JP2006202880A - 積層型コモンモードチョークコイル及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば−４５℃以上８５℃以下の範囲においてコモンモードインピーダンスの温度変化が小さく、安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイル及び製造方法を提供すること。
【解決手段】 複数の非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄを積層し、これらの各別のものに第１及び第２内部導体３１、３２が形成された非磁性絶縁材料層２３と、第１及び第２磁性材料層２２、２４とを備え、非磁性絶縁材料層２３と第１及び第２磁性材料層２２、２４との界面に、非磁性絶縁材シートの組成と磁性材シートとの中間の組成を主に有する第１から第４拡散層が形成され、非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄ、磁性材シート２２ａ〜２２ｈ、２４ａ〜２４ｈ及び第１から第４拡散層の比透磁率の−４５℃以上８５℃以下の範囲での温度係数の絶対値が、それぞれ２０００ｐｐｍ／℃以下である。
【選択図】 図１

Description

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製造方法に関する。

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ＬＶＤＳ（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、積層型コモンモードチョークコイルが使用されている。

この積層型コモンモードチョークコイルは、セラミックス材料で形成された複数の絶縁材シートの表面に導体を形成し、これを積層することによって形成された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。

このような積層型コモンモードチョークコイルにおいて、コイルによる直流抵抗が低いことが望まれている。また、銀を用いてコイルパターンを形成していることから、焼成によって銀が拡散することを防止するため、非磁性絶縁材シートが９００℃以下の低温で焼成可能であることが望まれている。
そこで、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトを用いることによって９００℃以下の低温で焼成可能であると共に、インダクタンスなどの特性値の変化が小さいインダクタ部品が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このインダクタ部品は、単一材料からなるため、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトの組成は、透磁率の温度変化が小さい範囲を用いている。

また、コイルと積層体の外面に形成された外部電極とを接続するため、磁性材シート上に形成されている導体経路の近傍に、低透磁率の磁性材料を塗布して磁性材シートを積層して一体焼成することで、塗布した低透磁率の磁性材料を拡散させ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（例えば、特許文献２参照）。この積層型コモンモードチョークコイルは、低透磁率の磁性材料を塗布拡散させることで、導体経路近傍の透磁率を低下させ、コイルの磁気結合の強度の増大を図っている。
また、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトからなる磁性体シートと低透磁率磁性材シートとを貼り合わせて一体焼成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（例えば、特許文献３参照）。この積層型コモンモードチョークコイルによれば、コイルを低透磁率磁性材シート上に形成することで磁気結合を高め、コモンモードインピーダンス高くすることを図っている。

また、例えばＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトやＺｎ−Ｃｕ系フェライトのように、近い組成の組み合わせのもので形成した磁性材シートや非磁性絶縁材シートを貼り合わせて一体焼成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。この積層型コモンモードチョークコイルによれば、近い組成の組み合わせにすることによって、焼成時のソリや剥離、クラックを抑制することができる。
特開２００２−２５５６３７号公報 特開平５−１９０３６３号公報 特開平５−１０１９５０号公報

しかしながら、上記従来の積層型コモンモードチョークコイルにおいては、以下の問題がある。すなわち、例えば非磁性絶縁材料層の積層方向両端外面側に磁性材料層をそれぞれ設けて一体焼成すると、非磁性絶縁材料層の組成と磁性材料層の組成とが互いに異なることから、非磁性絶縁材料層と磁性材料層との界面で拡散が生じることによって、非磁性絶縁材料層と磁性材料層との中間の組成を主に有する拡散層が形成される。ここで、積層型コモンモードチョークコイルには、コモンモード時のインピーダンスであるコモンモードインピーダンスが積層型コモンモードチョークコイルの配置される環境の温度変化に対して変化しにくいことが望まれる。しかし、非磁性絶縁材料層及び磁性材料層としてコモンモードインピーダンスの温度変化が小さい材料を用いても、焼成時に形成される拡散層の影響により、積層型コモンモードチョークコイルのコモンモードインピーダンスの温度変化係数が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えば−４５℃以上８５℃以下の範囲においてコモンモードインピーダンスの温度変化が小さく、安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイル及び製造方法を提供することを目的とする。

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、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルは、セラミックス材料によって形成された複数の非磁性絶縁材シートを積層し、これら非磁性絶縁材シートの各別のものに複数の内部導体が形成されている非磁性絶縁材料層と、セラミックス材料によって形成された磁性材シートによって構成され、前記非磁性絶縁材料層の積層方向の両端外面側に設けられた磁性材料層とを備え、これらが一体焼成されたコモンモードチョークコイルであって、前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層との界面に、前記非磁性絶縁材シートの組成と前記磁性材シートの組成との中間の組成を主に有する拡散層が形成され、−４５℃での比透磁率をμ_−４５℃、２０℃での比透磁率をμ_２０℃、８５℃での比透磁率をμ_８５℃としたときに、（μ_８５℃−μ_−４５℃）／（μ_２０℃×１３０）で表される−４５℃以上８５℃以下での温度係数の絶対値が、前記非磁性絶縁材シート、前記磁性材シート及び前記拡散層でそれぞれ２０００ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする。

