JPWO2017188063A1 - Coil array and DC-DC converter module - Google Patents
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Abstract
基材層(41、42、43)が積層されることで形成された素体(40)と、素体(40)内に設けられたコイル素子(L1、L2、L3)とを備え、コイル素子(L1)は、基材層(41〜43)のそれぞれに対応して設けられたコイルパターン(11、12、13)が接続されることで構成され、コイル素子(L2)は、基材層(41〜43)のそれぞれに対応して設けられたコイルパターン(24、25、26)が接続されることで構成され、コイル素子(L3)は、基材層(41〜43)のそれぞれに対応して設けられたコイルパターン(37、38、39)が接続されることで構成されている。そして、素体(40)を積層方向(Z)から見た場合に、コイルパターン(11、38、26)は実質的に重なり、コイルパターン(24、12、39)は実質的に重なり、コイルパターン(37、25、13)は実質的に重なっている。 The element body (40) formed by laminating the base material layers (41, 42, 43), and coil elements (L1, L2, L3) provided in the element body (40) The element (L1) is configured by connecting coil patterns (11, 12, 13) provided corresponding to the base material layers (41 to 43), and the coil element (L2) is a base material. The coil pattern (24, 25, 26) provided corresponding to each of the layers (41 to 43) is connected, and the coil element (L3) is formed of each of the base material layers (41 to 43). The coil pattern (37, 38, 39) provided corresponding to is connected. When the element body (40) is viewed from the stacking direction (Z), the coil patterns (11, 38, 26) substantially overlap, the coil patterns (24, 12, 39) substantially overlap, and the coil The patterns (37, 25, 13) substantially overlap.
Description
本発明は、複数のコイル素子を有するコイルアレイ、および、このコイルアレイを用いたDC−DCコンバータモジュールに関する。 The present invention relates to a coil array having a plurality of coil elements, and a DC-DC converter module using the coil array.
従来、マルチフェーズ型のスイッチング電源回路が知られている。 Conventionally, a multi-phase type switching power supply circuit is known.
この種の電源回路の一例として、特許文献1には、IC素子と、3つのコイル素子と、コンデンサとを備える三相マルチフェーズ型のスイッチング電源回路が開示されている。この電源回路では、IC素子でスイッチングを行う場合に位相を等間隔(例えば2π/3radずつ)ずらして動作させることで、コンデンサにより生じるリップル電流をキャンセルしている。
As an example of this type of power supply circuit,
マルチフェーズ型のスイッチング電源回路では、各電力段に設けられたコイル素子を互いに結合させた状態で電圧出力する場合がある。その場合のコイル素子としては、例えば、複数のコイル素子が1チップ内に収容されたコイルアレイが用いられる。しかしながら、コイルアレイの各コイル素子間の結合度が異なると、スイッチング電源回路において、リップル電流を十分にキャンセルできないという問題が生じる。 In a multi-phase type switching power supply circuit, there is a case where voltage output is performed in a state where coil elements provided in each power stage are coupled to each other. As the coil element in that case, for example, a coil array in which a plurality of coil elements are accommodated in one chip is used. However, if the degree of coupling between the coil elements of the coil array is different, there arises a problem that the ripple current cannot be sufficiently canceled in the switching power supply circuit.
そこで、本発明は、複数のコイル素子間の結合度の差を小さくすることができるコイルアレイ等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a coil array or the like that can reduce the difference in the degree of coupling between a plurality of coil elements.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコイルアレイは、第1基材層、第2基材層および第3基材層が積層されることで形成された素体と、前記素体内に設けられた第1コイル素子、第2コイル素子および第3コイル素子とを備えるコイルアレイであって、前記第1コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第1コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第2コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第3コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第2コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第4コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第5コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第6コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第3コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第7コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第8コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第9コイルパターンとが接続されることで構成され、前記素体を、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向から見た場合に、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンは実質的に重なり、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンは実質的に重なり、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンは実質的に重なっている。 In order to achieve the above object, a coil array according to an aspect of the present invention includes an element body formed by laminating a first base material layer, a second base material layer, and a third base material layer, A coil array including a first coil element, a second coil element, and a third coil element provided in an element body, wherein the first coil element is a first coil pattern provided on the first base material layer. And a second coil pattern provided on the second base material layer and a third coil pattern provided on the third base material layer are connected, and the second coil element is The fourth coil pattern provided on the first base material layer, the fifth coil pattern provided on the second base material layer, and the sixth coil pattern provided on the third base material layer are connected. The third coil element is provided on the first base material layer. The seventh coil pattern, the eighth coil pattern provided on the second base material layer, and the ninth coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other. When the body is viewed from the stacking direction of the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer, the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are The fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern substantially overlap, and the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern substantially overlap. ing.
このように、素体を積層方向から見た場合に、第1コイルパターン、第8コイルパターンおよび第6コイルパターンが実質的に重なり、第4コイルパターン、第2コイルパターンおよび第9コイルパターンが実質的に重なり、第7コイルパターン、第5コイルパターンおよび第3コイルパターンが実質的に重なる構造とすることで、コイルアレイの各コイル素子間の結合度の差を小さくすることができる。 Thus, when the element body is viewed from the stacking direction, the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern substantially overlap, and the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern By adopting a structure that substantially overlaps and the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern substantially overlap, the difference in the degree of coupling between the coil elements of the coil array can be reduced.
また、前記第1コイルパターン、前記第2コイルパターン、前記第3コイルパターン、前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターン、前記第6コイルパターン、前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれは、ループ状のパターンであり、前記第1コイル素子、前記第2コイル素子および前記第3コイル素子のそれぞれのコイル軸は、前記ループ状をした前記第1コイルパターン、前記第2コイルパターン、前記第3コイルパターン、前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターン、前記第6コイルパターン、前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれの内側に位置していてもよい。 The first coil pattern, the second coil pattern, the third coil pattern, the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and Each of the ninth coil patterns is a loop pattern, and each of the first coil element, the second coil element, and the third coil element has a coil axis that is formed in the loop shape. The second coil pattern, the third coil pattern, the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the ninth coil pattern, respectively. It may be located inside.
これによれば、コイルアレイの各コイル素子間の結合度をほぼ等しくすることができる。 According to this, the coupling degree between each coil element of a coil array can be made substantially equal.
また、前記第1コイル素子、前記第2コイル素子および前記第3コイル素子のそれぞれのコイル軸は、一致していてもよい。 In addition, coil axes of the first coil element, the second coil element, and the third coil element may coincide with each other.
これによれば、コイルアレイの各コイル素子間の結合度を等しくすることができる。 According to this, the degree of coupling between the coil elements of the coil array can be made equal.
