WO2006057115A1

WO2006057115A1 - コイル部品

Info

Publication number: WO2006057115A1
Application number: PCT/JP2005/018950
Authority: WO
Inventors: Kazuhide Kudo; Minoru Matsunaga; Masahiko Kawaguchi; Kenichi Ito; Katsuji Matsuta
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2006-06-01
Also published as: TWI300574B; KR100863889B1; CN101061556A; KR20070069208A; US7369028B2; CN101061556B; EP1816658A4; US20070205856A1; EP1816658A1; JPWO2006057115A1; JP4381417B2; TW200620337A

Abstract

　低浮遊容量化と高インダクタンス化との両立を図ったコイル部品を提供する。　コイル部品１を、第１のコイルブロック２と第２のコイルブロック３とが磁性体基板４－１，４－２に挟み込まれてなるチップ体に、外部電極５－１～５－４を取り付けて構成する。第１のコイルブロック２（３）をコイル体２－１（３－１）と絶縁体２－２（３－２）とで形成し、コイル体２－１（３－１）を外側コイル部６（６′）と内側コイル部７（７′）とで形成した。外側コイル部６（６′）を、上下に交互に螺旋状に連結する第１パターン群６－１と第２パターン群６－２とで構成し、内側コイル部７（７′）を、直列に接続された第１渦巻き状パターン７－１と第２渦巻き状パターン７－２とで構成した。すなわち、外側コイル部６（６′）で低浮遊容量化を図ると共に、内側コイル部７（７′）で高インダクタンス化を図る。

Description

明細書

コイル部品

技術分野

[0001] この発明は、電子回路等に組み込まれて使用されるコイル部品に関し、特に高周波回路に使用される積層型のコイル部品に関するものである。

背景技術

[0002] 携帯電話等の電子回路に組み込まれるコイル部品としては、図 12に示すような部品が一般的に使用されて!、る。

このコイル部品 100は、図 12に示すように、多ターンの渦巻き状パターン 101を絶縁層 102上に形成し、絶縁層 103を渦巻き状パターン 101上に積層した後、絶縁層 103上の引き出し部 104と渦巻き状パターン 101とをビアホール 105を通じて接続した構成になっている。

しかし、今日では、携帯電話等の移動体通信機器の小型化に伴い、コイル部品の小型化と高インダクタンス化とが要求されており、一層に多ターンの渦巻き状パターン 101を形成したコイル部品 100では、面積制約上の点から、高インダクタンスを得るに十分なターン数を確保することができな、。

[0003] そこで、図 13に示すように、渦巻き状パターンを多層に形成して、小型で高インダクタンスのコイル部品を得る技術が提案されて、る。

図 13に示すコイル部品 200は、 2つの渦巻き状パターン 201, 202を積層方向に直列に接続した多層型のコイル部品である。

具体的には、第 1の渦巻き状パターン 201を絶縁層 102上に形成すると共に、第 2 の渦巻き状パターン 202を絶縁層 103上に形成する。そして、渦巻き状パターン 201 , 202の中心部同士をビアホール 105を通じて接続した構成になっている。

しかし、このコイル部品 200では、複数層に渦巻き状パターンコイルが形成されることにより、十分なターン数が確保され、高インダクタンス化が可能である力図 12に示したコイル部品 100と比べて、浮遊容量が大きくなる。特に、コイルの外周部に生じる浮遊容量値が非常に大きくなる。例えば、図 13に示すように、渦巻き状パターン 201の最外周の点 P1からこの点 P1 に対応する渦巻き状パターン 202の点 P2迄の線路は、点 P1から渦巻き状パターン 2 01の中心部 201a迄の経路と、渦巻き状パターン 202の中心部 202aから点 P2迄の経路との和であり、非常に長い。このため、点 P1と点 P2との間の電位差が大きくなり、点 PI, P2間に生じる浮遊容量 C200も大きくなる。このような浮遊容量値の増大は、コイル部品 200の自己共振周波数の低下を招き、コイル部品 200の高周波特性を劣化させる。

[0004] これに対して、図 14に示すように、浮遊容量の増大を抑制した多層型のコイル部品 300が提案されている (例えば、特許文献 1及び特許文献 2を参照)。

このコイル部品 300は、両端部が重なる矩形の輪状パターン 311〜316を絶縁層 1 02上に略同心状に配置したパターン群 301を絶縁層 102上に形成すると共に、絶縁層 103をこのパターン群 301上に積層している。そして、両端部が重ならずに所定距離だけ離間した矩形の輪状パターン 321〜326を略同心状に配置したパターン群 302を絶縁層 103上に形成して、輪状パターン 321〜326の一端部とこの一端部に対向する輪状パターン 311〜316の一端部とを、絶縁層 103のビアホール 105a〜l 05jを通じて接続した構成になっている。

力かる構成により、例えば、パターン群 301の最外周の点 P1からこの点 P1に対応するパターン群 302の点 P2迄の線路力点 P1から輪状パターン 311の端部 31 la迄の経路と、輪状パターン 321の一端部 321aから点 P2迄の経路との和となり、非常に短い。このため、点 P1と点 P2との間に生じる電位差は小さぐこの結果、点 PI, P2 間に生じる浮遊容量 C300も小さくなる。

[0005] 特許文献 1：特開昭 55— 096605号公報

特許文献 2：特開平 05 - 291044号公報

発明の開示

[0006] し力しながら、上記した図 14に示すコイル部品 300では、浮遊容量を小さくすることができる力高インダクタンスを得るに十分なターン数を確保することができない。すなわち、各輪状パターン 311〜316において、両端部を重ねた状態で配置するため、両端部の重ね方向（図 14の手前方向）において、各輪状パターン毎に、両端部を配置する面積が必要となる。このため、面積制約上の点から、輪状パターン 311 〜316の数、即ちパターン群 301のターン数を稼ぐことができず、コイル部品 300のインダクタンスを高くすることが困難である。

[0007] この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、低浮遊容量化と高ィンダクタンス化との両立を図ったコイル部品を提供することを目的とする。

