JP6447751B2 - コイル内蔵部品 - Google Patents

Description

本発明は、コイル内蔵部品に関し、特には、２つのコイル素子を内蔵する積層型のコイル内蔵部品に関する。

従来、多層基板内に２つのコイル素子が形成されたコイル内蔵部品が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示されたコイル内蔵部品は、複数の磁性体層が積層された積層素体と、積層素体内に設けられた第１コイル素子と第２コイル素子とを有している。第１コイル素子と第２コイル素子とは、積層方向の上下に分かれて配置され、磁界を介して結合するように構成されている。積層方向に隣り合う第１コイル素子のコイルパターンと第２コイル素子のコイルパターンとの間には、非磁性体部が設けられている。

特開２０１５−７３０５２号公報

一般に、２つのコイル素子を内蔵するコイル内蔵部品のインダクタンス値や磁界的な結合を高めるためには、コイル内蔵部品の積層数を増やし、コイルの巻数を増やすことが行われる。しかし、単純に積層数を増やした場合、インダクタンス値を大きくすることはできるが、２つのコイル素子の磁界的な結合を高めることはできなかった。すなわち、特許文献１に示すコイル内蔵部品のように、第１コイル素子と第２コイル素子とを上下に分けて配置した構造では、２つのコイル素子の磁界的な結合を高めることが困難であった。

そこで、本発明は、２つのコイル素子の磁界的な結合を高めることができるコイル内蔵部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコイル内蔵部品は、複数の磁性体層を積層してなる積層素体と、前記積層素体内に設けられた第１コイル素子および第２コイル素子とを備えるコイル内蔵部品であって、前記積層素体は、１以上の前記磁性体層を有する第１基材層と、１以上の前記磁性体層を有し、前記第１基材層に対して積層方向に設けられた第２基材層とを含み、前記第１コイル素子は、互いに接続された第１コイルパターンと第２コイルパターンとを含み、前記第２コイル素子は、互いに接続された第３コイルパターンと第４コイルパターンとを含み、前記第１コイルパターンおよび前記第３コイルパターンは前記第１基材層に設けられ、前記第２コイルパターンおよび前記第４コイルパターンは前記第２基材層に設けられ、前記積層方向から見た場合、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとは、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとが同方向に延伸する部分において少なくとも一部が重なっており、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとは、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとが同方向に延伸する部分において少なくとも一部が重なっており、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、および、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間には、前記磁性体層よりも透磁率の低い中間層が設けられている。

これによれば、中間層を介して第１コイルパターンと第４コイルパターンとが磁界結合し、中間層を介して第２コイルパターンと第３コイルパターンとが磁界結合する。よって、第１コイル素子と第２コイル素子との磁界結合する箇所が増えるので、第１コイル素子と第２コイル素子との磁界的な結合を高めることができる。

また、前記コイル内蔵部品を前記積層方向から見た場合、前記第１コイルパターンは前記第３コイルパターンの内側に設けられ、前記第４コイルパターンは前記第２コイルパターンの内側に設けられていてもよい。

これによれば、第１コイルパターンと第３コイルパターンとの磁界結合、および、第２コイルパターンと第４コイルパターンとの磁界結合を得ることができる。これにより、第１コイル素子と第２コイル素子との磁界的な結合を高めることができる。

また、前記第１コイル素子のコイル軸と前記第２コイル素子のコイル軸とが一致していてもよい。

これによれば、コイルパターン内に形成される磁界を高効率に結合できるので、第１コイル素子により形成される磁界と第２コイル素子により形成される磁界との結合をより高めることができる。

また、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとのコイル径が同じであり、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとのコイル径が同じであってもよい。

これによれば、第１コイルパターンにより形成される磁界と第４コイルパターンにより形成される磁界との結合をより高めることができる。また、第２コイルパターンにより形成される磁界と第３コイルパターンにより形成される磁界との結合をより高めることができる。

また、前記第１コイルパターンおよび前記第３コイルパターンが形成される前記磁性体層は、その１層につき、前記第１コイルパターンと前記第３コイルパターンとをそれぞれ１ターン以下備え、前記第２コイルパターンおよび前記第４コイルパターンが形成される前記磁性体層は、その１層につき、前記第２コイルパターンと前記第４コイルパターンとをそれぞれ１ターン以下備えていてもよい。

これによれば、磁性体層の１層が１ターンより多い巻き数を有するコイルパターンを備える場合に比べて、積層方向に対向するコイルパターンの容量的な結合を減らすことができる。その結果、コイル内蔵部品のインダクタンス値の低下を抑制することができる。

また、前記第１基材層は、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第１コイルパターンと、前記積層方向に互いに隣り合う数の前記第３コイルパターンとを有し、前記第２基材層は、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第２コイルパターンと、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第４コイルパターンとを有していてもよい。

