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の外観を示す略斜視図であって、実装状態に対して上下反転させた図である。
図1に示すように、本実施形態によるコイル部品10は、略直方体形状である表面実装型のコモンモードフィルタであり、磁性基板11と、磁性基板11上に設けられた積層構造体20と、積層構造体20上に設けられた第1〜第6の端子電極E1〜E6及び磁性樹脂層12とを備えている。積層構造体20の具体的な構成としては、第1の実施形態による積層構造体20Aおよび第2の実施形態による積層構造体20Bが挙げられるが、これらの詳細については後述する。特に限定されるものではないが、コイル部品10のサイズは、x方向における長さが0.8mm、y方向における幅が0.6mm、z方向における高さが0.4mmである。実装時においては、図1に示す状態から上下反転され、第1〜第6の端子電極E1〜E6が設けられたxy面がプリント基板と向かい合うようにして実装される。本実施形態によるコイル部品10は、磁性基板11上に積層構造体20が積層されてなる積層型の薄膜コイル部品であり、磁性コア又はボビンにワイヤを巻回してなるいわゆる巻線型のコイル部品とはタイプが異なるものである。
磁性基板11は積層構造体20を積層する際の基板であるとともに、積層構造体20を物理的に保護し、且つ、コイル部品10の磁路を構成するものである。磁性基板11の材料としては、焼結フェライト、複合フェライト(フェライト粉含有樹脂)等を用いることができるが、機械的強度が高く磁気特性に優れた焼結フェライトを用いることが特に好ましい。
第1〜第3の端子電極E1〜E3はx方向に延在する一方の長辺に沿って設けられ、第4〜第6の端子電極E4〜E6はx方向に延在する他方の長辺に沿って設けられている。特に限定されるものではないが、端子電極E1,E2,E4,E5はコイル部品10の角部に配置されている。このため、これら端子電極E1,E2,E4,E5については、コイル部品10の3つの側面(xy面、xz面、yz面)に露出している。これに対し、残りの端子電極E3,E6については、コイル部品10の2つの側面(xy面、xz面)に露出している。特に限定されるものではないが、端子電極E1〜E6は厚膜めっき法によって形成され、その厚さはスパッタリング法やスクリーン印刷により形成される電極パターンよりも十分に厚い。
磁性樹脂層12は、積層構造体20を物理的に保護するとともに、第1〜第6の端子電極E1〜E6を固定・支持するものであり、第1〜第6の端子電極E1〜E6の周囲を埋め込むように設けられている。磁性樹脂層12の上面(xy面)は、第1〜第6の端子電極E1〜E6の上面(xy面)と同一平面を構成している。磁性樹脂層12の材料としては、複合フェライトを用いることが好ましい。磁性樹脂層12は高い磁気特性を有しており、磁性基板11と共に磁路を構成する。
図2はコイル部品10の略分解斜視図であり、特に、第1の実施形態による積層構造体20Aの構造を説明するための図である。
図2に示す積層構造体20Aは、磁性基板11側から磁性樹脂層12側に向かって順に積層された絶縁層31〜35を備えており、これら絶縁層31〜35間に4つの導体層M11〜M14が形成されている。絶縁層31〜35は例えば樹脂からなり、第1〜第4の導体層M11〜M14を互いに分離する役割を果たす。
絶縁層31の表面に形成される第1の導体層M11は、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42を含む。第1及び第2のスパイラルコイル41,42は、第1のスパイラルコイル41が外周側、第2のスパイラルコイル42が内周側となるよう、互いに沿って同心円状に巻回されており、その巻回方向は、いずれも平面視で外周端から内周端に向かって時計回り(右回り)である。第1のスパイラルコイル41の外周端41aは、接続導体54,64,74を介して第4の端子電極E4に接続される。第2のスパイラルコイル42の外周端42aは、接続導体55,65,75を介して第5の端子電極E5に接続される。
絶縁層32の表面に形成される第2の導体層M12は、第3のスパイラルコイル43と接続導体54,55,57,58を含む。第3のスパイラルコイル43の形成位置は、平面視で、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって時計回り(右回り)である。詳細については後述するが、第3のスパイラルコイル43は、第1及び第2のスパイラルコイル41,42よりも導体幅が広く、且つ、導体厚が薄い。第3のスパイラルコイル43の外周端43aは、接続導体66,76を介して第6の端子電極E6に接続される。
絶縁層33の表面に形成される第3の導体層M13は、第4のスパイラルコイル44と、第5のスパイラルコイル45と、接続導体64〜67とを含む。第4及び第5のスパイラルコイル44,45は、第4のスパイラルコイル44が外周側、第5のスパイラルコイル45が内周側となるよう、互いに沿って同心円状に巻回されており、その巻回方向は、いずれも平面視で外周端から内周端に向かって反時計回り(左回り)である。第4のスパイラルコイル44の外周端44aは、接続導体71を介して第1の端子電極E1に接続される。第5のスパイラルコイル45の外周端45aは、接続導体72を介して第2の端子電極E2に接続される。
絶縁層34の表面に形成される第4の導体層M14は、第6のスパイラルコイル46と接続導体71,72,74〜76を含む。第6のスパイラルコイル46の形成位置は、平面視で、第4及び第5のスパイラルコイル44,45の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって反時計回り(左回り)である。第6のスパイラルコイル46は、第4及び第5のスパイラルコイル44,45よりも導体幅が広く、且つ、導体厚が薄い。第6のスパイラルコイル46の外周端46aは、第3の端子電極E3に接続される。