また、前記第1コイル素子の前記第1コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第3コイルパターンのそれぞれのコイル径の大きさは、第1コイルパターン>第2コイルパターン>第3コイルパターン、であり、前記第2コイル素子の前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第6コイルパターンのそれぞれのコイル径の大きさは、第6コイルパターン>第4コイルパターン>第5コイルパターン、であり、前記第3コイル素子の前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれのコイル径の大きさは、第8コイルパターン>第9コイルパターン>第7コイルパターン、であってもよい。 The coil diameters of the first coil pattern, the second coil pattern, and the third coil pattern of the first coil element are: first coil pattern> second coil pattern> third coil pattern, The sizes of the respective coil diameters of the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, and the sixth coil pattern of the second coil element are as follows: sixth coil pattern> fourth coil pattern> fifth coil pattern The coil diameters of the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the ninth coil pattern of the third coil element are as follows: eighth coil pattern> 9th coil pattern> seventh coil Pattern.
これによれば、第1コイルパターン、第8コイルパターンおよび第6コイルパターンのそれぞれのコイル径、並びに、第4コイルパターン、第2コイルパターンおよび第9コイルパターンのそれぞれのコイル径、並びに、第7コイルパターン、第5コイルパターンおよび第3コイルパターンのそれぞれのコイル径を容易に揃えることができ、各コイル素子のインダクタンス値をほぼ等しくすることが可能となる。 According to this, the respective coil diameters of the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern, the respective coil diameters of the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern, and the first The coil diameters of the 7-coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern can be easily made uniform, and the inductance values of the coil elements can be made almost equal.
また、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンのそれぞれのコイル径は等しく、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれのコイル径は等しく、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンのそれぞれのコイル径は等しくてもよい。 The coil diameters of the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are equal, and the coil diameters of the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern are The coil diameters of the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern may be equal.
これによれば、各コイル素子のコイル径を互いに等しくすることができ、各コイル素子のインダクタンス値を等しくすることができる。 According to this, the coil diameter of each coil element can be made equal, and the inductance value of each coil element can be made equal.
また、前記積層方向と垂直な方向において、前記第1コイルパターンと前記第4コイルパターンとの線間距離、前記第4コイルパターンと前記第7コイルパターンとの線間距離、前記第8コイルパターンと前記第2コイルパターンとの線間距離、前記第2コイルパターンと前記第5コイルパターンとの線間距離、前記第6コイルパターンと前記第9コイルパターンとの線間距離、および、前記第9コイルパターンと前記第3コイルパターンとの線間距離は、等しくてもよい。 Further, in a direction perpendicular to the stacking direction, a line-to-line distance between the first coil pattern and the fourth coil pattern, a line-to-line distance between the fourth coil pattern and the seventh coil pattern, and the eighth coil pattern And the second coil pattern, the line distance between the second coil pattern and the fifth coil pattern, the line distance between the sixth coil pattern and the ninth coil pattern, and the first The line-to-line distance between the 9 coil pattern and the third coil pattern may be equal.
これによれば、積層方向と垂直な方向において隣り合うコイルパターン同士の結合度をほぼ等しくすることができる。 According to this, the degree of coupling between adjacent coil patterns in the direction perpendicular to the stacking direction can be made substantially equal.
また、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層は順次積層され、前記積層方向において、前記第1コイルパターンと前記第8コイルパターンとの間隔、前記第8コイルパターンと前記第6コイルパターンとの間隔、前記第4コイルパターンと前記第2コイルパターンとの間隔、前記第2コイルパターンと前記第9コイルパターンとの間隔、前記第7コイルパターンと前記第5コイルパターンとの間隔、および、前記第5コイルパターンと前記第3コイルパターンとの間隔は、等しくてもよい。 The first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer are sequentially stacked, and in the stacking direction, an interval between the first coil pattern and the eighth coil pattern, and the eighth An interval between the coil pattern and the sixth coil pattern, an interval between the fourth coil pattern and the second coil pattern, an interval between the second coil pattern and the ninth coil pattern, the seventh coil pattern and the The interval between the five coil patterns and the interval between the fifth coil pattern and the third coil pattern may be equal.
これによれば、積層方向において隣り合うコイルパターン同士の結合度を、ほぼ等しくすることができる。 According to this, the degree of coupling between adjacent coil patterns in the stacking direction can be made substantially equal.
また、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンのそれぞれの長さは等しく、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれの長さは等しく、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンのそれぞれの長さは等しくてもよい。 In addition, the lengths of the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are equal, and the lengths of the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern are The lengths of the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern may be equal.
これによれば、各コイル素子の巻線長を互いに等しくすることができ、各コイル素子のインダクタンス値を互いに等しくすることができる。 According to this, the winding length of each coil element can be made equal, and the inductance value of each coil element can be made mutually equal.
また、前記第1コイルパターン、前記第2コイルパターン、前記第3コイルパターン、前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターン、前記第6コイルパターン、前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれは、複数層のコイルパターンを接続することで構成されていてもよい。 The first coil pattern, the second coil pattern, the third coil pattern, the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and Each of the ninth coil patterns may be configured by connecting a plurality of coil patterns.
これによれば、各コイル素子のインダクタンス値を向上させることができる。 According to this, the inductance value of each coil element can be improved.
また、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層は順次積層され、前記第1基材層と前記第2基材層との間、および、前記第2基材層と前記第3基材層との間には、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層よりも透磁率が低い中間層がそれぞれ設けられていてもよい。 Further, the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer are sequentially laminated, and between the first base material layer and the second base material layer, and the second base layer. An intermediate layer having a lower magnetic permeability than the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer may be provided between the material layer and the third base material layer, respectively. Good.
このように、各コイルパターンの間に透磁率の低い中間層を設けることで、各コイルパターンのそれぞれにマイナーループが形成されることを抑制することができる。その結果、各コイル素子間の結合度を高めるとともに、結合度の差を小さくすることが可能となる。 Thus, by providing an intermediate layer having a low magnetic permeability between the coil patterns, it is possible to suppress the formation of minor loops in each of the coil patterns. As a result, the degree of coupling between the coil elements can be increased and the difference in the degree of coupling can be reduced.
また、本発明の一態様に係るDC−DCコンバータモジュールは、上記コイルアレイにより構成されていてもよい。すなわち、本発明の一態様に係るDC−DCコンバータモジュールは、第1基材層、第2基材層および第3基材層が積層されることで形成された素体と、前記素体内に設けられた第1コイル素子、第2コイル素子および第3コイル素子とを備えるコイルアレイであって、前記第1コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第1コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第2コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第3コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第2コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第4コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第5コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第6コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第3コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第7コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第8コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第9コイルパターンとが接続されることで構成され、前記素体を、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向から見た場合に、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンは実質的に重なり、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンは実質的に重なり、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンは実質的に重なっている、コイルアレイにより構成される。 Moreover, the DC-DC converter module which concerns on 1 aspect of this invention may be comprised by the said coil array. That is, a DC-DC converter module according to an aspect of the present invention includes an element body formed by laminating a first base material layer, a second base material layer, and a third base material layer, and the element body. A coil array comprising a provided first coil element, a second coil element, and a third coil element, wherein the first coil element comprises a first coil pattern provided on the first base material layer, A second coil pattern provided on the second base material layer and a third coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other, and the second coil element includes the first base element. The fourth coil pattern provided on the material layer, the fifth coil pattern provided on the second base material layer, and the sixth coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other. And the third coil element is disposed on the first base material layer. The seventh coil pattern, the eighth coil pattern provided on the second base material layer, and the ninth coil pattern provided on the third base material layer are connected, and the element When the body is viewed from the stacking direction of the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer, the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are The fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern substantially overlap, and the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern substantially overlap. The coil array is configured.
