(57)【要約】【課題】小型化に有利な構成を採用しつつ、高周波帯域において、優れた特性を発揮するコイル部品を提供する。【解決手段】絶縁層を介して対向するように配置された第１および第２の平面スパイラル線路を有し、前記第１および第２の平面スパイラル線路に垂直な方向から前記第１および第２の平面スパイラル線路挟むように第１および第２の磁性体を配置し、前記第１および第２の平面スパイラル線路は、前記方向から見て前記第１および第２の磁性体の少なくとも一方と重ならない部分を有することを特徴とする。【選択図】図１
2009088329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介して対向するように配置された第１および第２の平面スパイラル線路を有し、前記第１および第２の平面スパイラル線路の平面に垂直な方向から前記第１および第２の平面スパイラル線路を挟むように第１および第２の磁性体が配置され、前記第１および第２の平面スパイラル線路は、前記平面に垂直な方向から見て前記第１および第２の磁性体の少なくとも一方と重ならない部分を有するコイル部品。
【請求項２】
前記第１および第２の平面スパイラル線路のスパイラルの内側に第３の磁性体が、外側に第４の磁性体が、前記第１および第２の磁性体同士を磁気回路的に接続するように配置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。
【請求項３】
前記第４の磁性体は、１箇所に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記第１および第２の磁性体のうち、前記第３の磁性体と第４の磁性体を接続するように前記第１および第２の平面スパイラル線路と交差する部分の前記接続方向に直交する方向の幅は、前記第３の磁性体の前記接続方向に直交する方向の幅以下であることを特徴とする請求項２または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、高周波におけるインピーダンス特性に優れるコイル部品、特にトランスやコモンモードフィルタ等として使用されるコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータや携帯端末等の電子機器における信号伝送速度の高速化や駆動周波数の高周波化が進んでいる。例えば、伝送速度４００ＭｂｐｓのＩＥＥＥ１３９４ａや伝送速度４８０ＭｂｐｓのＵＳＢ２.０の規格はすでに広く普及しており、より高速なＨＤＭＩ（７００Ｍｂｐｓ）、ＩＥＥＥ１３９４ｂ（８００Ｍｂｐｓ）もひかえる。これらの高速差動伝送において用いられるコモンモードフィルタなどのコイル部品は、高周波に対応したものであること、小型であることなどが要求される。例えば、特許文献１にはトランスやコモンモードフィルタ等として使用されるコイル部品の一例が開示されている。特許文献の図１では、第１の磁性体基板上に、薄膜形成技術により絶縁層と導体パターンを交互に形成して積層体を形成し、該積層体に比透磁率が１.０より大きい接着層によって第２の磁性体基板を接着して、コイル部品が構成されている。該コイル部品の積層体において、コイルパターンによって囲まれる中央領域には穴が、縁周部分には切り欠きが形成されているため、前記接着層がかかる穴および切り欠きにも充填されて閉磁路が構成される。その結果、磁力線の漏れが少なくなり、コモンモードチョークコイルの電磁結合度やインピーダンスが高められる点が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によれば、小型で、高インピーダンスのコイル部品を得られるとされている。しかしながら、上記特許文献１に示すような従来のコイル部品では、周波数帯域が数百ＭＨｚ程度から１ＧＨｚを超えると、例えばコモンモードに対するノイズ減衰量が低下したり、差動信号に対する信号損失が増加し、高周波帯域では十分な特性を発揮できるものはなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、小型化に有利な構成を採用しつつ、高周波帯域において、優れた特性を発揮する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】