[0008] 上記課題を解決するために、請求項 1の発明は、内側コイル部を外側コイル部内に収納した状態で電気的に接続することにより一のコイル体を形成し、この一のコイル体を絶縁体内に内包させることにより形成したコイルブロックを備えるコイル部品であつて、外側コイル部は、両端部を有し且つ径が異なる複数の輪状パターンを複数重に配すると共に複数の輪状パターンの外側に一方端部がコイルブロック力も露出した第 1引き出し部を配してなる第 1パターン群と両端部を有し且つ径が異なる複数の輪状パターンを複数重に配してなる第 2パターン群とが対面配置され、当該第 1バターン群及び第 2パターン群における外側カゝら n番目の輪状パターン同士が端部を介して螺旋状に接続されると共に、第 1パターン群における当該 n番目の輪状パターンの他方端部と第 2パターン群における n+ 1番目の輪状パターンの端部とが接続されてこれら n番目及び n+ 1番目の輪状パターン同士が螺旋状に接続され、且つ、第 1 引き出し部の他方端部が第 2パターン群の最外の輪状パターンの開放端部に接続された構造をなし、内側コイル部は、第 1パターン群における最内の輪状パターンの内側に配され且つ外側端部が第 2パターン群における最内の輪状パターンの開放端部に接続された複数巻きの第 1渦巻き状パターンと、第 2パターン群における最内の輪状パターンの内側に配され且つ内側端部が第 1渦巻き状パターンの内側端部に接続すると共に外側端部がコイルブロックから露出して第 2引き出し部をなす複数卷きの第 2渦巻き状パターンとを有する構成とした。

力かる構成により、電流が外側コイル部の第 1引き出し部力も入力すると、電流は、第 2パターン群の最外の輪状パターン (n= l)に流れ込む。すると、電流は、第 2パターン群における当該輪状パターン力も第 1パターン群における最外の輪状パターン（ n= l)に螺旋状に流れた後、当該輪状パターン力も第 2パターン群における内側の輪状パターン (n= 2)に螺旋状に流れる。以後同様に、第 1パターン群の輪状パターンと第 2パターン群の輪状パターンとを交互に螺旋状に流れて、第 2パターン群の最内の輪状パターンに至る。すると、電流は、外側コイル部の内側に配され且つ外側端部が当該最内の輪状パターンに接続された内側コイル部の第 1渦巻き状パターンに入力する。そして、電流は第 1渦巻き状パターンの内側に向力つて回転するように流れ、内側端部が第 1渦巻き状パターンの内側端部に接続した第 2渦巻き状パターンに入力する。し力る後、電流は、第 2渦巻き状パターンの外側に向かって回転するように流れ、第 2引き出し部から出力することとなる。すなわち、このコイル部品によれば、電流が外側コイル部によって螺旋状に流れる共に内側コイル部によって回転するように流れるので、回転電流による磁界が発生し、インダクタとして作用する。

ところで、パターンが対面しているコイル部品では、浮遊容量の発生が問題になる。特に、線路長が長い外周部のパターン間に生じる浮遊容量力 Sコイル部品の高周波特性に大きな影響を与える。し力しながら、この発明のコイル部品では、外側コイル部における第 1パターン群の最外の輪状パターン (n= l)が、対面する第 2パターン群の最外の輪状パターン (n= l)に螺旋状に接続されているので、第 1パターン群の最外の輪状パターン力第 2パターン群の最外の輪状パターンに至るまでの線路が非常に短い。このため、第 2パターン群の最外の輪状パターンに至るまでの電圧降下力、さくなるので、第 1パターン群の最外の輪状パターンと第 2パターン群の最外の輪状パターンとの間の電位差が少なくなる。この電位差の低下は、最外の輪状バターン間だけでなく他の対面する輪状パターン間においても同様である。この結果、これら最外の輪状パターン間に生じる浮遊容量だけでなぐ第 1及び第 2パターン群の全輪状パターン間に生じる浮遊容量が低減し、自己共振周波数の低下を防止することがでさる。

また、直列に接続された第 1及び第 2渦巻き状パターンでなる内側コイル部が外側コイル部内に配されているので、この内側コイル部によって、外側コイル部のみでは得られな、高、インダクタンスを得ることができる。

また、請求項 2の発明は、請求項 1に記載のコイル部品にお、て、外側コイル部の線路長を、一のコイル体の線路長の 1Z3以上に設定した構成とする。

力かる構成により、浮遊容量の低減化と高インダクタンス化とを最適な値に両立させることができる。

[0010] さらに、請求項 3の発明は、請求項 1又は請求項 2に記載のコイル部品において、コィルブロックは、第 1パターン群と第 1渦巻き状パターンとが第 1絶縁層上に形成され

、第 2絶縁層がこれら第 1パターン群及び第 1渦巻き状パターン上に積層され、第 2 ノターン群と第 2渦巻き状パターンとが第 2絶縁層上に積層形成され、第 1パターン群の輪状パターンの端部と第 2パターン群の輪状パターンの端部との接続，第 1渦巻き状パターンの外側端部と第 2パターン群における最内の輪状パターンの開放端部との接続，及び第 2渦巻き状パターンの内側端部と第 1渦巻き状パターンの内側端部との接続が、第 2絶縁層に形成された複数のビアホールを通じてそれぞれ行われて、る積層構造をなす構成とした。

[0011] 特に、請求項 4の発明は、請求項 3に記載のコイル部品において、コイルブロックを、フォトリソグラフイエ法で形成した構成とする。

コイルブロックの積層工法は、種々存在する力フォトリソグラフイエ法でコイルブロックを積層形成することで、浮遊容量及び線路長を高精度でコントロールできる。

[0012] また、請求項 5の発明は、請求項 3又は請求項 4に記載のコイル部品において、コィルブロックを、基板上に形成した構成とする。

[0013] また、請求項 6の発明は、請求項 1ないし請求項 5に記載のコイル部品において、第 1の上記コイルブロックと、コイル体がこの第 1のコイルブロックのコイル体と同軸をなすように第 1のコイルブロック上に積層された第 2のコイルブロックとを備える構成とした。

力かる構成により、このコイル部品を高速差動伝送路に適用することで、コモンモードチョークコイルとして作用する。すなわち、ノーマルモードでは、差動信号が第 1のコイルブロックのコイル体を通じて流れ、当該差動信号とは逆方向の差動信号が第 2 のコイルブロックのコイル体に流れる。そして、コモンモードでは、高周波のノイズが、第 1及び第 2のコイルブロックに同方向に流れる力第 1及び第 2のコイルブロックにおける高インダクタンスのコイルによって減衰される。