このように、各コイル素子間の結合度の差が小さいコイルアレイを用いることで、DC−DCコンバータモジュールにおけるリップル電流を低減することが可能となる。 As described above, the ripple current in the DC-DC converter module can be reduced by using the coil array having a small coupling degree difference between the coil elements.
本発明によれば、複数のコイル素子間の結合度の差を小さくすることができるコイルアレイ等を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coil array etc. which can make the difference of the coupling degree between several coil elements small can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、製造工程、および製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement and connection forms of the constituent elements, manufacturing steps, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in the independent claims are described as optional constituent elements.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified. In the following embodiments, “connected” includes not only the case of direct connection but also the case of electrical connection via other elements.
(実施の形態1)
実施の形態1に係るコイルアレイは、複数のコイル素子を内蔵する積層型のコイル内蔵部品である。このコイルアレイは、例えば、マルチフェーズ用DC−DCコンバータのチョークコイルなど、電源モジュールを構成する部品として用いられる。(Embodiment 1)
The coil array according to the first embodiment is a laminated coil built-in component that incorporates a plurality of coil elements. This coil array is used as a part constituting a power supply module such as a choke coil of a multi-phase DC-DC converter.
図1は、実施の形態1に係るコイルアレイ1の斜視図であって、(a)は素体40の一方主面40a側から見た図、(b)は他方主面40b側から見た図である。図2Aは、実施の形態1に係るコイルアレイ1であって、図1に示すIIA−IIA線の断面の模式図である。図2Bは、コイルアレイ1を積層方向Zから見た場合の模式図である。図3は、コイルアレイ1の等価回路である。
1A and 1B are perspective views of a
なお、コイルアレイ1は、各コイルパターンを接続するビア導体(層間導体)や引き出し導体パターンを有しているが、図1、図2Aおよび図2Bでは、それらの図示を省略している。
The
コイルアレイ1は、図1、図2Aおよび図2Bに示されるように、複数の基材層41、42、43を有する素体40と、素体40内に設けられた第1コイル素子L1、第2コイル素子L2および第3コイル素子L3とを備えている。また、コイルアレイ1は、素体40の他方主面40b(一方主面40aと反対の面)に設けられた複数の外部端子50を備えている。外部端子50は、LGA(Land Grid Array)型の平面電極である。
As shown in FIGS. 1, 2A, and 2B, the
素体40は、順に積層された第1基材層41、第2基材層42および第3基材層43と、各基材層41〜43の積層方向Zの両外側に設けられた最外層44、45とを有している。各基材層41〜43のそれぞれの厚みは、同じである。各基材層41〜43および最外層44、45の材料としては、例えば、磁性フェライトセラミックスが用いられる。具体的には、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケルおよび銅のうち少なくとも1つ以上を含むフェライトが用いられる。
The
素体40の内部には、第1コイル素子L1、第2コイル素子L2および第3コイル素子L3が入り混じった状態で設けられている。このコイルアレイ1では、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度(結合係数K1、K2、K3)が等しくなるように構成されている。
Inside the
第1コイル素子L1は、第1基材層41に設けられた第1コイルパターン11と、第2基材層42に設けられた第2コイルパターン12と、第3基材層43に設けられた第3コイルパターン13とが接続されることで構成される。コイルパターン11、12、13は、順にビア導体で接続されている。第1コイル素子L1の両端のそれぞれは、引き出し導体パターンを介して一対の外部端子50のそれぞれに接続される。
The first coil element L1 is provided on the
第2コイル素子L2は、第1基材層41に設けられた第4コイルパターン24と、第2基材層42に設けられた第5コイルパターン25と、第3基材層43に設けられた第6コイルパターン26とが接続されることで構成される。コイルパターン24、25、26は、順にビア導体で接続されている。第2コイル素子L2の両端のそれぞれは、引き出し導体パターンを介して一対の外部端子50のそれぞれに接続される。
The second coil element L2 is provided on the
第3コイル素子L3は、第1基材層41に設けられた第7コイルパターン37と、第2基材層42に設けられた第8コイルパターン38と、第3基材層43に設けられた第9コイルパターン39とが接続されることで構成される。コイルパターン37、38、39は、順にビア導体で接続されている。第3コイル素子L3の両端のそれぞれは、引き出し導体パターンを介して一対の外部端子50のそれぞれに接続される。
The third coil element L3 is provided in the
各コイルパターン11〜39のそれぞれは、ループ状をした矩形状パターンである。各コイル素子L1、L2、L3のそれぞれのコイル軸Aは、ループ状をした各コイルパターン11〜39のそれぞれの内側に位置している。また、各コイル素子L1、L2、L3のコイル軸(巻回軸)は一致している。各コイルパターン11〜39は、幅寸法がそれぞれ同じであり、厚み寸法がそれぞれ同じである。
Each of the
なお、以降において、複数の基材層41〜43が積層されている方向を積層方向Z、積層方向Zに垂直な方向であって、矩形状をしたコイルパターン11〜39の長辺が延びる方向をX方向、積層方向ZおよびX方向の両方に垂直な方向をY方向と呼ぶ。
In the following, the direction in which the plurality of base material layers 41 to 43 are stacked is the stacking direction Z, the direction perpendicular to the stacking direction Z, and the direction in which the long sides of the
各コイルパターン11〜39の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属または合金が用いられる。これらのコイルパターン11〜39のそれぞれに、例えば、ニッケル、パラジウム、または金によるめっきが施されていてもよい。
As a material of each coil pattern 11-39, the metal or alloy which has silver as a main component is used, for example. Each of these
第1コイル素子L1のコイルパターン11〜13のそれぞれのコイル径の大きさは、第1コイルパターン11>第2コイルパターン12>第3コイルパターン13、である。第2コイル素子L2のコイルパターン24〜26のそれぞれのコイル径の大きさは、第6コイルパターン26>第4コイルパターン24>第5コイルパターン25、である。第3コイル素子L3のコイルパターン37〜39のそれぞれのコイル径の大きさは、第8コイルパターン38>第9コイルパターン39>第7コイルパターン37、である。
The coil diameters of the
本実施の形態では、素体40を積層方向Zから見た場合に、第1コイルパターン11、第8コイルパターン38および第6コイルパターン26は実質的に重なり、第4コイルパターン24、第2コイルパターン12および第9コイルパターン39は実質的に重なり、第7コイルパターン37、第5コイルパターン25および第3コイルパターン13は実質的に重なっている。これにより、コイルアレイ1は、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度が、ほぼ等しくなる構造となっている。なお、実質的に重なっているとは、完全同一である必要はなく、比較する2つのコイルパターンの形状がほぼ等しく、一部が重なっていない場合を含む。