第1のスパイラルコイル41の内周端41bは、接続導体57を介して第4のスパイラルコイル44の内周端44bに接続される。これにより、第1のスパイラルコイル41と第4のスパイラルコイル44は、第1の端子電極E1と第4の端子電極E4との間に直列に接続された1つのインダクタ(L1)を構成する。
第2のスパイラルコイル42の内周端42bは、接続導体58を介して第5のスパイラルコイル45の内周端45bに接続される。これにより、第2のスパイラルコイル42と第5のスパイラルコイル45は、第2の端子電極E2と第5の端子電極E5との間に直列に接続された1つのインダクタ(L2)を構成する。
第3のスパイラルコイル43の内周端43bは、接続導体67を介して第6のスパイラルコイル46の内周端46bに接続される。これにより、第3のスパイラルコイル43と第6のスパイラルコイル46は、第3の端子電極E3と第6の端子電極E6との間に直列に接続された1つのインダクタ(L3)を構成する。
図2に示すように、磁性樹脂層12は、第1〜第6の端子電極E1〜E6に対応する部分がくり抜かれた形状を有している。さらに、絶縁層31〜35にはそれぞれスルーホール31H〜35Hが設けられ、これらスルーホール31H〜35Hを埋めるよう、磁性樹脂層13が設けられている。磁性樹脂層13は磁性樹脂層12の一部であり、両者は一体的な構造を有している。
図2に示す例では、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43が1セットの結合コイルを構成し、第4〜第6のスパイラルコイル44〜46が別の1セットの結合コイルを構成し、これら2つの結合コイルが直列に接続された構成を有している。しかしながら、結合コイルの数が2セットであることは必須でなく、1セットのみであっても構わないし、3セット以上であっても構わない。
図3は、コイル部品10の等価回路図である。
図3に示すように、本実施形態によるコイル部品10は、3つのインダクタL1〜L3が互いに磁気結合する3ラインのコモンモードフィルタ回路を構成する。このうち、第1の端子電極E1と第4の端子電極E4との間に形成されるインダクタL1は、第1及び第4のスパイラルコイル41,44によって構成される。第2の端子電極E2と第5の端子電極E5との間に形成されるインダクタL2は、第2及び第5のスパイラルコイル42,45によって構成される。第3の端子電極E3と第6の端子電極E6との間に形成されるインダクタL3は、第3及び第6のスパイラルコイル43,46によって構成される。
図4は、コイル部品10が搭載される回路基板2のパターン形状を説明するための模式的な平面図である。
図4に示す回路基板2は、コイル部品10が搭載される搭載領域10Aを有している。搭載領域10Aには、それぞれ第1〜第6の端子電極E1〜E6に対応する第1〜第6のランドパターンP1〜P6が設けられており、コイル部品10が搭載領域10Aに搭載されると、半田を介して、第1〜第6の端子電極E1〜E6と第1〜第6のランドパターンP1〜P6がそれぞれ電気的に接続される。
回路基板2には、それぞれ第1〜第6のランドパターンP1〜P6に接続された第1〜第6の信号配線D1〜D6が設けられている。このうち、3ラインの信号配線D1〜D3は1セットの配線群S1を構成し、3ラインの信号配線D4〜D6も1セットの配線群S2を構成する。配線群S1は例えば入力側の配線群であり、配線群S2は例えば出力側の配線群である。各配線群S1,S2によって伝送される3信号は、2つの信号の電位差によってデータが表現される。例えば、配線群S1においては、信号配線D1のレベルと信号配線D2のレベルの大小関係、信号配線D1のレベルと信号配線D3のレベルの大小関係、並びに、信号配線D2のレベルと信号配線D3のレベルの大小関係によってデータが表現される。配線群S2においても同様である。したがって、この例では一度に3ビットのデータを伝送することができる。
そして、このような配線群S1と配線群S2との間に本実施形態によるコイル部品10を挿入することにより、3信号に重畳したコモンモードノイズを除去することができる。ここで、高い信号品質を得るためには、コイル部品10によって構成される3つのインダクタンL1〜L3の伝送特性をできる限り一致させる必要がある。そのためには、2つのスパイラルコイル間における容量成分が各スパイラルコイル間においてほぼ一致していることが好ましい。例えば、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42の間の容量成分と、第1のスパイラルコイル41と第3のスパイラルコイル43の間の容量成分と、第2のスパイラルコイル42と第3のスパイラルコイル43の間の容量成分とがほぼ一致していることが望まれる。第4〜第6のスパイラルコイル44〜46間における容量成分についても同様である。
このような特性を実現すべく、本実施形態によるコイル部品10では、1セットの結合コイルを構成する3つのスパイラルコイルにおいて、各ターンを構成する導体の断面中心が三角形を構成するようレイアウトされている。三角形の形状としては、各辺の長さが互いに等しい正三角形とすることが理想であるが、各スパイラルコイル間における容量成分がほぼ一致する形状であれば、必ずしも正三角形とする必要はない。
この点を考慮し、第1の実施形態による積層構造体20Aでは、図2を用いて説明したように、1セットの結合コイルを構成する3つのスパイラルコイルのうち2つのスパイラルコイル(例えばスパイラルコイル41,42)を同じ導体層に形成し、1つのスパイラルコイル(例えばスパイラルコイル43)を別の導体層に形成している。
