(57)【要約】【課題】  コモンモードチョークコイルの漏れ磁束を低減にすることで、高密度実装が可能で、ＧＨｚ帯域でのクロストークを抑制することが可能なコモンモードチョークコイルを提供すること。  【解決手段】  積層体で構成されるとともに、前記積層体の内部に螺旋状に周回し、コイル軸の方向が揃った２つ以上のコイル素子を備え、前記積層体の表面であって、前記コイル軸の方向に平行に延びる表面に磁性金属膜が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体で構成されるとともに、前記積層体の内部に螺旋状に周回し、コイル軸の方向が揃った２つ以上のコイル素子を備え、
前記積層体の表面であって、前記コイル軸の方向に平行に延びる表面に磁性金属膜が設けられ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】
前記積層体は、コイル積層体と、前記コイル積層体の積層方向の両主面に配置された磁性体層とを備え、
前記コイル積層体は、前記コイル軸が前記コイル積層体の積層方向になるように、複数の非磁性体層と、前記コイル素子を構成する複数のコイル導体が積層されてなることを特徴とする請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項３】
前記磁性金属膜は、前記積層体の前記コイル軸の方向に平行に延びる表面であって、その表面の全面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項４】
前記磁性金属膜は、前記積層体の前記コイル軸の方向に平行に延びる表面であって、前記コイル積層体が露出している部分にのみ設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項５】
前記磁性金属膜は、Ｆｅ、Ｎｉもしくはそれらを含む合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
【請求項６】
前記磁性金属膜は、その厚みが２μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の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、積層体で構成されたコモンモードチョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、パーソナルコンピュータやその周辺機器で採用されているデジタルインターフェイスＵＳＢ２．０（universal serial bus）、ＤＶＩ（digital visual interface）及びＬＶＤＳ（low voltage differential signaling）といった高速の差動伝送において、コモンモードノイズ対策として、コモンモードチョークコイルが使用されている。
【０００３】
このコモンモードチョークコイルは、２つ以上のコイルを磁気的に組み合わせたコイルのことであり、コモンモードノイズのみを除去するように構成されたものである。
【０００４】
このようなコモンモードチョークコイルの一例として、特許文献１に開示されているようなコモンモードチョークコイルがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６０１６１９号
【発明の概要】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のコモンモードチョークコイルにおいては、回路基板に２つ以上実装される場合、以下の問題がある。すなわち、２つのコモンモードチョークコイルが隣接して実装された場合、一方のコモンモードチョークコイルの漏れ磁束が、他方のコモンモードチョークコイルに影響を与え、クロストークが発生する。クロストークが発生すると、伝送される信号の波形が歪むので、正確なデータ伝送ができなくなる。特に、ＵＳＢ３．０、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎIIなど、ビットレートが５Ｇｂｐｓと非常に高速なデータ伝
送が可能なアプリケーションにおいては、ＧＨｚ帯域のクロストークを低減することがさらに課題となる。
【０００８】
クロストークを低減するには、上述したコモンモードチョークコイルの漏れ磁束の影響を少なくする対策が必要になる。
【０００９】
たとえば、２つのコモンモードチョークコイルを、互いの漏れ磁束の影響を受けない程度に距離を離して実装するなどの対策も一つの手段となる。しかしながら、この場合、実質的に実装面積が大きくなってしまうという問題がある。
【００１０】
一方で、コモンモードチョークコイルの漏れ磁束自体を低減することでクロストークを抑える方法もある。
【００１１】
