JP4535131B2

JP4535131B2 - 積層コイル部品

Info

Publication number: JP4535131B2
Application number: JP2007539850A
Authority: JP
Inventors: 智之前田; 充上田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: KR100986217B1; CN101142641A; TWI319580B; KR20070096037A; JPWO2007043309A1; CN101142641B; US20070296538A1; TW200717549A; EP1848014A1; US7453344B2; WO2007043309A1

Description

本発明は、積層コイル部品、特に、二つの螺旋状コイルが電気的に並列接続されて積層体に重ねて内蔵された積層コイル部品に関する。

従来より、積層コイル部品として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。図８に示すように、この積層コイル部品７１は、コイル導体７３ａ〜７３ｅやビアホール導体７５を設けたセラミックシート７２をそれぞれ積層して構成した第１コイル部７８と第２コイル部７９を積み重ねた構造を有している。コイル導体７３ａ〜７３ｅはビアホール導体７５を介して直列に接続され、螺旋状コイル７３Ａ，７３Ｂを構成している。二つの螺旋状コイル７３Ａ，７３Ｂは電気的に並列接続され、耐電流値の大きい積層コイル部品を形成している。

しかしながら、この積層コイル部品７１は、二つの螺旋状コイル７３Ａ，７３Ｂが同じパターンで、同じターン数であるため、インダクタンスを調整する目的でターン数を変更すると、螺旋状コイル二つ分のターン数が同時に増減してしまう。従って、インダクタンスが大きく変化してしまい、インダクタンスの微調整が困難であるという問題があった。

また、図９に示すように、二つの螺旋状コイル７３Ａ，７４Ａ間の結合を大きくする目的で、ターン数の大きなコイル導体７３ｅ，７４ａが対向する構造の積層コイル部品８１を作製すると、符号７４ａ〜７４ｅにて示すパターンのコイル導体を新たに形成しなければならなかった。即ち、同じコイル導体のパターンでもビアホール導体７５の位置が異なるため、コイル導体のパターン種類数が増えるという問題があった。
特開平６−１９６３３４号公報

そこで、本発明の目的は、インダクタンスの微調整ができ、かつ、コイル導体のパターン種類数を増やさないで二つの螺旋状コイル間の結合を大きくすることができる積層コイル部品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層コイル部品は、
複数のコイル導体と複数のセラミック層を積み重ねて構成した、第１螺旋状コイルを内蔵した第１コイル部と、
複数のコイル導体と複数のセラミック層を積み重ねて構成した、第２螺旋状コイルを内蔵した第２コイル部と、
前記第１コイル部と前記第２コイル部を積み重ねて構成した積層体と、を備え、
前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルは、互いのコイル軸が同軸上に位置し、電気的に並列接続され、かつ、互いのターン数が異なり、
前記第１コイル部と前記第２コイル部が隣接する部分での前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルの対向するコイル導体のターン数の和が、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルのコイル軸方向の両外側に位置するコイル導体のターン数の和より大きく、
前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルのうち、いずれか一方の螺旋状コイルの入力用引出し電極と他方の螺旋状コイルの出力用引出し電極とが積層方向に隣接していること、
を特徴とする。

本発明に係る積層コイル部品においては、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルを同軸上に位置させ並列接続したため、耐電流値が大きくなる。また、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルのターン数が互いに異なるため、ターン数を個別に変更することでインダクタンスの微調整が可能になる。さらに、第１コイル部と第２コイル部が隣接する部分での第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルの対向するコイル導体のターン数の和を、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルのコイル軸方向の両外側に位置するコイル導体のターン数の和より大きくしたため、二つの螺旋状コイル間の結合が大きくなりインダクタンスが増加する。しかも、いずれか一方の螺旋状コイルの入力用引出し電極と他方の螺旋状コイルの出力用引出し電極とが積層方向に隣接しているため、コイル間の結合を大きくしたにも拘わらずコイル導体のパターン種類数を増やさないで済む。

本発明に係る積層コイル部品にあっては、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルのうち、いずれか一方の螺旋状コイルの入力用引出し電極と他方の螺旋状コイルの出力用引出し電極とが積層体の互いに逆向きの端面に引き出されていることが好ましい。これにて、積層体の端面一面に外部電極を形成することができ、製造が簡易になる。

