JP2005050956A - 積層型コモンモードチョークコイル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低背でかつコモンモードにおいてインピーダンスが高く、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を提供すること。
【解決手段】複数の非磁性絶縁材料を積層し同方向の渦巻状とした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層２０と、非磁性積層体層２０の上下両面に配置された磁性材料層１７、１８とを具備してなる積層体に、第１から第３の内部導体３１〜３３に接続された外部電極が設けられ、非磁性絶縁材料層２０は、外側から順に前記第１から第３の上部導体３１ａ〜３３ａを配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた第２非磁性絶縁材料２２と、外側から順に第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂを配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた第３非磁性絶縁材料２３とを具備して積層されている。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の非磁性絶縁材料を積層し同方向の渦巻状とした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層２０と、非磁性積層体層２０の上下両面に配置された磁性材料層１７、１８とを具備してなる積層体に、第１から第３の内部導体３１〜３３に接続された外部電極が設けられ、非磁性絶縁材料層２０は、外側から順に前記第１から第３の上部導体３１ａ〜３３ａを配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた第２非磁性絶縁材料２２と、外側から順に第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂを配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた第３非磁性絶縁材料２３とを具備して積層されている。
【選択図】 図１
Description
【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。
【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、電流の伝導方向におけるノーマ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。
【０００４】
近年、携帯電話機などの音声回路を有する機器の普及により、このようなコモンモードチョークコイルにおいてもコモンモードノイズだけではなくコイルを３つ組み合わせることによって、スピーカなどの音声信号ラインにおいてノーマルモード（ディファレンシャルモード）ノイズも除去することが要求されている。上記コモンモードチョークコイルに適応した例としては、複数の磁性体シートに設けられた導体がスルーホールを介して接続されることにより１ターン以上のソレノイド巻きのコイルパターンが形成された積層体を構成し、この積層体を磁性体シートの積み重ね方向に３つ重ねて配置したものが知られている。なお、各コイルは、隣接するコイルの巻き方向が相互に逆方向となるように積層されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２７３９５３号公報 （第２−３頁、第１図）
【０００６】
このコモンモードチョークコイルによれば、隣接するコイルの巻き方向を相互に逆方向とすることで、隣り合う２つのコイルの入力側又は出力側の導体が近接するように配されるため、近接する導体間の電位差を小さくすることができる。このため、隣接する２つのコイル間の浮遊容量を低減することができ、高周波特性の向上が図られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術のコモンモードチョークコイルでは、そのコイル配置が複数のコイルを積層した多層構造であるため、コイルが形成されている部分に応力が集中し、内部にクラックが発生し易いという問題があった。また、隣接する各コイルの巻き方向を逆方向とすることで浮遊容量を低減しているため、互いに磁束を弱めあい、コモンモードインピーダンスが低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低背でかつコモンモードにおいてインピーダンスが高く、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明に係る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３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制する。また、互いの磁束が影響を及ぼし合う内部導体、すなわち磁気結合に寄与する内部導体の長さ（線長）を長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルは、前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、長さの等しい第１から第３の内部導体は互いの磁束を打ち消しあうことができるため、ノーマルモードにおけるインピーダンスを低減させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルは、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さがなどしくされていると共に、第１から第３の非磁気結合導体を異なる非磁性絶縁材料上に形成することで各内部導体に磁気結合に寄与しない部分が設けられるので、各内部導体のインピーダンスを同一にし、かつノーマルモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る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３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層されることを特徴とする。
この発明によれば、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に渦巻き状に形成されているので、低背でかつコモンモードインピーダンスが大きい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。
【００１４】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さをなどしくするので、ノーマルモードインピーダンスが小さい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。
【００１５】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さがなどしくされていると共に、第１から第３の非磁気結合導体を異なる非磁性絶縁材料上に形成することで各内部導体に磁気結合に寄与しない部分が設けられるので、各内部導体のインピーダンスを同一にし、かつノーマルモードノイズの除去性能を向上させた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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるコモンモードチョークコイル及びその製造方法の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は本実施形態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は本実施形態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。
【００１７】
