JP2000252130A

JP2000252130A - コモンモードチョークコイル

Info

Publication number: JP2000252130A
Application number: JP11057013A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Tsukada; 正文塚田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化に適応し、インダクタ特性に優れる鞍
型磁芯と柱状磁芯を組み合わせた新規な閉磁路構造の表
面実装タイプのコモンモードチョークコイルを提供す
る。【構成】コモンモードチョークコイル２０は、上板部
１４の四隅に４本の柱状脚部１２ａ〜１２ｄを下方延設
した平面視形状が略矩形の鞍型磁芯１１と、前記鞍型磁
芯１１の柱状脚部１２ａ〜１２ｄの各先端部に導電被膜
層を形成してなる直付け外部電極１３ａ〜１３ｄと、前
記鞍型磁芯１１の柱状脚部１２ａと１２ｃ及び１２ｂと
１２ｄの間に形成された対向する２つの凹溝に嵌合して
横架された柱状磁芯１７と、前記柱状磁芯１７に巻回さ
れた絶縁被覆の一対の巻線１８、１９（ペア巻線）と、
からなり、前記巻線１８、１９の各端部が前記直付け外
部電極１３ａ〜１３ｄに周面にて各々熱圧着で導電接続
されている閉磁路構造の表面実装タイプのコモンモード
チョークコイルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装タイプの
コモンモードチョークコイルに関し、詳細には、巻線形
で磁芯直付けの外部電極を備える閉磁路構造のコモンモ
ードチョークコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チップマウンタ（チップ装着
機）を用いたプリント基板への高密度表面実装を実現す
るために、抵抗素子、コンデンサ、インダクタ等の電子
部品の小型化、チップ化が進展している。この点、ＤＣ
ラインのノイズ対策、電源２次側ラインや信号ラインの
不要輻射対策等に用いられる巻線形のコモンモードチョ
ークコイルの表面実装タイプとしては、コイルボビンに
巻線を巻回してコイルボビンから水平方向に突出させた
金属リード端子に巻線端部を半田接続し、適宜磁芯を嵌
装した開磁路構造のチョークコイル本体をチップ状（一
般には円柱ないし直方体形状）となるように樹脂モール
ドしたものがある（図示略）。

【０００３】また、特開平８−１８６０２８号公報に記
載の「ギャップ付き巻線チップインダクタ」の実施例に
示されるように、磁芯に直付けの外部電極を備えた閉磁
路構造に近いコモンモードチョークコイルがある。即
ち、図９の（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）正面図
に示されるように、コモンモードチョークコイル１０
は、円柱状の巻軸部２の両端に断面が十字形の鍔部３、
３を一体に設けた開磁路型磁芯１の該十字形の前記両端
の鍔部３、３の下方を向いた凸部の１つ４、４に２対の
外部電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを対置して銀ペースト
を塗布、焼き付けによって直接に形成し、前記開磁路型
磁芯１の巻軸部２に２本の巻線６、７を施し、該巻線の
端末を前記２対の外部電極５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに各
々半田付けあるいはスポット溶接等により電気的に接続
し、さらに前記開磁路型磁芯１の上方にＩ型磁芯９をギ
ャップ形成用媒体８を介して接続した構造となってい
る。

【０００４】上記に使用されている磁芯は高抵抗率のフ
ェライトコアであって、外部電極５ａ〜５ｄの直付けを
可能としている訳である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の樹脂モールドした巻線形のコモンモードチョークコ
イルは開磁路構造なので、小型化すると十分なインダク
タ特性（インピーダンスー周波数特性）が得られないと
いう特性上の問題点がでてくる。

【０００６】また、前記コモンモードチョークコイル１
０は樹脂モールドしないので小型化が実現可能である
が、十字形の鍔部３、３を形成する点で高い加工精度と
手間が要求され、外部電極５ａ〜５ｄを前記鍔部３、３
の下方の凸部４に（同一凸面に）離間して各々２つ形成
しなければならない点で外部電極形成工程に精度が要求
される。

