JPWO2018047486A1 - 積層トロイダルコイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

積層トロイダルコイル（１０１）は、第１主面（Ｓ１）および第２主面（Ｓ２）を有する磁性体基板（１１）、非磁性体基板（第１非磁性体基板（１２）等）、第３主面（Ｓ３）および第４主面（Ｓ４）を有する積層体（１）、外部電極（Ｐ１，Ｐ２）およびコイル（ＣＬ）を備える。積層体（１）は磁性体基板（１１）および非磁性体基板を積層してなり、積層体（１）には第３主面（Ｓ３）および第４主面（Ｓ４）を貫通する貫通孔（ＣＰ）が設けられる。外部電極（Ｐ１，Ｐ２）は、第３主面（Ｓ３）に配置される第１非磁性体基板（１２）に形成される。コイル（ＣＬ）は、第１主面（Ｓ１）に形成される第１導体パターン（２１）、第２主面（Ｓ２）に形成される第２導体パターン、磁性体基板（１１）の外周側端面に形成される外周側端面導体（４１）、磁性体基板（１１）のうち貫通孔（ＣＰ）側の内周側端面に形成される内周側端面導体（４２）を接続してなる。

Description

本発明は、積層体に形成される積層トロイダルコイル、およびその製造方法に関するものである。

従来、磁性体基板に形成される複数の層間接続導体を、磁性体基板の両面に形成される導体パターンで接続した構造のトロイダルコイルが知られている（特許文献１）。

上記トロイダルコイルはチップ部品であるため、トロイダルコアに銅線を巻き付ける構造のトロイダルコイルに比べて、特性のばらつきが抑制され、小型化できる。

特開平１０−１２４４６号公報

しかし、特許文献１に示される構造では、トロイダルコイルの一部である層間接続導体が磁性体基板の内部に形成される。すなわち、トロイダルコイルの巻回範囲外に磁性体が存在し、トロイダルコイルの巻回範囲外に漏れる磁束が多くなるため、電流の磁界変換効率は低下する。

本発明の目的は、電流の磁界変換効率の低下を抑制した小型の積層トロイダルコイルを提供することにある。

（１）本発明の積層トロイダルコイルは、
第１主面および第２主面を有する磁性体基板と、
非磁性体基板と、
前記磁性体基板および前記非磁性体基板を積層してなり、第３主面および第４主面を有する積層体と、
前記第３主面または前記第４主面に配置される、前記非磁性体基板に形成された外部電極と、
コイルと、
を備え、
前記積層体は、前記第３主面および前記第４主面を貫通する貫通孔が設けられ、
前記コイルは、
前記磁性体基板の前記第１主面に形成される第１導体パターンと、
前記磁性体基板の前記第２主面に形成される第２導体パターンと、
前記磁性体基板の外周側端面に形成される外周側端面導体と、
前記磁性体基板のうち前記貫通孔側の内周側端面に形成される内周側端面導体と、
が接続されてなることを特徴とする。

この構成により、コイルの巻回範囲外に漏れる磁束の発生が抑制され、結果的にコイルの電流の磁界変換効率の低下が抑制される。また、磁性体基板および非磁性体基板を積層してなる積層体を備えるため、トロイダルコイルの閉磁路特性を確保しつつ、非磁性体基板を利用して自由に導体を引き回すことができ、回路の構成が容易となる。

（２）上記（１）において、前記非磁性体基板は、前記第３主面に配置される第１非磁性体基板と、前記第４主面に配置される第２非磁性体基板と、を有することが好ましい。この構成により、非磁性体基板を利用した導体の引き回しの自由度はさらに高まる。また、この構成により、磁性体基板と非磁性体基板との間の焼成時の収縮率の違いに起因する積層体の割れや変形が抑制される。

（３）上記（１）または（２）において、前記積層体の外縁形状は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、長方形であることが好ましい。この構成により、磁性体基板および非磁性体基板の積層方向から視た積層体の外縁形状が、円形等である場合に比べて、外部電極の形状および配置等の自由度を高めることができる。

（４）上記（３）において、前記外周側端面には複数の前記外周側端面導体が形成され、前記積層方向から視た前記積層体の各辺の前記外周側端面に形成される外周側端面導体の数は、いずれも等しいことが好ましい。この構成により、コイルに発生する磁界の偏りを抑制できる。

