(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁された導体線を巻回したコイル部と、該コイル部の内部を貫通する芯方向と同一の方向の中心線を持ちコイル部と電気的に繋がった導体のリング部と、を組み合わせ、コイル部で発生する磁束を該リング部により減少させるように制御して近接配置を可能にし、該リング部とコイル部との位置及びそれらの数の組み合わせを変えることで所望のＱ値が得られるようにしたことを特徴とするチョークコイルの設計方法。
【請求項２】
リング部はコイル部の両端側にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載のチョークコイルの設計方法。
【請求項３】
リング部はコイル部の片端側に配置したことを特徴とする請求項１記載のチョークコイルの設計方法。
【請求項４】
一つ又は複数からなるリング部とコイル部とを一直線上に連続して配置して成ることを特徴とする請求項１記載のチョークコイルの設計方法。
【請求項５】
コイル部からリング部までの距離を使用可能な帯域に合わせて設定したことを特徴とする請求項２ないし４何れか記載のチョークコイルの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子回路基板上に実装されて使用されるチョークコイル、特に高周波用途に適したチョークコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子機器の高周波回路基板等には種々の目的でチョークコイルが多く実装されている。このチョークコイルには、種々の構造のものがあり、それぞれ用途に合わせて用いられている。
【０００３】
また、例えば低い周波数からマイクロ波帯域までの広帯域で使用可能なチョークコイルを実現させるためには、チョークコイルのみではコイルのＱ値が高くなってしまい広帯域での使用が実現できないので、いままではチョークコイルに抵抗等を接続することで、コイルのＱ値を適切な値に保つようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の電子機器は、急速に小型化、軽量化してきており、これに伴って電子回路基板への電子部品の実装密度も上昇してきている。
【０００５】
このような実装密度を上げることが必要な状況下で、上記のような従来のチョークコイルを電子回路基板上へ実装する際、複数のチョークコイルを一直線状に近接配置したり、回路的に直列に近接させて配置した場合は、互いのチョークコイルの空間漏洩磁束（チョークコイルの両端側付近の磁束）の影響によりチョークコイル同士が結合してしまう。これにより、共振周波数が低い周波数側にシフトしてしまい、チョークコイルとしての役目を果たさなくなってしまったり、また、多段に接続されたオペアンプ（演算増幅器）を実装した電子回路基板上で、例えばそれぞれのオペアンプの電源端子にノイズ等を除去する目的でチョークコイルを実装した場合、上記と同様互いのチョークコイルの空間漏洩磁束の影響により、前段のチョークコイルと後段のチョークコイルが磁気的に結合して発振してしまうなどの問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電子回路基板上に密接配置（高密度実装）することができ、また、チョークコイル同士が磁気的に結合して発振してしまうことを防止することができるとともに、マイクロ波帯域までの広帯域にわたり使用可能なチョークコイルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のチョークコイルは次のように構成したものである。
【０００８】
（１）絶縁された導体線を巻回したコイル部と、このコイル部の内部を貫通する芯方向と同一の方向の中心線を持つ導体のリングとを組み合わせて成るようにした。
【０００９】
（２）上記（１）のチョークコイルにおいて、リングはコイル部の両端側にそれぞれ配置した。
【００１０】
（３）上記（１）のチョークコイルにおいて、リングはコイル部の片端側に配置した。
【００１１】
（４）上記（１）のチョークコイルにおいて、リングとコイル部を一直線上に連続して配置して成るようにした。
【００１２】
（５）上記（２）ないし（４）何れかのチョークコイルにおいて、コイル部からリングまでの距離を使用目的に合わせて設定した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例によるチョークコイルの構成を示す側面図であり、前述の電子回路基板等に実装されて使用されるものである。
【００１５】
同図において、１は絶縁された導体線（ここでは絶縁被膜で覆われた導体線）２を巻回して形成されたコイル部、３はコイル部１の両端側または片端側に配置され、幅ｄを有した導体のリングであり、例えば絶縁被膜を剥離した導体線を密着巻回して幅ｄを持たせ、電子回路基板上に実装した段階で半田等によりこの電子回路基板と結合したリングとなる構造も有り得る。このリング３は電子回路基板実装用の電極端子を構成するものである。４はコイル部１の内部に挿入された棒状のコアであり、フェライトや電子回路基板実装時に半田付けにより変形することのないセラミックや耐熱性の高いガラス等で形成される。
