JP4192604B2

JP4192604B2 - コイル部品

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Publication number: JP4192604B2
Application number: JP2003011250A
Authority: JP
Inventors: 勝治松田; 正彦川口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2004228144A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル機器のノイズ除去に使用されるコモンモードチョークコイルあるいはインダクタ等のコイル部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル機器のノイズ除去に用いられる電子部品として、インダクタやコモンモードチョークコイルが１つのチップ内に複数形成された、いわゆるアレイタイプのものが広く利用されている。アレイタイプとすることで、インダクタやコモンモードチョークコイルの高密度実装が可能となるが、近年、このようなアレイタイプのコイル部品に対して、益々小型化が要望されるようになっている。
【０００３】
アレイタイプのコイル部品の例としては、特開平８−１３８９３７号公報に示すコモンモードチョークコイルアレイがある。前記コモンモードチョークコイルアレイは、絶縁性体層とコイル導体層の積層により、２つのコイルが磁気的に結合したいわゆるバイファイラ構造のコモンモードチョークコイルが形成され、前記コモンモードチョークコイルが前記積層方向と垂直な方向に２つ配置されることによりアレイタイプのコイル部品を構成するものである。アレイタイプとすることでコモンモードチョークコイルの高密度実装が可能である。
【０００４】
図４は、このような構造のコモンモードチョークコイルアレイの例（上面図）である。コイル２０ａ及びコイル２０ｂは、それぞれ異なるコモンモードチョークコイルを構成し、積層方向と垂直な方向に互いに隣接している。
【０００５】
また、他の例として、特開平１１−１６７３８号公報に示すチップインダクタアレイがある。前記チップインダクタアレイは、複数のコイル素子が磁気遮蔽金属部材を介して積層方向に積み重ねされるタイプのものである。このチップインダクタアレイは、複数のコイル素子が積層シートの面方向に隣接して配置される構造に比べ、積層シートの面方向でコイルが占める面積を広くとることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１３８９３７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６７３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すように、前記コイル２０ａとコイル２０ｂの間で、互いに近接かつ対向しあうコイル導体辺が平行に配置される。このとき、コイル２０ａにおいてコイル２０ｂに近接するコイル導体辺に流れる電流がつくる磁束２１が、コイル２０ｂに達することにより、両コイル間でクロストークが発生する。このクロストークは信号の伝達、及びノイズ除去にとって有害であり、これを回避するためには、前記両コイル間の距離を離す必要がある。このため、チップ内でコイルパターンが占有できる面積が狭くなり、コイルが取得できるインダクタンス、インピーダンスが低く制限されるという問題があった。
【０００８】
一方、特開平１１−１６３７８号公報に示されるチップインダクタアレイは、コイル間に磁束を遮蔽する層が形成されることにより、互いに隣接しあうコイル間で及ぼし合う磁気的な影響を低減できるが、各コイルがつくる磁束が遮蔽されるため、特性劣化が避けられない。
【０００９】