図１及び図２において、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３組の内部導体と引出電極を介して接続されている６つの外部電極１１〜１６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又は複数層よりなる磁性材料層１７、１８を配置してある。そして、これら上下の磁性材料層１７、１８の間には、少なくとも２層よりなる非磁性絶縁材料層２０を配置してある。
【００１８】
磁性材料層１７、１８は、それぞれが磁性材料１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び磁性材料１８ａ、１８ｂ、１８ｃを３層に積層した構成とされる。ここで、磁性材料層１７、１８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、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトなどがある。
なお、磁性材料層１７、１８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。
【００１９】
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（非磁性絶縁材料Ａ）２２、第３非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｂ）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、例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などがある。
なお、第１非磁性絶縁材料２１及び第４非磁性材料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。
【００２０】
さて、上述した４層の非磁性絶縁材料のうち、中間部の第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３には、それぞれの上面に渦巻状（スパイラル状）とした第１の上部導体３１ａ、第２の上部導体３２ａ、第３の上部導体３３ａ及び第１の下部導体３１ｂ、第２の下部導体３２ｂ、第３の下部導体３３ｂが設けられている。なお、これらの各導体３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂは、例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形成したものである。
【００２１】
このうち、第１から第３の上部導体は、第２非磁性絶縁材料２２の上面に形成され、それぞれが１ターン以上の渦巻状となっている。そして、外側から順に、第１の上部導体３１ａ、第２の上部導体３２ａ、第３の上部導体３３ａが略平行に配置され、互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第１から第３の上部導体を１つの組とした場合、この１組が渦巻状になっており、その渦巻方向は、上面視において第１から第３の上部導体が共に同じ方向となっている。
【００２２】
第１の上部導体３１ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１１に接続される引出電極３５が形成されている。また、第１の上部導体３１ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第１スルーホール２２ａが設けられている。この結果、第１の上部導体３１ａの他端側は、第１スルーホール２２ａを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第１の下部導体３１ｂと電気的に接続されて第１の内部導体３１が構成されている。
【００２３】
同様に、第２の上部導体３２ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１３に接続される引出電極３６が形成されている。また、第２の下部導体３２ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第２スルーホール２２ｂが設けられている。この結果、第２の上部導体３２ａの他端側は、第２スルーホール２２ｂを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第２の下部導体３２ｂと電気的に接続されて第２の内部導体３２が構成されている。
【００２４】
同様に、第３の上部導体３３ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１５に接続される引出電極３７が形成されている。また、第３の上部導体３３ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第３スルーホール２２ｃが設けられている。この結果、第３の上部導体３３ａの他端側は、第３スルーホール２２ｃを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第３の下部導体３３ｂと電気的に接続されて第３の内部導体３３が構成されている。
【００２５】
また、第１から第３の下部導体は、第３非磁性絶縁材料２３の上面に形成され、それぞれが１ターン以上の渦巻状となっている。この場合においても、上述した第２非磁性絶縁材料２２の上部導体配置と同様に、外側から順に、第１の下部導体３１ｂ、第２の下部導体３２ｂ、第３の下部導体３３ｂが略平行に配置され、互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第１から第３の下部導体を１つの組とした場合、この１組が渦巻状になっており、その渦巻方向は、上面視において第１から第３の下部導体が共に同じ方向となっており、しかも、上述した第１から第３の上部導体とも同方向となっている。
【００２６】
第１の下部導体３１ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１２に接続される引出電極３８が形成されている。また、第１の下部導体３１ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部が、第１スルーホール２２ａを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２に形成されている第１の上部導体３１ａと電気的に接続されている。
同様に、第２の下部導体３２ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には外部電極１４に接続される引出電極３９が形成されている。また、第２の下部導体３２ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、第２スルーホール２２ｂを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２側に形成されている第２の上部導体３２ａと電気的に接続されている。
同様に、第３の下部導体３３ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には外部電極１６に接続される引出電極４０が形成されている。また、第２の下部導体３３ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、第３スルーホール２２ｃを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２側に形成されている第３の上部導体３３ａと電気的に接続されている。
【００２７】
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（例えば矩形状）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、中間位置となる第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を用いて穴あけ加工を施し、スルーホール２２ａ、２２ｂ、２２ｃを設ける。
【００２８】