漏れ磁束を低減する方法として、例えば、コモンモードチョークコイルの磁路を、磁性体を使って閉磁路にする方法がある。いわゆる磁気シールドを利用するものである。この他、グランドに接続した非磁性の金属箔（たとえば、銅やアルミニウム）でコモンモードチョークコイルの周囲を覆う方法がある。これは電磁シールドとして一般的に知られている方法であり、漏れ磁束を打ち消すように金属箔の表面に渦電流が発生することで漏れ磁束を少なくする方法である。
【００１２】
しかしながら、漏れ磁束を低減するために、従来のコモンモードチョークコイルに、閉磁路を形成するための磁性体と、グランドに接続した非磁性の金属箔の両方を付加すると、構造が複雑化するとともにコストアップとなる。さらに、金属箔による電磁シールドでは、金属箔をグランドに接続するために、専用の外部電極を設ける必要があり、結果的に、回路基板に実装する際に実装面積が大きくなってしまう。また、流れる信号の周波数によっては金属面がアンテナの役割を果たし、輻射ノイズを発生して周辺の電子部品や回路に悪影響を与える可能性があるという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、コモンモードチョークコイルの漏れ磁束を抑え、実装面積を大きくすることがなく、ＧＨｚ帯域でのクロストークを抑制することが可能なコモンモードチョークコイル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】
【００１４】
上記問題点を解決するために、本発明に係わるコモンモードチョークコイルは、
積層体で構成されるとともに、前記積層体の内部に螺旋状に周回し、コイル軸の方向が揃った２つ以上のコイル素子を備え、前記積層体の表面であって、前記コイル軸の方向に平行に延びる表面に磁性金属膜が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記積層体は、コイル積層体と、前記コイル積層体の積層方向の両主面に配置された磁性体層とを備え、前記コイル積層体は、前記コイル軸が前記コイル積層体の積層方向になるように、複数の非磁性体層と、前記コイル素子を構成する複数のコイル導体が積層されてなることが好ましい。
【００１６】
また、前記磁性金属膜は、前記積層体の前記コイル軸の方向に平行に延びる表面であって、その表面の全面に設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、前記磁性金属膜は、前記積層体の前記コイル軸の方向に平行に延びる表面であって、前記コイル積層体が露出している部分にのみ設けられていることが好ましい。
【００１８】
また、前記磁性金属膜は、Ｆｅ、Ｎｉもしくはそれらを含む合金であることが好ましい。
【００１９】
また、前記磁性金属膜は、その厚みが２μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のコモンモードチョークコイルにおいては、磁性金属膜が磁性体であるので、磁路を閉磁路化することができるので、コモンモードチョークコイルの外部へ漏れる磁束を少なくすることができる。さらに、磁性金属膜は金属の性質も持ち合わせているので、漏れ磁束を打ち消すように磁性金属膜表面に渦電流が発生することで漏れ磁束を少なくすることができる。これらふたつの効果により、漏れ磁束が低減できる。これにより、２つ以上のコモンモードチョークコイルが回路基板上で近接して隣接配置された場合であっても、クロストークを抑えることができる。
【００２１】
また、磁性金属膜の場合、金属箔による電磁シールドのようにグランドに接続する必要性がないので、専用の外部電極を設ける必要もない。また、磁性の性質を有するため、アンテナとしての役割を果たさないので輻射ノイズの発生もない。
【００２２】
更に、漏れ磁束の低減が磁性金属膜の形成のみで実現可能であるため、磁性体と金属箔を両方形成した場合に対して、構造の簡略化、コストアップの抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係わるコモンモードチョークコイルの一実施形態（実施形態１）の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示したコモンモードチョークコイルの分解斜視図である。
【図３】図１に示したコモンモードチョークコイルのＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明に係わるコモンモードチョークコイルの一実施形態（実施形態２）の外観を示す斜視図である。
【図５】従来のコモンモードチョークコイルの外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図２はそれぞれ本発明に係るコモンモードチョークコイルの実施形態１の外観を示す斜視図、分解斜視図である。
【００２５】
本実施形態１のコモンモードチョークコイル４０は、積層体４５と、積層体４５の対向する２側面に設けられた外部電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂと、他の対向する２側面に設けられた磁性金属膜８０とで構成されている。
