかわらず、従来と同様の特性を実現することにある。このような要求を満たすためには、磁性物質が充填されるコア内の磁性物質の比率を増加させる必要があるが、インダクタ本体の強度、絶縁性による周波数特性変化などが原因となり、その比率を増加させることには限界がある。

一方、コイル部品の実装面積を減らすことができる利点を有するアレイ形状の部品に対する需要も高まっている。かかるアレイ形状のコイル部品は複数のコイル部間の結合係数若しくは相互インダクタンスに応じて非結合（Ｎｏｎｃｏｕｐｌｅｄ）若しくは結合（Ｃｏｕｐｌｅｄ）インダクタ形状、又はこれらの混合形状を有することができる。ここで、非結合インダクタは、複数のコイル部間の結合係数ｋが低い必要があるが、これらの間の間隔を広げることで、これらの間の結合係数を下げることができる。しかしながら、コイル部間の間隔を広げると、部品のサイズも大きくなるため、部品の小型化が困難になる傾向にある。

本発明の目的の一つは、複数のコイル部間の結合係数を効果的に下げることができ、且つ小型化に適合したインダクタアレイ形状のコイル部品を実現することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、一例として、コイル部品の新規な構造を提案し、具体的には、互いに対向しながら第１方向に垂直に配置された第１面及び第２面を含む本体と、上記本体内に配置され、支持部材、上記支持部材の少なくとも一面に形成されたコイルパターンを含む第１コイル部と、上記本体内に配置され、巻線型コイルを含む第２コイル部と、上記第１及び第２コイル部と接続された複数の外部電極と、を含み、上記第１コイル部のコア軸と上記第２コイル部のコア軸が互いに平行でない形態である。

一実施形態において、上記第１コイル部のコア軸と上記第２コイル部のコア軸は、互いに垂直であることができる。

一実施形態において、上記第１コイル部のコア軸は、上記第１方向に平行であることができる。

一実施形態において、上記第２コイル部のコア軸は、上記第１方向に垂直な第２方向に平行であることができる。

一実施形態において、上記第１及び第２コイル部は、上記第２方向に離隔して並んで配置されることができる。

一実施形態において、上記複数の外部電極は、上記本体において上記第１及び第２方向に垂直な第３方向に垂直であり、互いに対向する第３面及び第４面に配置されて上記第１コイル部のコイルパターンと接続された複数の第１外部電極と、上記第３面及び第４面に配置されて上記巻線型コイルと接続された複数の第２部電極と、を含むことができる。

一実施形態において、上記第２コイル部は、上記巻線型コイルの引出し部と接触する絶縁部を含むことができる。

一実施形態において、上記絶縁部は、上記支持部材と同じ材質を含むことができる。

一実施形態において、上記絶縁部は、上記支持部材よりも薄いことができる。

一実施形態において、上記第１コイル部のコイルパターンは、めっきパターンであることができる。

一実施形態において、上記第２コイル部は、上記巻線型コイルのコア領域を充填する充填部をさらに含むことができる。

一実施形態において、上記充填部及び上記本体は、互いに同じ磁性体を含むことができる。

一実施形態において、上記充填部及び上記本体は、互いに区別される界面を有することができる。

本発明の一例によるコイル部品の場合、複数のコイル部間の距離を増加させることなく、結合係数を効果的に低減することができる。

本発明の一実施形態のコイル部品を概略的に示した透過斜視図である。 図１のコイル部品において、採用されることができる本体の一例を示した断面図である。 図１のコイル部品において、コイル部を製造する方法の一例を示す。 変形した実施形態に係るコイル部品を示す。 変形した実施形態に係るコイル部品を示す。 変形した実施形態に係るコイル部品を示す。 変形した実施形態に係るコイル部品を示す。

以下では、具体的な実施形態及び添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかしながら、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通常の技術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拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。

図１は、本発明の一実施形態のコイル部品を概略的に示した透過斜視図であり、図２は、図１のコイル部品において、採用されることができる本体の一例を示した断面図であり、図３は、図１のコイル部品において、コイル部を製造する方法の一例を示し、図４から図７は、変形した実施形態に係るコイル部品を示す。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るコイル部品１００は、本体１０１、第１コイル部Ｃ１、第２コイル部Ｃ２、及び複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４を含み、ここで、第１コイル部Ｃ１のコア軸Ａ１方向と第２コイル部Ｃ２のコア軸Ａ２方向が互いに平行でない形態である。本実施形態のように、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２のコア軸Ａ１、Ａ２が互いに平行でない場合、例えば、互いに垂直である場合、第１コイル部Ｃ１の動作中にマグネティック・フラックス（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）が第２コイル部Ｃ２のコア部１１４を通りにくくなる。同様に、第２コイル部Ｃ２の動作中にマグネティック・フラックス（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）が第１コイル部Ｃ１のコア部１０４を通りにくくなり、これにより、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２の結合係数ｋを低減することができる。以下、本実施形態のコイル部品１００を構成する主な要素について説明する。