図5は、積層方向におけるスパイラルコイル41〜46の部分断面図である。
図5に示すように、第1層に位置する導体層M11においては、第1のスパイラルコイル41を構成する導体と、第2のスパイラルコイル42を構成する導体とが互いに沿って同心円状に(2重に)巻回され、その断面は交互に配置される。図5には各導体が何ターン目の導体であるかが示されており、例えばカッコ書きでiと表記されているのはiターン目の導体であることを意味し、カッコ書きでi+1と表記されているのはi+1ターン目の導体であることを意味する。同様に、カッコ書きでjと表記されているのはjターン目の導体であることを意味し、カッコ書きでj+1と表記されているのはj+1ターン目の導体であることを意味する。例えば、符号41(i)と表記されているのは、第1のスパイラルコイル41のiターン目を構成する導体であることを意味する。この点は、後述する図10においては同様である。尚、何ターン目であるかは例えば外周端からカウントすればよい。
第2層に位置する導体層M12においては、第3のスパイラルコイル43を構成する導体が平面視で、第1のスパイラルコイル41の同一ターンを構成する導体と第2のスパイラルコイル42の同一ターンを構成する導体の中間位置に配置される。例えば、第1のスパイラルコイル41のiターンを構成する導体41(i)と第2のスパイラルコイル42のiターンを構成する導体42(i)の中間位置をCとした場合、第3のスパイラルコイル43のiターンを構成する導体43(i)の幅方向における中心は、上記の中間位置Cと一致している。
これにより、各ターンにおいて、第1のスパイラルコイル41と第3のスパイラルコイル43の距離と、第2のスパイラルコイル42と第3のスパイラルコイル43の距離が等しくなり、断面中心によって形成される三角形T1が二等辺三角形となる。このため、第1のスパイラルコイル41と第3のスパイラルコイル43との間の容量成分と、第2のスパイラルコイル42と第3のスパイラルコイル43との間の容量成分が等しくなる。
三角形T1は、内角がいずれも90度以下であることが好ましい。その理由は、三角形T1が鈍角三角形であると、容量成分のばらつきを十分に低減することが困難だからである。特に、三角形T1の各内角は45度以上、75度以下であることがより好ましく、50度以上、70度以下であることが特に好ましい。これは、三角形T1を構成する各辺の長さの差をできるだけ小さくすることが望ましいからである。
第1〜第3のスパイラルコイル41〜43間における上記の関係は、iターン目だけでなく、各ターンにおいて成立する。全てのターンにおいて上記の関係が成立することが望ましいが、全てのターンにおいて上記の関係が成立することは必須でなく、所望の特性を満足する限り、一部のターンにおいて上記の関係が成立していなくても構わない。例えば、最外周の一部や最内周の一部など、導体の引き出し部分においては上記の関係を満足することがレイアウト上困難なケースがあるが、このような部分の存在は許容されるものと解釈すべきである。
また、第3のスパイラルコイル43を構成する導体の幅方向における中心を中間位置Cと完全に一致させることは必須でなく、製造ばらつきなどを考慮して、多少のずれがあっても構わない。この場合であっても、第3のスパイラルコイル43の各ターンを構成する導体の幅方向における中心は、第1のスパイラルコイル41の同一ターンを構成する導体の内周側端部と、第2のスパイラルコイル42の同一ターンを構成する導体の外周側端部との間に位置させることが好ましい。これによれば、第1のスパイラルコイル41と第3のスパイラルコイル43の距離と、第2のスパイラルコイル42と第3のスパイラルコイル43の距離の差を最小限とすることができる。
なお、ここでは、スパイラルコイル41〜43の断面形状を矩形として説明したが、製造上必ずしも矩形の断面形状とはならないこともあり、そのような場合は、当該断面における重心点を断面中心とすることができる。
第4〜第6のスパイラルコイル44〜46間における関係についても、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43間における上記関係と同じであることから、重複する説明は省略し、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43にのみ着目して説明する。
ここで、第1のスパイラルコイル41の幅をW1とし、第2のスパイラルコイル42の幅をW2とした場合、
W1=W2
であることが好ましい。また、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42との間隔をW0とした場合、
W0≒W1
であることが好ましい。尚、本発明において、導体の「幅」とは、スパイラルコイルを構成する導体の積層方向における断面の辺であって、xy平面と平行な辺の長さを指す。また、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の厚み(高さ)はH1である。本発明において、導体の「厚み」又は「高さ」とは、スパイラルコイルを構成する導体の積層方向における断面の辺であって、z方向における辺の長さを指す。
また、第3のスパイラルコイル43を構成する導体の幅をW3とした場合、
W0<W3
であり、これにより第3のスパイラルコイル43の各ターンを構成する導体が平面視で第1及び第2のスパイラルコイル41,42の各ターンを構成する導体と重なっていることが好ましい。これによれば、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42の距離W0を近接させることによって両者間の容量成分が大きい場合であっても、第3のスパイラルコイル43と第1及び第2のスパイラルコイル41,42との間の容量成分を同程度に確保することができる。また、第3のスパイラルコイル43を構成する導体の幅方向における中心を中間位置Cと一致させれば、第1及び第3のスパイラルコイル41,43の重なり幅と、第2及び第3のスパイラルコイル42,43の重なり幅を一致させることができ、容量成分のばらつきを抑制することができる。
