JP2006073958A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 巻線により構成されるインダクタ成分と実質的に磁気結合していないインダクタ成分のインダクタンス値を調整することが可能なコイル部品を提供すること。
【解決手段】 第１及び第２の電極３１，３２，４１，４２は、接続部３３，４３、端子部３４，４４及び導体部３５，４５を有する。接続部３３は、第１の導体線の端部が電気的に接続される。導体部３５は、接続部３３と端子部３４とを電気的に接続する。第１の電極３１の導体部３５の幅は、接続部３３及び端子部３４の幅よりも狭く設定される。接続部４３は、第２の導体線の端部が電気的に接続される。導体部４５は、接続部４３と端子部４４とを電気的に接続する。第２の電極４１の導体部４５の幅は、接続部４３及び端子部４４の幅よりも狭く設定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、コイル部品に関する。

この種のコイル部品として、巻芯部と当該巻芯部の軸方向の両端に形成された鍔部とを有するコアと、巻芯部に巻回された巻線と、鍔部に設けられた電極と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたコイル部品は、コモンモードチョークコイル（コモンモードフィルタ）である。
特開２００３−１６８６１１号公報

本発明は、巻線により構成されるインダクタ成分と実質的に磁気結合していないインダクタ成分のインダクタンス値を調整することが可能なコイル部品を提供することを目的とする。

ところで、電子機器間でデジタル信号を伝送する方式の一つとして、差動伝送方式がある。差動伝送方式とは、１対の線路に互いに逆方向のデジタル信号を入力する方式で、信号線から発生する放射ノイズや、外来ノイズを差動伝送により相殺することができる。外来ノイズが相殺されることによりノイズが減少するため、信号を小振幅で送信することができ、更に、信号が小振幅となるため、信号の立ち上がり、降下時間が短縮され、信号伝送の高速化が実現されるという利点がある。

この差動伝送方式を用いるインターフェイス規格として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）、ＤＶＩ（Digital Video Interface）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）等がある。これらの中でもＨＤＭＩは、より多くのデジタル信号の伝送を可能とするインターフェイスであり、ソース（Source）機器（例えば、ＤＶＤプレーヤーやセットトップボックス等）とシンク（Sink）機器（例えば、デジタルテレビやプロジェクタ等）との間で非圧縮のデジタル信号の伝送を可能とする高速インターフェイスである。ＨＤＭＩによれば、１本のケーブルで映像信号及び音声信号を高速で伝送することができる。

ＨＤＭＩ等の高速インターフェイスでは、高速化を実現するために、ＩＣ自体の構造がＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）に対して脆弱になってきている。このため、高速伝送系ＩＣにおけるＥＳＤ対策の要求が高まっており、ＥＳＤ対策部品としてバリスタ、ツェナーダイオード等の容量性素子が用いられている。

しかしながら、ＥＳＤ対策部品としての容量性素子を伝送線路に挿入すると、当該伝送線路を伝わる信号、特に高周波（２００ＭＨｚ以上）や高速のパルス信号が反射、減衰してしまうという問題が生じることが新たに判明した。これは、容量性素子を伝送線路に挿入した場合、容量性素子が有する容量成分により、伝送線路における容量性素子を挿入した位置での特性インピーダンスが低下して、当該位置にてインピーダンス整合されていないことに起因するものである。伝送線路にインピーダンス整合されていない部分が存在する場合、信号の高周波成分が特性インピーダンスの不整合部分で反射を起こすため、リターンロスが生じる。この結果、信号が大きく減衰してしまうこととなる。また、反射によって不要な輻射が伝送線路内に生じ、ノイズの原因となってしまうこともある。ＨＤＭＩでは、伝送線路の特性インピーダンスの規定値（ＴＤＲ規格）が１００Ω±１５％に規定されている（High-Definition Multimedia Interface Specification Version 1.1）。

本発明者等は、ＥＳＤ対策として容量性素子を用いた場合でも特性インピーダンスの低下を抑制し得る信号伝送回路について鋭意検討を進めた。検討の結果、本発明者等は、容量性素子の前段にコモンモードフィルタと当該コモンモードフィルタに含まれるインダクタと実質的に磁気結合しないインダクタとを互いに電気的に直列接続した状態で設けることが特性インピーダンスの低下抑制に有効であることを新たに見出した。

しかしながら、コモンモードフィルタの他にインダクタを新たに採用すると、部品点数が増加し、コストアップや信頼性低下等の新たな問題が生じる懼れがある。このため、本発明者等は、コモンモードフィルタ等のコイル部品にインダクタを含ませることができるか否かを更に検討したところ、コイル部品が備える電極を利用すればインダクタを構成することが可能であるという新たな事実を見出すに至った。