本体１０１は、その内部に第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２などが配置され、コイル部品１００の全体的な外観をなすことができる。図２に図示されたように、本体１０１は、複数の磁性粒子１１１を含み、このような磁性粒子１１１は絶縁材１１２の内部に分散されることができる。絶縁材１１２は、エポキシ樹脂、ポリイミドなどの高分子成分を含むことができる。本体１０１は、Ｆｅ系合金成分、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系合金を含む複数の磁性粒子１１１を含む。Ｆｅ系合金として磁性粒子１１１を実現する場合、飽和磁化値のような磁気的特性に優れることができ、磁性粒子１１１の表面のうち少なくとも一部には渦電流損失の低減などのために絶縁膜が形成されることができる。また、本体１０１は、磁性金属を代替するか、又は、更にフェライト成分を含むことができる。

製造方法の一例と関連して、本体１０１は、積層工法によって形成されることができる。具体的には、本体１０１を製造するための単位積層体を複数設け、これらを第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２の上部と下部に積層することができる。ここで、上記単位積層体は、金属などの磁性粒子１１１、熱硬化性樹脂、バインダー、溶剤などの有機物を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）上に数十μｍの厚さに塗布した後、乾燥してシート（ｓｈｅｅｔ）状に製造することができる。これにより、単位積層体は、磁性粒子がエポキシ樹脂又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの熱硬化性樹脂に分散された形態で製造されることができる。

第１コイル部Ｃ１は、支持部材１０２及び支持部材１０２の少なくとも一面に形成されたコイルパターン１０３を含んでおり、いわゆる薄膜型インダクタに該当する。コイルパターン１０３は、螺旋（ｓｐｉｒａｌ）状に形成されてもよいが、このような螺旋状の最外郭には外部電極との電気的な連結のために、本体１０１の外部に露出する引出し部Ｌ１を含むことができる。コイルパターン１０３は、支持部材１０２の少なくとも一面に配置されるが、本実施形態のように、支持部材１０２の上面及び下面のどちらにもコイルパターン１０３が配置されることができ、この場合、コイルパターン１０３はパッド領域Ｐを含むことができる。また、支持部材１０２の上面及び下面にそれぞれ形成された第１コイルパターン１０３ａ及び第２コイルパターン１０３ｂは、支持部材１０２を貫通する導電性ビアを介して電気的に連結されることができる。但し、それとは異なり、コイルパターン１０３は、支持部材１０２の一方の面のみに配置されてもよい。一方、コイルパターン１０３の場合、当該技術分野で使用されるめっき工程、例えば、パターンめっき、異方めっき、等方めっきなどの方法を用いて形成されためっきパターンであることができるが、これらの工程のうち複数の工程を用いて多層構造で形成されてもよい。

支持部材１０２は、第１コイル部Ｃ１のコイルパターン１０３を支持し、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）基板、フェライト基板、又は金属系軟磁性基板などから形成されることができる。図示されたように、支持部材１０２の中央部には貫通されて貫通孔が形成され、このような貫通孔には本体１０１をなす物質が充填されてコア部１０４を構成することができる。

第２コイル部Ｃ２は、巻線型コイル１１３を含み、その末端には外部電極１２３、１２４と接続される引出し部Ｌ２が備えられることができる。十分なターン数を確保するために、巻線型コイル１１３は互いに電気的に接続された２つのコイル１１３ａ、１１３ｂが積層された形態として実現されることができる。この場合、本体１０１の内部には、巻線型コイル１１３を支持する支持部材が配置されていなくてもよい。巻線型コイル１１３は、金属線及び金属線の表面を被覆する被覆層を含む銅ワイヤー（Ｃｕ－ｗｉｒｅ）などのメタルワイヤーを巻き取って形成されることができる。よって、巻線型コイル１１３の複数のターン（ｔｕｒｎ）のそれぞれの表面全体は被覆層で被覆されることができる。一方、上記メタルワイヤーは平角線であってもよいが、これに制限されるものではない。平角線で巻線型コイル１１３を形成した場合、各ターン（ｔｕｒｎ）の断面は、長方形であることができる。そして、上記被覆層は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、液晶結晶性ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）などを単独で又は混合して含むことができるが、これに制限されるものではない。

