JP2019003993A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】スパイラル状の平面導体がスリットによって径方向に分離されたコイルにおいて、内周側に位置する導体部分と外周側に位置する導体部分の電流密度分布を均一化する。【解決手段】第１のコイル部１００は、スパイラル状のスリットＳＬ１によって径方向に分離された第１及び第２の導体部分Ｃ１，Ｃ２を含む。第２のコイル部２００は、スパイラル状のスリットＳＬ２によって径方向に分離された第３及び第４の導体部分Ｃ３，Ｃ４を含む。内周側に位置する第１の導体部分Ｃ１の内周端Ｃ１ａは、外周側に位置する第４の導体部分Ｃ４の内周端Ｃ４ａに接続され、外周側に位置する第２の導体部分Ｃ２の内周端Ｃ２ａは、内周側に位置する第３の導体部分Ｃ３の内周端Ｃ３ａに接続される。本発明によれば、内外周差が相殺されることから、電流密度分布がより均一化され、直流抵抗や交流抵抗が低減される。【選択図】図１

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、スパイラル状の平面導体を有するコイル部品に関する。

各種電子機器に用いられるコイル部品としては、磁性コアにワイヤ（被覆導線）を巻回したタイプのコイル部品の他、絶縁層の表面にスパイラル状の平面導体を複数ターンに亘って形成したタイプのコイル部品が知られている。例えば、特許文献１には、複数の絶縁層にそれぞれスパイラル状の平面導体を形成し、その内周端同士または外周端同士を接続した構成を有するコイル部品が開示されている。

スパイラル状の平面導体からなるコイル部品において、直流抵抗や交流抵抗を低減するためには、スパイラル状の平面導体の導体幅を大きくすればよい。

特開２０１３−２５１４５５号公報 特開２００１−３１９８１３号公報

しかしながら、平面導体の導体幅を単純に大きくするだけでは、電流密度の偏りが拡大するため、直流抵抗や交流抵抗を十分に低減することは困難である。電流密度をより均一化する方法としては、特許文献２に記載されているように、平面導体の各ターンをスパイラル状のスリットによって複数本に分離する方法が挙げられるが、この場合には、同一ターンを構成する平面導体のうち、内周側に位置する導体部分と外周側に位置する導体部分の電流密度分布に差が生じるという問題が発生する。

したがって、本発明は、直流抵抗や交流抵抗を低減することが可能であり、且つ、内周側に位置する導体部分と外周側に位置する導体部分の電流密度分布をより均一化することが可能なコイル部品を提供することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回された第１のコイル部と、前記第１のコイル部と重なり、複数ターンに亘って前記第１のコイル部とは逆方向にスパイラル状に巻回された第２のコイル部とを備え、前記第１のコイル部の少なくとも最内周ターンは、スパイラル状のスリットによって径方向に分離された第１及び第２の導体部分を含み、前記第２のコイル部の少なくとも最内周ターンは、スパイラル状のスリットによって径方向に分離された第３及び第４の導体部分を含み、前記第１の導体部分は、前記第２の導体部分よりも内周側に位置し、前記第３の導体部分は、前記第４の導体部分よりも内周側に位置し、前記第１の導体部分の内周端は、前記第４の導体部分の内周端に接続され、前記第２の導体部分の内周端は、前記第３の導体部分の内周端に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２のコイル部の少なくとも最内周ターンがスパイラル状のスリットによって径方向に分離されていることから、電流密度の偏りが低減され、直流抵抗や交流抵抗を低減することができる。しかも、内周側に位置する第１の導体部分が外周側に位置する第４の導体部分に接続され、外周側に位置する第２の導体部分が内周側に位置する第３の導体部分に接続されることから、内周側に位置する導体部分と外周側に位置する導体部分の電流密度分布をより均一化することも可能となる。これにより、直流抵抗や交流抵抗をよりいっそう低減することができる。

本発明において、第１のコイル部の最内周ターンを含む各ターンは、スリットによって第１及び第２の導体部分に分離され、第２のコイル部の最内周ターンを含む各ターンは、スリットによって第３及び第４の導体部分に分離されていても構わない。これによれば、電流密度の偏りがより低減されることから、直流抵抗や交流抵抗をよりいっそう低減することが可能となる。

