(57)【要約】【課題】ノーマルモード及びコモンモードのインピーダンスを最適化し、ノイズ除去特性を向上させた積層型コモンモードチョークコイルを提供すること。【解決手段】非磁性絶縁材料を積層して第１及び第２の内部導体３１，３２を形成する非磁性絶縁材料層２０と、非磁性絶縁材料層２０の上下両面に配置された磁性材料層１５，１６とを具備してなる積層体に、外部電極が設けられている積層型コモンモードチョークコイル１０において、第１及び第２の内部導体３１，３２が、隣接する第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３に分割形成された第１上部導体３１ａ，第１下部導体３１ｂ及び第２上部導体３２ａ，第２下部導体３２ｂを電気的に接続してバイファイラ型ミアンダ巻きとされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の非磁性絶縁材料を積層して第１及び第２の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性絶縁材料層の上下両面に配置された磁性材料層とを具備してなる積層体に、前記第１及び第２の内部導体に接続された外部電極が設けられている積層型コモンモードチョークコイルであって、
前記第１及び第２の内部導体が、隣接する複数の非磁性材料に分割形成された内部導体を電気的に接続して１または複数層のバイファイラ型ミアンダ巻きに構成され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】
複数の非磁性絶縁材料を積層して第１及び第２の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性絶縁材料層の上下両面に配置された磁性材料層とを具備してなる積層体に、前記第１及び第２の内部導体に接続された外部電極が設けられている積層型コモンモードチョークコイルの製造方法であって、
前記第１及び第２の内部導体は、隣接する複数の非磁性材料に内部導体が分割形成され、これら非磁性材料を積層して隣接する内部導体間が電気的に接続されることで、１または複数層のバイファイラ型ミアンダ巻きとされることを特徴とする積層型コモンモードチョークコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に侵入するコモンモードノイズを除去する積層型コモンモードチョークコイル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  １３９４）及びＬＤＶＳ（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）といった高速の差動伝送方式のラインに流れるコモンモードノイズを除去するために、コモンモードチョークコイルが使用されている。
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、電流の伝導方向におけるノーマル（ディファレンシャル）モードの成分には影響を与えないようにしてコモンモードの成分のみを除去するように構成したものである。すなわち、ノーマルモードのインピーダンスを最小限に抑えて、コモンモードのインピーダンスをできるだけ大きくすることが必要となる。
【０００３】
さて、従来のコモンモードチョークコイルには、バイファイラ型ミアンダ巻きの内部導体を１層形成したものがある。（たとえば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
実開平４−５６３０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１記載のコモンモードチョークコイルは、１層のバイファイラ型ミアンダ巻き内部導体（コイル）が形成された構成であるから、コモンモードインピーダンスを高くする上で有効な内部導体の長さを充分に確保するには制約があり、従って、コモンモードインピーダンスが低いという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ノーマルモード及びコモンモードのいずれにおいてもインピーダンスを最適化して、ノイズ除去特性を向上させることができる積層型コモンモードチョークコイル及びその製造方法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の積層型コモンモードチョークコイルは、複数の非磁性絶縁材料を積層して第１及び第２の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性絶縁材料層の上下両面に配置された磁性材料層とを具備してなる積層体に、前記第１及び第２の内部導体に接続された外部電極が設けられている積層型コモンモードチョークコイルであって、前記第１及び第２の内部導体が、隣接する複数の非磁性材料に分割形成された内部導体を電気的に接続して１または複数層のバイファイラ型ミアンダ巻きに構成されたことを特徴とするものである。
