JP5673478B2 - 積層コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、積層コイル部品に関する。

従来より、積層体の内部に、積層方向に沿って巻回されたコイル部が形成された積層コイル部品が知られている。このような積層コイル部品には、その端面に外部電極を設けたものの他に、実装面積の低減を図るために、実装面に対面する底面に外部電極を設けたものが知られている。そして、底面に外部電極が設けられている場合には、コイル部の端部のうちの底面から遠い側にあるコイル部の端部を、積層体内において積層方向に延在する貫通導体部により底面の外部電極まで導く必要がある。

ただし、そのような貫通導体部を、コイル部の内側を通した場合には、貫通導体部が磁束を邪魔してしまい、Ｑ値の低下を招くため、貫通導体部をコイルの外側を通した構造とすることが好ましい。

下記特許文献１には、コイルの外側を通る貫通導体部を有する積層コイル部品が開示されている。この引用文献１においては、矩形状のコイル部の角部のみを部分的にへこませ、そのへこませた部分に貫通導体部を配置している。このように、コイル部全体の内径を縮小することなく、コイル部の内径を大きく保つことで、インダクタンスの低下を抑えることができる。

特開２０１１−９３９１号公報

しかしながら、上述した従来の積層コイル部品では、矩形コイルの角部のへこんだ部分（切り欠き部）にコイル内部に向かって尖った部分が形成されることとなり、その尖った部分において磁束が集中して、Ｑ値の低下を招いていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、Ｑ値の向上が図られた積層コイル部品を提供することを目的とする。

本発明に係る積層コイル部品は、絶縁層を介して複数の内部電極が積層された積層体と、積層体内の複数の内部電極によって構成されたコイル部と、積層体の底面に設けられた底面電極と、積層体内において積層方向に延在し、且つ、コイル部の端部のうち底面電極から遠い方の端部と底面電極とを接続する第１の貫通導体部とを備え、コイル部が、積層方向から平面視したときの外形が積層体の外形に沿う矩形状であり、矩形状のコイル部の一つの角部に近接して、当該角部の外側に第１の貫通導体部が配置されており、第１の貫通導体部が近接配置された角部が、積層方向から平面視したときに、コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲している。

この積層コイル部品においては、第１の貫通導体部に近接するコイル部の角部が、コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲していることで、磁束の干渉が有意に回避され、Ｑ値を向上することができる。

また、第１の貫通導体部が近接配置された角部に対し、矩形状のコイル部の長手方向にある一対の角部が、積層方向から平面視したときに直角である態様であってもよい。貫通導体部が配置されていない角部を直角にすることで、コイル部の内径が大きくなり、インダクタンスが向上する。

また、第１の貫通導体部が近接配置された角部に対し、矩形状のコイル部の短手方向に並ぶ角部も、積層方向から平面視したときに、コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲している態様であってもよい。この場合、Ｑ値がさらに向上する。

また、第１の貫通導体部が近接配置された角部に対し、矩形状のコイル部の短手方向に並ぶ角部に近接して、当該角部の外側に、積層体内において積層方向に延在し、且つ、第１の貫通導体部が接続するコイル部の端部と底面電極とを接続する第２の貫通導体部をさらに備える態様であってもよい。この場合、第１の貫通導体部および第２の貫通導体部により、コイル部の端部から底面電極に至る電流ルートの断面拡大を図ることで、直流抵抗を低下させることができる。

また、積層体内において積層方向に延在するとともに、第１の貫通導体部と第２の貫通導体部との間に介在し、第１の貫通導体部および第２の貫通導体部が接続するコイル部の端部と底面電極とを接続する第３の貫通導体部をさらに備える態様であってもよい。この場合、第３の貫通導体部により、直流抵抗をさらに低下させることができる。

本発明によれば、Ｑ値の向上が図られた積層コイル部品が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る積層コイル部品の概略斜視図である。 図２は、図１に示す積層コイル部品の積層方向から平面視した概略平面図である。 図３は、図２に示すコイル部の要部拡大図である。 図４は、図２とは異なる態様の積層コイル部品の概略平面図である。 図５は、図１とは異なる態様の積層コイル部品の一部を示した概略斜視図である。 図６は、図５に示す積層コイル部品の積層方向から平面視した概略平面図である。 図７は、図２に示す積層コイル部品および図６に示す積層コイル部品とは異なる態様の積層コイル部品の概略平面図である。 図８は、従来技術に係る積層コイル部品の積層方向から平面視した概略平面図である。 図９は、図８に示すコイル部の要部拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る積層コイル部品１は、直方体形状を有する積層体１０を備えている。以下の説明では、便宜上、積層体１０の積層方向をＺ方向、積層方向の端面および断面における短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向とする。

