JP2002373809A - 積層型コモンモードチョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル間の磁気結合に優れた積層型コモンモ
ードチョークコイルを得る。 【解決手段】 コイル導体１１〜１４及びコイル導体１
５〜１８は、絶縁性シートにそれぞれ設けたビアホール
を介して、電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ
ａ，Ｌｂを構成する。隣接するコイルＬａ，Ｌｂ間の距
離Ｄ（ｍｍ）と、各コイルＬａ，Ｌｂの厚さａ（ｍｍ）
とは、以下の関係式（１）を満足するように設計されて
いる。 Ｄ＋０．３４×ａ−０．３９≦０ ただし、０＜Ｄ≦０．３９、０≦ａ≦１．１４

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型コモンモー
ドチョークコイル、特に、ノイズフィルタ等として用い
られる積層型コモンモードチョークコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層型コモンモードチョークコイ
ルとして、特許第２９５８５２３号公報記載のものが知
られている。この積層型コモンモードチョークコイル
は、コイル導体等をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート
と、カバーシート等で構成されているものが知られてい
る。コイル導体は、絶縁性シートにそれぞれ設けたビア
ホールを介して電気的に直列に接続され、絶縁性シート
の積み重ね方向に対して平行な軸を有した複数の螺旋状
コイルを形成している。

【０００３】ところで、通常の積層型コモンモードチョ
ークコイルは、コイル導体を設けた絶縁性シートとし
て、同一の厚みのものを用いていた。従って、コイル導
体相互間の距離ｄは、隣り合う螺旋状コイル間の距離Ｄ
と等しかった。

【０００４】しかしながら、近年、電子機器は小型、軽
量で薄型のものが急速に普及しつつある。それに伴い、
コモンモードチョークコイルも小型、軽量で薄型のもの
が求められている。この対策として、絶縁性シートの厚
みを薄くすることが考えられるが、絶縁性シートを単に
薄くするだけでは、コモンモードチョークコイルの信頼
性が低下する。特に、螺旋状コイル間には比較的高い電
圧がかかるため、絶縁性シートを薄くすることによっ
て、螺旋状コイル間の耐電圧が低下したり、螺旋状コイ
ル間の浮遊容量が増加するという新たな問題が発生す
る。

【０００５】そこで、これらの問題を解消するため、前
記特許第２９５８５２３号公報記載のように、各螺旋状
コイルを構成するコイル導体相互間の距離ｄを、隣り合
う螺旋状コイル間の距離Ｄより小さく設定した積層型コ
モンモードチョークコイルが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、螺旋状コイ
ル間の距離Ｄを大きく設定すれば、螺旋状コイル間の耐
電圧の向上や螺旋状コイル間の浮遊容量の低減といった
メリットが期待できる。しかし、螺旋状コイル間の距離
Ｄを大きく設定し過ぎると、螺旋状コイル同士の磁気結
合が低下し、コモンモードチョークコイルとしての性能
が劣ってくる。ここで、螺旋状コイル同士の磁気結合
は、螺旋状コイル間の距離Ｄだけでなく、各螺旋状コイ
ルの厚さａ（ターン数や絶縁性シート厚）によっても変
動する。つまり、螺旋状コイルの厚さａが大きくなるほ
ど、螺旋状コイル間の磁気結合が小さくなる。従って、
性能の優れたコモンモードチョークコイルを得るために
は、螺旋状コイル間の距離Ｄと各螺旋状コイル部の厚さ
ａを磁気結合が小さくならない範囲で設計する必要があ
る。

【０００７】そこで、本発明の目的は、コイル間の磁気
結合に優れた積層型コモンモードチョークコイルを提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る積層型コモンモードチョークコ
イルは、（ａ）複数の絶縁性材料層と複数のコイル導体
を積み重ねて構成した積層体と、（ｂ）前記コイル導体
を電気的に接続して構成し、磁気的に相互に結合された
少なくとも二つ以上のコイルとを備え、（ｃ）前記二つ
以上のコイルが前記積層体の積み重ね方向に配置され、
かつ、隣り合う前記コイル間の距離をＤ（ｍｍ）とし、
前記各コイルの厚さをａ（ｍｍ）としたとき、 Ｄ＋０．３４×ａ−０．３９≦０ ただし、０＜Ｄ≦０．３９、０≦ａ≦１．１４ を満足していること、を特徴とする。ここに、隣り合う
コイル間の距離Ｄは０．０３〜０．２ｍｍの範囲が好ま
しく、各コイルの厚さａは０．０３〜０．４ｍｍの範囲
が好ましい。