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記外部電極は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、前記外部電極が形成された前記非磁性体基板と前記磁性体基板との界面に形成されている、前記第１導体パターンまたは第２導体パターンに重ならない位置に配置されることが好ましい。この構成により、外部電極と外部電極に近接する導体パターンとが面同士で対向しないため、導体パターン（コイルの一部）と外部電極との間に発生する浮遊容量を小さくできる。

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記積層体は、複数の前記貫通孔が設けられ、前記コイルは、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、隣接する前記貫通孔の周囲に形成される磁界の向きが互いに逆になるように巻回されることが好ましい。この構成により、互いに隣接する貫通孔の周囲に発生した磁束のうち、隣接する貫通孔の間にある磁性体基板を通る磁束の向きが同じとなる。したがって、一方の貫通孔の周囲に生じる磁束が、他方の貫通孔の周囲に生じる磁束によって打ち消されることが抑制されるため、複数の貫通孔を設けた場合でも、インダクタンス値の低下を抑制した積層トロイダルコイルが実現できる。

（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記内周側端面には複数の前記内周側端面導体が形成され、前記積層体は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視た前記貫通孔に、凸部および凹部が形成され、前記複数の内周側端面導体は、前記凸部および前記凹部の内周側端面に形成されることが好ましい。この構成により、凹部が形成されていない内周側端面に内周側端面導体を形成する場合に比べて、隣接する内周側端面導体同士の間隙を大きくできる。したがって、この構成により、内周側端面を巻回する巻回数が同じ場合でも、隣接する内周側端面導体間に短絡が発生する可能性は低い。

（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記コイルはＡｇを主成分とする導体で構成されることが好ましい。この構成により、コイルがＣｕを主成分とする導体で構成された場合に比べて、コイルのＲｄｃ（直流抵抗）を低減できる。

（９）本発明の積層トロイダルコイルの製造方法は、
第１主面および第２主面を有する磁性体基板を形成する、磁性体基板形成工程と、
非磁性体基板を形成する、非磁性体基板形成工程と、
前記磁性体基板形成工程の後に、前記第１主面に第１導体パターンを形成し、前記第２主面に第２導体パターンを形成する、導体形成工程と、
前記導体形成工程および前記非磁性体基板形成工程の後に、前記非磁性体基板が第３主面に配置されるように、前記磁性体基板および前記非磁性体基板を積層して積層体を得る、積層工程と、
前記積層工程の後に、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向に貫通する貫通孔を前記積層体に形成する、貫通孔形成工程と、
前記積層工程の後に、前記積層体を個片に分離する、分離工程と、
前記分離工程の後に、前記積層体を加熱する、加熱工程と、
を備えることを特徴とする。

この製造方法により、電流の磁界変換効率の低下を抑制した小型の積層トロイダルコイルを容易に製造できる。

（１０）上記（９）において、前記導体形成工程は、前記磁性体基板に、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを接続する層間接続導体を形成する工程を含み、前記分離工程は、前記積層体を、前記層間接続導体ごと分離する工程を含んでいてもよい。

本発明によれば、電流の磁界変換効率の低下を抑制した小型の積層トロイダルコイルを実現できる。

図１は第１の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１の斜視図である。 図２（Ａ）は積層トロイダルコイル１０１の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｃ）は積層トロイダルコイル１０１の底面図である。 図３は積層トロイダルコイル１０１の製造工程を順に示す断面図である。 図４（Ａ）は第２の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０２の平面図であり、図４（Ｂ）は積層トロイダルコイル１０２の正面図であり、図４（Ｃ）は、積層トロイダルコイル１０２の底面図である。 図５は、コイルに流れる電流と磁性体基板１１に形成される磁界との関係を示す、積層トロイダルコイル１０２の平面図である。 図６（Ａ）は第３の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０３の平面図であり、図６（Ｂ）は積層トロイダルコイル１０３の正面図である。 図７は、図６におけるＤＰ部の拡大平面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１の斜視図である。図２（Ａ）は積層トロイダルコイル１０１の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｃ）は積層トロイダルコイル１０１の底面図である。図２（Ａ）では、第２非磁性体基板１３の図示を省略している。

