(57)【要約】      （修正有）【課題】伝送線路を流れる信号の伝送方式に応じて、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ対策を図れるノイズフィルタを提供する。【解決手段】積層型コモンモードチョークコイルは、制御内部電極１１ａ、１１ｂによって圧電体２ｃの厚さ方向に電圧が印加されることで、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間に挟まれた圧電体２ｃの厚みｄが制御内部電極１１ａ，１１ｂへの印加電圧に応じて可変する。従って、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の物理的距離は、圧電体２ｃに印加する電圧によって制御され、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の結合度ｋは、圧電体２ｃに印加する電圧を制御することで可変する。このため、信号の伝送方式に応じてこの結合度ｋを可変することで、コモンモードインピーダンスＺcおよびディファレンシャルモードインピーダンスＺdの両インピーダンスを制御することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル間に絶縁層を挟んで積層して構成される積層型コモンモードチョークコイルにおいて、
前記絶縁層は圧電体により形成され、前記圧電体の厚さ方向に電圧を印加する電極を備えたことを特徴とする積層型コモンモードチョークコイル。
【請求項２】
前記圧電体は複数の圧電体層からなり、前記電極は複数の前記圧電体層について設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
【請求項３】
前記電極は前記コイルの巻回部が形成される領域と重ならない領域または一部重なる領域に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
【請求項４】
前記圧電体は前記コイルの巻回部が形成される領域と重なる領域に形成されていない未形成領域を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル間に絶縁層を挟んで積層して構成される積層型コモンモードチョークコイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層型コモンモードチョークコイルは、信頼性を保つため、それぞれのコイルが別々に形成され、これらのコイルが絶縁層を挟んで対向して積み重ねられて構成されるのが一般的である。従来、この種の積層型コモンモードチョークコイルとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。同文献に開示された積層型コモンモードチョークコイルでは、磁性体シートの表面に導体線路によって形成された２つのコイルＡ，Ｂが相対向するように積層体ブロック内に配置されている。積層体ブロックの最上層および最下層にはコイルＡ，Ｂの絶縁および保護のために複数枚のダミーシートが積層され、２つのコイルＡ，Ｂの間にはコイル間の浮遊容量を調整するために複数枚のダミーシートが積層されている。
【０００３】
コモンモードチョークコイルには、一般にディファレンシャルモードの信号が入力され、一般的な積層型コモンモードチョークコイルにあっては両コイルのインダクタンス値の差により、両コイル間に発生する逆向きの磁束がアンバランスとなり、チョークコイルに磁気飽和が発生した。しかし、同文献に開示されたコモンモードチョークコイルでは２つのコイルＡ，Ｂのインダクタンス値の差が小さくなる工夫がされ、チョークコイルの磁気飽和が防止されている。このため、ディファレンシャルモードの電流に対しては磁束が打ち消し合ってインダクタとして機能せず、コモンモードの電流に対しては磁束が足し合わさってインダクタとしての機能が高まる、理想に近いコモンモードチョークコイルが実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２１９６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年においては、コモンモードとディファレンシャルモードの両モードの信号が流れる新たな差動伝送方式が登場してきている。この伝送方式は、ＭＨＬ(Mobile High-Definition Link)と呼ばれる、モバイル機器向けの高速映像伝送用のインターフェース規格などに使用されている。また、モバイル機器では、遠方に電界を発生させるコモンモードノイズに加え、近傍に電界を発生させ、モバイル機器内部において、モバイル機器自体の通信性能を劣化させる自家中毒と言われるノイズ障害が問題となっており、ディファレンシャルモードのノイズ対策が必要になっている。
【０００６】
このような市場ニーズにおいては、伝送線路を流れる信号の伝送方式に応じて、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ対策を図れるノイズフィルタの実現が期待される。しかし、従来、この要求に応えられるノイズフィルタは実現されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
