(57)【要約】【課題】  高特性インピーダンス値を有ししかも低直流抵抗値の巻線型コモンモードチョークコイルを実装したコモンモードチョークコイル実装基板及びコモンモードチョークコイル実装方法を提供する。【解決手段】  コア３と外部電極４−１〜４−４と１対の巻線５−１，５−２とを有するコモンモードチョークコイル２を、特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ωの範囲内に設定された１対の伝送線路１１，１２に実装した。そして、誘電体樹脂６０を巻線５−１，５−２の上半部に塗布することにより、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において、コモンモードチョークコイル２全体の特性インピーダンスが５０Ω以下になるように設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯及びこの巻芯の両端部に設けられた１対の鍔を有して成るコアと、上記各鍔の周壁上に形成された外部電極と、上記巻芯に巻装され且つ端部がこの外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線とを有して成るコモンモードチョークコイルを、伝送線路上に実装したコモンモードチョークコイル実装基板であって、
上記伝送線路の特性インピーダンスを、９０Ω〜１１０Ωの範囲内に設定し、
１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において、上記コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスが５０Ω以下又は２００Ω以上になるように設定した、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装基板。
【請求項２】
請求項１に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、
上記コモンモードチョークコイルの１対の巻線の一部又は全部に誘電体樹脂を塗布することにより、当該コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを５０Ω以下に設定した、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装基板。
【請求項３】
請求項２に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、
板状誘電体を、上記コモンモードチョークコイルの１対の鍔間に形成して、上記１対の巻線上面に近接させた、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装基板。
【請求項４】
請求項１に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、
上記コモンモードチョークコイルの１対の巻線の一部又は全部に磁性体樹脂を塗布することにより、当該コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを２００Ω以上に設定した、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装基板。
【請求項５】
請求項４に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、
板状磁性体を、上記コモンモードチョークコイルの１対の鍔間に形成して、上記１対の巻線上面に近接させた、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装基板。
【請求項６】
規格の特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ωの範囲内である伝送線路上に、巻線型のコモンモードチョークコイルを実装するコモンモードチョークコイル実装方法であって、
１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において特性インピーダンスが５０Ω以下又は２００Ω以上の上記コモンモードチョークコイルを上記伝送線路上に実装して、当該伝送路上のコモンモードノイズを当該コモンモードチョークコイルで反射させるようにした、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装方法。
【請求項７】
請求項６に記載のコモンモードチョークコイル実装方法において、
上記コモンモードチョークコイルは、１対の巻線の一部又は全部に誘電体樹脂が塗布されて特性インピーダンスが５０Ω以下に設定されたコイルである、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装方法。
【請求項８】
請求項６に記載のコモンモードチョークコイル実装方法において、
上記コモンモードチョークコイルは、１対の巻線の一部又は全部に磁性体樹脂が塗布されて特性インピーダンスが２００Ω以上に設定されたコイルである、
ことを特徴とするコモンモードチョークコイル実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、伝送線路上のコモンモードノイズを除去することが可能なコモンモードチョークコイル実装基板及びコモンモードチョークコイル実装方法に関し、特に、巻線型のコモンモードチョークコイルを対象とする実装基板及び実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の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に開示の技術がある。