【０００７】また、前記ギャップ形成用媒体８はテープ
材及び液状の接着剤のいずれか、またはその組み合わせ
たものが想定されているので、閉磁路と言うにはギャッ
プが大きく漏洩磁束が大きいという問題点がある。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、構造が簡単で組み立てが容易であり、且つ小型
化に適応するインダクタ特性の良好な閉磁路構造の表面
実装タイプの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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）四隅に柱状脚部を下方延設した平面視形状が略矩
形の鞍型磁芯と、前記鞍型磁芯の柱状脚部の各先端部に
導電被膜層を形成してなる直付け外部電極と、前記鞍型
磁芯の柱状脚部の間に形成された対向する２つの凹溝に
嵌合して横架された柱状磁芯と、前記柱状磁芯に巻回さ
れた絶縁被覆の一対の巻線と、からなり、前記一対の巻
線の各端部が前記直付け外部電極に周面にて各々熱圧着
で導電接続されていることを特徴とするコモンモードチ
ョークコイルを提供することにより上記目的を達成す
る。

【００１０】（２）また、前記鞍型磁芯の柱状脚部が略
四角柱であり、前記柱状磁芯が略正方形断面の四角柱形
状であることを特徴とする上記（１）記載のコモンモー
ドチョークコイルを提供することにより、上記目的を達
成する。

【００１１】（３）また、前記柱状磁芯に巻回された一
対の巻線がペア巻線であり、その最下部が前記鞍型磁芯
の柱状脚部に形成された直付け外部電極の底面よりも上
方にあることを特徴とする上記（１）または（２）に記
載のコモンモードチョークコイルを提供することによ
り、上記目的を達成する。

【００１２】（４）さらに、前記鞍型磁芯の対向する２
つの凹溝と前記柱状磁芯との嵌合構造において、前記鞍
型磁芯及び／または前記柱状磁芯に柱状磁芯の軸方向の
位置決め手段が設けられていることを特徴とする上記
（１）または（２）または（３）に記載のコモンモード
チョークコイルを提供することにより、上記目的を達成
する。

【００１３】ここに、上記鞍型磁芯とは、横置きにした
柱状磁芯に対して上方から跨がるように覆い被る形状の
ものを指称し、本発明では平面視形状が略矩形の上板部
の下面の四隅からはみ出ないようにして下方に略垂直に
下方延設された４本の柱状脚部を有する磁芯である（後
述の図３〜図８を参照）。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係るコモンモードチョー
クコイルの実施の形態を図面に基いて説明する。

【００１５】図１は本発明に係る基本的なコモンモード
チョークコイルの斜め上方から見た斜視図であり、図２
は上記コモンモードチョークコイルの裏返し状態での斜
め上方から見た斜視図である。

【００１６】また、図３〜図５は本発明に係るコモンモ
ードチョークコイルにおいて使用する鞍型磁芯と柱状磁
芯の裏返し状態での斜め上方から見た３つの形状例（第
二〜第四形状例）をそれぞれ示す斜視図である。

【００１７】さらに、図６〜図８は鞍型磁芯に対する柱
状磁芯の軸方向の位置決め手段が設けられている鞍型磁
芯と柱状磁芯の３つの形状例（第五〜第七形状例）をそ
れぞれ示す斜視図である。

