JP3615024B2

JP3615024B2 - コイル部品

Info

Publication number: JP3615024B2
Application number: JP22189297A
Authority: JP
Inventors: 英一北村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: EP0896345A3; CN1137496C; CN1207565A; KR100281937B1; DE69820546D1; US6181232B1; DE69820546T2; EP0896345B1; KR19990023313A; JPH1154326A; EP0896345A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスやコモンモードチョークコイル等のコイル部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４にはコイル部品であるコモンモードチョークコイルの一例が斜視図により示され、図５には図４のコモンモードチョークコイルの分解図が示されている。このコモンモードチョークコイル１は、特開平８−２０３７３７号公報に示されているものであり、図４に示すように、第１の磁性体基板３の上側に積層体７が形成され、この積層体７の上側に接着層８を介して第２の磁性体基板１０が形成されており、この第１の磁性体基板３と積層体７と接着層８と第２の磁性体基板１０との積層体の外壁面には外部電極１１が形成されている。
【０００３】
上記積層体７は、図５に示すように、複数の層がスパッタリング等の薄膜形成技術により積層形成されたもので、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の非磁性の絶縁材料により形成される絶縁層６ａが第１の磁性体基板３の上側に積層され、この絶縁層６ａの上側に引き出し電極１２ａ，１２ｂが形成され、この引き出し電極１２ａ，１２ｂの上側に絶縁層６ｂが形成され、この絶縁層６ｂの上側にコイルパターン４と該コイルパターン４から引き出された引き出し電極１２ｃとが形成され、これらコイルパターン４と引き出し電極１２ｃの上側に絶縁層６ｃが形成され、この絶縁層６ｃの上側にコイルパターン５と該コイルパターン５から引き出された引き出し電極１２ｄとが形成されて積層体７が構成されている。
【０００４】
上記コイルパターン４の一端側は絶縁層６ｂに形成されたビアホール１３ａを介して前記引き出し電極１２ａに導通接続されており、この引き出し電極１２ａは外部電極１１ａに導通接続されている。また、コイルパターン４の他端側は引き出し電極１２ｃを介して外部電極１１ｃに導通接続されている。
【０００５】
コイルパターン５の一端側は絶縁層６ｃに形成されたビアホール１３ｃと絶縁層６ｂに形成されたビアホール１３ｂとを介して引き出し電極１２ｂに導通接続されており、この引き出し電極１２ｂは外部電極１１ｂに接続されている。また、コイルパターン５の他端側は引き出し電極１２ｄを介して外部電極１１ｄに導通接続されている。
【０００６】
上記コモンモードチョークコイル１を回路に組み込むときには、上記各外部電極１１をそれぞれ予め定まる回路の接続部に導通接続することによって、コイルパターン４とコイルパターン５を回路に組み込むことができる。
【０００７】
上記コモンモードチョークコイル１はスパッタリングや蒸着等の薄膜形成技術を用いて形成できるので、小型化が容易で、しかも、生産性が高いというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したコモンモードチョークコイルやトランス等のコイル部品においては、コイルパターン間の電磁結合度を大きくすることが重要な課題となっており、コイルパターン間の電磁結合度を大きくすることによって、その電気的特性を向上することができる。例えば、上記したコモンモードチョークコイルにおいては、コモンモードノイズに対して高いインピーダンスを有するように構成でき、コモンモードノイズの除去性能を高めることができる。また、トランスにおいては、エネルギーロスを少なくすることができるとともに帯域幅を広くすることができる。
【０００９】
