(57)【要約】【課題】直流重畳特性の向上が図れると共に、素体の低背化を図れる積層型コイル部品を提供する。【解決手段】積層型コイル部品１では、コイル５は、高さ方向から見て、長手方向の内側の間隔ｄ５が幅方向の内側の間隔ｄ４以上であり、幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見て、幅方向においてコイル５の外側に位置する端部５ａと端部５ａと近接する側面２ｅ（２ｆ）との間隔をｄ１、高さ方向においてコイル５の外側に位置する端部５ｂと端部５ｂと近接する主面２ｃ（２ｄ）との間隔をｄ２、幅方向においてコイル５の内側に位置する端部５ｃと中心軸ＡＸとの間隔をｄ３とした場合に、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の長さ及び幅方向の長さに比して高さ方向の長さが小さい略直方体形状を呈すると共に、前記長手方向で互いに対向する一対の端面と、一対の前記端面を連結するように前記長手方向に延び且つ前記高さ方向で互いに対向する一対の第一側面と、前記一対の第一側面を連結するように前記高さ方向に延び且つ前記幅方向で互いに対向する一対の第二側面と、を有すると共に複数の磁性体層が積層されてなる素体と、
複数のコイル導体が電気的に接続されて螺旋状に構成され、中心軸が前記高さ方向に沿うように前記素体内に配置されたコイルと、を備えた積層型コイル部品であって、
前記コイルは、前記高さ方向から見て、前記長手方向の内側の間隔が前記幅方向の内側の間隔以上であり、
前記幅方向に沿い且つ前記中心軸を通る断面で見て、前記幅方向において前記コイルの外側に位置する端部と当該端部と近接する前記第二側面との間隔をｄ１、前記高さ方向において前記コイルの外側に位置する端部と当該端部と近接する前記第一側面との間隔をｄ２、前記幅方向において前記コイルの内側に位置する端部と前記中心軸との間隔をｄ３とした場合に、
ｄ１＝ｄ２＝ｄ３
の関係を満たしていることを特徴とする積層型コイル部品。
【請求項２】
前記高さ方向において対向する前記コイル導体の間に、非磁性体部が配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層型コイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型コイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型コイル部品として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の積層型コイル部品は、素体と、素体内に螺旋状に配置されたコイルと、を備え、コイルは、その内径がコイル両端の開口付近にてテーパー状に広がるように配置されている。これにより、この積層型コイル部品では、コイルを貫通する閉磁路の磁路断面積を全体的に均等化し、直流重畳特性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の積層型コイル部品では、コイルを貫通する閉磁路の磁路断面積を全体的に均等化させる構成であるため、素体を高さ方向から見たときに、コイルの外形形状と素体の形状とが正方形形状を呈している必要がある。そのため、特許文献１に記載の積層型コイル部品は、どうしても設計の自由度が低くなる。積層型コイル部品では、使用の目的に応じてコイルの形状や素体の形状を設計する必要があり、設計の自由度を確保しつつ、直流重畳特性を向上させることが要求されている。また、積層型コイル部品では、実装基板への埋め込み実装等の要求から、低背化が望まれている。
【０００５】
本発明は、直流重畳特性の向上が図れると共に、素体の低背化を図れる積層型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】
本発明に係る積層型コイル部品は、長手方向の長さ及び幅方向の長さに比して高さ方向の長さが小さい略直方体形状を呈すると共に、長手方向で互いに対向する一対の端面と、一対の端面を連結するように長手方向に延び且つ高さ方向で互いに対向する一対の第一側面と、一対の第一側面を連結するように高さ方向に延び且つ幅方向で互いに対向する一対の第二側面と、を有すると共に複数の磁性体層が積層されてなる素体と、複数のコイル導体が電気的に接続されて螺旋状に構成され、中心軸が高さ方向に沿うように素体内に配置されたコイルと、を備えた積層型コイル部品であって、コイルは、高さ方向から見て、長手方向の内側の間隔が幅方向の内側の間隔以上であり、幅方向に沿い且つ中心軸を通る断面で見て、幅方向においてコイルの外側に位置する端部と当該端部と近接する第二側面との間隔をｄ１、高さ方向においてコイルの外側に位置する端部と当該端部と近接する第一側面との間隔をｄ２、幅方向においてコイルの内側に位置する端部と中心軸との間隔をｄ３とした場合に、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たしていることを特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、積層型コイル部品の直流重畳特性において、インダクタンス値の低下に寄与する磁気飽和の発生のステップに着目した。