積層トロイダルコイル１０１は、図２（Ｂ）等に示すように、積層体１、コイルＣＬ（後に詳述する）および外部電極Ｐ１，Ｐ２を備える。

積層体１は、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３を積層してなり、第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４を有する直方体状の絶縁体である。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、積層体１の外縁形状は、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３の積層方向（Ｚ軸方向）から視て、長方形である。また、積層体１には、第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４を貫通し、Ｚ軸方向から視た形状が円形の貫通孔ＣＰが設けられている。積層体１は、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）のような誘電体セラミックである。

磁性体基板１１は、図２（Ｂ）等に示すように、第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２を有する絶縁体平板である。第１非磁性体基板１２は、磁性体基板１１の第１主面Ｓ１側に積層され、積層体１のうち第３主面Ｓ３に配置される絶縁体平板である。第２非磁性体基板１３は、磁性体基板１１の第２主面Ｓ２側に積層され、積層体１のうち第４主面Ｓ４に配置される絶縁体平板である。磁性体基板１１は例えば磁性体フェライトシートであり、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３は例えば非磁性体フェライトシートである。

磁性体基板１１の第１主面Ｓ１には、図２（Ｃ）に示すように、１１の第１導体パターン２１が形成される。磁性体基板１１の第２主面Ｓ２には、図２（Ａ）に示すように１２の第２導体パターン２２が形成される。第１導体パターン２１および第２導体パターン２２は、Ｚ軸方向から視て、貫通孔ＣＰから磁性体基板１１の外周側端面（図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示す磁性体基板１１の外縁である各辺）に向かって延伸する線状の導体パターンである。図２（Ｂ）に示すように、第１導体パターン２１は、第１非磁性体基板１２と磁性体基板１１との界面に形成されている。第２導体パターン２２は、第２非磁性体基板１３と磁性体基板１１との界面に形成されている。第１導体パターン２１および第２導体パターン２２は例えばＡｇを主成分とする導体パターンである。

また、磁性体基板１１の外周側端面には、１２の外周側端面導体４１が形成される。磁性体基板１１のうち貫通孔ＣＰ側の内周側端面には、１２の内周側端面導体４２が形成される。外周側端面導体４１および内周側端面導体４２は、Ｚ軸方向に延伸し、一部が磁性体基板１１から露出する導体であり、連接された複数の層間接続導体で構成されている。外周側端面導体４１および内周側端面導体４２は例えばＡｇを主成分とする導体である。

図２（Ａ）に示すように、第１導体パターン２１の第１端は外周側端面導体４１に接続され、第１導体パターン２１の第２端は内周側端面導体４２に接続される。図２（Ｃ）に示すように、第２導体パターン２２の第１端は外周側端面導体４１に接続され、第２導体パターン２２の第２端は内周側端面導体４２に接続される。このように、１１の第１導体パターン２１、１２の第２導体パターン２２、１２の外周側端面導体４１および１２の内周側端面導体４２が接続され、磁性体基板１１の第１主面Ｓ１、第２主面Ｓ２、内周側端面および外周側端面を巻回するコイルＣＬが形成される。

上記コイルＣＬの第１端および第２端は、外部電極Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ接続される。具体的には、図２（Ｃ）に示すように、外部電極Ｐ１は、外周側端面導体４１に接続された引き回し導体５１を介して、コイルＣＬの第１端に接続される。また、外部電極Ｐ２は、内周側端面導体４２に接続された引き回し導体５１を介して、コイルＣＬの第２端に接続される。

外部電極Ｐ１，Ｐ２は、第１非磁性体基板１２の表面（積層体１の第３主面Ｓ３）に形成される平面形状が矩形の導体パターンである。外部電極Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸方向から視て、第１導体パターン２１または第２導体パターン２２（コイルＣＬの一部）に重ならない位置に配置されている。引き回し導体５１，５２は、第１非磁性体基板１２の表面（積層体１の第３主面Ｓ３）に形成される線状の導体パターンである。

図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、Ｚ軸方向から視た積層体１の各辺の外周側端面に形成される外周側端面導体４１の数は、いずれも等しい（３つ）である。すなわち、内周側端面から積層体１の各辺の外周側端面に対して巻回されるコイルＣＬの巻回数は、いずれも等しい。

本実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１によれば、次のような効果を奏する。

（ａ）本実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１は、第１導体パターン２１および第２導体パターン２２が磁性体基板１１の主面に形成され、外周側端面導体４１の一部および内周側端面導体４２の一部が磁性体基板１１から露出している。すなわち、本実施形態では、コイルの巻回範囲外に磁性体が存在しないため、コイルの巻回範囲外に漏れる磁束の発生が抑制され、結果的にコイルの電流の磁界変換効率の低下が抑制される。