かかる事実を踏まえ、本発明に係るコイル部品は、巻芯部と、当該巻芯部の軸方向の両端に形成された鍔部とを有するコアと、巻芯部に巻回された巻線と、鍔部に設けられた電極と、を備え、電極は、巻線の端部が電気的に接続される接続部と、他の電子部品に電気的に接続される端子部と、接続部と端子部とを電気的に接続する導体部と、を有しており、導体部の少なくとも一部における幅が、接続部及び端子部の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定されていることを特徴とする。

本発明に係るコイル部品では、電極の導体部は、巻線により構成されるインダクタ成分とは磁気結合しないインダクタ成分として機能する。このインダクタ成分として機能する導体部の少なくとも一部における幅が、接続部又は端子部の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定されているので、導体部のインダクタンス値が調整されることとなる。

また、鍔部は、巻芯部の軸心方向に平行で且つ互いに隣り合わない２つの第１の側面と、巻芯部の軸心方向に交差する第２の側面とを有しており、接続部は、一方の第１の側面に位置し、端子部は、他方の第１の側面に位置し、導体部は、第２の側面に位置していることが好ましい。この場合、導体部の長さが巻芯部の軸心方向に交差する方向での第２の側面の長さに対応して比較的長く確保されることとなり、導体部をインダクタ成分として有効に機能させることができる。

また、電極は、金属材料を含む導電ペーストを塗布して焼き付けた後に金属めっきを施すことにより形成されていることが好ましい。また、電極は、金属製の板材からなることが好ましい。

また、巻線は、互いに電気的に絶縁された第１及び第２の導体線を含んでおり、電極は、第１の導体線が電気的に接続される第１の電極と、第２の導体線が電気的に接続される第２の電極と、を含むことが好ましい。この場合、コモンモードフィルタを実現することができる。

本発明によれば、巻線により構成されるインダクタ成分と実質的に磁気結合していないインダクタ成分のインダクタンス値を調整することが可能なコイル部品を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本実施形態は、本発明をコモンモードフィルタに適用した例である。

図１〜図４に基づいて、本実施形態に係るコモンモードフィルタ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るコモンモードフィルタを示す分解斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るコモンモードフィルタを示す側面図である。図３は、本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれるコア及び巻線の断面構成を説明する図である。図４は、本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれる電極を示す斜視図である。

コモンモードフィルタ１は、図１及び図２に示されるように、コア１０と、巻線２０と、電極３０とを備えている。

コア１０は、第１のコア１１と、第２のコア１９とを含んでいる。第１及び第２のコア１１，１９は、磁性体（例えば、フェライト等）又は非磁性体（例えば、セラミック等）からなる。第１のコア１１は、いわゆるドラムコアであって、図３にも示されるように、巻芯部１２と、当該巻芯部１２の軸方向の両端に形成された一対の鍔部１３とを有している。巻芯部１２は、四角柱形状を呈している。各鍔部１３は、直方体形状を呈している。巻芯部１２と鍔部１３とは、一体的に形成されている。第１のコア１１は、その巻芯部１２の軸心方向に平行な断面での形状がＨ字状を呈している。

各鍔部１３は、２つの第１の側面１４，１５と、１つの第２の側面１６と、２つの第３の側面１７，１８と、を有している。第１の側面１４，１５同士は、Ｘ軸方向で見て互いに対向するように位置している。第３の側面１７，１８同士は、Ｙ軸方向で見て互いに対向するように位置している。したがって、第１の側面１４，１５同士は互いに隣り合わず、また、第３の側面１７，１８同士も互いに隣り合わない。第１の側面１４，１５と第２の側面１６とは互いに隣り合い、第３の側面１７，１８と第２の側面１６とも互いに隣り合う。

第１の側面１４，１５及び第３の側面１７，１８は、巻芯部１２の軸心方向と平行である。第２の側面１６は、巻芯部１２の軸心方向に交差している（例えば、直交している）。第２の側面１６は、鍔部１３の巻芯部１２が形成されている面と反対側の面である。第１の側面１５は、コモンモードフィルタ１が回路基板（図示せず）に実装されたときに、当該回路基板に対向する面（実装面）である。コモンモードフィルタ１は、電極３０を回路基板に形成された半田ランドに半田付けすることにより、半田ランドと電気的及び機械的に接続されることとなる。このとき、電極３０と半田ランドとにわたって、半田フィレットが形成される。