次に、第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３の上面に、それぞれ１ターン以上の第１から第３の上部導体及び第１から第３の下部導体を、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。
【００２９】
この時、第１の上部導体３１ａの一端には引出電極３５が、第２の上部導体３２ａの一端には引出電極３６が、第３の上部導体３３ａの一端には引出電極３７が、第１の下部導体３１ｂの一端には引出電極３８が、第２の下部導体３２ｂの一端には引出電極３９が、そして第３の下部導体３３ｂの一端には引出電極４０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、２２ｃ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、導体側に凸状の電極部（図示略）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。
【００３０】
次に、第１から第４非磁性絶縁材料を積層し、非磁性絶縁材料層２０を形成する。これにより、第１の上部導体３１ａ及び第１の下部導体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の上部導体３２ａ及び第２の下部導体３２ｂがスルーホール２２ｂを介して電気的に接続され、また、第３の上部導体３３ａ及び第２の下部導体３３ｂがスルーホール２２ｃを介して電気的に接続される。
なお、磁性材料層１７、１８は、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。
【００３１】
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３５〜４０と接続させて、銀などの導電体からなる外部電極１１〜１６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の内部導体３１、第２の内部導体３２及び第３の内部導体３３の有効長さを等しくした構成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１１〜１６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。
【００３２】
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、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制する。また、磁気結合に寄与する内部導体の長さを長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００３３】
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から第３の上部導体が影響し合って矢印Ｚ１、Ｚ２のように磁気結合し、同時に、第１から第３の下部導体が影響し合って矢印Ｚ３、Ｚ４のように磁気結合する。この結果、矢印Ｚ５、Ｚ６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。すなわち、磁気結合に寄与する内部導体の長さを十分に確保することでコモンモードにおけるインピーダンスを高くしてノイズ除去性能が向上した積層型のコモンモードチョークコイル１０となる。
【００３４】
次に、第２の実施形態について図４及び図５を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第１の実施形態と同様であり、上述の第１の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図４においては、図１と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
【００３５】
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では第１から第３の内部導体の有効長さが異なる構成であるのに対して、第２の実施形態におけるコモンモードチョークコイル５０は、第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされている点である。
第２非磁性絶縁材料２２側及び第３非磁絶縁材料２３側で共に内側に配置され、第３スルーホール２２ｃを介して電気的に接続されている第３の内部導体３３は、その全長が外側に配置されている第１の内部導体３１及び第２の内部導体３２より短くなる。そこで、内部導体の有効長さをできるだけ大きく確保するため、最も短い第３の内部導体３３側を全て使用すると共に、第３の内部導体３３の長さに合わせて第１の内部導体３１及び第２の内部導体３２の内側にダミー部が設けられている。
【００３６】
これを具体的に説明すると、第１の上部導体３１ａの外側端部から内側端部方向へ、第３の上部導体３３ａと同じ有効長さを確保した位置に第１スルーホール５１ａを設け、第１スルーホール５１ａより内側となる一部の第１の上部導体３１ａについては、コイルとして機能しないダミー部とされる。また、第１スルーホール５１ａを介して電気的に接続される第１の下部導体３１ｂ側でも、第１スルーホール５１ａより外側の部分は第３の下部導体３３ｂと有効長さが等しいしいコイルとして機能し、第１スルーホール５１ａより内側の部分はダミー部とされる。
同様に、第２の上部導体３２ａの外側端部から内側端部方向へ、第３の上部導体３３ａと同じ有効長さを確保した位置に第２スルーホール５１ｂを設け、第２スルーホール５１ｂを介して電気的に接続される第２の下部導体３２ｂ側でも、第２スルーホール５１ｂより外側の部分は第３の下部導体３３ｂと有効長さが等しいコイルとして機能する。
なお、第１の上部導体３１ａ、第１の下部導体３１ｂ、第２の上部導体３２ａ及び第２の下部導体３２ｂのダミー部については、最初から導体部を形成しないことも可能である。
【００３７】
したがって、第１の上部導体３１ａの外側端部から第１スルーホール５１ａを経て第１の下部導体３１ｂの外側端部までが通電可能に連続して第１のコイルを形成する実質的な第１の内部導体３１となり、第２の上部導体３２ａの外側端部から第２スルーホール５１ｂを経て第２の下部導体３２ｂの外側端部までが通電可能に連続して第２のコイルを形成する第２の内部導体３２となり、第３の上部導体３３ａの外側端部から第３スルーホール２２ｃを経て第３の下部導体３３ｂの外側端部までが通電可能に連続して第３のコイルを形成する実質的な第３の内部導体３１となり、３つのコイルを形成する第１の内部導体３１、第２の内部導体３２及び第３の内部導体３３のコイル有効長さ（渦巻き長さ）はなどしくなる。
【００３８】
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５０について、以下にその製造方法を説明する。
先ず、所定の形状（例えば矩形状）としたシート状の第１から第４非磁性絶縁材料を作製し、中間位置となる第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を用いて穴あけ加工を施すことによってスルーホール５１ａ、５１ｂ、２２ｃを設ける。
その後、第１の実施形態と同様の方法でコモンモードチョークコイル５０を製造する。
【００３９】
図５は、上述したコモンモードチョークコイル５０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、上述と同様に、矢印Ｚ７〜Ｚ１０のように磁気結合し、コモンモードチョークコイル５０全体に矢印Ｚ１１、Ｚ１２で示すような大きな磁気結合が生じる。ここで、第１から第３の内部導体の有効長さが等しいため、この二つの磁束が打ち消しあい、ノーマルモードのインピーダンスをより低減することができる。すなわち、ノーマルモードにおけるインピーダンスを低減した積層型のコモンモードチョークコイル５０となる。
【００４０】
次に、第３の実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第１の実施形態と同様であり、上述の第１の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図４においては、図１と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
