特許 6221240 コイル部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221240

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】コイル部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/00 20060101AFI20171023BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H01F15/14

   H01F17/00 D

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-9974(P2013-9974)

(22)【出願日】2013年1月23日

(65)【公開番号】特開2014-143263(P2014-143263A)

(43)【公開日】2014年8月7日

【審査請求日】2015年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(74)【代理人】

【識別番号】100130982

【弁理士】

【氏名又は名称】黒瀬 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100127199

【弁理士】

【氏名又は名称】三谷 拓也

(72)【発明者】

【氏名】友成 寿緒

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０６０５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３２４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０３４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８５４２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ２７／００

Ｈ０１Ｆ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性体からなる基体と、
前記基体の内部に設けられた単一のコイル導体と、
前記基体の表面に設けられ、前記コイル導体の一端及び他端に電気的に接続された一対の端子電極とを備え、
前記基体は、互いに同じ材料からなる複数の磁性体層の積層体からなり、
前記コイル導体は、前記複数の磁性体層の主面にそれぞれ形成された複数の配線パターンと、前記複数の磁性体層の各々を貫通する複数のスルーホール導体との組み合わせからなり、
前記コイル導体は、
前記一端から前記他端に向かって所定の方向に巻回された順巻き部と、
前記順巻き部の任意の位置に挿入され、前記順巻き部とは逆方向に当該順巻き部よりも少ないターン数で巻回された、前記順巻き部と磁気結合する逆巻き部とを備えることを特徴とするコイル部品。

【請求項2】

前記逆巻き部は、前記コイル導体の始端又は終端に設けられている、請求項１に記載のコイル部品。

【請求項3】

前記逆巻き部は、前記複数の磁性体層のうちの一つの主面に形成された単一の配線パターンからなる、請求項１又は２に記載のコイル部品。

【請求項4】

前記一つの主面には、前記複数の配線パターンのうち、前記順巻き部を構成する配線パターンと前記逆巻き部を構成する配線パターンの両方が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のコイル部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイル部品に関し、特に、フェライトビーズの構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、小型電子機器のバッテリーを非接触給電により充電する試みがなされている。電磁結合方式の非接触給電では、電子機器に受電用コイルと充電回路を設け、送電装置の給電用コイルから放射された電磁エネルギーを受電コイルで受電する。受電コイルに誘起された電流は充電回路を介してバッテリーに供給される。

【0003】

上記小型電子機器が携帯電話等の無線通信端末である場合、実際の通信に用いる電波は通信用アンテナで受信される。しかし、受電用コイルもこの電波を拾い、この電波が受電用コイルに吸収されてしまい、これにより通信用アンテナによる電波の受信感度が低下してしまうという問題がある。非接触給電における現行の搬送周波数は１００〜２００ｋＨｚであるが、最近は６〜１３．５６ＭＨｚというより高い周波数の使用が試みられており、周波数が高くなるほどこのような問題が顕著になる。

【0004】

この問題を解決するため、無線通信端末にフェライトビーズインダクタ（以下、単にフェライトビーズという）を使用することが検討されている。フェライトビーズはコイル部品の一つであり、高周波ノイズを除去して低い周波数の信号を通過させるノイズフィルタ（ローパスフィルタ）である。フェライトビーズの構造は通常の積層型インダクタと同じであるが（特許文献１、２参照）、その材料には高周波での損失が大きなフェライト等の磁性材料が用いられ、高周波ノイズを熱に変換して吸収する。すなわち、フェライトビーズは高周波において抵抗と等価である。

【0005】

図７に示すように、フェライトビーズ２０は受電用コイル２１と充電回路２２との間、特に受電用コイル２１の直後に挿入される。受電用コイル２１に発生した高周波の誘導電流は入力インピーダンスが低い充電回路２２に向かって流れようとするが、フェライトビーズ２０の高周波でのインピーダンスが高いことにより、充電回路２２への流入が阻止される。したがって、通信用の電波の吸収を抑制することが可能となる。一方、低周波の誘導電流はフェライトビーズ２０を通過し、充電回路２２を介してバッテリー２３に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−７２２６７号公報

【特許文献2】特開２０１１−４９４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

無線通信端末の非接触給電に用いられるフェライトビーズには、非接触給電の低い周波数帯（例えば６〜１３．５６ＭＨｚ）の損失は小さく、通信に用いる高い周波数帯（７００〜３ＧＨｚ）の損失は大きいことが要求される。しかしながら、従来の一般的なフェライトビーズの構造では所望の特性を得ることができず、さらなる改良が求められていた。