【０００９】以上の構成により、コイル間の磁気結合が
優れたコモンモードチョークコイルが得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型コモン
モードチョークコイルの実施形態について添付図面を参
照して説明する。

【００１１】図１に示すように、積層型コモンモードチ
ョークコイル１０はコイル導体１１〜１３，１５〜１８
をそれぞれ表面に設けた絶縁性シート３２と、コイル導
体１４を表面に設けた絶縁性シート３３と、これらの絶
縁性シート３２，３３を積み重ねた上側及び下側に配設
されたカバーシート３４等にて構成されている。コイル
導体１１〜１８は、印刷、スパッタリング、蒸着、フォ
トリソグラフィ等の方法により絶縁性シート３２の表面
に形成されている。コイル導体１１〜１８の材料として
は、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等が使用され
る。

【００１２】一方、本実施形態では、絶縁性シート３２
は、その厚みが従来のコモンモードチョークコイルに用
いられていた絶縁性シートの厚み（例えば４０μｍ程
度）より薄く設定されている。絶縁性シート３３は、そ
の厚みが後述の関係式（１）を満足するように設定され
ている。カバーシート３４の厚みは任意であり、本実施
形態の場合、絶縁性シート３２と同じ厚みに設定されて
いる。シート３２〜３４の材料としては、フェライト等
の磁性体材料やセラミック等の誘電体材料、絶縁体材料
が使用される。本実施形態では、透磁率μが１０〜１０
００（代表値：１００）のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁性
体材料を使用した。

【００１３】コイル導体１１〜１４は、絶縁性シート３
２にそれぞれ設けたビアホール２６ａ〜２６ｃを介し
て、電気的に直列に接続され、巻き方向が時計回り方向
の螺旋状コイルＬａを構成する。コイルＬａの一端部
（即ち、コイル導体１１の引出し部１１ａ）は絶縁性シ
ート３２の奥側の辺の左側に露出し、他端部（即ち、コ
イル導体１４の引出し部１４ａ）は絶縁性シート３３の
手前側の辺の左側に露出している。

【００１４】また、コイル導体１５〜１８は、絶縁性シ
ート３２にそれぞれ設けたビアホール２６ｄ〜２６ｆを
介して電気的に直列に接続され、巻き方向が反時計回り
方向の螺旋状コイルＬｂを構成する。コイルＬｂの一端
部（即ち、コイル導体１５の引出し部１５ａ）は絶縁性
シート３２の手前側の辺の右側に露出し、他端部（即
ち、コイル導体１８の引出し部１８ａ）は絶縁性シート
３２の奥側の辺の右側に露出している。

【００１５】本実施形態は、隣り合うコイルＬａとＬｂ
の巻き方向が相互に逆方向であるため、コイルＬａの出
力側のコイル導体１４等とコイルＬｂの出力側のコイル
導体１５，１６等が近接することになる。従って、コイ
ルＬａの出力側のコイル導体１４等とコイルＬｂの出力
側のコイル導体１５，１６等との間には殆ど電位差が生
じないので、コイル導体１４等とコイル導体１５，１６
等との間に発生する浮遊容量を抑えることができる。こ
の結果、高周波帯域でのノイズ除去効果が優れた積層型
コモンモードチョークコイル１０が得られる。なお、隣
り合うコイルの巻き方向は相互に同方向に巻くものであ
ってもよいことは言うまでもない。

【００１６】以上の絶縁性シート３２，３３とカバーシ
ート３４は、積み重ねられた後、一体的に焼成され、図
２に示すように、積層体２５とされる。積層体２５の奥
側側面の左側及び右側には、それぞれ入力電極１ａ，２
ａが設けられる。積層体２５の手前側側面の左側及び右
側には、それぞれ出力電極１ｂ，２ｂが設けられる。