In the present embodiment, when the
また、本実施の形態では、第1コイルパターン11、第8コイルパターン38および第6コイルパターン26のそれぞれのコイル径は等しく、第4コイルパターン24、第2コイルパターン12および第9コイルパターン39のそれぞれのコイル径は等しく、第7コイルパターン37、第5コイルパターン25および第3コイルパターン13のそれぞれのコイル径は等しい。これによれば、コイルパターン11、38、26のそれぞれのコイル径、並びに、コイルパターン24、12、39のそれぞれのコイル径、並びに、コイルパターン37、25、13のそれぞれのコイル径を容易にそろえることができ、各コイル素子L1、L2、L3のインダクタンス値をほぼ等しくすることが可能となる。なお、コイル径が等しいとは、比較する2つのコイルパターンが矩形状である場合、対向する長辺間の距離(短辺の長さ)がそれぞれ同じであり、対向する短辺間の距離(長辺の長さ)がそれぞれ同じであることを意味する。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、第1コイルパターン11、第8コイルパターン38および第6コイルパターン26のそれぞれの長さは等しく、第4コイルパターン24、第2コイルパターン12および第9コイルパターン39のそれぞれの長さは等しく、第7コイルパターン37、第5コイルパターン25および第3コイルパターン13のそれぞれの長さは等しい。この構造により、コイルアレイ1における各コイル素子L1、L2、L3の巻線長を互いに等しくすることができ、各コイル素子L1、L2、L3のインダクタンス値を互いに等しくすることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、積層方向Zと垂直な方向(X方向およびY方向)において、隣り合うコイルパターン同士の線間距離が等しくなっている。具体的には、第1コイルパターン11と第4コイルパターン24との線間距離、第4コイルパターン24と第7コイルパターン37との線間距離、第8コイルパターン38と第2コイルパターン12との線間距離、第2コイルパターン12と第5コイルパターン25との線間距離、第6コイルパターン26と第9コイルパターン39との線間距離、および、第9コイルパターン39と第3コイルパターン13との線間距離が、等しい。この構造により、積層方向Zと垂直な方向において隣り合うコイルパターン同士の結合度(磁界を介して結合する場合の結合度)を、ほぼ等しくすることができる。
Further, in the present embodiment, in the direction (X direction and Y direction) perpendicular to the stacking direction Z, the line-to-line distances between adjacent coil patterns are equal. Specifically, the line-to-line distance between the
また、本実施の形態では、積層方向Zと垂直な方向において、1つのコイル素子のコイルパターンが他の2つのコイル素子のコイルパターンに隣り合う回数、すなわち隣接回数が同じとなっている。例えば、第1コイル素子L1に着目した場合、第1基材層41ではコイルパターン11の内側にコイルパターン24が位置し、第2基材層42ではコイルパターン12の内側にコイルパターン25、外側にコイルパターン38が位置し、第3基材層43ではコイルパターン13の外側にコイルパターン39が位置している。すなわち、第1コイル素子L1のコイルパターンの隣に、第2コイル素子L2および第3コイル素子L3のコイルパターンがそれぞれ2回ずつ位置するように構成されている。また、第2コイル素子L2または第3コイル素子L3に着目した場合でも、他のコイル素子のコイルパターンがそれぞれ2回ずつ位置するように構成されている。これにより、コイルアレイ1では、積層方向Zと垂直な方向において、隣り合うコイルパターン同士が結合する機会を均等にすることができ、結合度の均整化を図ることができる。
In the present embodiment, in the direction perpendicular to the stacking direction Z, the number of times that the coil pattern of one coil element is adjacent to the coil pattern of the other two coil elements, that is, the number of adjacent times is the same. For example, when focusing on the first coil element L1, the
また、本実施の形態では、積層方向Zにおいて隣り合うコイルパターン同士の間隔が等しくなっている。具体的には、第1コイルパターン11と第8コイルパターン38との間隔、第8コイルパターン38と第6コイルパターン26との間隔、第4コイルパターン24と第2コイルパターン12との間隔、第2コイルパターン12と第9コイルパターン39との間隔、第7コイルパターン37と第5コイルパターン25との間隔、および、第5コイルパターン25と第3コイルパターン13との間隔が、等しい。これにより、コイルアレイ1は、積層方向Zにおいて隣り合うコイルパターン同士の結合度が、ほぼ等しくなる構造となっている。
Moreover, in this Embodiment, the space | interval of the adjacent coil patterns in the lamination direction Z is equal. Specifically, the interval between the
また、本実施の形態では、積層方向Zにおいて、1つのコイル素子のコイルパターンが他の2つのコイル素子のコイルパターンに隣り合う回数、すなわち隣接回数が同じとなっている。例えば、第1コイル素子L1に着目した場合、コイルパターン11の下にコイルパターン38が位置し、コイルパターン12の上にコイルパターン24、下にコイルパターン39が位置し、コイルパターン13の上にコイルパターン25が位置している。すなわち、第1コイル素子L1のコイルパターンの上下に、第2コイル素子L2および第3コイル素子L3のコイルパターンがそれぞれ2回ずつ位置するように構成されている。また、第2コイル素子L2または第3コイル素子L3に着目した場合でも、他のコイル素子のコイルパターンがそれぞれ2回ずつ位置するように構成されている。これにより、コイルアレイ1では、積層方向Zにおいて、隣り合うコイルパターン同士が結合する機会を均等にすることができ、結合度の均整化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, in the stacking direction Z, the number of times the coil pattern of one coil element is adjacent to the coil pattern of the other two coil elements, that is, the number of adjacent times is the same. For example, when focusing on the first coil element L1, the
なお、上記では隣り合うコイルパターン同士の結合度について着目したが、それに限られず、コイルアレイ1は、隣りではなく離れて位置するコイルパターン同士の結合度を考慮した場合であっても、全体的に均整がとれた状態で結合されている。また、コイルアレイ1では、磁界を介した結合に限られず、電界を介した容量結合であっても均整がとれている。
In the above description, attention is paid to the degree of coupling between adjacent coil patterns. However, the present invention is not limited to this, and the
次に、コイルアレイ1の製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the
図4は、コイルアレイ1の各構成要素(基材層41〜43、コイルパターン11〜39、引き出し導体パターン)を示す図であり、(a)〜(c)は、各基材層41〜43を下面側から見た図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating each component (base material layers 41 to 43,
まず、複数のセラミックグリーンシートを準備する。具体的には、磁性体セラミック粉末を含んだスラリーをシート成形することによってグリーンシートを準備する。 First, a plurality of ceramic green sheets are prepared. Specifically, a green sheet is prepared by sheet-forming a slurry containing magnetic ceramic powder.
