JP7750436B2 - コイル部品、これを含むフィルタ回路 - Google Patents

コイル部品、これを含むフィルタ回路

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Description

本開示は、コイル部品、これを含むフィルタ回路に関する。
電子機器では、フィルタ回路を用いたノイズ対策がよく行われる。ノイズ対策に用いるフィルタ回路には、例えばEMI(Electro-Magnetic Interference)除去フィルタなどがあり、導体を流れる電流のうち必要な成分を通して不要な成分を除去する。また、フィルタ回路は、キャパシタンス素子であるコンデンサを用いるため、当該コンデンサの寄生インダクタンスである等価直列インダクタンス(ESL:Equivalent Series Inductance)によりノイズ抑制効果が低下することが知られている。
コンデンサの等価直列インダクタンスESLを、二つのコイルを磁気結合することで生じる負のインダクタンスで打ち消し、フィルタ回路のノイズ抑制効果を広帯域化する技術が知られている(例えば、特開2001-160728号公報:特許文献1)。また、金属板を折り曲げたコイルを縦に2つ重ねた構造のコイル部品が知られている(例えば、特開2004-296630号公報:特許文献2)。
特開2001-160728号公報 特開2004-296630号公報
特開2004-296630号公報(特許文献2)に記載された構造のコイル部品をフィルタ回路に用いる場合、当該コイル部品は、2つのコイルを繋ぐ部分を中間端子として、3端子のトランスコイルとして使用することになる。当該コイル部品を3端子のトランスコイルとして使用する場合、中間端子から配線を実装面まで引き出す必要があり、当該配線に正の寄生インダクタンスが生じることになる。当該コイル部品をフィルタ回路に用いる場合、当該配線に生じる正の寄生インダクタンスにより、二つのコイルを磁気結合することで生じる負のインダクタンスの一部が打ち消され、コイル部品としての負のインダクタンスが減るという問題があった。
そこで、本開示の目的は、二つのコイルを磁気結合することで生じる負のインダクタンスを減らさない構造のコイル部品、これを含むフィルタ回路を提供することである。
本開示の一形態に係るコイル部品は、互いに対向する1対の第1主面および第2主面と、第1主面と第2主面との間を結ぶ4つの側面とを有する筐体と、筐体の内部に配置され、前記第1主面と略平行に配置される第1コイルと、第1主面の方向から視て、第1コイルの開口と開口が重なるように筐体の内部に配置される第2コイルと、を備える。第1コイルは、筐体の第1側面側から引き出される第1引き出し線および第2引き出し線と接続し、第2コイルは、第1側面と異なる第2側面側から引き出される第3引き出し線および第4引き出し線と接続する。第1コイルの第2引き出し線は、引き出された第1側面側に沿って第2主面の方向に延伸し、第2コイルの第4引き出し線は、引き出された第2側面側に沿って第2主面の方向に延伸し、第1コイルおよび第2コイルは、金属板もしくは金属ワイヤから形成されている
本開示の一形態に係るフィルタ回路は、上記のコイル部品と、コイル部品の第2引き出し線および第4引き出し線と電気的に接続するコンデンサと、を備える。
本開示の一形態によれば、第1コイルの第2引き出し線が、引き出された第1側面側に沿って第2主面の方向に延伸し、第2コイルの第4引き出し線が、引き出された第2側面側に沿って第2主面の方向に延伸しているので、第2引き出し線および第4引き出し線でコイルを構成することが可能となり、二つのコイルを磁気結合することで生じる負のインダクタンスを減らすことがない。
実施の形態1に係るコイル部品の斜視図である。 実施の形態1に係るコイル部品を含むフィルタ回路の回路図である。 中間端子の形状による相互インダクタンスの変化を説明するための図である。 筐体の形状による相互インダクタンスの変化を説明するための図である。 実施の形態2に係るコイル部品の斜視図である。 コイルの開口面の位置関係を説明するための図である。 変形例1に係るコイル部品の斜視図である。 変形例2に係るコイル部品の斜視図である。 変形例2に係るコイルの開口面の位置関係を説明するための図である。 変形例3に係るコイル部品の構成を示す分解平面図である。
以下に、本実施の形態に係るコイル部品、これを含むフィルタ回路について図面を参照しながら説明する。
<実施の形態1>
まず、実施の形態1に係るコイル部品について図面を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1に係るコイル部品1の斜視図である。図2は、実施の形態1に係るコイル部品1を含むフィルタ回路100の回路図である。なお、図1において規定したX軸、Y軸、Z軸については、X軸方向がコイル部品1の左右方向、Y軸方向がコイル部品1の前後方向、Z軸方向がコイル部品1の上下方向をそれぞれ表している。
コイル部品1は、例えば、電源ラインのノイズ対策に用いられるフィルタ回路100に実装されるトランスコイルである。後述するように、フィルタ回路100に実装されるコンデンサの寄生インダクタンスをキャンセルするためにコイル部品1は、2つのコイルを磁気結合させている。さらに、コイル部品1は、2つのコイルの引き出し線を利用して3つ目のコイルを構成する構造を採用している。
コイル部品1は、筐体4にコイル部2a(第1コイル)とコイル部3a(第2コイル)とを含んでいる。以下、コイル部2aをコイルL1、コイル部3aをコイルL2ともいう。コイル部2aは、一端に引き出し線2b(第1引き出し線)が接続され、他端に引き出し線2d(第2引き出し線)が接続されている。コイル部3aは、一端に引き出し線3b(第3引き出し線)が接続され、他端に引き出し線3d(第4引き出し線)が接続されている。コイル部2aおよび引き出し線2b,2dは、1つの導体で形成され、たとえば銅もしくは銅に他の金属を混ぜた合金の金属板もしくは金属ワイヤから形成されている。同様に、コイル部3aおよび引き出し線3b,3dも、1つの導体で形成されている。金属板から形成されたコイルL1およびコイルL2は、図示しない絶縁体材料で覆われている。具体的に、コイルL1およびコイルL2を覆う絶縁体材料は、ポリミドイミド、エポキシ等の樹脂である。なお、絶縁体材料は、コイルL1およびコイルL2をすべての面を覆っている必要はない。コイルL1とコイルL2との接触を防止するために、コイルL1とコイルL2とが対向する面に少なくとも絶縁体材料が設けてあればよい。