さらに、
W1<W3
である場合、第3のスパイラルコイル43の厚み(高さ)をH3とすると、
H1>H3
とすることが好ましく、
W1×H1≒W3×H3
とすることが特に好ましい。これによれば、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43を構成する導体の断面積が互いにほぼ一致することから、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43間における直流抵抗の差を小さくすることができる。
特に限定されるものではないが、好ましい具体的な数値の一例を挙げると、
W0=11μm
W1=W2=9μm
W3=20μm
H1=10μm
H2=8μm
H3=5μm
である。ここで、H2とは第1及び第2のスパイラルコイル41,42と第3のスパイラルコイル43との間のz方向における距離(絶縁層32の厚み)である。この場合、各スパイラルコイル41〜43の断面中心によって形成される三角形T1は二等辺三角形となり、その内角は約57.2度、約57.2度、約65.6度となる。
次に、図2に示した積層構造体20Aの形成方法について説明する。
図6及び図7は、図2に示した積層構造体20Aの形成方法を説明するための工程図である。
まず、所定の厚さを持った焼結フェライトなどからなる磁性基板11を用意し、その上面に絶縁層31を形成する。次に、図6(a)に示すように、絶縁層31の上面に第1及び第2のスパイラルコイル41,42からなる導体層M11を形成する。これら導体の形成方法としては、スパッタリング法などの薄膜プロセスを用いて下地金属膜を形成した後、電解メッキ法を用いて所望の膜厚までメッキ成長させることが好ましい。以降に形成する他の導体の形成方法についても同様である。
次に、図6(b)に示すように、導体層M11を覆うように、絶縁層31の上面に絶縁層32を形成した後、絶縁層32にスルーホール32a〜32dを形成する。具体的には、スピンコート法によって樹脂材料を塗布した後、フォトリソグラフィー法によって所定のパターンを形成することにより、スルーホール32a〜32dを有する絶縁層32を形成することができる。以降に形成する絶縁層の形成方法についても同様である。図6(b)に示すスルーホール32a,32bは、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の外周端41a,42aをそれぞれ露出させる位置に形成され、スルーホール32c,32dは、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の内周端41b,42bをそれぞれ露出させる位置に形成される。
次に、図6(c)に示すように、絶縁層32の上面に第3のスパイラルコイル43及び接続導体54,55,57,58からなる導体層M12を形成する。図5を用いて説明したとおり、第3のスパイラルコイル43の各ターンの導体中心は、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の各ターンの中間位置Cにアライメントされる。また、接続導体54,55,57,58は、それぞれスルーホール32a〜32dに対応する位置に形成される。これにより、接続導体54は第1のスパイラルコイル41の外周端41aに接続され、接続導体55は第2のスパイラルコイル42の外周端42aに接続され、接続導体57は第1のスパイラルコイル41の内周端41bに接続され、接続導体58は第2のスパイラルコイル42の内周端42bに接続される。
次に、図6(d)に示すように、導体層M12を覆うように、絶縁層32の上面に絶縁層33を形成した後、絶縁層33にスルーホール33a〜33fを形成する。図6(d)に示すスルーホール33a〜33dは、それぞれ接続導体54,55,57,58を露出する位置に形成され、スルーホール33eは第3のスパイラルコイル43の外周端43aを露出させる位置に形成され、スルーホール33fは、第3のスパイラルコイル43の内周端43bを露出させる位置に形成される。
次に、図7(a)に示すように、絶縁層33の上面に第4及び第5のスパイラルコイル44,45と、接続導体64〜67からなる導体層M13を形成する。第4及び第5のスパイラルコイル44,45の内周端44b,45bは、それぞれスルーホール33c,33dに対応する位置に形成され、接続導体64〜67は、それぞれスルーホール33a,33b,33e,33fに対応する位置に形成される。これにより、第4及び第5のスパイラルコイル44,45の内周端44b,45bはそれぞれ接続導体57,58に接続され、接続導体64,65はそれぞれ接続導体54,55に接続され、接続導体66は第3のスパイラルコイル43の外周端43aに接続され、接続導体67は第3のスパイラルコイル43の内周端43bに接続される。
次に、図7(b)に示すように、導体層M13を覆うように、絶縁層33の上面に絶縁層34を形成した後、絶縁層34にスルーホール34a〜34hを形成する。図7(b)に示すスルーホール34a,34b,34e,34fは、それぞれ接続導体64〜67を露出する位置に形成され、スルーホール34gは、第4のスパイラルコイル44の外周端44aを露出させる位置に形成され、スルーホール34hは、第5のスパイラルコイル45の外周端45aを露出させる位置に形成される。