【0008】

したがって、本発明の目的は、低周波のインピーダンスを低くして信号の通過特性を良好にし、高周波のインピーダンスは高く維持して従来通りノイズを低減することが可能なコイル部品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明によるコイル部品は、磁性体からなる基体と、前記基体の内部に設けられたコイル導体と、前記基体の表面に設けられ、前記コイル導体の一端及び他端に電気的に接続された一対の端子電極とを備え、前記コイル導体は、前記一端から前記他端に向かって所定の方向に巻回された順巻き部と、前記順巻き部の任意の位置に挿入され、前記順巻き部とは逆方向に当該順巻き部よりも少ないターン数で巻回された逆巻き部とを備えることを特徴とする。

【0010】

磁性体内のコイル導体はフェライトビーズとして機能するが、コイル導体の順巻き部に接続された逆巻き部を有することにより、例えば１０ＭＨｚ以下の低周波におけるインピーダンスを低くすることができ、低周波信号の通過特性を高くすることができる。一方、例えば１００ＭＨｚ以上の高周波においては、逆巻き部の影響を無視することができ、コイル部品をフェライトビーズとして機能させることができる。したがって、高周波におけるインピーダンスを高くすることができ、高周波ノイズを低減することができる。

【0011】

本発明において、前記逆巻き部は、前記コイル導体の始端又は終端に設けられていることが好ましい。この構成によれば、順巻き部が逆巻き部によって分割されないので、順巻き部に発生する誘導電流を大きくすることができる。

【0012】

本発明において、前記基体は、複数の磁性体層の積層体からなり、前記コイル導体は、前記複数の磁性体層の主面にそれぞれ形成された複数の配線パターンと、前記複数の磁性体層の各々を貫通する複数のスルーホール導体との組み合わせからなり、前記逆巻き部は、前記複数の磁性体層のうちの一つの主面に形成された単一の配線パターンからなることが好ましい。この構成によれば、基体の内部の限られたスペースにコイル導体の逆巻き部を容易にレイアウトすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、インピーダンスカーブの立ち上がりを１０ＭＨｚ以上の高周波にし、これにより１０ＭＨｚ以下の低周波でのインピーダンスが低く、数百ＭＨｚ以上の高周波でのインピーダンスが高いコイル部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の構成を示す略斜視図である。

【図2】図２は、コイル部品１の層構造を示す分解斜視図である。

【図3】図３は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品２の層構造を示す分解斜視図である。

【図4】図４は、本発明の第３の実施の形態によるコイル部品３の層構造を示す分解斜視図である。

【図5】図５は、本発明の第４の実施の形態によるコイル部品４の構成を示す略斜視図である。

【図6】図６は、コイル部品４の層構造を示す分解斜視図である。

【図7】図７は、無線通信端末の非接触給電方式によるバッテリー充電システムを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

【0016】

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の構成を示す略斜視図である。また、図２は、コイル部品１の層構造を示す分解斜視図である。

【0017】

図１に示すように、コイル部品１は、略直方体状の基体１０と、基体１０の長手方向（Y方向）の両端部に形成された一対の端子電極１１ａ，１１ｂとを備えており、基体１０の内部には後述するコイル導体１２が設けられている。

【0018】

図２に示すように、基体１０は配線パターン及びスルーホール導体が必要に応じて形成された複数の磁性体層の積層体からなり、磁性体層は絶縁体からなる。本実施形態による基体１０は、第１〜第１０の磁性体層１０ａ〜１０ｊが下から順に積層されたものである。磁性体層１０ａ〜１０ｊは、フェライト粉末等の磁性体材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。またコイル導体１２、閉ループ導体１３、並びに端子電極１１ａ，１１ｂは、導電性材料（たとえば、Ａｇ粉末又はＰｄ粉末など）を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。

【0019】

コイル導体１２は、第３〜第７の磁性体層１０ｃ〜１０ｇの主面（上面）にそれぞれ形成された第１〜第５の配線パターン１４ａ〜１４ｅと、第４〜第７の磁性体層１０ｂ〜１０ｅにそれぞれ形成された第１〜第４のスルーホール導体１５ａ〜１５ｄとの組み合わせからなる。第１〜第５の配線パターン１４ａ〜１４ｅは第１〜第４のスルーホール導体１５ａ〜１５ｄを介して直列に接続され、ヘリカルパターンを構成している。第１の配線パターン１４ａは直線パターンであり、第２〜第５の配線パターン１４ｂ〜１４ｅはＬ字パターンである。

