特開 2024-27518 コイル部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027518

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】コイル部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/00 20060101AFI20240222BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20240222BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

H01F27/00 R

H01F17/00 D

H01F27/29 123

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130392

(22)【出願日】2022-08-18

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】西川 朋永

(72)【発明者】

【氏名】八木沼 一郎

(72)【発明者】

【氏名】星 武道

(72)【発明者】

【氏名】平岡 光徳

(72)【発明者】

【氏名】柴 大輝

【テーマコード（参考）】

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E070AB04

5E070AB10

5E070CB13

5E070EA01

5E070EB04

(57)【要約】

【課題】高いインダクタンスを得ることが可能であり、且つ、結合係数の調整が容易なコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１００は、磁性素体１１，１２にそれぞれ埋め込まれたコイル導体３１，３２と、磁性素体１１から露出し、コイル導体３１の一端及び他端にそれぞれ接続された端子電極２１，２２と、磁性素体１２から露出し、コイル導体３２の一端及び他端にそれぞれ接続された端子電極２３，２４と、磁性素体１１，１２間に設けられ、磁性素体１１，１２よりも透磁率の低い低透磁率層１５とを備える。これにより、低透磁率層１５に用いる磁性材料や低透磁率層の厚みによって、結合係数を調整することが可能となる。しかも、コイル導体３１，３２を磁性素体１１，１２に埋め込んでいることから、高いインダクタンスを得ることも可能となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１及び第２の磁性素体と、
前記第１及び第２の磁性素体にそれぞれ埋め込まれた第１及び第２のコイル導体と、
前記第１の磁性素体から露出し、前記第１のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第１及び第２の端子電極と、
前記第２の磁性素体から露出し、前記第２のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第３及び第４の端子電極と、
前記第１の磁性素体と前記第２の磁性素体の間に設けられ、前記第１及び第２の磁性素体よりも透磁率の低い低透磁率層と、を備えるコイル部品。

【請求項2】

前記第１及び第２のコイル導体は、いずれも層間絶縁膜を介して積層された複数のコイルパターンを含み、
前記第１及び第２の端子電極と前記第１の磁性素体、並びに、前記第３及び第４の端子電極と前記第２の磁性素体は、前記層間絶縁膜を介して分離されている、請求項１に記載のコイル部品。

【請求項3】

前記複数のコイルパターンは、前記第１及び第２の磁性素体の配列方向に積層されている、請求項２に記載のコイル部品。

【請求項4】

前記第１の端子電極と前記第３の端子電極の積層方向における距離は、前記第１のコイル導体と前記第２のコイル導体の積層方向における距離よりも大きい、請求項３に記載のコイル部品。

【請求項5】

前記第１乃至第４の端子電極と前記低透磁率層の間に位置する層間絶縁膜は、前記複数のコイルパターン間に位置する層間絶縁膜よりも膜厚が大きい、請求項３に記載のコイル部品。

【請求項6】

第３及び第４の磁性素体と、
前記第３及び第４の磁性素体にそれぞれ埋め込まれた第３及び第４のコイル導体と、
前記第３の磁性素体から露出し、前記第３のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第５及び第６の端子電極と、
前記第４の磁性素体から露出し、前記第４のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第７及び第８の端子電極と、
前記第３の磁性素体と前記第４の磁性素体の間に設けられ、前記第３及び第４の磁性素体よりも透磁率の低い別の低透磁率層と、をさらに備え、
前記第１、第２、第３及び第４の磁性素体がこの順に配列されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項7】

前記第１、第３、第５及び第７の端子電極がこの順に配列されており、
前記第３の端子電極と前記第５の端子電極の距離は、前記第１の端子電極と前記第３の端子電極の距離よりも大きく、且つ、前記第５の端子電極と前記第７の端子電極の距離よりも大きい、請求項６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、カップルドインダクタとして用いることが可能なコイル部品に関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＣ／ＤＣコンバータなどのスイッチング電源の平滑用コイルとして、カップルドインダクタと呼ばれるコイル部品が用いられることがある。カップルドインダクタは、互いに磁気結合する一対の電流経路を有しており、一方の電流経路に電流を流すと、起電力によって他方の電流経路にも電流が流れる。このため、スイッチング電源の平滑用コイルとして用いれば、突入電流のピークを低減することが可能となる。カップルドインダクタとしては、特許文献１に記載されたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１１７６７６号公報