第２のコア１９は、いわゆる板状コアである。第２のコア１９は、鍔部１３の第１の側面１４，１５間にわたるように第１のコア１１に固着される。第１のコア１１と第２のコア１９とは、接着剤等により固着される。第２のコア１９は、コモンモードフィルタ１の上面を平坦面として、自動装着機の吸着ノズルで吸着可能にするために設けるものである。第１及び第２のコア１１，１９を磁性体にて構成した場合、漏洩磁束の低減、及び、コモンモードノイズの抑圧特性の向上を図ることができる。なお、第２のコア１９は必ずしも必要ではない。

巻線２０は、第１の導体線２１と、第２の導体線２２とを含んでいる。第１及び第２の導体線２１，２２は、第１及び第２の導体線２１，２２との線間距離が「Ｄ１」であると共に第１の導体線２１と第２の導体線２２とをペアとして巻回するときの巻線間隔が「Ｄ２」である状態で、巻芯部１２に巻回されている。第１の導体線２１と第２の導体線２２とは、互いに電気的に絶縁されると共に、互いに磁気結合する。第１及び第２の導体線２１，２２として、例えば、絶縁被膜銅線を用いることができる。

電極３０は、第１の電極３１，３２と、第２の電極４１，４２とを含んでいる。第１の電極３１，３２には、第１の導体線２１が電気的に接続されている。第２の電極４１，４２には、第２の導体線２２が電気的に接続されている。

第１の電極３１，３２は、図４にも示されるように、接続部３３と、端子部３４と、導体部３５とを有している。接続部３３は、鍔部１３の第１の側面１４に位置している。接続部３３は、第１の導体線２１の端部が継線されて、当該端部が電気的に接続されている。第１の導体線２１の端部と接続部３３との接続（継線）は、熱圧着、溶接、あるいは、半田付け等により行われる。端子部３４は、鍔部１３の第１の側面１５に位置している。端子部３４は、コモンモードフィルタ１が上記回路基板に実装された状態で、回路基板に形成された半田ランドに電気的に接続されることとなる。

導体部３５は、鍔部１３の第２の側面１６に位置している。導体部３５は、接続部３３と端子部３４とに連続しており、接続部３３と端子部３４とをつなぐように電気的に接続する。導体部３５は、第２の側面１６上で巻芯部１２の軸心方向に直交する方向にわたるように直線状に伸びている。一方の第１の電極３１の導体部３５は、当該導体部３５が伸びる方向（巻芯部１２の軸心方向に直交する方向）の全体にわたって、その幅（巻芯部１２の軸心方向に平行な方向での長さ）が接続部３３及び端子部３４の幅（巻芯部１２の軸心方向に平行な方向での長さ）よりも狭く設定されている。

第２の電極４１，４２は、図４にも示されるように、接続部４３と、端子部４４と、導体部４５とを有している。接続部４３は、鍔部１３の第１の側面１４に位置している。接続部４３は、第２の導体線２２の端部が継線されて、当該端部が電気的に接続されている。第２の導体線２２の端部と接続部４３との接続（継線）は、熱圧着、溶接、あるいは、半田付け等により行われる。端子部４４は、鍔部１３の第１の側面１５に位置している。端子部４４は、コモンモードフィルタ１が上記回路基板に実装された状態で、回路基板に形成された半田ランドに電気的に接続されることとなる。

導体部４５は、鍔部１３の第２の側面１６に位置している。導体部４５は、接続部４３と端子部４４とに連続しており、接続部４３と端子部４４とをつなぐように電気的に接続する。導体部４５は、第２の側面１６上で巻芯部１２の軸心方向に直交する方向にわたるように直線状に伸びている。一方の第２の電極４１の導体部４５は、当該導体部４５が伸びる方向（巻芯部１２の軸心方向に直交する方向）の全体にわたって、その幅（巻芯部１２の軸心方向に平行な方向での長さ）が接続部４３及び端子部４４の幅（巻芯部１２の軸心方向に平行な方向での長さ）よりも狭く設定されている。

電極３０（第１及び第２の電極３１，３２，４１，４２）は、鍔部１３の各側面１４，１５，１６に金属材料（例えば、銀等）を主成分とする導電ペーストを転写した後に所定温度（例えば、７００℃程度）にて焼き付け、更に金属めっきを施すことにより、形成される。金属めっきには、ＮｉとＳｎ、ＣｕとＮｉとＳｎ、ＮｉとＡｕ、ＮｉとＰｄとＡｕ、ＮｉとＰｄとＡｇ、又は、ＮｉとＡｇ等を用いることができる。なお、電極３０（第１及び第２の電極３１，３２，４１，４２）は、金属製の板材にて構成し、鍔部１３の対応する位置に装着して構成してもよい。金属製の板材には、例えば金属めっき（ＮｉとＳｎ）を施した燐青銅等を用いることができる。

