JP3077061B2 - 積層型コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型コイル、特
に、回路基板のパターン面に直接実装される表面実装型
と呼ばれる積層型コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の積層型コイルとして、例
えば図９に示すようなものが知られている。該積層型コ
イル１は、コイル導体パターン２ａ〜２ｄをそれぞれ表
面に設けた絶縁性シート３と、この絶縁性シート３の上
側及び下側に配置された保護用絶縁性シート４等で構成
されている。各コイル導体パターン２ａ〜２ｄは、絶縁
性シート３にそれぞれ設けたビアホール７ａ〜７ｃを介
して電気的に直列に接続され、コイルＬ１とされる。

【０００３】各絶縁性シート３，４は積み重ねられた
後、一体的に焼成され、図１０に示すような積層体６と
される。積層体６の左右端部にはそれぞれ入力外部電極
８及び出力外部電極９が設けられている。コイルＬ１の
一方の引出し部（具体的にはコイル導体２ａの端部）５
ａは入力外部電極８に電気的に接続され、他方の引出し
部（具体的にはコイル導体２ｄの端部）５ｂは出力外部
電極９に電気的に接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、積層型コイ
ルの電気特性は一般に、積層体内に形成されるコイルの
内径と密接な関係を有している。例えば、絶縁性シート
が非磁性体材料からなる、いわゆる空芯コイルタイプの
積層型コイルは、コイルの内径を大きくすることによ
り、Ｑ値を大きくすることができる。また、絶縁性シー
トが磁性体材料からなる、いわゆる磁芯コイルタイプの
積層型コイルは、コイルの内径を大きくすることによ
り、直流重畳特性を向上させることができる。

【０００５】しかしながら、従来の積層型コイル１は、
積層体６の側面にコイル導体パターン２ａ〜２ｄの外周
縁部が露出しないように、コイル導体パターン２ａ〜２
ｄの外周縁部と絶縁性シート３の外周縁部との間に所定
寸法のギャップｇを確保する必要があった。しかも、こ
のギャップｇの寸法は、コイル導体パターン２ａ〜２ｄ
の印刷等の加工ずれを見込んだ寸法とされる。従って、
従来の積層型コイル１は、ギャップｇを確保しなければ
ならない分だけ、コイルの内径が小さくなり、大きなＱ
値や良好な直流重畳特性を得ることが困難であった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、小型で、かつ、
良好な電気的特性が得られる積層型コイルを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明に係る積層型コイルは、（ａ）複数
の絶縁層と複数のコイル導体パターンを積み重ねて構成
した積層体と、（ｂ）前記コイル導体パターンを電気的
に接続して構成した、前記積層体の積み重ね方向に対し
て平行な軸を有するコイルとを備え、（ｃ）前記複数の
コイル導体パターンのうちの少なくとも一つのコイル導
体パターンの外周縁部と前記絶縁層の外周縁部との間の
ギャップが零であること、を特徴とする。ここに、前記
コイルの軸は、積層型コイル実装面に平行である。

【０００８】以上の構成により、コイル導体パターンが
絶縁層の外周縁部一杯に設けられ、コイルの内径やコイ
ル導体パターンの幅が大きくなる。さらに、前記ギャッ
プが零のコイル導体パターンの外周縁部を含む積層体の
外周面を、絶縁樹脂で被覆することにより、コイル導体
パターンの外周縁部が回路基板のパターン等の他の導体
とショートするのを防止する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型コイル
の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。

【００１０】［第１実施形態、図１〜図７］図１に示す
ように、積層型コイル１１は、コイル導体パターン１２
をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート１３と、保護用絶
縁性シート１４等で構成されている。各コイル導体パタ
ーン１２は、絶縁性シート１３の外周縁部とコイル導体
パターン１２の外周縁部との間のギャップが零であるよ
うに、絶縁性シート１３上に形成されている。つまり、
コイル導体パターン１２の外周縁部は、絶縁性シート１
３の外周縁部に露出している。そして、各コイル導体パ
ターン１２は絶縁性シート１３のコーナ部にそれぞれ設
けたビアホール２７を介して電気的に直列に接続され、
絶縁性シート１３の積み重ね方向に対して平行な軸を有
する螺旋状コイルＬ２を構成する。

【００１１】保護用絶縁性シート１４の中央部と、図１
において左側に位置する絶縁性シート１３の中央部に
は、それぞれ引出し用ビアホール２６が設けられてい
る。絶縁性シート１３，１４は、磁性体材料（例えばフ
ェライト）あるいは非磁性体材料（例えば誘電体セラミ
ック）と結合剤等を混練して作成したスラリー状原料
を、シート状にしたものである。コイル導体パターン１
２はＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等からなり、
スクリーン印刷等の手法により形成される。

