JP7467910B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、コイル部品に関する。

下記特許文献１には、素体内において並ぶ２つのコイルと、２つのコイルの間に配置された非磁性層とを備えたコイル部品が開示されている。本文献には、２つのコイルの磁束が互いに干渉し合うことを、非磁性層によって抑制することが示されている。

米国特許公開２０１７－１９６０９１号明細書

上述した従来技術に係るコイル部品においては、磁束の相互干渉を十分に抑制することができておらず、磁束の相互干渉のさらなる抑制が求められている。

本発明は、磁束の相互干渉をさらに抑制することができるコイル部品を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るコイル部品は、素体と、素体内に設けられ、第１の磁芯周りに巻回された第１のコイルと、素体内に設けられ、第１の磁芯に沿う方向に延びる第２の磁芯周りに巻回され、かつ、第１の磁芯に対して直交する方向において第１のコイルと隣り合う第２のコイルと、第１のコイルの磁芯と第２のコイルの磁芯とを含む素体の断面において、第１のコイルと第２のコイルとの間に渡された非磁性部とを備える。

上記コイル部品では、第１のコイルの磁芯と第２のコイルの磁芯とを含む素体の断面において、非磁性部は、第１のコイルと第２のコイルとの間に渡されている。そのため、第１のコイルと第２のコイルとの間では、非磁性部により第１の磁芯に沿う方向の磁束が阻害される。したがって、第１のコイルの磁束と第２のコイルの磁束とが互いに干渉しづらくなっている。

他の側面に係るコイル部品は、第１のコイルおよび第２のコイルが、素体の第１の層内に形成されている。

他の側面に係るコイル部品は、非磁性部が、第１の層内に位置する第１部分を含む。

他の側面に係るコイル部品は、第１の層内において第１のコイルと第２のコイルとの間に亘って延びる樹脂部をさらに備え、樹脂部が非磁性部の第１部分を構成する。

他の側面に係るコイル部品は、非磁性部が、素体の第１の層に重なる第２の層内に位置する第２部分を含む。

他の側面に係るコイル部品は、素体内に設けられ、非磁性の絶縁材料により構成されるとともに、第１のコイルおよび第２のコイルが主面上に形成される絶縁基板をさらに備え、絶縁基板が非磁性部の第２部分の少なくとも一部を構成する。

他の側面に係るコイル部品は、第１のコイルおよび第２のコイルの少なくともいずれか一方が、絶縁基板の一方の主面上に設けられた第１のコイルパターンと他方の主面上に設けられた第２のコイルパターンとを有する。

他の側面に係るコイル部品は、絶縁基板を、第１のコイルおよび第２のコイルとともに一体的に覆う保護膜をさらに備え、保護膜が非磁性部の第２部分の少なくとも一部を構成する。

本発明によれば、磁束の相互干渉をさらに抑制することができるコイル部品が提供される。

図１は、実施形態に係るコイル部品の概略斜視図である。 図２は、図１に示すコイル部品の本体部を示した図である。 図３は、図２に示す本体部の内部構造を示した図である。 図４は、基板上面に設けられた第１の平面コイルパターンを示した図である。 図５は、基板下面に設けられた第２の平面コイルパターンを示した図である。 図６は、図２に示す本体部のＶＩ－ＶＩ線断面図である。 図７は、図６の断面図の要部を拡大した図である。 図８は、異なる形態のコイル部品を示した図である。 図９は、異なる形態のコイル部品を示した図である。 図１０は、異なる形態のコイル部品を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。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１～３を参照しつつ、実施形態に係るコイル部品１０について説明する。

コイル部品１０は、矩形平板状の外形を有する本体部１２（素体）と、本体部１２の表面に設けられた二対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとを備えて構成されている。本体部１２は、互いに平行な長方形状の上面１２ａおよび下面１２ｂと、上面１２ａおよび下面１２ｂに対して直交する一対の側面１２ｃ、１２ｄと、一対の主面１２ａ、１２ｂと一対の側面１２ｃ、１２ｄとに直交する一対の端面１２ｅ、１２ｆとを有する。外部端子電極１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、各側面１２ｃ、１２ｄに一対ずつ形成されている。本体部１２は、一例として、上面１２ａの長辺長さ３．２ｍｍ、上面の短辺長さ２．０ｍｍ、高さ０．５ｍｍの寸法で設計される。