なお、本実施形態では、複数の外周側端面導体４１および複数の内周側端面導体４２全てが磁性体基板１１から露出する構成について示したが、これに限定されるものではない。複数の外周側端面導体４１、または複数の内周側端面導体４２のうち少なくとも１つが、磁性体基板１１から露出する構成であれば、上記の作用・効果を奏する。

（ｂ）本実施形態に係る積層体１は、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３を積層してなるため、トロイダルコイルの閉磁路特性を確保しつつ、非磁性体基板を利用して自由に導体を引き回すことができ、回路の構成が容易となる。

なお、本実施形態では、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３が磁性体基板１１の第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２にそれぞれ積層される。すなわち、磁性体基板１１が第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３で挟まれる構成であるため、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３を利用した導体の引き回しの自由度はさらに高まる。また、この構成により、磁性体基板と非磁性体基板との間の焼成時の収縮率の違いに起因する積層体１の割れや変形が抑制される。

（ｃ）本実施形態では、コイルＣＬが積層体１に形成されるため、コアに銅線を巻き付ける構造のトロイダルコイルに比べて、小型の（特に低背化した）トロイダルコイルを実現できる。

（ｄ）本実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１は、磁性体基板１１にコイルＣＬが巻回される構成である。そのため、大型化することなく、所定のインダクタンス値の積層トロイダルコイルが得られる。また、この構成により、少ないターン数で所定のインダクタンスが得られるため、磁性体基板１１を備えていない場合と比較してコイルの線路長を短くでき、コイルのＲｄｃ（直流抵抗）を低減できる。

（ｅ）本実施形態では、積層体１の外縁形状が、Ｚ軸方向から視て、長方形である。そのため、Ｚ軸方向から視た積層体１の外縁形状が円形等である場合に比べて、外部電極Ｐ１，Ｐ２の形状および配置等の自由度を高めることができる。

（ｆ）本実施形態では、外部電極Ｐ１，Ｐ２が、Ｚ軸方向から視て、第１導体パターン２１（コイルＣＬの一部）に重ならない位置に配置されている。この構成により、外部電極Ｐ１，Ｐ２と第１導体パターン２１とが面同士で対向しないため、第１導体パターン２１（コイルＣＬの一部）と外部電極Ｐ１，Ｐ２との間に発生する浮遊容量を小さくできる。

（ｇ）本実施形態では、Ｚ軸方向から視た積層体１の各辺の外周側端面に形成される外周側端面導体の数は、いずれも等しい（３つ）である。すなわち、内周側端面から積層体１の各辺の外周側端面に対して巻回されるコイルＣＬの巻回数は、いずれも等しい。そのため、コイルに発生する磁界の偏りを抑制できる。

（ｈ）本実施形態では、コイルＣＬがＡｇを主成分とする導体（第１導体パターン２１、第２導体パターン２２、外周側端面導体４１および内周側端面導体４２）で構成されている。そのため、コイルＣＬがＣｕを主成分とする導体で構成された場合に比べて、コイルＣＬのＲｄｃ（直流抵抗）を５％程度低減できる。

本実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１は、例えば次の工程で製造される。図３は積層トロイダルコイル１０１の製造工程を順に示す断面図である。

まず、図３中の（１）に示すように、第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２を有する焼成前の磁性体基板１１Ａを形成する。また、焼成前の第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａを形成する。磁性体基板１１Ａは、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のような磁性体フェライト等のグリーンシートである。第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａは、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のような非磁性体フェライト等のグリーンシートである。

第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２を有する磁性体基板１１Ａを形成するこの工程が、本発明における「磁性体基板形成工程」の一例である。また、第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａを形成するこの工程が、本発明における「非磁性体基板形成工程」の一例である。