コイル間に絶縁層を挟んで積層して構成される積層型コモンモードチョークコイルにおいて、絶縁層が圧電体により形成され、圧電体の厚さ方向に電圧を印加する電極を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本構成によれば、電極によって圧電体の厚さ方向に電圧が印加されることで、コイル間に挟まれた絶縁層を形成する圧電体は、その厚みが印加電圧に応じて可変する。従って、積層型コモンモードチョークコイルを構成するコイル間の物理的距離は、圧電体に印加する電圧によって制御され、これらコイル間の結合度は、圧電体に印加する電圧を制御することで可変する。一方、積層型コモンモードチョークコイルのコモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのインピーダンスは、この結合度の影響を受ける。このため、この結合度を可変し、伝送線路を流れる信号の伝送方式に応じて、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのインピーダンスを制御することで、両モードのノイズ除去効果を制御可能なノイズフィルタが提供される。
【０００９】
また、本発明は、圧電体が複数の圧電体層からなり、電極が複数の圧電体層について設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、複数の圧電体層それぞれに同じ電圧を印加することができる。従って、印加できる電圧の大きさに制約がある場合においても、許容可能な大きな同じ電圧を各圧電体層に印加することで、各圧電体層の厚さの増加幅を大きく確保することができる。このため、コイル間の物理的距離の可変幅、つまり、コイル間の結合度の可変幅を大きく確保して、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ除去効果を幅広く制御することが可能になる。
【００１１】
また、本発明は、電極が、コイルの巻回部が形成される領域と重ならない領域または一部重なる領域に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本構成によれば、電極が各コイルの巻回部間に位置する領域が無くなるかまたは少なくなるので、各コイルの巻回部によって生じる磁束は、電極の存在によって阻害されることなく、巻回部形成領域と重なる領域をスムーズに通ることができる。このため、コイル間の結合度を大きくすることができるため、本構成によっても、コイル間の結合度の可変幅を大きく確保して、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ除去効果を幅広く制御することが可能になる。
【００１３】
また、本発明は、圧電体が、コイルの巻回部が形成される領域と重なる領域に形成されていない未形成領域を有することを特徴とする。
【００１４】
本構成によれば、各コイルの巻回部間に位置する領域に圧電体が形成されていない圧電体未形成領域があるので、この圧電体未形成領域を、比誘電率が圧電体よりも小さな空間等によって形成することができる。従って、コモンモードチョークコイルへの電圧印加によって各コイルから出る電気力線は、比誘電率が圧電体よりも小さな圧電体未形成領域を通るようになるので、各コイルに生じる浮遊容量は小さくなる。このため、コモンモードチョークコイルの自己共振周波数を高くすることができ、高周波帯域にわたる広い帯域においてノイズ除去効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、伝送線路を流れる信号の伝送方式に応じて、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのインピーダンスを制御することで、両モードのノイズ除去効果を制御可能なノイズフィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態による積層型コモンモードチョークコイルの外観斜視図である。
【図２】図１に示す積層型コモンモードチョークコイルを構成する積層体の分解斜視図である。
【図３】図２に示す積層体を構成する圧電体の詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の一実施の形態による積層型コモンモードチョークコイルについて、説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態による積層型コモンモードチョークコイル１の外観斜視図である。
【００１９】
積層型コモンモードチョークコイル１は、略直方体の形状をした積層体２からなる。この積層体２の前端面および後端面には、一対の第１外部電極３ａ，３ｂおよび一対の第２外部電極４ａ，４ｂがそれぞれ対向して設けられている。また、積層体２の両側端面には、一対の制御外部電極５ａ，５ｂが対向して設けられている。
【００２０】
図２は、積層体２の分解斜視図である。
【００２１】