本体部１２は、絶縁基板２０と、絶縁基板２０に設けられた第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２と、磁性体３０とを含んで構成されている。

絶縁基板２０は、本体部１２の内部に設けられた板状部材であり、非磁性の絶縁材料で構成されている。絶縁基板２０としては、ガラスクロスにエポキシ系樹脂が含浸された基板で、板厚１０μｍ～６０μｍのものを用いることができる。なお、エポキシ系樹脂のほか、ＢＴレジン、ポリイミド、アラミド等を用いることもできる。絶縁基板２０の材料としては、セラミックやガラスを用いることもできる。絶縁基板２０の材料としては、大量生産されているプリント基板材料が好ましく、特にＢＴプリント基板、ＦＲ４プリント基板、あるいはＦＲ５プリント基板に用いられる樹脂材料が最も好ましい。

絶縁基板２０には、第１の貫通孔２０ｃおよび第２の貫通孔２０ｄを含む複数の貫通孔が設けられている。第１の貫通孔２０ｃおよび第２の貫通孔２０ｄは、いずれも楕円形状を有しており、一対の端面１２ｅ、１２ｆの対面方向に並んでいる。

第１のコイルＣ１は、図４、５に示すように、絶縁基板２０の第１の貫通孔２０ｃ周りに巻回された平面コイルパターン２２、２４を含んで構成されている。第１のコイルＣ１の平面コイルパターン２２、２４は、絶縁基板２０の上面２０ａに形成された第１の平面コイルパターン２２と、絶縁基板２０の下面２０ｂに形成された第２の平面コイルパターン２４とで構成されている。

第１の平面コイルパターン２２は、図４に示すように、第１の貫通孔２０ｃ周りを平面渦巻状に複数回（本実施形態ではおよそ４ターン）巻回されている。第１の平面コイルパターン２２は、本体部１２の側面１２ｃまで達して露出する外側端部２２ａを有する。第１の平面コイルパターン２２の外側端部２２ａが露出する側面１２ｃの領域には外部端子電極１４Ａが形成されており、側面１２ｃにおいて第１の平面コイルパターン２２の外側端部２２ａと外部端子電極１４Ａとが接続されている。また、第１の平面コイルパターン２２は、第１の貫通孔２０ｃの縁領域に位置する内側端部２２ｂを有する。第１の平面コイルパターン２２は、内側端部２２ｂにおいて、第２の平面コイルパターン２４と、後述する第１の貫通導体Ｖ１を介して接続されている。

第２の平面コイルパターン２４は、図５に示すように、絶縁基板２０の上面２０ａ側から見て、第１の平面コイルパターン２２に対して対称形状を有する。より詳しくは、第１の平面コイルパターン２２と第２の平面コイルパターン２４とは線対称の関係を有する。そのため、第２の平面コイルパターン２４は、第１の平面コイルパターン２２同様、第１の貫通孔２０ｃ周りを平面渦巻状に複数回（本実施形態ではおよそ４ターン）巻回されている。第２の平面コイルパターン２４は、本体部１２の側面１２ｄまで達して露出する外側端部２４ａを有する。第２の平面コイルパターン２４の外側端部２４ａが露出する側面１２ｄの領域には外部端子電極１４Ｂが形成されており、側面１２ｄにおいて第２の平面コイルパターン２４の外側端部２４ａと外部端子電極１４Ｂとが接続されている。また、第２の平面コイルパターン２４は、第１の平面コイルパターン２２の内側端部２２ｂと重なる位置に内側端部２４ｂを有する。

第１のコイルＣ１は、第１の平面コイルパターン２２の内側端部２２ｂと第２の平面コイルパターン２４の内側端部２４ｂとをつなぐ第１の貫通導体Ｖ１を含む。第１の貫通導体Ｖ１は、絶縁基板２０を厚さ方向に貫通しており、その上端において第１の平面コイルパターン２２の内側端部２２ｂと接し、その下端において第２の平面コイルパターン２４の内側端部２４ｂと接している。

外部端子電極１４Ａ、１４Ｂ間に電圧が印加されると、第１の貫通導体Ｖ１により接続された第１の平面コイルパターン２２と第２の平面コイルパターン２４とには、絶縁基板２０の上面２０ａ側から見て同じ周回方向（たとえば時計回り方向）に電流が流れる。そのため、第１のコイルＣ１では、第１の平面コイルパターン２２と第２の平面コイルパターン２４とが協働して一つのコイルとして機能する。