【００１６】
なお、上記チョークコイルの長手方向の横から見た形状は円形や四角形やだ円形等にすることが可能である。
【００１７】
上記のように、本実施例のチョークコイルは、導体線２を巻回したコイル部１と、このコイル部１の内部を貫通するコア（芯）４の方向と同一の方向の中心線を持つ導体のリング３とを組み合わせて成るものである。
【００１８】
ここで、リング３の機能（役割）について概略を説明する。
【００１９】
図２は図１に示すリング３を配置したチョークコイルの等価回路を示す図であり、図２の（ａ）はチョークコイルに発生するうず電流を考慮した場合の等価回路を近似的に示している。このチョークコイルは、インダクタンス素子Ｌ１と、該インダクタンス素子Ｌ１に対向したインダクタンス素子Ｌ２とインダクタンス素子Ｌ２に接続された抵抗Ｒ１によって近似的に表すことができ、各インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２は逆向きの磁束を形成する。
【００２０】
つまり、抵抗Ｒ１とインダクタンス素子Ｌ２とにより構成された回路に相当するリング３は、コイル部１に相当するインダクタンス素子Ｌ１により形成された磁束を減少させるように作用する。したがって、コイル部１の空間漏洩磁束（コイル部１の両端側付近の磁束）、つまりチョークコイルのリング３付近の磁束を減少させることができる。
【００２１】
また、図２の（ａ）に示す回路は、図２の（ｂ）に示すようなインダクタンス素子Ｌ３とインダクタンス素子Ｌ５とが直列に接続されて、さらにこのインダクタンス素子Ｌ５にインダクタンス素子Ｌ４と抵抗Ｒ１とが直列に接続されたものが並列に接続された回路で表すことができる（ただしＬ３＝Ｌ１−Ｌ５，Ｌ４＝Ｌ２−Ｌ５）。したがって、リング３はコイル部１に並列に接続された抵抗と同様の役割を果たすことが可能である。
【００２２】
上記インダクタンス素子Ｌ１とインダクタンス素子Ｌ２との相互インダクタンス値（Ｍ＝Ｌ５）は次のように表される。
【００２３】
【数１】
0005004040.tif 000002
【００２４】
上式の結合係数ｋはリング３とコイル部１との間隔を変化させることにより調整（設定）することができ、これによりコイル部１のＱ値を調整する（低い値にする）ことができる。
【００２５】
また、上記のようにして結合係数ｋを調整することで空間漏洩磁束を調整することができる。
【００２６】
また、コイル部１のＱ値はリング３の幅ｄを変化させることによっても調整することができる。
【００２７】
このように、リング３はコイル部１の空間漏洩磁束を減少させること及びコイル部１の適切なＱ値を得るための調整を行うことを目的として設けている。
【００２８】
次に、図１の（ａ）〜（ｆ）に示す各チョークコイルの特徴について説明する。
【００２９】
図１の（ａ）に示すチョークコイルは、コイル部１が導体線２を密着巻回（密状態）して形成された構成であり、低い周波数用途で使用される。
【００３０】
図１の（ｂ）に示すチョークコイルは、コイル部１が導体線２を大きなピッチで巻回（疎状態）して形成された構成であり、高い周波数用途で使用される。
【００３１】
図１の（ｃ）に示すチョークコイルは、リング３と導体線２を小さなピッチで巻回（密状態）して形成されたコイル部１との間隔をあけた構成であり、この間隔を調整することでコイル部１のＱ値を調整することができる。
【００３２】
図１の（ｄ）に示すチョークコイルは、導体線２を密着巻回して形成されたコイル部１を２つ有し、この両コイル部１間にさらにリング３を配置し、リング３とコイル部１との間隔をあけた構成であり、２つのコイル部１が上記リング３を介して直列に接続された構成となっている。上記のように、両コイル部１間にリング３を配置し、リング３とコイル部１との間隔をあけることにより、コイル部１同士の磁気的な結合度を低下させることができる。
【００３３】
また、図１の（ｅ）に示すチョークコイルは、図１の（ｄ）のチョークコイルと同様、両コイル部１間にリング３を配置し、リング３とコイル部１との間隔をあけていない構成になっている。上記のように、両コイル部１間にリング３を配置することにより、図１の（ｄ）のチョークコイル同様、コイル部１同士の磁気的な結合度を低下させることができる。
【００３４】
なお、図１の（ｄ），（ｅ）に示すチョークコイルは、２つのコイル部１と３つのリング３を一直線上に連続して配置して成る構成であるが、これに限らず、周波数用途に応じた数のコイル部１とリング３を一直線上に連続して配置することができる。
【００３５】
また、図１の（ｆ）に示すチョークコイルは、導体線２を密着巻回して形成されたコイル部１の左端側にのみリング３を配置した構成となっている。なお、リング３は用途に応じてコイル部１の何れかの片端側のみに配置される。上記のように、コイル部１の左端側にリング３を配置したことにより、コイル部１の左端側付近の磁束を減少させることができ、また例えば図１の（ａ）〜（ｅ）のチョークコイルと組み合わせて（直列に配置して）使用することでコイル部１の両端側付近の磁束を減少させることができる。なお、５は電子回路基板実装用の電極端子であり、導体線２の絶縁被膜を剥離して形成されている。