本発明において、第１乃至第４の導体部分は、径方向における位置が変化しない円周領域と、径方向における位置が遷移する遷移領域を有しており、第１の導体部分の円周領域と第３の導体部分の円周領域は互いに重なり、第２の導体部分の円周領域と第４の導体部分の円周領域は互いに重なっていても構わない。これによれば、第１及び第２のコイル部のパターン設計が容易となる。

本発明によるコイル部品は、絶縁フィルムをさらに備え、第１のコイル部は絶縁フィルムの一方の表面に形成され、第２のコイル部は絶縁フィルムの他方の表面に形成され、第１の導体部分の内周端と第４の導体部分の内周端は、絶縁フィルムを貫通して設けられた第１のスルーホール導体を介して接続され、第２の導体部分の内周端と第３の導体部分の内周端は、絶縁フィルムを貫通して設けられた第２のスルーホール導体を介して接続されていても構わない。これによれば、コイル部品の作製が容易となる。この場合、本発明によるコイル部品は、突起部を有する磁性体をさらに備え、絶縁フィルムには第１及び第２のコイル部の内径領域に相当する部分に貫通孔が設けられており、磁性体の突起部は、絶縁フィルムの貫通孔に挿入されていても構わない。これによれば、高いインダクタンスを得ることが可能となる。

本発明によるコイル部品は、第１及び第２のコイル部からなる組を複数組備え、これら複数組が並列接続されていても構わない。これによれば、直流抵抗および交流抵抗をよりいっそう低減することが可能となる。

このように、本発明によれば、直流抵抗や交流抵抗が低減されるとともに、内周側に位置する導体部分と外周側に位置する導体部分の電流密度分布をより均一化することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の主要部の構造を説明するための略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の平面図である。 図３（ａ）は第１のコイル部１００の平面図であり、図３（ｂ）は第２のコイル部２００の平面図である。 図４は、コイル部品１０の等価回路図である。 図５は、コイル部品１０の断面図である。 図６は、磁性体１２を設けた例を示す断面図である。 図７は、別の磁性体１３をさらに設けた例を示す断面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２０の主要部の構造を説明するための略斜視図である。 図９は、コイル部品２０の等価回路図である。 図１０は、磁性体１２を設けた例を示す断面図である。

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。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の主要部の構造を説明するための略斜視図である。また、図２は、コイル部品１０の平面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、第１のコイル部１００と第２のコイル部２００を有し、これらが互いに重なる構成を有している。第１のコイル部１００及び第２のコイル部２００は、いずれも複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回されたスパイラル状平面導体からなる。第１のコイル部１００の巻回方向と第２のコイル部２００の巻回方向は互いに逆である。具体的には、外周端を始点とした場合、第１のコイル部１００は時計回り（右回り）に巻回されているのに対し、第２のコイル部２００は反時計回り（左回り）に巻回されている。そして、第１のコイル部１００の内周端と第２のコイル部２００の内周端は、第１及び第２のスルーホール導体ＴＨ１，ＴＨ２を介して互いに接続されており、これによって一つのコイルを構成している。

図３（ａ）は第１のコイル部１００の平面図であり、図３（ｂ）は第２のコイル部２００の平面図である。

図３（ａ）に示すように、第１のコイル部１００は、５ターンに亘ってスパイラル状に巻回されたスパイラル状平面導体によって構成される。ここで、第１のコイル部１００を構成する各ターン１０１〜１０５にはスパイラル状のスリットＳＬ１が設けられており、これによって各ターン１０１〜１０５は、径方向に分離された第１及び第２の導体部分Ｃ１，Ｃ２によって構成される。同一ターン内においては、第１の導体部分Ｃ１は第２の導体部分Ｃ２よりも内周側に位置する。