このコモンモードチョークコイルは、1対の導体線を絶縁層で一体化したペア線材を、ドラムコアの巻芯部に巻線し、このペア線材の導体線端末を、ドラムコアの鍔部に設けられた外部電極部に電気的に接続した構成となっている。そして、１対の導体線の線間距離ａと前記線材の直径Ｒとの比ａ／Ｒを、０．５以上に設定すると共に、隣合うペア線材の導体線間に巻線間隔ｂとこの線材の直径の比ｂ／Ｒを、０．５以上に設定することにより、高速差動信号伝送において、高速伝送信号に悪影響を与えることなくコモンモードノイズを抑圧すると共に、特性インピーダンスのバラツキの低減化を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４６６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の技術では次のような問題がある。
高周波帯域のコモンモードノイズ抑圧効果をさらに高めるためには、コモンモードチョークコイルの巻線ターン数を増加させて、インダクタンス値を増やすことにより、コモンモードインピーダンス値を高める必要がある。しかしながら、巻線ターン数を増加させると、巻線全体の直流抵抗値も増加してしまう。
特に、電源ライン等に使用するコモンモードチョークコイルでは、高いコモンモードインピーダンスだけでなく、可能な限り低い直流抵抗値を有していることが必須の条件となる。したがって、従来のコモンモードチョークコイルでは、高インピーダンス化すると、直流抵抗値が高くなるため、電源ラインのような伝送路に、この高インピーダンスかつ低直流抵抗のコモンモードチョークコイルを実装したコモンモードチョークコイル実装基板を実現することはできなかった。
【０００５】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、高特性インピーダンス値を有ししかも低直流抵抗値の巻線型コモンモードチョークコイルを実装したコモンモードチョークコイル実装基板及びコモンモードチョークコイル実装方法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】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、巻芯及びこの巻芯の両端部に設けられた１対の鍔を有して成るコアと、各鍔の周壁上に形成された外部電極と、巻芯に巻装され且つ端部がこの外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線とを有して成るコモンモードチョークコイルを、伝送線路上に実装したコモンモードチョークコイル実装基板であって、伝送線路の特性インピーダンスを、９０Ω〜１１０Ωの範囲内に設定し、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスが５０Ω以下又は２００Ω以上になるように設定した構成とする。
かかる構成により、輻射ノイズなどのコモンモードノイズが伝送路に侵入すると、このノイズが、伝送線路に実装されたコモンモードチョークコイル内に入ろうとする。このとき、伝送線路の特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ωの範囲内であるに対して、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスが５０Ω以下又は２００Ω以上に設定されているので、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において、伝送線路の特性インピーダンスとコモンモードチョークコイルの特性インピーダンスとがマッチングしない。したがって、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域におけるコモンモードノイズはコモンモードチョークコイルによって反射される。しかも、特性インピーダンスの差が大きいため、コモンモードノイズの多くがコモンモードチョークコイルによって反射されることとなる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、コモンモードチョークコイルの１対の巻線の一部又は全部に誘電体樹脂を塗布することにより、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを５０Ω以下に設定した構成とする。
かかる構成により、誘電体樹脂の塗布量によって、巻線間の容量成分を所望値まで増加させることにより、巻線のターン数を増加させることなく、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを５０Ω以下に減少させることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、板状誘電体を、コモンモードチョークコイルの１対の鍔間に形成して、１対の巻線上面に近接させた構成とする。
かかる構成により、板状誘電体によって、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを一定値まで減少させ、誘電体樹脂の塗布量を調整することで、特性インピーダンスを微調整することができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、コモンモードチョークコイルの１対の巻線の一部又は全部に磁性体樹脂を塗布することにより、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを２００Ω以上に設定した構成とする。