コイル部2aは、矩形状の開口を有し、主面40A(第1主面)に対して略平行に、筐体4の内部に配置されている。コイル部2aは、1巻きコイルとして図示しているが、複数巻きのコイルでもよい。引き出し線2dおよび引き出し線2dは、筐体4の側面41(第1側面)から引き出され、側面41に沿って主面40B(第2主面)の方向に延伸している。図1に示す引き出し線2bは、主面40Bまで設けられ、主面40Bと接する部分が端部2cを構成している。また、引き出し線2dは、主面40Bまで設けられ、主面40Bと接する部分が端部2eを構成している。コイル部品1を基板に実装した場合、端部2cが基板上の配線と電気的に接続される。
コイル部3aは、矩形状の開口を有し、主面40Aに対して略平行に、筐体4の内部においてコイル部2aの上側に配置されている。コイル部3aは、1巻きコイルとして図示しているが、複数巻きのコイルでもよい。引き出し線3dおよび引き出し線3dは、筐体4の側面42(第2側面)から引き出され、側面42に沿って主面40Bの方向に延伸している。図1に示す引き出し線3bは、主面40Bまで設けられ、主面40Bと接する部分が端部3cを構成している。また、引き出し線3dは、主面40Bまで設けられ、主面40Bと接する部分が端部3eを構成している。コイル部品1を基板に実装した場合、端部3cが基板上の配線と電気的に接続される。なお、端部2eと端部3eとは、主面40Bに配置された接続部材5により電気的に接続されている。端部2eと端部3eとを接続部材5で繋ぐことでコイルL1とコイルL2とが直列に接続し、端部2e,3eおよび接続部材5がコイルL1とコイルL2との中間端子Tを構成している。
コイルL1およびコイルL2は、主面40Bより主面40Aに近い筐体4の内部に配置されている。好ましくは、コイルL1およびコイルL2は、主面40Aと主面40Bとに挟まれる中間の位置より主面40A側に配置される。そのため、コイル部2aの他端から主面40Bへ延びる引き出し線2dの長さ、およびコイル部3aの他端から主面40Bへ延びる引き出し線3dの長さを長くすることができ、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)の開口を大きくできる。
コイル部2a(コイルL1)は、端部2cを電源に接続すると、引き出し線2bから時計回りに電流が流れる。コイル部2aを流れた電流は、反時計回りに引き出し線2d、接続部材5、引き出し線3dの順で流れる。コイル部3a(コイルL2)は、引き出し線3dから時計回りに電流が流れる。そのため、コイル部2aには、主面40Aから主面40Bの方向(-Z方向)に磁界が発生する。また、コイル部3aには、主面40Aから主面40Bの方向(-Z方向)に磁界が発生する。主面40A方向から見てコイル部2aとコイル部3aとが重なるように配置されているので、コイルL1とコイルL2とが磁気結合している。引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)は、+X方向に磁界が発生する。図1では開口がほぼ重なる例を示したが、磁界結合する範囲であれば、それぞれの開口はずれていてもよく、1つの開口のうち50%以上が重なっていればよい。
筐体4は、コイルL1とコイルL2との相対位置を固定するものであり、たとえばモールド樹脂で構成されている。具体的に、モールド樹脂は、シリカフィラーを加えたエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、液晶ポリマー、あるいは金属磁性体を混入した各種樹脂により構成される。なお、筐体4は、側面41(第1側面)と側面42(第2側面)とは互いに対向し、引き出し線2b(第1引き出し線)に近い側の側面を側面43(第3側面)、引き出し線2d(第2引き出し線)に近い側の側面を側面44(第4側面)とする。図1では直方体形状を表しているが、実装面となる第2主面とコイル面が略平行であれば、側面は傾斜していてもよく、例えば第1主面より第2主面の面積が広い台形であってもよい。
フィルタ回路100は、例えば、図2に示すようにEMI除去フィルタであり、3次のT型LCフィルタ回路である。このフィルタ回路100は、端部2cを電源(図示せず)に接続し、端部3cをDC/DCコンバータや電源モジュールなどの回路(図示せず)に接続する。フィルタ回路100は、電源から回路に流れる電流のうち必要な成分を通して不要な成分を除去する。具体的には、フィルタ回路100に直流電流を通し、当該直流電流に含まれる高周波ノイズをコンデンサC1を通してGNDに落とす。キャパシタンス素子であるコンデンサC1は、当該コンデンサC1の等価直列インダクタンスESL(La)を持つため、高周波ノイズの通過が阻害され、ノイズ除去性能が劣化する。このフィルタ回路100は、二つのコイルの磁気結合で生じる負のインダクタンスを用いて、コンデンサC1のESL(La)をキャンセルし、高いノイズ除去性能を維持している。本開示において、このコンデンサC1に対して直列に発生する負のインダクタンスのことをコイル部品1の相互インダクタンスMという。
なお、以下の実施の形態では、フィルタ回路100の構成として3次のT型LCフィルタ回路を用いて説明するが、5次のT型LCフィルタ回路や、より高次のT型LCフィルタ回路に対しても同様の構成のコイル部品を適用することができる。フィルタ回路100は、図2に示すように、コンデンサC1、端部2c,3c、中間端子T(端部2e,3e,接続部材5)、コイルL1、およびコイルL2を備えている。
コンデンサC1は、図2に示すように一方の端部を中間端子Tに接続し、他方の端部をGND配線に接続している。なお、コンデンサC1は、BaTiO(チタン酸バリウム)を主成分とした積層セラミックコンデンサだけでなく、他の材料を主成分とした積層セラミックコンデンサでも、積層セラミックコンデンサでない、例えばアルミ電解コンデンサなどの他の種類のコンデンサでもよい。コンデンサC1は、寄生インダクタンス(等価直列インダクタンス(ESL))としてインダクタLaを有しており、インダクタLaがキャパシタC1aに直列に接続された回路構成と等価である。なお、コンデンサC1は、さらに寄生抵抗(等価直列抵抗(ESR))がインダクタLaおよびキャパシタC1aに直列に接続された回路構成と等価であるとしてもよい。