図４および図５に示すコモンモードチョークコイル１では、上記の如く、絶縁層６は薄膜形成技術を利用して形成できるので、絶縁層６の膜厚を薄くすることができる。つまり、コイルパターン４とコイルパターン５の間の間隔を狭くすることができる。コイルパターン４とコイルパターン５の間隔が狭くなるに従って、コイルパターン４とコイルパターン５の電磁結合度が高まり、コモンモードチョークコイル１のインピーダンスを高くすることができる。しかしながら、コイルパターン４とコイルパターン５の間の絶縁性を確保するために、絶縁層６の膜厚を薄くするのには限界があり、絶縁層６の膜厚を薄くして電磁結合度を高め、コモンモードチョークコイル１のインピーダンスを高める手法では、電磁結合度、インピーダンスの向上に限界があり、満足のいくコモンモードノイズ除去性能を発揮するものではなく、よりインピーダンスの高いコモンモードチョークコイルが求められている。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コイルパターン間の電磁結合度をより一層高め、優れた電気的特性を発揮するコイル部品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、第１の磁性体基板の上側に、コイルパターンと非磁性の絶縁層が交互に積層された積層体が形成され、その積層体の上側に絶縁性接着剤の接着層を介して第２の磁性体基板が接着されているコイル部品において、上記接着層は非磁性の絶縁性接着剤に磁性材料を含有させ磁性を帯びることで比透磁率が高められており、また、上記第１の磁性体基板と第２の磁性体基板の間の領域は、そのコイルパターンの積層領域の内側のコイルパターンによって囲まれる中央領域とコイルパターンの外側の縁周部分、又は前記コイルパターンによって囲まれる中央領域が、前記比透磁率が高められた接着層の材料によって充填されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１３】
第２の発明は、第１の磁性体基板の上側に、コイルパターンと非磁性の絶縁層が交互に積層された積層体が形成され、その積層体の上側に絶縁性接着剤の接着層を介して第２の磁性体基板が接着されているコイル部品において、上記接着層は非磁性の絶縁性接着剤に磁性材料を含有させ磁性を帯びることで比透磁率が高められており、上記絶縁層にはコイルパターンによって囲まれる中央領域に穴が形成され、その穴は上記比透磁率が高められた接着層の材料により充填されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１４】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、接着層に含有される磁性材料は磁粉である構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１５】
第４の発明は、上記第３の発明を構成する磁粉はフェライトにより構成されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
第５の発明は、上記第４の発明を構成するフェライト磁粉は、ＮｉＺｎ系又はＭｎＺｎ系のフェライト磁粉により構成されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１７】
上記構成の発明において、コイルパターンから発生する磁力線は、例えば、第１の磁性体基板から、コイルパターンによって囲まれる中央領域の積層体の絶縁層と接着層とを順に通って第２の磁性体基板に至り、第２の磁性体基板を通ってコイルパターンよりも外側の接着層と積層体の絶縁層とを順に介し第１の磁性体基板に戻る閉磁路を形成する。上記磁力線が透過する接着層等の材料の比透磁率が大きくなるに従って、閉磁路から漏れ出る磁力線が減少し、この磁力線の漏れの減少に起因してコイル部品におけるコイルパターン間の電磁結合度を高くすることが可能である。
【００１８】
従来では接着層は非磁性の絶縁性材料のみで形成され、非磁性の絶縁性材料のみで形成された接着層の比透磁率は１．０以下であるのに対して、この発明では、接着層は絶縁性接着剤に磁性材料が含有されることで、比透磁率が１．０よりも大きい材料、つまり、従来の接着層よりも比透磁率が大きい材料によって形成されるので、接着層の比透磁率は従来の接着層よりも高くなり、その分、磁力線の漏れを防止することができてコイル部品におけるコイルパターン間の電磁結合度を高めることが可能であり、例えば、コモンモードチョークコイルにおいてはコモンモードノイズ除去性能の向上が図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。なお、この実施形態例の説明において、前記従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２０】