本発明のコイル部品は、絶縁層を介して対向するように配置された第１および第２の平面スパイラル線路を有し、前記第１および第２の平面スパイラル線路の平面に垂直な方向から前記第１および第２の平面スパイラル線路を挟むように第１および第２の磁性体が配置され、前記第１および第２の平面スパイラル線路は、前記平面に垂直な方向から見て前記第１および第２の磁性体の少なくとも一方と重ならない部分を有することを特徴とする。かかる構成によれば、高周波帯域における、ノイズ減衰量や信号損失などのコイル部品の特性を改善することができる。さらに、前記第１および第２の平面スパイラル線路は、前記方向から見て前記第１および第２の磁性体と重ならない部分を有することがより好ましい。
【０００７】
また、前記コイル部品において、前記第１および第２の平面スパイラル線路のスパイラルの内側に第３の磁性体が、外側に第４の磁性体が、前記第１および第２の磁性体同士を磁気回路的に接続するように配置されていることが好ましい。かかる構成によればスパイラルコイルによって発生する磁束の漏洩が抑制され、ノイズ減衰量をさらに改善できる。
【０００８】
さらに、前記コイル部品において、前記第４の磁性体は、１箇所に配置されていることことが好ましい。かかる構成によればノイズ減衰量をいっそう改善できる。
【０００９】
さらに、前記第１および第２の磁性体のうち、前記第３の磁性体と第４の磁性体を接続するように前記第１および第２の平面スパイラル線路と交差する部分の前記接続方向に直交する方向の幅は、前記第３の磁性体の前記接続方向に直交する方向の幅以下であることが好ましい。かかる構成は、第１および第２の磁性体と、第１および第２の平面スパイラル線路とが交差する部分を削減して、高周波帯域におけるノイズ減衰量や信号損失を改善するうえで好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型化に有利な構成を採用しつつ、高周波帯域において、優れた特性を発揮するコイル部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のコイル部品の実施形態について、以下具体的に説明するが、本発明は必ずしも該実施形態に限定されるものではない。各実施形態において同一部材は同一符号を付した。図１は本発明のコイル部品の一実施形態である矩形の積層型コモンモードフィルタの内部構造を示す図である。（ａ）は該積層型コモンモードフィルタを透視した斜視図、（ｂ）は透視した平面図、（ｃ）は中央における断面図である。また、図２には、平面スパイラル線路と引き出し線の接続の構成を示した。なお、コイル部品は、コモンモードフィルタに限らず、例えば他のフィルタ、トランスにも適用できるものである。
【００１２】
第１の平面スパイラル線路３と第２の平面スパイラル線路４は、絶縁体の中で対向するように配置されている。絶縁体層と平面スパイラル線路を交互に積層して、第１の平面スパイラル線路３と第２の平面スパイラル線路４とを備えたコイル部５を構成する。第１の平面スパイラル線路３と第２の平面スパイラル線路４は絶縁体層を介して重なるように対向していればよく、絶縁体の表面に配置してもよい。第１および第２のスパイラル線路３、４は９０°に屈曲しながら外形が矩形の渦巻き状に巻回している。各平面スパイラル線路の両端は部品表面の端子電極に接続されるが、図１（ａ）ではそれに伴う引き出し線、ビアの図示は省略してあり、図２にそれらの接続の様子を示した。第１の平面スパイラル線路３のコイル内側の一端は、ビア２３を介して積層方向上側に隣接する絶縁体層に形成された引き出し線２２の一端に接続されている。引き出し線２２の他端はコイル部５の側面まで延設され、外部電極に接続されている。一方、第２の平面スパイラル線路４のコイル内側の一端は、ビア２５を介して積層方向下側に隣接する絶縁体層に形成された引き出し線２４の一端に接続されている。引き出し線２４の他端は、前記引き出し線２２の場合と同じ、コイル部５の側面まで延設され、外部電極に接続される。前記引き出し線２２、２４の他端が露出するコイル部側面と、第１および第２のスパイラル線路３、４のコイル外側の他端が露出するコイル部側面とは互いに対向している。