【００１２】各シート１３，１４は積み重ねられた後、
一体的に焼成され、図２及び図３に示すような積層体１
６とされる。積層体１６の両端面には、Ｎｉ，Ａｇ，Ｐ
ｄ，Ａｇ−Ｐｄ等からなる入力外部電極１８と出力外部
電極１９が、塗布、焼付け等の手法により設けられてい
る。つまり、この入出力外部電極１８，１９は、シート
１３，１４の積み重ね方向に対して垂直に配置してい
る。積層体１６の四つの側面のうちの一つは、コイル１
１をプリント基板等へ半田付けする際の実装面として利
用される。例えば、図２及び図３において、積層体１６
の下面１６ａを実装面とした場合、実装面１６ａに対し
て、シート１３，１４の積み重ね方向は平行であり、コ
イルＬ２の軸方向も平行である。

【００１３】コイルＬ２の一方の引出し部（具体的に
は、図１において記号Ｂで表示された部分のコイル導体
パターン１２から延在している引出し部）２２ａは、引
出し用ビアホール２６を介して入力外部電極１８に電気
的に接続している。コイルＬ２の他方の引出し部（具体
的には、図１において記号Ｃで表示された部分のコイル
導体パターン１２から延在している引出し部）２２ｂ
は、引出し用ビアホール２６を介して出力外部電極１９
に電気的に接続している。

【００１４】積層体１６の四つの側面には、コイル導体
パターン１２の外周縁部が露出している。従って、積層
型コイル１１を回路基板に実装する際に、コイル導体パ
ターン１２の外周縁部が回路基板のパターンとショート
する可能性がある場合等には、積層体１６の四つの側面
にエポキシ樹脂等の絶縁樹脂２１を塗布、焼付けて、露
出しているコイル導体パターン１２の外周縁部を絶縁樹
脂２１で被覆してもよい。また、積層体１６の側面に露
出しているコイル導体パターンの外周縁部を、例えば酸
化させる等すれば、絶縁樹脂２１を省略することができ
る。

【００１５】以上の構成からなる積層型コイル１１は、
コイル導体パターン１２の外周縁部と絶縁性シート１３
の外周縁部との間のギャップが零となっているので、コ
イル導体パターン１２を絶縁性シート１３の外周縁部一
杯に形成することができる。これにより、コイルＬ２の
内径を大きくして、積層型コイル１１のＱ値を高くした
り、直流重畳特性を良好にしたりすることができる。あ
るいは、コイルＬ２の内径を従来の積層型コイルと同じ
に保ったまま、コイル導体パターン１２のパターン幅を
広く設定することにより、コイル導体パターン１２の直
流抵抗値を小さくすることができると共に、積層型コイ
ル１１のＱ値もアップさせることができる。

【００１６】さらに、コイルＬ２の軸は、積層型コイル
１１の実装面１６ａに平行である。従って、コイルＬ２
の両端部分と外部電極１８，１９間にそれぞれ発生する
浮遊容量Ｃ１，Ｃ２（図３参照）は、コイルＬ２と外部
電極１８間、あるいはコイルＬ２と外部電極１９間の電
位差が小さく、しかも間隔が広いため、極めて小さい値
となる。この結果、積層型コイル１１の自己共振周波数
の高周波化を図ることができる。

【００１７】また、図９及び図１０に示した従来の積層
型コイル１は、絶縁性シート３，４の材料として磁性体
材料を使用した場合、磁気シールド性が強いため、磁気
飽和が起き易いという欠点がある。従って、磁性体材料
を使用した従来の積層型コイル１は、比較的大きな電流
を流す回路には適さなかった。これに対して、第１実施
形態の積層型コイル１１は、絶縁性シート１３，１４の
材料として磁性体材料を使用しても、コイル導体パター
ン１２が絶縁性シート１３の外周縁部に配置されている
ため、開磁路コイルに似た特性が得られ、磁気シールド
性が弱められ、磁気飽和が起こりにくい。従って、この
積層型コイル１１は、直流電流が流れたときのインダク
タンスの低下を抑えることができ、図４に示すように、
直流重畳特性を改善することができる（実線５１参
照）。比較のため、図４には、従来の積層型コイル１の
直流重畳特性も併せて記載している（一点鎖線５２参
照）。この結果、積層型コイル１１は、比較的大きな電
流を流す回路にも使用することができる。