本発明では、上述の問題を解決することにより、複数のコイルを備えたアレイタイプのコイル部品において、小型化による特性の低下を防ぐことが可能な構造を実現することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を達成するため、本発明のコイル部品は、絶縁体層が積層されてなる積層体の内部で複数のコイルが前記積層方向と垂直な方向に隣接して配置され、前記コイルは直線状導体より構成される略うず形状または略らせん形状を有し、隣接しあう前記コイル間において、前記絶縁体層の同一面上で近接かつ対向しあう前記直線状導体が、その延長線上で略直交することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のコイル部品は、絶縁体層が積層されてなる積層体の内部で複数のコイルが前記積層方向に配置されてなるコモンモードチョークコイルが、前記積層方向と垂直な方向に複数隣接して配置され、前記コイルは直線状導体より構成される略うず形状または略らせん形状を有し、隣接しあう前記コモンモードチョークコイル間において、前記絶縁体層の同一面上で近接かつ対向しあう前記直線状導体が、その延長線上で略直交することを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすることで、互いに隣接しあう一方のコイルに流れる電流により生じた磁束のうち、他方のコイルに到達する磁束が低減するため、両コイル間のクロストークの低減によりコイル部品の性能が向上する。また、クロストークの低減により隣接しあうコイル間の距離を縮めることが可能となるため、コイルが占有する面積を広くとれ、コイル部品の特性が向上する。
【００１３】
また、前記絶縁体層が非磁性体よりなり、前記積層体の積層方向の両端に磁性体層が形成されることを特徴とする。
【００１４】
このような構成とすることで、前記コイルは略閉磁路構造の内部に配置されるため、コイルのインダクタンス、インピーダンスが向上する。また、コモンモードチョークコイルを構成するコイル間で、高い結合度が得られる。
【００１５】
また、前記コイル部品において、近接かつ対向しあう前記直線状導体が、前記各コイルにおいて、中央で略直角に屈曲した「く」の字型の形状を構成することを特徴とする。
【００１６】
このような構成とすることで、前記コイルの巻軸に垂直な面上で前記コイルが占有する面積を広くとれるため、コイル部品の性能が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づき説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態によるコイル部品の外観斜視図である。図２は、前記コイル部品の分解斜視図である。また、図３は、前記コイル部品の上面図である。前記コイル部品は、一つのチップ内に二つのコモンモードチョークコイルを備えたコモンモードチョークコイルアレイである。
【００１９】
図１に示すように、コモンモードチョークコイルアレイ１は、回路積層体（図示せず）が磁性体基板２ａ及び磁性体基板２ｂに挟み込まれた構造の部品素体の外表面に、外部電極３ａ〜３ｈが形成されたものである。
【００２０】
図２に示すように、前記回路積層体は非磁性の絶縁体層４ａ〜４ｅと接着層５が積層されてなる。
【００２１】
絶縁体層４ｂ上にはコイル導体６ａ〜６ｆが、絶縁体層４ｃ上にはコイル導体６ｇ、６ｈが、絶縁体層４ｄ上にはコイル導体６ｉ〜６ｎが、絶縁体層４ｅ上にはコイル導体６ｏ、６ｐがそれぞれ形成される。
【００２２】
前記コイル導体６ａの一方の端部は絶縁体層４ｂ上に形成されたスルーホール８を介して絶縁体層４ｃ上のコイル導体６ｇの途上に接続され（二点鎖線参照）、他方の端部は絶縁体層４ｂの片側縁に形成された引き出し部７ａに接続される。また、コイル導体６ｂの両端は絶縁体層４ｂに形成されたスルーホール８を介してコイル導体６ｇの途上にそれぞれ接続される（二点鎖線参照）。また、コイル導体６ｃの一方の端部は絶縁体層４ｂに形成されたスルーホール８を介してコイル導体６ｇの途上に接続される（二点鎖線参照）。前記コイル導体６ｃの他方の端部は、絶縁体層４ｂの片側縁に形成された引き出し部７ｂに接続されるとともに、スルーホール８を介して絶縁体層４ｃの片側縁に形成された引き出し部７ｆに接続される（二点鎖線参照）。また、コイル導体６ｃの途上に接して形成されたスルーホール接続用パッド９ａと、コイル導体６ｇの途上に接して形成されたスルーホール接続用パッド９ｃが、絶縁体層４ｂに形成されたスルーホール（図示せず）を介して接続される（二点鎖線参照）。また、コイル導体６ｇの一方の端部に接続するように、引き出し部７ｅが形成される。