積層体２は、５つの層に大きく分けられ、下部磁性体２ａ、１次コイル部２ｂ、圧電体２ｃ、２次コイル部２ｄ、および上部磁性体２ｅから構成される。
【００２２】
最下層の下部磁性体２ａおよび最上層の上部磁性体２ｅは主にフェライト材料を用いて形成される。本実施形態では、これらの下部磁性体２ａおよび上部磁性体２ｅは、複数のフェライトグリーンシート６を積層し、積層体２を完成させる最後の工程でフェライトグリーンシート６を圧着、焼成することで、形成される。しかし、このような形成法によらず、フェライト基板そのものを使用して下部磁性体２ａおよび上部磁性体２ｅを形成することも可能である。
【００２３】
１次コイル部２ｂは下部磁性体２ａの上、、２次コイル部２ｄは上部磁性体２ｅの下に形成される。本実施形態では、これら１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄは、コイル層間絶縁層７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）の上に電極部８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）が形成されて構成される。コイル層間絶縁層７の材質には低誘電率の非磁性体、例えばガラスなどが用いられる。
【００２４】
１次コイル部２ｂを構成するコイル層間絶縁層７ａ，７ｂの上には、引出電極部８ａ，スパイラル電極部８ｂがそれぞれ形成される。引出電極部８ａの一端部はコイル層間絶縁層７ａの前縁に露出し、一対の一方の第１外部電極３ａに接続される。また、引出電極部８ａの他端部はコイル層間絶縁層７ａの中央部付近に配置され、スルーホール９ａにより、上層にあるスパイラル電極部８ｂの巻回部中心付近の一端部に接続される。スパイラル電極部８ｂの他端部はコイル層間絶縁層７ｂの後縁に露出し、一対の他方の第１外部電極３ｂに接続される。引出電極部８ａとスパイラル電極部８ｂとがこのように接続されることで、１次コイル部２ｂはコイルを形成する。
【００２５】
２次コイル部２ｄを構成するコイル層間絶縁層７ｃ，７ｄの上には、スパイラル電極部８ｃ，引出電極部８ｄがそれぞれ形成される。引出電極部８ｄの一端部はコイル層間絶縁層７ｄの前縁に露出し、一対の一方の第２外部電極４ａに接続される。また、引出電極部８ｄの他端部はコイル層間絶縁層７ｄの中央部付近に配置され、スルーホール９ｂにより、下層にあるスパイラル電極部８ｃの巻回部中心付近の一端部に接続される。スパイラル電極部８ｃの他端部はコイル層間絶縁層７ｃの後縁に露出し、一対の他方の第２外部電極４ｂに接続される。スパイラル電極部８ｃと引出電極部８ｄとがこのように接続されることで、２次コイル部２ｄはコイルを形成する。
【００２６】
これらの１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄは、一般的な積層工法の他、スパッタリングとフォトリソグラフィー技術を用いた薄膜電極形成法や、メッキによる厚膜電極形成法など、様々な形成法によって形成される。
【００２７】
圧電体２ｃは、上記の１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの間にチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（ｎ）Ｚｎ（１−ｎ）Ｏ３）などによって形成され、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間に挟まれた絶縁層を形成する。この圧電体２ｃの詳細は図３の斜視図に示され、圧電体２ｃは、複数の圧電体層１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の上に制御内部電極１１（１１ａ，１１ｂ）が形成されて構成される。
【００２８】
本実施形態では、制御内部電極１１は、コの字状をした右側制御内部電極１１ａと、逆コの字状をした左側制御内部電極１１ｂとから構成され、複数の各圧電体層１０について設けられている。右側制御内部電極１１ａは、圧電体層１０ａ，１０ｃの各右辺部に端部が露出する引出電極部によって制御外部電極５ａに接続される。また、左側制御内部電極１１ｂは、圧電体層１０ｂ，１０ｄの各左辺部に端部が露出する引出電極部によって制御外部電極５ｂに接続される。右側制御内部電極１１ａおよび左側制御内部電極１１ｂは、圧電体層１０を挟んで圧電体層１０の厚さ方向に対向して設けられており、圧電体層１０の厚さ方向に電圧を印加する。本実施形態では、これら右側制御内部電極１１ａおよび左側制御内部電極１１ｂは、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄにおけるスパイラル電極部８ｂおよび８ｃの各巻回部形成領域と、積層方向において重ならない領域に形成されている。
【００２９】
また、本実施形態では、各圧電体層１０は、圧電体が形成されていない圧電体未形成領域１０Ａをそれぞれ中央部に有する。これら圧電体層１０が積層されることで、積層体２のチップ中央部は未形成領域１０Ａにおいて空洞になる。圧電体層１０における圧電体未形成領域１０Ａは、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄにおけるスパイラル電極部８ｂおよび８ｃの各巻回部形成領域と、積層方向において重なる。従って、この圧電体未形成領域１０Ａは、本実施形態では、制御内部電極１１が形成されない電極未形成領域と重なる。