第１のコイル部１００を構成するスパイラル状平面導体は、径方向における位置が遷移する遷移領域Ｓ１を有しており、この遷移領域Ｓ１を境界として第１ターン１０１〜第５ターン１０５からなる５ターンが定義される。第１ターン１０１は最外周ターンであり、第５ターン１０５は最内周ターンである。各ターン１０１〜１０５の遷移領域Ｓ１以外の部分は、径方向における位置が変化しない円周領域である。そして、第１ターン１０１の端部が第１のコイル部１００の外周端を構成し、第５ターン１０５の端部が第１のコイル部１００の内周端を構成する。第１のコイル部１００の外周端は、引き出しパターン１１０を介して端子電極１００Ａに接続される。引き出しパターン１１０にはスリットが設けられていない。

図３（ｂ）に示すように、第２のコイル部２００は、５ターンに亘ってスパイラル状に巻回されたスパイラル状平面導体によって構成される。ここで、第２のコイル部２００を構成する各ターン２０１〜２０５にはスパイラル状のスリットＳＬ２が設けられており、これによって各ターン２０１〜２０５は、径方向に分離された第３及び第４の導体部分Ｃ３，Ｃ４によって構成される。同一ターン内においては、第３の導体部分Ｃ３は第４の導体部分Ｃ４よりも内周側に位置する。

第２のコイル部２００を構成するスパイラル状平面導体は、径方向における位置が遷移する遷移領域Ｓ２を有しており、この遷移領域Ｓ２を境界として第１ターン２０１〜第５ターン２０５からなる５ターンが定義される。第１ターン２０１は最外周ターンであり、第５ターン２０５は最内周ターンである。各ターン２０１〜２０５の遷移領域Ｓ２以外の部分は、径方向における位置が変化しない円周領域である。そして、第１ターン２０１の端部が第２のコイル部２００の外周端を構成し、第５ターン２０５の端部が第２のコイル部２００の内周端を構成する。第２のコイル部２００の外周端は、引き出しパターン２１０を介して端子電極２００Ａに接続される。引き出しパターン２１０にはスリットが設けられていない。

このように、本実施形態においては、第１及び第２のコイル部１００，２００を構成する各ターンがスパイラル状のスリットＳＬ１，ＳＬ２によって径方向に分離されていることから、このようなスリットＳＬ１，ＳＬ２を設けない場合と比べて、電流密度の偏りが低減される。その結果、直流抵抗や交流抵抗を低減することができる。

本実施形態においては、図２に示すように、積層方向から見ると第１の導体部分Ｃ１の円周領域と第３の導体部分Ｃ３の円周領域が互い重なっている。同様に、積層方向から見ると、第２の導体部分Ｃ２の円周領域と第４の導体部分Ｃ４の円周領域が互い重なっている。本発明において上記の構成を採ることは必須でないが、上記の構成を採れば、第１及び第２のコイル部１００，２００のパターン設計が容易となるという利点がある。

そして、第１のコイル部１００に含まれる第１の導体部分Ｃ１の内周端Ｃ１ａは、第１のスルーホール導体ＴＨ１を介して、第２のコイル部２００に含まれる第４の導体部分Ｃ４の内周端Ｃ４ａに接続される。また、第１のコイル部１００に含まれる第２の導体部分Ｃ２の内周端Ｃ２ａは、第２のスルーホール導体ＴＨ２を介して、第２のコイル部２００に含まれる第３の導体部分Ｃ３の内周端Ｃ３ａに接続される。

かかる構成により、第１のコイル部１００と第２のコイル部２００は、図４に示すように、直列接続された２つのコイルとして機能する。合計のターン数は１０ターンである。直列接続された２つのコイルの一端は、端子電極１００Ａであり、他端は端子電極２００Ａである。上述の通り、第１のコイル部１００は、第１及び第２の導体部分Ｃ１，Ｃ２に分かれており、第２のコイル部２００は、第３及び第４の導体部分Ｃ３，Ｃ４に分かれている。そして、本実施形態においては、内周側に位置する第１の導体部分Ｃ１と外周側に位置する第４の導体部分Ｃ４が互いに接続され、外周側に位置する第２の導体部分Ｃ２と内周側に位置する第３の導体部分Ｃ３が互いに接続されることから、内外周差が相殺される。これにより、電流密度分布がより均一化されることから、直流抵抗や交流抵抗をよりいっそう低減することが可能となる。