素体に配置されたコイルでは、その角部分の内側（高さ方向からコイルを見たときに、辺と辺とが交差する部分の内側）は、磁束が集中し易く、低電流で早期に磁気飽和するため、インダクタンス値の低下に早期に寄与する。そして、電流値が大きくなると、各部に磁束の集中が広がり、磁束密度が高くなることで磁気飽和が発生し得る。このような現象を鑑み、本発明者らは、電流値の増大に伴う後期の磁気飽和に注目し、この磁気飽和を素体においてバランス良く発生させることにより、磁気飽和の発生する速度を緩和できることを見出した。そこで、積層型コイル部品では、幅方向に沿い且つ中心軸を通る断面で見て、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たすように、コイルの配置を設定している。これにより、積層型コイル部品では、磁束密度の分布の均等化が図れる。これにより、磁束密度の分布に偏りが生じている場合に比べて、磁気飽和がバランス良く生じる。したがって、積層型コイル部品では、インダクタンス値の低下速度を緩和することができ、直流重畳特性の向上が図れる。
【０００８】
また、積層型コイル部品では、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たすように構成すればよく、高さ方向においてコイルの外側に位置する端部と当該端部と近接する第一側面との間隔ｄ２を小さくすることが可能である。したがって、積層型コイル部品では、間隔ｄ２を小さくすれば高さ方向の寸法を小さくすることができ、素体の低背化を図ることができる。
【０００９】
一実施形態においては、高さ方向において対向するコイル導体の間に、非磁性体部が配置されていてもよい。これにより、積層型コイル部品では、非磁性体部により磁束の集中を抑制することができ、磁気飽和の発生をより一層抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、直流重畳特性の向上が図れると共に、素体の低背化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る積層型コイル部品を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。
【図３】高さ方向から見たコイルを模式的に示す図である。
【図４】直流電流とインダクタンス値との関係を示すグラフである。
【図５】直流電流とインダクタンス値との関係を示すグラフである。
【図６】磁束密度の分布を示す図である。
【図７】磁束密度の分布を示す図である。
【図８】磁束密度の分布を示す図である。
【図９】直流重畳特性を模式的に示す図である。
【図１０】他の実施形態に係る積層型コイルの断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、一実施形態に係る積層型コイル部品を示す斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。図１及び図２に示す積層型コイル部品１は、例えば積層型インダクタである。積層型コイル部品１は、略直方体形状の素体２と、素体２の長手方向の両端部にそれぞれ配置された端子電極３，４と、素体２の内部に配置されたコイル５と、を備えている。
【００１４】
素体２は、長手方向に向かい合って互いに平行をなす一対の端面２ａ，２ｂと、一対の端面２ａ，２ｂ間を連結するように伸び且つ互いに対向する一対の主面（第一側面）２ｃ，２ｄと、一対の主面２ｃ，２ｄを連結するように伸び且つ互いに対向する一対の側面（第二側面）２ｅ，２ｆと、を有している。端面２ａ，２ｂ、主面２ｃ，２ｄ及び側面２ｅ，２ｆは、略長方形形状を呈している。
【００１５】
素体２では、一対の主面２ｃ，２ｄの間隔（高さＴ）が、一対の側面２ｅ，２ｆの間隔（幅Ｗ）よりも小さい（Ｔ＜Ｗ）。一対の側面２ｅ，２ｆの間隔（幅Ｗ）は、一対の端面２ａ，２ｂの間隔（長さＬ）よりも小さい（Ｔ＜Ｗ＜Ｌ）。すなわち、素体２は、長手方向の長さ及び幅方向の長さに比して高さ方向の長さが小さい。素体２は、例えば、長さＬが１．８ｍｍ程度、幅Ｗが０．８ｍｍ程度、高さＴが０．３３ｍｍ程度に設定されている。或いは、素体２は、例えば、長さＬが１．０ｍｍ程度、幅Ｗが０．５ｍｍ程度、高さＴが０．３３ｍｍ程度に設定されていてもよい。なお、図１及び図２に示す素体２の寸法比率は、必ずしも上記の数値と一致していない。
【００１６】
素体２は、複数のセラミック層（磁性体層）が積層されることにより構成された積層体である。セラミック層は、電気絶縁性を有する絶縁体として機能する。セラミック層の厚みは、例えば６０μｍ程度である。素体２は、セラミック層の焼成によって形成されている。実際の積層型コイル部品１では、セラミック層の各層同士は、視認できない程度に一体化されている。
【００１７】
端子電極３は、一方の端面２ａ及び端面２ａと直交する主面２ｃ，２ｄ及び側面２ｅ，２ｆの各縁部の一部を覆うように形成されている。端子電極３は、コイル５の一端部と電気的に接続されている。端子電極４は、他方の端面２ｂ及び端面２ｂと直交する主面２ｃ，２ｄ及び側面２ｅ，２ｆの各縁部の一部を覆うように形成されている。端子電極４は、コイル５の他端部と電気的に接続されている。なお、端子電極３，４の配置位置及び形状は、設計に応じて適宜設定されればよい。