【００２３】
このようにコイル導体６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｇは計６ヶ所のスルーホールを介して接続され、図３に示すコイル１０ａを構成する。そして、前記引き出し部７ａ、７ｅは図３に示す外部電極３ｃに接続され、前記引き出し部７ｂ、７ｆは外部電極３ｄに接続される。
【００２４】
前記コイル１０ａは、絶縁体層４ｂ上に形成されたコイルと、絶縁体層４ｃ上に形成されたコイルが、近接するスルーホール間で導体の一部を共有しつつ、外部電極間で並列接続された構造を有する（図５の模式図を参照）ため、コイルが一つである場合に比べてコイル導体の断面積が２倍となり導体抵抗が低減し、特性が向上する。さらに、絶縁体層４ｂ上のコイル導体６ａ〜６ｃと絶縁体層４ｃ上のコイル導体６ｇが近接して配置されることで上下層のコイルが結合し、インダクタンスの低下も抑えられる。なお、このような上下層のコイル間の結合を得るには、絶縁体層４ｂの厚みが１〜３μｍであることが好ましい。
【００２５】
上述と同様に、コイル導体６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｈが、絶縁体層４ｂに形成された計６箇所のスルーホール、コイル導体６ｆの途上に接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｂ及びコイル導体６ｈの途上に接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｄを介して互いに接続され、図３に示すコイル１０ｂを構成する。そして、コイル導体６ｄ、６ｈにそれぞれ接続する引き出し部７ｃ、７ｇが図３に示す外部電極３ｅに接続され、コイル導体６ｆに接続する引き出し部７ｄ、７ｈが外部電極３ｆに接続される。
【００２６】
また、コイル導体６ｉ、６ｊ、６ｋ、６ｏが、絶縁体層４ｄに形成された計６箇所のスルーホール、コイル導体６ｋに接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｅ及びコイル導体６ｏに接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｇを介して互いに接続され、図３に示すコイル１０ｃを構成する。そして、コイル導体６ｉ、６ｏにそれぞれ接続する引き出し部７ｉ、７ｍが図３に示す外部電極３ａに接続され、コイル導体６ｆに接続する引き出し部７ｊ、７ｎが外部電極３ｂに接続される。
【００２７】
また、コイル導体６ｌ、６ｍ、６ｎ、６ｐが、絶縁体層４ｄに形成された計６箇所のスルーホール、コイル導体６ｎに接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｆ及びコイル導体６ｐに接して形成されるスルーホール接続用パッド９ｈを介して互いに接続され、図３に示すコイル１０ｄを構成する。そして、コイル導体６ｌ、６ｐにそれぞれ接続する引き出し部７ｋ、７ｏが図３に示す外部電極３ｇに接続され、コイル導体６ｎに接続する引き出し部７ｌ、７ｐが外部電極３ｈに接続される。
【００２８】
前記コイル１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、上述したコイル導体１０ａと同様、上下の絶縁体層にそれぞれ形成されたの２つのコイルが導体の一部を共有つつ並列接続された構造を有する。
【００２９】
そして、前記コイル１０ａと前記コイル１０ｃは、積層方向に近接して配置されることにより電磁気的に結合し、第一のコモンモードチョークコイルを構成する。また、前記コイル１０ｂと前記コイル１０ｄも、積層方向に近接して配置されることにより電磁気的に結合し、第二のコモンモードチョークコイルを構成する。そして、前記第一のコモンモードチョークコイルと第二のコモンモードチョークコイルは、積層方向と垂直な方向に隣接して配置される。このようにして、コモンモードチョークコイルアレイ１が構成される。