【００４１】
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では第１から第３の上部導体が、第２非磁性絶縁材料上に形成された構成であるのに対して、第３の実施形態におけるコモンモードチョークコイル６０は、第１から第３の内部導体６１〜６３が、第１の実施形態の第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂと、それぞれ異なる非磁性絶縁材料上に形成された第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａとにより形成される。第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂは、それぞれ第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａに接続され、第１の内部導体６１及び第１の非磁気結合導体６１ａの和と、第２の内部導体６２及び第２の非磁気結合導体６２ａの和と、第３の内部導体６３及び第３の非磁気結合導体６３ａの和とのが同じに設定されている点である。
【００４２】
すなわち、第１非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｃ）２１の上面に、第１の非磁気結合導体６１ａが設けられ、第２非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｄ）２２の上面に、第２の非磁気結合導体６２ａが設けられ、第４非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｅ）２４の上面に、第３の非磁気結合導体６３ａ設けられている。
この第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａは、内部側の一端がそれぞれスルーホール６４ａ〜６４ｃを介して第１から第３の内部導体に接続され、他端がそれぞれ引出電極６５〜６７に接続されている。
ここで、各非磁気結合導体は、巻き方向が同じにされると共に上面視で重なることがないように設けられている。
【００４３】
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６０について、以下にその製造方法を説明する。
先ず、所定の形状（例えば矩形状）としたシート状の第１から第４非磁性絶縁材料を作製し、第１から第３非磁性絶縁材料の所定位置に、レーザ、パンチングなど周知の手法を用いて穴あけ加工を施すことによってスルーホール６４ａ〜６４ｃを設ける。
その後、第１の実施形態と同様の方法でコモンモードチョークコイル６０を製造する。
【００４４】
図７は、上述したコモンモードチョークコイル６０において、コモンモード時において、ノーマル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、上述と同様に、矢印Ｚ１３、Ｚ１４のように磁気結合し、コモンモードチョークコイル６０全体に矢印Ｚ１５、Ｚ１６で示すような大きな磁気結合が生じる。ここで、第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６１ｃでそれぞれ矢印Ｚ１７〜Ｚ１９のように磁気結合に寄与しない磁界も発生するため、ノーマルモードにおけるインピーダンスを向上させることができる。すなわち、ノーマルモードノイズを低減できる積層型のコモンモードチョークコイル６０となる。また、長さが同じとされているので、インピーダンスを同一にすることができる。
【００４５】
なお、上述した第３の実施形態において第１から第３の内部導体６１〜６３は１つの非磁性絶縁材料上にのみ形成されていたが、多層構造としてもよい。このようにすることによって、磁気結合に寄与する内部導体を長くし、コモンモードにおけるインピーダンスを高くしてノイズ除去性能の向上が図れる。
また、第３の実施形態において第２の実施形態と同様に第１及び第２の内部導体６１、６２にダミー部を設け、第１から第３の内部導体６１〜６３の有効長さを同じとしてもよい。このようにすることによって、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。
【００４６】
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。
例えば、上述したコモンモードチョークコイルは、上述した構成のものを複数組並べて、アレイ化することも可能である。
【００４７】
【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は、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制すると共に、互いの磁束が影響を及ぼし合う内部導体、すなわち磁気結合に寄与する内部導体の長さ（線長）を長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００４８】
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、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に渦巻き状に形成されているので、低背でかつコモンモードインピーダンスが大きい積層型コモンモードチョークコイルの製造を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す外観斜視図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態における積層型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。
【図４】本発明に係る第２の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態における積層型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。
【図６】本発明に係る第３の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図７】本発明に係る第３の実施形態における積層型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。
【符号の説明】
１０、５０、６０ 積層型コモンモードチョークコイル
１１、１２、１３、１４、１５、１６ 外部電極
１７、１８ 磁性材料層
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 磁性材料
２０ 非磁性絶縁材料層
２１ 第１非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｄ）
２２ 第２非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ａ、非磁性絶縁材料Ｃ）
２３ 第３非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｂ）
２４ 第４非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｅ）
３１、６１ 第１の内部導体
３２、６２ 第２の内部導体
３３、６３ 第３の内部導体
３１ａ 第１の上部導体
３２ａ 第２の上部導体
３３ａ 第３の上部導体
３１ｂ 第１の下部導体
３２ｂ 第２の下部導体
３３ｂ 第３の下部導体
６１ａ 第１の非磁気結合導体
６２ａ 第２の非磁気結合導体
６３ａ 第３の非磁気結合導体
【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。
【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、電流の伝導方向におけるノーマ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。