積層体１０の内部には、コイル部２０が形成されている。コイル部２０は、図示されていない絶縁層を介して積層された複数の内部電極（図１では４つの内部電極２１、２２、２３、２４）によって構成されている。積層体１０の積層方向（図のＺ方向）に隣り合う内部電極は、その端部同士が、絶縁層を貫通する断面円形のスルーホール導体ＴＨによって接続されており、内部電極２１、２２、２３、２４全体として、積層体１０の積層方向に沿って同一方向に巻回（積層方向の下方に向かって左回りに巻回）されたコイル部２０を構成している。

積層体１０の底面１０ｃは、図示しない実装基板の部品搭載面に対面する面であり、この底面１０ｃには、底面１０ｃの長手方向（図のＹ方向）における両端部の位置に、一対の底面電極４０Ａ、４０Ｂが形成されている。一対の底面電極４０Ａ、４０Ｂは、いずれも短手方向に延びる矩形状であり、底面１０ｃの各端部を全体的に覆うように、底面１０ｃの短手方向のほぼ全幅に亘って形成されている。

底面電極４０Ａ、４０Ｂは、コイル部２０の端部Ｅ１、Ｅ２と、積層体１０内部を積層方向に延びる貫通導体部３０Ａ、３０Ｂを介して接続されている。貫通導体部３０Ａ、３０Ｂはいずれも、各絶縁層を貫通する断面円形の複数のスルーホールで構成されており、複数のスルーホールは積層方向に並ぶように連結されている。具体的には、積層体１０の一方の端面１０ａ側に位置する底面電極４０Ａは、積層方向に延びる貫通導体部３０Ａ（以下、第１の貫通導体部と称す。）を介して、コイル部２０の端部Ｅ１、Ｅ２のうち底面電極４０Ａ、４０Ｂから遠い方の端部Ｅ１に接続されている。また、積層体１０のもう一方の端面１０ｂ側に位置する底面電極４０Ｂは、積層方向に延びる貫通導体部３０Ｂを介して、コイル部２０の端部Ｅ１、Ｅ２のうち底面電極４０Ａ、４０Ｂから近い方の端部Ｅ２に接続されている。このように、底面電極４０Ａ、４０Ｂを、コイル部２０の端部Ｅ１、Ｅ２と接続することにより、底面電極４０Ａ、４０Ｂは積層コイル部品１の外部電極として機能する。外部電極を端面１０ａ、１０ｂに設けた場合には実装時に実装面の面方向にはんだフィレットが形成されるが、本実施形態のように、外部電極を底面１０ｃに設けることで、上記はんだフィレットが形成されず、実装面積の低減が図られる。

なお、上述した積層体は、内部電極や底面電極となるべき電極ペーストのパターンを、絶縁層となるべき複数の絶縁シート上にそれぞれ形成し、その絶縁シートを重ね合わせて焼成することによって形成される。絶縁層は、たとえば、ストロンチウム、カルシウム、アルミナ及び酸化珪素からなるガラスと、アルミナとからなるガラス系セラミックから構成されている。絶縁層は、フェライト（たとえば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、又はＮｉ−Ｃｕ系フェライトなど）から構成されていてもよい。

続いて、図１に示したコイル部２０と第１の貫通導体部３０Ａとの位置関係について説明する。図２は、図１の積層コイル部品１を積層方向上側から見た平面図である。

図２に示すように、コイル部２０は、その外形が積層体１０の矩形状の外形に沿うほぼ矩形状となっている。ただし、端面１０ａ側の一対の角部２０ａ、２０ｂはいずれも、直角ではなく、図２に示すように、曲率中心Ｏかつ曲率半径ｒで、その曲率中心Ｏがコイル部２０の内側にあるように湾曲している。また、曲率中心Ｏは、底面電極４０Ａに重ならない位置であって、底面電極４０Ａよりも中央よりの位置にある。さらに、曲率中心Ｏは、積層コイル部品１の長手方向（Ｙ方向）に沿って平行に延びる２本のコイル部分のＸ方向の中間点に位置しており、曲率半径ｒは、それら２本のコイル部分の間隔の半分の長さとなっている。

上記曲率中心Ｏおよび曲率半径ｒであるため、角部２０ａと角部２０ｂとは段差無く連続的に湾曲しており、端面１０ａ側においては、角部２０ａと角部２０ｂとによってＵ字状のコイル部分が形成されている。一方、端面１０ｂ側においては、一対の角部２０ｃ、２０ｄはいずれも直角に屈曲している。

そして、コイル部２０の端面１０ａ側の一つの角部（図２における右上の角部）２０ａの近くに、上述した第１の貫通導体部３０Ａが配置されている。より詳しくは、第１の貫通導体部３０Ａは、角部２０ａの外側に、角部２０ａと所定距離だけ離間した状態で近接配置されている。