本実施形態の場合、第１コイル部Ｃ１のコア軸Ａ１及び第２コイル部のコア軸Ａ２は互いに平行でない。ここで、第１コイル部Ｃ１のコア軸Ａ１は、コイルパターン１０３が周回され、その内部に形成されるコア部１０４の中心軸と定義されることができる。同様に、第２コイル部Ｃ２のコア軸Ａ２は、巻線型コイル１１３が周回され、その内部に形成されるコア部１１４の中心軸と定義されることができる。第１コイル部Ｃ１のコア軸Ａ１及び第２コイル部Ｃ２のコア軸Ａ２が互いに平行でないように第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２を配置することで、結合係数ｋを低減することができる。本実施形態ではこのような結合係数ｋの低減効果を極大化するために、図１に示されたように、コア軸Ａ１、Ａ２が互いに垂直であるように第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２を配置した。但し、コア軸Ａ１、Ａ２が必ずしも正確に垂直である必要はなく、多少ずれていても、依然として結合係数ｋを低減することができる。

図示されたように、第１コイル部Ｃ１は、コア軸Ａ１が本体１０１の第１方向（Ｘ方向）に平行に配置されることができる。ここで、第１方向（Ｘ方向）は、本体１０１において互いに対向する第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に垂直な方向であり、第１面Ｓ１又は第２面Ｓ２は、コイル部品１００が基板などに実装されるとき、実装面になり得る。第２コイル部Ｃ２は、コア軸Ａ２が第１方向（Ｘ方向）に垂直な第２方向（Ｙ方向）に平行に配置されることができる。この場合、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２は、第２方向（Ｙ方向）に離隔して並んで配置されることができる。もちろん、上述したように、コア軸Ａ１、Ａ２が互いに垂直でない場合にも、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２は、第２方向（Ｙ方向）に離隔して並んで配置されることができる。

上述したように、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２は互いに異なる構造を有し、具体的には、第１コイル部Ｃ１は支持部材とコイルパターンを含む薄膜型インダクタとして、第２コイル部Ｃ２は巻線インダクタとして実現されることができる。このように第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２を異なる形態のインダクタとして実現する場合、これらのコア軸Ａ１、Ａ２を垂直若しくは垂直に近く配置することが容易であることができる。例えば、２つのコイル部をいずれも、薄膜型インダクタとして実現する場合、支持部材とコイルパターンの配置方向を変更しにくくなり、特に、隣接した２つのコイル部を互いに垂直に配置することは、工程的にも非常に困難になる。本実施形態ではコア軸の方向を容易に変えることができるように、２つのコイル部Ｃ１、Ｃ２を異なる形態として実現しており、これについては、図３を参照して後述する。

複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４は、第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２と接続される。複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４は、電気伝導性に優れた金属を含むペーストを使用して形成することができ、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、又は銀（Ａｇ）などの単独又はこれらの合金などを含む伝導性ペーストであることができる。また、複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４のそれぞれをカバーするようにめっき層が備えられてもよい。この場合、上記めっき層は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及びスズ（Ｓｎ）からなる群から選択されたいずれか１種以上を含むことができ、例えば、ニッケル（Ｎｉ）層とスズ（Ｓｎ）層が順に形成されることができる。複数の外部電極１２１、１２２、１２３、１２４のうち複数の第１外部電極１２１、１２２は、第１コイル部Ｃ１のコイルパターン１０３と接続されるように、本体１０１において互いに対向する第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４に配置されることができる。この場合、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、第１方向（Ｘ）及び第２方向（Ｙ）に垂直な第３方向（Ｚ方向）に垂直である。また、複数の第２部電極１２３、１２４は、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４に配置されて巻線型コイル１１３と接続されることができる。

図４を参照して、コイル部を形成する方法の一例について説明する。第１コイル部Ｃ１の場合、支持部材２０２の上面及び下面にコイルパターン１０３ａ、１０３ｂをめっきなどの方法によって形成する。第２コイル部Ｃ２の場合、支持部材２０２に巻線型コイル１１３を収容できる孔を設けた後、巻線型コイル１１３を置き、支持部材２０２には巻線型コイル１１３を置くための溝２１０が備えられることができる。第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２を形成した後は、支持部材２０２の一部を除去するトリミング工程を行うことができ、図１に図示されたように、支持部材２０２は、第１コイル部Ｃ１のみに残ることができる。これとは異なり、図５の変形した実施形態のように、第２コイル部Ｃ２にも支持部材２０２が一部残存することができる。具体的には、支持部材は、絶縁部２１２の形態で残存することができ、絶縁部２１２は、巻線型コイル１１３の引出し部と接触することができる。絶縁部２１２及び支持部材１０２は、製造過程では一体であったものが分離されたものであるため、絶縁部２１２は、支持部材１０２と同じ材質を含むことができる。また、絶縁部２１２は、支持部材２０２の溝２１０に該当する領域であってもよく、絶縁部２１２は、支持部材１０２よりも薄くてもよい（ｔ２＜ｔ１）。絶縁部２１２の形態は図５とは相違することができる。例えば、図６の変形例のように、絶縁部２１２は、巻線型コイル１１３の引出し部Ｌ２の下面のみに形成されるものではなく、これから延長されて引出し部Ｌ２の側面をカバーすることができる。