次いで、第1基材層41となるグリーンシートにおいて、複数の貫通孔を形成し、当該貫通孔内に導体ペーストを充填して複数のビア導体を形成するとともに、グリーンシートの主面上にコイルパターン11、24、37を形成する。同様に、第2基材層42となるグリーンシートにおいて、複数のビア導体を形成するとともに、コイルパターン38、12、25を形成する。また同様に、第3基材層43となるグリーンシートにおいて、複数のビア導体を形成するとともに、コイルパターン26、39、13を形成する。なお、貫通孔は、例えば、レーザー加工により形成される。コイルパターン11〜39は、例えば、Ag粉末を含んだ導体ペーストをスクリーン印刷することで形成される。
Next, in the green sheet to be the first
次いで、各導体パターンが形成された複数のセラミックグリーンシートを積層・圧着する。これにより、コイルパターン11、24、37の端部b、h、nと、コイルパターン12、25、38の端部c、i、oとがビア導体を介してそれぞれ接続される。また、コイルパターン12、25、38の端部d、j、pと、コイルパターン13、26、39の端部e、k、qとがビア導体を介してそれぞれ接続される。そして積層された積層体ブロックをカットして個片化し、その後、一括して焼成する。この焼成により、各グリーンシート中の磁性体セラミック粉末が焼結するとともに、導体ペースト中のAg粉末が焼結する。
Next, a plurality of ceramic green sheets on which the respective conductor patterns are formed are laminated and pressure-bonded. Thus, the ends b, h, n of the
磁性体セラミックスは、いわゆるLTCCセラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramics)であり、その焼成温度が銀の融点以下であって、各コイルパターンやビア導体の材料として銀を用いることが可能になる。抵抗率の低い銀を用いて各コイル素子L1、L2、L3を構成することで、損失が少ないコイルアレイ1を作製することができる。
The magnetic ceramics are so-called LTCC ceramics (Low Temperature Co-fired Ceramics), and the firing temperature is not higher than the melting point of silver, and silver can be used as a material for each coil pattern and via conductor. By configuring the coil elements L1, L2, and L3 using silver having a low resistivity, the
以上説明したように、本実施の形態に係るコイルアレイ1は、素体40を積層方向Zから見た場合に、コイルパターン11、38および26は実質的に重なり、コイルパターン24、12および39は実質的に重なり、コイルパターン37、25および13は実質的に重なっている。これにより、コイルアレイ1の各コイル素子L1、L2、L3間の結合度の差を小さくすることができる。
As described above, in the
例えば、比較例として、素体内に3つのコイル素子が順に配列されたコイルアレイが考えられる。しかし、比較例のコイルアレイでは、隣り合うコイル素子間の結合度を等しくすることはできるが、両端に位置するコイル素子間の結合度を他のコイル素子間の結合度に合わせることは困難である。それに対し、本実施の形態に係るコイルアレイ1では、3つのコイル素子を1チップ内に収容した状態で、各コイル素子間の結合度の差を小さくすることができる。
For example, as a comparative example, a coil array in which three coil elements are sequentially arranged in the element body can be considered. However, in the coil array of the comparative example, the degree of coupling between adjacent coil elements can be made equal, but it is difficult to match the degree of coupling between coil elements located at both ends to the degree of coupling between other coil elements. is there. On the other hand, in the
また、本実施の形態に係るコイルアレイ1では、素体40を積層方向Zから見た場合に、1組のコイル素子のコイルパターンの重なり面積の合計が、他の1組のコイル素子のコイルパターンの重なり面積の合計と等しくなっている。具体的には、各コイルパターン11〜39は、以下に示す関係を有している。
(コイルパターン11と38とが重なっている面積+コイルパターン12と39とが重なっている面積)=(コイルパターン12と24とが重なっている面積+コイルパターン13と25とが重なっている面積)=(コイルパターン25と37とが重なっている面積+コイルパターン26と38とが重なっている面積)Further, in the
(Area where
この構造により、各コイルパターン11〜39間における磁界結合および容量結合を、ほぼ等しくすることができる。
With this structure, the magnetic field coupling and capacitive coupling between the
(実施の形態1の変形例)
図5は、実施の形態1の変形例におけるコイルアレイ1Aであって、各コイルパターン11〜39を模式的に示した斜視図である。(Modification of Embodiment 1)
FIG. 5 is a perspective view schematically showing
変形例におけるコイルアレイ1Aは、実施の形態1で示したコイルアレイ1とは、コイル素子L1、L2、L3の引き出し方が異なっている。具体的には、第2コイル素子L1の両端の引き出し配線がX方向負側に位置するIn/L2およびOut/L2に、第1コイル素子L1および第3コイル素子L3の両端の引き出し配線がX方向正側に位置するIn/L1、Out/L1、In/L3およびOut/L3に引き出されている。
The
また、各コイルパターン11〜39を接続する複数の端部が、積層方向Zから見た場合に所定の領域に集中しないように、矩形状のコイルパターンの各コーナに分散している。
Further, a plurality of end portions connecting the
変形例におけるコイルアレイ1Aでは、素体40を積層方向Zから見た場合に、コイルパターン11、38および26は実質的に重なり、コイルパターン24、12および39は実質的に重なり、コイルパターン37、25および13は実質的に重なっている。これにより、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度の差を小さくすることができる。
In the
(実施の形態2)
図6は、実施の形態2に係るコイルアレイ1Bの断面の模式図である。(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the
実施の形態2に係るコイルアレイ1Bは、コイルパターン11〜39のそれぞれが、複数層のコイルパターンが接続されることで構成されている。また、積層方向Zに隣り合う所定のコイルパターンの間に、透磁率が低い中間層47a、47bが設けられている。
In the
このコイルアレイ1Bでは、磁性体層46a内に3層からなるそれぞれのコイルパターン11、24、37が設けられ、磁性体層46b内に3層からなるそれぞれのコイルパターン38、12、25が設けられ、磁性体層46c内に3層からなるそれぞれのコイルパターン26、39、13が設けられている。磁性体層46a、46b、46cのそれぞれは、複数の基材層が積層されることで形成されている。
In the
また、磁性体層46aと磁性体層46bとの間に中間層47aが設けられ、磁性体層46bと磁性体層46cとの間に中間層47bが設けられている。これらの中間層47a、47bは、磁性体層46a〜46cの材料よりも比透磁率の低い材料が用いられ、例えば、非磁性フェライトセラミックスやアルミナおよびガラスを主成分とする絶縁性ガラスセラミックスが用いられる。なお、これらの中間層47a、47bは、非磁性体層と呼ばれることもある。
An
このように、コイルアレイ1Bでは、各コイルパターン11〜39のそれぞれを複数層で形成しているので、各コイル素子L1、L2、L3のインダクタンス値を向上させることができる。
Thus, in the
また、コイルパターン11、24、37とコイルパターン38、12、25との間、また、コイルパターン38、12、25とコイルパターン26、39、13との間に、透磁率の低い中間層47a、47bをそれぞれ設けることで、各コイルパターン11〜39のそれぞれにマイナーループが形成されることを抑制することができる。その結果、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度を高めることができる。
Further, an
(実施の形態3)
図7は、実施の形態3に係るコイルアレイ1Cの斜視図である。図8は、コイルアレイ1Cの断面の模式図である。(Embodiment 3)
FIG. 7 is a perspective view of a
実施の形態3に係るコイルアレイ1Cは、複数の外部端子51が、素体40の側面40c、40dに設けられている。
In the
このコイルアレイ1Cでは、素体40として、実施の形態2で示されたものが用いられている。なお、実施の形態1で示された素体が用いられてもよい。
In this
外部端子51は、素体40の一方の側面40cに3つ、他方の側面40dに3つ形成されている。外部端子51は、Y方向に所定幅を有し、それぞれの側面40c、40dにおいて間隔をあけて設けられている。外部端子51は、横向きU字状であり、側面40c、40dから一方主面40aの一部、および、側面40c、40dから他方主面40bの一部に及ぶように設けられている。
Three
実施の形態3に係るコイルアレイ1Cでは、複数の外部端子51が、素体の側面40c、40dに設けられている。これにより、コイル素子L1、L2、L3の端部から素体40の外部へ引き出す配線をシンプルな構造とすることができる。
In the
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1で示したコイルアレイ1を用いたDC−DCコンバータモジュール2について説明する。(Embodiment 4)
In the present embodiment, a DC-
図9は、実施の形態4に係るDC−DCコンバータモジュール2の斜視図であり、(a)は素体40の一方主面40a側から見た図、(b)は他方主面40b側から見た図である。図10は、DC−DCコンバータモジュール2の回路図である。
9A and 9B are perspective views of the DC-
DC−DCコンバータモジュール2は、三相マルチフェーズ型のDC−DCコンバータであり、素体40と、素体40内に設けられた3つのコイル素子L1、L2、L3と、一方主面40aに搭載され、各コイル素子L1、L2、L3に接続されたスイッチングIC素子61および複数のコンデンサ62a、62b、62c、62dとを備えている。また、素体40の他方主面40bには、複数の外部端子50が設けられている。