次に、磁性体基板１１Ａに層間接続導体３１Ａ，３２Ａを形成した後、磁性体基板１１Ａの第１主面Ｓ１に第１導体パターン２１Ａを形成し、第２主面Ｓ２に第２導体パターン２２Ａを形成する。第１導体パターン２１Ａと第２導体パターン２２Ａとは、層間接続導体３１Ａ，３２Ａによって接続される。層間接続導体３１Ａ，３２Ａは連接した複数の層間接続導体で構成されている。層間接続導体３１Ａ，３２Ａは、例えば磁性体基板１１Ａを厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔を複数連接して形成した後に導電性ペーストを充填してなるビア導体等である。第１導体パターン２１Ａおよび第２導体パターン２２Ａは、例えばＡｇペーストの印刷により形成される導体パターンである。

上記「磁性体基板形成工程」の後に、第１主面Ｓ１に第１導体パターン２１Ａを形成し、第２主面Ｓ２に第２導体パターン２２Ａを形成するこれらの工程が、本発明における「導体形成工程」の一例である。

また、第１非磁性体基板１２Ａに層間接続導体（図示省略）や外部電極Ｐ１Ａ，Ｐ２Ａを形成する。外部電極Ｐ１Ａ，Ｐ２Ａは、例えばＡｇペーストの印刷により形成される導体パターンである。

次に、図３中の（２）に示すように、磁性体基板１１Ａおよび第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａを積層して積層体１Ａを得る。具体的には、第１非磁性体基板１２Ａ、磁性体基板１１Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａの順に積層することにより積層体１Ａを得る。このとき、積層体１Ａの第３主面Ｓ３側には第１非磁性体基板１２Ａが配置され、積層体１Ａの第４主面Ｓ４側には第２非磁性体基板１３Ａが配置される。

上記「導体形成工程」および「非磁性体基板形成工程」の後に、第１非磁性体基板１２Ａが第３主面Ｓ３に配置されるように、磁性体基板１１Ａ、第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａを積層して積層体１Ａを得るこの工程が、本発明における「積層工程」の一例である。

次に、図３中の（３）に示すように、磁性体基板１１Ａ、第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａの積層方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔ＣＰを形成する。具体的には、複数の層間接続導体が連接された層間接続導体３２Ａを横断するように、貫通ライン（図３中の（２）に示す貫通ラインＤＬ１を参照。）まで達する貫通孔を、ドリル等により積層体１Ａに形成する。これにより、内周側端面導体４２Ａが形成され、貫通孔ＣＰに内周側端面導体４２Ａが露出することになる。

上記「積層工程」の後に、磁性体基板１１Ａ、第１非磁性体基板１２Ａおよび第２非磁性体基板１３Ａの積層方向に貫通する貫通孔ＣＰを積層体１Ａに形成するこの工程が、本発明における「貫通孔形成工程」の一例である。

また、積層体１Ａを個片（積層体１Ｂ）に分離する。具体的には、複数の層間接続導体が連接された層間接続導体３１Ａを横断するように、層間接続導体３１Ａごと切断ライン（図３中の（２）に示す切断ラインＤＬ２を参照）で、集合基板状態の積層体１Ａをダイサーカット等により切断して分離する。これにより、外周側端面導体３１Ｂが形成され、切断面に外周側端面導体３１Ｂが露出することになる。

上記「積層工程」の後に、積層体１Ａを個片に分離するこの工程が、本発明における「分離工程」の一例である。なお、「分離工程」は上記「貫通項形成工程」の前に行われてもよい。

次に、積層体１Ｂを８００℃以上の温度で加熱して焼成することにより、図３中の（４）に示す積層トロイダルコイル１０１を得る。

上記「分離工程」の後に、積層体１Ｂを加熱するこの工程が、本発明における「加熱工程」の一例である。

この製造方法により、電流の磁界変換効率の低下を抑制した小型の積層トロイダルコイル１０１を容易に製造できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、複数の貫通孔が設けられた積層トロイダルコイルの例を示す。

図４（Ａ）は第２の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０２の平面図であり、図４（Ｂ）は積層トロイダルコイル１０２の正面図であり、図４（Ｃ）は、積層トロイダルコイル１０２の底面図である。

積層トロイダルコイル１０２は、図４（Ｂ）等に示すように、積層体１Ｃ、コイルおよび外部電極Ｐ１，Ｐ２を備える。

積層トロイダルコイル１０２は、２つの貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２が設けられた積層体１Ｃを備える点で、第１の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１と異なる。その他の構成については、積層トロイダルコイル１０１と実質的に同じである。以下、積層トロイダルコイル１０１と異なる部分について説明する。