【００１８】図１または図２において、コモンモードチ
ョークコイル２０は、上板部１４の四隅に柱状脚部１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを略垂直に下方延設した平
面視形状が矩形の鞍型磁芯１１と、前記鞍型磁芯１１の
前記柱状脚部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの各先端
部に導電被膜層を形成してなる直付け外部電極１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、前記鞍型磁芯１１の柱状脚
部１２ａと１２ｃの間、及び１２ｂと１２ｄの間に形成
された対向する２つの凹溝１５、１６に嵌合して横架さ
れた柱状磁芯１７と、前記柱状磁芯１７に巻回された絶
縁被覆の一対の巻線１８、１９と、からなり、前記一対
の巻線１８、１９の各端部が前記直付け外部電極１３
ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに周面にて各々熱圧着で導
電接続されている構造である。なお、前記巻線１８、１
９は直径が０．０５〜０．２ｍｍ程度の絶縁被覆導線で
あり、その各両端は図２に示されるように柱状脚部１２
ａ〜１２ｄの直付け外部電極１３ａ〜１３ｄの周面に導
出されて熱圧着（溶接、超音波振動）により導電接続さ
れている。

【００１９】而して、上記コモンモードチョークコイル
２０は、巻線１８、１９の巻回された柱状磁芯１７がそ
の両端部の側面３面が鞍型磁芯１１の凹溝１５、１６の
底部で広く当接する構造なので閉磁路構造となってお
り、漏洩磁束が小さくなって従来の開磁路構造のコモン
モードチョークコイルよりもインダクタ特性が向上する
ことが判る。

【００２０】勿論、柱状磁芯１７と鞍型磁芯１１の凹溝
１５、１６の底部での嵌合は圧入することで互いに密着
して固く緊合するのであれば別途固定手段を特に要しな
いが、より確実に固定するためには樹脂接着材を薄く
（隙間を可及的に小さく）接触面に塗布するのが好まし
い。さらに、加えて透磁率を高めるようにフェライト粉
末１０wt％〜９０wt％を前記樹脂接着材（エポキシ樹脂
接着材等）に混合することが漏洩磁束の低減、延いては
コイルのインダクタ特性の向上に効果的である。

【００２１】なお、前記直付け外部電極１３ａ〜１３ｄ
として、例えばディップ・焼き付けまたはメッキするこ
とにより銀、銀−白金または銅とその上に被着された鉛
−錫等の導電材からなる導電被膜層を形成可能にするた
め、本発明に使用される上記鞍型磁芯１１には、ニッケ
ル亜鉛系フェライト等の高抵抗率のフェライト磁芯を用
いることが肝要である。

【００２２】図１、図２に図示された上記のようなコモ
ンモードチョークコイル２０（第一形状例）は、４本の
柱状脚部１２ａ〜１２ｄがほぼ垂直な辺で構成される四
角柱であり、前記柱状磁芯１７が略正方形断面の四角柱
形状であるが、この形状を採用することによって後述の
凹溝１５、１６、２４の成形加工が容易となり、各部の
設計余裕を最小にして外形寸法を一層小さいチップ状に
することができるので小型化に適合したものとなる。

【００２３】もっとも、組み立て工程における柱状磁芯
１７の鞍型磁芯１１の凹溝１５、１６への挿入を容易に
し且つ圧入によって密着性を良くするするために、例え
ば図３に示されるように、設計上は柱状脚部が完全な垂
直辺ではなく先端側（電極側）で漸次細くなるように多
少テーパーを持たせた形状の柱状脚部２２ａ〜２２ｄを
下方延設した鞍型磁芯２１の形状が好ましい。

【００２４】また、四角形断面の柱状磁芯２７において
もその軸と平行な辺部に面取りＣ（または曲面アール
Ｒ）を設けた角柱状として物理的強度を向上させるとと
もに組立工程における巻線の巻き緩み防止や柱状磁芯自
身の回転防止を図ることが好ましい。