【０００７】
このような積層型コモンモードチョークコイルとすれば、第１及び第２の内部導体が、隣接する複数の非磁性絶縁材料に分割形成されたバイファイラ型ミアンダ巻きに形成されているので、磁気結合する内部導体の線長を等しくして高い結合係数が得られ、かつ、磁気結合する内部導体の有効長さを十分に確保することもできる。
このような積層型コモンモードチョークコイルは、細長い形状の積層体に形成して内部導体の有効長さを十分に確保できるので、特に設置スペースが細長い場所で使用するのに適している。
【０００８】
本発明の積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、複数の非磁性絶縁材料を積層して第１及び第２の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性絶縁材料層の上下両面に配置された磁性材料層とを具備してなる積層体に、前記第１及び第２の内部導体に接続された外部電極が設けられている積層型コモンモードチョークコイルの製造方法であって、前記第１及び第２の内部導体は、隣接する複数の非磁性材料に内部導体が分割形成され、これら非磁性材料を積層して隣接する内部導体間が電気的に接続されることで、１または複数層のバイファイラ型ミアンダ巻きとすることを特徴とするものである。
【０００９】
このような積層型コモンモードチョークコイルの製造方法にすれば、第１及び第２の内部導体を、隣接する非磁性絶縁材料にバイファイラ型ミアンダ巻きとして分割形成することにより、磁気結合する内部導体の線長を等しくして高い結合係数が得られ、かつ、磁気結合する内部導体の有効長さを十分に確保できる積層型コモンモードチョークコイルを容易に製造することができる。
このような積層型コモンモードチョークコイルは、細長い形状の積層体に形成して内部導体の有効長さを十分に確保できるので、特に設置スペースが細長い場所で使用するのに適している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による積層型コモンモードチョークコイル（以下では「コモンモードチョークコイル」と呼ぶ）及びその製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は本発明におけるコモンモードチョークコイルの分解斜視図、図２は図１の完成状態を示すコモンモードチョークコイルの外観斜視図、図３は本発明によるコモンモードチョークコイルの磁気結合の様子を示す分解斜視図である。
【００１１】
図１及び図２において、図中の符号１０はコモンモードチョークコイルを示している。このコモンモードチョークコイル１０は、シート状とした複数枚の非磁性絶縁材料及び磁性材料を積層して一体化した構成とされる。また、略直方体形状の積層体としたコモンモードチョークコイル１０の対向する２側面には、後述する２組の内部導体と引出電極を介して接続されている４つの外部電極１１，１２，１３，１４が分配して設けられている。
図１に示す構成例では、積層体としたコモンモードチョークコイル１０の上下両端面側に、それぞれが１または複数層よりなる磁性材料層１５，１６を配置してある。そして、これら上下の磁性材料層１５，１６の間には、少なくとも２層の複数層よりなる非磁性絶縁材料層２０を配置してある。
【００１２】
磁性材料層１５，１６は、それぞれが磁性材料１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び磁性材料１６ａ，１６ｂ，１６ｃを３層に積層した構成とされる。ここで、磁性材料層１５，１６としては高透過率のものが好ましく、使用可能なシート状の磁性材料には、たとえばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト等がある。