【００２６】
積層体４５は、コイル積層体６０と、コイル積層体６０の両主面に配置された第１の磁性体層５１と第２の磁性体層５２で構成されている。本実施形態１では、第１の磁性体層５１と第２の磁性体層５２に磁性体基板が使用されている。磁性体基板の材料としては、Ｎｉ−Ｚｎ系やＭｎ−Ｚｎ系等のフェライト材料が使用される。尚、第１の磁性体層５１と第２の磁性体層５２は、必ずしも磁性体基板である必要はなく、複数の磁性体層が重ねられたものであってもよい。
【００２７】
また、コイル積層体６０は、図２に示すように、非磁性体層６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄが厚み方向に順次、積み重ねられたものである。
【００２８】
非磁性体層６１ｄの表面には引き出し電極９１ａ、９２ａが設けられ、引き出し電極９１ａ、９２ａの一方の端部は非磁性体層６１ｄの縁部に露出されている。非磁性体層６１ｃの表面には１ターン以上の螺旋状に周回した第１のコイル素子となるコイル導体９３が設けられ、コイル導体９３の一方の端部は非磁性体層６１ｃの縁部に設けられた引き出し電極９１ｂに電気的に接続されている。非磁性体層６１ｂの表面には、第１のコイル素子の螺旋の巻き方向と同方向に１ターン以上の螺旋状に周回した第２のコイル素子となるコイル導体９４が設けられ、コイル導体９４の一方の端部は非磁性体層６１ｂの縁部に設けられた引き出し電極９２ｂに電気的に接続されている。
【００２９】
積み重ねられた状態では、引き出し電極９１ａの他方の端部は、非磁性体層６１ｃに設けられたビアホール９５を介してコイル導体９３に電気的に接続されている。同様に、引き出し電極９２ａの他方の端部は、非磁性体層６１ｂ、６１ｃのそれぞれ設けられたビアホール９６ａ、９６ｂを介してコイル導体９４に電気的に接続されている。第１のコイル素子と第２のコイル素子は、それぞれのコイル軸がコイル積層体の積層方向になるように構成され、磁気的に結合した一対のコイルとなり、コモンモードチョークコイル４０が機能するように構成される。
【００３０】
尚、本実施形態１では、非磁性体層６１ｂ、６１ｃにコイル導体９４、９３を設けた例を示したが、コイル素子のターン数を増やすために、コイル導体を設けた非磁性体層を複数用意し、それぞれのコイル導体を、ビアホールを介して電気的に直列に接続した構成にしてもよい。
【００３１】
引き出し電極９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ及びコイル導体９３、９４の材料としては、導電性に優れた金属、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉあるいはこれらの合金等が用いられ、フォトリソグラフィ等の薄膜形成手段等の周知の方法により形成される。
【００３２】
非磁性体層６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ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。本実施形態１では感光性ポリイミド樹脂が使用されている。
【００３３】
外部電極４１ａ、４２ａは、図１に示すように、積層体４５の一方側面近傍であって、その一方主面から一方側面を経て他方主面に折り返すように形成されている。外部電極４１ｂ、４２ｂは、積層体４５の前記一方側面に対向する他方側面近傍であって、その一方主面から他方側面を経て他方主面に折り返すように形成されている。更に、外部電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、それぞれ引き出し電極９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂに電気的に接続されている。
【００３４】
外部電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、Ａｇ、Ｃｕ、ＮｉＣｒ又はＮｉＣｕ等の材料を含む導電ペーストを塗布する方法、もしくは、これらの材料をスパッタリングや蒸着等で成膜する方法で下地電極が形成され、その後、湿式電解めっきによりＮｉ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ等の金属膜がめっきされることで形成される。
【００３５】
磁性金属膜８０は、図１、図２に示すように、積層体４５の表面であって、コイル素子のコイル軸の方向に平行に延びる表面、すなわち、コイル軸の方向に垂直な方向に法線を有する表面に設けられている。本実施形態１の場合は、磁性金属膜８０は、積層体４５の側面であって、外部電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂが形成されていない２側面の全面に設けられている。磁性金属膜８０の材料としては、Ｆｅ、Ｎｉもしくはそれらを含む合金等が用いられている。