【００２５】上記のように設計上の観点や製造上の観点
から、本発明のコモンモードチョークコイルにおいて使
用する柱状磁芯と鞍型磁芯の形状は、図１、図２に示さ
れるような基本的な形状（第一形状例）に限らず、図３
に示されるような軸方向の全長にわたって面取りＣを施
した角柱の柱状磁芯２７とテーパーを設けた柱状脚部を
有する鞍型磁芯２１の組み合わせ（第二形状例）、また
は図４に示されるような円柱の柱状磁芯３７とこれに嵌
合する凹溝（より正確にはＵ字形溝）３５、３６及びテ
ーパーを設けた柱状脚部を有し、天井Ｆの部分が緩やか
な湾曲面で構成されている鞍型磁芯３１（第三形状
例）、または図５に示されるような巻線の巻回部分のみ
に曲面のアールＲ（または面取りＣ）を設けた略角柱の
柱状磁芯４７（この形状は磁芯同士の密着性と巻緩み防
止が同時に図られる）とこれに嵌合する凹溝４５、４６
とテーパーを設けた柱状脚部を有する鞍型磁芯４１のよ
うな組み合わせ形状（第四形状例）等が実際上好まし
い。

【００２６】次に、上記鞍型磁芯と柱状磁芯の寸法関係
について図３の第二形状例に基づいて詳述すると、鞍型
磁芯２１における上板部１４の四隅に形成された４つの
柱状脚部２２ａ〜２２ｄは、矩形（例えば直方体形状）
のフェライト材の底面側に縦横の凹溝により分割された
形に形成されるが、この凹溝は柱状脚部２２ａと２２ｃ
及び２２ｂと２２ｄを分かつ凹溝２５、２６の他に、柱
状脚部２２ａと２２ｂ及び２２ｃと２２ｄを分かつ凹溝
２４がある。注意すべきは該凹溝２４の底部（換言すれ
ば上板１４の天井Ｆ）の深さは前記凹溝２５、２６の底
部の深さよりも段差ｈだけ深くなっており、巻線を巻回
した柱状磁芯２７を鞍型磁芯２１の凹溝２５、２６の底
部に嵌合して横架した状態で巻線の上端が鞍型磁芯２１
の上板部１４の天井Ｆに当たらないようになっている。
勿論、巻線の巻回部分は凹溝２４の幅間に収納されるよ
うにし、柱状磁芯２７の巻軸方向の長さは鞍型磁芯２１
の同方向の長さ（縦方向とする）に概ね合致させること
が好ましい。

【００２７】また、図２の実施の形態から判るように、
前記コモンモードチョークコイル２０では、柱状磁芯１
７に巻回された一対の巻線１８、１９がペア巻線（２本
の絶縁被覆導線が市販の電源コードのように一体に平行
して並んでいる巻線）であり、その巻回部分の最下部が
前記鞍型磁芯１１の柱状脚部１２ａ〜１２ｄに形成され
た直付け外部電極１３ａ〜１３ｄの底面Ｓよりも上方に
あるので、プリント基板に表面実装する場合に巻線１
８、１９が基板に接触せずに隙間を保持することになっ
て、必然的に柱状脚部１２ａ〜１２ｄの先端部の直付け
外部電極１３ａ〜１３ｄの底面Ｓが基板に当接して安定
する。即ち、柱状磁芯１７を鞍型磁芯１１に嵌合した状
態で、柱状脚部１２ａ〜１２ｄの先端部の直付け外部電
極１３ａ〜１３ｄの底面Ｓと柱状磁芯１７の下端との段
差は巻線１８、１９の巻回部分の厚さよりも大きくする
ことが肝要である。

【００２８】具体的には、本発明者の試作によれば、図
３において、鞍型磁芯２１の寸法を長さ（Ｌ）×幅
（Ｗ）×高さ（Ｔ）が２．０×１．６×１．６（単位ｍ
ｍ）、凹溝２５、２６の深さＤを０．９ｍｍ、凹溝２４
との段差ｈを０．２ｍｍ、柱状脚部２２ａ〜２２ｄの断
面を根元部分で一辺０．５ｍｍの略正方形断面とし、柱
状磁芯２７の寸法を一辺０．６ｍｍの面取りされた略正
方形断面で軸方向の長さ２．０ｍｍとする極めて小型の
設計寸法が実現した。なお、巻線１８、１９は直径０．
１ｍｍのペア巻線を採用し一重巻とした。