[0014] また、請求項 7の発明は、請求項 6に記載のコイル部品において、第 1のコイルブロックを磁性体基板上に形成し、別体の磁性体基板を第 2のコイルブロック上に形成した構成とする。

力かる構成により、コイル部品のさらなる高インダクタンス化が可能となる。

[0015] さらに、請求項 8の発明は、請求項 6又は請求項 7に記載のコイル部品において、各コイル体の第 1パターン群及び第 1渦巻き状パターンで成るパターン群と第 2バターン群及び第 2渦巻き状パターンで成るパターン群のうち、密度が高!、方のパターン群同士を互!、に対向させた状態で、第 1のコイルブロックの上に第 2のコイルブロックを積層する構成とした。

力力る構成により、第 1のコイルブロックのコイル体と第 2のコイルブロックのコイル体との間の電磁気的結合が強まる。

[0016] 以上詳しく説明したように、この発明のコイル部品によれば、浮遊容量を低減して、自己共振周波数の低下を防止することができるので、良好な高周波特性を獲得することができる。さらに、内側コイル部によって、外側コイル部のみでは得られない高いインダクタンス化を図ることができるので、外側コイル部の線路長と内側コイル部の線路長とを最適なものに設定することで、浮遊容量の低減化と高インダクタンス化との両立を図ることができると、う優れた効果がある。

特に、請求項 2の発明によれば、外側コイル部の線路長を、一のコイル体の線路長の 1Z3以上に設定したので、浮遊容量の低減ィ匕と高インダクタンス化との最適化を図ることができる。

また、請求項 4の発明によれば、フォトリソグラフイエ法でコイルブロックを積層形成して、浮遊容量及び線路長を高精度でコントロールできるので、より高精度な浮遊容量の低減ィ匕と高インダクタンス化とを図ることができる。

[0017] また、請求項 6の発明によれば、浮遊容量の低減化と高インダクタンス化とが図られたコモンモードチョークコイルとしてのコイル部品を提供することができる。

特に、請求項 7の発明によれば、 DVI規格や HDMI規格の高速差動伝送路に対する最適なコモンモードチョークコイルとしてコイル部品を提供することができる。

[0018] 特に、請求項 8の発明によれば、第 1のコイルブロックのコイル体と第 2のコイルブロックのコイル体との間の電磁気的結合を強めることができるので、例えば、このコイル部品をコモンモードチョークコイルとして使用すると、ノーマルモードインピーダンスを低下させることができ、このため、ノーマルモード時の差動信号の挿入損失を小さくすることができる。この結果、差動信号を減衰させることなぐコモンモードノイズのみを効率的に除去することができるコモンモードチョークコイルを提供することができるという優れた効果がある。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]この発明の第 1実施例に係るコイル部品の分解斜視図である。

[図 2]コイル部品の外観図である。

[図 3]図 2の矢視 A— A断面図である。

[図 4]第 1のコイルブロックの構成を示す平面図である。

[図 5]第 2のコイルブロックの構成を示す平面図である。

[図 6]DVIや HDMI規格の高速差動伝送路にコイル部品を実装した状態を示す概略図である。

[図 7]浮遊容量抑制作用を説明するための外側コイル部の斜視図である。

[図 8]外側コイル部の線路長がコイル体の全線路長に占める割合と自己共振周波数及びコモンモードインピーダンスとの関係を示す線図である。

[図 9]この実施例のコイル部品の周波数特性と従来型のコイル部品の周波数特性を示す線図である。

[図 10]この発明の第 2実施例に係るコイル部品の要部である第 1のコイルブロックの構成を示す平面図である。

[図 11]コイル体間の電磁気的結合を説明するための断面図である。

[図 12]第 1従来例に係るコイル部品の分解斜視図である。

[図 13]第 2従来例に係るコイル部品の分解斜視図である。

[図 14]第 3従来例に係るコイル部品の分解斜視図である。

符号の説明

[0020] 1, 1' …コイル品、 2· · ·第 1のコイルブロック、 2—1, 3— 1 · · ·コイル体、 2— 2, 3— 2· · ·絶縁体、 3· · ·第 2のコイルブロック、 4—1, 4— 2· · ·磁性体基板、 5— 1〜 5— 4…外部電極、 6, 6' …外側コイル部、 6— 1, 6— !/ …第 1パターン群、 6 - 2, 6— 2' …第 2パターン群、 7, 1' …内側コイル部、 7- 1, …第 1渦巻き状パターン、 7— 2, 1- 2' …第 2渦巻き状パターン、 7— 2b…第 2引き出し部、 21〜25· ··絶縁層、 22a〜22g, 24a〜24g…ビアホール、 40· ··接着剤、 60· ··第 1引き出し部、 61〜65…輪状パターン、 C1…浮遊容量。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

実施例 1

[0022] 図 1は、この発明の第 1実施例に係るコイル部品の分解斜視図であり、図 2は、コィル部品の外観図であり、図 3は、図 2の矢視 A— A断面図である。

この実施例のコイル部品は、 DVI規格や HDMI規格の高速差動伝送路に適用可能なコモンモードチョークコイルであり、図 1及び図 2に示すように、第 1のコイルブロック 2と第 2のコイルブロック 3とを 1対の磁性体基板 4 1, 4— 2に挟み込んでサイコロ状のチップ体を形成し、このチップ体の外側に 4つの外部電極 5— 1〜5— 4を取り付けることで、コイル部品 1を形成している。

[0023] 第 1のコイルブロック 2は、磁性体基板 4 1上に形成されており、外側コイル部 6及び内側コイル部 7でなる一のコイル体 2— 1とこのコイル体 2— 1を内包した絶縁体 2— 2とを備えてなる。

[0024] コイル体 2— 1は、内側コイル部 7を外側コイル部 6内に収納した状態で電気的に接続することにより形成されており、外側コイル部 6及び内側コイル部 7は、複数のバターンを連結することにより形成されて、る。