次に、図7(c)に示すように、絶縁層34の上面に第6のスパイラルコイル46及び接続導体71,72,74〜76からなる導体層M14を形成する。図5を用いて説明したとおり、第6のスパイラルコイル46の各ターンの導体中心は、第4及び第5のスパイラルコイル44,45の各ターンの中間位置Cにアライメントされる。また、第6のスパイラルコイル46の内周端46bはスルーホール34fに対応する位置に形成され、接続導体71,72,74〜76は、それぞれスルーホール34g,34h,34a,34b,34eに対応する位置に形成される。これにより、第6のスパイラルコイル46の内周端46bは接続導体67に接続され、接続導体71は第4のスパイラルコイル44の外周端44aに接続され、接続導体72は第5のスパイラルコイル45の外周端45aに接続され、接続導体74〜76はそれぞれ接続導体64〜66に接続される。
次に、図7(d)に示すように、導体層M14を覆うように、絶縁層34の上面に絶縁層35を形成した後、絶縁層35にスルーホール35a,35b,35e,35g,35h,35iを形成する。図7(d)に示す35a,35b,35e,35g,35hは、それぞれ接続導体74,75,76,71,72を露出する位置に形成され、スルーホール35iは第6のスパイラルコイル46の外周端46aを露出させる位置に形成される。
次に、図7(e)に示すように、絶縁層35の表面に第1〜第6の端子電極E1〜E6を形成する。第1〜第6の端子電極E1〜E6の形成方法は、次の通りである。まず、接続導体71,72,74〜76及び第6のスパイラルコイル46の外周端46aが露出した絶縁層35の全面に、下地となるCu膜を無電解めっきにより形成する。その後、シートレジストを貼り付け、露光及び現像することにより、第1〜第6の端子電極E1〜E6を形成すべき領域にあるシートレジストを選択的に除去し、当該領域のCu膜を露出させる。そして、この状態で肉厚な第1〜第6の端子電極E1〜E6を電気めっきにより形成する。その後、シートレジストを除去し、全面をエッチングすることにより不要なCu膜を除去すれば、柱状である第1〜第6の端子電極E1〜E6が形成される。
次に、図7(f)に示すように、開口部36Hを有するイオンミリング用マスク36を形成し、この状態でイオンミリングを行う。これにより、絶縁層31〜35にスルーホール31H〜35Hが形成され、当該位置において磁性基板11が露出する。そして、複合フェライトのペーストを全面に形成し、硬化させれば、第1〜第6の端子電極E1〜E6の周囲を埋める磁性樹脂層12と、スルーホール31H〜35Hに埋め込まれた磁性樹脂層13が形成される。その後は、第1〜第6の端子電極E1〜E6上の不要な複合フェライトを除去すれば、本実施形態によるコイル部品10が完成する。
以上説明したように、本実施形態によるコイル部品10は、3つのスパイラルコイル41〜43間、並びに、3つのスパイラルコイル44〜46間における容量成分のばらつきが低減されている。このため、3ラインを1セットとする伝送線路に本実施形態によるコイル部品10を挿入すれば、高い信号品質を確保しつつ、3信号に重畳するコモンモードノイズを除去することができる。
しかも、第1の実施形態による積層構造体20Aでは、1セットの結合コイルを構成する3つのスパイラルコイルのうち、2つのスパイラルコイル(例えばスパイラルコイル41,42)を同じ導体層に形成し、1つのスパイラルコイル(例えばスパイラルコイル43)を別の導体層に形成していることから、導体層の数を少なくすることができる。これにより低背化を実現することが可能となるとともに、製造コストを低減することも可能となる。
尚、上述した第1の実施形態による積層構造体20Aでは、第3のスパイラルコイル43が平面視で第1及び第2のスパイラルコイル41,42と部分的に重なっているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、所望の特性を満足する限り、第3のスパイラルコイル43が平面視で第1及び第2のスパイラルコイル41,42のいずれとも重ならない構造であっても構わない。このような構造の一例を図8に示す。
図8に示す例では、第1のスパイラルコイル41の幅W1、第2のスパイラルコイル42の幅W2、第3のスパイラルコイル43の幅W3が、
W1=W2=W3
の関係を有しており、且つ、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42との間隔W0が、
W0>W3
の関係を有している。このため、第3のスパイラルコイル43は、平面視で第1及び第2のスパイラルコイル41,42のいずれとも重ならない。
さらに、第1及び第2のスパイラルコイル41,42の高さH1、第3のスパイラルコイル43の高さH3が、
H1=H3
の関係を有している。つまり、第1〜第3のスパイラルコイル41〜43を構成する導体は、互いに同じ断面形状及び断面サイズを有している。
このような構成であっても、導体幅、導体高さ、絶縁層の厚さなどのパラメータを調整すれば、3つのスパイラルコイル41〜43間における容量成分のばらつきを低減することができる。例えば、図8に示す三角形T1が正三角形となるようレイアウトすればよい。
但し、コイル部品10の平面サイズを縮小するためには、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42との間隔W0を小さくする必要があり、この場合、第1のスパイラルコイル41と第2のスパイラルコイル42の容量成分が大きくなる。この容量成分とのバランスを確保するためには、図5を用いて説明したように、第3のスパイラルコイル43の幅W3を拡大し、第1及び第2のスパイラルコイル41,42と平面視で部分的な重なりを持たせることが好ましい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図9はコイル部品10の別の略分解斜視図であり、特に、第2の実施形態による積層構造体20Bの構造を説明するための図である。図9において、図2と同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図9に示す積層構造体20Bは、磁性基板11側から磁性樹脂層12側に向かって順に積層された絶縁層81〜87を備えており、これら絶縁層81〜87間に6つの導体層M21〜M26が形成されている。絶縁層81〜87は例えば樹脂からなり、第1〜第6の導体層M21〜M26を互いに分離する役割を果たす。