積層体１Ｃは、磁性体基板１１および第１非磁性体基板１２を積層してなる。積層体１Ｃには、第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４を貫通し、Ｚ軸方向から視た形状が円形である２つの貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２が設けられている。貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２は、Ｚ軸方向から視て、Ｘ軸方向に互いに隣接して配置されている。コイルは、外部電極Ｐ１を始点とした場合、外部電極Ｐ１から貫通孔ＣＰ１の左側、下側、右側、上側と順に巻回されて、次に引き回し導体を介して貫通孔ＣＰ２の上側、右側、下側と順に巻回されて外部電極Ｐ２に接続されている。

次に、積層トロイダルコイル１０２のコイルに流れる電流と、磁性体基板１１に形成される磁界との関係について説明する。図５は、コイルに流れる電流と磁性体基板１１に形成される磁界との関係を示す、積層トロイダルコイル１０２の平面図である。

本実施形態に係るコイルは、Ｚ軸方向から視て、隣接する貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２の周囲に形成される磁界の向きは互いに逆になるように巻回されている（図５における磁束φ１，φ２を参照）。このとき、第２導体パターン２２（コイルの一部）には、図５に示す破線の矢印の方向に向かって電流が流れる。なお、コイルの巻き方は、貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２の周囲に形成される磁界の向きが互いに逆になるのであれば、本実施形態で示した巻き方に限定されるものではない。

本実施形態に係る積層トロイダルコイル１０２によれば、第１の実施形態で述べた効果以外に、次のような効果を奏する。

（ｉ）本実施形態に係るコイルは、Ｚ軸方向から視て、隣接する貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２の周囲に形成される磁界の向きは互いに逆になるように巻回されている。この構成により、互いに隣接する貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２の周囲に発生した磁束のうち、隣接する貫通孔ＣＰ１，ＣＰ２の間にある磁性体基板１１を通る磁束の向きが同じとなる（図５における磁束φ１，φ２を参照）。そのため、一方の貫通孔ＣＰ１の周囲に生じる磁束が、他方の貫通孔ＣＰ２の周囲に生じる磁束によって打ち消されることが抑制される。したがって、この構成により、複数の貫通孔を設けた場合でも、インダクタンス値の低下を抑制した積層トロイダルコイルが実現できる。

（ｊ）本実施形態に係る積層体１Ｃは、磁性体基板１１および第１非磁性体基板１２を積層した構成である。そのため、磁性体基板が２つの非磁性体基板で挟まれる構成（例えば、第１の実施形態の積層体１）に比べて、さらに小型の（低背化した）トロイダルコイルを実現できる。但し、非磁性体基板を利用した導体の引き回しの自由度を高める点では、第１の実施形態の積層体１のように、磁性体基板が非磁性体基板で挟まれる構成が好ましい。

なお、本実施形態では、２つの貫通孔が設けられた積層体１Ｃについて示したが、貫通孔の数は２つ以上あってもよい。その場合でも、コイルは、Ｚ軸方向から視て、互いに隣接する貫通孔の周囲に形成される磁界の向きが互いに逆になるように巻回されることが好ましい。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、貫通孔の形状が異なる積層トロイダルコイルの例を示す。

図６（Ａ）は第３の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０３の平面図であり、図６（Ｂ）は積層トロイダルコイル１０３の正面図である。図７は、図６におけるＤＰ部の拡大平面図である。図６では、第２非磁性体基板１３の図示を省略している。

積層トロイダルコイル１０３は、積層体１Ｄ、コイルおよび外部電極（図示省略）を備える。

積層トロイダルコイル１０３は、貫通孔ＣＰ３が設けられた積層体１Ｄを備える点で、第１の実施形態に係る積層トロイダルコイル１０１と異なる。その他の構成については、積層トロイダルコイル１０１と実質的に同じである。以下、積層トロイダルコイル１０１と異なる部分について説明する。

積層体１Ｄは、図６（Ｂ）に示すように、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３を積層してなる。積層体１Ｄには、第３主面Ｓ３および第４主面Ｓ４を貫通する貫通孔ＣＰ３が設けられている。貫通孔ＣＰ３は、Ｚ軸方向から視た形状が略矩形であり、円形である複数の貫通孔を連接することにより略矩形状に繰り抜いたような形状である。そのため、Ｚ軸方向から視た貫通孔ＣＰ３には、図７に示すように、複数の凸部ＰＰ１および複数の凹部ＧＰ１が形成されている。図７に示すように、凹部ＧＰ１は、Ｚ軸方向から視て、隣接する凸部ＰＰ１同士の間の内周側端面を、−Ｘ方向に向かって半径Ｒの半球状に切り欠いた形状である。