【０００４】
近年、携帯電話機などの音声回路を有する機器の普及により、このようなコモンモードチョークコイルにおいてもコモンモードノイズだけではなくコイルを３つ組み合わせることによって、スピーカなどの音声信号ラインにおいてノーマルモード（ディファレンシャルモード）ノイズも除去することが要求されている。上記コモンモードチョークコイルに適応した例としては、複数の磁性体シートに設けられた導体がスルーホールを介して接続されることにより１ターン以上のソレノイド巻きのコイルパターンが形成された積層体を構成し、この積層体を磁性体シートの積み重ね方向に３つ重ねて配置したものが知られている。なお、各コイルは、隣接するコイルの巻き方向が相互に逆方向となるように積層されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２７３９５３号公報 （第２−３頁、第１図）
【０００６】
このコモンモードチョークコイルによれば、隣接するコイルの巻き方向を相互に逆方向とすることで、隣り合う２つのコイルの入力側又は出力側の導体が近接するように配されるため、近接する導体間の電位差を小さくすることができる。このため、隣接する２つのコイル間の浮遊容量を低減することができ、高周波特性の向上が図られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術のコモンモードチョークコイルでは、そのコイル配置が複数のコイルを積層した多層構造であるため、コイルが形成されている部分に応力が集中し、内部にクラックが発生し易いという問題があった。また、隣接する各コイルの巻き方向を逆方向とすることで浮遊容量を低減しているため、互いに磁束を弱めあい、コモンモードインピーダンスが低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低背でかつコモンモードにおいてインピーダンスが高く、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明に係る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３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制する。また、互いの磁束が影響を及ぼし合う内部導体、すなわち磁気結合に寄与する内部導体の長さ（線長）を長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルは、前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、長さの等しい第１から第３の内部導体は互いの磁束を打ち消しあうことができるため、ノーマルモードにおけるインピーダンスを低減させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルは、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さがなどしくされていると共に、第１から第３の非磁気結合導体を異なる非磁性絶縁材料上に形成することで各内部導体に磁気結合に寄与しない部分が設けられるので、各内部導体のインピーダンスを同一にし、かつノーマルモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る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３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層されることを特徴とする。
この発明によれば、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に渦巻き状に形成されているので、低背でかつコモンモードインピーダンスが大きい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。
【００１４】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さをなどしくするので、ノーマルモードインピーダンスが小さい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。
【００１５】
また、本発明に係る積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされていることが好ましい。
この発明によれば、第１から第３の内部導体の有効長さがなどしくされていると共に、第１から第３の非磁気結合導体を異なる非磁性絶縁材料上に形成することで各内部導体に磁気結合に寄与しない部分が設けられるので、各内部導体のインピーダンスを同一にし、かつノーマルモードノイズの除去性能を向上させた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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるコモンモードチョークコイル及びその製造方法の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は本実施形態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は本実施形態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。
【００１７】
図１及び図２において、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３組の内部導体と引出電極を介して接続されている６つの外部電極１１〜１６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又は複数層よりなる磁性材料層１７、１８を配置してある。そして、これら上下の磁性材料層１７、１８の間には、少なくとも２層よりなる非磁性絶縁材料層２０を配置してある。
【００１８】
磁性材料層１７、１８は、それぞれが磁性材料１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び磁性材料１８ａ、１８ｂ、１８ｃを３層に積層した構成とされる。ここで、磁性材料層１７、１８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、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトなどがある。
なお、磁性材料層１７、１８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。
【００１９】
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（非磁性絶縁材料Ａ）２２、第３非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｂ）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、例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などがある。
なお、第１非磁性絶縁材料２１及び第４非磁性材料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。
【００２０】
さて、上述した４層の非磁性絶縁材料のうち、中間部の第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３には、それぞれの上面に渦巻状（スパイラル状）とした第１の上部導体３１ａ、第２の上部導体３２ａ、第３の上部導体３３ａ及び第１の下部導体３１ｂ、第２の下部導体３２ｂ、第３の下部導体３３ｂが設けられている。なお、これらの各導体３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂは、例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形成したものである。