絶縁層81の表面に形成される第1の導体層M21は、第1のスパイラルコイル91を含む。第1のスパイラルコイル91の巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって時計回り(右回り)である。第1のスパイラルコイル91の外周端91aは、接続導体105,115,125,135,145を介して第5の端子電極E5に接続される。
絶縁層82の表面に形成される第2の導体層M22は、第2のスパイラルコイル92と接続導体105,107を含む。第2のスパイラルコイル92の形成位置は、平面視で、第1のスパイラルコイル91の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって時計回り(右回り)である。第2のスパイラルコイル92の外周端92aは、接続導体116,126,136,146を介して第6の端子電極E6に接続される。
絶縁層83の表面に形成される第3の導体層M23は、第3のスパイラルコイル93と接続導体115〜118を含む。第3のスパイラルコイル93の形成位置は、平面視で、第1及び第2のスパイラルコイル91,92の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって時計回り(右回り)である。第3のスパイラルコイル93の外周端93aは、接続導体124,134,144を介して第4の端子電極E4に接続される。
絶縁層84の表面に形成される第4の導体層M24は、第4のスパイラルコイル94と接続導体124〜126,128,129を含む。第4のスパイラルコイル94の巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって反時計回り(左回り)である。第4のスパイラルコイル94の外周端94aは、接続導体132,142を介して第2の端子電極E2に接続される。
絶縁層85の表面に形成される第5の導体層M25は、第5のスパイラルコイル95と接続導体132,134〜136,139を含む。第5のスパイラルコイル95の形成位置は、平面視で、第4のスパイラルコイル94の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって反時計回り(左回り)である。第5のスパイラルコイル95の外周端95aは、接続導体143を介して第3の端子電極E3に接続される。
絶縁層86の表面に形成される第6の導体層M26は、第6のスパイラルコイル96と接続導体142〜146を含む。第6のスパイラルコイル96の形成位置は、平面視で、第4及び第5のスパイラルコイル94,95の形成位置とほぼ一致しており、その巻回方向は、平面視で外周端から内周端に向かって反時計回り(左回り)である。第6のスパイラルコイル96の外周端96aは、第1の端子電極E1に接続される。
第1のスパイラルコイル91の内周端91bは、接続導体107,117を介して第4のスパイラルコイル94の内周端94bに接続される。これにより、第1のスパイラルコイル91と第4のスパイラルコイル94は、第2の端子電極E2と第5の端子電極E5との間に直列に接続された1つのインダクタ(L2)を構成する。
第2のスパイラルコイル92の内周端92bは、接続導体118,128を介して第5のスパイラルコイル95の内周端95bに接続される。これにより、第2のスパイラルコイル92と第5のスパイラルコイル95は、第3の端子電極E3と第6の端子電極E6との間に直列に接続された1つのインダクタ(L3)を構成する。
第3のスパイラルコイル93の内周端93bは、接続導体129,139を介して第6のスパイラルコイル96の内周端96bに接続される。これにより、第3のスパイラルコイル93と第6のスパイラルコイル96は、第1の端子電極E1と第4の端子電極E4との間に直列に接続された1つのインダクタ(L1)を構成する。
図9に示すように、絶縁層81〜87にはそれぞれスルーホール81H〜87Hが設けられ、これらスルーホール81H〜87Hを埋めるよう、磁性樹脂層13が設けられる。
図9に示す例では、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93が1セットの結合コイルを構成し、第4〜第6のスパイラルコイル94〜96が別の1セットの結合コイルを構成しているが、結合コイルの数が2セットであることは必須でなく、1セットのみであっても構わないし、3セット以上であっても構わない。
第2の実施形態による積層構造体20Bは、図2に示した第1の実施形態による積層構造体20Aとは異なり、1セットの結合コイルを構成する3つのスパイラルコイル(例えばスパイラルコイル91〜93)がそれぞれ異なる導体層に形成されている。このため、コイル部品10の平面サイズを小型化することができる。或いは、1つの導体層に形成するスパイラルコイルの巻回数を多くするか、スパイラルコイルの導体幅を広くすることができる。
図10は、積層方向におけるスパイラルコイル91〜96の部分断面図である。
図10に示すように、第1層に位置する導体層M21には第1のスパイラルコイル91を構成する導体が形成され、第2層に位置する導体層M22には第2のスパイラルコイル92を構成する導体が形成され、第3層に位置する導体層M23には第3のスパイラルコイル93を構成する導体が形成される。