第２のコイルＣ２は、図４、５に示すように、絶縁基板２０の第２の貫通孔２０ｄ周りに巻回された平面コイルパターン２２、２４を含んで構成されている。第２のコイルＣ２は、一対の端面１２ｅ、１２ｆの対面方向において第１のコイルＣ１と並んでいる。第２のコイルＣ２の平面コイルパターン２２、２４は、第１のコイルＣ１の平面コイルパターン２２、２４同様、絶縁基板２０の上面２０ａに形成された第１の平面コイルパターン２２と、絶縁基板２０の下面２０ｂに形成された第２の平面コイルパターン２４とで構成されている。

第２のコイルＣ２の第１の平面コイルパターン２２は、第１のコイルＣ１の第１の平面コイルパターン２２と同一形状を有する。第２のコイルＣ２に関しては、第１の平面コイルパターン２２の外側端部２２ａが露出する側面１２ｃの領域には外部端子電極１４Ｃが形成されており、側面１２ｃにおいて第１の平面コイルパターン２２の外側端部２２ａと外部端子電極１４Ｃとが接続されている。また、第２の平面コイルパターン２４の外側端部２４ａが露出する側面１２ｄの領域には外部端子電極１４Ｄが形成されており、側面１２ｄにおいて第２の平面コイルパターン２４の外側端部２４ａと外部端子電極１４Ｄとが接続されている。さらに、第２の貫通孔２０ｄの縁領域において互いに重なる位置にある第１の平面コイルパターン２２の内側端部２２ｂと第２の平面コイルパターン２４の内側端部２４ｂとは、第１の貫通導体Ｖ１と同様の第２の貫通導体Ｖ２を介して接続されている。

第２のコイルＣ２は、第１のコイルＣ１同様、外部端子電極１４Ｃ、１４Ｄ間に電圧が印加されると第１の平面コイルパターン２２と第２の平面コイルパターン２４とが協働して一つのコイルとして機能する。

第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４は、めっきによって形成することができる。

第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２において、第１の平面コイルパターン２２の側面（すなわち、絶縁基板２０に対して直交する面）は樹脂壁２５で覆われており、第２の平面コイルパターン２４の側面は樹脂壁２６で覆われており、樹脂壁２５、２６は、絶縁性の樹脂材料で構成されている。樹脂壁２５、２６は、第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４を形成する前に絶縁基板２０上に設けることができ、この場合には樹脂壁２５、２６において画成された壁間において第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４がめっき成長される。すなわち、絶縁基板２０上に設けられた樹脂壁２５、２６によって、第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４の形成領域が画成される。樹脂壁２５、２６は、第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４を形成した後に絶縁基板２０上に設けることができ、この場合には第１の平面コイルパターン２２および第２の平面コイルパターン２４に樹脂壁２５、２６が充填や塗布等により設けられる。後述するとおり、第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間の樹脂壁２５、２６間は、レジスト（樹脂部）２７で充たされている。レジスト２７は、樹脂壁２５、２６を形成する工程と同じ工程において形成することができる。レジスト２７は、絶縁性の樹脂材料で構成され、樹脂壁２５、２６と同じ樹脂材料であってもよい。

絶縁基板２０は、保護膜２８により、第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２とともに一体的に覆われている。保護膜２８は、第１の平面コイルパターン２２の上面および第２の平面コイルパターン２４の下面を覆い、かつ、絶縁基板２０上における第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間を充たしている。具体的には、保護膜２８は、絶縁基板２０の上面２０ａにおける第１のコイルＣ１の第１の平面コイルパターン２２と第２のコイルＣ２の第１の平面コイルパターン２２との間を充たすとともに、絶縁基板２０の下面２０ｂにおける第１のコイルＣ１の第２の平面コイルパターン２４と第２のコイルＣ２の第２の平面コイルパターン２４との間を充たしている。保護膜２８は、たとえばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂で構成され、フォトリソグラフィ工法を用いて形成される。