図１には、この実施形態例のコイル部品であるコモンチョークコイルが分解された状態で示され、また、図２には図１に示すコモンモードチョークコイル１のｘ−ｘ断面図が示され、図３には図１に示すコモンモードチョークコイル１を上側から見たときのコイルパターン４，５のパターン形状が示されている。この実施形態例において特徴的なことは、比透磁率が１．０よりも大きい材料によって接着層８を形成することによって、コモンモードチョークコイル１における電磁結合度、インピーダンスを高め、優れたコモンモードノイズ除去性能を発揮することができる構成にしたことである。
【００２１】
図１に示すように、第１の磁性体基板３（例えば、粉末成形によって作製されたＮｉＺｎ系のフェライト基板）の上側には絶縁層６ａが形成され、この絶縁層６ａの上側には、引き出し電極１２ａ，１２ｂと、引き出し電極１２ａに導通する電極１４ａと、引き出し電極１２ｂに導通する電極１４ｂとから成る導体パターンの層１５ａがスパッタリング等の薄膜形成技術により形成されている。
【００２２】
上記導体パターンの層１５ａの上側には絶縁層６ｂが形成され、この絶縁層６ｂの上側にはコイルパターン４と該コイルパターン４から引き出された引き出し電極１２ｃと該引き出し電極１２ｃに導通接続する電極１４ｃとから成る導体パターンの層１５ｂが薄膜形成技術により形成されている。上記コイルパターン４の内端部は前記引き出し電極１２ａに導通接続されている。
【００２３】
上記導体パターンの層１５ｂの上側には絶縁層６ｃが形成され、この絶縁層６ｃの上側にはコイルパターン５と該コイルパターン５から引き出された引き出し電極１２ｄと該引き出し電極１２ｄに導通接続する電極１４ｄとから成る導体パターンの層１５ｃが薄膜形成技術により形成されている。上記コイルパターン５の内端部は前記引き出し電極１２ｂに導通接続されている。
【００２４】
上記のように、絶縁層６と導体パターンの層１５とが薄膜形成技術により交互に形成されて積層体７が形成されている。上記コイルパターン４，５と引き出し電極１２ａ〜１２ｄと外部電極１４ａ〜１４ｄの導体パターンは、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌ等の単一の金属や、それら金属のうちの２種以上を組み合わせた合金等により構成され、また、上記絶縁層６ａ，６ｂ，６ｃは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の樹脂や、ガラスや、ガラスセラミックス等の非磁性の絶縁性材料により構成されている。
【００２５】
上記絶縁層６や導体パターンの層１５は薄膜形成技術を用いることによって非常に薄く形成することが可能であり、この実施形態例では、絶縁層６の膜厚は例えば約５μｍに形成され、導体パターンの膜厚は約１〜１０μｍに形成されている。
【００２６】
また、この実施形態例では、上記コイルパターン４とコイルパターン５の大部分は、図３に示すように、重なり合うように形成されている。
【００２７】
この実施形態例では、前記のように、絶縁層６の膜厚を非常に薄くすることができ、その上、コイルパターン４とコイルパターン５を重ね合わせて形成するので、コイルパターン４とコイルパターン５の間隔が非常に狭く形成され、このことにより、コイルパターン４とコイルパターン５の電磁結合度を向上させることができる。もちろん、上記絶縁層６は、コイルパターン４とコイルパターン５を確実に絶縁し、コイルパターン４とコイルパターン５とがショートする等の問題が生じない膜厚に形成されている。
【００２８】
さらに、この実施形態例では、図１に示すように、上記積層体７の絶縁層６ａ，６ｂ，６ｃにはコイルパターン４，５によって囲まれる中央領域にそれぞれ穴１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成されると共に、縁周部分に切り欠き１８が形成されている。
【００２９】
この実施形態例では、積層体７は上記のように構成されており、この積層体７の上側には第２の磁性体基板１０（例えば、粉末成形によって作製されたＮｉＺｎ系のフェライト基板）が接着層８によって接着形成される。上記接着層８の材料は比透磁率が１．０よりも大きいもの（磁性を帯びた材料）であり、この実施形態例では、ポリイミド等の絶縁性接着剤にＮｉＺｎ系のフェライトの磁粉を含有させることによって比透磁率が１．０よりも大きく、かつ、絶縁性接着剤の比透磁率よりも大きい材料を得ることができることから、上記絶縁性接着剤にＮｉＺｎ系のフェライトの磁粉を含有させた材料によって、接着層８を形成しており、この接着層８の膜厚は約３０μｍに形成される。
【００３０】
上記接着層８の材料の比透磁率は大きいことが望ましく、上記絶縁性接着剤に対するＮｉＺｎ系のフェライトの磁粉の含有率を高くすることで接着層８の接着材料の比透磁率を大きくすることが可能であるが、含有する磁粉の量が多過ぎると接着材料の接着強度が低下するので、第２の磁性体基板１０が剥がれ易くなる等の問題が発生する虞がある。このことから、上記第２の磁性体基板１０の剥離の問題を回避することができる適宜な量の磁粉を接着材料に含有したものによって接着層８が形成され、その接着層８の比透磁率は１．５以上を得ることができる。