【００１８】
コイル５は、複数のコイル導体７が電気的に接続されて構成されている。コイル導体７のそれぞれは、図示しないスルーホール電極により電気的に接続されており、コイル５は、素体２内に螺旋状に形成されている。コイル５は、その中心軸ＡＸがコイル導体７とセラミック層との積層方向（主面２ｃ，２ｄの対向方向）に沿っていると共に、素体２の高さ方向から見たときに、中心軸ＡＸが素体２の中央部に位置している。各コイル導体７は、Ａｇ又はＮｉを主成分とする導電性ペーストにて形成されている。素体２は、セラミック層とコイル導体７とを交互に積層し、同時焼成することによって形成されている。
【００１９】
図３は、高さ方向から見たコイルを模式的に示す図である。図３では、端子電極３，４の図示を省略している。図３に示すように、コイル５は、環状を成し、外形が略長方形形状を呈している。コイル５は、その長手方向が素体２の長手方向に沿って配置されている。コイル５の長手方向の内側の間隔ｄ５は、幅方向の内側の間隔ｄ４以上（ｄ５≧ｄ４）であり、本実施形態では、コイル５の長手方向の内側の間隔ｄ５が幅方向の内側の間隔ｄ４よりも大きい（ｄ５＞ｄ４）。つまり、コイル５は、素体２の長手方向に沿って延在する辺が、素体２の幅方向に沿って延在する辺よりも長い。
【００２０】
図２に示すように、積層型コイル部品１では、幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見て、幅方向においてコイル５の外側に位置する端部５ａとこの５ａと近接する側面２ｅ（２ｆ）との間隔ｄ１、高さ方向においてコイル５の外側（最上部、最下部）に位置する端部５ｂ（上面、下面）とこの端部５ｂに近接する主面２ｃ（２ｄ）との間隔ｄ２、コイル５の幅方向の内側の端部５ｃと中心軸ＡＸとの間隔ｄ３は、以下の関係を満たしている。
ｄ１＝ｄ２＝ｄ３
つまり、コイル５は、幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見て、中心軸ＡＸを中心に２つに分けて見た場合に、コイル５のそれぞれが素体２の中央部に配置されている。
【００２１】
また、コイル５の内側の端部５ｃ，５ｃの間隔ｄ４は、コイル５の内側の端部５ｃと中心軸ＡＸとの間隔ｄ３の２倍である。そのため、上記の間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４は、以下の関係を満たしている。
ｄ１＝ｄ２＝（ｄ４／２）
つまり、コイル５の内側の幅は、コイル５の端部５ａと側面２ｅ（２ｆ）との間隔ｄ１、及び、コイル５の端部５ｂと主面２ｃ（２ｄ）との間隔ｄ２のそれぞれ２倍に設定されている。なお、コイル５の断面形状（幅、厚み）は、設計に応じて適宜設定されればよい。
【００２２】
続いて、本実施形態に係る積層型コイル部品１の作用効果について説明する。図４及び図５は、直流電流とインダクタンス値との関係（直流重畳特性）を示すグラフである。図４及び図５は、シミュレーションによる結果である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すグラフの一部分を抜き出して（拡大して）示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すグラフの一部分を抜き出して示している。図４及び図５では、横軸はＩＤＣ（直流電流）［ｍＡ］を示し、縦軸はＬ（インダクタンス値）［ｕＨ］を示している。
【００２３】
図４及び図５において、線「１−１−１．０」は、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４（ｄ３×２）の比率が「１：１：１」の場合を示している。同様に、線「１−１−２．０」は比率が「１：１：２」の構成を示し、本実施形態の構成を示している。線「１−１−３．０」は比率が「１：１：３」の構成を示している。図４及び図５では、本実施形態の積層型コイル部品１の結果を実線で示し、比較例の他の積層型コイル部品での結果を破線及び二点鎖線で示している。
【００２４】
図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態の積層型コイル部品１では、比較例の他の積層型コイル部品に比べて、直流電流に対してＬの値が確保されている。したがって、積層型コイル部品１では、素体２の幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見て、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３（ｄ４／２）の関係を満たす構成とすることにより、優れた直流重畳特性を得ることができる。
【００２５】
図６〜図８は、磁束密度の分布を示す図である。図６〜図８は、シミュレーションによる結果である。図６〜図８では、素体２を幅方向に沿った断面で見たときの磁束密度の分布を示している。
【００２６】