【００３０】
このような圧電体２ｃは、一般的に積層工法で形成される。ここで、圧電体未形成領域１０Ａは、コの字状をした右側制御内部電極１１ａまたは逆コの字状をした左側制御内部電極１１ｂを印刷した全面圧電体シートのチップ中央部を、パンチングやレーザー加工等で除去することで、形成される。また、圧電体未形成領域１０Ａによって積層体２に形成される空洞部は、積層体２のチップ脱脂、焼成時に除去可能なバインダー等を含む有機材を、積層体２の積層圧着前に充填しておくことで、加工による潰れ等を防止することができる。
【００３１】
また、圧電体未形成領域１０Ａは、マスクパターンを使用した印刷工法により、強誘電体以外の低誘電率の誘電体を圧電体層１０の当該領域に形成することによっても、形成することができる。また、積層体２は、一般的な積層工法の他、圧電体２ｃのみ焼結してシート状に圧電体２ｃを形成しておいて、１次コイル部２ｂを形成したフェライト基板と２次コイル部２ｄを形成したフェライト基板との間にシート状の圧電体２ｃを挟み込み、接着性樹脂等でこれらを接合することによっても、形成することができる。この形成法では、薄膜電極形成法またはメッキによる厚膜電極形成法により形成された１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄとの接合が、容易に可能となる。
【００３２】
積層型コモンモードチョークコイル１は、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間に非磁性層である圧電体２ｃを挟み、その両外側に下部磁性体２ａおよび上部磁性体２ｅを設けた積層体２のチップを上記のように形成後、積層体２の周囲に、図１に示すように、第１外部電極３ａ，３ｂ、第２外部電極４ａ，４ｂおよび制御外部電極５ａ，５ｂを形成することで、得られる。
【００３３】
このような本実施形態による積層型コモンモードチョークコイル１においては、両外側にある下部磁性体２ａおよび上部磁性体２ｅの磁性層により、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄのインピーダンスは大きく保たれる。また、これら両コイル間に非磁性層である圧電体２ｃが挟まれているため、コイル間の結合度ｋが上げられる。
【００３４】
また、制御内部電極１１によって圧電体２ｃの厚さ方向に電圧が印加されることで、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間に挟まれた圧電体２ｃは、その厚みｄが制御内部電極１１への印加電圧に応じて可変する。従って、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の物理的距離は、圧電体２ｃに印加する電圧によって制御され、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の結合度ｋは、圧電体２ｃに印加する電圧を制御することで可変する。一方、積層型コモンモードチョークコイル１のコモンモードインピーダンスＺcおよびディファレンシャルモードインピーダンスＺdの両インピーダンスは、この結合度ｋの影響を受ける。このため、この結合度ｋを可変し、伝送線路を流れる信号の伝送方式に応じて、コモンモードインピーダンスＺcおよびディファレンシャルモードインピーダンスＺdの両インピーダンスを制御することで、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ除去効果を制御可能なノイズフィルタが提供される。
【００３５】
ここで、圧電体２ｃの厚みｄを大きくするように制御内部電極１１へ大きな電圧を印加すると、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の結合度ｋは低下し、コモンモードインピーダンスＺcは低下してディファレンシャルモードインピーダンスＺdは増加する。一方、圧電体２ｃの厚みｄを小さくするように制御内部電極１１へ小さな電圧を印加すると、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の結合度ｋは増大し、コモンモードインピーダンスＺcは増加してディファレンシャルモードインピーダンスＺdは低下する。
【００３６】
また、本実施形態では、圧電体２ｃが複数の圧電体層１０からなり、制御内部電極１１が右側制御内部電極１１ａおよび左側制御内部電極１１ｂとして複数の圧電体層１０について設けられている。よって、複数の圧電体層１０それぞれに、外部制御電極５ａ，５ｂ間に印加される電圧と同じ電圧を印加することができる。従って、外部制御電極５ａ，５ｂ間に印加できる電圧の大きさに制約がある場合においても、許容可能な大きな同じ電圧を各圧電体層１０に印加することで、各圧電体層１０の厚さの増加幅を大きく確保することができる。このため、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間の物理的距離の可変幅、つまり、コイル間の結合度ｋの可変幅を大きく確保して、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ除去効果を幅広く制御することが可能になる。