中間端子Tには、コンデンサC1の他にコイルL1およびコイルL2が接続されている。コイルL1とコイルL2とは磁気結合しており、相互インダクタンスMを持つ。中間端子TとコンデンサC1との間には相互インダクタンスMと同じ大きさの負のインダクタンス成分を生じている。この負のインダクタンス成分を用いて、コンデンサC1の寄生インダクタンス(インダクタLa)を打ち消すことができ、コンデンサC1の寄生インダクタンス成分を見かけ上小さくすることができる。つまり、コンデンサC1、コイルL1およびコイルL2で構成されるフィルタ回路100は、コイルL1とコイルL2との相互インダクタンスによる負のインダクタンス成分で、コンデンサC1の寄生インダクタンスを打ち消すことにより、コンデンサC1の寄生インダクタンスによる高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑制し、フィルタ回路100のノイズ抑制効果を向上させることができる。
しかし、コイルL1とコイルL2とを繋ぐ部分を中間端子Tとする3端子のコイル部品の場合、中間端子Tから配線を引き出してコンデンサC1に接続したのでは、当該配線に正の寄生インダクタンスが生じることになる。当該コイル部品をフィルタ回路に用いる場合、当該配線に生じる正の寄生インダクタンスにより、コイルL1とコイルL2との相互インダクタンスによる負のインダクタンス成分が減り、コンデンサC1の寄生インダクタンスを十分に打ち消すことができずに、高周波帯のノイズ抑制効果を低下させる。
そこで、実施の形態1に係るコイル部品1では、コイルL1とコイルL2とを繋ぐ中間端子Tから単に配線を引き出してコンデンサC1に接続するのではなく、図1に示すように引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5でコイル(コイルL3)を構成してコンデンサC1に接続する。具体的には接続部材5で基板上の配線に電気的に接続され、同じ配線に電気的に接続されたコンデンサC1に接続する。コイル部品1では、コンデンサC1に接続するコイルL3自体もコイルL1およびコイルL2の一部として結合するので、コイルL1とコイルL2との相互インダクタンスによる負のインダクタンス成分に寄与し、当該負のインダクタンス成分を減らすことがない。基板上の配線と接続されるのは、接続部材5でなく、引き出し線2dとつながる端部2eや引き出し線3dとつながる端部3eであってもよい。
また、コイルL1とコイルL2とを繋ぐ部分を中間端子Tは、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5で構成されるコイル(コイルL3)であるので、3つのコイルL1~コイルL3が正の結合係数を有する関係となっている。なお、コイル部品1では、接続部材5が主面40Bに配置されていると説明したが、当該接続部材5がコイル部品1を実装する基板側に設けられていてもよい。つまり、コイル部品1自体では、引き出し線2dと引き出し線3dとが電気的に接続されていないのでコイル(コイルL3)を構成していないが、接続部材5を設けた基板にコイル部品1を実装することでコイル(コイルL3)を構成してもよい。接続部材5を備えていないコイル部品1であっても、接続部材5を設けた基板に実装することで、中間端子Tから配線を引き出してコンデンサC1に接続する必要がないので、当該配線によりコイルL1とコイルL2との相互インダクタンスによる負のインダクタンス成分を減らすことがない。
図3は、中間端子の形状による相互インダクタンスの変化を説明するための図である。図3(a)は、コイル部品1の中間端子の形状を模式的に示した図である。図3(a)では、コンデンサC1(図示せず)と接続する中間端子Tの形状がコイルL3となっているため、コイルL1とコイルL2とで構成するトランスコイルにコイルL3のインダクタンス成分が追加されることになる。そのため、コイル部品1の相互インダクタンスMが高くなる。具体的に、コイル部品1のサイズが2.5×2.0×1.5mmで、コイルL1およびコイルL2のインダクタンス値が約3nHとした場合、コイル部品1の相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-1.024nHとなる。
一方、図3(b)は、比較対象のコイル部品11で中間端子Tから配線6を伸ばしてコンデンサC1(図示せず)と接続する構成を模式的に示した図である。図3(b)では、コンデンサC1と接続するための配線6が正の寄生インダクタンスを有しているのでコイルL1とコイルL2との相互インダクタンスMで相殺され、コイル部品11の相互インダクタンスMは低くなる。具体的に、図3(a)に示すコイル部品1と同じコイルL1およびコイルL2のインダクタンス値を持ち、配線6の長さを1.0mmとした場合、コイル部品11の相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-0.24nHとなる。
筐体4の形状によりコイルL3の開口の大きさは変化するので、コイル部品の相互インダクタンスMも変化する。図4は、筐体の形状による相互インダクタンスMの変化を説明するための図である。図4(a)は、主面40Aが長辺4Lおよび短辺4Wの矩形である筐体4AにコイルL1,L2を内包したコイル部品1Aの斜視図である。コイル部品1Aでは、短辺4W側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出されている。そのため、コイル部品1Aでは、長辺4L側の側面がコイルL3の開口となる。具体的に、筐体4Aが、長辺4L=2.5mm、短辺4W=2.0mm、高さ4H=1.5mmとし、コイルL1とコイルL2との間隔を0.02mmとした場合、コイル部品1Aの相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-1.12nHとなる。
図4(b)は、筐体4Aの長辺4L側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出したコイル部品1Bの斜視図である。コイル部品1Bでは、長辺4L側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出されている。そのため、コイル部品1Bでは、短辺4W側の側面がコイルL3の開口となる。具体的に、コイルL3の開口は、コイル部品1Aに比べてコイル部品1Bの方が小さくなるので、コイル部品1Bの相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-1.06nHとなる。このコイル部品1BのサイズやコイルL1とコイルL2との間隔は、図4(a)に示すコイル部品1Aと同じである。