【００１７】入力電極１ａと出力電極１ｂは、それぞれ
コイルＬａの両端部、具体的には、コイル導体１１の引
出し部１１ａとコイル導体１４の引出し部１４ａに電気
的に接続されている。入力電極２ａと出力電極２ｂは、
それぞれコイルＬｂの両端部、具体的には、コイル導体
１８の引出し部１８ａとコイル導体１５の引出し部１５
ａに電気的に接続されている。これらの入出力電極１ａ
〜２ｂは、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等の導電性ペースト
を塗布後、焼付けたり、あるいは、乾式めっきしたりす
ることによって形成される。

【００１８】図３は、積層型コモンモードチョークコイ
ル１０の構成を模式的に示したものである。コイルＬ
ａ，Ｌｂは積層体２５の積み重ね方向に並置されてい
る。特に、本実施形態の場合は、コイルＬａ，Ｌｂの軸
が積み重ね方向に対して平行であり、しかも、各コイル
Ｌａ，Ｌｂの軸を揃えることにより、コイルＬａ，Ｌｂ
相互間の磁気結合度を大きくしている。このコモンモー
ドチョークコイル１０の電気等価回路は、図４に示され
ている。

【００１９】以上の構成からなるコモンモードチョーク
コイル１０は、積層体２５が磁性体であれば、ノーマル
モードインピーダンスが比較的高く、ノーマルモードノ
イズとコモンモードノイズの両ノイズの除去効果があ
り、伝送信号速度が比較的遅い音声信号ラインなどに取
り付けられて使用される。この場合、隣接しているコイ
ルＬａ，Ｌｂ同士の結合係数は、少なくとも０．２以上
あるほうがよい。結合係数が０．２より小さいと、ビー
ズインダクタ素子を複数（コイル数分）使用した場合
と、特性がほとんど変わらないので、コモンモードチョ
ークコイルとしてのメリットがなくなってしまうからで
ある。

【００２０】従って、コモンモードチョークコイル１０
は、隣接するコイルＬａ，Ｌｂ間の距離Ｄ（ｍｍ）と、
各コイルＬａ，Ｌｂの厚さａ（ｍｍ）とが、以下の関係
式（１）を満足するように設計されることにより、０．
２以上の結合係数を確保している。 Ｄ＋０．３４×ａ−０．３９≦０…（１） ただし、Ｄおよびａは正の値であり、Ｄ≠０なので、 ０＜Ｄ≦０．３９ ０≦ａ≦１．１４ となる。コイルＬａ，Ｌｂの厚さａは、コイルＬａ，Ｌ
ｂのターン数や絶縁性シート３２のシート厚によって決
定される。ａ＝０は、コイルＬａ，Ｌｂの巻回数が１タ
ーンの場合を意味している。

【００２１】図５は、関係式（１）に基づいてシミュレ
ーションした結果を示すグラフである。斜線で表示した
領域が、０．２以上の結合係数が得られる領域である。
特に、距離Ｄが０．０３〜０．２ｍｍの範囲内で、か
つ、厚さａが０．０３〜０．４ｍｍの範囲内のときが、
実用上最も良い。

【００２２】こうして得られた積層型コモンモードチョ
ークコイル１０は、例えば、積層体２５の長さＬが２．
５ｍｍ、幅Ｗが２．０ｍｍ、高さＴが１．２ｍｍ、コイ
ルＬａとＬｂの間の距離Ｄが０．１ｍｍ、各コイルＬ
ａ，Ｌｂの厚さａが０．３５ｍｍ、コイル導体１１〜１
８の厚さおよび幅がそれぞれ１５μｍ，１５０μｍ、コ
イルＬａ，Ｌｂの内径（コイルＬａ，Ｌｂの内部面積相
当）がそれぞれ０．６ｍｍである。あるいは、積層体２
５の長さＬが１．２５ｍｍ、幅Ｗが１．０ｍｍ、高さＴ
が０．５ｍｍ、コイルＬａとＬｂの間の距離Ｄが０．０
５ｍｍ、各コイルＬａ，Ｌｂの厚さａが０．２ｍｍ、コ
イル導体１１〜１８の厚さおよび幅がそれぞれ１５μ
ｍ，１００μｍ、コイルＬａ，Ｌｂの内径（コイルＬ
ａ，Ｌｂの内部面積相当）がそれぞれ０．３ｍｍであ
る。