【0020】

第１の配線パターン１４ａの一端は、第３の磁性体層１０ｃの長手方向の一端側まで引き出されており、端子電極１１ａに接続されている。第１の配線パターン１４ａの他端は、第１のスルーホール導体１５ａを介して第２の配線パターン１４ｂの一端に接続されており、第２の配線パターン１４ｂの他端は、第２のスルーホール導体１５ｂを介して第３の配線パターン１４ｃの一端に接続されており、第３の配線パターン１４ｃの他端は、第３のスルーホール導体１５ｃを介して第４の配線パターン１４ｄの一端に接続されており、第４の配線パターン１４ｄの他端は、第４のスルーホール導体１５ｄを介して第５の配線パターン１４ｅの一端に接続されている。第５の配線パターン１４ｅの他端は、第７の磁性体層１０ｇの長手方向の他端側に引き出されており、端子電極１１ｂに接続されている。

【0021】

コイル導体１２は、所定の方向に巻回されてコイル導体１２の主要部をなす順巻き部１２Ａと、順巻き部１２Ａと逆方向に巻回されてコイル導体１２の一部をなす逆巻き部１２Ｂを有している。

【0022】

第１の配線パターン１４ａの一端（端子電極１１ａ）から第５の配線パターン１４ｅの他端（端子電極１１ｂ）に向かって流れる電流をコイル部品６の上方から見るとき、第１、第２、第４、第５の配線パターン１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅに流れる電流の向きは右回りであるが、第３の配線パターン１４ｃに流れる電流の向きは左回りである。このように、コイル導体１２の大部分は右回りのループ（順巻き部１２Ａ）を構成しているが、コイル導体１２の一部（第３の配線パターン１４ｃ）が左回りのループ（逆巻き部１２Ｂ）を構成している。

【0023】

逆巻き部１２Ｂの形状や長さはその効果を得られる限りにおいて特に限定されず、例えばＬ字パターンに代えて直線パターンやＵ字パターンとしてもよい。ただし、逆巻き部１２Ｂのターン数は順巻き部１２Ａのターン数よりも小さい。換言すれば、コイル導体１２を構成する互いに逆方向に巻回された２つの部分のうち、ターン数の大きい部分が順巻き部１２Ａであり、ターン数の小さい部分が逆巻き部１２Ｂであると定義することができる。

【0024】

本実施形態において、逆巻き部１２Ｂは、複数の磁性体層のうちの一つ（ここでは第５の磁性体層１０ｅ）の主面に形成された単一の配線パターンからなることが好ましい。この構成によれば、基体１０の内部の限られたスペースにコイル導体の逆巻き部１２Ｂを容易にレイアウトすることができる。

【0025】

コイル導体１２に電流が流れるとき、１０ＭＨｚ以下の低周波では順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂとの磁気結合によって逆巻き部１２Ｂが順巻き部１２Ａのインダクタンスを低める方向に作用するため、コイル導体１２のインピーダンス（インダクタンス）が低下する。一方、１００ＭＨｚ以上の高周波では順巻き部１２Ａ、逆巻き部１２Ｂ間での漏れインダクタンス成分でインピーダンスが高くなるため、コイル部品６は本来のフェライトビーズとして機能する。すなわち、高周波では等価的に抵抗として機能し、コイル部品６のインピーダンスが増加する。このようなコイル部品６を非接触給電システムの受電用コイルの直後に挿入した場合には、受電用コイルに発生する誘導電流の高周波成分の吸収を防止することができる。したがって、非接触給電方式によるバッテリーの充電機能を備えた無線通信機器において、通信の受信感度の低下を防止することができる。

【0026】

図３は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品２の層構造を示す分解斜視図である。

【0027】

図３に示すように、このコイル部品２の特徴は、逆巻き部１２Ｂが第３の磁性体層１０ｃの主面に形成されており、コイル導体１２の始端（又は終端）を構成している点にある。第１の配線パターン１４ａの一端（端子電極１１ａ）から第５の配線パターンの他端（端子電極１１ｂ）に向かって流れる電流をコイル部品２の上方から見るとき、第１の配線パターン１４ａは右回りであるが、第２、第３、第４、第５の配線パターン１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに流れる電流の向きは左回りである。