図５は、本実施形態によるコイル部品１０の断面図である。

図５に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、ＰＥＴ樹脂などからなる絶縁フィルム１１の一方の表面１１ａに第１のコイル部１００が形成され、他方の表面１１ｂに第２のコイル部２００が形成された構成を有している。図示しないが、第１及び第２のスルーホール導体ＴＨ１，ＴＨ２は、絶縁フィルム１１を貫通して設けられる。このように、絶縁フィルム１１の表裏に第１及び第２のコイル部１００，２００を形成すれば、これらを同時に形成することが可能となる。そして、第１及び第２のコイル部１００，２００を覆うよう、絶縁フィルム１１の表裏を樹脂材料などによってモールドすれば、第１及び第２のコイル部１００，２００を保護することが可能となる。モールド材料としては、十分な絶縁性を有している限り、磁性材料を用いても構わない。

また、表裏に第１及び第２のコイル部１００，２００を形成した絶縁フィルム１１を磁性体からなる基板に載置することも可能である。この場合、図６に示すように、絶縁フィルム１１の中央部、つまり、第１及び第２のコイル部１００，２００の内径領域に相当する部分に貫通孔１１ｃを設け、磁性体１２の突起部１２ａを絶縁フィルム１１の貫通孔１１ｃに挿入すれば、高いインダクタンスを得ることが可能となる。この場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、磁性体１２を構成する材料よりも複素透磁率の虚部（μ"）の大きい材料からなる別の磁性体１３を、磁性体１２の底面や側面に設けても構わない。これによれば、外部への漏れ磁束が低減されることから、隣接する他の部品に対する影響を低減することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２０の主要部の構造を説明するための略斜視図である。

図８に示すように、本実施形態によるコイル部品２０は、第１のコイル部１００、第２のコイル部２００、第１のスルーホール導体ＴＨ１及び第２のスルーホール導体ＴＨ２からなる組を２組（組Ａと組Ｂ）備えている。組Ａに含まれる端子電極１００Ａと組Ｂに含まれる端子電極１００Ａは、接続導体３０１を介して互いに接続される。また、組Ａに含まれる端子電極２００Ａと組Ｂに含まれる端子電極２００Ａは、接続導体３０２を介して互いに接続される。

これにより、組Ａと組Ｂは並列接続されるため、本実施形態によるコイル部品２０は、図９に示すように、直列接続された２つのコイル（Ｃ１とＣ４又はＣ２とＣ３）が４個並列に接続された構成となる。これにより、直流抵抗や交流抵抗をより低減することが可能となる。尚、並列接続する組の数は２つに限定されず、３組以上を並列接続しても構わない。さらには、複数の組を並列接続するのではなく、直列接続しても構わない。

図１０に示すように、組Ａ及び組Ｂは、それぞれ別の絶縁フィルム１４Ａ，１４Ｂに形成することができる。つまり、組Ａを構成する第１のコイル部１００及び第２のコイル部２００を絶縁フィルム１４Ａの表裏に形成し、組Ｂを構成する第１のコイル部１００及び第２のコイル部２００を絶縁フィルム１４Ｂの表裏に形成すればよい。そして、組Ａと組Ｂを両面粘着テープなどからなる接着層１５を介して積層し、突起部１２ａを有する磁性体１２に載置すれば、高いインダクタンスを得ることが可能となる。

尚、図８に示す例では、組Ａを構成する第２のコイル部２００と組Ａを構成する第１のコイル部１００が対向する配置を有しているが、組Ａと組Ｂの配置がこれに限定されるものではない。したがって、組Ａを構成する第１のコイル部１００と組Ｂを構成する第１のコイル部１００が対向する配置であっても構わないし、組Ａを構成する第２のコイル部２００と組Ｂを構成する第２のコイル部２００が対向する配置であっても構わない。

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。

例えば、上述した各実施形態では、絶縁フィルム１１（１４Ａ，１４Ｂ）の表裏に第１及び第２のコイル部１００，２００を形成しているが、本発明がこのような構成に限定されるものではなく、基板上に第１及び第２のコイル部１００，２００を積層し、これらを層間絶縁膜によって分離する構成であっても構わない。

