(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁性体基板と、
前記第１の磁性体基板の表面に薄膜形成手段にて形成された、非磁性体層からなる絶縁体層とコイルパターンと引出し電極を厚み方向に積み重ねた積層体と、
前記第１の磁性体基板との間に前記積層体を挟む第２の磁性体基板と、
前記第１の磁性体基板と前記積層体と前記第２の磁性体基板からなる積層構造体の端面に設けられた外部電極とを備え、
前記コイルパターンが少なくとも２個のコイルを構成するとともに、該コイルが前記絶縁体層の絶縁体で覆われ、
前記コイルのそれぞれが、前記絶縁体内に前記絶縁体層の厚み方向に対して垂直方向に配置して前記絶縁体で覆われ形成された前記引出し電極を介して、前記第１の磁性体基板および前記第２の磁性体基板を貫通することなく、前記外部電極に電気的に接続していること、
を特徴とするコモンモードチョークコイル。
【請求項２】
複数のコイルのそれぞれの一方の引出し電極が同一の前記絶縁体層の上に設けられていることを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
厚み方向にほぼ重なって隣接するコイルパターンにおいて、第１の磁性体基板から遠いコイルパターンの導体幅が、前記第１の磁性体基板に近いコイルパターンの導体幅より狭いことを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コモンモードチョークコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コモンモードチョークコイルとしては、図１５に示す巻線型コイル部品４１が知られている。このコイル部品４１はコア４２とこのコア４２の胴部に巻回された線材４３とで構成されている。線材４３はその終端部がコア４２の矩形状ベース部の端面に設けられた外部端子４４にからげられている。
【０００３】
また、図１６に示すように、グリーンシート積層技術を利用して製造したコイル部品５１も知られている。このコイル部品５１はコイル導体５２1，５２2，５２3，５２4を表面に設けた磁性体グリーンシートを積層して一体的に焼成した後、外部電極５６，５７を形成することによって製造されている。コイル導体５２1〜５２4は磁性体グリーンシートに設けたビアホール等を介して電気的に直列に接続されたりしてコイル５２を形成している。
【０００４】
さらに、図１７に示すコイル部品６１が知られている。このコイル部品６１はコイル導体を表面に設けた絶縁体グリーンシートを積層してなるコイル部６２と、このコイル部６２を挟着する２つの磁性体コア６３，６４とで構成されている。絶縁体グリーンシートには磁性体を含まない材料が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来のコイル部品のうち、図１５に示したコイル部品４１は、コア４２を個々に成形し、コア４２毎に線材４３を巻回する必要があった。また、線材４３と外部端子４４は別素材で構成されるため半田付け等の電気的接続工程を必要とし、この工程もコイル部品毎に行わなければならなかった。この結果、コイル部品４１は生産性が低く、高コストであった。また、ハンドリングの問題でコア４２や線材４３の寸法を小型化することにも限界があった。
【０００６】
また、図１６に示したコイル部品５１は、多層構造によるもので、コイル導体５２1〜５２4が磁性体グリーンシート上に印刷もしくは転写で形成されるため大部分の工程が基板状態で製造され、生産性が高く、ハンドリングの問題も解決されている。コイル導体５２1〜５２4は薄くかつ細く形成することができるため小型化にも適している。しかしながら、焼成工程における磁性体グリーンシートの収縮によって、電気特性のばらつきが発生するという問題があった。また、磁性体グリーンシート毎に閉磁路が形成されるため、コイル５２のインダクタンスが比較的小さくなるという問題があった。特に、この問題は、コイル部品５１がトランスもしくはコモンモードチョークコイルの場合、コイル相互間の磁気的結合を低くさせ、性能を阻害する大きな原因となっていた。
【０００７】
さらに、図１７に示したコイル部品６１は、絶縁体グリーンシートに磁性体を含まないため電磁気特性が良好であるが、別に有効な磁路を形成しなければならないという問題があった。すなわち、磁性体からなるコア６３，６４を別に準備する必要があった。この結果、コイル部品６１は生産性が低かった。