そして、第1及び第3のスパイラルコイル91,93の同一ターンを構成する導体は、平面視で同じ位置に配置されている。例えば、第1のスパイラルコイル91のiターンを構成する導体91(i)と第3のスパイラルコイル93のiターンを構成する導体93(i)は、同じ平面位置に配置される。これに対し、第2のスパイラルコイル92の各ターンを構成する導体は、第1及び第3のスパイラルコイル91,93の同一ターンを構成する導体とは平面視で重なりを有していない。例えば、第2のスパイラルコイル92のiターンを構成する導体92(i)は、第1及び第3のスパイラルコイル91,93のiターンを構成する導体91(i)及び93(i)と平面視で重なりを有していない。
そして、絶縁層82の厚みH7と絶縁層83の厚みH8をほぼ一致させれば、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93の同一ターンを構成する導体の断面中心によって形成される三角形T2は、第1及び第3のスパイラルコイル91,93を結ぶ辺を底辺とした二等辺三角形となる。このため、第1のスパイラルコイル91と第2のスパイラルコイル93との間の容量成分と、第2のスパイラルコイル92と第3のスパイラルコイル93との間の容量成分が等しくなることから、伝送特性のばらつきが低減される。
本例においても、三角形T2の内角はいずれも90度以下であることが好ましく、45度以上、75度以下であることがより好ましく、50度以上、70度以下であることが特に好ましい。また、三角形T2をほぼ正三角形とすることにより、内角をいずれも約60度とすれば、各スパイラルコイル間における容量成分がほぼ一致する。
第1〜第3のスパイラルコイル91〜93間における上記の関係は、iターン目だけでなく、各ターンにおいて成立する。全てのターンにおいて上記の関係が成立することが望ましいが、全てのターンにおいて上記の関係が成立することは必須でなく、所望の特性を満足する限り、一部のターンにおいて上記の関係が成立していなくても構わない。
尚、第1のスパイラルコイル91の平面位置と第3のスパイラルコイル93の平面位置を完全に一致させることは必須でなく、製造ばらつきなどを考慮して、多少のずれがあっても構わない。同様に、絶縁層82の厚みH7と絶縁層83の厚みH8を完全に一致させることも必須でなく、製造ばらつきなどを考慮して、多少の差があっても構わない。
ここで、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93の幅をそれぞれW4〜W6とし、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93の高さをそれぞれH4〜H6とした場合、
W4=W5=W6
H4=H5=H6
であることが好ましい。これによれば、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93を構成する導体の断面積が互いに一致することから、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93間における直流抵抗の差を小さくすることができる。
特に限定されるものではないが、好ましい具体的な数値の一例を挙げると、
W4=W5=W6=12μm
W7=15μm
H4=H5=H6=12μm
H7=H8=5μm
である。ここで、W7とは、第1及び第3のスパイラルコイル91,93と第2のスパイラルコイル92の平面視における距離である。この場合、各スパイラルコイル91〜93の断面中心によって形成される三角形T2は二等辺三角形となり、その内角は約57.8度、約57.8度、約64.4度となる。
第4〜第6のスパイラルコイル94〜96間における関係についても、第1〜第3のスパイラルコイル91〜93間における上記関係と同じである。
次に、図9に示した積層構造体20Bの形成方法について説明する。
図11及び図12は、図9に示した積層構造体20Bの形成方法を説明するための工程図である。
まず、所定の厚さを持った焼結フェライトなどからなる磁性基板11を用意し、その上面に絶縁層81を形成する。次に、図11(a)に示すように、絶縁層81の上面に第1のスパイラルコイル91からなる導体層M21を形成する。
次に、図11(b)に示すように、導体層M21を覆うように、絶縁層81の上面に絶縁層82を形成した後、絶縁層82にスルーホール82a,82bを形成する。スルーホール82a,82bは、それぞれ第1のスパイラルコイル91の外周端91a及び内周端91bを露出させる位置に形成される。
次に、図11(c)に示すように、絶縁層82の上面に第2のスパイラルコイル92及び接続導体105,107からなる導体層M22を形成する。図10を用いて説明したとおり、第2のスパイラルコイル92の各ターンは、第1のスパイラルコイル91の各ターンと平面視で重ならない位置にアライメントされる。また、接続導体105,107は、それぞれスルーホール82a,82bに対応する位置に形成される。これにより、接続導体105は第1のスパイラルコイル91の外周端91aに接続され、接続導体107は第1のスパイラルコイル91の内周端91bに接続される。
次に、図11(d)に示すように、導体層M22を覆うように、絶縁層82の上面に絶縁層83を形成した後、絶縁層83にスルーホール83a〜83dを形成する。スルーホール83a,83bは、それぞれ接続導体105,107を露出させる位置に形成される。また、スルーホール83c,83dは、それぞれ第2のスパイラルコイル92の外周端92a,92bを露出させる位置に形成される。