【００３１】
上記積層体７の上側に接着層８を介し第２の磁性体基板１０を貼り合わせる際には、接着層８の材料は溶融した状態であることから、上記接着層８の材料は上記絶縁層６に形成された穴１６や切り欠き１８に入り込み、図２に示すように、隙間なく充填される。換言すれば、第１の磁性体基板３と第２の磁性体基板１０の間の領域は、コイルパターン４，５の積層領域Ｓを除いて、比透磁率が１．０よりも大きく、かつ、絶縁性接着剤の比透磁率よりも大きい材料により構成されている。
【００３２】
上記のように、第１の磁性体基板３と積層体７と接着層８と第２の磁性体基板１０とは一体化してブロック体に形成され、そのブロック体の外壁面には上記電極１４ａ〜１４ｄのそれぞれに一対一に対応して導通接続する外部電極（図示せず）が形成され、これら外部電極を介してコイルパターン４，５は回路に組み込まれる。
【００３３】
この実施形態例では、上記の如く、比透磁率が１．０よりも大きく、かつ、絶縁性接着材料よりも比透磁率が大きい材料により接着層８を構成すると共に、絶縁層６の穴１６と切り欠き１８に上記接着層８の材料を充填させることによって、つまり、コイルパターンの積層領域Ｓを除いた第１の磁性体基板３と第２の磁性体基板１０の間の領域を、磁性を帯びた材料によって構成することによって、コイルパターン４，５から発生する磁力線の殆どは、図２の実線に示すような閉磁路を形成する第１の磁性体基板３および第２の磁性体基板１０と、コイルパターンの積層領域Ｓを除いた部分だけを透過することになるので、磁力線の透過経路における材料の比透磁率は大きく、このことに起因して磁力線の漏れが非常に少なくなり、このことにより、コモンモードチョークコイル１における電磁結合度、インピーダンスを高めることができる。
【００３４】
これに対して、図５に示すように、第１の磁性体基板３と第２の磁性体基板１０の間の領域が、導体部分を除いて、比透磁率が非磁性材料で形成されている場合には、コイルパターン４，５から発生した磁力線は、必然的に、非磁性材料の部分を通ることとなり、この非磁性材料部分で磁力線の漏れが生じ、この磁力線の漏れに起因してコモンモードチョークコイル１においては電磁結合度、インピーダンスが低くなるという問題が生じてしまう。
【００３５】
本実施形態例では、上記の如く、磁力線の殆どは、第１の磁性体基板３および第２の磁性体基板１０と、比透磁率が１．０よりも大きく、かつ、前記絶縁性接着材料よりも大きい比透磁率の材料で形成された部分（磁性を帯びた材料部分）だけを透過することになるので、磁力線の漏れは非常に少なく、この磁力線の漏れの減少に起因してコモンモードチョークコイル１における電磁結合度、インピーダンスの低下を防止して高い電磁結合度、インピーダンスを得ることができる。この結果、優れたコモンモードノイズ除去性能を発揮するコモンモードチョークコイル１を得ることができる。
【００３６】
ところで、コイルパターン４とコイルパターン５の間の絶縁層６に磁性材料を含有させた場合、絶縁層６の比透磁率が大きくなってコイルパターン４，５から発生した磁力線は、図２の点線に示すように、コイルパターン４，５の線を中心にした閉磁路を形成してしまい、コイルパターン４とコイルパターン５の電磁結合度は非常に悪化して、コモンモードチョークコイル１の電気特性は劣悪なものとなってしまう。
【００３７】
これに対して、本実施形態例では、コイルパターン４，５の積層領域Ｓの絶縁層６は磁性材料が含有されていない非磁性材料によって形成され、それ以外の第１の磁性体基板３と第２の磁性体基板１０の間の領域は接着層８の材料、つまり、磁性を帯びた材料によって形成されているので、コイルパターン４，５から発生した磁力線は、コイルパターン４，５の線を中心とした閉磁路ではなく、コイルパターンの積層領域Ｓを中心とした図２の実線に示す閉磁路を透過することとなり、コイルパターン４とコイルパターン５の電磁結合度は向上し、コモンモードチョークコイル１の電気特性の悪化を回避することができる。
【００３８】