そこで、本発明の目的は、生産性が高く、電気的特性が優れた小型のコモンモードチョークコイルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明に係るコモンモードチョークコイルは、
（ａ）第１の磁性体基板と、
（ｂ）第１の磁性体基板の表面に薄膜形成手段にて形成された、非磁性体層からなる絶縁体層とコイルパターンと引出し電極を厚み方向に積み重ねた積層体と、
（ｃ）第１の磁性体基板との間に積層体を挟む第２の磁性体基板と、
（ｄ）第１の磁性体基板と積層体と第２の磁性体基板からなる積層構造体の端面に設けられた外部電極とを備え、
（ｅ）コイルパターンが少なくとも２個のコイルを構成するとともに、該コイルが絶縁体層の絶縁体で覆われ、
（ｆ）コイルのそれぞれが、絶縁体内に絶縁体層の厚み方向に対して垂直方向に配置して絶縁体で覆われ形成された引出し電極を介して、第１の磁性体基板および第２の磁性体基板を貫通することなく、外部電極に電気的に接続していること、
を特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るコモンモードチョークコイルは、さらに、複数のコイルのそれぞれの一方の引出し電極が同一の前記絶縁体層の上に設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係るコモンモードチョークコイルは、厚み方向にほぼ重なって隣接するコイルパターンにおいて、第１の磁性体基板から遠いコイルパターンの導体幅が、前記第１の磁性体基板に近いコイルパターンの導体幅より狭いことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
以上の構成により、積層体が磁性体を含まないため、焼成工程における磁性体グリーンシートの収縮による電気特性のばらつきの心配がなくなる。また、磁性体グリーンシート毎に形成される閉磁路によるインダクタンスの低下も発生しない。従って、複数のコイルの電磁気的特性が良くなる。さらに、第１の磁性体基板上に、絶縁体層とコイルパターンにて構成された積層体が薄膜形成手段にて精度良く形成されるため、高精度の小型のコモンモードチョークコイルが生産される。
【００１１】
そして、複数のコイルのそれぞれの一方の引出し電極を同一絶縁体層の上に設けることにより、引出し電極をそれぞれ異なる絶縁体層上に設けた場合と比較して絶縁体層の数が少なくなり、製造工程が簡単になる。さらに、厚み方向のコイルパターン間に引出し電極を設置した場合、コイルパターン間の絶縁体層が大部分２倍の厚さとなり、絶縁信頼性が向上する。
【００１２】
また、厚み方向に隣接するコイルパターンにおいて、第１の磁性体基板から遠いコイルパターンの導体幅が、前記第１の磁性体基板に近いコイルパターンの導体幅より狭い場合は、仮に、隣接する二つのコイルパターン相互が位置ずれを起こしても、コイルパターン間の絶縁間隔が小さくならず、耐電圧性が低下するおそれがない。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明に係るコモンモードチョークコイルの一実施例について添付図面を参照して説明する。実施例ではコモンモードチョークコイルを単品で製造する場合について説明するが、量産の際には複数個のコモンモードチョークコイルを備えたマザー基板を使用して効率良く生産する。
【００１４】
図１に示すように、コモンモードチョークコイル１は、磁性体基板２，３とこの磁性体基板２，３の間に挟まれた積層体１４とで構成されている。積層体１４は絶縁体層４，５，６，７とコイル導体１０，１１と引出し電極８，９，１２，１３を厚み方向に積み重ねたものである。磁性体基板２，３の材料としては、フェライト等が使用される。フェライトを使用した場合、チョークコイル１は高インダクタンスで、高周波特性が優れたものになる。
【００１５】
絶縁体層４の表面には引出し電極８，９が設けられ、引出し電極８，９の一方の端部は絶縁体層４の手前側の縁部に露出している。絶縁体層５の表面には渦巻状コイル導体１０が設けられ、コイル導体１０の一方の端部は絶縁体層５の奥側の縁部に設けられた引出し電極１２に電気的に接続している。絶縁体層６の表面には渦巻状コイル導体１１が設けられ、コイル導体１１の一方の端部は絶縁体層６の奥側の縁部に設けられた引出し電極１３に電気的に接続している。