The DC-
図10に示されるように、SW−IC(スイッチングIC素子61)の入力端子は、外部端子Vinに接続される。SW−ICは3つの出力端子を有し、3つの出力端子のそれぞれは、第1コイル素子L1を介して外部端子Vout1に、第2コイル素子L2を介して外部端子Vout2に、第3コイル素子L3を介して外部端子Vout3に接続される。なお、外部端子Vinおよび外部端子Vout1〜3は、外部端子50の一部である。
As shown in FIG. 10, the input terminal of the SW-IC (switching IC element 61) is connected to the external terminal Vin. The SW-IC has three output terminals. Each of the three output terminals is connected to the external terminal Vout1 through the first coil element L1, to the external terminal Vout2 through the second coil element L2, and to the third coil element. It is connected to the external terminal Vout3 via L3. Note that the external terminal Vin and the external terminals Vout <b> 1 to 3 are part of the
入力側のコンデンサCin(コンデンサ62a)の一端は、外部端子VinとSW−ICの入力端子との間に接続され、他端はグランドに接続される。また、出力側のコンデンサC1(コンデンサ62b)の一端は、第1コイル素子L1と外部端子Vout1との間に接続され、他端はグランドに接続される。出力側のコンデンサC2(コンデンサ62c)の一端は、第2コイル素子L2と外部端子Vout2との間に接続され、他端はグランドに接続される。出力側のコンデンサC3(コンデンサ62d)の一端は、第3コイル素子L3と外部端子Vout3との間に接続され、他端はグランドに接続される。
One end of the input side capacitor Cin (
SW−ICは、例えば、電界効果トランジスタ等の複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を排他的に(交互に)導通または非導通とするコントローラとを内蔵している。そして、このDC−DCコンバータモジュール2は、外部端子Vinに供給された入力電圧を、当該複数のスイッチ素子を用いて所定の周波数でスイッチングするとともに、各コイル素子L1、L2、L3およびコンデンサC1、C2、C3で平滑化し、所望の出力電圧に変換して外部端子Vout1〜3から出力する。
The SW-IC includes, for example, a plurality of switch elements such as field effect transistors, and a controller that makes the plurality of switch elements conductive or non-conductive exclusively (alternately). The DC-
本実施の形態に係るDC−DCコンバータモジュール2では、図1に示すコイル素子L1、L2、L3として、実施の形態1に示したコイルアレイ1が用いられる。これにより、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度の差を小さくすることができ、DC−DCコンバータモジュール2におけるリップル電流を低減することが可能となる。また、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度の差を小さくすることで、負荷ステップ応答を高速化させることができる。
In the DC-
(実施の形態5)
次に実施の形態5に係るコイルアレイ1Dについて説明する。実施の形態5のコイルアレイ1Dは、素体40の一方主面40aおよび他方主面40bの両主面に外部端子が設けられている。(Embodiment 5)
Next, a
図11は、コイルアレイ1Dの斜視図である。図12は、実施の形態5のコイルアレイ1Dであって、図11に示すXII−XII線の断面の模式図である。図13は、コイルアレイ1Dの等価回路である。なお、コイルアレイ1Dは、各コイルパターンを接続するビア導体(層間導体)や引き出し導体パターンを有しているが、図11および図12では、それらの図示を省略している。
FIG. 11 is a perspective view of the coil array 1D. 12 is a schematic diagram of a cross section taken along line XII-XII shown in FIG. 11, which is the
コイルアレイ1Dは、図11〜13に示されるように、複数の基材層41、42、43を有する素体40と、素体40内に設けられた第1コイル素子L1、第2コイル素子L2および第3コイル素子L3とを備えている。また、コイルアレイ1は、素体40の他方主面40bに設けられた複数の外部端子P1、P3、P5と、一方主面40aに設けられた複数の外部端子P2、P4、P6とを備えている。外部端子P1〜P6は、LGA型の平面電極である。
As shown in FIGS. 11 to 13, the
第1コイル素子L1は、第1基材層41に設けられた第1コイルパターン11と、第2基材層42に設けられた第2コイルパターン12と、第3基材層43に設けられた第3コイルパターン13とが接続されることで構成される。コイルパターン11、12、13は、順にビア導体で接続されている。第1コイル素子L1の一端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P1に接続され、第1コイル素子L1の他端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P2に接続される。
The first coil element L1 is provided on the
第2コイル素子L2は、第1基材層41に設けられた第4コイルパターン24と、第2基材層42に設けられた第5コイルパターン25と、第3基材層43に設けられた第6コイルパターン26とが接続されることで構成される。コイルパターン24、25、26は、順にビア導体で接続されている。第2コイル素子L2の一端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P3に接続され、第2コイル素子L2の他端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P4に接続される。
The second coil element L2 is provided on the
第3コイル素子L3は、第1基材層41に設けられた第7コイルパターン37と、第2基材層42に設けられた第8コイルパターン38と、第3基材層43に設けられた第9コイルパターン39とが接続されることで構成される。コイルパターン37、38、39は、順にビア導体で接続されている。第3コイル素子L3の一端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P5に接続され、第3コイル素子L3の他端は、引き出し導体パターンを介して外部端子P6に接続される。
The third coil element L3 is provided in the
例えば、コイルアレイ1Dは、電子機器に内蔵されるプリント配線板(図示省略)に実装される。具体的には、素体40の他方主面40b側に設けられた外部端子P1、P3、P5が、プリント配線板に、はんだ等で接合される。また、一方主面40a側に設けられた外部端子P2、P4、P6には、フレキシブルケーブル(図示省略)が、はんだ等で接合される。すなわち、コイルアレイ1Dは、フレキシブルケーブルおよびプリント配線板のインターポーザとして用いられる。なお、コイルアレイ1Dの外部端子P2、P4、P6には、上記フレキシブルケーブルの代わりにフレキシブル配線板が接合されてもよい。
For example, the
本実施の形態に係るコイルアレイ1Dでは、素体40を積層方向Zから見た場合に、第1コイルパターン11、第8コイルパターン38および第6コイルパターン26は実質的に重なり、第4コイルパターン24、第2コイルパターン12および第9コイルパターン39は実質的に重なり、第7コイルパターン37、第5コイルパターン25および第3コイルパターン13は実質的に重なっている。この構成によれば、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度をほぼ等しくし、各コイル素子L1、L2、L3間の結合度の差を小さくすることができる。
In the
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態1〜5およびその変形例に係るコイルアレイ、およびDC−DCコンバータモジュールについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態1〜5およびその変形例には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態1〜5およびその変形例に施したものや、異なる実施の形態およびその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。(Other embodiments)
As described above, the coil arrays and the DC-DC converter modules according to the first to fifth embodiments and the modifications thereof have been described. However, the present invention is limited to the
実施の形態1では、素体40を基材層41、基材層42および基材層43を順に積層することで形成しているが、それに限られない。例えば、基材層41と基材層42の間に基材層43を設けたり、基材層42と基材層43との間に基材層41を設けたりして素体40を形成してもよい。すなわち、第1基材層41、第2基材層42および第3基材層43は、順次積層されていてもよいし、順不同に積層されていてもよい。
In the first embodiment, the
また、コイルパターン11〜39の形状は、矩形状に限られず、円形状または楕円形状であってもよい。また、コイルパターン11〜39の巻回数は、1巻きまたは半巻きでもよいし、巻回形状は渦巻き状であってもよい。
Moreover, the shape of the
本発明のコイルアレイは、DC−DCコンバータのチョークコイルなど、電源モジュールを構成する部品として広く利用することができる。また、DC−DCコンバータモジュールは、マルチフェーズ型のスイッチング電源回路を構成する部品として利用することができる。 The coil array of the present invention can be widely used as a component constituting a power supply module such as a choke coil of a DC-DC converter. The DC-DC converter module can be used as a component constituting a multiphase type switching power supply circuit.