かかる構成により、磁性体樹脂の塗布量によって、巻線間のインダクタンス成分を所望値まで増加させることにより、巻線のターン数を増加させることなく、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを２００Ω以上に増加させることができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載のコモンモードチョークコイル実装基板において、板状磁性体を、コモンモードチョークコイルの１対の鍔間に形成して、１対の巻線上面に近接させた構成とする。
かかる構成により、板状磁性体によって、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを一定値まで増加させ、磁性体樹脂の塗布量を調整することで、特性インピーダンスを微調整することができる。
【００１１】
請求項６の発明は、規格の特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ωの範囲内である伝送線路上に、巻線型のコモンモードチョークコイルを実装するコモンモードチョークコイル実装方法であって、１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域において特性インピーダンスが５０Ω以下又は２００Ω以上のコモンモードチョークコイルを伝送線路上に実装して、当該伝送路上のコモンモードノイズを当該コモンモードチョークコイルで反射させるようにした構成とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６に記載のコモンモードチョークコイル実装方法において、コモンモードチョークコイルは、１対の巻線の一部又は全部に誘電体樹脂が塗布されて特性インピーダンスが５０Ω以下に設定されたコイルである構成とした。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項６に記載のコモンモードチョークコイル実装方法において、コモンモードチョークコイルは、１対の巻線の一部又は全部に磁性体樹脂が塗布されて特性インピーダンスが２００Ω以上に設定されたコイルである構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳しく説明したように、この発明によれば、伝送線路とコモンモードチョークコイルとの間の特性インピーダンス差を大きくして、コモンモードノイズの多くをコモンモードチョークコイルで反射させることができるので、コモンモードチョークコイルの巻線のターン数を増加させずに、即ち、直流抵抗値を増加させることなく、高周波帯域におけるコモンモードノイズを抑制することができるという優れた効果がある。
【００１５】
特に、請求項２，請求項４，請求項７及び請求項８の発明によれば、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを所望値まで簡単且つ容易に増減させることができるという効果がある。
さらに、請求項３及び請求項５の発明によれば、コモンモードチョークコイルの特性インピーダンスを微調整することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、この発明の第１実施例に係るコモンモードチョークコイル実装基板を示す斜視図であり、図２は、第１実施例の実装基板に適用されるコモンモードチョークコイルの斜視図であり、図３は、図２のコモンモードチョークコイルの側面図であり、図４は、コモンモードチョークコイルを裏返して外部電極を示す斜視図であり、図５は、コモンモードチョークコイル実装基板の等価回路図である。
【００１８】
この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板は、図１に示すように、基板本体１上に形成した１対の伝送線路１１，１２上にコモンモードチョークコイル２を実装したものである。
【００１９】
伝送線路１１，１２は、銅等を基板本体１の表面に形成して成る導体パターンであり、その特性インピーダンスは、９０Ω〜１１０Ωの範囲内に設定されている。
【００２０】
一方、コモンモードチョークコイル２は、巻線型のチップコイルであり、図２及び図３に示すように、コア３と外部電極４−１〜４−４と１対の巻線５−１，５−２とを有する。
コア３は、磁性体材料(Mn-Zn系フェライト、Ni-Zn系フェライト等)で形成され、１対の鍔３１，３２を巻芯３０の両端部に有したボビン形状を成す。外部電極４−１〜４−４は、鍔３１，３２の周壁の下面に設けられている。そして、銅線を絶縁膜で被覆して成る１対の巻線５−１，５−２が、巻芯３０に巻装され、図４に示すように、巻線５−１，５−２の端部５−１ａ，５−２ａが外部電極４−１，４−２にそれぞれ接合されると共に、端部５−１ｂ，５−２ｂが外部電極４−３，４−４に接合されている。
【００２１】
さらに、このコモンモードチョークコイル２では、図２及び図３に示すように、誘電体樹脂６０が巻線５−１，５−２の上半部に塗布されている。この誘電体樹脂６０は、例えばエポキシ樹脂等であり、誘電体樹脂６０が１対の巻線５−１，５−２間に介在することで、巻線５−１，５−２間のキャパシタンス成分を増加させ、特性インピーダンスを低下させる。この実施例では、コモンモードチョークコイル２全体の特性インピーダンスが５０Ω以下になるように、誘電体樹脂６０の量を設定した。