また、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルの入力用引出し電極どうし又は出力用引出し電極どうしが同じパターンであることが好ましい。同じパターンを使用すれば製造工程が簡易なものとなる。

また、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルの主部分のコイル導体をそれぞれほぼ３／４ターン形状とすれば、コイル導体の積層枚数が少なくなり、部品が小型化する。あるいは、積層方向に平面視で、複数のコイル導体は長方形状であり、ビアホール導体を長方形の各長辺上にそれぞれに二つ形成し、かつ、長方形の短辺方向の同一直線上に位置していないことが好ましい。ビアホール導体どうしが離隔されるので短絡を防止できる。

本発明によれば、耐電流値が大きくなり、インダクタンスの微調整をすることができ、第１及び第２螺旋状コイル間の結合を大きくするとともにインダクタンスを大きくすることができ、必要とするコイル導体のパターン種類数が少なくて済む。

本発明に係る積層コイル部品の第１実施例を示す分解斜視図。図１に示した積層コイル部品の等価回路図。本発明に係る積層コイル部品の第２実施例に使用する各種シートを示す平面図。図３に示したシートを使用した積層コイル部品を示し、（Ａ）は本発明例の分解斜視図、（Ｂ）は比較例の分解斜視図。図３に示したシートを使用した別の積層コイル部品を示し、（Ａ）は本発明例の分解斜視図、（Ｂ）は比較例の分解斜視図。図３に示したシートを使用したさらに別の積層コイル部品を示し、（Ａ）は本発明例の分解斜視図、（Ｂ）は比較例の分解斜視図。図４〜図６の積層コイル部品の電気特性を示すグラフ。従来の積層コイル部品を示す分解斜視図。従来の別の積層コイル部品を示す分解斜視図。

以下、本発明に係る積層コイル部品の実施例について添付図面を参照して説明する。

（第１実施例、図１及び図２参照）
図１に示すように、第１実施例である積層コイル部品１１は、コイル導体１３ａ〜１３ｅやビアホール導体１５を設けたセラミックグリーンシート１２を積層して構成した第１コイル部２１と、コイル導体１３ｆ，１３ｄ，１３ｅやビアホール導体１５を設けたセラミックグリーンシート１２を積層して構成した第２コイル部２２とを積み重ね、さらに上下に保護用セラミックグリーンシート（図示せず）を積層した構造を有している。

セラミックグリーンシート１２は以下のようにして作製される。まず、フェライト粉末、結合剤、可塑剤などの原料を混合し、ボールミルで粉砕してスラリー状の組成物とし、真空脱泡を行う。これをドクターブレード法などにより所定の厚みになるようにシート状に成形する。

次に、セラミックグリーンシート１２の所定の位置に、レーザの照射などによりビアホール用孔を形成する。この後、セラミックグリーンシート１２上にＡｇを主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷し、コイル導体１３ａ〜１３ｆ、入力用引出し電極１７及び出力用引出し電極１８を形成する。同時に、ビアホール用孔に前記導電ペーストが充填され、ビアホール導体１５が形成される。

第１コイル部２１と第２コイル部２２の主部分のコイル導体１３ｂ〜１３ｆはそれぞれ３／４ターン形状である（但し、引出し電極１７，１８は含まない）。これにより、１枚のシート１２上に各コイル導体を長く形成でき、シート１２の積層枚数が少なくなるので部品の小型化を実現できる

次に、前記セラミックグリーンシート１２と保護用セラミックグリーンシートを積層して積層体とする。この積層体を所定のサイズにカットし所定の温度、時間をかけて焼成する。さらに、引出し電極１７，１８が露出している端面に、浸漬法などにより導電ペーストを塗布して外部電極を形成する。

こうして得られた積層コイル部品１１においては、第１コイル部２１のコイル導体１３ａ〜１３ｅはビアホール導体１５を介して直列に接続され、螺旋状コイルＬ１を構成している。同様に、第２コイル部２２のコイル導体１３ｆ，１３ｄ，１３ｅはビアホール導体１５を介して直列に接続され、螺旋状コイルＬ２を構成している。そして、二つの螺旋状コイルＬ１，Ｌ２は、図２に示すように、電気的に並列接続されている。これにて、耐電流値の大きい積層コイル部品１１が得られる。