【特許文献2】特開２０１６－１３１２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたカップルドインダクタはコイル導体が棒状であることから、高いインダクタンスを得ることが困難である。より高いインダクタンスを得るためには、特許文献２に記載されているように、スパイラル状のコイルパターンを用いる方法が考えられるが、特許文献２に記載されたコイル部品は、コイル導体が埋め込まれた２つの素体が単に接着されているだけであることから、結合係数の調整が困難であった。しかも、特許文献２に記載されたコイル部品は、素体に非磁性材料を用いていることから、十分なインダクタンスを得ることが困難であった。

【0005】

したがって、本発明は、高いインダクタンスを得ることが可能であり、且つ、結合係数の調整が容易なコイル部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によるコイル部品は、第１及び第２の磁性素体と、第１及び第２の磁性素体にそれぞれ埋め込まれた第１及び第２のコイル導体と、第１の磁性素体から露出し、第１のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第１及び第２の端子電極と、第２の磁性素体から露出し、第２のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第３及び第４の端子電極と、第１の磁性素体と第２の磁性素体の間に設けられ、第１及び第２の磁性素体よりも透磁率の低い低透磁率層とを備える。

【0007】

本発明によれば、コイル導体が埋め込まれた２つの磁性素体の間に低透磁率層が設けられていることから、低透磁率層に用いる磁性材料や低透磁率層の厚みによって、結合係数を調整することが可能となる。しかも、コイル導体を磁性素体に埋め込んでいることから、高いインダクタンスを得ることも可能となる。

【0008】

本発明において、第１及び第２のコイル導体は、いずれも層間絶縁膜を介して積層された複数のコイルパターンを含み、第１及び第２の端子電極と第１の磁性素体、並びに、第３及び第４の端子電極と第２の磁性素体は、層間絶縁膜を介して分離されていても構わない。これによれば、端子電極間における絶縁耐圧が高められる。

【0009】

本発明において、複数のコイルパターンは、第１及び第２の磁性素体の配列方向に積層されていても構わない。これによれば、コイルパターンの積層数が多い場合であっても、磁性素体の高さ方向におけるサイズを抑えることが可能となる。

【0010】

本発明において、第１の端子電極と第３の端子電極の積層方向における距離は、第１のコイル導体と第２のコイル導体の積層方向における距離よりも大きくても構わない。これによれば、端子電極間における絶縁耐圧をより高めることが可能となる。

【0011】

本発明において、第１乃至第４の端子電極と低透磁率層の間の間に位置する層間絶縁膜は、複数のコイルパターン間に位置する層間絶縁膜よりも膜厚が大きくても構わない。これによれば、端子電極間における絶縁耐圧をより高めることが可能となる。

【0012】

本発明によるコイル部品は、第３及び第４の磁性素体と、第３及び第４の磁性素体にそれぞれ埋め込まれた第３及び第４のコイル導体と、第３の磁性素体から露出し、第３のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第５及び第６の端子電極と、第４の磁性素体から露出し、第４のコイル導体の一端及び他端にそれぞれ接続された第７及び第８の端子電極と、第３の磁性素体と第４の磁性素体の間に設けられ、第３及び第４の磁性素体よりも透磁率の低い別の低透磁率層とをさらに備え、第１、第２、第３及び第４の磁性素体がこの順に配列されていても構わない。これによれば、２つのカップルドインダクタが一体化されたアレイ品を提供することが可能となる。

【0013】

本発明において、第１、第３、第５及び第７の端子電極がこの順に配列されており、第３の端子電極と第５の端子電極の距離は、第１の端子電極と第３の端子電極の距離よりも大きく、且つ、第５の端子電極と第７の端子電極の距離よりも大きくても構わない。これによれば、異なるカップルドインダクタ間における絶縁耐圧をより高めることが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

このように、本発明によれば、高いインダクタンスを得ることが可能であり、且つ、結合係数の調整が容易なコイル部品を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１００の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、コイル部品１００の模式的なＸＺ断面図である。

【図3】図３は、導体層Ｌ３のパターン形状を示す略平面図である。

【図4】図４は、コイル部品１００の等価回路図である。

【図5】図５は、端子電極２１，２３及びその周囲の拡大図である。

【図6】図６は、第１の変形例を説明するための図である。

【図7】図７は、第２の変形例を説明するための図である。

【図8】図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２００の外観を示す略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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