図4(c)は、高さ4Hを筐体4Aより短くした筐体4BにコイルL1,L2を内包したコイル部品1Cの斜視図である。コイル部品1Cでは、短辺4W側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出されている。そのため、コイル部品1Cでは、長辺4L側の側面がコイルL3の開口となる。具体的に、筐体4Bが、長辺4L=2.5mm、短辺4W=2.0mm、高さ4H=0.9mmとし、コイルL1とコイルL2との間隔を0.02mmとした場合、コイル部品1Cの相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-0.81nHとなる。
図4(d)は、筐体4Bの長辺4L側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出したコイル部品1Dの斜視図である。コイル部品1Dでは、長辺4L側の側面から引き出し線2b,2dおよび引き出し線3b,3dが引き出されている。そのため、コイル部品1Dでは、短辺4W側の側面がコイルL3の開口となる。具体的に、コイルL3の開口は、コイル部品1Cに比べてコイル部品1Dの方が小さくなっているが、高さ4Hが短くなっているため相互インダクタンスMへの影響が小さく、コイル部品1Dの相互インダクタンスMのシミュレーション値は、M=-0.81nHとなる。このコイル部品1DのサイズやコイルL1とコイルL2との間隔は、図4(c)に示すコイル部品1Cと同じである。
以上のように、実施の形態1に係るコイル部品1は、互いに対向する1対の主面40Aおよび主面40Bと、主面40Aと主面40Bとの間を結ぶ4つの側面41~44とを有する筐体4と、筐体4の内部に配置され、主面40Aと略平行に配置されるコイルL1と、主面40Aの方向から視て、コイルL1の開口と開口が重なるように筐体4の内部に配置されるコイルL2と、を備える。コイルL1は、筐体4の側面41側から引き出される引き出し線2bおよび引き出し線2dを有する。コイルL2は、側面41と異なる側面42側から引き出される引き出し線3bおよび引き出し線3dを有する。引き出し線2dは、側面41側に沿って主面40Bの方向に延伸している。引き出し線3dは、側面42側に沿って主面40Bの方向に延伸している。なお、本明細書中で、側面側に沿って延伸する、とは当該側面と略平行に延伸していることを意味する。
これにより、実施の形態1に係るコイル部品1は、コイルL1の引き出し線2dが、引き出された側面41側に沿って主面40Bの方向に延伸し、コイルL2の引き出し線3dが、引き出された側面42側に沿って主面40Bの方向に延伸しているので、引き出し線2dおよび引き出し線3dでコイルを構成することが可能となり、二つのコイルL1,L2を磁気結合することで生じる負のインダクタンスを減らすことがない。特に、引き出し線2dと引き出し線3dとが向かい合った側面41と側面42とに沿ってそれぞれ形成されることで、コイルL3の開口を広げることができ、筐体サイズを変えずに相互インダクタンスMの値を増やすことが可能となる。
なお、コイル部品1では、引き出し線2bおよび引き出し線2dが側面41側から筐体4の外に引き出されている。しかし、コイル部品1は、引き出し線2bおよび引き出し線2dが側面41側に引き出されていれば、筐体4の外まで引き出されていなくてもよく、筐体4内に引き出し線2bおよび引き出し線2dがあってもよい。同様に、コイル部品1では、引き出し線3bおよび引き出し線3dが側面42側から筐体4の外に引き出されている。しかし、コイル部品1は、引き出し線3bおよび引き出し線3dが側面42側に引き出されていれば、筐体4の外まで引き出されていなくてもよく、筐体4内に引き出し線3bおよび引き出し線3dがあってもよい。
実施の形態1に係るフィルタ回路100は、上記のコイル部品1と、コイル部品1のコイルL1とコイルL2との間の中間端子(引き出し線2d,引き出し線3d)と電気的に接続するコンデンサC1と、を備える。これにより、フィルタ回路100は、コンデンサC1による寄生インダクタンスを、二つのコイルL1,L2を磁気結合することで生じる負のインダクタンスで十分に打ち消すことができ、ノイズ抑制効果を広帯域化することができる。
<実施の形態2>
実施の形態1では、コイル部品1の引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5によりコイル(コイルL3)が構成されることを説明した。実施の形態2では、当該コイル(コイルL3)の開口面の向きについて詳しく説明する。図5は、実施の形態2に係るコイル部品1Eの斜視図である。なお、実施の形態2に示すコイル部品1Eでは、実施の形態1に係るコイル部品1と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。また、実施の形態2に示すコイル部品1Eは、実施の形態1に係るコイル部品1に代えて実施の形態1に係るフィルタ回路100に適用できる。
コイル部品1Eは、図5に示すように、引き出された位置から引き出し線2dおよび引き出し線3dがほぼ真っ直ぐに主面40B側に伸びている。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)の開口面が、コイルL1およびコイルL2の開口面に対して垂直(90度)になっている。
筐体4の側面41(第1側面)と側面42(第2側面)とは互いに対向し、引き出し線2b(第1引き出し線)に近い側の側面を側面43(第3側面)、引き出し線2d(第2引き出し線)に近い側の側面を側面44(第4側面)とする。引き出し線2bおよび引き出し線2dは、側面44側の側面41から引き出されている。また、引き出し線3bおよび引き出し線3dは、側面44側の側面42から引き出されている。つまり、コイル部品1Eは、コイル部2a,3aからの引き出し線2b、引き出し線2d、および引き出し線3b、引き出し線3dの引き出す位置が側面44側に寄った状態で筐体4に内包されている。ここで、引き出し線2b、引き出し線2dが側面44側に寄った状態とは、コイル部2aと引き出し線2bの接続点と、コイル部2aと引き出し線2dの接続点に挟まれた領域が側面43と側面44の中間位置より側面44側に存在することを意味する。