以上のように、本実施形態においては、一方の第１の電極３１及び一方の第２の電極４１の導体部３５，４５は、巻線２０により構成されるインダクタ成分とは実質的に磁気結合しないインダクタ成分として機能する。すなわち、第１の導体線２１により構成されるインダクタ成分と、一方の第１の電極３１の導体部３５により構成されるインダクタ成分とは、実質的に磁気結合しておらず、電気的に直列接続されることとなる。第２の導体線２２により構成されるインダクタ成分と、一方の第２の電極４１の導体部４５により構成されるインダクタ成分とは、実質的に磁気結合しておらず、電気的に直列接続されることとなる。これらインダクタ成分として機能する導体部３５，４５の幅が、接続部３３，４３又は端子部３４，４４の幅よりも狭く設定されているので、導体部３５，４５のインダクタンス値が調整されることとなる。なお、導体部３５，４５の幅を狭くするに従い、インタクタンス値は増加することとなる。ここで、「実質的に磁気結合しない」とは、結合率が０．１以下であることをいう。

また、本実施形態においては、導体部３５，４５は、鍔部１３の第２の側面１６に位置している。これにより、導体部３５，４５の長さが巻芯部１２の軸心方向に交差する方向での第２の側面１６の長さに対応して比較的長く確保されることとなり、導体部３５，４５をインダクタ成分として有効に機能させることができる。

続いて、図５及び図６を参照して、本実施形態に係るコモンモードフィルタ１を適用した信号伝送回路の構成を説明する。図５は、本実施形態に係るコモンモードフィルタを適用した信号伝送回路を示す模式図である。図６は、本実施形態に係るコモンモードフィルタを適用した信号伝送回路を示す回路図である。

図５に示されるように、デジタルテレビ５１とＤＶＤプレーヤー５３とは、ＨＤＭＩケーブル５５にて接続されている。ＨＤＭＩケーブル５５は、差動伝送方式を用いたケーブルであり、接続端子部５６，５７を備えている。ＨＤＭＩケーブル５５の接続端子部５６は、ＤＶＤプレーヤー５３の出力部に接続されている。ＨＤＭＩケーブル５５の接続端子部５７は、デジタルテレビ５１の入力部に接続されている。ＤＶＤプレーヤー５３から出力されたデジタル信号は、ＨＤＭＩケーブル５５を通してデジタルテレビ５１に高速伝送される。

デジタルテレビ５１は、その入力部に信号伝送回路ＳＣを備えている。信号伝送回路ＳＣは、図６に示されるように、コモンモードフィルタ１と、第１及び第２のバリスタ６１，７１と、を備えている。コモンモードフィルタ１の他方の第１及び第２の電極３２，４２は、ＨＤＭＩケーブル５５の接続端子部５７がデジタルテレビ５１の入力部に接続されることにより、接続端子部５７の対応する端子にそれぞれ接続されることとなる。

第１のバリスタ６１は、入出力端子６３，６５を有している。第１のバリスタ６１の入力端子６３は、コモンモードフィルタ１の一方の第１の電極３１の端子部３４に接続されている。第１のバリスタ６１の出力端子６５は、接地電位に接続されている。これにより、第１のバリスタ６１は、コモンモードフィルタ１の後段に位置し、当該コモンモードフィルタ１に電気的に並列接続されることとなる。

第２のバリスタ７１は、入出力端子７３，７５を有している。第２のバリスタ７１の入力端子７３は、コモンモードフィルタ１の一方の第２の電極４１の端子部４４に接続されている。第２のバリスタ７１の出力端子７５は、接地電位に接続されている。これにより、第２のバリスタ７１は、コモンモードフィルタ１の後段に位置し、当該コモンモードフィルタ１に電気的に並列接続されることとなる。

以上のように、第１及び第２のバリスタ６１，７１の前段にコモンモードフィルタ１を挿入しているので、第１及び第２のバリスタ６１，７１による特性インピーダンスの低下を抑制することができる。また、ＤＶＤプレーヤー５３から出力された信号は、外来ノイズをほとんど伴うことなく、ＨＤＭＩケーブル５５及び信号伝送回路ＳＣを通してデジタルテレビ５１に入力する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではない。本実施形態では、本発明をコモンモードフィルタ１に適用しているが、これに限られることなく、コモンモードフィルタ以外のコイル部品（例えば、巻線２０が１本あるいは３本以上有するインダクタ部品等）に本発明を適用してもよい。