【００３７】
また、圧電体２ｃの内部に形成する制御内部電極１１をチップ中央部を含む全面に形成してしまうと、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄ間に発生する磁束が制御内部電極１１によって遮断され、結合度ｋは大きく低下する。結合度ｋが低下した状態でコイル間の厚みｄを可変させても、大きな結合度ｋの調整はできない。しかし、本実施形態では、制御内部電極１１は、スパイラル電極部８ｂおよび８ｃの各巻回部形成領域と、積層方向において重ならない領域に形成されている。よって、制御内部電極１１は、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの各コイル巻回部間に位置する領域が無くなるので、各コイルの巻回部によって生じる磁束は、制御内部電極１１の存在によって阻害されることなく、巻回部形成領域と重なる領域をスムーズに通ることができる。このため、コイル間の結合度ｋを大きくすることができるため、本構成によっても、コイル間の結合度ｋの可変幅を大きく確保して、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両モードのノイズ除去効果を幅広く制御することが可能になる。
【００３８】
また、圧電体２ｃは一般的に強誘電性も有しているため、比誘電率εが非常に大きい。そのため、コイルが形成されるチップ中央エリアに高い比誘電率εを有する材料が存在すると、コイルの浮遊容量が大きくなり、高周波帯域におけるノイズ除去特性が低下する可能性がある。しかし、本実施形態では、各圧電体層１０は、圧電体が形成されていない圧電体未形成領域１０Ａをそれぞれ中央部に有し、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの各巻回部間に位置する領域に、圧電体が形成されていない領域がある。よって、この圧電体未形成領域１０Ａを、比誘電率εが圧電体よりも小さな空間や低誘電率の誘電体等によって形成することができる。従って、第１外部電極３ａ，３ｂおよび第２外部電極４ａ，４ｂへの電圧印加によって１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの各コイルから出る電気力線は、比誘電率εが圧電体よりも小さな圧電体未形成領域１０Ａを通るようになるので、各コイルに生じる浮遊容量は小さくなる。このため、積層型コモンモードチョークコイル１の自己共振周波数を高くすることができ、高周波帯域にわたる広い帯域においてノイズ除去効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記の実施形態においては、制御内部電極１１がスパイラル電極部８ｂおよび８ｃの各巻回部形成領域と重ならない領域に形成されている場合について説明したが、制御内部電極１１は、スパイラル電極部８ｂおよび８ｃの各巻回部形成領域と一部重なる領域に形成されているようにしてもよい。この構成によれば、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの各コイル巻回部間に制御内部電極１１が位置する領域が少なくなるので、各コイルの巻回部によって生じる磁束は、制御内部電極１１の存在によって阻害され難く、巻回部形成領域と重なる領域をスムーズに通ることができる。このため、本構成によっても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【００４０】
また、圧電体層１０が形成されていない圧電体未形成領域１０Ａは、１次コイル部２ｂおよび２次コイル部２ｄの各コイル巻回部間に位置する全領域または一部領域にあれば、各コイルに生じる浮遊容量は小さくなり、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００４１】
１…積層型コモンモードチョークコイル
２…積層体
２ａ…下部磁性体
２ｂ…１次コイル部
２ｃ…圧電体
２ｄ…２次コイル部
２ｅ…上部磁性体
３ａ，３ｂ…第１外部電極
４ａ，４ｂ…第２外部電極
５ａ，５ｂ…制御外部電極
６…フェライトグリーンシート
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…コイル層間絶縁層
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…電極部
９ａ，９ｂ…スルーホール
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…圧電体層
１１ａ，１１ｂ…制御内部電極
【図１】
2014216612.tif 000003
【図２】
2014216612.tif 000004
【図３】
2014216612.tif 000005