磁性体基板１１のうち貫通孔ＣＰ３側の内周側端面には、２４の内周側端面導体４２ａと２８の内周側端面導体４２ｂとが形成される。内周側端面導体４２ａは凸部ＰＰ１の内周側端面に形成される導体であり、内周側端面導体４２ｂは凹部ＧＰ１の内周側端面に形成される導体である。

また、磁性体基板１１の第１主面Ｓ１には、５１（または５２）の第１導体パターン（図示省略）が形成される。磁性体基板１１の第２主面Ｓ２には、５２の第２導体パターン２２が形成される。磁性体基板１１の外周側端面には、５２の外周側端面導体４１が形成される。

これら５１（または５２）の第１導体パターン、５２の第２導体パターン２２、５２の外周側端面導体４１、２４の内周側端面導体４２ａおよび２８の内周側端面導体４２ｂが接続され、磁性体基板１１の第１主面Ｓ１、第２主面Ｓ２、内周側端面および外周側端面を巻回するコイルが形成される。

本実施形態では、内周側端面導体４２ａ，４２ｂが、Ｚ軸方向から視た貫通孔ＣＰ３の凸部ＰＰ１および凹部ＧＰ１の内周側端面に形成される。そのため、凹部ＧＰ１が形成されていない内周側端面に内周側端面導体を形成する場合に比べて、隣接する内周側端面導体４２ａ，４２ｂ同士の間隙を大きくできる（例えば、図７におけるＹ軸方向に複数の内周側端面導体を配列した場合、隣接する内周側端面導体同士の間隙はＲであるが、本実施形態に係る内周側端面導体４２ａ，４２ｂ同士の間隙は２^１／２Ｒとなる）。したがって、この構成により、内周側端面を巻回する巻回数が同じ場合でも、隣接する内周側端面導体間に短絡が発生する可能性は低い。

本実施形態で示したように、積層体に設けられる貫通孔の形状は、Ｚ軸方向から視て、円形に限定されるものではない。Ｚ軸方向から視た貫通孔の形状は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能であり、例えば矩形、楕円形、多角形等であってもよい。

なお、本実施形態では、１つの凹部ＧＰ１の内周側端面に１つの内周側端面導体４２ｂが形成される構成を示したが、これに限定されるものではない。１つの凹部ＧＰ１の内周側端面に複数の内周側端面導体が形成されていてもよい。

また、本実施形態では、Ｚ軸方向から視た凹部ＧＰ１が、半球状に内周側端面を切り欠いた形状である例を示したが、この構成に限定されるものではない。Ｚ軸方向から視た凹部ＧＰ１の形状は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能であり、例えば矩形状に内周側端面を切り欠いた形状であってもよい。

《その他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、積層体の外縁形状が、Ｚ軸方向から視て、長方形である例を示したが、この構成に限定されるものではない。積層体の外縁形状は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能であり、例えば多角形、円形、楕円形等であってもよい。

また、以上に示した第１の実施形態では、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３を積層してなる積層体１について示したが、この構成に限定されるものではない。積層体の積層数は２または３に限定されるものではなく、４以上であってもよい。すなわち、磁性体基板１１、第１非磁性体基板１２および第２非磁性体基板１３の数は、複数でもよい。

以上に示した各実施形態では、外周側端面導体４１および内周側端面導体４２が、連接された複数の層間接続導体を分割（切断）して形成され、外周側端面導体４１および内周側端面導体４２の一部が磁性体基板１１に埋設される例を示したが、この構成に限定されるものではない。外周側端面導体４１は、１つの層間接続導体を分割（切断）して形成してもよい。また、外周側端面導体４１は、外周側端面に形成される導体パターンであってもよい。このことは、内周側端面導体４２についても同様である。

また、本発明におけるコイルＣＬの形状および巻回数等は、以上に示した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