1、1A、1B、1C、1D コイルアレイ
2 DC−DCコンバータモジュール
11 第1コイルパターン
12 第2コイルパターン
13 第3コイルパターン
24 第4コイルパターン
25 第5コイルパターン
26 第6コイルパターン
37 第7コイルパターン
38 第8コイルパターン
39 第9コイルパターン
40 素体
40a 一方主面
40b 他方主面
41 第1基材層
42 第2基材層
43 第3基材層
44、45 最外層
46a、46b、46c 磁性体層
47a、47b 中間層(透磁率が低い層)
50、51 外部端子
61 スイッチングIC素子
62a、62b、62c、62d コンデンサ
A コイル軸
L1 第1コイル素子
L2 第2コイル素子
L3 第3コイル素子
P1、P2、P3、P4、P5、P6 外部端子1, 1A, 1B, 1C,
DESCRIPTION OF
50, 51
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコイルアレイは、第1基材層、第2基材層および第3基材層が積層されることで形成された素体と、前記素体内に設けられた第1コイル素子、第2コイル素子および第3コイル素子とを備えるコイルアレイであって、前記第1コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第1コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第2コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第3コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第2コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第4コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第5コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第6コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第3コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第7コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第8コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第9コイルパターンとが接続されることで構成され、前記素体を、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向から見た場合に、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンは実質的に重なり、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンは実質的に重なり、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンは実質的に重なっており、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向、および、当該積層方向と垂直な方向のそれぞれにおいて、前記第1コイル素子、前記第2コイル素子および前記第3コイル素子のうち1つのコイル素子のコイルパターンが他の2つのコイル素子のコイルパターンに隣り合う回数が同じとなっている。 In order to achieve the above object, a coil array according to an aspect of the present invention includes an element body formed by laminating a first base material layer, a second base material layer, and a third base material layer, A coil array including a first coil element, a second coil element, and a third coil element provided in an element body, wherein the first coil element is a first coil pattern provided on the first base material layer. And a second coil pattern provided on the second base material layer and a third coil pattern provided on the third base material layer are connected, and the second coil element is The fourth coil pattern provided on the first base material layer, the fifth coil pattern provided on the second base material layer, and the sixth coil pattern provided on the third base material layer are connected. The third coil element is provided on the first base material layer. The seventh coil pattern, the eighth coil pattern provided on the second base material layer, and the ninth coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other. When the body is viewed from the stacking direction of the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer, the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are The fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern substantially overlap, and the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern substantially overlap. and said first base layer, the lamination direction of the second base material layer and the third base material layer, and, in each of the stacking direction perpendicular to the direction, the first coil element, the second carp Number of coil patterns of a single coil element is adjacent the coil pattern of the other two coil elements of the element and the third coil element is in the same.
また、本発明の一態様に係るDC−DCコンバータモジュールは、上記コイルアレイにより構成されていてもよい。すなわち、本発明の一態様に係るDC−DCコンバータモジュールは、第1基材層、第2基材層および第3基材層が積層されることで形成された素体と、前記素体内に設けられた第1コイル素子、第2コイル素子および第3コイル素子とを備えるコイルアレイであって、前記第1コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第1コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第2コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第3コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第2コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第4コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第5コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第6コイルパターンとが接続されることで構成され、前記第3コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第7コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第8コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第9コイルパターンとが接続されることで構成され、前記素体を、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向から見た場合に、前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンは実質的に重なり、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンは実質的に重なり、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンは実質的に重なっており、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向、および、当該積層方向と垂直な方向のそれぞれにおいて、前記第1コイル素子、前記第2コイル素子および前記第3コイル素子のうち1つのコイル素子のコイルパターンが他の2つのコイル素子のコイルパターンに隣り合う回数が同じとなっている、コイルアレイにより構成される。 Moreover, the DC-DC converter module which concerns on 1 aspect of this invention may be comprised by the said coil array. That is, a DC-DC converter module according to an aspect of the present invention includes an element body formed by laminating a first base material layer, a second base material layer, and a third base material layer, and the element body. A coil array comprising a provided first coil element, a second coil element, and a third coil element, wherein the first coil element comprises a first coil pattern provided on the first base material layer, A second coil pattern provided on the second base material layer and a third coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other, and the second coil element includes the first base element. The fourth coil pattern provided on the material layer, the fifth coil pattern provided on the second base material layer, and the sixth coil pattern provided on the third base material layer are connected to each other. And the third coil element is disposed on the first base material layer. The seventh coil pattern, the eighth coil pattern provided on the second base material layer, and the ninth coil pattern provided on the third base material layer are connected, and the element When the body is viewed from the stacking direction of the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer, the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are The fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern substantially overlap, and the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern substantially overlap. and said first base layer, the lamination direction of the second base material layer and the third base material layer, and, in each of the stacking direction perpendicular to the direction, the first coil element, the second co Number of coil patterns of a single coil element is adjacent the coil pattern of the other two coil elements of the Le element and the third coil element is in the same, and a coil array.