【００１６】
引出し電極８，９，１２，１３及びコイル導体１０，１１の材料としては、導電性に優れた金属、例えばＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌあるいはこれらの合金等が採用される。絶縁体層４〜７の材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の樹脂あるいはＳｉＯ2等のガラス、ガラスセラミックス等が採用される。本実施例では感光性ポリイミド樹脂を使用した。ポリイミド樹脂を使用した場合、絶縁体層４〜６上に蒸着又はスパッタリングによって引出し電極８，９，１２，１３やコイル導体１０，１１を容易かつ密着性良く形成することができると共に、絶縁体層４〜７の物理的、化学的特性が良好かつ安定にできる。
【００１７】
積み重ねられた状態では、引出し電極８は絶縁体層５に設けたビアホール１５を介してコイル導体１０に電気的に接続され、引出し電極９は絶縁体層５，６に設けたビアホール１６ａ，１６ｂを介してコイル導体１１に電気的に接続される。コイル導体１０と１１は磁気的に密接に結合した一対のコイルを構成している。
【００１８】
そして、磁性体基板２と３の間隔は、なるべく狭い方が磁気抵抗が低く、より大きなインダクタンスが得られる。また、コイルの巻き回数は多い方がより大きなインダクタンスが得られる。一方、チョークコイル１のサイズは小型の方が望ましく、使用材料の観点からも低コストが図れる。従って、絶縁体層４〜７の厚みは１０μｍ以下、コイル導体１０，１１の導体幅は１００μｍ以下が好ましい。コイル導体１０，１１の厚みは、コイル部品の仕様に合わせた直流抵抗にするため、任意に設定される。また、コイル導体１０と１１の位置合わせは精度良く行なわれるのが好ましい。これらの観点から、絶縁体層４〜７やコイル導体１０，１１や引出し電極８，９，１２，１３の形成にはフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段を用いる。
【００１９】
図２及び図３に示すように、コモンモードチョークコイル１の手前側端面には外部電極２０，２２が設けられ、奥側端面には外部電極２１，２３が設けられている。外部電極２０，２１，２２，２３はそれぞれ引出し電極８，１２，９，１３に電気的に接続されている。外部電極２０〜２３は蒸着、スパッタリング、無電解めっき等の手段にて形成され、チョークコイル１の端面に堅固に密着している。さらに、必要であれば、電気めっきをさらに施こして外部電極２０〜２３の膜厚を厚くしてもよい。図４はチョークコイル１の電気等価回路図である。
【００２０】
次に、このコモンモードチョークコイル１の製造手順を図５〜図１３を参照して説明する。
図５に示すように、磁性体基板２の表面に絶縁体層４を薄膜形成手段にて形成する。薄膜形成手段としては、例えばフォトリソグラフィや印刷等の方法が採用される。フォトリソグラフィの方法は、例えばスピン法、ディップ法、スプレー法、転写法等によって感光性樹脂膜を磁性体基板２の表面全面に形成した後、露光、現像して所定の絶縁体層４を得る。また、フォトリソグラフィの別の方法は、前記スピン法等によって絶縁性樹脂膜を磁性体基板２の表面全面に形成した後、感光性レジスト膜を絶縁性樹脂膜の表面に塗布し、露光、現像する。次に、感光性レジスト膜から露出した絶縁性樹脂膜の部分をエッチングして不要な部分の絶縁性樹脂膜を除去した後、感光性レジスト膜を剥離する。あるいは、前記スピン法等により得た絶縁体膜を、レーザビームによって穴明け、切断を行う。こうして磁性体基板２の表面に絶縁体層４を形成する。
【００２１】
次に、絶縁体層４の表面にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段にて引出し電極８，９を設ける。すなわち、めっき、蒸着、スパッタリング等によって金属膜を絶縁体層４の表面全面に形成した後、感光性レジスト膜を金属膜の表面に塗布し、露光、現像する。次に、感光性レジスト膜から露出した金属膜の部分をエッチングして不要な部分の金属膜を除去した後、感光性レジスト膜を剥離する。こうして、絶縁体層４の表面に引出し電極８，９を同一工程で形成する。従って、引出し電極をそれぞれ異なる絶縁体層の表面に形成する場合と比較して、ビアホールの構造が幾分複雑になるが、積層の数が少なくなって、製造工程が簡略になり、製造コストも安価になる。