ここで、第１の貫通導体部３０Ａに近接配置された角部２０ａは、直角ではなく、上述したとおり、その曲率中心Ｏが、コイル部２０の内側にあるように湾曲している。換言すると、角部２０ａは、コイル部２０の外側に向かって円弧状に膨らみ、かつ、コイル部２０の延在方向は、Ｙ方向からＸ方向へ（またはＸ方向からＹ方向へ）なだらかに変化している。そのため、図３に示すように、コイル部２０に電流が印加された際に、コイル部２０の角部２０ａにおいて生じる磁束Ｍは互いに干渉し合わない。

一方、図８に示す従来技術に係るコイル部１２０においては、貫通導体部１３０に近接する切り欠き部１２０ａは、その曲率中心Ｏが、コイル部１２０の内側にあるように湾曲していた。そのため、図９に示すように、コイル部１２０に電流が印加された際に、コイル部１２０の切り欠き部１２０ａにおいて磁束Ｍが集中し、磁束同士が干渉し合うため、それにより、Ｑ値の低下を招いていた。

すなわち、上述した積層コイル部品１においては、第１の貫通導体部３０Ａに近接するコイル部２０の角部２０ａが、コイル部２０の内側に曲率中心Ｏがあるように湾曲していることで、磁束Ｍの干渉が有意に回避されており、Ｑ値の向上が図られている。

加えて、上述した積層コイル部品１においては、角部２０ｂも、角部２０ａ同様、コイル部２０の内側に曲率中心Ｏがあるように湾曲しているため、この部分においても磁束Ｍの干渉が有意に回避されて、さらなるＱ値の向上が図られている。

なお、上述した積層コイル部品１においては、貫通導体部３０Ａが配置されていない端面１０ｂ側の一対の角部２０ｃ、２０ｄはいずれも直角となっている。このように、貫通導体部３０Ａが配置されていない角部を直角にすることで、角部２０ａのように湾曲させるよりも、コイル部２０の内径が大きくなり、インダクタンスが向上する。

インダクタンス向上の観点から、図４に示すように、角部２０ｂを直角にしてもよい。図４に示したコイル部２０は、図２に示したコイル部２０よりも内径が大きくなっているため、図２に示したコイル部２０よりもインダクタンスが向上している。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

図５および図６に示す実施形態においては、端面１０ａ側に、底面電極４０Ａに接続される２つの貫通導体部３０Ａ、３０Ｃが設けられている。

図５には、図１に示したコイル部２０の最上層の内部電極２１に代わりに採用された内部電極２５が示されている。この内部電極２５は、内部電極２１の端部Ｅ１からＸ方向に延びる電極片２５ａが加えられている点において、内部電極２１と異なっている。

内部電極２５は、内部電極２１の端部Ｅ１と同じ位置にある端部Ｅ１において、上述した第１の貫通導体部３０Ａが接続されており、かつ、その端部Ｅ１に接続された電極片２５ａを介して、積層方向に沿って底面電極４０Ａまで延びる断面円形の貫通導体部３０Ｃ（以下、第２の貫通導体部と称す。）も接続されている。それにより、内部電極２５の端部Ｅ１から底面電極４０Ａまで、第１の貫通導体部３０Ａを通る電流ルートと、第２の貫通導体部３０Ｃを通る電流ルートの２つが形成されている。

そのため、本実施形態においては、第１の貫通導体部３０Ａと第２の貫通導体部３０Ｃとにより、コイル部２０の端部Ｅ１から底面電極４０Ａに至る電流ルートの断面拡大が図られることで、上述した第１の貫通導体部３０Ａのみの実施形態に比べて、直流抵抗が低下される。

なお、第２の貫通導体部３０Ｃは、図６に示すように、コイル部２０の角部２０ｂの外側に、角部２０ｂと所定距離だけ離間した状態で近接配置されており、その角部２０ｂが、角部２０ａ同様、コイル部２０の内側に曲率中心Ｏがあるように湾曲している。

したがって、本実施形態においては、第１の貫通導体部３０Ａが近接配置された角部２０ａだけでなく、第２の貫通導体部３０Ｃが近接配置された角部２０ｂも、コイル部２０の内側に曲率中心Ｏがあるように湾曲しているため、角部２０ｂにおいても上述した磁束Ｍの干渉が有意に回避されており、Ｑ値のさらなる向上が図られている。