【0017】

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１００の外観を示す略斜視図である。

【0018】

図１に示すように、本実施形態によるコイル部品１００は、Ｘ方向に配列された磁性素体１１，１２と、磁性素体１１，１２間に配置された低透磁率層１５と、端子電極２１～２４とを備えている。磁性素体１１，１２は、金属磁性体などからなる磁性フィラーと樹脂バインダを含む複合磁性材料からなり、その内部に後述するコイル導体が埋め込まれている。このように、本実施形態においては、コイル導体を磁性素体１１，１２に埋め込んでいることから、非磁性材料からなる素体を用いた場合と比べ、より高いインダクタンスを得ることが可能となる。

【0019】

磁性素体１１に埋め込まれたコイル導体の一端及び他端は、磁性素体１１から露出する端子電極２１，２２にそれぞれ接続される。磁性素体１２に埋め込まれたコイル導体の一端及び他端は、磁性素体１２から露出する端子電極２３，２４にそれぞれ接続される。端子電極２１，２２はＹ方向に配列され、端子電極２３，２４はＹ方向に配列され、端子電極２１，２３はＸ方向に配列され、端子電極２２，２４はＸ方向に配列されている。これら端子電極２１～２４は、いずれもＸＹ平面を構成する実装面に露出するとともに、それぞれ対応するＸＺ側面にも露出している。但し、端子電極２１～２４がＸＺ側面に露出する点は必須でなく、少なくとも実装面に露出すれば足りる。

【0020】

低透磁率層１５は、磁性素体１１，１２と同様、金属磁性体などからなる磁性フィラーと樹脂バインダを含む複合磁性材料からなるが、磁性素体１１，１２よりも透磁率の低い複合磁性材料が用いられる。複合磁性材料の透磁率は、使用する磁性フィラーの種類、添加量、サイズなどによって調整することができる。

【0021】

図２は、コイル部品１００の模式的なＸＺ断面図である。

【0022】

図２に示すように、磁性素体１１にはコイル導体３１が埋め込まれ、磁性素体１２にはコイル導体３２が埋め込まれている。図２に示す例では、コイル導体３１，３２がいずれも導体層Ｌ１～Ｌ６からなる６層構造であり、各導体層Ｌ１～Ｌ６にコイルパターン４０が形成されている。導体層Ｌ１～Ｌ６は銅（Ｃｕ）などからなる。導体層Ｌ１～Ｌ６の積層方向はＸ方向であり、各導体層Ｌ１～Ｌ６の積層方向における両側には、層間絶縁膜５０が設けられている。これにより、導体層Ｌ１～Ｌ６間の絶縁が確保されるとともに、導体層Ｌ１～Ｌ６と磁性素体１１，１２の接触が防止される。

【0023】

一例として、図３に導体層Ｌ３のパターン形状を示す。図３に示すように、導体層Ｌ３には、約３ターン周回するコイルパターン４０と、端子電極パターン４１，４２が設けられている。他の導体層も同様であり、所定数周回するコイルパターン４０と、端子電極パターン４１，４２を含んでいる。そして、各導体層Ｌ１～Ｌ６に含まれるコイルパターン４０がビア導体を介して直列に接続されるとともに、導体層Ｌ１に含まれるコイルパターン４０の外周端が端子電極パターン４１に接続され、導体層Ｌ６に含まれるコイルパターン４０の外周端が端子電極パターン４２に接続される。これにより、コイル導体３１，３２は、それぞれ単一のコイルを構成する。

【0024】

端子電極パターン４１，４２の端面は、磁性素体１１，１２から露出することによって端子電極２１～２４を構成する。ここで、コイル導体３１に含まれる端子電極パターン４１の露出部分は端子電極２１を構成し、コイル導体３１に含まれる端子電極パターン４２の露出部分は端子電極２２を構成する。また、コイル導体３２に含まれる端子電極パターン４１の露出部分は端子電極２３を構成し、コイル導体３２に含まれる端子電極パターン４２の露出部分は端子電極２４を構成する。本実施形態においては、端子電極２１から端子電極２２に向かってコイル導体３１を流れる電流の周回方向と、端子電極２３から端子電極２４に向かってコイル導体３２を流れる電流の周回方向は、互いに逆である。これにより、本実施形態によるコイル部品１００は、図４に示す等価回路図のように、コイル導体３１，３２が逆方向に磁気結合するカップルドインダクタとして用いることができる。