【００２９】上記設計寸法の磁芯を用いると、巻線１
８、１９の柱状磁芯１７への巻回部分は１．０ｍｍ幅の
凹溝２４内に収納され、その上端は鞍型磁芯１１の上板
部１４の天井Ｆに接触せず、その下端は柱状脚部１２ａ
〜１２ｄの直付け外部電極１３ａ〜１３ｄの底面Ｓより
上方にあって実装基板に接触しないので、安定して搭載
することができる。

【００３０】ところで、図１〜図５の実施の形態では、
柱状磁芯を鞍型磁芯の凹溝に挿入して嵌合する際に、柱
状磁芯の軸方向の位置が一義的に定まらないことが分か
る。したがって、軸方向の柱状磁芯の位置ずれが生じて
柱状磁芯の脱落やコイル特性のばらつきの原因となるこ
とが予想され、柱状磁芯の鞍型磁芯への嵌合の位置決め
が重要になる。

【００３１】図６〜図８の斜視図に示される柱状磁芯と
鞍型磁芯の嵌合形状は上記位置ずれを防止する位置決め
手段を備えたものである。

【００３２】図６の第五の形状例では、鞍型磁芯５１の
嵌合部分である凹溝５６、５７及び柱状磁芯５７の両端
の嵌合部分の幅ｘ１が柱状磁芯５７の巻回部分５８の幅
よりも細くなっていて、その角部分Ｋ（直角または図６
のようなテーパー部分）で係止されるようにして軸方向
のずれを防止している。

【００３３】また、図７の第六の形状例では、逆に凹溝
６５、６６及び柱状磁芯６７における両端の嵌合部分の
幅ｘ２がアールＲを施した巻回部分６８の幅よりも大き
くなっていてその繋ぎの角部分Ｎ（直角または図７のよ
うなテーパー部分）で係止される形状となっている。

【００３４】さらに、図８の第七の形状例では柱状磁芯
７７と鞍型磁芯７１の両者の嵌合部分に段差Ｖを配設し
ており、該段差部分Ｖが係合することによって軸方向の
位置決めがなされるように構成されている。

【００３５】以上詳述したように、本コモンモードチョ
ークコイルの構造によれば、上記具体例のように従来の
５ｍｍ角程度の大きさのコモンモードチョークコイルに
比して極めて小型にすることが可能となり、且つ鞍型磁
芯と柱状磁芯とはギャップが殆どなく（結合材として磁
性体粉含有樹脂接着材を介してもそのギャップは小さ
い）閉磁路構造となっていて、高いインダクタ特性が得
られる。

【００３６】また、使用する柱状磁芯及び鞍型磁芯の構
造が簡単なため、磁芯の加工成形が容易であり、また、
直付け外部電極の形成も各柱状脚部の先端部が独立して
いるので電極形成を容易に行うことができ、結果的にコ
スト低減が期待される。加えて位置決め手段を備えてい
るので精度良く組み立てることができて特性のばらつき
が抑えられる。さらに、外形状がチップ形状に近くなっ
て取り扱いが容易になる等、様々の効果が得られる。

【００３７】また、本発明の実施例では、図２に示すよ
うに、一対の巻線の端部が、分割、離間されて柱状磁芯
の底面側から端面方向に引き出され、鞍型磁芯の柱状脚
部の直付け外部電極に周面にて導電接続されている。こ
のため、前記巻線端部の分割、離間された部分が鞍型磁
芯と柱状磁芯とを介して形成される磁路の影響を受けに
くく、ノーマルモードインピーダンスを低減することが
できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係るコモンモードチョークコイ
ルは、上記のように構成されているため、以下の優れた
効果を有する。