【００２１】
このうち、第１から第３の上部導体は、第２非磁性絶縁材料２２の上面に形成され、それぞれが１ターン以上の渦巻状となっている。そして、外側から順に、第１の上部導体３１ａ、第２の上部導体３２ａ、第３の上部導体３３ａが略平行に配置され、互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第１から第３の上部導体を１つの組とした場合、この１組が渦巻状になっており、その渦巻方向は、上面視において第１から第３の上部導体が共に同じ方向となっている。
【００２２】
第１の上部導体３１ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１１に接続される引出電極３５が形成されている。また、第１の上部導体３１ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第１スルーホール２２ａが設けられている。この結果、第１の上部導体３１ａの他端側は、第１スルーホール２２ａを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第１の下部導体３１ｂと電気的に接続されて第１の内部導体３１が構成されている。
【００２３】
同様に、第２の上部導体３２ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１３に接続される引出電極３６が形成されている。また、第２の下部導体３２ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第２スルーホール２２ｂが設けられている。この結果、第２の上部導体３２ａの他端側は、第２スルーホール２２ｂを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第２の下部導体３２ｂと電気的に接続されて第２の内部導体３２が構成されている。
【００２４】
同様に、第３の上部導体３３ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１５に接続される引出電極３７が形成されている。また、第３の上部導体３３ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、第２非磁性絶縁材料２２を貫通する第３スルーホール２２ｃが設けられている。この結果、第３の上部導体３３ａの他端側は、第３スルーホール２２ｃを介して、後述する第３非磁性絶縁材料２３側に形成されている第３の下部導体３３ｂと電気的に接続されて第３の内部導体３３が構成されている。
【００２５】
また、第１から第３の下部導体は、第３非磁性絶縁材料２３の上面に形成され、それぞれが１ターン以上の渦巻状となっている。この場合においても、上述した第２非磁性絶縁材料２２の上部導体配置と同様に、外側から順に、第１の下部導体３１ｂ、第２の下部導体３２ｂ、第３の下部導体３３ｂが略平行に配置され、互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第１から第３の下部導体を１つの組とした場合、この１組が渦巻状になっており、その渦巻方向は、上面視において第１から第３の下部導体が共に同じ方向となっており、しかも、上述した第１から第３の上部導体とも同方向となっている。
【００２６】
第１の下部導体３１ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１２に接続される引出電極３８が形成されている。また、第１の下部導体３１ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部が、第１スルーホール２２ａを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２に形成されている第１の上部導体３１ａと電気的に接続されている。
同様に、第２の下部導体３２ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には外部電極１４に接続される引出電極３９が形成されている。また、第２の下部導体３２ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、第２スルーホール２２ｂを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２側に形成されている第２の上部導体３２ａと電気的に接続されている。
同様に、第３の下部導体３３ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には外部電極１６に接続される引出電極４０が形成されている。また、第２の下部導体３３ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、第３スルーホール２２ｃを介して上述した第２非磁性絶縁材料２２側に形成されている第３の上部導体３３ａと電気的に接続されている。
【００２７】
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（例えば矩形状）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、中間位置となる第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を用いて穴あけ加工を施し、スルーホール２２ａ、２２ｂ、２２ｃを設ける。
【００２８】
次に、第２非磁性絶縁材料２２及び第３非磁性絶縁材料２３の上面に、それぞれ１ターン以上の第１から第３の上部導体及び第１から第３の下部導体を、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。
【００２９】
この時、第１の上部導体３１ａの一端には引出電極３５が、第２の上部導体３２ａの一端には引出電極３６が、第３の上部導体３３ａの一端には引出電極３７が、第１の下部導体３１ｂの一端には引出電極３８が、第２の下部導体３２ｂの一端には引出電極３９が、そして第３の下部導体３３ｂの一端には引出電極４０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、２２ｃ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、導体側に凸状の電極部（図示略）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。
【００３０】
次に、第１から第４非磁性絶縁材料を積層し、非磁性絶縁材料層２０を形成する。これにより、第１の上部導体３１ａ及び第１の下部導体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の上部導体３２ａ及び第２の下部導体３２ｂがスルーホール２２ｂを介して電気的に接続され、また、第３の上部導体３３ａ及び第２の下部導体３３ｂがスルーホール２２ｃを介して電気的に接続される。
なお、磁性材料層１７、１８は、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。
【００３１】
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３５〜４０と接続させて、銀などの導電体からなる外部電極１１〜１６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の内部導体３１、第２の内部導体３２及び第３の内部導体３３の有効長さを等しくした構成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１１〜１６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。
【００３２】
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、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制する。また、磁気結合に寄与する内部導体の長さを長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００３３】