【0028】

このように、本実施形態においてもコイル導体１２の大部分は左回りのループ（順巻き部１２Ａ）を構成しているが、一部が右回りのループ（逆巻き部１２Ｂ）を構成している。したがって、低周波においてコイル導体１２の順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂとの磁気結合によって低周波でのインピーダンス（インダクタンス）が低下する。また、高周波では順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂとの間の漏れインダクタンス成分によってインピーダンスが高くなるため、本来のフェライトビーズとして機能する。

【0029】

さらに、本実施形態においては、逆巻き部１２Ｂがコイル導体１２の始端又は終端に設けられているので、順巻き部１２Ａが逆巻き部１２Ｂによって分割されない。したがって、順巻き部１２Ａに発生する誘導電流を大きくすることができ、順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂの磁気結合を強くすることができる。

【0030】

図４は、本発明の第３の実施の形態によるコイル部品３の層構造を示す分解斜視図である。

【0031】

図４に示すように、このコイル部品３の特徴は、第５の磁性体層１０ｅの主面にコイル導体１２の順巻き部１２Ａの一部と逆巻き部１２Ｂの両方が形成されている点にある。第５の磁性体層１０ｅ上の逆巻き部１２ＢはＵ字パターン１４ｃ_１であり、順巻き部１２ＡはＬ字パターン１４ｃ_２であり、これらは連続する一本の線パターン（Ｓ字パターン）を構成している。本実施形態において、順巻き部１２Ａは右回りであり、逆巻き部１２Ｂは左回りである。

【0032】

このように、本実施形態においてもコイル導体１２の大部分は右回りのループ（順巻き部１２Ａ）を構成しているが、一部が左回りのループ（逆巻き部１２Ｂ）を構成している。したがって、低周波においてコイル導体１２の順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂとの磁気結合によって低周波でのインピーダンス（インダクタンス）が低下する。また、高周波では順巻き部１２Ａと逆巻き部１２Ｂとの間の漏れインダクタンス成分によってインピーダンスが高くなるため、本来のフェライトビーズとして機能する。

【0033】

図５は、本発明の第４の実施の形態によるコイル部品４の構成を示す略斜視図である。図６は、コイル部品４の層構造を示す分解斜視図である。

【0034】

図５及び図６に示すように、このコイル部品４の特徴は、コイル導体１２の両端がその中心軸Ｄと平行な方向（Ｙ方向）に引き出されて端子電極１１ａ，１１ｂに接続されている点にある。図６において、本実施形態による基体１０は、第１〜第１３の磁性体層１０ａ〜１０ｍが下から順に積層されたものであり、第４の磁性体層１０ｄの主面に形成された配線パターン１４ａの一端は、磁性体層１０ｄの長手方向の一端側まで引き出されることなく、スルーホール導体１５ｇ、引き出し導体１６ａ、スルーホール導体１５ｈを介して、第１の磁性体層１０ａの外側表面に設けられた端子電極１１ａ（図５参照）に接続される。また、第１０の磁性体層１０ｊの主面に形成された第７の配線パターン１４ｇの他端は、磁性体層１０ｊの長手方向の他端側に引き出されることなく、スルーホール導体１５ｉ、引き出し導体１６ｂ、スルーホール導体１５ｊを介して、第１３の磁性体層１０ｍの外側表面に設けられた端子電極１１ｂ（図５参照）に接続される。

【0035】

配線パターン１４ａ〜１４ｇはＬ字パターンではなくコの字（略Ｕ字）パターンであり、このうち配線パｔ-アン１４ｂが逆巻き部１２Ｂを構成しており、それ以外の配線パターン１４ａ、１４ｃ〜１４ｇは順巻き部１２Ａを構成している。このように、本実施形態によるコイル部品４は、コイル導体１２の中心軸Ｄが積層方向と平行でかつ実装面と平行な方向を向いているが、第１の実施の形態によるコイル部品１等と同様の効果を奏することができる。

【0036】

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。例えば、本発明において磁性体層の層数やコイル導体のターン数は特に限定されない。

【符号の説明】

【0037】

１〜４ コイル部品
１０ 基体
１０ａ〜１０ｆ 磁性体層
１１ａ，１１ｂ 端子電極
１２ コイル導体
１２Ａ 順巻き部
１２Ｂ 逆巻き部
１４，１４ａ〜１４ｅ 配線パターン
１５ａ〜１５ｅ スルーホール導体
２０ フェライトビーズ
２１ 受電用コイル
２１ フェライトビーズ
２２ 充電回路
２３ バッテリー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】