【００３０】
上述のコモンモードチョークコイルアレイ１において、各絶縁体層４ｂ〜４ｅに形成されるコイル導体の形状は、他のコイル導体と共用する部分及び引き出し部を除いて、同一の形状を有している。その形状は図３に示されるコイル１０ａ（１０ｃ）、コイル１０ｂ（１０ｄ）の通りであって、直線状導体より構成された略うず形状かつ略５角形状を有する。そして、コイル１０ａとコイル１０ｂの間で、互いに近接かつ対向しあう直線状導体が、その延長線上で略直交するように形成される。すなわち、略５角形状のコイル１０ａを構成する辺Ａの延長線と、同じく略５角形状のコイル１０ｂを構成する辺Ｃの延長線が略直交し、コイル１０ａの辺Ｂの延長線が、コイル１０ｂの辺Ｄの延長線と略直交する。そして、コイル導体１０ａにおける辺Ａと辺Ｂ、またはコイル導体１０ｂにおける辺Ｃと辺Ｄが、それぞれ中央で略直角に屈曲した「く」の字型の形状を構成する。
【００３１】
このように、コイル１０ａとコイル１０ｂ間で互いに近接かつ対向しあう導体部がその延長線上で略直交するように配置されることで、一方のコイルに流れる電流により生じた磁束のうち、他方のコイルに到達する磁束が低減する。つまり、前記コイル１０ａの辺Ａ、Ｂを流れる電流により生じる磁束１１が、コイル１０ｂの辺Ｃ、Ｄに到達することが防止される。これにより、コイル１０ａとコイル１０ｂ間のクロストークが低減され、コモンモードチョークコイルアレイ１の性能が向上する。
【００３２】
また、クロストークの低減によりコイル１０ａとコイル１０ｂの間の距離を縮めることができるため、コイル導体の形状を略５角形とした場合でもコイルの占有面積を低下させずにすむ。このため、コモンモードチョークコイルアレイの特性が向上する。
【００３３】
さらに、本実施形態のように、互いに隣接しあうコイル間で、互いに近接かつ対向しあう直線状導体が、中央で略直角に屈曲した「く」の字型の形状を構成することが好ましい。このような構成とすることにより、前記コイルの巻軸に垂直な面上で前記コイルが占有する面積をより広くとることができ、コイル部品の性能が向上する。
【００３４】
また、前記コモンモードチョークコイルアレイ１は、各コモンモードチョークコイルが非磁性層の内部に形成されるとともに、前記非磁性層が磁性体層により上下から挟み込まれている。このような構成とすることで、前記両コイルは略閉磁路構造中に配置されるため、コイルのインダクタンス、インピーダンスが向上するとともに、前記両コイル間で、高い結合度が得られる。なお、このようにコモンモードチョークコイルを上下から磁性体層で挟み込む構造とする場合、本実施形態のように複数のコモンモードチョークコイルが積層方向に垂直な方向に隣接して配置されることが好ましい。これは、コモンモードチョークコイルが積層方向に積み重ねられると、前記コモンモードチョークコイルを上下から挟む磁性体層間の距離が広がってしまうため、上述したコモンモードチョークコイルを構成するコイル間の高結合を得にくいためである。
【００３５】
また、上述の実施形態では、コモンモードチョークコイルアレイの１つのチップに２個のコモンモードチョークコイルを内蔵しているが、コモンモードチョークコイルの個数は３個以上であってもよい。
【００３６】
次に、コモンモードチョークコイルアレイ１の製造方法について、図２に基づき説明する。
【００３７】
まず、フェライトよりなる磁性体基板２ｂ上に、ポリイミド樹脂がスピンコート工法により塗布された後、熱硬化され、絶縁体層４ｅが形成される。なお、上述の工程を含む積層工程において、複数のチップが同時に形成される。
【００３８】
ここで、前記磁性体基板の材料としては、上述のように高周波特性に優れるフェライトが好ましい。また、後述するフォトリソ工程を精度良く行うため、前記磁性体基板は表面粗さ０．５μｍ以下に研磨されていることが望ましい。
【００３９】
また、絶縁体層の材料としては、上述のポリイミド樹脂の他に、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の樹脂、ＳｉＯ₂等よりなるガラス、ガラスセラミックスあるいはこれらの材料の混合物等が用いられる。また、必要に応じてこれらの材料に感光性機能が付加されたものが用いられる。