【００２２】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィ等の薄膜形成手段にて絶縁体層５を形成する。絶縁体層５の中央部には、引出し電極８，９の一端部が露出しているビアホール１５，１６ａが形成されている。次に、図７に示すように、絶縁体層５の表面にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段にてコイル導体１０と引出し電極１２を形成する。コイル導体１０の一端部はビアホール１５を介して引出し電極８の一端部に接触し、電気的に接続している。
【００２３】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィ等の薄膜形成手段にて絶縁体層６を形成する。絶縁体層６の中央部には、ビアホール１６ａに連接してビアホール１６ｂが形成され、ビアホール１６ｂから引出し電極９の一端部が露出している。次に、図９に示すように、絶縁体層６の表面にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段にてコイル導体１１と引出し電極１３を形成する。コイル導体１１の一端部はビアホール１６ａ，１６ｂを介して引出し電極９の一端部に接触し、電気的に接続している。
【００２４】
本実施例のチョークコイル１の場合、コイル導体１０と１１が厚み方向に略重なった構造を採用している。ここで、コイル導体１０と１１の導体幅を等しく設定してもよいが、この場合、コイル導体１０と１１間の耐電圧信頼性に心配がある。なぜなら、絶縁体層６を形成する際、液状の絶縁性樹脂をコイル導体１０のある凹凸部に塗布したとき、エッジ部分の絶縁体層６が局所的に薄くなり易いからである。図１０に示すように、仮にコイル導体１０と１１の位置ずれが生じると、コイル導体１０と１１間に電位差が生じたとき、絶縁体層６の膜厚が薄く、かつ電界集中が起きるエッジ部分において、コイル導体１０と１１間のショートが発生し易くなる。
【００２５】
そこで、この対策として、図１１に示すように、磁性体基板２から遠いコイル導体１１の導体幅を、磁性体基板２に近いコイル導体１０の導体幅より狭く設定する。具体的には、コイル導体１０，１１の導体幅をそれぞれＤ1，Ｄ2、コイル導体１０と１１の最大位置ずれ寸法をＰ1とすると、以下の関係式を満足するように設定するのが好ましい。
【００２６】
Ｄ2＜Ｄ1−２Ｐ1
これにより、コイル導体１１は、常に絶縁体層６の膜厚が厚く、コイル導体１０のエッジ部分から離れた位置に配設されることになる。この結果、コイル導体１０と１１間の絶縁間隔が小さくならず、耐電圧性が低下するおそれもない。
次に、図１２に示すように、前記スピン法等の薄膜形成手段にて絶縁体層７を形成する。この絶縁体層７は積層体１４と磁性体基板３との接着剤の機能を必要とする。絶縁体層７は単独の層で絶縁と接着の機能を持たせてもよいし、絶縁層、接着層、基材等の複合材でもよい。材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等の樹脂あるいはガラス、ガラスセラミックス、無機セメント等が使用できる。本実施例では絶縁体層７に、積層体１４と磁性体基板３との接合強度を充分に確保するために、ポリイミド樹脂のプリプレグを用いる。これは、ポリイミド樹脂の前駆物質としてのポリアミド酸ワニス等を塗布した後、加熱して揮発成分の除去と部分的なイミド化を行なったものである。もしくは、プリプレグシートを用いてもよい。次に、図１３に示すように、磁性体基板３を絶縁体層７の表面に載置した後、真空ホットプレス機にセットして真空中にて熱圧着する。こうして、絶縁体層４〜７の内部に気泡のない、磁性体基板２，３と積層体１４が一体化されたチョークコイル１が得られる。特に、この真空ホットプレスによる一体化は、磁性体基板２，３として比較的脆いフェライト基板を使用した場合や、広面積のマザー基板を使用して効率良く生産する場合に適している。
【００２７】
こうして得られたチョークコイル１は、磁性体基板２の表面に薄膜形成手段にて積層体１４を形成するので、積層体１４を精度良く形成することができ、チョークコイル１の小型化を図ることができる。また、積層体１４を構成する絶縁体層４〜７やコイル導体１０，１１、引出し電極８，９，１２，１３は磁性体を含まないので、複数のコイルの磁気的結合が優れたチョークコイル１を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明に係るコモンモードチョークコイルは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。