【００１８】次に、積層型コイル１１を量産する場合の
製造方法の一例を図５〜図７を参照して説明する。

【００１９】図５（ａ）及び（ｂ）に示されている格子
状パターン３１及び３２は、図１において記号Ａで表示
された部分のコイル導体パターン１２を形成するための
ものである。格子状パターン３１，３２は、コイル導体
パターン１２のパターン幅の２倍のパターン幅を有し、
絶縁性シート１３の寸法の２倍の長手方向寸法を有する
長方形状の格子パターンである。図５（ａ）の格子パタ
ーン３１は、図５（ｂ）の格子状パターン３２に対して
９０度回転した形状である。これらの格子状パターン３
１，３２は、それぞれ広面積の絶縁性マザーシート４
１，４２の表面にスクリーン印刷等の手法により形成さ
れている。絶縁性マザーシート４１，４２は図１におい
て記号Ａで表示された部分の絶縁性シート１３を形成す
るためのものである。さらに、絶縁性マザーシート４
１，４２には、大径のビアホール２７が所定の位置に形
成されている。

【００２０】また、図６（ａ）に示されている格子状パ
ターン３３は、図１において記号Ｂで表示されている部
分のコイル導体パターン１２を形成するためのものであ
り、図６（ｂ）に示されている格子状パターン３４は、
図１において記号Ｃで表示されている部分のコイル導体
パターン１２を形成するためのものである。格子状パタ
ーン３３，３４は、コイル導体パターン１２のパターン
幅の２倍のパターン幅を有し、絶縁性シート１３の寸法
の４倍の格子寸法を有する正方形状の格子パターンであ
る。格子状パターン３３，３４は、それぞれ内側に鍔形
状の引出し部３３ａ，３４ａを延在している。この引出
し部３３ａ，３４ａは、それぞれコイル導体パターン１
２の引出し部２２ａ及び２２ｂ（図１参照）を形成する
ためのものである。これらの格子状パターン３３，３４
は、それぞれ広面積の絶縁性マザーシート４３，４４の
表面にスクリーン印刷等の手法により形成されている。
絶縁性マザーシート４３，４４は、図１において記号
Ｂ，Ｃで表示された部分の絶縁性シート１３を形成する
ためのものである。さらに、絶縁性マザーシート４３に
は、大径のビアホール２７が所定の位置に形成され、絶
縁性マザーシート４４には、小径の引出し用のビアホー
ル２６が所定の位置に形成されている。

【００２１】さらに、図７に示されている絶縁性マザー
シート４５は、図１において記号Ｄ，Ｅで表示されてい
る部分の保護用絶縁性シート１４を形成するためのもの
である。小径の引出し用ビアホール２６が、保護用絶縁
性シート１４の中央部に形成されるように、所定のピッ
チ寸法で縦横に規則正しく絶縁性マザーシート４５に設
けられている。

【００２２】こうして準備された絶縁性マザーシート４
１〜４５は積み重ねられる。このとき、図５の（ａ）及
び（ｂ）において、それぞれ一点鎖線で囲まれた領域Ａ
１と領域Ｂ１が上下で重なり、領域Ａ２と領域Ｂ２が上
下で重なるようにシート４１，４２が積み重ねられる。
積層されたマザーシート４１〜４５は一体的に焼成され
た後、製品サイズ毎にカットされる。これにより、図５
〜図７に示されている格子状パターン３１〜３４及び絶
縁性マザーシート４１〜４５は、一点鎖線で表示された
位置でカットされる。大径のビアホール２７は四分割さ
れ、絶縁性シート１３のコーナ部に位置して隣接する二
つのコイル導体パターン１２を電気的に接続するビアホ
ールとなる。なお、前記の焼成は、積層されたマザーシ
ートを所定の製品サイズにカットした後行なってもよ
い。

【００２３】このようにすれば、コイル導体パターン１
２の外周縁部と絶縁性シート１３の外周縁部の間のギャ
ップが零の積層型コイルを効率良く得ることができる。
しかも、格子状パターン３１〜３４をカットするため、
コイル導体パターン１２のパターン幅を広くすれば、カ
ット時の加工精度を緩めることができ、積層型コイルの
製造歩留りを低減することができる。

【００２４】［第２実施形態、図８］第２実施形態に係
る積層型コイルの構造を図８に示す。該積層型コイル１
１ａは、図１〜図３にて説明した第１実施形態の積層型
コイル１１において、コイル導体パターンの数を増やし
たものである。各コイル導体パターン１２，１２ｃは、
ビアホール２７を介して直列に電気的に接続してコイル
Ｌ３を構成している。コイルＬ３の左側部分及び右側部
分を構成しているコイル導体パターン１２ｃの位置は、
入出力外部電極１８，１９が形成されている領域Ｇ，Ｈ
にオーバラップしている。従って、コイル導体パターン
１２ｃは、パターンの外周縁部が入出力外部電極１８，
１９に接触しないように、絶縁性シート１３の外周縁部
とコイル導体パターン１２ｃの外周縁部との間に所定寸
法のギャップｇを確保している。一方、入出力外部電極
１８，１９が形成されている領域Ｇ，Ｈから外れた位置
に配設されているコイル導体パターン１２は、パターン
の外周縁部が入出力外部電極に接触する心配がないの
で、絶縁性シート１３の外周縁部とコイル導体パターン
１２の外周縁部との間にギャップを設けていない。