次に、図11(e)に示すように、絶縁層83の上面に第3のスパイラルコイル93及び接続導体115〜118からなる導体層M23を形成する。図10を用いて説明したとおり、第3のスパイラルコイル93の各ターンは、第1のスパイラルコイル91の各ターンと平面視で一致する位置にアライメントされる。また、接続導体115〜118は、それぞれスルーホール83a,83c,83b,83dに対応する位置に形成される。これにより、接続導体116,118は、第2のスパイラルコイル92の外周端92a及び内周端92bにそれぞれ接続される。また、接続導体115,117は、それぞれ接続導体105,107に接続される。
次に、図11(f)に示すように、導体層M23を覆うように、絶縁層83の上面に絶縁層84を形成した後、絶縁層84にスルーホール84a〜84fを形成する。スルーホール84a,84c,84b,84dは、それぞれ接続導体115〜118を露出させる位置に形成される。また、スルーホール84e,84fは、それぞれ第3のスパイラルコイル93の外周端93a,93bを露出させる位置に形成される。
次に、図12(a)に示すように、絶縁層84の上面に第4のスパイラルコイル94及び接続導体124〜126,128,129からなる導体層M24を形成する。接続導体124〜126,128,129は、それぞれスルーホール84e,84a,84c,84d,84fに対応する位置に形成される。また、第4のスパイラルコイル94の内周端94bは、スルーホール84bに対応する位置に形成される。これにより、接続導体125,126,128は、それぞれ接続導体115,116,118に接続される。また、接続導体124,129は、第3のスパイラルコイル93の外周端93a及び内周端93bにそれぞれ接続される。さらに、第4のスパイラルコイル94の内周端94bは、接続導体117に接続される。
次に、図12(b)に示すように、導体層M24を覆うように、絶縁層84の上面に絶縁層85を形成した後、絶縁層85にスルーホール85a,85c〜85gを形成する。スルーホール85e,85a,85c,85d,85fは、それぞれ接続導体124〜126,128,129を露出させる位置に形成される。また、スルーホール85gは、第4のスパイラルコイル94の外周端94aを露出させる位置に形成される。
次に、図12(c)に示すように、絶縁層85の上面に第5のスパイラルコイル95及び接続導体132,134〜136,139からなる導体層M25を形成する。図10を用いて説明したとおり、第5のスパイラルコイル95の各ターンは、第4のスパイラルコイル94の各ターンと平面視で重ならない位置にアライメントされる。接続導体132,134〜136,139は、それぞれスルーホール85g,85e,85a,85c,85fに対応する位置に形成される。また、第5のスパイラルコイル95の内周端95bは、スルーホール85dに対応する位置に形成される。これにより、接続導体134〜136,139は、それぞれ接続導体124〜126,129に接続される。また、接続導体132は、第4のスパイラルコイル94の外周端94aに接続される。さらに、第5のスパイラルコイル95の内周端95bは、接続導体128に接続される。
次に、図12(d)に示すように、導体層M25を覆うように、絶縁層85の上面に絶縁層86を形成した後、絶縁層86にスルーホール86a,86c,86e〜86hを形成する。スルーホール86a,86c,86e〜86gは、それぞれ接続導体135,136,134,139,132を露出させる位置に形成される。また、スルーホール86hは、第5のスパイラルコイル95の外周端95aを露出させる位置に形成される。
次に、図12(e)に示すように、絶縁層86の上面に第6のスパイラルコイル96及び接続導体142〜146からなる導体層M26を形成する。図10を用いて説明したとおり、第6のスパイラルコイル96の各ターンは、第4のスパイラルコイル94の各ターンと平面視で一致する位置にアライメントされる。接続導体142〜146は、それぞれスルーホール86g,86h,86e,86a,86cに対応する位置に形成される。また、第6のスパイラルコイル96の内周端96bは、スルーホール86fに対応する位置に形成される。これにより、接続導体142,144〜146は、それぞれ接続導体132,134〜136に接続される。また、接続導体143は、第5のスパイラルコイル95の外周端95aに接続される。さらに、第6のスパイラルコイル96の内周端96bは、接続導体139に接続される。
次に、図12(f)に示すように、導体層M26を覆うように、絶縁層86の上面に絶縁層87を形成した後、絶縁層87にスルーホール87a,87c,87e,87g〜87iを形成する。スルーホール87a,87c,87e,87g,87hは、それぞれ接続導体145,146,144,142,143を露出させる位置に形成される。また、スルーホール87iは、第6のスパイラルコイル96の外周端96aを露出させる位置に形成される。
その後は、図7(e)を用いて説明した方法で第1〜第6の端子電極E1〜E6を形成し、さらに、図7(f)を用いて説明した方法で磁性樹脂層12,13を形成すれば、本実施形態によるコイル部品10が完成する。
第2の実施形態による積層構造体20Bでは、1セットの結合コイルを構成する3つのスパイラルコイルが互いに異なる導体層に形成されていることから、コイル部品10の平面サイズを小型化することが可能であり、或いは、各スパイラルコイルのターン数を多くするか、スパイラルコイルの導体幅を広くすることが可能となる。
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、上述した実施形態では、端子電極E1〜E6が磁性樹脂層12に埋め込まれたバンプ形状を有しているが、本発明において端子電極の形状や構造がこれに限定されるものではない。したがって、基体の表面に銀ペーストなどを焼き付けてなる端子電極を用いても構わないし、基体に端子金具を接着してなる端子電極を用いても構わない。