これによれば、第１コイル素子および第２コイル素子のそれぞれのインダクタンス値を大きくするとともに、第１コイル素子と第２コイル素子との磁界的な結合を高めることができる。

また、前記中間層は、前記積層方向に隣り合う前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、および、前記積層方向に隣り合う前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間にて、前記積層素体の前記積層方向に垂直な全領域に設けられていてもよい。

これによれば、積層素体内に、透磁率の低い中間層を容易に形成することができる。

また、前記中間層は、前記第１コイルパターンの内側にある前記磁性体層と前記第４コイルパターンの内側にある前記磁性体層の間には設けられておらず、前記積層方向に隣り合う前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、前記積層方向に隣り合う前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間、および、前記第１コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間にある前記磁性体層と前記第２コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間にある前記磁性体層との間に設けられていてもよい。

これによれば、第１コイルパターンの内側および第４コイルパターンの内側においてコイル軸に沿って形成される磁束が中間層によって妨げられることがなくなり、第１コイル素子と第２コイル素子の磁界的な結合をさらに高めることができる。

本発明によれば、コイル内蔵部品に内蔵されている２つのコイル素子の磁界的な結合を高めることができる。

図１は、実施の形態１に係るコイル内蔵部品の斜視図である。 図２Ａは、実施の形態１に係るコイル内蔵部品の断面の模式図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係るコイル内蔵部品を積層方向から見た場合の図である。 図３は、実施の形態１に係るコイル内蔵部品の等価回路である。 図４は、実施の形態１の変形例１におけるコイル内蔵部品の断面の模式図である。 図５は、実施の形態１の変形例２におけるコイル内蔵部品の断面の模式図である。 図６は、実施の形態２に係るコイル内蔵部品の断面の模式図である。 図７は、図６に示すコイル内蔵部品の各構成要素（磁性体層、中間層、コイルパターン、引き回し導体パターン、外部端子）を示す図であり、（ａ）〜（ｏ）は、各層を下面側から見た図である。 図８は、実施の形態３に係るコイル内蔵部品の断面の模式図である。 図９は、実施の形態３に係るコイル内蔵部品の等価回路である。 図１０は、実施の形態３に係るコイル内蔵部品を内部に備える樹脂多層基板の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、製造工程、および製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

（実施の形態１）
本実施の形態に係るコイル内蔵部品は、２つのコイル素子を内蔵する積層型のコイル内蔵部品である。このコイル内蔵部品は、コモンモードチョークコイル、トランス、カプラ、バランなどのようなデュアルインダクタに限られず、マルチフェーズ用ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルなどの多層回路部品に内蔵される形態であってもよい。本実施の形態では、コイル内蔵部品として、デュアルインダクタを例に挙げて説明する。

図１は本実施の形態に係るコイル内蔵部品１の斜視図である。図２Ａは、図１に示すコイル内蔵部品１のＩＩＡ−ＩＩＡ断面式図であり、図２Ｂは、積層型のコイル内蔵部品１を積層方向から見た場合の図である。図３は、コイル内蔵部品１の等価回路である。

コイル内蔵部品１は、図１に示されるように、積層素体５と、積層素体５の底面に設けられた複数の外部端子５０とを備えている。

積層素体５の内部には、図２Ａに示されるように、第１コイル素子１０および第２コイル素子２０が設けられている。第１コイル素子１０は、互いに直列接続された第１コイルパターン１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）と第２コイルパターン１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）とを含んでいる。第２コイル素子２０は、互いに直列接続された第３コイルパターン１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と、第４コイルパターン１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）とを含んでいる。第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３および第４コイルパターン１４は、図２Ｂに示されるように、コイル軸Ａを中心に、矩形状にそれぞれ巻回されている。すなわち、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０とは、コイル軸Ａが一致しており、磁界を介して結合するように構成されている（図３参照）。

なお、コイル内蔵部品１は、各コイルパターンを接続する層間導体（ビア導体）や引き回し導体パターンを有しているが、図２Ａおよび図２Ｂでは、それらの図示を省略している。

積層素体５は、第１基材層３１および第２基材層３２と、第１基材層３１と第２基材層３２との間に設けられる中間層４０とを有している。

第１基材層３１は、複数の磁性体層３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが積層されることにより形成されている。第２基材層３２は、複数の磁性体層３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが積層されることにより形成されている。第２基材層３２は、中間層４０を介して、第１基材層３１に対して積層方向の一方側（本実施の形態では上方）に設けられている。

磁性体層３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄの材料としては、例えば、磁性フェライトセラミックスが用いられる。具体的には、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケル及び銅のうち少なくとも１つ以上を含むフェライトが用いられる。