図６では、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：１」の構成での磁束密度の分布を示している。図７では、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：３」の構成での磁束密度の分布を示している。図８では、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：２」の構成（本実施形態の積層型コイル部品１）での磁束密度の分布を示している。図６〜図８において、磁束密度の高い部分は、色の濃度が濃い部分である。なお、図６〜８に示す積層コイル部品の構成は、上述した本実施形態の構成（図２に示す構成）と一部異なっているが、磁束密度の分布については、図２に示す構成と同様である。
【００２７】
図６に示すように、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：１」の構成では、コイル５の内側の間隔が小さいため、磁束密度の分布が、コイル５の内側に寄っている。図７に示すように、間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：３」の構成では、コイル５の内側の間隔が大きいため、磁束密度の分布が、コイル５の外側に寄っている。図６及び図７に示す構成では、磁束密度が高い部分が他の部分よりも先に磁気飽和する。そのため、磁気飽和の発生にばらつきが生じている。これらに対して、図８に示すように、本実施形態の構成（間隔ｄ１、間隔ｄ２及び間隔ｄ４の比率が「１：１：２」の構成）では、素体２において磁束密度が均等に分布している。これにより、積層型コイル部品１では、磁気飽和がバランス良く生じる。したがって、積層型コイル部品１では、図４及び図５に示すように、インダクタンス値の低下速度を緩和することができる。
【００２８】
図９は、直流重畳特性を模式的に示す図である。素体２に配置されたコイル５では、その角部分の内側は、磁束が集中し易く、低電流で早期に磁気飽和するため、図９に示す例えばＡ１で囲む部分のように、インダクタンス値の低下に早期に寄与する。そして、電流値が大きくなると、各部に磁束の集中が広がり、各部に磁束の集中が広がり、磁束密度が高くなることで磁気飽和が発生し得る。本発明者らは、図９に示す例えばＡ２で囲む部分のように、電流値の増大に伴う後期の磁気飽和に注目し、このＡ２で囲む部分での磁気飽和の発生を素体２においてバランス良く発生させることで、磁気飽和の発生する速度を緩和でき、優れた直流重畳特性を得られることを見出した。
【００２９】
そこで、本実施形態では、幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見て、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たすように、コイル５の配置を設定している。これにより、積層型コイル部品１では、幅方向に沿い且つ中心軸ＡＸを通る断面で見てコイル５が素体２おいてバラス良く配置されているため、図８に示すように、磁束密度の分布の均等化が図れる。これにより、磁束密度の分布に偏りが生じている場合に比べて、磁気飽和がバランス良く生じる。したがって、積層型コイル部品１では、インダクタンス値の低下速度を緩和することができ、直流重畳特性の向上が図れる。
【００３０】
また、積層型コイル部品１では、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３の関係を満たすように構成すればよく、コイル５の端部５ｂと主面２ｃ，２ｄとの間隔ｄ２を小さくすることが可能である。したがって、積層型コイル部品１では、間隔ｄ２を小さくすれば高さ方向の寸法を小さくすることができ、素体２の低背化を図ることができる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態に加えて、図１０に示すように、コイル導体７，７の間に、非磁性体部１０が配置されていてもよい。非磁性体部１０としては、ガラスにアルミナ粉を混ぜたペースト（グリーンシート）を焼成したものが挙げられる。素体２Ａでは、非磁性体部１０が配置されていることにより、磁束の集中を抑制することができ、磁気飽和の発生をより一層抑制できる。なお、非磁性体部１０の配置は、図１０に示す構成に限定されない。
【００３２】
上記実施形態では、図３に示すように、コイル５の形状を長方形形状としているが、コイル５は、正方形形状、楕円形状等であってもよい。また、コイル５の角部分は、湾曲していてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…積層型コイル部品、２，２Ａ…素体、２ａ，２ｂ…端面、２ｃ，２ｄ…主面（第一側面）、２ｅ，２ｆ…側面（第二側面）、５…コイル、７…コイル導体、１０…非磁性体部、ＡＸ…中心軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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