【0025】

図５は、端子電極２１，２３及びその周囲の拡大図である。

【0026】

図５に示すように、端子電極２１，２３を構成する端子電極パターン４１の表面には、導体層Ｌ１～Ｌ６間を接続するビア導体４３が露出している。ビア導体４３が設けられていない部分には層間絶縁膜５０が露出する。また、端子電極２１，２３の周囲も層間絶縁膜５０で囲まれており、これによって端子電極２１，２３と磁性素体１１，１２の接触が防止されるとともに、端子電極２１，２３間における絶縁耐圧が向上する。端子電極２２，２４についても同様である。

【0027】

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１００は、それぞれコイル導体３１，３２が埋め込まれた磁性素体１１，１２の間に低透磁率層１５が設けられていることから、低透磁率層１５に用いる磁性材料や低透磁率層の厚みによって、結合係数を調整することが可能となる。また、耐圧の低い磁性素体１１，１２を用いているにもかかわらず、端子電極２１，２３間における絶縁耐圧及び端子電極２２，２４間における絶縁耐圧を十分に確保することも可能となる。

【0028】

このような構造を有するコイル部品１００は、コイル導体３１が埋め込まれた磁性素体１１とコイル導体３２が埋め込まれた磁性素体１２を別個に作製した後、低透磁率層１５を介して両者を貼り合わせることによって作製することができる。貼り合わせには接着剤を用いても構わないし、低透磁率層１５に含まれる未硬化状態の樹脂バインダを硬化させることによって貼り合わせても構わない。

【0029】

図６は、第１の変形例を説明するための図であり、図５に示した平面に対応している。

【0030】

図６に示す第１の変形例においては、導体層Ｌ６と低透磁率層１５の間に位置する層間絶縁膜５０の積層方向（Ｘ方向）における厚さＴ１が他の層間絶縁膜５０の積層方向における厚さＴ２よりも大きい。これによれば、低透磁率層１５のＸ方向における厚みを変更することなく、端子電極２１，２３間のＸ方向における距離、並びに、端子電極２２，２４間のＸ方向における距離が拡大するとともに、両者間に位置する層間絶縁膜５０の厚みが増大することから、絶縁耐圧をより高めることが可能となる。

【0031】

図７は、第２の変形例を説明するための図であり、図５に示した平面に対応している。

【0032】

図７に示す第２の変形例においては、導体層Ｌ６に位置する端子電極パターン４１，４２が削除されている。これにより、端子電極２１，２３間（２２，２４間）のＸ方向における距離Ｗ１が拡大し、コイル導体３１に属する導体層Ｌ６とコイル導体３２に属する導体層Ｌ６のＸ方向における距離Ｗ２よりも大きくなることから、絶縁耐圧をよりいっそう高めることが可能となる。

【0033】

図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２００の外観を示す略斜視図である。

【0034】

図８に示すように、第２の実施形態によるコイル部品２００は、上述した第１の実施形態によるコイル部品１００が２個接続された構造を有している。つまり、Ｘ方向に配列された磁性素体１１～１４と、磁性素体１３，１４間に配置された低透磁率層１６と、端子電極２１～２８とを備えている。磁性素体１３，１４は磁性素体１１，１２と同じ磁性材料からなり、低透磁率層１６は低透磁率層１５と同じ磁性材料からなる。つまり、低透磁率層１６は、磁性素体１１～１４よりも透磁率の低い複合磁性材料が用いられる。

【0035】

このような構造を有するコイル部品２００は、２つのカップルドインダクタのアレイ品として用いることができる。しかも、端子電極２３，２５間の距離Ｗ４は、端子電極２１，２３間の距離Ｗ３及び端子電極２５，２７間の距離Ｗ３よりも大きく、これにより、異なるカップルドインダクタ間における絶縁耐圧が十分に確保される。

【0036】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0037】

１１～１４ 磁性素体
１５，１６ 低透磁率層
２１～２８ 端子電極
３１，３２ コイル導体
４０ コイルパターン
４１，４２ 端子電極パターン
４３ ビア導体
５０ 層間絶縁膜
１００，２００ コイル部品
Ｌ１～Ｌ６ 導体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】