中間層４０は、積層方向に隣り合う第１コイルパターン１１ｃと、第４コイルパターン１４ａとの間、および、第２コイルパターン１２ａと第３コイルパターン１３ｃとの間にて、積層素体５の積層方向に垂直な全領域に設けられている。また、中間層４０は、その下面側において第１コイルパターン１１ｃおよび第３コイルパターン１３ｃにそれぞれ接触しており、上面側において第２コイルパターン１２ａおよび第４コイルパターン１４ａにそれぞれ接触している。

中間層４０は、磁性体層３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄよりも透磁率の低い層である。中間層４０の材料としては、磁性体層３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄの材料よりも比透磁率の低い材料が用いられ、例えば、非磁性フェライトセラミックスやアルミナおよびガラスを主成分とする絶縁性ガラスセラミックスが用いられる。なお、この中間層４０は、非磁性体層と呼ばれることもある。

第１コイル素子１０の一部である第１コイルパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、積層方向に互いに隣り合って第１基材層３１内に設けられている。第１コイル素子１０の一部である第２コイルパターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、積層方向に互いに隣り合って第２基材層３２内に設けられている。第２コイル素子２０の一部である第３コイルパターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃは積層方向に互いに隣り合って第１基材層３１内に設けられている。第２コイル素子２０の一部である第４コイルパターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃは積層方向に互いに隣り合って第２基材層３２内に設けられている。

また、第１コイルパターン１１は、第３コイルパターン１３の内側に設けられている。第１コイルパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび第３コイルパターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、積層方向と垂直方向にそれぞれ互いに隣り合っている。第４コイルパターン１４は、第２コイルパターン１２の内側に設けられている。第２コイルパターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび第４コイルパターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、積層方向と垂直方向にそれぞれ互いに隣り合っている。これにより、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０は、積層方向において互いに逆向となって、互いに入り込んだ構造となっている。

また、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とのコイル径は同じでる。第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とのコイル径は同じである。コイル径が同じとは、比較する２つのコイルパターンが矩形状である場合、長辺および短辺の長さがそれぞれ同じであることを意味する。なお、第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３および第４コイルパターン１４の幅寸法はそれぞれ同じであり、厚み寸法もそれぞれ同じである。

第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３および第４コイルパターン１４の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属又は合金が用いられる。これらのコイルパターンそれぞれに、例えば、ニッケル、パラジウム、又は金によるめっきが施されていてもよい。

本実施の形態では、図２Ｂに示されるように、コイル内蔵部品１を積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが重なっており、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが重なっている。そして、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４の巻回軸、および、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３の巻回軸が、ともに同じ直線上（コイル軸Ａ上）にある。この構造により、第１コイル素子１０および第２コイル素子２０のそれぞれに電圧を印加した場合、コイル軸Ａに沿った磁束であって、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とを跨って鎖交する磁束、および、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とを跨って鎖交する磁束が形成される。すなわち、コイル内蔵部品１では、中間層４０を挟むように配置された第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが磁界結合し、中間層４０を挟むように配置された第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが磁界結合するように構成されている。

次に、コイル内蔵部品１の製造工程について説明する。

まず、各層のセラミックグリーンシートを準備する。具体的には、磁性体セラミック粉末を含んだスラリーをシート成形することによって磁性体層用セラミックグリーンシートを準備し、非磁性体セラミック粉末を含んだスラリーをシート成形することによって中間層用セラミックグリーンシートを準備する。

次いで、所定のセラミックグリーンシートにおいて、複数の貫通孔を形成し、当該貫通孔内に導体ペーストを充填して複数のビア導体を形成するとともに、主面上に導体ペーストを印刷して第１コイルパターン１１および第３コイルパターン１３、または、第２コイルパターン１２および第４コイルパターン１４を形成する。貫通孔は、例えば、レーザー加工により形成される。第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターンおよび第４コイルパターン１４は、例えば、Ａｇ粉末を含んだ導体ペーストのスクリーン印刷によりパターニングされる。

次いで、導体ペーストが配置された複数のセラミックグリーンシートを積層・圧着した後、カットして個片化し、その後、一括して焼成する。この焼成により、各グリーンシート中の磁性体セラミック粉末、非磁性体セラミック粉末が焼結するとともに、導体ペースト中のＡｇ粉末が焼結する。

磁性体セラミックスおよび非磁性体セラミックスは、いわゆるＬＴＣＣセラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics）であり、その焼成温度が銀の融点以下であって、各コイルパターンやビア導体の材料として銀を用いることが可能になる。抵抗率の低い銀を用いて第１コイル素子１０および第２コイル素子２０を構成することで、損失が少ないコイル内蔵部品１を作製することができる。