さらに、引き出し線2dは、主面40B側の端部が側面44側の側面41にある。具体的には端部2e、端部3eや接続部材の延びる方向(Y軸方向)から見て、引き出し線2dは端部2eの幅の間の位置から引き出されている。引き出し線3dは、主面40B側の端部が側面44側の側面42にある。具体的にはY軸方向から見て、引き出し線3dは端部3eの幅の間の位置から引き出されている。つまり、引き出し線2dおよび引き出し線3dは、引き出された位置から主面40B側に伸びるほぼ直線である。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)は、側面44に対して平行に形成されている。
一方、コイル部品1は、図1に示すように、引き出し線2bおよび引き出し線2dが、側面43と側面44とに挟まれる側面41の中間部分から引き出され、引き出し線3bおよび引き出し線3dが、側面43と側面44とに挟まれる側面42の中間部分から引き出されている。つまり、コイル部品1は、コイル部2a,3aが側面43と側面44との中間で筐体4に内包されており、引き出し線2b,引き出し線2d、および引き出し線3b,引き出し線3dも側面43と側面44とに挟まれる側面の中間部分から引き出されている。ここで中間部分から引き出されるとは、コイル部2aと引き出し線2bの接続点と、コイル部2aと引き出し線2dの接続点に挟まれる領域のある一点が、側面43と側面44の中間位置と重なることを意味する。
さらに、引き出し線2dは、主面40B側の端部が側面44側の側面41にある。引き出し線3dは、主面40B側の端部が側面44側の側面42にある。つまり、引き出し線2dおよび引き出し線3dは、引き出された位置から側面44側に向いて斜め方向に、主面40B側へと伸びている。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)は、側面44に対して傾いて形成されている。コイルL3の開口面は、コイルL1およびコイルL2の開口面に対して90度より大きく傾いている。
コイルL3の開口面とコイルL1およびコイルL2の開口面との位置関係を分かり易く説明するため模式図を用いて説明する。図6は、コイルの開口面の位置関係を説明するための図である。図6(a)は、コイル部品1EのコイルL3の開口面とコイルL1およびコイルL2の開口面との位置関係を示す模式図である。コイル部品1Eは、コイルL1およびコイルL2がX-Y面に対して平行に配置され、コイルL3がY-Z面に対して平行に配置されている。そして、コイル部品1Eでは、コイルL1およびコイルL2により生じる磁界G1の方向と、コイルL3により生じる磁界G2の方向との成す角度θが90度となる。
一方、図6(b)は、コイル部品1のコイルL3の開口面とコイルL1およびコイルL2の開口面との位置関係を示す模式図である。コイル部品1は、コイルL1およびコイルL2がX-Y面に対して平行に配置され、コイルL3がY-Z面に対して平行な位置からX方向に傾いて配置されている。そして、コイル部品1では、コイルL1およびコイルL2により生じる磁界G1の方向と、コイルL3により生じる磁界G2の方向との成す角度θが90度より大きい角度となる。
コイル部品1のように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度より大きくなると、磁界G2の方向に磁界G1の方向と逆向きの方向成分が含まれることになり、3つのコイルL1~コイルL3の結合係数が低下する。そのため、コイル部品1Eのように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θを90度とすることで、磁界G2の方向に磁界G1の方向と逆向きの方向成分を減らし、3つのコイルL1~コイルL3の結合係数を高くすることができる。コイル部品1Eは、3つのコイルL1~コイルL3の結合係数を高くすることで、コイルL1とコイルL2との相互インダクタンスによる負のインダクタンス成分に寄与し、当該負のインダクタンス成分を減らすことがない。
(変形例1)
コイル部品1Eでは、図5に示すように、コイル部2a,3aを側面44側に寄せて筐体4に内包させることで、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度となるようにコイルL3を配置している。しかし、コイル部2a,3aを側面44側に寄せなくても磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度となるようにコイルL3を配置することはできる。図7は、変形例1に係るコイル部品1Fの斜視図である。なお、変形例1に示すコイル部品1Fでは、実施の形態1に係るコイル部品1と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。また、変形例1に示すコイル部品1Fは、実施の形態1に係るコイル部品1に代えて実施の形態1に係るフィルタ回路100に適用できる。
コイル部品1Fは、図7に示すように、引き出された位置から引き出し線2dおよび引き出し線3dが真っ直ぐに主面40B側に伸びている。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)の開口面が、コイルL1およびコイルL2の開口面に対して垂直(90度)になっている。
コイル部品1Fは、図7に示すように、引き出し線2bおよび引き出し線2dが、側面43と側面44とに挟まれる側面41の中間部分から引き出され、引き出し線3bおよび引き出し線3dが、側面43と側面44とに挟まれる側面42の中間部分から引き出されている。つまり、コイル部品1Fは、図1に示すコイル部品1と同様に、コイル部2a,3aが側面43と側面44との中間で筐体4に内包されており、引き出し線2b,引き出し線2d、および引き出し線3b,引き出し線3dも側面43と側面44とに挟まれる側面の中間部分から引き出されている。
さらに、コイル部品1Fでは、引き出し線2dが、主面40B側の端部が側面43と側面44とに挟まれる側面41の中間部分にあり、引き出し線3dは、主面40B側の端部が側面43と側面44とに挟まれる側面42の中間部分にある。つまり、引き出し線2dおよび引き出し線3dは、引き出された位置から主面40B側に伸びる直線である。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)は、側面44に対して平行に形成されている。