【００２２】
かかる構造のコモンモードチョークコイル２は、図１に示すように、図示しない半田等によって、伝送線路１１，１２に接続されている。具体的には、伝送線路１１の線路部１１ａ，１１ｂに、外部電極４−１，４−３を接続し、線路部１２ａ，１２ｂに、外部電極４−２，４−４を接続した。このように、コモンモードチョークコイル２を基板本体１に実装することで、コモンモードチョークコイル実装基板全体が、図５に示すような電気的構造を成す。
【００２３】
次に、この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板が示す作用及び効果について説明する。なお、この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板が示す作用は、この発明のコモンモードチョークコイル実装方法を具体的に実行するものである。
この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板を、例えば自動車内部のケーブルのネットワークに使用されるフレックスレイ（Flex Ray）に実装すると、カーラジオなどから、高周波のコモンモードノイズが伝送線路１１，１２に侵入することがある。このコモンモードノイズは、図１に示す伝送線路１１，１２に実装されたコモンモードチョークコイル２内に入ろうとする。このとき、伝送線路１１，１２の特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ωの範囲内であるに対して、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスが５０Ω以下に設定されているので、伝送線路１１，１２とコモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスがマッチングしない。このため、伝送線路１１，１２上のコモンモードノイズはコモンモードチョークコイル２によって反射され、コモンモードチョークコイル２内をほとんど透過できなくなる。
また、フレックスレイで通信する信号は、例えば５ＭＨｚという低周波の信号であるので、伝送線路１１，１２とコモンモードチョークコイル２との特性インピーダンスに差があっても、ほとんど反射することなく、コモンモードチョークコイル２を透過する。
【００２４】
以上のように、この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板によれば、コモンモードチョークコイル２の巻線５−１，５−２のターン数を増加させずに、即ち、直流抵抗値を増加させることなく、高周波帯域のコモンモードノイズを抑制することができる。また、誘電体樹脂６０の塗布量を増減させることで、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスを所望値まで簡単且つ容易に増減させることができる。
【００２５】
かかる点を確認すべく、発明者は次のような実験を行った。
図６は、整合品のコモンモードチョークコイルと不整合品のコモンモードチョークコイルとが示す特性インピーダンスと周波数との相関図であり、図７は、整合品のコモンモードチョークコイルと不整合品のコモンモードチョークコイルとが示すコモンモードの透過率と周波数との相関図である。
【００２６】
この実験では、先ず、図６の曲線Ｓ１で示すように、約１０ＭＨｚ〜約３ＧＨｚの範囲で特性インピーダンスが９０Ω〜１１０Ω内に収まるコモンモードチョークコイル、即ち上記伝送線路１１，１２の特性インピーダンスとマッチングする整合品のコモンモードチョークコイルを伝送線路１１，１２に実装して、各周波数の信号の透過率を測定した。
すると、図７の曲線Ｓ１０で示すように、このコモンモードチョークコイルの透過率は、周波数の増加に対応して減少するが、約−２１ｄＢ程度までしか下がらないことが確認された。
【００２７】
次に、上記整合品のコモンモードチョークコイルに誘電体樹脂６０を塗布して、図６の曲線Ｓ２で示すように、約１００ＭＨｚ〜約３ＧＨｚの範囲で特性インピーダンスが５０Ω以下になるコモンモードチョークコイル、即ち、この実施例のコモンモードチョークコイル２であり、上記伝送線路１１，１２の特性インピーダンスとマッチングしない不整合品のコモンモードチョークコイルを、伝送線路１１，１２に実装して、各周波数の信号の透過率を測定した。
すると、図７の曲線Ｓ２０で示すような結果を得た。
即ち、この不整合品のコモンモードチョークコイルでは、上記整合品のコモンモードチョークコイルに比べて、約１００ＭＨｚ〜約３ＧＨｚの範囲で、透過率が周波数の増加に応じて大きく減少する。特に、周波数１ＧＨｚ近傍では、透過率が約−３２ｄＢにも達する。このとき、整合品の透過率は、曲線Ｓ１０に示すように、約−１９ｄＢであり、これに比べて、不整合品の透過率は約−１３ｄＢも低い。したがって、この不整合品のコモンモードチョークコイルを伝送線路１１，１２に実装することで、このコモンモードチョークコイルが、周波数１ＧＨｚ近傍のコモンモードノイズのほとんどを反射することが確認できる。また、１００ＭＨｚより低い周波数の信号は、整合品と同様に、特性インピーダンスの影響を受けないため、コモンモードチョークコイルでほとんど反射されることなく透過する。
【００２８】
以上の実験から、この実施例のコモンモードチョークコイル２を伝送線路１１，１２に実装したコモンモードチョークコイル実装基板を用いることで、１ＧＨｚ前後の高周波ノイズを反射させ、１００ＭＨｚより低い低周波のデータ信号などを透過させることが確認できた。