磁性体３０は、絶縁基板２０、第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２を一体的に覆っている。より詳しくは、磁性体３０は、絶縁基板２０、第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２を上下方向（絶縁基板の厚さ方向）から覆うとともに、絶縁基板２０、第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２の外周を覆っている。また、磁性体３０は、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃ、２０ｄの内部を充たすとともに、第１のコイルＣ１および第２のコイルＣ２の内側領域を充たしている。磁性体３０のうち、絶縁基板２０の貫通孔２０ｃの内部および第１のコイルＣ１の内側領域を充たす部分の磁性体３０が第１のコイルＣ１の磁芯Ｚ１を構成し、絶縁基板２０の貫通孔２０ｄの内部および第２のコイルＣ２の内側領域を充たす部分の磁性体３０が第２のコイルＣ２の磁芯Ｚ２を構成している。本実施形態では、第１のコイルＣ１の磁芯Ｚ１と第２のコイルＣ２の磁芯Ｚ２とは平行の関係を有する。

磁性体３０は、金属磁性粉含有樹脂で構成されている。金属磁性粉含有樹脂は、金属磁性粉体がバインダ樹脂により結着された結着粉体である。磁性体３０を構成する金属磁性粉含有樹脂の金属磁性粉は、たとえば鉄ニッケル合金（パーマロイ合金）、カルボニル鉄、アモルファス、非晶質または結晶質のＦｅＳｉＣｒ系合金、センダスト等で構成されている。バインダ樹脂は、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂である。本実施形態では、結着粉体における金属磁性粉体の含有量は、体積パーセントでは８０～９２ｖｏｌ％であり、質量パーセントでは９５～９９ｗｔ％である。磁気特性の観点から、結着粉体における金属磁性粉体の含有量は、体積パーセントで８５～９２ｖｏｌ％、質量パーセントで９７～９９ｗｔ％であってもよい。磁性体３０を構成する金属磁性粉含有樹脂の磁性粉は、１種類の平均粒径を有する粉体であってもよく、複数種類の平均粒径を有する混合粉体であってもよい。本実施形態では、磁性体３０を構成する金属磁性粉含有樹脂の磁性粉は、３種類の平均粒径を有する混合粉体である。磁性体３０を構成する金属磁性粉含有樹脂の磁性粉が混合粉体の場合、平均粒径が異なる磁性粉の種類は、同一であってもよく、異なっていてもよい。

図６の断面図は、第１のコイルＣ１の磁芯Ｚ１および第２のコイルＣ２の磁芯Ｚ２の両方を含む断面を示している。図６に示すように、本体部１２は、絶縁基板２０、平面コイルパターン２２、２４および保護膜２８を含む積層構造を有する。本体部１２の積層構造は、本実施形態では、平面コイルパターン２２、２４が位置する第１の層Ｌ１１、Ｌ１２と、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２と直接的に重なるとともに絶縁基板２０または保護膜２８が位置する第２の層Ｌ２１～Ｌ２３とにより構成されている。

図７は、図６の断面図の要部を拡大した図であり、より詳しくは、本体部１２内における第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間の部分を拡大した図である。図７に示すように、非磁性部４０が、第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間に渡されるように設けられている。本実施形態では、非磁性部４０は、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２に位置する樹脂壁２５、２６およびレジスト２７と、第２の層Ｌ２１に位置する絶縁基板２０の一部と、第２の層Ｌ２２、Ｌ２３に位置する保護膜２８の一部によって構成されている。上述したとおり、樹脂壁２５、２６、レジスト２７、保護膜２８および絶縁基板２０はいずれも非磁性材料によって構成されている。

本実施形態において、樹脂壁２５、２６とレジスト２７とにより、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２内において第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間に亘って延びる樹脂部が構成されており、この樹脂部が非磁性部４０の第１部分４０ａを構成している。また、本実施形態において、絶縁基板２０のうちの第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２とをつなぐ部分が、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２に重なる第２の層Ｌ２１内に位置する非磁性部４０の第２部分４０ｂの一部を構成している。さらに、本実施形態において、保護膜２８のうちの第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２とをつなぐ部分が、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２に重なる第２の層Ｌ２２、Ｌ２３内に位置する非磁性部４０の第２部分４０ｂの一部を構成している。

上述したコイル部品１０においては、図６に示した素体断面において、非磁性部４０が、第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間に渡されている。そのため、第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間では、第１のコイルＣ１の磁芯Ｚ１および第２のコイルＣ２の磁芯Ｚ２に沿う方向の磁束は、非磁性部４０により阻害または遮断される。したがって、第１のコイルＣ１の磁束と第２のコイルＣ２の磁束とが互いに干渉しづらくなっている。

なお、非磁性部４０を構成する非磁性材料については、適宜、異なる非磁性材料に置換することができ、一部を空間（空隙）とすることもできる。たとえば、非磁性部４０は、図８に示すように、上述したレジスト２７の部分に空間Ｓが存在する構成であってもよい。