また、上記のようにセラミックグリーンシートを積層して積層素体５を作製するシート積層工法を用いることで、中間層４０を、積層素体５の積層方向に垂直な全領域に容易に形成することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係るコイル内蔵部品１では、積層方向から見た場合、第１コイル素子１０の第１コイルパターン１１と第２コイル素子２０の第４コイルパターン１４とが重なっており、かつ、第１コイル素子１０の第２コイルパターン１２と第２コイル素子２０の第３コイルパターン１３とが重なっている。この構造によれば、中間層４０を介して第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが磁界結合し、中間層４０を介して第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが磁界結合する。その結果、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界結合する箇所を増やすことができる。

例えば、従来技術に示されたコイル内蔵部品では、対向する一対のコイル素子で磁界結合するので、磁界結合する箇所は１箇所である。それに対し、本実施の形態に係るコイル内蔵部品１では、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４、および、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３の２箇所で磁界結合する。これにより、磁界結合する箇所が増え、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界的な結合を高めることができる。

なお、コイル内蔵部品１を積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが、完全に重なっている必要はなく、少なくとも一部が重なっていればよい。また、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが、完全に重なっている必要はなく、少なくとも一部が重なっていればよい。

また、コイル内蔵部品１では、第１コイルパターン１１が第３コイルパターン１３の内側に設けられ、第４コイルパターン１４が第２コイルパターン１２の内側に設けられている。この構造により、積層方向と垂直な方向に隣り合うコイルパターン同士も結合するので、磁界結合する箇所が増える。具体的には、コイル内蔵部品１において、第１コイルパターン１１ａ、１１ｂと第３コイルパターン１３ａ、１３ｂとがそれぞれ磁界結合し、また、第２コイルパターン１２ｂ、１２ｃと第４コイルパターン１４ｂ、１４ｃとがそれぞれ磁界結合する。これにより、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界的な結合をさらに高めることができる。

また、コイル内蔵部品１では、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０とが、積層方向において互いに逆向となって、互いに入り込んだ構造となっている。これにより、中間層に対して複数のコイルパターンを単純に積み上げた構造に比べて、中間層４０と最外層側に位置する第１コイルパターン１１ａとの距離を縮めることができる。同様に、中間層４０と最外層側に位置する第２コイルパターン１２ｃ、第３コイルパターン１３ａおよび第４コイルパターン１４ｃとの距離をそれぞれ縮めることができる。その結果、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界的な結合を高めることができる。

例えば、従来技術のように第１コイル素子と第２コイル素子を上下に分けて配置したコイル内蔵部品では、最外層側に位置するコイルパターンと中間層との距離が大きくなる。そのため、最外層側のコイルパターンの線路の周囲を周回する磁束（マイナーループ）が発生し、磁界的な結合を高めることに限界がある。しかし、本実施の形態に係るコイル内蔵部品１では、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０を互いに入り込んだ構造としているので、従来技術とコイル巻き数を同じにした場合、中間層４０と最外層側に位置する第１コイルパターン１１ａとの距離が小さくなる。そのため、第１コイルパターン１１ａの線路の周囲を周回する磁束の発生を抑制することができる。同様に、中間層４０と、最外層側に位置する第２コイルパターン１２ｃ、第３コイルパターン１３ａおよび第４コイルパターン１４ｃとの距離がそれぞれ小さくなる。そのため、第２コイルパターン１２ｃ、第３コイルパターン１３ａおよび第４コイルパターン１４ｃの線路の周囲を周回する磁束の発生をそれぞれ抑制することができる。その結果、第１コイル素子１０と第２コイル素子との磁界的な結合を高めることができる。また、コイル内蔵部品１の厚みを小さくすることができる。

（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例におけるコイル内蔵部品について説明する。

図４は、実施の形態１の変形例１におけるコイル内蔵部品１Ａの断面の模式図である。変形例１におけるコイル内蔵部品１Ａでは、積層方向に隣り合うコイルパターンの幅が異なっている。

具体的には、第１コイルパターン１１ａ、１１ｃの幅が、第１コイルパターン１１ｂの幅よりも大きく、第２コイルパターン１２ａ、１２ｃの幅が、第２コイルパターン１２ｂの幅よりも大きくなっている。また、第３コイルパターン１３ａ、１３ｃの幅が、第３コイルパターン１３ｂの幅よりも小さく、第４コイルパターン１４ａ、１４ｃの幅が、第４コイルパターン１４ｂの幅よりも小さくなっている。

変形例１におけるコイル内蔵部品１Ａにおいても、積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４の一部が重なっており、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３の一部が重なっている。この構造によれば、コイル内蔵部品１Ａにおいて、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界結合する箇所を増やすことができ、磁界的な結合を高めることができる。