【００２５】この積層型コイル１１ａは、入出力外部電
極１８，１９が形成されている領域Ｇ，Ｈにもコイル導
体パターン１２ｃを配設することができるため、より一
層大きいインダクタンス値を得ることができる。しか
も、一般に、コイル導体パターンの積み重ね数が増える
につれてコイル導体パターンの位置ずれ量が大きくな
る。従って、全てのコイル導体パターンの外周縁部と絶
縁性シートの外周縁部との間に所定寸法のギャップｇを
確保しなければならない従来の積層型コイル１の製造
は、コイル導体パターンの積み重ね数の増加と伴に困難
になってくる。これに対して、第２実施形態の積層型コ
イル１１ａは、入出力外部電極１８，１９が形成されて
いる領域Ｇ，Ｈにオーバラップしているコイル導体パタ
ーン１２ｃのみのギャップｇを確保すればよく、従来の
積層型コイル１と比較して容易に製造することができ
る。なお、図７において、図１〜図３の各部材に対応す
るものには同じ符号を付して示し、重複した説明は省略
する。

【００２６】［他の実施形態］本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変更することができる。積層型コイルを製造する場合、
コイル導体パターンを表面に設けた絶縁性シートを積み
重ねた後、一体的に焼成する工法に必らずしも限定され
ない。絶縁性シートは予め焼成されたものを用いてもよ
い。また、以下に説明する工法によって積層型コイルを
製造してもよい。すなわち、印刷等の手法によりペース
ト状の絶縁性材料にて絶縁層を形成した後、その絶縁層
の表面にペースト状の導電性材料を塗布してコイル導体
パターンを形成する。次に、ペースト状の絶縁性材料を
前記コイル導体パターンの上から塗布してコイル導体パ
ターンが内蔵された絶縁層とする。同様にして、順に重
ね塗りをしながら、コイル導体パターンの必要な箇所の
電気的接続を行なうことにより、積層構造を有するコイ
ルが得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、各コイル導体パターンは、その外周縁部と
絶縁層の外周縁部との間のギャップが零となっているの
で、コイル導体パターンを絶縁層の外周縁部一杯に設け
ることができる。これにより、コイルの内径やコイル導
体パターンの幅を大きくすることができ、Ｑ値の高い積
層型コイルを得ることができる。また、本発明によれ
ば、積層型コイルを製造するに際して、ギャップの寸法
精度について考慮する必要がなくなり、コイル導体パタ
ーンの形成が容易になり、積層型コイルのコストを引き
下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型コイルの第１実施形態の構
成を示す分解斜視図。

【図２】図１に示した積層型コイルの外観を示す斜視
図。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。

【図４】図２に示した積層型コイルの直流重畳特性を示
すグラフ。

【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示した積層
型コイルを製造する際に使用される絶縁性マザーシート
の部分平面図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は図１に示した積層型コイル
を製造する際に使用される別の絶縁性マザーシートの部
分平面図。

【図７】図１に示した積層型コイルを製造する際に使用
されるさらに別の絶縁性マザーシートの部分平面図。

【図８】本発明に係る積層型コイルの第２実施形態の構
成を示す断面図。

【図９】従来の積層型コイルの構成を示す分解斜視図。

【図１０】図９に示した積層型コイルの外観を示す斜視
図。

【符号の説明】

１１，１１ａ…積層型コイル １２…コイル導体パターン １２ｃ…コイル導体パターン １３，１４…絶縁性シート ２７…ビアホール ２１…絶縁樹脂 Ｌ２，Ｌ３…コイル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絶縁層と複数のコイル導体パター
   ンを積み重ねて構成した積層体と、 前記コイル導体パターンをビアホールを介して電気的に
   接続して構成した、前記積層体の積み重ね方向に対して
   平行な軸を有するコイルと、 前記コイルの軸方向に対して垂直な状態で、前記積層体
   の両端部にそれぞれ設けられた入力外部電極及び出力外
   部電極とを備え、 前記コイルの両端部が前記入力外部電極及び前記出力外
   部電極にそれぞれ電気的に接続され、 前記複数のコイル導体パターンのうちの少なくとも一つ
   のコイル導体パターンの外周縁部と前記絶縁層の外周縁
   部との間のギャップが零であり、前記ギャップが零のコ
   イル導体パターンの外周縁部を含む積層体の外周面が絶
   縁膜で被覆され、 前記コイルの軸が積層型コイル実装面に平行であるこ
   と、 を特徴とする積層型コイル。