図１４に示すように、前記実施例において、引出し電極８，９を設けた絶縁体層４を、コイル導体１０，１１をそれぞれ設けた絶縁体層５，６の間に配設するものであってもよい。この場合、コイル１０と１１の間は絶縁体層の数が大部分において２層となり、絶縁信頼性が一層向上する。図中２８，２９はビアホールを表示している。
【００２９】
また、前記実施例は、一つの渦巻状コイル導体にてコイルを構成しているが、複数のコイル導体をビアホールを介して電気的に直列に接続した螺旋状のコイルであってもよい。また、複数のコイルは厚み方向に重なった構造に限るものではなく、厚み方向に対して垂直な方向に並置された構造であってもよい。
また、双方の磁性体基板に積層体を形成し、それを接合してもよい。
【００３０】
さらに、磁性体基板の材料としてフェライトを使用した場合、磁性体基板が多孔質になることがある。また、絶縁体層の材料としてポリイミド樹脂等を使用した場合、絶縁体層が吸水性を持つことがある。これらはいずれもコモンモードチョークコイルの信頼性を低下させ、好ましくない。そこで、防湿剤（例えば樹脂やワックス等）をフェライトやポリイミド樹脂に含浸させたり、製作されたコイル部品の表面に外部電極を残して塗布したりしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、積層体が磁性体を含まないので、複数のコイルの電磁気的特性を向上させることができる。そして、第１の磁性体基板上に絶縁体層とコイルパターンにて構成された積層体を薄膜形成手段にて精度良く形成することができるので、高精度の小型のコモンモードチョークコイルを生産することができる。
【００３２】
また、複数のコイルのそれぞれの一方の引出し電極を同一絶縁体層の上に設けることにより、絶縁体層の数を減少させて製造工程を簡単にすることができる。さらに、厚み方向のコイルパターン間に引出し電極を設置した場合、コイルパターン間の絶縁体層が大部分２倍の厚さとなり、絶縁信頼性が向上する。
また、厚み方向に隣接するコイルパターンにおいて、第１の磁性体基板から遠いコイルパターンの導体幅を、第１の磁性体基板に近いコイルパターンの導体幅より狭くすることにより、仮に、隣接するコイルパターン相互が位置ずれを起こしても、コイルパターン間の耐電圧性が低下する心配のないコモンモードチョークコイルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコモンモードチョークコイルの一実施例を示す分解斜視図。
【図２】図１に示したコモンモードチョークコイルの外観を示す斜視図。
【図３】図２のIII−III断面図。
【図４】図２に示したコモンモードチョークコイルの電気等価回路図。
【図５】図１に示したコモンモードチョークコイルの製造手順を示す斜視図。
【図６】図５に続く製造手順を示す斜視図。
【図７】図６に続く製造手順を示す斜視図。
【図８】図７に続く製造手順を示す斜視図。
【図９】図８に続く製造手順を示す斜視図。
【図１０】厚み方向に隣接するコイルパターンの一例を示す断面図。
【図１１】厚み方向に隣接するコイルパターンの他の例を示す断面図。
【図１２】図９に続く製造手順を示す斜視図。
【図１３】図１２に続く製造手順を示す斜視図。
【図１４】本発明に係るコモンモードチョークコイルの他の実施例を示す分解斜視図。
【図１５】従来例を示す斜視図。
【図１６】別の従来例を示す断面図。
【図１７】さらに別の従来例を示す断面図。
【符号の説明】
１…コモンモードチョークコイル
２，３…磁性体基板
４，５，６，７…絶縁体層
８，９…引出し電極
１０，１１…コイル導体
１２，１３…引出し電極
１４…積層体
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003601619.tif 000013
【図１３】
0003601619.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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