また、このコイル内蔵部品１Ａでは、積層方向に隣り合うコイルパターンの幅を変えているので、コイルパターンを形成する際に積層方向と垂直な方向に位置ずれが生じた場合であっても、積層方向から見た場合のコイルパターン同士の重なり面積がほぼ同じになる。これにより、対向する２つのコイルパターンで発生する容量的な結合のばらつきが抑制され、コイル内蔵部品１Ａのインダクタンス値および磁界的な結合度の製造ばらつきを抑えることができる。

図５は、実施の形態１の変形例２におけるコイル内蔵部品１Ｂの断面の模式図である。

変形例２におけるコイル内蔵部品１Ｂでは、中間層４０が、積層素体５の積層方向に垂直な全領域に設けられているのでなく、一部の領域に設けられている。

具体的には、中間層４０が、積層方向に隣り合う第１コイルパターン１１ｃと第４コイルパターン１４ａとの間、積層方向に隣り合う第２コイルパターン１２ａと第３コイルパターン１３ｃとの間、および、第１コイルパターン１１と第３コイルパターン１３との間にある磁性体層と第２コイルパターン１２と第４コイルパターン１４との間にある磁性体層との間のみに設けられている。すなわち、積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１ｃの内側にある磁性体層３１ｄと第４コイルパターン１４ａの内側にある磁性体層３２ａとの間には、中間層４０が形成されておらず、磁性体層３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄと同じ材料からなる第３基材層３３が形成されている。また、積層方向から見た場合、第３コイルパターン１３の外側および第２コイルパターン１２の外側には、中間層４０が形成されておらず、第３基材層３３が形成されている。

変形例２におけるコイル内蔵部品１Ｂにおいても、積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４との一部が重なっており、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３との一部が重なっている。この構造によれば、コイル内蔵部品１Ｂにおいて、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界結合する箇所を増やすことができ、磁界的な結合を高めることができる。

また、このコイル内蔵部品１Ｂでは、第１コイルパターン１１の内側および第４コイルパターン１４の内側においてコイル軸Ａに沿って形成される磁束であって、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０とを鎖交する磁束（メジャーループ）が、中間層４０によって妨げられることがなくなる。これにより、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０の磁界的な結合をさらに高めることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係るコイル内蔵部品について説明する。

図６は、実施の形態２に係るコイル内蔵部品１Ｃの断面の模式図である。図７は、コイル内蔵部品１Ｃを形成する磁性体層ａ〜ｇ、ｊ〜ｏ、中間層ｈ、ｉ、第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３、第４コイルパターン１４、および、引き回し導体パターンｐ１〜ｐ８を示す図である。

コイル内蔵部品１Ｃは、図６に示されるように、積層素体５と、積層素体５の底面に設けられた複数の外部端子５０とを備えている。

積層素体５の内部には、第１コイル素子１０および第２コイル素子２０が設けられている。第１コイル素子１０は、互いに直列接続された第１コイルパターン１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ）と第２コイルパターン１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）とを含んでいる。第２コイル素子２０は、互いに直列接続された第３コイルパターン１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）と第４コイルパターン１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）とを含んでいる。第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３および第４コイルパターン１４は、コイル軸Ａを中心に、矩形状にそれぞれ巻回されている。すなわち、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０とは、コイル軸Ａが一致しており、磁界を介して結合するように構成されている。

積層素体５は、第１基材層３１および第２基材層３２と、第１基材層３１と第２基材層３２との間に設けられる中間層ｈ、ｉとを有している。

第１基材層３１は、複数の磁性体層ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇが積層されることにより形成されている。第２基材層３２は、複数の磁性体層ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｏが積層されることにより形成されている。第２基材層３２は、中間層ｈ、ｉを介して、第１基材層３１に対して積層方向の一方側（本実施の形態では上方）に設けられている。

中間層ｈ、ｉは、積層方向に隣り合う第１コイルパターン１１ｅと、第４コイルパターン１４ａとの間、および、第２コイルパターン１２ａと第３コイルパターン１３ｅとの間にて、積層素体５の積層方向に垂直な全領域に設けられている。また、中間層ｈ，ｉは、その下面側において第１コイルパターン１１ｅおよび第３コイルパターン１３ｅにそれぞれ接触しており、上面側において第２コイルパターン１２ａおよび第４コイルパターン１４ａにそれぞれ接触している。

第１コイル素子１０の一部である第１コイルパターン１１ａ〜１１ｅは、積層方向に互いに隣り合って第１基材層３１内に設けられている。第１コイル素子１０の一部である第２コイルパターン１２ａ〜１２ｄは、積層方向に互いに隣り合って第２基材層３２内に設けられている。第２コイル素子２０の一部である第３コイルパターン１３ａ〜１３ｅは積層方向に互いに隣り合って第１基材層３１内に設けられている。第２コイル素子２０の一部である第４コイルパターン１４ａ〜１４ｄは積層方向に互いに隣り合って第２基材層３２内に設けられている。