[0025] 図 4は、第 1のコイルブロック 2の構成を示す平面図である。なお、理解を容易にするため、外側コイル部 6を形成する各パターンにつ、ては黒塗りで示した。

第 1のコイルブロック 2の絶縁体 2— 2 (図 1参照）は、後述するように、絶縁層 21〜2

3を積層して形成したものであり、外側コイル部 6及び内側コイル部 7は、これら絶縁層 21〜23上にパターン形成されている。

[0026] 具体的には、外側コイル部 6は、図 4 (a)及び (c)の黒塗りで示すように、絶縁層 21 上の第 1パターン群 6—1と絶縁層 22上の第 2パターン群 6— 2とで構成されている。

[0027] 第 1パターン群 6—1は、図 4 (a)に示すように、絶縁層 21上に二重に配された異径で矩形の輪状パターン 61, 62と、その外側に配された第 1引き出し部 60とでなる。また、各輪状パターン 61 (62)の両端部 61a, 61b (62a, 62b)側の辺同士が、図面の上下方向で重なるように形成され、第 1引き出し部 60が、当該辺に沿った状態で中心軸 L1の左側に折り曲げ形成されている。そして、第 1引き出し部 60の一方の端部 60aが絶縁層 21の図下側縁部であって中心軸 L1より左側の縁部に配置されている。これにより、第 1引き出し部 60の端部 60aが第 1のコイルブロック 2から露出した状態になっている。

[0028] 第 2パターン群 6— 2は、図 4 (c)に示すように、絶縁層 22上に三重に配された異径で矩形の輪状パターン 63, 64, 65でなる。また、各輪状パターン 63 (64, 65)の両端咅 63a, 63b (64a, 64b、 65a, 65b) ίま、所定の距離を保って向力、合うように設定され、端咅 63a, 64a, 65aと端咅 63b, 64b, 65bとの間に間隙 B力 ^設けられている。さらに、端部 63a, 64a, 65aと端部 63b, 64b, 65bとは、完全に対向しておらず、互いに図面上下にずれて、端部 63a, 64a, 65aを第 1パターン群 6— 1の第 1引き出し部 60及び輪状パターン 61, 62の端部 60b, 61b, 62bにほぼ一致させると共に、端部 63b, 64bを、端部 6 la, 62aにほぼ一致させ、輪状パターン 65の端部 65bを開放端部としている。

[0029] このような構成の第 1及び第 2パターン群 6— 1, 6— 2は、絶縁層 22を介して対面し、絶縁層 22のビアホール 22a〜22fを通じて電気的に接続されている。具体的には、第 1引き出し部 60の端部 60bがビアホール 22aを通じて最外の輪状パターン 63の開放端部 63aに接続されている。そして、輪状パターン 63の端部 63bがビアホール 2 2bを通じて輪状パターン 61の端部 61aに、輪状パターン 61の端部 61bがビアホール 22cを通じて輪状パターン 64の端部 64aに、輪状パターン 64の端部 64bがビアホール 22dを通じて輪状パターン 62の端部 62aに、輪状パターン 62の端部 62bがビアホール 22eを通じて輪状パターン 65の端部 65aにそれぞれ接続されている。

すなわち、力かる接続構造により、第 1パターン群 6—1及び第 2パターン群 6— 2における例えば外側から 2番目の輪状パターン 62, 64同士が端部 62a, 64bを介して螺旋状に接続されている。そして、当該 2番目の輪状パターン 62の他方端部 62bと第 2パターン群 6— 2における 3番目の輪状パターン 65の端部 65aとが接続されて、これら 2番目及び 3番目の輪状パターン 62, 65同士が螺旋状に接続されている。第 1及び第 2パターン群 6— 1, 6— 2のその他の n番目の輪状パターン同士及び n番目と n+ 1番目の輪状パターン同士も同様に螺旋状に接続されており、これにより、第 1 及び第 2パターン群 6— 1, 6— 2で構成される外側コイル部 6全体が上下方向（図面表裏方向）に交互に螺旋を描く。

[0030] 一方、内側コイル部 7は、図 4 (a)及び (c)で示すように、絶縁層 21上の第 1渦巻き状パターン 7 - 1と絶縁層 22上の第 2渦巻き状パターン 7 - 2とで構成されて、る。具体的には、第 1渦巻き状パターン 7—1は、 2巻き強の巻き数に設定され、第 1パターン群 6—1における最内の輪状パターン 62の内側に配されている。そして、第 1 渦巻き状パターン 7— 1の外側端部 7— laが絶縁層 22のビアホール 22fを通じて第 2 パターン群 6— 2における最内の輪状パターン 65の開放端部 65bに接続されている。また、第 2渦巻き状パターン 7— 2は、略 2巻きの巻き数に設定され、第 2パターン群

6— 2における最内の輪状パターン 65の内側に配されている。そして、第 2渦巻き状パターン 7 - 2の内側端部 7— 2aが絶縁層 22のビアホール 22gを通じて第 1渦巻き状パターン 7—1の内側端部 7— lbに接続されている。また、この第 2渦巻き状パターン 7— 2は、第 2パターン群 6— 2の間隙 Bを通って中心軸 L2の左側に引き出された第 2引き出し部 7— 2bを有し、その端部 7— 2cが、絶縁層 22の図上側縁部であって中心軸 L2の左側の縁部に位置している。これにより、端部 7— 2cは、第 1引き出し部 60の端部 60aとは反対側の位置で第 1のコイルブロック 2から露出している。

[0031] そして、絶縁層 23が、上記のような第 2パターン群 6— 2及び第 2渦巻き状パターン

7— 2上に積層されており、これにより、螺旋状の外側コイル部 6と渦巻き状の内側コィル部 7とでなる一のコイル体 2— 1が形成され、このコイル体 2— 1が絶縁層 21〜23 で形成された絶縁体 2— 2に内包されて、第 1のコイルブロック 2をなしている。

なお、この実施例では、外側コイル部 6線路長、即ち第 1引き出し部 60と輪状バターン 61, 62と輪状パターン 63, 64, 65の線路の合計力コイル体 2— 1の線路長、即ちパターン 60〜65と第 1及び第 2渦巻き状パターン 7—1, 7— 2の線路の総和の 1Z2以上で 5Z6以下に設定されてヽる。