螺旋状コイルＬ１，Ｌ２はそれぞれのコイル軸が同軸上に位置し、互いのターン数は異なっており、具体的には、コイルＬ１は３．２５ターン、コイルＬ２は２．２５ターンである。また、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の入力用引出し電極１７は、積層コイル部品１１の左端に位置し、出力用引出し電極１８は右端にそれぞれ位置している。螺旋状コイルＬ１の出力用引出し電極１８と螺旋状コイルＬ２の入力用引出し電極１７は積層方向に隣接し、積層体の互いに逆向きの端面に引き出されている。また、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の出力用引出し電極１８及びそれらと接続されているコイル導体１３ｅどうしが同じパターンである。

以上の構成からなる積層コイル部品１１では、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２が並列接続されているので耐電流値が大きいことは勿論、互いのターン数が異なっているので、ターン数をコイルＬ１，Ｌ２で個別に変更することで、インダクタンスの微調整をすることができる。

また、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の出力用引出し電極１８及びそれらと接続されているコイル導体１３ｅのパターンを同じにしつつ、第１コイル部２１と第２コイル部２２が隣接する部分でのコイルＬ１，コイルＬ２の対向するコイル導体１３ｅ，１３ｆのターン数の和を、コイルＬ１，Ｌ２のコイル軸方向の両外側にそれぞれ位置するコイル導体１３ａ，１３ｅのターン数の和より大きくしている。本第１実施例において、具体的には、対向するコイル導体１３ｅ，１３ｆのターン数の和は、導体１３ｅ，１３ｆがそれぞれ３／４ターンなので、１．５ターンである。外側に位置するコイル導体１３ａ，１３ｅのターン数の和は、導体１３ａが１／４ターンで導体１３ｅが３／４ターンなので、１ターンである。

このように、対向するコイル導体１３ｅ，１３ｆのターン数の和が大きいと、結合する磁束の量が多くなり、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２間の磁束結合が大きくなる。そして、磁束の結合が大きくなると、相互インダクタンスＭ（図２参照）が大きくなり、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の合成インダクタンスも大きくなる。

さらに、螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の出力用引出し電極１８及び入力用引出し電極１７を積層方向に隣接させ、かつ、積層体の互いに逆向きの端面に引き出しているので、コイルＬ１，Ｌ２の結合を大きくしたにも拘わらず、図９に示した積層コイル部品８１と比べると明らかなように、コイル導体のパターン種類数が増加することはない。

（第２実施例、図３〜図７参照）
第２実施例では、図３に示す８種類のシートＡ〜Ｈを用いて種々の積層コイル部品を作製している。シートＡ〜Ｈはそれぞれ、コイル導体３３ａ〜３３ｈ、入力用引出し電極３７、出力用引出し電極３８及びビアホール導体３５をセラミックグリーンシートに設けたものである。ビアホール導体３５は、以下に詳述するように、それぞれオフセットされた状態で配置されている。これにより、ビアホール導体３５間の間隔が広くなり、短絡防止につながる。

図４（Ａ）に、螺旋状コイルＬ１を内蔵した第１コイル部４１と螺旋状コイルＬ２を内蔵した第２コイル部４２とで構成された積層コイル部品４０ａを示す。比較のため、図４（Ｂ）に、第１コイル部４１と第２コイル部４２の積層位置を上下逆にした積層コイル部品４０ｂを併せて示す。

図５（Ａ）に、螺旋状コイルＬ１を内蔵した第１コイル部４６と螺旋状コイルＬ２を内蔵した第２コイル部４７とで構成された積層コイル部品４５ａを示す。比較のため、図５（Ｂ）に、第１コイル部４６と第２コイル部４７の積層位置を上下逆にした積層コイル部品４５ｂを併せて示す。

図６（Ａ）に、螺旋状コイルＬ１を内蔵した第１コイル部５１と螺旋状コイルＬ２を内蔵した第２コイル部５２とで構成された積層コイル部品５０ａを示す。比較のため、図５（Ｂ）に、第１コイル部５１と第２コイル部５２の積層位置を上下逆にした積層コイル部品５０ｂを併せて示す。

なお、積層コイル部品４０ｂ、４５ｂ、５０ｂは公知のものではなく、実施例の効果を実証するために比較例として今回新たに作製したものである。

表１及び図７には、積層コイル部品４０ａ，４０ｂ，４５ａ，４５ｂ，５０ａ，５０ｂの１００ＭＨｚでのインピーダンスＺ、直流抵抗Ｒｄｃ、取得効率（１００ＭＨｚにおけるインピーダンス）／（直流抵抗））を評価した結果を示す。取得効率Ｚ／Ｒｄｃの値が大きいほど好ましい。