【００３６】
磁性金属膜８０の形成方法として、スパッタリングや蒸着等で成膜する方法や、磁性金属をペースト状にしたものを印刷やディップ法などで形成し、積層体４５内部の回路の影響の与えない温度で焼結もしくは硬化させる方法等が採用される。
【００３７】
外部電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの形成工程と、磁性金属膜８０の形成の工程の順番は、例えば、スパッタリングによる外部電極の下地電極を形成後、磁性金属膜を形成し、その後、湿式電解めっきにより、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ等のめっきを行ってもよい。
【００３８】
このように、コモンモードチョークコイルに磁性金属膜８０を設けることにより、漏れ磁束が低減できるため、２つ以上のコモンモードチョークコイルが回路基板上で近接して隣接配置された場合でも、クロストークを抑えることができる。
【００３９】
より詳細には、回路基板上で近接して隣接配置するケースは、磁性金属膜８０が形成されている積層体４５の側面に対して垂直な方向に沿って隣接配置された場合と、外部電極４１ａ、４２ａが形成されている側面に対して垂直な方向に沿って隣接配置される場合のふたつのケースが考えられるが、いずれの場合においても、磁性金属膜８０が閉磁路を形成するので磁気シールド効果で磁束を閉じ込めるので、磁束の漏れを低減することができる。さらに、前者の場合は、電磁シールド効果も期待できるのでより磁束の漏れを低減することができる。
【００４０】
実際、位相が１８０度逆転したディファレンシャルモードのサイン波（周波数：５ＧＨｚ）の電流をコモンモードチョークコイルに流した場合の点Ｐ（図３に示す）での位相０度における磁界分布のシミュレーションを行い、磁性金属を膜形成した場合と形成しない場合で、磁束評価ポイントＰでの漏れ磁束の磁界の強さついて比較を行った。
【００４１】
このシミュレーションでは、コモンモードチョークコイル４０の外形サイズは１．２５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．８２ｍｍ、第１および第２の磁性体層５１、５２の透磁率が５００（＠１ｋＨｚ）、非磁性体層６１の透磁率が１、非磁性体層６１の総数が６層、コイル導体９３、９４及び引き出し電極９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂの材料がＡｇ、コイル素子のターン数が７．５ターン、磁性金属膜８０の材料がＮｉ、その厚みが３μｍとして行った。
【００４２】
その結果、磁性金属膜を形成しない場合、漏れ磁束の磁界の強さが１４０Ａ／ｍであったのに対し、磁性金属膜を形成した場合、４０Ａ／ｍとなり、約３分の１に減少した。
【００４３】
本実施形態１では、磁性金属膜８０の厚みが、３μｍの例を示したが、少なくともその厚みは２μｍ以上あればよい。また、コスト面や工法上の製造容易性から上限厚みは１５μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
図４は本発明に係るコモンモードチョークコイルの実施形態２の外観を示す斜視図である。この実施形態２の場合、磁性金属膜８０が積層体４５の表面であって、その表面にコイル積層体６０が露出している部分に設けられている。
【００４５】
この構成においても、実施形態１と同様に、磁束の漏れを低減でき、２つ以上のコモンモードチョークコイルが回路基板上で近接して隣接配置された場合でも、クロストークを抑えることができる。
【００４６】
より詳細には、第１の磁性体層５１及び第２の磁性体層５２の部分は、磁性体そのものなので磁束が漏れにくい。一方で、コイル積層体６０は非磁性体層６１ａ〜６１ｄ部分を有するため、積層体４５の側面で、コイル積層体６０が露出している部分からより磁束が漏れてしまう。このため、この部分のみ磁性金属膜を形成することでも漏れ磁束を低減することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、４０    コモンモードチョークコイル
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  外部電極
１５、４５    積層体
２１、５１    第１の磁性体層
２２、５２    第２の磁性体層
３０、６０    コイル積層体
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ  非磁性体層
８０  磁性金属膜
９１ａ、９１ｂ  、９２ａ、９２ｂ  引き出し電極
９３、９４  コイル導体
９５、９６ａ、９６ｂ  ビアホール
【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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