なお、磁性材料層１５，１６については、上述した３層に限定されることはなく、磁性材料の種類や厚みに応じて適宜変更することができる。
【００１３】
非磁性絶縁材料層２０は、上面側から第１非磁性絶縁材料２１、第２非磁性絶縁材料２２、第３非磁性絶縁材料２３及び第４非磁性絶縁材料２４の順に、シート状の非磁性絶縁材料を４層に積層した構成とされる。ここで、非磁性絶縁材料層２０として使用可能なシート状の非磁性絶縁材料には、たとえばアルミナなどのセラミックス材料、シリカなどのガラス材料やポリイミド樹脂などの樹脂材料等がある。
なお、第１非磁性絶縁材料２１及び第４非磁性絶縁材料２４については、諸条件に応じてなくしたり、あるいはそれぞれを２層以上としてもよい。
【００１４】
さて、上述した４層の非磁性絶縁材料のうち、中間層となる第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３の上面側には、多段の凹凸上に往復するバイファイラ型ミアンダ巻きとした第１内部導体３１及び第２内部導体３２が設けられている。
一方の第１内部導体３１は、ミアンダ巻きの略半分に相当する第１上部導体３１ａが第２非磁性絶縁材料２２の上面に、そして、ミアンダ巻きの残りの略半分に相当する第１下部導体３１ｂが第３非磁性絶縁材料２３の上面にそれぞれ形成されている。これら第１上部導体３１ａ及び第１下部導体３１ｂは、第２非磁性材料２２に穿設されたスルーホール２２ａを介して電気的に接続され、その両端には引出電極３３及び３４が設けられている。
【００１５】
また、第２内部導体３２は、ミアンダ巻きの略半分に相当する第２上部導体３２ａが第２非磁性絶縁材料２２の上面に、そして、ミアンダ巻きの残りの略半分に相当する第２下部導体３２ｂが第３非磁性絶縁材料２３の上面に、それぞれが第１上部導体３１ａ及び第１下部導体３１ｂと短絡しないようにして、所定の間隔をもってほぼ平行に配置されている。これらの第２上部導体３２ａ及び第２下部導体３２ｂも、第１内部導体３１と同様に、第２非磁性材料２２に穿設されたスルーホール２２ｂを介して電気的に接続され、その両端には引出電極３５及び３６が設けられている。
なお、これらの各導体３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは、たとえば銀などの導電体を印刷やメッキなど周知の手法により、非磁性絶縁材料の表面に形成したものである。
【００１６】
このように、第１内部導体３１は、隣接する二つの非磁性材料、すなわち第２非磁性材料２２及び第３非磁性材料２３に分割形成された第１上部導体３１ａ及び第１下部導体３１ｂを電気的に接続することにより、１層（１個）のミアンダ巻き導体（コイル）を形成している。同様にして、第２内部導体３２は、隣接する二つの非磁性材料である第２非磁性材料２２及び第３非磁性材料２３に分割形成された第２上部導体３２ａ及び第２下部導体３２ｂを電気的に接続することにより、１層（１個）のミアンダ巻き導体を形成している。
そして、これら二つの第１内部導体３１及び第２内部導体３２が重ならないようほぼ平行に配置することにより、バイファイラ型ミアンダ巻きに構成された１層のコイルとなる。
【００１７】
従って、第１導体３１及び第２導体３２は、隣接する二つの非磁性材料２２，２３に形成された導体間がスルーホール２２ａ，２２ｂにより接続される構成としたため、線長が短くなる内側と線長が長くなる外側とに配置される割合を同じにすることができる。この結果、第１導体３１及び第２導体３２の有効長さは、すなわち、引出電極３３，３４，３５，３６との接続に必要な部分を除いて互いに平行に配置されている導体の長さは、バイファイラ巻きの採用で全長を長く確保でき、かつ、その長さについても同じに設定することができる。
換言すれば、図示したバイファイラ型ミアンダ巻きは、一方の非磁性導体を表裏逆にして重ねれば、導体のパターンが完全に一致するようになっており、当然ながら導体の有効長さは等しくなる。
【００１８】
ここで、第１内部導体３１の導体経路を詳細に説明すると、外部電極１１から第３非磁性絶縁材料２３の引出電極３３及び第１下部導体３１ｂを経由して他端Ａに至り、ここからスルーホール２２ａを介して第２非磁性絶縁材料２２の第１上部導体３１ａと電気的に接続される。そして、この第１上部導体３１ａは、引出電極３４を経由して引出電極１２に接続される。