[0032] 図 1に示すように、第 2のコイルブロック 3も、第 1のコイルブロック 2とほぼ同構造であり、外側コイル部及び内側コイル部でなる一のコイル体 3— 1とこのコイル体 3—1を内包した絶縁体 3— 2とを備える。第 2のコイルブロック 3は、第 1のコイルブロック 2上に开成され、第 2のコイルブロック 3のコイル体 3— 1が第 1のコイルブロック 2 のコイル体 2— 1と同軸をなす。

コイル体 3—1も、コイル体 2—1とほぼ同構造である力第 1引き出し部と第 2引き出し部の引き出し位置が異なる。

図 5は、第 2のコイルブロック 3の構成を示す平面図である。なお、理解を容易にするため、外側コイル部を形成する各パターンについては黒塗りで示した。

図 1に示すように、第 2のコイルブロック 3のコイル体 3—1は、絶縁体 3— 2を構成する絶縁層 23〜25上に、外側コイル部の第 1及び第 2パターン群 6— 1 , 6— 2 ' と内側コイル部の第 1及び第 2渦巻き状パターン 7—！/ , 1- 2' とをパターン形成してなる。

すなわち、図 5 (a)に示すように、外側コイル部（図 1参照）の第 1パターン群 6— 1' と内側コイル部 7' (図 1参照）の第 1渦巻き状パターン 7—1' とが絶縁層 23上にパターン形成され、図 5 (b)及び (c)に示すように、外側コイル部の第 2パターン群 6— 2' と内側コイル部の第 2渦巻き状パターン 7— 2' とが絶縁層 24上にパターン形成されている。

そして、第 1パターン群 6— 1 の第 1引き出し部 60' 及び輪状パターン 61, 62と、第 2パターン群 6— 2' の輪状パターン 63, 64, 65とが、絶縁層 24のビアホール 24 a〜24fを通じて螺旋状に接続されて、外側コイル部が構成されている。また、第 1渦巻き状パターン 7—1 と第 2渦巻き状パターン 7— ^ とがビアホール 24gを通じて直列接続されて、内側コイル部 7' が構成されている。

さらに、第 1引き出し部 6( は、絶縁層 23の中心軸よりも右側の位置に引き出され、その端部 6( aが第 2のコイルブロック 3から露出している。そして、間隙 Bから引き出された第 2引き出し部 7— 2' bも、絶縁層 24の中心軸に対して右側に折れ曲がり、その端部 7— ^ cを第 2のコイルブロック 3から露出させている。

そして、絶縁層 25が、第 2パターン群 6— 2' 及び第 2渦巻き状パターン 7— 2' 上に積層されて、第 2のコイルブロック 3が形成されている。

なお、この第 2のコイルブロック 3においても、外側コイル部の線路長が、コイル体 3— 1の線路長の 1Z2以上で 5Z6以下に設定されている。

[0034] そして、以上のような第 2のコイルブロック 3の絶縁層 25の上に、図 1に示すように、磁性体基板 4— 2が接着剤 40を介して接着されて、サイコロ状のチップ体が構成されている。外部電極5— 1〜5—4は、このチップ体の外側に取り付けられ、外部電極 5 - 1 , 5— 2がコイル体 2—1の端部 60a, 7— 2cにそれぞれ接続され、外部電極 5— 3 , 5— 4力コィノレ体 3—1の端部 60' a, 7— 2' cにそれぞれ接続されている。

[0035] ここで、コイル部品 1の製法について図 1を参照しながら簡単に説明する。

この実施例のコイル部品 1は、第 1パターン群 6—1及び第 1渦巻き状パターン 7—1 ,第 2パターン群 6— 2及び第 2渦巻き状パターン 7— 2,第 1パターン群 6— 1' 及び第 1渦巻き状パターン 7—1' ，第 2パターン群 6— 2' 及び第 2渦巻き状パターン 7 - 2' と絶縁層 21〜25とを磁性体基板 4—1上に交互に積層して、最上位に磁性体基板 4 2を接着して、これらの積層体のウェハを形成するものである力各層の材料としては、次の様なものを使用している。

基板としては、磁性体基板 4—1 , 4— 2を使用し、以後のフォトリソグラフイエ法に支障がないように、磁性体基板 4 1の表面粗さ Raを 0. 5 μ m以下に研磨しておくことが望ましい。なお、この実施例では、磁性体基板を使用している力コイル部品の用途に応じて、誘電体基板や絶縁体基板を用いることもできる。

また、絶縁層 21〜25を形成するための絶縁材料としては、ポリイミド榭脂、エポキシ榭脂、ベンゾシクロブテン榭脂等の種々の榭脂材料、あるいは Si02等のガラス、ガラスセラミタス、誘電体等を用いたり、複数材料を組み合わせたものを用いることができる力この実施例では、フォトリソグラフイエ法を採用することから、絶縁層 21〜25の材料として感光性ポリイミド榭脂を使用した。

また、第 1及び第 2パターン群 6— 1 , 6— 2, 6— 1' , 6— 2' と第 1及び第 2渦巻き状パターン 7—1 , 7 - 2, 7 - 1' , 7 - 2' とを形成するための導電性材料としては、導電性に優れた Ag、 Pd、 Cu、 A1等の金属、あるいはこれらの合金を用いることができるが、この実施例では、 Agを用いた。なお、この絶縁材料と導電性材料との組み合わせは、加工性'密着性等を考慮して選択することが望ましい。

また、接着剤 40として熱硬化性のポリイミド榭脂を用いた。コイル部品 1の製法においては、まず、磁性体基板 4— 1上に絶縁材料を塗布し、光硬化させることで、絶縁層 21 (第 1絶縁層）を形成する。そして、この絶縁層 21上に、スパッタリングや蒸着等の薄膜形成法やスクリーン印刷等の厚膜形成法を用いて、導電材料の膜を形成する。しかる後、レジスト塗布—露光—現像—エッチング—レジスト剥離等の一連のフォトリソグラフイエ法により第 1パターン群 6—1及び第 1渦巻き状パターン 7—1を絶縁層 21上にパターン形成する。次に、絶縁材料を、第 1パターン群 6—1及び第 1渦巻き状パターン 7—1上に塗布して、フォトリソグラフイエ法により、ビアホール 22a〜22gを有した絶縁層 22 (第 2絶縁層）を形成する。そして、この絶縁層 22上に導電材料の膜を形成した後、フォトリソグラフイエ法により、第 2パターン群 6 - 2及び第 2渦巻き状パターン 7— 2を絶縁層 22上にパターン形成する。これにより、上層の第 2パターン群 6— 2及び第 2渦巻き状パターン 7— 2と下層の第 1パターン群 6— 1及び第 1渦巻き状パターン 7— 1とがビアホール 22a〜22gを通じて電気的に接続され、コイル体 2—1を絶縁体 2— 2に内包する第 1のコイルブロック 2が形成される。