本実施形態においては、導体部３５，４５の幅が接続部３３，４３及び端子部３４，４４の幅よりも狭く設定されているが、これに限られることなく、接続部３３，４３及び端子部３４，４４の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定されていてもよい。また、両方の第１の電極３１，３２の導体部３５の幅を、接続部３３及び端子部３４の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定してもよい。また、両方の第２の電極４１，４２の導体部４５の幅を、接続部４３及び端子部４４の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定してもよい。

また、本実施形態においては、巻芯部１２が四角柱形状を呈しているが、これに限られることなく、例えば円柱形状や四角柱以外の多角柱形状であってもよい。また、各鍔部１３は、直方体形状、すなわち鍔部１３の第２の側面１６の形状が四角形に限られることなく、円形又は多角形であってもよい。

また、本実施形態おいては、一方の第１及び第２の電極３１，４１の導体部３５，４５は、当該導体部３５，４５が伸びる方向の全体にわたって、その幅が接続部３３，４３及び端子部３４，４４の幅よりも狭く設定されているが、これに限られない。例えば、図７に示されるように、導体部３５，４５の一部の幅が接続部３３，４３及び端子部３４，４４の幅よりも狭く設定されていてもよい。この場合、導体部３５，４５における接続部３３，４３寄りの部分を接続部３３，４３の幅よりも狭く設定し、導体部３５，４５における端子部３４，４４寄りの部分を端子部３４，４４の幅と同等に設定することが好ましい。導体部３５，４５における端子部３４，４４寄りの部分を端子部３４，４４の幅と同等に設定することにより、半田付け面積が確保されることとなり、コモンモードフィルタ１の実装強度を十分に確保することができる。

導体部３５，４５の幅が、当該導体部３５，４５が伸びる方向の全体にわたって、接続部３３，４３及び端子部３４，４４の幅よりも狭く設定されている場合でも、図８に示されるように、端子部３４，４４を第３の側面１７，１８まで伸びるように形成することにより、半田付け面積を確保することができる。

また、本実施形態においては、導体部３５，４５が直線状に伸びているが、これに限られることなく、図９に示されるように、導体部３５，４５はクランク形状を呈していてもよい。また、クランク形状以外に、導体部３５，４５はジグザク形状や蛇行形状等を呈していてもよい。

本実施形態に係るコモンモードフィルタを示す分解斜視図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタを示す側面図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれるコア及び巻線の断面構成を説明する図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれる電極を示す斜視図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタを適用した信号伝送回路を示す模式図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタを適用した信号伝送回路を示す回路図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれる電極の変形例を示す斜視図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれる電極の変形例を示す斜視図である。 本実施形態に係るコモンモードフィルタに含まれる電極の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１…コモンモードフィルタ、１０…コア、１１…第１のコア、１２…巻芯部、１３…鍔部、１４，１５…第１の側面、１６…第２の側面、１７，１８…第３の側面、１９…第２のコア、２０…巻線、２１…第１の導体線、２２…第２の導体線、３０…電極、３１，３２…第１の電極、３３…接続部、３４…端子部、３５…導体部、４１，４２…第２の電極、４３…接続部、４４…端子部、４５…導体部、５１…デジタルテレビ、５３…ＤＶＤプレーヤー、５５…ＨＤＭＩケーブル、６１…第１のバリスタ、７１…第２のバリスタ、ＳＣ…信号伝送回路。

Claims (5)

1. 巻芯部と、当該巻芯部の軸方向の両端に形成された鍔部とを有するコアと、
   前記巻芯部に巻回された巻線と、
   前記鍔部に設けられた電極と、を備え、
   前記電極は、前記巻線の端部が電気的に接続される接続部と、他の電子部品に電気的に接続される端子部と、前記接続部と前記端子部とを電気的に接続する導体部と、を有しており、
   前記導体部の少なくとも一部における幅が、前記接続部及び前記端子部の少なくともいずれか一方の幅よりも狭く設定されていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記鍔部は、前記巻芯部の軸心方向に平行で且つ互いに隣り合わない２つの第１の側面と、前記巻芯部の前記軸心方向に交差する第２の側面とを有しており、
   前記接続部は、一方の第１の側面に位置し、
   前記端子部は、他方の第１の側面に位置し、
   前記導体部は、前記第２の側面に位置していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記電極は、金属材料を含む導電ペーストを塗布して焼き付けた後に金属めっきを施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記電極は、金属製の板材からなることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記巻線は、互いに電気的に絶縁された第１及び第２の導体線を含んでおり、
   前記電極は、前記第１の導体線が電気的に接続される第１の電極と、前記第２の導体線が電気的に接続される第２の電極と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
   

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