【００１３】
コイル部５の一方の主面側には、第１の磁性体６が、他方の主面側には第２の磁性体２が配置されている。すなわち、第１の平面スパイラル線路３および第２の平面スパイラル線路４に垂直な方向からこれらの平面スパイラル線路挟むように磁性体が配置されている。図１に示す実施形態では、コイル部品は開磁路を構成している。第１の磁性体６は、平面視（平面スパイラル線路の巻回軸方向から見て）、矩形のコイル部５と同形状であり、第１および第２の平面スパイラル線路全体と重なっている。第１の磁性体は、フェライト焼結体等の磁性体基板で構成してもよいし、磁性体以外の基板上に磁性体を配置して構成してもよい。
【００１４】
これに対して、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の磁性体２は、平面視第１の磁性体６よりも一方向の幅が小さい矩形である。図１に示す構成では、第２の磁性体２は長手方向を図面上横方向になるように配置され、長手方向両端の辺は平面視、第１の磁性体６の辺と重なっている。第２の磁性体２は、矩形の第１および第２の平面スパイラル線路３、４のうち一対の辺部分で直交するように重なっている。平面視で、第２の磁性体の一部は、第１および第２のスパイラル線路の内側に、一部は外側に位置する部分を有する。一方、前記一対の辺部分に直交する一対の辺部分、すなわち第２の磁性体２の長手方向に平行な部分は、第２の磁性体２と重ならない。また、図１の実施形態の場合、引き出し線２２、２４の延設方向と、第２の磁性体の長手方向とが略直交するように配置されている。磁性体は、磁束の漏洩を抑制し、磁束量を確保して高いインダクタンス特性を得るために用いるが、フェライト焼結体等、一般の磁性体は、誘電率が高く、これが平面スパイラル線路の近傍に存在すると、平面スパイラル線路とＧＮＤの間で寄生容量を形成してしまい、コイル部品の高周波特性を劣化させる。図１の実施形態のように、コモンモードフィルタの第１および第２の平面スパイラル線路３、４が、第１および第２の磁性体６、２の少なくとも一方と重ならない部分を有することで、寄生容量の形成を抑制し、高周波側でのノイズ減衰量や信号損失の改善に寄与する。かかる観点からは、第２の磁性体２が、矩形の第１および第２の平面スパイラル線路３、４と直交するように重なっている部分の長手方向に直交する方向の幅は、小さい方が好ましい。矩形の第１および第２の平面スパイラル線路３、４のうち第２の磁性体２の長手方向に平行な部分は、第２の磁性体２と重なると寄生容量が形成されるだけでなく、磁路としても有効に働かないため、該部分は第２の磁性体２と重ならないことが好ましい。一方、第２の磁性体２の幅が狭くなりすぎると磁束の漏洩が多くなりインダクタンスが低下するため、この幅は平面スパイラル線路３、４の最も内側のコイルの内径（一辺の長さ）の１／２より大きいことがより好ましい。
【００１５】
図１に示す実施形態では、コイル部５の他方の主面側において、第２の磁性体２を挟むように絶縁体１が配置されているが、かかる絶縁体１を配置せずに、第２の磁性体２だけを配置してもよい。かかる構成は、さらに寄生容量を形成しにくい構造となる。
【００１６】
次に、本発明のコイル部品の第２の実施形態について説明する。図３は、かかる第２の実施形態の矩形の積層型コモンモードフィルタの内部構造を示す図である。（ａ）は該積層型コモンモードフィルタを透視した斜視図、（ｂ）は透視した平面図、（ｃ）は中央における断面図である。図３に示した構造は、コイル部５の一方の主面側の第１の磁性体に係る構成が図１に示した構成と異なる。それ以外の部分は図１に示した実施形態と同様であるので説明を省略する。図３に示す第２の実施形態では、コイル部５の他方の主面側と同様に、第１の磁性体７は長手方向を図面上横方向になるように配置されている。第１の磁性体７は、矩形の第１および第２の平面スパイラル線路３、４のうち一対の辺部分で直交するように重なっている。