【００４０】
その後、絶縁体層４ｅ上にフォトリソ工法によりコイル導体６ｏ、６ｐ、引き出し部７ｍ〜７ｐ及びスルーホール接続用パッド９ｇ、９ｈが形成される。すなわち、前記絶縁体層４ｅ上にスパッタ法等によりＡｇからなる導体層が形成され、その上に感光性レジストが塗布される。次に、前記感光性レジスト層上に所定形状のパターンを有するマスクが設置され露光処理される。次に、現像処理によりレジスト層にパターンが形成された後、前記パターンの非形成領域に露出した導体がエッチング処理により除去される。その後、レジスト層が除去され、所定の導体パターンが形成される。
【００４１】
なお、コイル導体等の材料としては、上述のＡｇの他、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌあるいはこれらの合金等が用いられる。また、絶縁体層とコイル導体等の材料の組み合わせは、加工性、密着性等を考慮し選択される。
【００４２】
次に、前記コイル導体６ｏ、６ｐ等が形成された絶縁体層４ｅ上に、感光性ポリイミド樹脂が塗布され、乾燥後、フォトリソ工法（露光及び現像処理）により、所定の位置にスルーホール８が形成される。その後熱硬化処理され、絶縁体層４ｄが形成される。
【００４３】
次に、絶縁体層４ｄ上にフォトリソ工法によりコイル導体６ｉ〜６ｎ、引き出し部７ｉ〜７ｌ及びスルーホール接続用パッド９ｅ、９ｆが形成される。前記コイル導体６ｉ〜６ｎ、引き出し部７ｊ、７ｌ及びスルーホール接続用パッド９ｅ、９ｆは前記スルーホール８を介して絶縁体層４ｅ上のコイル導体６ｏ、６ｐ、引き出し部７ｎ、７ｐ及びスルーホール接続用パッド９ｇ、９ｈと接続される。
【００４４】
次に、前記コイル導体６ｉ〜６ｎ等が形成された絶縁体層４ｄ上に、ポリイミド樹脂が塗布された後、熱硬化され、絶縁体層４ｃが形成される。
【００４５】
次に、絶縁体層４ｃ上に上述と同様のフォトリソ工法によりコイル導体６ｇ、６ｈ、引き出し部７ｅ〜７ｈ及びスルーホール接続用パッド９ｃ、９ｄが形成される。
【００４６】
次に、前記コイル導体６ｇ、６ｈ等が形成された絶縁体層４ｃ上に、感光性ポリイミド樹脂が塗布され、上述と同様のフォトリソ工法により所定の位置にスルーホール８を有する絶縁体層４ｂが形成される。
【００４７】
次に、絶縁体層４ｂ上にフォトリソ工法によりコイル導体６ａ〜６ｆ、引き出し部７ａ〜７ｄ及びスルーホール接続用パッド９ａ、９ｂが形成される。前記コイル導体６ａ〜６ｆ、引き出し部７ｂ、７ｄ及びスルーホール接続用パッド９ａ、９ｂは前記スルーホール８を介して絶縁体層４ｃ上のコイル導体６ｇ、６ｈ、引き出し部７ｆ、７ｈ及びスルーホール接続用パッド９ｃ、９ｄと接続される。
【００４８】
次に、前記コイル導体６ａ、６ｆ等が形成された絶縁体層４ｂ上に、ポリイミド樹脂が塗布された後、熱硬化され、絶縁体層４ａが形成される。このように絶縁体層と導体層が交互に形成されることにより、回路層が形成される。
【００４９】
次に、磁性体基板２ａの一方の面に熱可塑性のポリイミド樹脂が塗布され、接着層５が形成される。そして、前記接着層５は前記絶縁体層４ａと接合され、不活性ガス雰囲気または真空中にて加熱・加圧される。こうして、前記磁性体基板２ａと前記絶縁体層４ａが接着される。
【００５０】
なお、磁性体基板２ａと絶縁体層４ａの接合の際には、磁性体基板２ａと絶縁体層４ａの双方に接着層が形成された後、これらの接着層が接合されることにより磁性体基板２ａと絶縁体層４ａが接着されてもよい。
【００５１】
このように磁性体基板２ａが絶縁体層４ａに接着された後、ダイシング等の切断加工により個々のチップが切り出される。その後、図３に示すように外部電極３ａ〜３ｈが形成され、コモンモードチョークコイルアレイ１が得られる。
【００５２】
以上、本発明のコイル部品の実施形態について、コモンモードチョークコイルアレイを例に説明してきたが、本発明は上述の構成あるいは製造方法に限定されるものではない。
【００５３】
上述の実施形態では、コモンモードチョークコイルアレイ１を構成する各コイルは、図５を用いて説明したように二つのコイルが並列接続した構造を有するが、各コイルが単一のコイルであってもよい。また、3つ以上のコイルが並列接続した構造であってもよい。