また、第１コイルパターン１１は、第３コイルパターン１３の内側に設けられている。第１コイルパターン１１ａ〜１１ｅおよび第３コイルパターン１３ａ〜１３ｅは、積層方向と垂直方向にそれぞれ互いに隣り合っている。第４コイルパターン１４は、第２コイルパターン１２の内側に設けられている。第２コイルパターン１２ａ〜１２ｄおよび第４コイルパターン１４ａ〜１４ｄは、積層方向と垂直方向にそれぞれ互いに隣り合っている。これにより、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０は、積層方向において互いに逆向となって、互いに入り込んだ構造となっている。

また、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とのコイル径は同じである。第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とのコイル径は同じである。なお、第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３および第４コイルパターン１４の幅寸法はそれぞれ同じであり、厚み寸法もそれぞれ同じである。

本実施の形態では、コイル内蔵部品１Ｃを積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが重なっており、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが重なっている。そして、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４の巻回軸、および、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３の巻回軸が、ともに同じ直線上（コイル軸Ａ上）にある。この構造により、第１コイル素子１０および第２コイル素子２０のそれぞれに電圧を印加した場合、コイル軸Ａに沿った磁束であって、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とを跨って鎖交する磁束、および、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とを跨って鎖交する磁束が形成される。すなわち、コイル内蔵部品１Ｃでは、中間層ｈ、ｉを挟むように配置された第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４とが磁界結合し、中間層ｈ、ｉを挟むように配置された第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３とが磁界結合するように構成されている。

次に、図７を参照しつつ、コイル内蔵部品１Ｃの各構成要素（磁性体層、中間層、コイルパターン、引き回し導体パターン、外部端子）について説明する。図７の（ａ）〜（ｏ）は、磁性体層ａ〜ｇ、ｊ〜ｏ、中間層ｈ，ｉ、第１コイルパターン１１、第２コイルパターン１２、第３コイルパターン１３、第４コイルパターン１４、および、引き回し導体パターンｐ１〜ｐ８を下面側から見た図である。各層ａ〜ｏが積層される際は、各層ａ〜ｏの下面を下向きにした状態で、（ａ）〜（ｏ）の順に積み重ねられる。

なお、ビア導体は、図７の（ａ）〜（ｍ）において丸形状で示されている。ビア導体は外部端子、引き回し導体パターン、各コイルパターンを図７に示されるように繋いでいる。

図７の（ａ）に示す磁性体層ａは、積層素体５の下側の最外層である。磁性体層ａには、その底面側に矩形状の４つの外部端子５０が形成されている。

図７の（ｂ）に示す磁性体層ｂには、引き回し導体パターンｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４が形成されている。

図７の（ｃ）に示す磁性体層ｃには、４つのビア導体が形成されている。

図７の（ｄ）に示す磁性体層ｄには、第１コイルパターン１１ａと、第３コイルパターン１３ａが形成されている。

同様に、磁性体層ｅには、第１コイルパターン１１ｂと第３コイルパターン１３ｂとが形成されている。磁性体層ｆには、第１コイルパターン１１ｃと第３コイルパターン１３ｃとが形成されている。磁性体層ｇには、第１コイルパターン１１ｄと第３コイルパターン１３ｄとが形成されている。

図７の（ｈ）に示す中間層ｈには、第１コイルパターン１１ｅと第３コイルパターン１３ｅが形成されている。

磁性体層ｄ〜ｇ、中間層ｈのそれぞれに形成される第１コイルパターン１１および第３コイルパターン１３の巻き数は、それぞれ１ターン以下である。なお、第１コイルパターン１１および第３コイルパターン１３の巻き数は、１／２ターン以上１ターン未満であってもよいし、３／４ターン以上１ターン未満であってもよいし、７／８ターン以上１ターン未満であってもよいし、１５／１６ターン以上１ターン未満であってもよい。

図７の（ｉ）に示す中間層ｉには、引き回し導体パターンｐ５、ｐ６が形成されている。

図７の（ｊ）に示す磁性体層ｊには、第２コイルパターン１２ａと第４コイルパターン１４ａとが形成されている。

同様に、磁性体層ｋには、第２コイルパターン１２ｂと第４コイルパターン１４ｂとが形成されている。磁性体層ｌには、第２コイルパターン１２ｃと第４コイルパターン１４ｃとが形成されている。磁性体層ｍには、第２コイルパターン１２ｄと第４コイルパターン１４ｄとが形成されている。