以後同様に、絶縁層 23〜25と第 1及び第 2パターン群 6— 1' , 6— 2' と第 1及び第 2渦巻き状パターン 7—1' , 1- 2' とを交互積層して、コイル体 3—1を絶縁体 3 —2に内包する第 2のコイルブロック 3を形成する。しカゝる後、接着剤 40を塗布した磁性体基板 4— 2を第 2のコイルブロック 3の絶縁層 25上に接着させた状態で、真空中又は不活性ガス中で加熱'加圧し、冷却後、圧力を解除することで、磁性体基板 4 2を第 2のコイルブロック 3上に強固に接合する。

そして、力かる工程で得たウェハをダイシング等の切断加工により、例えば 0. 8mm X O. 6mmサイズのチップ体に分割した後、各チップ体に外部電極 5— 1〜5— 4を形成する。この際、 Ag, Ab-Pd, Cu, NiCr又は NiCu等の材料を含む導電性べ一ストを塗布したり、その材料をスパッタリングや蒸着等で金属成膜し、この金属膜の上に、湿式電解メツキで、 Ni、 Sn、 Sn—Pb等の金属膜をさらに形成することで、外部電極 5—1〜5— 4を形成する。

以上のように、コイル部品 1の製法に、フォトリソグラフイエ法を採用することで、後述する浮遊容量及び線路長を高精度でコントロールできるので、より高精度なコイル部品 1を製造することができる。

[0037] 次に、この実施例のコイル部品 1が示す作用及び効果について説明する。

図 6は、 DVIや HDMI規格の高速差動伝送路にコイル部品 1を実装した状態を示す概略図である。

図 6に示すように、パーソナルコンピュータのトランスミッタ 400をモニタ側のレシ一ノ 401にケーブル 402を介して接続し、デジタルの差動信号 D+, D-をトランスミッタ 4 00からレシーノ O 1へ伝送する DVIや HDMI規格の高速差動伝送路にコイル部品 1を実装する場合について説明する。なお、 DVIや HDMI規格の伝送方式では、 1 対のクロック差動信号と 3対のデータ差動信号 D+, D-を送信するが、ここでは、理解を容易にするため、 1対の差動信号 D+, D-を通す線路に着目し、この線路にコイル部品 1を実装した場合を例にして説明する。

[0038] 図 6において、コイル部品 1は、コモンモードチョークコイルとして作用する。すなわち、ノーマルモード時には、差動信号 D+が外部電極 5— 1からコイル体 2— 1に入力した後、外部電極 5— 2から出力され、逆位相の差動信号 D-が外部電極 5— 3からコィル体 3—1に入力した後、外部電極 5— 4から出力される。このとき、コイル体 2—1 の外部電極 5— 1から入力した差動信号 D+は、外側コイル部 6を螺旋状に流れた後、内側コイル部 7において回転しながら流れて、外部電極 5— 2に至る。一方、差動信号 D-は、差動信号 D+と逆位相なので、コイル体 3—1の外部電極 5— 4から入力し、内側コイル部 7' を回転しながら流れた後、外側コイル部において螺旋状に流れて、外部電極 5— 3に至る。このように、差動信号 D+, D-が互いに逆方向に流れるので、コイル部品 1内の磁界が収縮して、コイル部品 1のインピーダンスが低くなり、差動信号 D+, D-が減衰されることなぐコイル部品 1を通過する。

これに対して、コモンモード時には、ノイズがコイル体 2—1, 3—1に同方向力入力するので、磁界が広がって、コイル部品 1が高インピーダンス状態になり、ノイズがコイル部品 1によって減衰される。

[0039] ところで、図 1に示すように、コイル部品 1は積層型の部品であり、コイル体 2— 1 (3

1)にお、て、上層の第 2パターン群 6— 2及び第 2渦巻き状パターン 7— 2と下層の第 1パターン群 6— 1及び第 1渦巻き状パターン 7— 1 (第 1及び第 2パターン群 6— 1 ' , 6— 2' と第 1及び第 2渦巻き状パターン 7— 1' , 1- 2' )とが対面しており、これらのパターン間に生じる浮遊容量が問題になる。すなわち、この浮遊容量が大きいと、コイル体 2— 1 (3— 1)の自己共振周波数が低くなり、高周波のノイズに対してインピーダンスが低下し、ノイズ減衰効果が著しく劣化してしまう。特に線路長が長い外周部のパターン間に生じる浮遊容量が、最も問題となる。

し力しながら、この実施例のコイル部品 1では、浮遊容量を小さくするように作用する。

図 7は、浮遊容量抑制作用を説明するための外側コイル部 6の斜視図である。図 7に示すように、第 1パターン群 6—1における最外の第 1引き出し部 60上の点 P 1と、これに対面する第 2パターン群 6— 2における輪状パターン 63上の点 P2との間に生じる浮遊容量 C1は、点 P1から点 P2迄の線路長に依存する。しかし、最外第 1引き出し部 60は、端部 60aと端部 63aとの接続により、輪状パターン 63と螺旋状に接続されている。したがって、点 P1から点 P2迄の線路長は、点 P1から端部 60b迄の第 1 引き出し部 60の線路と端部 63aから点 P2までの輪状パターン 63の線路との和であり、点 P1から点 P2までの線路長は、非常に短い。このため、点 P1と点 P2との電位差が小さいので、浮遊容量 C1も非常に小さい。すなわち、この外側コイル部 6全体に生じる浮遊容量は、非常に小さい。しかし、外側コイル部 6は、各輪状パターン 61 (62) の両端部 61a, 61b (62a, 62b)側の辺同士が、図面の上下方向で重なっているので、極小のコイル部品 1においては、面積の制約上、外側コイル部 6のみでは多くのターン数を得ることができず、十分なインダクタンスの獲得が不可能である。そこで、この実施例では、余分な重なり部分がなぐ小面積中でも高いインダクタンスを得ることができる内側コイル部 7を外側コイル部 6の内側に配して、る。