また、非磁性部４０は、上述した第１の層Ｌ１１、Ｌ１２および第２の層Ｌ２１～Ｌ２３の全てに絶縁材料が存在する構成に限らず、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２および第２の層Ｌ２１～Ｌ２３の一部（１層または複数層）に絶縁材料が存在する構成であってもよい。たとえば、非磁性部４０は、図９に示すように、第１の層Ｌ１１、Ｌ１２に位置する樹脂壁２５、２６およびレジスト２７（すなわち、第１部分４０ａ）と、第２の層Ｌ２１に位置する絶縁基板２０のうちの第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２とをつなぐ部分（すなわち、第２部分４０ｂ）のみによって構成されていてもよく、この場合の非磁性部４０は保護膜２８を含まない。また、非磁性部４０は、図１０に示すように、第２の層Ｌ２１に位置する絶縁基板２０のうちの第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２とをつなぐ部分（すなわち、第２部分４０ｂ）のみで構成されていてもよく、この場合の非磁性部４０はレジスト２７および保護膜２８を含まない。第１のコイルＣ１と第２のコイルＣ２との間に、磁性体３０が介在する態様であってもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、様々な態様をとり得る。

たとえば、コイル部品は、絶縁基板を含まない構成であってもよい。この場合、第１のコイルおよび第２のコイルは、１層の平面コイルパターンで構成されていてもよい。第１のコイルおよび第２のコイルの両方が、２層の平面コイルパターン（たとえば、第１の平面コイルパターンおよび第２の平面コイルパターン）で構成される必要はなく、一方のみが２層の平面コイルパターンとで構成された構成であってもよい。２層の平面コイルパターンは、線対称でなくてもよい。また、第１のコイルの巻数および第２のコイルの巻数は適宜増減することができる。第１のコイルの磁芯と第２のコイルの磁芯とは、必ずしも平行の関係を有する必要はなく、一方の磁芯が他方の磁芯に対してわずかに傾いていてもよい。

１０…コイル部品、１２…本体部、１４Ａ～１４Ｄ…外部端子電極、２０…絶縁基板、２２、２４…平面コイルパターン、２５、２６…樹脂壁、２７…レジスト、２８…保護膜、３０…磁性体、４０…非磁性部、４０ａ…第１部分、４０ｂ…第２部分、Ｃ１…第１のコイル、Ｃ２…第２のコイル、Ｌ１１、Ｌ１２…第１の層、Ｌ２１～Ｌ２３…第２の層、Ｚ１、Ｚ２…磁芯。

Claims (5)

1. 素体と、
   前記素体内に設けられ、第１の磁芯周りに巻回された第１のコイルと、
   前記素体内に設けられ、前記第１の磁芯に沿う方向に延びる第２の磁芯周りに巻回され、かつ、前記第１の磁芯に対して直交する方向において前記第１のコイルと隣り合う第２のコイルと、
   前記第１のコイルの磁芯と前記第２のコイルの磁芯とを含む前記素体の断面において、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に渡された非磁性部とを備え、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルが、前記素体の第１の層内に形成されており、
   前記非磁性部が、前記素体の前記第１の層内において前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に亘って延びる第１部分と、前記素体の前記第１の層に重なる第２の層内において前記第１のコイルと前記第２のコイルとをつなぐ第２部分を含み、
   前記素体内に設けられ、前記第１部分を構成する材料とは異なる非磁性の絶縁材料により構成されるとともに、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルが主面上に形成される絶縁基板をさらに備え、
   前記絶縁基板が、前記非磁性部の第２部分の少なくとも一部を構成するとともに前記第１のコイルと前記第２のコイルとをつないでいる、コイル部品。
2. 前記第１の層内において前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に亘って延びる樹脂部をさらに備え、
   前記樹脂部が前記非磁性部の第１部分を構成する、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの少なくともいずれか一方が、前記絶縁基板の一方の主面上に設けられた第１のコイルパターンと他方の主面上に設けられた第２のコイルパターンとを有する、請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記絶縁基板を、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルとともに一体的に覆う保護膜をさらに備え、
   前記保護膜が前記非磁性部の第２部分の少なくとも一部を構成する、請求項１～３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記非磁性部の一部が空隙である、請求項１～４のいずれか一項に記載のコイル部品。

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