図７に示す実施形態においては、２つの貫通導体部３０Ａ、３０Ｃに加えて、さらにもう一つ貫通導体部３０Ｄ（以下、第３の貫通導体部と称す。）が設けられている。

図７に示すように、第３の貫通導体部３０Ｄは、第１の貫通導体部３０Ａと第２の貫通導体部３０Ｃとの間に介在しており、第１の貫通導体部３０Ａと第２の貫通導体部３０Ｃとの間を充たしてこれらが一体的になるように設けられている。そのため、第３の貫通導体部３０Ｄは、第１の貫通導体部３０Ａおよび第２の貫通導体部３０Ｃ同様、積層方向に沿って延びており、且つ、コイル部２０の端部Ｅ１と底面電極４０Ａとを接続している。

このような第３の貫通導体部３０Ｄにより、内部電極２５の端部Ｅ１から底面電極４０Ａに至る電流ルートの断面拡大が図られている。そのため、図７に示す実施形態においては、第１の貫通導体部３０Ａ、第２の貫通導体部３０Ｃおよび第３の貫通導体部３０Ｄにより、第１の貫通導体部３０Ａおよび第２の貫通導体部３０Ｃを設けた図５、６の実施形態に比べて、さらに直流抵抗が低下される。

なお、角部２０ａや角部２０ｂの湾曲の曲率中心Ｏは、上述した位置に限定されず、コイル部２０の内側にある範囲において、すなわち、角部２０ａ、２０ｂがコイル部２０に対して外側に円弧状に広がる範囲において、適宜変更することができる。また、角部２０ａや角部２０ｂの湾曲の曲率半径についても、適宜変更することができ、図４に示した曲率半径ｒ’のように、図２に示した曲率半径ｒよりも長くすることで、角部の湾曲度合いを小さくすることができる。

貫通導体部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの断面形状は、円形以外の形状であってもよく、たとえば長方形であってもよい。

１…積層コイル部品、１０…積層体、２０…コイル部、２０ａ〜２０ｄ…角部、２１〜２５…内部電極、３０Ａ〜３０Ｄ…接続導体部、ＴＨ…スルーホール導体、４０Ａ、４０Ｂ…底面電極、Ｅ１、Ｅ２…端部、Ｏ…曲率中心。

Claims (5)

1. 絶縁層を介して複数の内部電極が積層された積層体と、
   前記積層体内の前記複数の内部電極によって構成されたコイル部と、
   前記積層体の底面に設けられた底面電極と、
   前記積層体内において積層方向に延在し、且つ、前記コイル部の端部のうち前記底面電極から遠い方の端部と前記底面電極とを接続する第１の貫通導体部と、
   前記積層体内において積層方向に延在し、且つ、前記コイル部の端部のうち前記底面電極から近い方の端部と前記底面電極とを接続する貫通導体部と、
   を備え、
   前記コイル部が、積層方向から平面視したときの外形が前記積層体の外形に沿う矩形状であり、
   前記矩形状のコイル部の一つの角部に近接して、当該角部の外側に前記第１の貫通導体部が配置されており、
   前記第１の貫通導体部が近接配置された前記角部が、積層方向から平面視したときに、前記コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲することで、前記矩形状のコイル部のうちの前記第１の貫通導体部が近接配置された側の短辺部分が、前記第１の貫通導体部が近接配置された前記角部において、前記コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲しており、
   前記矩形状のコイル部のうちの前記第１の貫通導体部が近接配置された側とは反対側の短辺部分は、積層方向から平面視したときに、その両側の角部において前記コイル部の各長辺部分と直交するように延在しており、
   前記底面電極から近い方の端部と前記底面電極とを接続する前記貫通導体部が、積層方向から平面視したときに、前記コイル部の内側を通らないように配置されている、積層コイル部品。
2. 前記矩形状のコイル部のうちの前記第１の貫通導体部が近接配置された側の短辺部分は、前記第１の貫通導体部が近接配置された前記角部に対し、前記矩形状のコイル部の短手方向に並ぶ角部においても、積層方向から平面視したときに、前記コイル部の内側に曲率中心があるように湾曲している、請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 前記第１の貫通導体部が近接配置された前記角部に対し、前記矩形状のコイル部の短手方向に並ぶ前記角部に近接して、当該角部の外側に、前記積層体内において積層方向に延在し、且つ、前記第１の貫通導体部が接続する前記コイル部の端部と前記底面電極とを接続する第２の貫通導体部をさらに備える、請求項２に記載の積層コイル部品。
4. 前記積層体内において積層方向に延在するとともに、前記第１の貫通導体部と前記第２の貫通導体部との間に介在し、前記第１の貫通導体部および前記第２の貫通導体部が接続する前記コイル部の端部と前記底面電極とを接続する第３の貫通導体部をさらに備える、請求項３に記載の積層コイル部品。
5. 前記コイル部を構成する内部電極が一層あたり１ターン以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層コイル部品。

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