【００３９】（１）閉磁路構造なので漏洩磁束が抑えら
れ、小型ながら高いインダクタ特性が得られる。

【００４０】（２）小型化に適応し、設計寸法がおよそ
縦２．０ｍｍ、横１．６ｍｍ、高さ１．６ｍｍのチップ
形状に近い表面実装タイプのコモンモードチョークコイ
ルが実現できる。

【００４１】（３）直付け外部電極が鞍型磁芯の四隅の
柱状脚部の先端に形成されて外形寸法の最下端になるの
で、プリント基板実装の際の載置が安定する。

【００４２】（４）磁芯の構造が簡単なため磁芯の加工
成形が容易であり、直付け外部電極の形成も各柱状脚部
の先端部が独立しているので容易に行うことができ、延
いてはコスト低減が期待される。

【００４３】（５）位置決め手段を備えた磁芯構造によ
って柱状磁芯と鞍型磁芯との嵌合における位置ずれがな
くなるので、柱状磁芯の脱落が防止され、且つインダク
タ特性のばらつきが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基本的なコモンモードチョークコ
イルの斜め上方から見た斜視図である。

【図２】本発明に係る上記コモンモードチョークコイル
の裏返し状態での斜め上方から見た斜視図である。

【図３】本発明に係るコモンモードチョークコイルの鞍
型磁芯と柱状磁芯の第二の形状例を示す斜視図である。

【図４】本発明に係るコモンモードチョークコイルの鞍
型磁芯と柱状磁芯の第三の形状例を示す斜視図である。

【図５】本発明に係るコモンモードチョークコイルの鞍
型磁芯と柱状磁芯の第４の形状例を示す斜視図である。

【図６】本発明に係るコモンモードチョークコイルの鞍
型磁芯に対する柱状磁芯の軸方向の位置決め手段が設け
られている鞍型磁芯と柱状磁芯の第五の形状例を示す斜
視図である。

【図７】本発明に係るコモンモードチョークコイルの柱
状磁芯の位置決め手段が設けられている鞍型磁芯と柱状
磁芯の第六の形状例を示す斜視図である。

【図８】本発明に係るコモンモードチョークコイルの柱
状磁芯の位置決め手段が設けられている鞍型磁芯と柱状
磁芯の第七の形状例を示す斜視図である。

【図９】従来のギャップ付きコモンモード巻線インダク
タ（コモンモードチョークコイル）の斜視図（Ａ）、側
面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）である。

【符号の説明】

１０、２０コモンモードチョークコイル１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１鞍型
磁芯１２ａ〜１２ｄ、２２ａ〜２２ｄ柱状脚部１３ａ〜１３ｄ直付け外部電極１４鞍型磁芯の上板部１５、１６、２４、２５、２６凹溝１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７柱状
磁芯１８、１９巻線（ペア巻線）ｈ段差Ｆ上板部の天井Ｓ直付け外部電極の底面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】四隅に柱状脚部を下方延設した平面視形
状が略矩形の鞍型磁芯と、前記鞍型磁芯の柱状脚部の各
先端部に導電被膜層を形成してなる直付け外部電極と、
前記鞍型磁芯の柱状脚部の間に形成された対向する２つ
の凹溝に嵌合して横架された柱状磁芯と、前記柱状磁芯
に巻回された絶縁被覆の一対の巻線と、からなり、前記
一対の巻線の各端部が前記直付け外部電極に周面にて各
々熱圧着で導電接続さ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】前記鞍型磁芯の柱状脚部が略四角柱であ
り、前記柱状磁芯が略正方形断面の四角柱形状であるこ
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】前記柱状磁芯に巻回された一対の巻線が
ペア巻線であり、その最下部が前記鞍型磁芯の柱状脚部
に形成された直付け外部電極の底面よりも上方にあるこ
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】前記鞍型磁芯の対向する２つの凹溝と前
記柱状磁芯との嵌合構造において、前記鞍型磁芯及び／
または前記柱状磁芯に柱状磁芯の軸方向の位置決め手段
が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または請求項３に記載のコモンモードチョークコイ
ル。