【００３６】
上記図１の（ａ）〜（ｆ）に示すチョークコイルのコイル部１は周波数用途に応じて導体線３を巻回して形成されている。
【００３７】
図３は周波数に対する減衰値の特性を示す図であり、同図の（ａ）は図１に示すチョークコイルを用いた場合、同図の（ｂ）は一般的なインダクタコイルを用いた場合を示している。
【００３８】
図３の（ａ）において、（Ａ）は本実施例の単一のチョークコイルを用いた場合の周波数特性、（Ｂ）は周波数特性（Ａ）に使用したチョークコイルと同様の２つのチョークコイルを近接接続した場合の周波数特性である。
【００３９】
図３の（ａ）に示す周波数特性（Ａ）は、リング３によりコイル部１のＱ値が適当な値（低い値）に調整されているので、図３の（ｂ）に示す一般的なインダクタコイルを用いた場合の周波数特性（Ａ）に対して広帯域にわたり高アイソレーションの（減衰値の高い）周波数特性となっていることがわかる。
【００４０】
図３の（ａ）に示す周波数特性（Ｂ）は、コイル部１の両端側に配したリング３により上述した理由によってチョークコイル同士の磁気的な結合度を低下させることができるため、図３の（ｂ）に示す周波数特性（Ｂ）のように共振周波数の移動が起こらないので、図３の（ａ）に示す周波数特性（Ａ）よりもさらに広帯域にわたり高アイソレーションの周波数特性となっていることがわかる。
【００４１】
図４は図１に示すコイル部１の両端側にリング３を配置したチョークコイルを電子回路基板上に近接させて直列に実装配置した場合の構成を示す側面図である。
【００４２】
図４において、６，７は図１に示すチョークコイルであり、絶縁体基板１０上のプリント配線の導体パターン９に半田８により半田付けされている。
【００４３】
このように本実施例では、コイル部１の両端側または片端側にリング３を配したことにより、コイル部１の空間漏洩磁束（コイル部１の両端側付近の磁束）、つまりリング３付近の磁束を減少させることができ、かつコイル部１のＱ値を調整する（低い値にする）ことができる。
【００４４】
これにより、図１に示すチョークコイルを一直線状となるように近接配置した場合や直列に近接させて配置した場合でもチョークコイル同士の干渉が無くなるため、電子回路基板上への密接配置（高密度実装）が可能となり、また、チョークコイル同士が磁気的に結合して発振してしまうことを防止することができるとともに、マイクロ波帯域までのチョークコイルとして使用可能となる。
【００４５】
また、上記のようなことから上記チョークコイルを直列に組み合わせて使用することができるため、例えばアイソレーション不足の時に電子回路基板上に上記チョークコイルを直列に組み合わせて使用することで、アイソレーション不足を解消できる。
【００４６】
また、共振周波数の異なる上記チョークコイルを組み合わせて使用することで、チョークコイルとして使用可能な帯域を調整することもでき、マイクロ波帯域のさらに高い周波数帯域までの「広帯域チョークコイル」として使用することもできる。
【００４７】
また、上記のように、上記チョークコイルを組み合わせて使用することにより、上記チョークコイルの品種を増やす必要がなく、生産効率の向上を図ることができる。
【００４８】
なお、本実施例では導体のリング３をコイル部１の両端側または片端側に配置したチョークコイルとして説明したが、本発明はこれに限らず、導体のリング３をその中心線がコイル部１の内部を貫通するコア（芯）４の方向と同一の方向となる任意の位置に配置することができる。
【００４９】
また、本実施例ではコア４を有するチョークコイルとして説明したが、コア４のない空芯のチョークコイルとしても同様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子回路基板上に密接配置（高密度実装）することができ、また、チョークコイル同士が磁気的に結合して発振してしまうことを防止することができるとともに、マイクロ波帯域までの広帯域で使用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例のチョークコイルの構成を示す側面図
【図２】  図１に示すチョークコイルの等価回路を示す図
【図３】  周波数に対する減衰値の特性を示す図
【図４】  図１に示すチョークコイルを基板上に近接させて直列に実装配置した場合の構成を示す側面図
【符号の説明】
１  コイル部
２  導体線
３  リング
４  コア
５  電極端子
６  チョークコイル
７  チョークコイル
８  半田
９  導体パターン
１０  絶縁体基板
【図１】
0005004040.tif 000003
【図２】
0005004040.tif 000004
【図３】
0005004040.tif 000005
【図４】
0005004040.tif 000006