【００５４】
また、本発明のコイル部品はインダクタアレイであってもよい。インダクタアレイであっても、互いに隣接しあうコイル間で、互いに近接かつ対向しあう直線状導体が、その延長線上で略直交する構成とすることにより、上述の効果と同様の効果が得られる。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のコイル部品は、直線状導体より構成される複数のコイルあるいコモンモードチョークコイルが、絶縁体層が積層されてなる積層体の内部で積層方向に垂直な方向に隣接して配置されてなるコイル部品であって、隣接しあう前記コイル間あるいは前記コモンモードチョークコイル間において、前記絶縁体層の同一面上で近接かつ対向しあう前記直線状導体がその延長線上で略直交する構成を有する。このような構成とすることにより、一方のコイルに流れる電流がつくる磁束が他方のコイルに到達しにくくなり、両コイル間のクロストークが低減するため、コイル部品の性能が向上するという効果を有する。また、クロストークの低減により、隣接しあうコイル間の距離を縮めることができるため、コイルが占有する面積をより広くとることが可能となり、コイル部品の特性が向上するという効果を有する。
【００５６】
また、前記コモンモードチョークコイルが非磁性体層よりなる積層体の内部に形成されるとともに、前記積層体の両側に磁性体層が形成されることにより、前記コイルが略閉磁路構造の内部に配置されるため、コイルのインダクタンス、インピーダンスが向上する。また、前記コモンモードチョークコイルを構成するコイル間で高い結合度が得られる。
【００５７】
また、前記コイル部品において、互いに近接かつ対向しあう前記直線状導体が、各コイルにおいて中央で略直角に屈曲した「く」の字型の形状を構成することにより、前記コイルの巻軸に垂直な面上で前記コイルが占有する面積を広くとれるため、コイル部品の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるコイル部品の外観図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるコイル部品の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるコイル部品の上面図である。
【図４】従来の実施の形態によるコイル部品の上面図である。
【図５】図２に示すコイル部品におけるコイルの構造を説明する模式図である。
【符号の説明】
１コモンモードチョークコイルアレイ
２ａ、２ｂ磁性体基板
３ａ〜３ｈ外部電極
４ａ〜４ｅ絶縁体層
５接着層
６ａ〜６ｐコイル導体
７ａ〜７ｐ引き出し部
８スルーホール
９ａ〜９ｈスルーホール接続用パッド
１０ａ〜１０ｄ、２０ａ、２０ｂコイル
１１、２１磁束
３０スルーホール接続
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（コイル導体の）辺

Claims

絶縁体層が積層されてなる積層体の内部で複数のコイルが前記積層方向と垂直な方向に隣接して配置され、前記コイルは直線状導体より構成される略うず形状または略らせん形状を有し、隣接しあう前記コイル間において、前記絶縁体層の同一面上で近接かつ対向しあう前記直線状導体が、その延長線上で略直交することを特徴とするコイル部品。
絶縁体層が積層されてなる積層体の内部で複数のコイルが前記積層方向に配置されてなるコモンモードチョークコイルが、前記積層方向と垂直な方向に複数隣接して配置され、前記コイルは直線状導体より構成される略うず形状または略らせん形状を有し、隣接しあう前記コモンモードチョークコイル間において、前記絶縁体層の同一面上で近接かつ対向しあう前記直線状導体が、その延長線上で略直交することを特徴とするコイル部品
前記絶縁体層が非磁性体よりなり、前記積層体の積層方向の両端に磁性体層が形成されることを特徴とする、請求項２に記載のコイル部品。
近接かつ対向しあう前記直線状導体が、前記各コイルにおいて、中央で略直角に屈曲した「く」の字型の形状を構成することを特徴とする、請求項１〜請求項３に記載のコイル部品。