表１及び図７から明らかなように、第１コイル部４１，４６，５１と第２コイル部４２，４７，５２が隣接する部分での螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の対向するコイル導体のターン数の和を、コイルＬ１，Ｌ２のコイル軸方向の両外側に位置するコイル導体のターン数の和より大きくすることで、磁束の結合が大きくなり、相互インダクタンスＭが大きくなる。この結果、二つの螺旋状コイルＬ１，Ｌ２の合成インダクタンスも大きくなる。

また、本第２実施例（図５（Ａ）、図６（Ａ）参照）では、ビアホール導体３５はオフセット配置されている。即ち、積層方向に平面視で、複数のコイル導体３３ａ〜３３ｈは長方形状の螺旋状コイルＬ１，Ｌ２を構成し、各ビアホール導体３５は前記長方形の各長辺上にそれぞれに二つ形成され、かつ、長方形の短辺方向の同一直線上に位置していない。このように、ビアホール導体３５が平面視でオフセット状態に分散されていることで、ビアホール導体３５間の短絡を未然に防止することができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る積層コイル部品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、コイル導体の形状は矩形状以外に例えば円形状であってもよい。また、前記実施例では、セラミックシートを積み重ねた後、一体的に焼成した積層コイル部品を示したが、セラミックシートは予め焼成されたものを用いて積層してもよい。

また、前記実施例では積層体の短辺端面にコイル導体が引き出されている例を示したが、コイル導体は積層体の長辺端面に引き出されていてもよい。さらに、コイル導体の多くは、ほぼ３／４ターン形状とするのみならず、ほぼ１／２ターン形状で構成してもよい。

また、以下に説明する製法によって積層コイル部品を製造してもよい。即ち、印刷などの方法によりペースト状のセラミック材料にてセラミック層を形成した後、該セラミック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を形成する。次に、ペースト状のセラミック材料を上から塗布してセラミック層とし、さらに、コイル導体を形成する。このように、セラミック層とコイル導体層を順に重ね塗りすることにより積層構造を有する積層コイル部品が得られる。

以上のように、本発明は、二つの螺旋状コイルが電気的に並列接続されて積層体に重ねて内蔵された積層コイル部品に有用であり、特に、インダクタンスの微調整ができ、かつ、コイル導体のパターン種類数を増やさないで二つの螺旋状コイル間の結合を大きくできる点で優れている。

Claims

複数のコイル導体と複数のセラミック層を積み重ねて構成した、第１螺旋状コイルを内蔵した第１コイル部と、
複数のコイル導体と複数のセラミック層を積み重ねて構成した、第２螺旋状コイルを内蔵した第２コイル部と、
前記第１コイル部と前記第２コイル部を積み重ねて構成した積層体と、を備え、
前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルは、互いのコイル軸が同軸上に位置し、電気的に並列接続され、かつ、互いのターン数が異なり、
前記第１コイル部と前記第２コイル部が隣接する部分での前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルの対向するコイル導体のターン数の和が、第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルのコイル軸方向の両外側に位置するコイル導体のターン数の和より大きく、
前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルのうち、いずれか一方の螺旋状コイルの入力用引出し電極と他方の螺旋状コイルの出力用引出し電極とが積層方向に隣接していること、
を特徴とする積層コイル部品。
前記第１螺旋状コイルと前記第２螺旋状コイルのうち、いずれか一方の螺旋状コイルの入力用引出し電極と他方の螺旋状コイルの出力用引出し電極とが積層体の互いに逆向きの端面に引き出されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の積層コイル部品。
前記第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルの入力用引出し電極どうし又は出力用引出し電極どうしが同じパターンであることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の積層コイル部品。
前記第１螺旋状コイルと第２螺旋状コイルの主部分のコイル導体がそれぞれほぼ３／４ターン形状であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の積層コイル部品。
積層方向に平面視で、前記複数のコイル導体は長方形状であり、前記ビアホール導体は前記長方形の各長辺上にそれぞれに二つ形成され、かつ、長方形の短辺方向の同一直線上に位置していないことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の積層コイル部品。