磁性体層ｊ〜ｍのそれぞれに形成される第２コイルパターン１２および第４コイルパターン１４の巻き数は、それぞれ１ターン以下である。なお、第２コイルパターン１２および第４コイルパターン１４の巻き数は、１／２ターン以上１ターン未満であってもよいし、３／４ターン以上１ターン未満であってもよいし、７／８ターン以上１ターン未満であってもよいし、１５／１６ターン以上１ターン未満であってもよい。

図７の（ｎ）に示す磁性体層ｎには、引き回し導体パターンｐ７、ｐ８が形成されている。

図７の（ｏ）に示す磁性体層ｏは、積層素体５の上側の最外層である。

そして、これらの磁性体層ａ〜ｇ、中間層ｈ、ｉ、磁性体層ｊ〜ｏを順に積層し、プレスした後、脱脂および焼成することでコイル内蔵部品１Ｃが作製される。

実施の形態２に示すコイル内蔵部品１Ｃにおいても、実施の形態１に示すコイル内蔵部品１と同様の効果を得ることができる。すなわち、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との結合度を高めることができる。例えば、従来技術に係るコイル内蔵部品では、両コイル素子の結合係数Ｋは０．７程度であるが、本実施の形態のコイル内蔵部品では、両コイル素子の結合係数Ｋを０．８以上とすることができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係るコイル内蔵部品１Ｄについて説明する。

図８は、コイル内蔵部品１Ｄの断面の模式図である。図９は、コイル内蔵部品１Ｄの等価回路である。

実施の形態３に係るコイル内蔵部品１Ｄでは、積層素体５の底面に外部端子５３、５４が設けられ、底面と反対の面である天面に外部端子５１、５２が設けられている。第１コイル素子１０の一端には外部端子５１が接続され、他端には外部端子５２が接続されている。また、第２コイル素子２０の一端には外部端子５３が接続され、他端には外部端子５４が接続されている。

コイル内蔵部品１Ｄにおいても、積層方向から見た場合、第１コイルパターン１１と第４コイルパターン１４の一部が重なっており、第２コイルパターン１２と第３コイルパターン１３の一部が重なっている。この構造によれば、コイル内蔵部品１Ｄにおいて、第１コイル素子１０と第２コイル素子２０との磁界結合する箇所を増やすことができ、磁界的な結合を高めることができる。

次に、コイル内蔵部品１Ｄを、樹脂多層基板３１０に内蔵した回路モジュール３００について説明する。

図１０は、コイル内蔵部品１Ｄを内部に備える樹脂多層基板３１０の断面図である。

樹脂多層基板３１０は、樹脂多層基板３１０と、樹脂多層基板３１０に搭載された実装部品１３１、１３２とを備えているコイル内蔵部品１Ｄは、外部回路と実装部品１３１、１３２との間のトランス部品として機能する。

樹脂多層基板３１０は、各種の電子部品を実装し、これらを接続する配線パターンを備えた回路基板である。例えば、複数の樹脂基材層１１２が積層圧着されることで形成された基板である。樹脂基材層１１２の材料としては、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）またはポリイミドなどの熱可塑性樹脂シートが用いられる。

樹脂多層基板３１０には、面内導体２１１、２１３、２４１、２４３、層間導体２５１、２５５、２６１、２６５、３２１、３２２、３３１、３３２、天面導体２２１、２２２、２２５、２２６などの各種の導体が設けられている。樹脂多層基板３１０の底面には、外部回路用接続端子３５３、３５４が設けられている。

コイル内蔵部品１Ｄは、その全体が樹脂多層基板３１０に埋め込まれている。例えば、コイル内蔵部品１Ｄの外部端子５１は、層間導体２５１、面内導体２１１、層間導体３２１、天面導体２２２を介して実装部品１３２に接続されている、外部端子５２は、層間導体２５５、面内導体２１３、層間導体３２２、天面導体２２６を介して実装部品１３１に接続されている。外部端子５３は、層間導体２６１、面内導体２４１、層間導体３３１を介して外部回路用接続端子３５３に接続されている。外部端子５４は、層間導体２６５、面内導体２４３、層間導体３３２を介して外部回路用接続端子３５４に接続されている。

本実施の形態によれば、磁界的な結合が高いコイル内蔵部品１Ｄを有する回路モジュール３００を提供することができる。

（その他の形態）
以上、本発明の実施の形態１、２、３およびその変形例に係るコイル内蔵部品について説明したが、本発明は、個々の実施の形態１、２、３およびその変形例には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態１、２、３およびその変形例に施したものや、異なる実施の形態およびその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、実施の形態１、２および３では、第１基材層および第２基材層をそれぞれ複数の磁性体層により構成したが、それに限られず、各基材層は１層の磁性体層により構成されていてもよい。また、中間層は、１層により構成されていてもよいし、複数層により構成されていてもよい。