また、第２内部導体３２の導体経路を詳細に説明すると、外部電極１３から第２非磁性絶縁材料２２の引出電極３５及び第２上部導体３２ａを経由してスルーホール２２ｂに至り、ここでスルーホール２２ｂを介して第３非磁性絶縁材料２３の第２下部導体３２ｂ（他端Ｂ）と電気的に接続される。そして、この第２下部導体３２ｂは、引出電極３６を経て外部電極１４に接続される。
【００１９】
以上のように構成された本発明のコモンモードチョークコイル１０について、以下にその製造方法を説明する。
最初に、所定の形状（たとえば細長い矩形状）としたシート状の第１非磁性絶縁材料２１、第２非磁性絶縁材料２２、第３非磁性絶縁材料２３及び第４非磁性絶縁材料２４を作製する。
次に、第２非磁性絶縁材料２２の所定位置に、レーザ、パンチングなど周知の手法で穴あけ加工を施し、スルーホール２２ａ，２２ｂを設ける。
【００２０】
次に、第２非磁性絶縁材料２２の上面に、それぞれがバイファイラ型ミアンダ巻きとなるように、第１上部導体３１ａ及び第２上部導体３２ａを、印刷やメッキなど周知の手法を用いて互いに短絡しないように形成する。
また、第３非磁性絶縁材料２３の上面所定位置には、積層した状態で上述した第１上部導体３１ａ及び第２上部導体３２ａとスルーホール２２ａ，２２ｂを介して接続され、同じくバイファイラ型ミアンダ巻きとなる第１下部導体３１ｂ及び第２下部導体３２ａを印刷やメッキなど周知の手法により形成する。
【００２１】
この時、第１上側導体３１ａの一端には引出電極３４が、第２上部導体３２ａの一端には引出電極３５が、第１下部導体３１ｂの一端には引出電極３３が、そして第２下部導体３２ｂの一端には引出電極３６がそれぞれ一体に連続して形成されている。また、スルーホール２２ａ，２２ｂには、スルーホールを設けた非磁性絶縁材料に形成される導体と一体的に連続するよう銀などの導電材料が充填される。なお、スルーホールを介して接続される非磁性絶縁材料側の導体とは、導体端部に図示しない凸状の電極部を設けるなどしてスルーホールの導電体に接触させ、電気的に接続されるようになっている。
【００２２】
次に、第１非磁性絶縁材料２１、第２非磁性絶縁体材料２２、第３非磁性絶縁材料２３及び第４非磁性絶縁材料２４を積層し、非磁性絶縁材料層２０を形成する。これにより、第１上部導体３１ａ及び第１下部導体３１ｂがスルーホール２２ａを介して電気的に接続され、また、第２上部導体３２ａ及び第２下部導体３２ｂがスルーホール２２ｂを介して電気的に接続される。
なお、同様に細長い矩形状とした磁性材料層１５，１６が、非磁性材料層２０を挟み込むようにして上下に積層されることにより、積層体が完成する。
【００２３】
また、上述したコモンモードチョークコイル１０は、各非磁性絶縁材料に対し所定のピッチで複数組の内部導体を形成して積層してもよく、この場合、ダイシングなどで切断することにより、上述した積層体を同時に多数製造することができる。
最後に、積層体の対向する両側面に露出した引出電極３３，３４，３５，３６と接続させて、銀などの導電体からなる外部電極１１，１２，１３，１４をそれぞれ形成し、上述した構成のコモンモードチョークコイルを製造する。このような製造方法により、第１内部導体３１及び第２内部導体３２の長さを等しくしたバイファイラ型ミアンダ巻きのコモンモードチョークコイル１０を容易に製造することができる。
なお、外部電極１１，１２，１３，１４は、必要に応じて銀などの導電体の上面にメッキ処理を施してもよい。
【００２４】
このように構成されたコモンモードチョークコイル１０は、上下に分割形成されたバイファイラ型ミアンダ巻きとして第１内部導体３１及び第２内部導体３２の長さを十分に確保し、しかも、両内部導体３１，３２の長さを等しくしてあるので、コモンモードのインピーダンス値を高くし、かつ、ノーマルモードのインピーダンス値を低く抑えることができる。特に、ミアンダ巻きを多段に繰り返すことにより、細長い形状の非磁性絶縁材料に十分な長さの内部導体を形成し、全体として細長い略直方体形状の積層体とすることができるので、設置スペースの形状が狭くて長い場所に使用する場合に適している。
【００２５】
図３は、上述したコモンモードチョークコイル１０において、コモンモード時における磁気結合の様子を示す図である。