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から第３の上部導体が影響し合って矢印Ｚ１、Ｚ２のように磁気結合し、同時に、第１から第３の下部導体が影響し合って矢印Ｚ３、Ｚ４のように磁気結合する。この結果、矢印Ｚ５、Ｚ６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。すなわち、磁気結合に寄与する内部導体の長さを十分に確保することでコモンモードにおけるインピーダンスを高くしてノイズ除去性能が向上した積層型のコモンモードチョークコイル１０となる。
【００３４】
次に、第２の実施形態について図４及び図５を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第１の実施形態と同様であり、上述の第１の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図４においては、図１と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
【００３５】
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では第１から第３の内部導体の有効長さが異なる構成であるのに対して、第２の実施形態におけるコモンモードチョークコイル５０は、第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされている点である。
第２非磁性絶縁材料２２側及び第３非磁絶縁材料２３側で共に内側に配置され、第３スルーホール２２ｃを介して電気的に接続されている第３の内部導体３３は、その全長が外側に配置されている第１の内部導体３１及び第２の内部導体３２より短くなる。そこで、内部導体の有効長さをできるだけ大きく確保するため、最も短い第３の内部導体３３側を全て使用すると共に、第３の内部導体３３の長さに合わせて第１の内部導体３１及び第２の内部導体３２の内側にダミー部が設けられている。
【００３６】
これを具体的に説明すると、第１の上部導体３１ａの外側端部から内側端部方向へ、第３の上部導体３３ａと同じ有効長さを確保した位置に第１スルーホール５１ａを設け、第１スルーホール５１ａより内側となる一部の第１の上部導体３１ａについては、コイルとして機能しないダミー部とされる。また、第１スルーホール５１ａを介して電気的に接続される第１の下部導体３１ｂ側でも、第１スルーホール５１ａより外側の部分は第３の下部導体３３ｂと有効長さが等しいしいコイルとして機能し、第１スルーホール５１ａより内側の部分はダミー部とされる。
同様に、第２の上部導体３２ａの外側端部から内側端部方向へ、第３の上部導体３３ａと同じ有効長さを確保した位置に第２スルーホール５１ｂを設け、第２スルーホール５１ｂを介して電気的に接続される第２の下部導体３２ｂ側でも、第２スルーホール５１ｂより外側の部分は第３の下部導体３３ｂと有効長さが等しいコイルとして機能する。
なお、第１の上部導体３１ａ、第１の下部導体３１ｂ、第２の上部導体３２ａ及び第２の下部導体３２ｂのダミー部については、最初から導体部を形成しないことも可能である。
【００３７】
したがって、第１の上部導体３１ａの外側端部から第１スルーホール５１ａを経て第１の下部導体３１ｂの外側端部までが通電可能に連続して第１のコイルを形成する実質的な第１の内部導体３１となり、第２の上部導体３２ａの外側端部から第２スルーホール５１ｂを経て第２の下部導体３２ｂの外側端部までが通電可能に連続して第２のコイルを形成する第２の内部導体３２となり、第３の上部導体３３ａの外側端部から第３スルーホール２２ｃを経て第３の下部導体３３ｂの外側端部までが通電可能に連続して第３のコイルを形成する実質的な第３の内部導体３１となり、３つのコイルを形成する第１の内部導体３１、第２の内部導体３２及び第３の内部導体３３のコイル有効長さ（渦巻き長さ）はなどしくなる。
【００３８】
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５０について、以下にその製造方法を説明する。
先ず、所定の形状（例えば矩形状）としたシート状の第１から第４非磁性絶縁材料を作製し、中間位置となる第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を用いて穴あけ加工を施すことによってスルーホール５１ａ、５１ｂ、２２ｃを設ける。
その後、第１の実施形態と同様の方法でコモンモードチョークコイル５０を製造する。
【００３９】
図５は、上述したコモンモードチョークコイル５０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、上述と同様に、矢印Ｚ７〜Ｚ１０のように磁気結合し、コモンモードチョークコイル５０全体に矢印Ｚ１１、Ｚ１２で示すような大きな磁気結合が生じる。ここで、第１から第３の内部導体の有効長さが等しいため、この二つの磁束が打ち消しあい、ノーマルモードのインピーダンスをより低減することができる。すなわち、ノーマルモードにおけるインピーダンスを低減した積層型のコモンモードチョークコイル５０となる。
【００４０】
次に、第３の実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第１の実施形態と同様であり、上述の第１の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図４においては、図１と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
【００４１】
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では第１から第３の上部導体が、第２非磁性絶縁材料上に形成された構成であるのに対して、第３の実施形態におけるコモンモードチョークコイル６０は、第１から第３の内部導体６１〜６３が、第１の実施形態の第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂと、それぞれ異なる非磁性絶縁材料上に形成された第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａとにより形成される。第１から第３の下部導体３１ｂ〜３３ｂは、それぞれ第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａに接続され、第１の内部導体６１及び第１の非磁気結合導体６１ａの和と、第２の内部導体６２及び第２の非磁気結合導体６２ａの和と、第３の内部導体６３及び第３の非磁気結合導体６３ａの和とのが同じに設定されている点である。
【００４２】
すなわち、第１非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｃ）２１の上面に、第１の非磁気結合導体６１ａが設けられ、第２非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｄ）２２の上面に、第２の非磁気結合導体６２ａが設けられ、第４非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｅ）２４の上面に、第３の非磁気結合導体６３ａ設けられている。
この第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６３ａは、内部側の一端がそれぞれスルーホール６４ａ〜６４ｃを介して第１から第３の内部導体に接続され、他端がそれぞれ引出電極６５〜６７に接続されている。
ここで、各非磁気結合導体は、巻き方向が同じにされると共に上面視で重なることがないように設けられている。
【００４３】
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６０について、以下にその製造方法を説明する。
先ず、所定の形状（例えば矩形状）としたシート状の第１から第４非磁性絶縁材料を作製し、第１から第３非磁性絶縁材料の所定位置に、レーザ、パンチングなど周知の手法を用いて穴あけ加工を施すことによってスルーホール６４ａ〜６４ｃを設ける。
その後、第１の実施形態と同様の方法でコモンモードチョークコイル６０を製造する。