なお、この発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記実施形態例では、接着層８は絶縁性接着剤にＮｉＺｎ系のフェライトの磁粉を含有させた材料により形成されていたが、ＭｎＺｎ系のフェライトの磁粉や、上記ＮｉＺｎ系やＭｎＺｎ系以外のフェライトの磁粉や、フェライト以外の磁粉等の磁性材料を絶縁性接着剤に含有した材料により構成してもよい。もちろん、絶縁性接着剤に磁性材料を含有させることによって、その材料の比透磁率は１．０よりも大きく、かつ、絶縁性接着剤よりも比透磁率が大きくなるので、ＮｉＺｎ系のフェライトの磁粉以外の磁性材料を絶縁性接着剤に含有させたものを接着層８の材料に使用した場合にも、上記実施形態例同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、上記実施形態例では、絶縁層６に穴１６と切り欠き１８を形成し、それら穴１６と切り欠き１８に接着層８の材料を充填させていたが、それら穴１６と切り欠き１８には接着層８の材料とは異なる、１．０よりも大きい比透磁率を有して磁路を形成する材料を充填形成してもよい。さらに、上記実施形態例では、２個のコイルパターン４，５が積層される例を示したが、３個以上のコイルパターンを絶縁層を介して積層してもよい。さらに、コイルパターン４，５の巻回数は１巻回以上であれば数に限定されるものではなく、仕様に応じて適宜に設定されるものである。
【００４１】
さらに、上記実施形態例では、コモンモードチョークコイルを例にして説明したが、本発明はトランス等、コモンモードチョークコイル以外のコイル部品にも適用することができるものである。例えば、トランスにおいては、コイルパターン間の電磁結合度を大きくすることによってエネルギーロスを少なくすることができるとともに帯域幅を広くすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明によれば、ＮｉＺｎ系やＭｎＺｎ系のフェライトの磁粉等の磁性材料を絶縁性接着材料に含有させて比透磁率を高めた接着材料によって接着層を形成したので、コイル部品の電磁結合度を高めることができる。特に、接着層のみを比透磁率を高めた材料で形成するだけでなく、コイルパターンの積層領域の内側のコイルパターンによって囲まれる中央領域とコイルパターンの外側の縁周部分を比透磁率が大きい材料で形成したものや、コイルパターンに囲まれる中央領域の絶縁層に穴を形成し該穴に前記比透磁率を高めた接着層の材料を充填形成したものにあっては、コイルパターンから発生した磁力線の閉磁路の多くが、比透磁率が大きい（高められた）材料によって形成される部分により構成されることとなり、比透磁率が低い（小さい）ことに起因して生じる磁力線の漏れが非常に少なくなる。
【００４３】
このように、磁力線の漏れがほぼ回避される結果、コイル部品の電磁結合度が高くなり、この電磁結合度の向上に起因して優れた電気的特性を発揮するコイル部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る実施形態例を示す説明図である。
【図２】図１に示すコイル部品のｘ−ｘ断面を示す説明図である。
【図３】図１に示すコイル部品のコイルパターン形状を示す説明図である。
【図４】従来のコイル部品の一例を斜視図により示す説明図である。
【図５】図４のコイル部品を分解して示す説明図である。
【符号の説明】
１コモンモードチョークコイル
３第１の磁性体基板
４，５コイルパターン
６，６ａ，６ｂ，６ｃ絶縁層
７積層体
８接着層
１０第２の磁性体基板
１６穴

Claims

第１の磁性体基板の上側に、コイルパターンと非磁性の絶縁層が交互に積層された積層体が形成され、その積層体の上側に絶縁性接着剤の接着層を介して第２の磁性体基板が接着されているコイル部品において、上記接着層は非磁性の絶縁性接着剤に磁性材料を含有させ磁性を帯びることで比透磁率が高められており、また、上記第１の磁性体基板と第２の磁性体基板の間の領域は、そのコイルパターンの積層領域の内側のコイルパターンによって囲まれる中央領域とコイルパターンの外側の縁周部分、又は前記コイルパターンによって囲まれる中央領域が、前記比透磁率が高められた接着層の材料によって充填されていることを特徴とするコイル部品。
第１の磁性体基板の上側に、コイルパターンと非磁性の絶縁層が交互に積層された積層体が形成され、その積層体の上側に絶縁性接着剤の接着層を介して第２の磁性体基板が接着されているコイル部品において、上記接着層は非磁性の絶縁性接着剤に磁性材料を含有させ磁性を帯びることで比透磁率が高められており、上記絶縁層にはコイルパターンによって囲まれる中央領域に穴が形成され、その穴は上記比透磁率が高められた接着層の材料により充填されていることを特徴とするコイル部品。
接着層に含有される磁性材料は磁粉であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル部品。
磁粉はフェライトにより構成されていることを特徴とする請求項３記載のコイル部品。
フェライト磁粉は、ＮｉＺｎ系又はＭｎＺｎ系のフェライト磁粉により構成されていることを特徴とする請求項４記載のコイル部品。