すなわち、図 1に示すように、コイル体 2—1では、浮遊容量の小さな外側コイル部 6 を外側において、自己共振周波数を高めると共に、インダクタンスを高く獲得することができる内側コイル部 7を内側に配することで、コイル体 2— 1の浮遊容量の低減化と高インダクタンス化とを図っている。力かる作用及び効果は、コイル体 3—1の外側コィル部及び内側コイル部 7' においても同様に生じ、コイル部品 1は、高周波特性に優れたコモンモードチョークコイルとして機能する。力かる構造のコイル部品 1においては、外側コイル部 6 (6^ )の線路長がコイル体 2 - 1 (3 - 1)において占める割合がコイル部品 1の自己共振周波数やコモンモード時のインピーダンスに関係する。

図 8は、 0. 8mm X 0. 6mmという極小サイズのコイル部品 1において、外側コイル部 6 (6' )の線路長がコイル体 2— 1 (3- 1)の全線路長に占める割合とコイル部品 1 の自己共振周波数及びコモンモード時のコモンモードインピーダンスとの関係を示す線図であり、曲線 S1は、自己共振周波数曲線であり、曲線 S2は、コモンモードィンピーダンス曲線である。

図 8の自己共振周波数曲線 S1から判るように、外側コイル部 6 (6' )の占める割合が多くなる程、コイル部品 1の自己共振周波数が高くなる。しかし、その反面、コモンモードインピーダンス曲線 S2から判るように、コモンモード時のインピーダンスは低下する。

したがって、コイル部品 1を実装する伝送路を考慮して、コイル部品 1の高自己共振周波数化 (低浮遊容量化）とコモンモード時の高インピーダンス化（高インダクタンスィ匕）との両立を図るように、外側コイル部 6 (6' )の割合を決める必要がある。この実施例のコイル部品 1は、 DVI規格や HDMI規格の高速差動伝送路に実装することを目的とするものであることから、自己共振周波数 580MHz〜720MHz位で且つコモンモードインピーダンスが 60 Ω以上を確保することが好ましい。そこで、外側コイル部 6 (6' )の線路長の占める割合を、コイル体 2— 1 (3— 1)の線路の 1Z2以上で 5Z6 以下に設定することが好ましいと想定することができる。

かかる観点から、発明者等は、外側コイル部 6 ( ）の占める割合が上記範囲内のコイル部品 1と従来型のコイル部品との周波数特性を測定した。

図 9は、この実施例のコイル部品 1の周波数特性と従来型のコイル部品の周波数特性を示す線図である。

この測定では、コイル部品として 0. 8mm X O. 6mmサイズの実施例のコイル部品 1 を使用し、その外側コイル部 6 (6' )の占める割合を 7Z10に設定して、その周波数特性を測定した。すると、図 9に示すように、周波数 650MHzにピークを有する周波数曲線 F1を得た。すなわち、コイル部品 1が、 650MHzという高い自己共振周波数を有することが実証された。

これに対して、上記従来のコイル部品 200 (図 13参照）と同じように、コイル体 2—1 (3 - 1)を全て渦巻き状パターンで形成したコイル部品の周波数特性を測定したところ、周波数曲線 F2に示すように、その自己共振周波数は 200MHzという非常に低いものであった。

実施例 2

次に、この発明の第 2実施例について説明する。

図 10は、この発明の第 2実施例に係るコイル部品！/ の要部である第 1のコイルブロックの構成を示す平面図であり、図 11は、コイル体間の電磁気的結合を説明するための断面図である。

この実施例では、コイル体 2— 1 (3— 1)の第 1パターン群 6—1 (6— !/ )と第 1渦巻き状パターン 7— 1 {7 - 1' )とで成るパターン群の密度と第 2パターン群 6— 2 (6 —2' )と第 2渦巻き状パターン 7— 2 (7— 2' )とで成るパターン群の密度のうち、高い方の密度を有したパターン群を互いに対向させた状態で、第 1のコイルブロック 2 の上に第 2のコイルブロック 3を積層する。

図 1等で示したように、第 1パターン群 6— 1 (6— 1' )と第 1渦巻き状パターン 7—1 (7—1' )とで成るパターン群の密度の方が、第 2パターン群 6— 2 (6— 2' )と第 2渦巻き状パターン 7— 2 (7— 2' )とで成るパターン群の密度よりも高いので、この実施例では、コイル体 2— 1の第 1パターン群 6— 1と第 1渦巻き状パターン 7— 1とで成るパターン群と、コイル体 ₃— iの第ェパターン群 6— 1' と第 1渦巻き状パターン 7—1 ' とで成るパターン群とを対向させる構造とした。

具体的には、図 10に示すように、第 1のコイルブロック 2の積層構造を、図 4に示した第 1実施例の第 1のコイルブロックの積層構造と逆にした。

すなわち、図 10 (a)に示すように、第 2パターン群 6— 2及び第 2渦巻き状パターン 7— 2を最下層の絶縁層 21上に形成する。そして、図 10 (b)及び (c)に示すように、絶縁層 22上に、第 1パターン群 6—1及び第 1渦巻き状パターン 7—1を形成すると共に、第 2パターン群 6 - 2及び第 2渦巻き状パターン 7 - 2と第 1パターン群 6 - 1及び第 1渦巻き状パターン 7— 1とを、ビアホール 22a〜22fを通じて電気的に接続した。し力る後、図 10 (d)に示すように、第 1パターン群 6—1及び第 1渦巻き状パターン 7 - 1上に絶縁層 23を積層した。

[0042] これにより、図 11 (a)に示すように、コイル体 2—1の第 1パターン群 6—1と第 1渦巻き状パターン 7—1とで成る高密度のパターン群と、コイル体 3—1の第 1パターン群 6 - \' と第 1渦巻き状パターン 7—：^ とで成る高密度のパターン群とが対向した構造となり、コイル体 2— 1とコイル体 3— 1との間の電磁気的結合が強まる。