【００４４】
図７は、上述したコモンモードチョークコイル６０において、コモンモード時において、ノーマル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、上述と同様に、矢印Ｚ１３、Ｚ１４のように磁気結合し、コモンモードチョークコイル６０全体に矢印Ｚ１５、Ｚ１６で示すような大きな磁気結合が生じる。ここで、第１から第３の非磁気結合導体６１ａ〜６１ｃでそれぞれ矢印Ｚ１７〜Ｚ１９のように磁気結合に寄与しない磁界も発生するため、ノーマルモードにおけるインピーダンスを向上させることができる。すなわち、ノーマルモードノイズを低減できる積層型のコモンモードチョークコイル６０となる。また、長さが同じとされているので、インピーダンスを同一にすることができる。
【００４５】
なお、上述した第３の実施形態において第１から第３の内部導体６１〜６３は１つの非磁性絶縁材料上にのみ形成されていたが、多層構造としてもよい。このようにすることによって、磁気結合に寄与する内部導体を長くし、コモンモードにおけるインピーダンスを高くしてノイズ除去性能の向上が図れる。
また、第３の実施形態において第２の実施形態と同様に第１及び第２の内部導体６１、６２にダミー部を設け、第１から第３の内部導体６１〜６３の有効長さを同じとしてもよい。このようにすることによって、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。
【００４６】
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。
例えば、上述したコモンモードチョークコイルは、上述した構成のものを複数組並べて、アレイ化することも可能である。
【００４７】
【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は、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に３ラインのバイファイラスパイラル巻きとして形成されているので、より低背とすることができ、第１から第３の内部導体に係る応力を緩和しコモンモードチョークコイル内のクラックの発生を抑制すると共に、互いの磁束が影響を及ぼし合う内部導体、すなわち磁気結合に寄与する内部導体の長さ（線長）を長く設定することができるので、コモンモードインピーダンスを高くし、コモンモードノイズの除去性能を向上させることができる。
【００４８】
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、第１から第３の内部導体がいずれも同一の非磁性絶縁性材料内に渦巻き状に形成されているので、低背でかつコモンモードインピーダンスが大きい積層型コモンモードチョークコイルの製造を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す外観斜視図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態における積層型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。
【図４】本発明に係る第２の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態における積層型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。
【図６】本発明に係る第３の実施形態における積層型コモンモードチョークコイルを示す分解斜視図である。
【図７】本発明に係る第３の実施形態における積層型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。
【符号の説明】
１０、５０、６０ 積層型コモンモードチョークコイル
１１、１２、１３、１４、１５、１６ 外部電極
１７、１８ 磁性材料層
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 磁性材料
２０ 非磁性絶縁材料層
２１ 第１非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｄ）
２２ 第２非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ａ、非磁性絶縁材料Ｃ）
２３ 第３非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｂ）
２４ 第４非磁性絶縁材料（非磁性絶縁材料Ｅ）
３１、６１ 第１の内部導体
３２、６２ 第２の内部導体
３３、６３ 第３の内部導体
３１ａ 第１の上部導体
３２ａ 第２の上部導体
３３ａ 第３の上部導体
３１ｂ 第１の下部導体
３２ｂ 第２の下部導体
３３ｂ 第３の下部導体
６１ａ 第１の非磁気結合導体
６２ａ 第２の非磁気結合導体
６３ａ 第３の非磁気結合導体
Claims (6)
- 複数の非磁性絶縁材料を積層し３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、
前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層され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。 - 前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされてい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。
- 前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、
前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされてい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。 - 複数の非磁性絶縁材料を積層し３ラインのバイファイラスパイラル巻きとした第１から第３の内部導体を形成する非磁性絶縁材料層と、該非磁性積層体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から第３の内部導体に接続された外部電極が設けられ、
前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の上部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ａと、外側から順に第１から第３の下部導体を配置して互いに短絡しないようそれぞれを１ターン以上設けた非磁性絶縁材料Ｂとを具備し、前記非磁性絶縁材料Ａと前記非磁性絶縁材料Ｂとが隣接して積層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。 - 前記第１から第３の内部導体の有効長さが同じとされていることを特徴とする請求項４に記載の積層型コモンモードチョークコイルの製造方法。
- 前記非磁性絶縁材料層は、外側から順に第１から第３の内部導体を配置して互いに短絡しないようにそれぞれ１ターン以上設けた１又は複数の非磁性絶縁材料と、前記第１の内部導体に接続される第１の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｃと、前記第２の内部導体に接続される第２の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｄと、前記第３の内部導体に接続される第３の非磁気結合導体が配置された非磁性絶縁材料Ｅとを具備して積層され、
前記第１の内部導体及び前記第１の非磁気結合導体の長さの和と、前記第２の内部導体及び前記第２の非磁気結合導体の長さの和と、前記第３の内部導体及び前記第３の非磁気結合導体の長さの和とが同じとされていることを特徴とする請求項４に記載の積層型コモンモードチョークコイルの製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
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