なお、コイル部品1Fでは、コイルL3の開口面が、コイルL1およびコイルL2の中央部でコイルL1およびコイルL2の開口面に対して垂直(90度)になっている。一方、コイル部品1Eでは、図5に示すように、コイルL3の開口面が、コイルL1およびコイルL2の端部でコイルL1およびコイルL2の開口面に対して垂直(90度)になっている。そのため、コイル部品1Eの方が、コイル部品1Fに比べて3つのコイルL1~コイルL3の結合係数を高くすることができる。
(変形例2)
コイル部品1では、図6(a)に示すように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度より大きくなるようにコイルL3を配置している。コイル部品1Eでは、図6(b)に示すように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度となるようにコイルL3を配置している。変形例2に係るコイル部品では、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度より小さくなるようにコイルL3を配置する。図8は、変形例2に係るコイル部品1Gの斜視図である。なお、変形例2に示すコイル部品1Gでは、実施の形態1に係るコイル部品1と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。また、変形例2に示すコイル部品1Gは、実施の形態1に係るコイル部品1に代えて実施の形態1に係るフィルタ回路100に適用できる。
コイル部品1Gは、図8に示すように、引き出された位置から引き出し線2dおよび引き出し線3dが斜め方向に主面40B側へと伸びている。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5により構成されるコイル(コイルL3)の開口面が、コイルL1およびコイルL2の開口面に対して90度より小さくなっている。
引き出し線2bは、側面43側の側面41から引き出されている。引き出し線2dは、引き出し線2bよりさらに側面43側から側面41側に引き出すため、筐体4内を通って引き出されている。同様に、引き出し線3bは、側面43側の側面42から引き出されている。引き出し線3dは、引き出し線3bよりさらに側面43側から側面42側に引き出すため、筐体4内を通って引き出されている。つまり、引き出し線2bおよび引き出し線3bは、筐体4の外に引き出され、引き出し線2dおよび引き出し線3dは、筐体4の内に引き出されている。そして、引き出し線2bと引き出し線2dとは途中で交差し、引き出し線3bと引き出し線3dとは途中で交差している。
さらに、引き出し線2dは、主面40B側の端部が側面44側の側面41側にある。引き出し線3dは、主面40B側の端部が側面44側の側面42側にある。つまり、引き出し線2dおよび引き出し線3dは、引き出された位置から側面44側に向いて斜め方向に、主面40B側へと伸びている。引き出し線2dの端部と引き出し線3dの端部とは、筐体4内に配置された接続部材5aを介して電気的に接続されている。そのため、引き出し線2d、引き出し線3dおよび接続部材5aにより構成されるコイル(コイルL3)は、側面44に対して傾いて形成されている。コイルL3の開口面は、コイルL1およびコイルL2の開口面に対して90度より小さく傾いている。
コイルL3の開口面とコイルL1およびコイルL2の開口面との位置関係を分かり易く説明するため模式図を用いて説明する。図9は、変形例2に係るコイルの開口面の位置関係を説明するための図である。図9では、コイル部品1GのコイルL3の開口面とコイルL1およびコイルL2の開口面との位置関係を示す模式図である。コイル部品1Gは、コイルL1およびコイルL2がX-Y面に対して平行に配置され、コイルL3がY-Z面に対して平行な位置からX方向に傾いて配置されている。コイル部品1Gは、コイルL1およびコイルL2により生じる磁界G1の方向と、コイルL3により生じる磁界G2の方向との成す角度θが90度より小さい角度となる。
コイル部品1Gのように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θが90度より小さくなると、磁界G2の方向に磁界G1の方向と同じ向きの方向成分が含まれることになり、3つのコイルL1~コイルL3の結合係数が高くなる。そのため、コイル部品1Gのように、磁界G1の方向と磁界G2の方向との成す角度θを90度より小さくすることで、磁界G2の方向に磁界G1の方向と同じ向きの方向成分を増やし、3つのコイルL1~コイルL3の結合係数を高くすることができる。
(変形例3)
これまでに説明した実施の形態および変形例に係るコイル部品では、コイル部2aおよび引き出し線2b,2dを1つの導体(たとえば、金属板)で形成し、コイル部3aおよび引き出し線3b,3dを1つの導体で形成してある。さらに、当該コイル部品では、導体で形成したコイル部2aとコイル部3aとが重なる位置で筐体4のモールド樹脂で固定し、筐体4の側面から引き出された引き出し線2b,2d,3b、3dを筐体4の側面に沿って折り曲げてある。しかし、コイル部品の製造方法は、上述した方法に限定されない。変形例3では、コイルを1つの導体で形成せず、コイルの配線を形成した基板(セラミックグリーンシート)が複数枚積層して製造するコイル部品について説明する。
図10は、変形例3に係るコイル部品の構成を示す分解平面図である。なお、変形例3に示すコイル部品では、実施の形態1に係るコイル部品1と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。また、変形例3に示すコイル部品は、実施の形態1に係るコイル部品1に代えて実施の形態1に係るフィルタ回路100に適用できる。
変形例3に係るコイル部品は、図10に示すようにコイルの配線を形成した基板(セラミックグリーンシート)が複数枚積層されたセラミック層の筐体4で構成されている。変形例3に係るコイル部品では、コイルL1,L2を構成する配線パターンが筐体4の内部に配置されている。コイルL1,L2を構成する配線パターンは、図10に示すように、基板であるセラミックグリーンシート4a~4jに、導電性ペースト(Niペースト)をスクリーン印刷法により印刷して配線パターンを形成する。