一方、前記一対の辺部分に直交する一対の辺部分、すなわち第１の磁性体７の長手方向に平行な部分は、第１の磁性体７と重ならない。このような第１の磁性体に係る構成を採用することによる効果は、第１の実施形態で説明した、第２の磁性体２に係る構成を採用する場合と同様である。第１および第２の平面スパイラル線路は、第１および第２の平面スパイラル線路３、４を挟む磁性体のうち第２の磁性体２だけでなく、第１の磁性体７とも重ならない部分を有するため、寄生容量低減の効果が大きい。図３に示す構成では第１の磁性体７と第２の磁性体２は、同形状に構成されており、平面視、重なるように配置されている。この配置により効率よい磁路を形成しかつ、寄生容量を抑制している。
【００１７】
次に、本発明のコイル部品の第３の実施形態について説明する。図４は、かかる第３の実施形態の矩形の積層型コモンモードフィルタの内部構造を示す図である。（ａ）は該積層型コモンモードフィルタを透視した斜視図、（ｂ）は透視した平面図、（ｃ）は中央における断面図である。図４に示した構造は、第１の磁性体７と第２の磁性体２との間に、これらと平面視で重なるように第３の磁性体１２と第４の磁性体１０、１１が配置されている点で図３に示した構成と異なる。それ以外の部分は図１に示した実施形態と同様であるので説明を省略する。第１および第２の平面スパイラル線路３、４のスパイラルの内側に第３の磁性体１２が、スパイラルの外側に第４の磁性体１０、１１が、第１の磁性体７および第２の磁性体２同士を磁気回路的に接続するように配置されている。第１および第２の磁性体７、２の長手方向に沿って、第４の磁性体１０、第３の磁性体１２、第４の磁性体１１の順に配置されている。第３の磁性体１２はスパイラル線路の内側の磁路を構成し、第４の磁性体１０および１１はスパイラル線路の外側の磁路を構成している。かかる構成は、磁束の漏洩を抑制することができるため、寄生容量形成の抑制に加えて高いインダクタンスを確保することができる。
【００１８】
図４において、第３の磁性体および第４の磁性体１０、１１は断面矩形の角柱形状であるが、断面形状は特に限定するものでなく、例えば正方形、長方形、円形、楕円形等から選択すればよい。ただし、空間使用効率の観点からは、外形が矩形のスパイラル線路の場合であれば、略相似になるように断面形状は矩形であることが好ましい。また図４の実施形態では、第４の磁性体１０、１１のそれぞれの断面積を、第３の磁性体１２の断面積よりも小さくしてある。スパイラル線路の外側の磁性体が複数箇所に配置されているため、外側の各磁性体の断面積を小さくしても磁路全体として十分な断面積を確保できる。外側の各磁性体の断面積を小さくすることによって、スパイラル線路と対向する部分を削減することができる。また、図４の実施形態では、第１および第２の磁性体７、２は直方体形状であり、第３の磁性体１２と第４の磁性体１０、１１を接続するように伸びた方向に垂直な方向の幅は、第３の磁性体１２の同方向の幅と同じにしてある。第１の磁性体７および／または第２の磁性体２の幅を、第４の磁性体１０、１１の幅に合わせて、長手方向の途中で変えてもよい。第１および第２の平面スパイラル線路３、４と交差する部分の幅を第３の磁性体１２の、接続方向に直交する方向の幅以下とすることで、第１および第２の平面スパイラル線路と磁性体との重なりが必要以上に増えることを防ぐこともできる。
【００１９】
ここで、図４の構成を有するコモンモードフィルタ（構造１）についてノイズ減衰量と信号損失について評価した。コモンモードフィルタの大きさは１ｍｍ×１ｍｍで厚さ０.８ｍｍである。磁性体は１００ＭＨｚでの初透磁率が４０、比誘電率が１９のフェライトである。磁性体２、７の大きさは１ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．３４ｍｍである。磁性体１０、１１の大きさは０．１２ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．１２ｍｍである。磁性体１２の大きさは０．５２ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．１２ｍｍである。