この場合、第１内部導体３１及び第２内部導体３２の長さを等しく設定してあるので、第２非磁性絶縁材料２２上では、第１上部導体３１ａと第２上部導体３２ａとが影響し合って矢印Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３・・・Ｚ１（ｎ−２），Ｚ１（ｎ−１），Ｚ１ｎのように磁気結合し、同時に、第３非磁性絶縁材料２３上では、第１下部導体３１ｂと第２下部導体３２ｂとが影響し合って矢印Ｚ２１，Ｚ２２，Ｚ２３・・・Ｚ２（ｎ−２），Ｚ２（ｎ−１），Ｚ２ｎのように磁気結合する。この結果、矢印Ｚ１で示すように、コモンモードチョークコイル１０全体に大きな磁気結合が生じることとなるので、コモンモードのインピーダンス値を向上させることができる。
【００２６】
すなわち、磁気結合に寄与する内部導体の有効長さを上下の層に分割形成したミアンダ巻きとすることより十分に確保できるので、コモンモードにおけるインピーダンス値が高くなってノイズ除去性能を向上させ、かつ、磁気結合に寄与しない内部導体を極力低減し、磁気結合に寄与する両内部導体の長さを等しくしてあるので、ノーマルモードにおけるインピーダンス値を低減して電流が流れやすい、すなわち高速信号波形に影響を及ぼすことのない積層型のコモンモードチョークコイル１０となる。
【００２７】
また、上述したコモンモードチョークコイルは、図示は省略したものの、上述したように隣接する２層の非磁性絶縁材料に分割形成したバイファイラ型ミアンダ巻きを上下方向に複数層（複数組）並べて積層し、多層化してさらに内部導体の長さを増すことも可能である。
すなわち、磁性材料層１５，１６間に配置される非磁性絶縁材料層は、内部導体が形成された４層以上の偶数層よりなる積層体とされ、各層に形成された内部導体がスルーホールを介して電気的に接続された第１内部導体及び第２内部導体よりなるバイファイラ型ミアンダ巻きとされる。
【００２８】
このように、バイファイラ型ミアンダ巻きを２層以上に多層化すれば、上述した図１の単層と比較して、同じ大きさの非磁性絶縁材料を使用して内部導体の有効長さをより一層長くすることが容易に達成できるため、コモンモードにおけるインピーダンス値を高くしてノイズ除去性能をより一層向上させ、かつ、ノーマルモードにおけるインピーダンス値を低減して電流が流れやすいものとなる。
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の積層型コモンモードチョークコイルによれば、バイファイラ型ミアンダ巻きとした第１及び第２の内部導体を設けたので、第１内部導体と第２内部導体との長さが等しくなって高結合係数を得ることができ、互いの磁気結合が高くなることによりノーマルモードにおけるインピーダンス値は低減される。また、互いに平行に配置されて磁気結合する内部導体の有効長さを十分に確保することができるため、コモンモードのインピーダンス値は高くなる。従って、ノーマルモード及びコモンモードのいずれにおいてもインピーダンスが最適化され、ノイズ除去特性がより一層向上した積層型コモンモードチョークコイルとなる。
このようなミアンダ巻きは、細長い形状に線長の長い内部導体を容易に形成できるので、特に、細長い設置スペースを有効利用できる積層型コモンモードチョークコイルとなる。
【００３０】
また、本発明による積層型コモンモードチョークコイルの製造方法によれば、磁気結合する内部導体の線長が等しく高い結合係数を得られ、かつ、磁気結合する内部導体の有効長さを十分に確保できる積層型コモンモードチョークコイルの製造を容易にし、特に細長い設置スペースの有効利用に最適で、ノイズ除去特性が高く安価で信頼性の高い製品を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の完成状態を示す斜視図である。
【図３】図１の積層型コモンモードチョークコイルにおける磁気結合の様子を示す図である。
【符号の説明】
１０    積層型コモンモードチョークコイル
（コモンモードチョークコイル）
１１、１２，１３，１４    外部電極
１５，１６    磁性材料層
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ    磁性材料
２０    非磁性絶縁材料層
２１    第１非磁性絶縁材料
２２    第２非磁性絶縁材料
２２ａ，２２ｂ    スルーホール
２３    第３非磁性絶縁材料
２４    第４非磁性絶縁材料
３１    第１内部導体
３２    第２内部導体
３３，３４，３５，３６    引出電極
【図１】
2005038899.tif 000003
【図２】
2005038899.tif 000004
【図３】
2005038899.tif 000005