セラミックグリーンシート4aには、図10(a)に示すように配線パターンが形成されていない。セラミックグリーンシート4bには、図10(b)に示すようにコイルL2を構成するコイル部3a,引き出し線3b,3dの配線パターンが形成される。コイル部3aの配線パターンは、セラミックグリーンシート4bの各辺に沿って1周するように形成されている。引き出し線3b,3dの配線パターンは、コイル部3aからセラミックグリーンシート4bの側面42側に引き出されている。
セラミックグリーンシート4cには、図10(c)に示すようにコイルL1を構成するコイル部2a,引き出し線2b,2dの配線パターンが形成される。コイル部2aの配線パターンは、セラミックグリーンシート4cの各辺に沿って1周するように形成されている。引き出し線2b,2dの配線パターンは、コイル部2aからセラミックグリーンシート4cの側面41側に引き出されている。セラミックグリーンシート4cの側面42側には、引き出し線3b,3dの配線パターンが形成されている。
セラミックグリーンシート4d~4iには、図10(d)~(i)に示すように、側面41側に引き出し線2b,2dの配線パターン、側面42側に引き出し線3b,3dの配線パターンがそれぞれ形成されている。
セラミックグリーンシート4jには、図10(j)に示すように引き出し線2b,2d,3b,3dの端部を構成する端部2c,2e,3c,3eの配線パターンが形成される。セラミックグリーンシート4jの側面41側には、端部2c,2eの配線パターンが、側面42側には、端部3c,3eの配線パターンがそれぞれ形成されている。さらに、セラミックグリーンシート4jには、端部2eと端部3eとを接続する接続部材5の配線パターンが形成されている。
変形例3に係るコイル部品では、複数のセラミックグリーンシート4a~4jの各々を少なくとも1枚積層するとともに、その上下両面側に配線パターンが印刷されていないセラミックグリーンシート(ダミー層)を複数積層する。ダミー層を含め複数のセラミックグリーンシートを圧着することにより、未焼成の筐体4(セラミック素体)を形成する。形成した筐体4を焼成し、焼成した筐体4の外部に、配線パターンと導通するように銅電極を焼き付けて電極を形成する。
以上のように、変形例3に係るコイル部品では、金属板から形成したコイルL1およびコイルL2を筐体4のモールド樹脂で固定して製造するのではなく、コイルの配線を形成した基板(セラミックグリーンシート)が複数枚積層して製造することができる。
<態様>
(1)本開示に係るコイル部品は、互いに対向する1対の第1主面および第2主面と、第1主面と第2主面との間を結ぶ4つの側面とを有する筐体と、
筐体の内部に配置され、第1主面と略平行に配置される第1コイルと、
第1主面の方向から視て、第1コイルの開口と開口が重なるように筐体の内部に配置される第2コイルと、を備え、
第1コイルは、筐体の第1側面側から引き出される第1引き出し線および第2引き出し線と接続し、
第2コイルは、第1側面と異なる第2側面側から引き出される第3引き出し線および第4引き出し線と接続し、
第2引き出し線は、第1側面側に沿って第2主面の方向に延伸し、
第4引き出し線は、第2側面側に沿って第2主面の方向に延伸している。
(2)(1)に記載のコイル部品は、
第1コイルおよび第2コイルは、第2主面より第1主面に近い筐体の内部に配置される。
(3)(2)に記載のコイル部品は、
第1コイルおよび第2コイルは、第1主面と第2主面と挟まれる中間の位置より第1主面側に配置される。
(4)(1)~(3)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第2引き出し線および第4引き出し線は、第2主面まで設けられる。
(5)(1)~(4)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第2主面に配置され、第2引き出し線と第4引き出し線とを電気的に接続する接続部材をさらに備える。
(6)(1)~(5)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第1側面と第2側面とは互いに対向し、第1引き出し線に近い側の側面を第3側面と、第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
第1引き出し線および第2引き出し線は、第3側面と第4側面とに挟まれる第1側面の中間部分から引き出され、
第3引き出し線および第4引き出し線は、第3側面と第4側面とに挟まれる第2側面の中間部分から引き出される。
(7)(6)に記載のコイル部品は、
第2引き出し線は、第2主面側の端部が第3側面と第4側面とに挟まれる第1側面の中間部分にあり、
第4引き出し線は、第2主面側の端部が第3側面と第4側面とに挟まれる第2側面の中間部分にある。
(8)(6)に記載のコイル部品は、
第2引き出し線は、第2主面側の端部が第4側面側の第1側面側にあり、
第4引き出し線は、第2主面側の端部が第4側面側の第2側面側にある。
(9)(1)~(6)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第1側面と第2側面とは互いに対向し、第1引き出し線に近い側の側面を第3側面、第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
第1引き出し線および第2引き出し線は、第4側面側の第1側面側から引き出され、
第2引き出し線は、第2主面側の端部が第4側面側の第1側面側にあり、
第3引き出し線および第4引き出し線は、第4側面側の第2側面側から引き出され、
第4引き出し線は、第2主面側の端部が第4側面側の第2側面側にある。
(10)(1)~(6)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第1側面と第2側面とは互いに対向し、第1引き出し線に近い側の側面を第3側面、第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
第1引き出し線は、第4側面側の第1側面側から引き出され、
第2引き出し線は、第3側面側の第1側面側から引き出され、第2主面側の端部が第4側面側の第1側面側にあり、
第3引き出し線は、第4側面側の第2側面側から引き出され、