【００２３】また、本実施形態では、図３に示すよう
に、絶縁性シート３３の厚みを従来のコモンモードチョ
ークコイルの絶縁性シートの厚みと略同じ（例えば４０
μｍ程度）にしたので、コイルＬａとＬｂの間の距離Ｄ
は従来の寸法が確保され、コイルＬａ，Ｌｂ間の耐電圧
が低下したり、コイルＬａ，Ｌｂ間の浮遊容量が増加す
る心配がない。一方、絶縁性シート３２の厚みを従来の
コモンモードチョークコイルの絶縁性シートの厚みより
薄くしたので、コイルＬａを構成するコイル導体１１〜
１４相互間の距離及びコイル導体Ｌｂを構成するコイル
導体１５〜１８相互間の距離が従来より小さい寸法とな
る。従って、コモンモードチョークコイル１０は、積層
体２５の積み重ね方向の寸法を小さくすることができ
る。

【００２４】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更するこ
とができる。

【００２５】例えば前記実施形態では、二つのコイルを
有するコモンモードチョークコイルについて説明した
が、三つ以上のコイルを有するコモンモードチョークコ
イルにも本発明を適用することができる。

【００２６】また、積層型コモンモードチョークコイル
を製造する場合、コイル導体を表面に設けた絶縁性シー
ト等を積み重ねた後、一体的に焼成する工法に必ずしも
限定されない。絶縁性シートは予め焼成されたものを用
いてもよい。また、以下に説明する工法によって積層型
コモンモードチョークコイルを製造してもよい。すなわ
ち、印刷等の手段によりペースト状の絶縁性材料にて絶
縁層を形成した後、その絶縁層の表面にペースト状の導
電性材料を塗布してコイル導体を形成する。次に、ペー
スト状の絶縁性材料を前記コイル導体の上から塗布して
コイル導体が内蔵された絶縁層とする。同様にして、順
に重ね塗りをしながら、コイル導体の必要な箇所の電気
的接続を行うにより、積層構造を有するコモンモードチ
ョークコイルが得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、隣り合うコイル間の距離をＤ（ｍｍ）とし、各
コイルの厚さをａ（ｍｍ）としたとき、 Ｄ＋０．３４×ａ−０．３９≦０ ただし、０＜Ｄ≦０．３９、０≦ａ≦１．１４ を満足するようにＤ，ａを設定したので、適切なコイル
間の磁気結合が得られる。この結果、積層体が磁性体で
あれば、ノーマルモード及びコモンモードの両ノイズ除
去性能に優れたコモンモードチョークコイルを得ること
ができる。

【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
ルの一実施形態の構成を示す分解斜視図。

【図２】図１に示された積層型コモンモードチョークコ
イルの外観を示す斜視図。

【図３】図２に示された積層型コモンモードチョークコ
イルの模式断面図。

【図４】図２に示された積層型コモンモードチョークコ
イルの電気等価回路図。

【図５】コイル間の距離Ｄとコイルの厚さａの関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１０…積層型コモンモードチョークコイル １１〜１８…コイル導体 ２５…積層体 ３２，３３…絶縁性シート Ｌａ，Ｌｂ…コイル Ｄ…コイル間の距離 ａ…コイルの厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絶縁性材料層と複数のコイル導体
   を積み重ねて構成した積層体と、 前記コイル導体を電気的に接続して構成し、磁気的に相
   互に結合された少なくとも二つ以上のコイルとを備え、 前記二つ以上のコイルが前記積層体の積み重ね方向に配
   置され、かつ、隣り合う前記コイル間の距離をＤ（ｍ
   ｍ）とし、前記各コイルの厚さをａ（ｍｍ）としたと
   き、 Ｄ＋０．３４×ａ−０．３９≦０ ただし、０＜Ｄ≦０．３９、０≦ａ≦１．１４ を満足していること、 を特徴とする積層型コモンモードチョークコイル。
2. 【請求項２】 隣り合う前記コイル間の距離Ｄが０．０
   ３〜０．２ｍｍの範囲内であり、各コイルの厚さａが
   ０．０３〜０．４ｍｍの範囲内であることを特徴とする
   請求項１に記載の積層型コモンモードチョークコイル。