一方、図６の変形例のように、第２コイル部Ｃ２は、巻線型コイル１１３のコア領域を充填する充填部１１５をさらに含むことができる。充填部１１５及び本体１０１は、互いに同じ磁性体を含むことができ、この場合、充填部１１５及び本体１０１は、互いに区別される界面を有することができる。巻線型コイル１１３のコア領域に充填部１１５が配置される場合、上述した本体１０１の形成過程での巻線型コイル１１３の変形を最小限に抑えることができる。すなわち、充填部１１５がないと、本体１０１を形成するための多数のシート積層及び圧着工程によって、巻線型コイル１１３が変形する恐れがある。よって、図６の実施形態のように充填部１１５を採用することで、第２コイル部Ｃ２の構造的安定性を向上させることができる。

次に、図７の変形例の場合、第１コイル部Ｃ１及び第２コイル部Ｃ２が配置された方向が図１とは異なる。第１コイル部Ｃ１の場合、コア軸Ａ１は第１方向（Ｘ方向）に垂直であり、第２コイル部Ｃ２のコア軸Ａ２は第１方向（Ｘ方向）に平行である。このように、コア軸Ａ２が本体１０１の周面に該当する第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に垂直な方向（Ｘ方向）に第２コイル部Ｃ２を配置し、コア軸Ａ１が第１及び第２コイル部Ｃ１、Ｃ２が並んだ方向（Ｙ方向）に第１コイル部Ｃ１を配置する方式を採用することで、コア軸Ａ１、Ａ２が平行でない構造を実現することもできる。

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、当技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。

１００ コイル部品
１０１ 本体
１０２、２０２ 支持部材
１０３ コイルパターン
１０４、１１４ コア部
１１１ 磁性粒子
１１２ 絶縁材
１１３ 巻線型コイル
１１５ 充填部
１２１、１２２、１２３、１２４ 外部電極
２１０ 溝
２１２ 絶縁部
Ｃ１、Ｃ２ コイル部
Ａ１、Ａ２ コア軸
Ｐ パッド

Claims (15)

1. 互いに対向しながら第１方向に垂直に配置された第１面及び第２面を含む本体と、
   前記本体内に配置され、支持部材、前記支持部材の少なくとも一面に形成されたコイルパターンを含む第１コイル部と、
   前記本体内に配置され、巻線型コイルを含む第２コイル部と、
   前記第１コイル部及び前記第２コイル部と接続された複数の外部電極と、を含み、
   前記第１コイル部のコア軸と前記第２コイル部のコア軸が互いに平行でないコイル部品。
2. 前記第１コイル部のコア軸と前記第２コイル部のコア軸は、互いに垂直である、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１コイル部のコア軸は、前記第１方向に平行である、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記第２コイル部のコア軸は、前記第１方向に垂直な第２方向に平行である、請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記第１コイル部及び前記第２コイル部は、前記第２方向に離隔して並んで配置された、請求項４に記載のコイル部品。
6. 前記複数の外部電極は、前記本体において前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向に垂直であり、互いに対向する第３面及び第４面に配置されて前記第１コイル部のコイルパターンと接続された複数の第１外部電極と、
   前記第３面及び前記第４面に配置されて前記巻線型コイルと接続された複数の第２部電極と、含む、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記第１コイル部及び前記第２コイル部は、前記第１方向に垂直な第２方向に離隔して並んで配置された、請求項３に記載のコイル部品。
8. 前記複数の外部電極は、前記本体において前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第１方向及び第３方向に垂直であり、互いに対向する第３面及び第４面に配置されて前記第１コイル部のコイルパターンと接続された複数の第１外部電極と、
   前記第３面及び前記第４面に配置されて前記巻線型コイルと接続された複数の第２部電極と、を含む、請求項７に記載のコイル部品。
9. 前記第２コイル部は、前記巻線型コイルの引出し部と接触する絶縁部を含む、請求項１に記載のコイル部品。
10. 前記絶縁部は、前記支持部材と同じ材質を含む、請求項９に記載のコイル部品。
11. 前記絶縁部は、前記支持部材よりも薄い、請求項１０に記載のコイル部品。
12. 前記第１コイル部のコイルパターンは、めっきパターンである、請求項１に記載のコイル部品。
13. 前記第２コイル部は、前記巻線型コイルのコア領域を充填する充填部をさらに含む、請求項１に記載のコイル部品。
14. 前記充填部及び前記本体は、互いに同じ磁性体を含む、請求項１３に記載のコイル部品。
15. 前記充填部及び前記本体は、互いに区別される界面を有する、請求項１４に記載のコイル部品。

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