コイルは線幅・線間隔ともに１０μｍで巻数は４．５ターンである。絶縁体１、８、９は非磁性であり比誘電率は３．５である。比較のため、平面スパイラル線路３、４の全体が磁性体６、１９と重なるとともに、中央に磁性体１２を備える図６に示す構造（構造２）、および、さらに平面スパイラル線路３、４の外側に磁性体６、１９と同じ幅の磁性体２０、２１を備えた図７に示す構造（構造３）についても評価した。結果を図８および図９に示す。図７に示す従来の構造３から、横方向から平面スパイラル線路に対向する磁性体２０、２１を除くことで、１〜４ＧＨｚ帯で信号損失の改善が見られる。また、かかる構造２は構造３に比べて、９００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ帯でノイズ減衰量が改善される。さらに、平面スパイラル線路が第１および第２の磁性体に重ならない部分を有する構造１は構造２に比べて、高周波特性向上に格段の効果を示している。例えば、構造１は構造３に比べて、９００ＭＨｚ以上で信号損失が改善されている。特に高周波側での信号損失改善の効果が顕著であり、６ＧＨｚでは信号損失は約２ｄＢ改善されている。構造１では、信号損失は３ＧＨｚで−１ｄＢ以上、６ＧＨｚで−２ｄＢ以上の優れた値が得られている。また、ノイズ減衰量も８００ＭＨｚ〜６ＧＨｚで構造３よりも優れる。
【００２０】
次に、本発明のコイル部品の第４の実施形態について説明する。図５は、かかる第４の実施形態の矩形の積層型コモンモードフィルタの内部構造を示す図である。（ａ）は該積層型コモンモードフィルタを透視した斜視図、（ｂ）は透視した平面図、（ｃ）は中央における断面図である。図５に示した構造は、第４の磁性体１５が一つであり、それに伴い第１および第２の磁性体１８、１４が短い点で、図４に示した構成と異なる。それ以外の、図４に示した実施形態と同様の部分は説明を省略する。図５に示す実施形態では、第４の磁性体１５が、第３の磁性体１２と矩形のスパイラル線路の一辺を挟むように、外側に一箇所配置されている。第１の磁性体１８と第２の磁性体１４は、一端が第３の磁性体１２の端部と、他端が第４の磁性体１５の端部と平面視で一致し、第３の磁性体１２と第４の磁性体１５と重なるように配置されている。図５に示す実施形態では、第１および第２の平面スパイラル線路と重なる分が一箇所となるため、図４に示した実施形態よりも、さらに寄生容量形成抑制に効果がある。第２の磁性体１４の周囲に配置した絶縁体１３は省略してもよい。
【００２１】
ここで、図５の構成を有するコモンモードフィルタ（構造４）についてノイズ減衰量と信号損失について評価した。コモンモードフィルタの大きさは１ｍｍ×１ｍｍで厚さ０.８ｍｍである。磁性体は１００ＭＨｚでの初透磁率が４０、比誘電率が１９のフェライトである。磁性体１４、１８の大きさは０．８８ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．３４ｍｍである。磁性体１５の大きさは０．２４ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．１２ｍｍである。磁性体１２の大きさは０．５２ｍｍ×０．４８ｍｍで厚さ０．１２ｍｍである。コイルは線幅・線間隔ともに１０μｍで巻数は４．５ターンである。絶縁体１３、１６、１７は非磁性であり比誘電率は３．５である。比較のため、図７に示す前記構造３についても評価結果も示す。結果を図１０に示す。第４の磁性体を一箇所として、図４に示す構造１から図５に示す構造４にすることで、コモンモードフィルタの高周波特性はさらに改善されている。信号損失は構造１と同様、構造４は構造３に比べて、９００ＭＨｚ以上で信号損失が改善されている。特に高周波側での信号損失改善の効果が顕著であり、構造３との対比で、６ＧＨｚでは信号損失は約２ｄＢ改善されている。構造４では、信号損失は３ＧＨｚで−１ｄＢ以上、６ＧＨｚで−２ｄＢ以上の優れた値が得られている。また、構造４では高周波帯域でのノイズ減衰量の向上が顕著であり、９００ＭＨｚ〜６ＧＨｚで構造３よりも優れる。特に、１.５〜３ＧＨｚでは構造３に比べて５ｄＢ以上改善されている。