第4引き出し線は、第3側面側の第2側面側から引き出され、第2主面側の端部が第4側面側の第2側面側にある。
(11)(1)~(10)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第1コイルおよび第2コイルは、金属板もしくは金属ワイヤから形成されている。
(12)(1)~(11)のいずれか1項に記載のコイル部品は、
第1コイルおよび第2コイルは、矩形状の開口を有する。
(13)本開示に係るフィルタ回路は、(1)~(12)のいずれか1項に記載のコイル部品と、
コイル部品の第2引き出し線および第4引き出し線と電気的に接続するコンデンサと、を備える。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1A~1G,11 コイル部品、2a,3a コイル部、2b,2d,3b,3d 引き出し線、2c,2e,3c,3e 端部、4,4A,4B 筐体、6 配線、100 フィルタ回路、C1 コンデンサ。

Claims (12)

  1. 互いに対向する1対の第1主面および第2主面と、前記第1主面と前記第2主面との間を結ぶ4つの側面とを有する筐体と、
    前記筐体の内部に配置され、前記第1主面と略平行に配置される第1コイルと、
    前記第1主面の方向から視て、前記第1コイルの開口と開口が重なるように前記筐体の内部に配置される第2コイルと、を備え、
    前記第1コイルは、前記筐体の第1側面側から引き出される第1引き出し線および第2引き出し線と接続し、
    前記第2コイルは、前記第1側面と異なる第2側面側から引き出される第3引き出し線および第4引き出し線と接続し、
    前記第2引き出し線は、前記第1側面側に沿って前記第2主面の方向に延伸し、
    前記第4引き出し線は、前記第2側面側に沿って前記第2主面の方向に延伸し、
    前記第1コイルおよび前記第2コイルは、金属板もしくは金属ワイヤから形成されている、コイル部品。
  2. 前記第1コイルおよび前記第2コイルは、前記第2主面より前記第1主面に近い前記筐体の内部に配置される、請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記第1コイルおよび前記第2コイルは、前記第1主面と前記第2主面とに挟まれる中間の位置より前記第1主面側に配置される、請求項2に記載のコイル部品。
  4. 前記第2引き出し線および前記第4引き出し線は、前記第2主面まで設けられる、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のコイル部品。
  5. 前記第2主面に配置され、前記第2引き出し線と前記第4引き出し線とを電気的に接続する接続部材をさらに備える、請求項1~請求項のいずれか1項に記載のコイル部品。
  6. 前記第1側面と前記第2側面とは互いに対向し、前記第1引き出し線に近い側の側面を第3側面と、前記第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
    前記第1引き出し線および前記第2引き出し線は、前記第3側面と前記第4側面とに挟まれる前記第1側面の中間部分から引き出され、
    前記第3引き出し線および前記第4引き出し線は、前記第3側面と前記第4側面とに挟まれる前記第2側面の中間部分から引き出される、請求項1~請求項のいずれか1項に記載のコイル部品。
  7. 前記第2引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第3側面と前記第4側面とに挟まれる前記第1側面の中間部分にあり、
    前記第4引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第3側面と前記第4側面とに挟まれる前記第2側面の中間部分にある、請求項6に記載のコイル部品。
  8. 前記第2引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第1側面側にあり、
    前記第4引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第2側面側にある、請求項6に記載のコイル部品。
  9. 前記第1側面と前記第2側面とは互いに対向し、前記第1引き出し線に近い側の側面を第3側面、前記第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
    前記第1引き出し線および前記第2引き出し線は、前記第4側面側の前記第1側面側から引き出され、
    前記第2引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第1側面側にあり、
    前記第3引き出し線および前記第4引き出し線は、前記第4側面側の前記第2側面側から引き出され、
    前記第4引き出し線は、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第2側面側にある、請求項1~請求項のいずれか1項に記載のコイル部品。
  10. 前記第1側面と前記第2側面とは互いに対向し、前記第1引き出し線に近い側の側面を第3側面、前記第2引き出し線に近い側の側面を第4側面とする場合に、
    前記第1引き出し線は、前記第4側面側の前記第1側面側から引き出され、
    前記第2引き出し線は、前記第3側面側の前記第1側面側から引き出され、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第1側面側にあり、
    前記第3引き出し線は、前記第4側面側の前記第2側面側から引き出され、
    前記第4引き出し線は、前記第3側面側の前記第2側面側から引き出され、前記第2主面側の端部が前記第4側面側の前記第2側面側にある、請求項1~請求項のいずれか1項に記載のコイル部品。
  11. 前記第1コイルおよび前記第2コイルは、矩形状の開口を有する、請求項1~請求項のいずれか1項に記載のコイル部品。
  12. 請求項1~請求項のいずれか1項に記載の前記コイル部品と、
    前記コイル部品の前記第2引き出し線および前記第4引き出し線と電気的に接続するコンデンサと、を備える、フィルタ回路。
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