例えば、実施の形態１、２および３では、積層素体を２段構造としているが、それに限られず、３段以上の構造としてもよい。例えば、３段構造とする場合、第１基材層、中間層、第２基材層、中間層、最上基材層を順に積層し、最上基材層内に第３コイルパターンに接続される第５コイルパターンを形成し、第４コイルパターンに接続される第６コイルパターンを形成すればよい。

例えば、図３に示す等価回路では、外部端子として４つの端子を示したが、コイル内蔵部品にて出力側の２つの端子を結線して１つの端子としてもよい。また、コイル内蔵部品の積層方向は、上下逆でもよい。また、コイル内蔵部品のコイルパターンは、１巻きでも半巻きでも渦巻き状でもよい。また、磁性体層と中間層とが積層方向に対称となるように中間層を設けてもよい。積層方向に対称となるように中間層を設けることで、焼成時の積層素体の変形を小さくできる。

本発明のコイル内蔵部品は、コモンモードチョークコイル、トランス、カプラ、バランなどのデュアルインダクタや、マルチフェーズ用ＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルなどの多層回路部品に内蔵される形態で広く利用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ コイル内蔵部品
５ 積層素体
１０ 第１コイル素子
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ 第１コイルパターン
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 第２コイルパターン
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 第３コイルパターン
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 第４コイルパターン
２０ 第２コイル素子
３１ 第１基材層
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 磁性体層
３２ 第２基材層
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 磁性体層
３３ 第３基材層
４０ 中間層（透磁率の低い層）
５０、５１、５２、５３、５４ 外部端子
１３１、１３２ 実装部品
３００ 回路モジュール
３５３、３５４ 外部回路用接続端子
３１０ 樹脂多層基板
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ 磁性体層
ｈ、ｉ 中間層（透磁率の低い層）
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６、ｐ７、ｐ８ 引き回し導体パターン

Claims (8)

1. 複数の磁性体層を積層してなる積層素体と、
   前記積層素体内に設けられた第１コイル素子および第２コイル素子と
   を備えるコイル内蔵部品であって、
   前記積層素体は、１以上の前記磁性体層を有する第１基材層と、１以上の前記磁性体層を有し、前記第１基材層に対して積層方向に設けられた第２基材層とを含み、
   前記第１コイル素子は、互いに接続された第１コイルパターンと第２コイルパターンとを含み、
   前記第２コイル素子は、互いに接続された第３コイルパターンと第４コイルパターンとを含み、
   前記第１コイルパターンおよび前記第３コイルパターンは前記第１基材層に設けられ、
   前記第２コイルパターンおよび前記第４コイルパターンは前記第２基材層に設けられ、
   前記積層方向から見た場合、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとは、前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとが同方向に延伸する部分において少なくとも一部が重なっており、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとは、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとが同方向に延伸する部分において少なくとも一部が重なっており、
   前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、および、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間には、前記磁性体層よりも透磁率の低い中間層が設けられている
   コイル内蔵部品。
2. 前記積層方向から見た場合、前記第１コイルパターンは前記第３コイルパターンの内側に設けられ、前記第４コイルパターンは前記第２コイルパターンの内側に設けられている
   請求項１に記載のコイル内蔵部品。
3. 前記第１コイル素子のコイル軸と前記第２コイル素子のコイル軸とが一致している
   請求項１または２に記載のコイル内蔵部品。
4. 前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとのコイル径が同じであり、前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとのコイル径が同じである
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル内蔵部品。
5. 前記第１コイルパターンおよび前記第３コイルパターンが形成される前記磁性体層は、その１層につき、前記第１コイルパターンと前記第３コイルパターンとをそれぞれ１ターン以下備え、
   前記第２コイルパターンおよび前記第４コイルパターンが形成される前記磁性体層は、その１層につき、前記第２コイルパターンと前記第４コイルパターンとをそれぞれ１ターン以下備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイル内蔵部品。
6. 前記第１基材層は、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第１コイルパターンと、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第３コイルパターンとを有し、
   前記第２基材層は、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第２コイルパターンと、前記積層方向に互いに隣り合う複数の前記第４コイルパターンとを有する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル内蔵部品。
7. 前記中間層は、前記積層方向に隣り合う前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、および、前記積層方向に隣り合う前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間にて、前記積層素体の前記積層方向に垂直な全領域に設けられている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のコイル内蔵部品。
8. 前記中間層は、前記第１コイルパターンの内側にある前記磁性体層と前記第４コイルパターンの内側にある前記磁性体層の間には設けられておらず、前記積層方向に隣り合う前記第１コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間、前記積層方向に隣り合う前記第２コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間、および、前記第１コイルパターンと前記第３コイルパターンとの間にある前記磁性体層と前記第２コイルパターンと前記第４コイルパターンとの間にある前記磁性体層との間に設けられている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のコイル内蔵部品。

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