【実施例２】
【００２９】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図８は、この発明の第２実施例の要部であるコモンモードチョークコイルの側面図である。
図８に示すように、この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板では、コモンモードチョークコイル２に板状誘電体６１を付設した。
具体的には、板状誘電体６１は、例えばエポキシ樹脂等を矩形に形成したものであり、コモンモードチョークコイル２の鍔３１，３２上に固定されている。これにより、板状誘電体６１が鍔３１，３２間に架けられた状態になり、且つ板状誘電体６１が巻線５−１，５−２の上面に近接した状態となる。
【００３０】
かかる構成により、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスが板状誘電体６１によって一定値まで大きく減少させることができるので、以後、誘電体樹脂６０の塗布量を調整することで、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスを微調整することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００３１】
次に、この発明の第３実施例について説明する。
この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板では、上記第１実施例のコモンモードチョークコイル２において、誘電体樹脂６０の代わりに、磁性体樹脂を塗布する構成とした。
磁性体樹脂を、図１〜図４に示した１対の巻線５−１，５−２間に介在させることで、巻線５−１，５−２のインダクタンス成分を増加させ、特性インピーダンスを増加させる。この実施例では、コモンモードチョークコイル２全体の特性インピーダンスが２００Ω以上になるように、磁性体樹脂の塗布量を設定した。
【００３２】
かかる構成により、巻線５−１，５−２のターン数を増加させることなく、磁性体樹脂の塗布量によって、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスを、簡単且つ容易に２００Ω以上に増加させることができる。このため、伝送線路１１，１２とコモンモードチョークコイル２との特性インピーダンスに大きな差が生じ、伝送線路１１，１２上の高周波のコモンモードノイズが、コモンモードチョークコイル２によって反射され、透過できなくなる。この結果、上記第１実施例と同様に、コモンモードノイズの抑制が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例４】
【００３３】
次に、この発明の第４実施例について説明する。
この実施例のコモンモードチョークコイル実装基板では、図８で示した第２実施例のコモンモードチョークコイル２において、誘電体樹脂６０と板状誘電体６１との代わりに、磁性体樹脂を塗布すると共に板状磁性体を鍔３１，３２上に取り付け、板状磁性体を巻線５−１，５−２の上面に近接させた。
かかる構成により、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスが板状磁性体によって一定値まで大きく増加させることができるので、以後、磁性体樹脂の塗布量を調整することで、コモンモードチョークコイル２の特性インピーダンスを微調整することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００３４】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、誘電体樹脂６０や磁性体樹脂を巻線５−１，５−２の上半部に塗布した例を示したが、これに限定されるものではない。これらの樹脂の塗布量は、コモンモードチョークコイル２に望まれる特性インピーダンスに応じて決定される。このため、誘電体樹脂６０や磁性体樹脂を巻線５−１，５−２のほんの一部に塗布したり、巻線５−１，５−２全体に塗布する場合もあることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１実施例に係るコモンモードチョークコイル実装基板を示す斜視図である。
【図２】第１実施例の実装基板に適用されるコモンモードチョークコイルの斜視図である。
【図３】図２のコモンモードチョークコイルの側面図である。
【図４】コモンモードチョークコイルを裏返して外部電極を示す斜視図である。
【図５】コモンモードチョークコイル実装基板の等価回路図である。
【図６】整合品のコモンモードチョークコイルと不整合品のコモンモードチョークコイルとが示す特性インピーダンスと周波数との相関図である。
【図７】整合品のコモンモードチョークコイルと不整合品のコモンモードチョークコイルとが示すコモンモードの透過率と周波数との相関図である。
【図８】この発明の第２実施例の要部であるコモンモードチョークコイルの側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…基板本体、  ２…コモンモードチョークコイル、  ３…コア、  ４−１〜４−４…外部電極、  ５−１，５−２…巻線、  １１，１２…伝送線路、  ３０…巻芯、  ３１，３２…鍔、  ６０…誘電体樹脂、  ６１…板状誘電体。  
【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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