この結果、この実施例のコイル部品!/ をコモンモードチョークコイルとして使用すると、コイル部品!/ のノーマルモードインピーダンスを低下させることができる。このため、ノーマルモード時の差動信号の挿入損失を小さくすることができ、差動信号を減衰させることなぐコモンモードノイズのみを効率的に除去することができる。

これに対して、上記第 1実施例のコイル部品 1では、図 11 (b)に示すように、コイル体 2— 1の第 2パターン群 6— 2と第 2渦巻き状パターン 7— 2とで成る低密度のパターン群と、コイル体 3—1の第 1パターン群 6— 1' と第 1渦巻き状パターン 7—1' とで成る高密度のノターン群とが対向した構造となっている。すなわち、当該第 2実施例のコイル部品 1' では、電磁気的結合度が、第 1実施例のコイル部品 1におけるコィル体 2— 1, 3— 1間の電磁気的結合に比べてはるかに高くなるように、改良されている。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1実施例と同様であるので、その記載は省略する。

[0043] なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなぐ発明の要旨の範囲内にお、て種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施例では、コイル部品 1の外側コイル部 6 (6' )の線路長の占める割合を、コイル体 2— 1 (3— 1)の線路長の 1Z2以上で 5Z6以下に設定した力これに限定されるものではない。すなわち、 USB (Universal Serial Bus)等の一般的な高速差動伝送路では、主に 200MHz〜500MHzのノイズを効果的に減衰させることができれば十分であるので、コイル部品 1の外側コイル部 6 (6' )の線路長の占める割合を、コイル体 2— 1 (3 - 1)の線路長の 1Z3以上に設定することで目的を達成することがでさる。また、上記実施例では、コイル部品 1をコモンモードチョークコイルとして機能させるため、第 1及び第 2のコイルブロック 2, 3を構成要素としたが、この発明には、フェライトビーズのようにコイルブロックが 1つのコイル部品も含むことは勿論である。

また、上記実施例では、磁性体基板 4—1, 4— 2を構成要素としたが、これらの基板がないコイル部品や一の基板のみを有するコイル部品を発明の範囲から除外する意ではない。

Claims

請求の範囲

[1] 内側コイル部を外側コイル部内に収納した状態で電気的に接続することにより一のコイル体を形成し、この一のコイル体を絶縁体内に内包させることにより形成したコィルブロックを備えるコイル部品であって、

上記外側コイル部は、両端部を有し且つ径が異なる複数の輪状パターンを複数重に配すると共に上記複数の輪状パターンの外側に一方端部が上記コイルブロックから露出した第 1引き出し部を配してなる第 1パターン群と両端部を有し且つ径が異なる複数の輪状パターンを複数重に配してなる第 2パターン群とが対面配置され、当該第 1パターン群及び第 2パターン群における外側カゝら n番目の輪状パターン同士が上記端部を介して螺旋状に接続されると共に、第 1パターン群における当該 n番目の輪状パターンの他方端部と第 2パターン群における n+ 1番目の輪状パターンの端部とが接続されてこれら n番目及び n+ 1番目の輪状パターン同士が螺旋状に接続され、且つ、上記第 1引き出し部の他方端部が上記第 2パターン群の最外の輪状パターンの開放端部に接続された構造をなし、

上記内側コイル部は、上記第 1パターン群における最内の輪状パターンの内側に配され且つ外側端部が上記第 2パターン群における最内の輪状パターンの開放端部に接続された複数巻きの第 1渦巻き状パターンと、上記第 2パターン群における最内の輪状パターンの内側に配され且つ内側端部が上記第 1渦巻き状パターンの内側端部に接続すると共に外側端部が上記コイルブロック力露出して第 2引き出し部をなす複数巻きの第 2渦巻き状パターンとを有する、

ことを特徴とするコイル部品。

[2] 請求項 1に記載のコイル部品にお、て、

上記外側コイル部の線路長を、上記一のコイル体の線路長の 1Z3以上に設定したことを特徴とするコイル部品。

[3] 請求項 1又は請求項 2に記載のコイル部品において、

上記コイルブロックは、上記第 1パターン群と第 1渦巻き状パターンとが第 1絶縁層上に形成され、第 2絶縁層がこれら第 1パターン群及び第 1渦巻き状パターン上に積層され、上記第 2パターン群と第 2渦巻き状パターンとが上記第 2絶縁層上に積層形成され、上記第 1パターン群の輪状パターンの端部と第 2パターン群の輪状パターンの端部との接続，第 1渦巻き状パターンの外側端部と上記第 2パターン群における最内の輪状パターンの開放端部との接続，及び上記第 2渦巻き状パターンの内側端部と上記第 1渦巻き状パターンの内側端部との接続が、上記第 2絶縁層に形成された複数のビアホールを通じてそれぞれ行われている積層構造をなす、

ことを特徴とするコイル部品。

[4] 請求項 3に記載のコイル部品において、

上記コイルブロックを、フォトリソグラフイエ法で形成した、

ことを特徴とするコイル部品。

[5] 請求項 3又は請求項 4に記載のコイル部品において、

上記コイルブロックを、基板上に形成した、

ことを特徴とするコイル部品。

[6] 請求項 1な!、し請求項 5に記載のコイル部品にお、て、

第 1の上記コイルブロックと、コイル体がこの第 1のコイルブロックのコイル体と同軸をなすように第 1のコイルブロック上に積層された第 2の上記コイルブロックとを備える、ことを特徴とするコイル部品。

[7] 請求項 6に記載のコイル部品において、

上記第 1のコイルブロックを磁性体基板上に形成し、別体の磁性体基板を上記第 2 のコイルブロック上に形成した、

ことを特徴とするコイル部品。

[8] 請求項 6又は請求項 7に記載のコイル部品において、

各コイル体の上記第 1パターン群及び第 1渦巻き状パターンで成るパターン群と上記第 2パターン群及び第 2渦巻き状パターンで成るパターン群のうち、密度が高い方のパターン群同士を互いに対向させた状態で、上記第 1のコイルブロックの上に第 2 のコイルブロックを積層する、

ことを特徴とするコイル部品。