ＣＰ，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３…貫通孔
ＣＬ…コイル
ＤＬ１…貫通ライン
ＤＬ２…切断ライン
ＰＰ１…凸部
ＧＰ１…凹部
Ｐ１，Ｐ１Ａ，Ｐ２，Ｐ１Ａ…外部電極
Ｓ１…磁性体基板の第１主面
Ｓ２…磁性体基板の第２主面
Ｓ３…積層体の第３主面
Ｓ４…積層体の第４主面
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…積層体
１１，１１Ａ…磁性体基板
１２，１２Ａ…第１非磁性体基板
１３，１３Ａ…第２非磁性体基板
２１，２１Ａ…第１導体パターン
２２，２２Ａ…第２導体パターン
３１Ａ，３２Ａ…層間接続導体
４１，４１Ａ…外周側端面導体
４２，４２ａ，４２ｂ，４２Ａ…内周側端面導体
５１，５２…引き回し導体
１０１，１０２，１０３…積層トロイダルコイル

Claims (10)

1. 第１主面および第２主面を有する磁性体基板と、
   非磁性体基板と、
   前記磁性体基板および前記非磁性体基板を積層してなり、第３主面および第４主面を有する積層体と、
   前記第３主面または前記第４主面に配置される、前記非磁性体基板に形成された外部電極と、
   コイルと、
   を備え、
   前記積層体は、前記第３主面および前記第４主面を貫通する貫通孔が設けられ、
   前記コイルは、
   前記磁性体基板の前記第１主面に形成される第１導体パターンと、
   前記磁性体基板の前記第２主面に形成される第２導体パターンと、
   前記磁性体基板の外周側端面に形成される外周側端面導体と、
   前記磁性体基板のうち前記貫通孔側の内周側端面に形成される内周側端面導体と、
   が接続されてなる、
   積層トロイダルコイル。
2. 前記非磁性体基板は、前記第３主面に配置される第１非磁性体基板と、前記第４主面に配置される第２非磁性体基板と、を有する、請求項１に記載の積層トロイダルコイル。
3. 前記積層体の外縁形状は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、長方形である、請求項１または２に記載の積層トロイダルコイル。
4. 前記外周側端面には複数の前記外周側端面導体が形成され、
   前記積層方向から視た前記積層体の各辺の前記外周側端面に形成される外周側端面導体の数は、いずれも等しい、請求項３に記載の積層トロイダルコイル。
5. 前記外部電極は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、前記外部電極が形成された前記非磁性体基板と前記磁性体基板との界面に形成されている、前記第１導体パターンまたは前記第２導体パターンに重ならない位置に配置される、請求項１から４のいずれかに記載の積層トロイダルコイル。
6. 前記積層体は、複数の前記貫通孔が設けられ、
   前記コイルは、
   前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視て、隣接する前記貫通孔の周囲に形成される磁界の向きが互いに逆になるように巻回される、請求項１から５のいずれかに記載の積層トロイダルコイル。
7. 前記内周側端面には複数の前記内周側端面導体が形成され、
   前記積層体は、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向から視た前記貫通孔に、凸部および凹部が形成され、
   前記複数の内周側端面導体は、前記凸部および前記凹部の内周側端面に形成される、請求項１から６のいずれかに記載の積層トロイダルコイル。
8. 前記コイルはＡｇを主成分とする導体で構成される、請求項１から７のいずれかに記載の積層トロイダルコイル。
9. 第１主面および第２主面を有する磁性体基板を形成する、磁性体基板形成工程と、
   非磁性体基板を形成する、非磁性体基板形成工程と、
   前記磁性体基板形成工程の後に、前記第１主面に第１導体パターンを形成し、前記第２主面に第２導体パターンを形成する、導体形成工程と、
   前記導体形成工程および前記非磁性体基板形成工程の後に、前記非磁性体基板が第３主面に配置されるように、前記磁性体基板および前記非磁性体基板を積層して積層体を得る、積層工程と、
   前記積層工程の後に、前記磁性体基板および前記非磁性体基板の積層方向に貫通する貫通孔を前記積層体に形成する、貫通孔形成工程と、
   前記積層工程の後に、前記積層体を個片に分離する、分離工程と、
   前記分離工程の後に、前記積層体を加熱する、加熱工程と、
   を備える、積層トロイダルコイルの製造方法。
10. 前記導体形成工程は、前記磁性体基板に、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを接続する層間接続導体を形成する工程を含み、
    前記分離工程は、前記積層体を、前記層間接続導体ごと分離する工程を含む、請求項９に記載の積層トロイダルコイルの製造方法。

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