【００２２】
次に、本発明に係るコイル部品の構成方法について説明する。第１〜第４の磁性体は例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトに代表されるスピネルフェライトや、Ｚ型やＹ型に代表される六方晶フェライトなどのソフトフェライトを用いればよい。このうち磁気異方性が高い六方晶フェライトは、スピネルフェライトのスネークの限界と呼ばれる透磁率の周波数限界を超えて高周波まで透磁率が維持される。したがって、六方晶フェライトは、高周波まで高いコモンモードインピーダンスを得て、高いノイズ減衰特性を得ることができる点で好ましい。磁性体とコイル部は別体で形成してから組み立ててもよいし、一体で形成してもよい。別体で構成する場合、磁性体は例えば上記ソフトフェライトの焼結体や樹脂との複合材等を所定の形状に加工して用いる。一方、コイル部は、誘電体のグリーンシートに金属ペーストでパターン印刷して積層し、焼結して作製する。この際、実施形態に応じて磁性体を配置するための穴や切り欠きを設ける。また、穴や切り欠きを設けて作製したコイル部とフェライト焼結体などの磁性体を、磁性粉末を含有する接着剤で接着し、その際穴や切り欠きに磁性粉末を含有する接着剤が充填されるようにしてもよい。
【００２３】
積層体と磁性体を一体で形成する場合は、例えばコイル部を誘電体のグリーンシートに金属ペーストでパターン印刷して積層して形成し、フェライトのグリーンシートをその上下に積層して、一体焼成することにより形成することができる。この場合、実施形態に応じて、誘電体のグリーンシートの磁性体を配置する部分に穴を設け、磁性体ペーストを印刷、充填すればよい。
【００２４】
また、コイル部品はフォトリソグラフィ等を用いた薄膜プロセスやプリント基板プロセスを用いて作製してもよい。ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂や誘電体セラミックスなどの絶縁体層上にスパッタリングなどにより導電体膜を形成した後、該導電体膜の上にフォトレジストを形成する。コイル線路のパターンを形成したフォトマスクを用いて露光させる。さらに未露光部分のレジストを除去したのちエッチングによりコイル線路のパターン以外の部分の導電体を除去する。その後レジストを除去することでコイル線路が形成される。これにさらに絶縁材料を形成するなどしてコイル部を得る。かかるコイル部は磁性体基板上に形成すればよい。また、部分的に形成される磁性体も薄膜プロセスで形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係るコイル部品の一実施形態のコイル部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す図である。
【図６】コイル部品の一例を示す図である。
【図７】従来のコイル部品の一例を示す図である。
【図８】コモンモードフィルタの特性を示す図である。
【図９】コモンモードフィルタの特性を示す図である。
【図１０】コモンモードフィルタの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、８、１３、１７：絶縁体  ２、１４、１９：第２の磁性体
３：第１の平面スパイラル線路  ４：第２の平面スパイラル線路
５、９、１６：コイル部  ６、７、１８：第１の磁性体
１０、１１、１５、２０、２１：第４の磁性体  １２：第３の磁性体
２２、２４：引き出し線  ２３、２５：ビア
【図１】
2009088329.tif 000003
【図２】
2009088329.tif 000004
【図３】
2009088329.tif 000005
【図４】
2009088329.tif 000006
【図５】
2009088329.tif 000007
【図６】
2009088329.tif 000008
【図７】
2009088329.tif 000009
【図８】
2009088329.tif 000010
【図９】
2009088329.tif 000011
【図１０】
2009088329.tif 000012