Claims (11)
前記第1コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第1コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第2コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第3コイルパターンとが接続されることで構成され、
前記第2コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第4コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第5コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第6コイルパターンとが接続されることで構成され、
前記第3コイル素子は、前記第1基材層に設けられた第7コイルパターンと、前記第2基材層に設けられた第8コイルパターンと、前記第3基材層に設けられた第9コイルパターンとが接続されることで構成され、
前記素体を、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層の積層方向から見た場合に、
前記第1コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第6コイルパターンは実質的に重なり、前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンは実質的に重なり、前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンは実質的に重なっている
コイルアレイ。An element body formed by laminating a first base material layer, a second base material layer, and a third base material layer, and a first coil element, a second coil element, and a third coil provided in the element body A coil array comprising elements,
The first coil element includes a first coil pattern provided on the first base material layer, a second coil pattern provided on the second base material layer, and a first coil pattern provided on the third base material layer. It is composed by connecting 3 coil patterns,
The second coil element includes a fourth coil pattern provided on the first base material layer, a fifth coil pattern provided on the second base material layer, and a third coil pattern provided on the third base material layer. It is configured by connecting 6 coil patterns,
The third coil element includes a seventh coil pattern provided on the first base material layer, an eighth coil pattern provided on the second base material layer, and a third coil pattern provided on the third base material layer. It is configured by connecting 9 coil patterns,
When the element body is viewed from the stacking direction of the first base material layer, the second base material layer, and the third base material layer,
The first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern substantially overlap, and the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern substantially overlap, and the seventh coil A pattern, the fifth coil pattern and the third coil pattern substantially overlap each other.
前記第1コイル素子、前記第2コイル素子および前記第3コイル素子のそれぞれのコイル軸は、前記ループ状をした前記第1コイルパターン、前記第2コイルパターン、前記第3コイルパターン、前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターン、前記第6コイルパターン、前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれの内側に位置する
請求項1に記載のコイルアレイ。The first coil pattern, the second coil pattern, the third coil pattern, the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the first Each of the 9 coil patterns is a loop pattern,
The coil axis of each of the first coil element, the second coil element, and the third coil element is the loop-shaped first coil pattern, the second coil pattern, the third coil pattern, the fourth The coil array according to claim 1, wherein the coil array is located inside each of a coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the ninth coil pattern.
請求項1または2に記載のコイルアレイ。The coil array according to claim 1 or 2, wherein coil axes of the first coil element, the second coil element, and the third coil element coincide with each other.
前記第2コイル素子の前記第4コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第6コイルパターンのそれぞれのコイル径の大きさは、第6コイルパターン>第4コイルパターン>第5コイルパターン、であり、
前記第3コイル素子の前記第7コイルパターン、前記第8コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれのコイル径の大きさは、第8コイルパターン>第9コイルパターン>第7コイルパターン、である
請求項1〜3のいずれか1項に記載のコイルアレイ。The respective coil diameters of the first coil pattern, the second coil pattern, and the third coil pattern of the first coil element are: first coil pattern> second coil pattern> third coil pattern. ,
The coil diameters of the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, and the sixth coil pattern of the second coil element are as follows: sixth coil pattern> fourth coil pattern> fifth coil pattern. ,
The coil diameters of the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the ninth coil pattern of the third coil element are as follows: eighth coil pattern> 9th coil pattern> seventh coil pattern. The coil array according to any one of claims 1 to 3.
前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれのコイル径は等しく、
前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンのそれぞれのコイル径は等しい
請求項4に記載のコイルアレイ。The coil diameters of the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are equal,
The coil diameters of the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern are equal,
The coil array according to claim 4, wherein the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern have the same coil diameter.
前記第1コイルパターンと前記第4コイルパターンとの線間距離、前記第4コイルパターンと前記第7コイルパターンとの線間距離、前記第8コイルパターンと前記第2コイルパターンとの線間距離、前記第2コイルパターンと前記第5コイルパターンとの線間距離、前記第6コイルパターンと前記第9コイルパターンとの線間距離、および、前記第9コイルパターンと前記第3コイルパターンとの線間距離は、等しい
請求項4または5に記載のコイルアレイ。In a direction perpendicular to the stacking direction,
Distance between lines of the first coil pattern and the fourth coil pattern, distance between lines of the fourth coil pattern and the seventh coil pattern, distance between lines of the eighth coil pattern and the second coil pattern A distance between lines of the second coil pattern and the fifth coil pattern; a distance between lines of the sixth coil pattern and the ninth coil pattern; and a distance between the ninth coil pattern and the third coil pattern. The coil array according to claim 4 or 5, wherein the distance between the lines is equal.
前記積層方向において、
前記第1コイルパターンと前記第8コイルパターンとの間隔、前記第8コイルパターンと前記第6コイルパターンとの間隔、前記第4コイルパターンと前記第2コイルパターンとの間隔、前記第2コイルパターンと前記第9コイルパターンとの間隔、前記第7コイルパターンと前記第5コイルパターンとの間隔、および、前記第5コイルパターンと前記第3コイルパターンとの間隔は、等しい
請求項4〜6のいずれか1項に記載のコイルアレイ。The first substrate layer, the second substrate layer, and the third substrate layer are sequentially laminated,
In the stacking direction,
An interval between the first coil pattern and the eighth coil pattern, an interval between the eighth coil pattern and the sixth coil pattern, an interval between the fourth coil pattern and the second coil pattern, the second coil pattern The distance between the coil pattern and the ninth coil pattern, the distance between the seventh coil pattern and the fifth coil pattern, and the distance between the fifth coil pattern and the third coil pattern are equal. The coil array according to any one of claims.
前記第4コイルパターン、前記第2コイルパターンおよび前記第9コイルパターンのそれぞれの長さは等しく、
前記第7コイルパターン、前記第5コイルパターンおよび前記第3コイルパターンのそれぞれの長さは等しい
請求項4〜7のいずれか1項に記載のコイルアレイ。The lengths of the first coil pattern, the eighth coil pattern, and the sixth coil pattern are equal,
The lengths of the fourth coil pattern, the second coil pattern, and the ninth coil pattern are equal,
The coil array according to any one of claims 4 to 7, wherein each of the seventh coil pattern, the fifth coil pattern, and the third coil pattern is equal in length.
請求項1〜8のいずれか1項に記載のコイルアレイ。The first coil pattern, the second coil pattern, the third coil pattern, the fourth coil pattern, the fifth coil pattern, the sixth coil pattern, the seventh coil pattern, the eighth coil pattern, and the first The coil array according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the nine coil patterns is configured by connecting a plurality of coil patterns.
前記第1基材層と前記第2基材層との間、および、前記第2基材層と前記第3基材層との間には、前記第1基材層、前記第2基材層および前記第3基材層よりも透磁率が低い中間層がそれぞれ設けられている
請求項1〜9のいずれか1項に記載のコイルアレイ。The first substrate layer, the second substrate layer, and the third substrate layer are sequentially laminated,
Between the first base material layer and the second base material layer, and between the second base material layer and the third base material layer, the first base material layer and the second base material layer. The coil array of any one of Claims 1-9 in which the intermediate | middle layer whose magnetic permeability is lower than a layer and the said 3rd base material layer is each provided.
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