また、上述した各実施形態では、第１及び第２のコイル部１００，２００を構成する全てのターンがスパイラル状のスリットによって径方向に分離されているが、本発明において、全てのターンをスリットによって径方向に分離することは必須でなく、少なくとも最内周ターン（ターン１０５とターン２０５）がスリットによって径方向に分離されていれば足りる。

さらに、上述した各実施形態では、第１及び第２のコイル部１００，２００を構成する各ターンをそれぞれ１本のスリットによって２つに分離しているが、本発明における各ターンの分離数が２つに限定されるものではない。したがって、２本以上のスリットを用いて各ターンを３つ以上に分離しても構わない。

１０，２０ コイル部品
１１，１４Ａ，１４Ｂ 絶縁フィルム
１１ａ 絶縁フィルムの一方の表面
１１ｂ 絶縁フィルムの他方の表面
１１ｃ 貫通孔
１２，１３ 磁性体
１２ａ 突起部
１５ 接着層
１００ 第１のコイル部
２００ 第２のコイル部
１００Ａ，２００Ａ 端子電極
１０１〜１０５，２０１〜２０５ ターン
１１０，２１０ 引き出しパターン
３０１，３０２ 接続導体
Ａ，Ｂ 組
Ｃ１ 第１の導体部分
Ｃ２ 第２の導体部分
Ｃ３ 第３の導体部分
Ｃ４ 第４の導体部分
Ｃ１ａ〜Ｃ４ａ 内周端
Ｓ１，Ｓ２ 遷移領域
ＳＬ１，ＳＬ２ スリット
ＴＨ１，ＴＨ２ スルーホール導体

Claims (6)

1. 複数ターンに亘ってスパイラル状に巻回された第１のコイル部と、
   前記第１のコイル部と重なり、複数ターンに亘って前記第１のコイル部とは逆方向にスパイラル状に巻回された第２のコイル部と、を備え、
   前記第１のコイル部の少なくとも最内周ターンは、スパイラル状のスリットによって径方向に分離された第１及び第２の導体部分を含み、
   前記第２のコイル部の少なくとも最内周ターンは、スパイラル状のスリットによって径方向に分離された第３及び第４の導体部分を含み、
   前記第１の導体部分は、前記第２の導体部分よりも内周側に位置し、
   前記第３の導体部分は、前記第４の導体部分よりも内周側に位置し、
   前記第１の導体部分の内周端は、前記第４の導体部分の内周端に接続され、
   前記第２の導体部分の内周端は、前記第３の導体部分の内周端に接続されることを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１のコイル部の前記最内周ターンを含む各ターンは、前記スリットによって前記第１及び第２の導体部分に分離され、
   前記第２のコイル部の前記最内周ターンを含む各ターンは、前記スリットによって前記第３及び第４の導体部分に分離されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１乃至第４の導体部分は、径方向における位置が変化しない円周領域と、径方向における位置が遷移する遷移領域を有しており、
   前記第１の導体部分の前記円周領域と前記第３の導体部分の前記円周領域は互いに重なり、
   前記第２の導体部分の前記円周領域と前記第４の導体部分の前記円周領域は互いに重なることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 絶縁フィルムをさらに備え、
   前記第１のコイル部は前記絶縁フィルムの一方の表面に形成され、
   前記第２のコイル部は前記絶縁フィルムの他方の表面に形成され、
   前記第１の導体部分の内周端と前記第４の導体部分の内周端は、前記絶縁フィルムを貫通して設けられた第１のスルーホール導体を介して接続され、
   前記第２の導体部分の内周端と前記第３の導体部分の内周端は、前記絶縁フィルムを貫通して設けられた第２のスルーホール導体を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 突起部を有する磁性体をさらに備え、
   前記絶縁フィルムには、前記第１及び第２のコイル部の内径領域に相当する部分に貫通孔が設けられており、
   前記磁性体の前記突起部は、前記絶縁フィルムの前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
6. 前記第１及び第２のコイル部からなる組を複数組備え、前記複数組が並列接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。

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