また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、セラミックス材料によって形成された複数の非磁性絶縁材シートが積層され、これら非磁性絶縁材シートの各別のものに複数の内部導体が形成された非磁性絶縁材料層と、セラミックス材料によって形成された磁性材シートによって構成され、該非磁性絶縁材料層の積層方向の両端外面側に配置された磁性材料層と、を一体焼成する積層型コモンモードチョークコイルの製造方法であって、−４５℃での比透磁率をμ_−４５℃、２０℃での比透磁率をμ_２０℃、８５℃での比透磁率をμ_８５℃としたときに、（μ_８５℃−μ_−４５℃）／（μ_２０℃×１３０）で表される−４５℃以上８５℃以下での温度係数の絶対値が、前記非磁性絶縁材シートと、前記磁性材シートと、前記非磁性絶縁材シート及び前記磁性材シートの中間の組成とでそれぞれ２０００ｐｐｍ／℃以下であり、一体焼成によって前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層との界面に前記非磁性絶縁材シート及び前記磁性材シートの中間の組成を主に有する拡散層が形成されることを特徴とする。

この発明によれば、非磁性絶縁材料層の積層方向上下両面に配置して一体焼成することで、非磁性絶縁材シートの組成と磁性材シートの組成との中間の組成を主に有する拡散層が形成される。この際、非磁性絶縁材シート及び磁性材シートが、それぞれの組成の比透磁率の温度係数の絶対値が−４５℃以上８５℃以下の範囲で、２０００ｐｐｍ／℃以下となると共に、非磁性絶縁材シートと磁性材シートとの中間の組成を有するセラミックス材料の比透磁率の温度係数の絶対値が−４５℃以上８５℃以下の範囲で、２０００ｐｐｍ／℃以下となるように選択している。これにより、非磁性絶縁材料層、磁性材料層及び拡散層の−４５℃以上８５℃以下の範囲における比透磁率の温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となるので、積層型コモンモードチョークコイル全体の−４５℃以上８５℃以下の範囲における比透磁率の温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となる。このように、比透磁率が温度変化に対して安定しているので、複数の内部導体による磁気結合の強度が温度変化に対して安定し、−４５℃以上８５℃以下の範囲におけるコモンモードインピーダンスの温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となる。ここで、−４５℃以上８５℃以下の範囲におけるコモンモードインピーダンスの温度係数は、−４５℃、２０℃、８５℃でのコモンモードインピーダンスをそれぞれＺ_−４５℃、Ｚ_２０℃、Ｚ_８５℃としたときに、（Ｚ_８５℃−Ｚ_−４５℃）／（Ｚ_２０℃×１３０）で表される値である。
したがって、温度変化に対して安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイルとすることができる。

また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルは、前記セラミックス材料が、２種以上の酸化物が添加されており、これらの混合比（２種のうちのいずれか一方の添加量が０である場合も含む）に応じて、比透磁率が１である非磁性状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃より大きい変動状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下の安定状態との間を移行する特性を有するフェライト材料であり、前記非磁性絶縁材シートの組成及び前記拡散層の組成がそれぞれ前記非磁性状態の範囲内にあると共に、前記磁性材シートの組成が前記安定状態の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記セラミックス材料が、２種以上の酸化物が添加されており、これらの混合比（２種のうちのいずれか一方の添加量が０である場合も含む）に応じて、比透磁率が１である非磁性状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃より大きい変動状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下の安定状態との間を移行する特性を有するフェライト材料であり、前記非磁性絶縁材シートの組成が前記非磁性状態の範囲内にあり、前記磁性材シートの組成が前記安定状態の範囲内にあると共に、前記非磁性絶縁材シートと前記磁性材シートとの中間の組成が前記非磁性状態の範囲内にあることが好ましい。

この発明によれば、非磁性絶縁材シート及び磁性材シートのセラミックス材料を、非磁性絶縁材シートの組成が非磁性状態の範囲内にあり、磁性材シートの組成が安定状態の範囲内にあると共に、非磁性絶縁材シートの組成と磁性材シートの組成との中間の組成を有するセラミックス材料が非磁性状態の範囲内にあるように２種の酸化物の混合比を選択することによって、上述と同様に、温度変化に対して安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイルとすることができる。

また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルは、前記セラミックス材料が、前記２種の酸化物としてＮｉＯ及びＺｎＯを含有することが好ましい。
また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルの製造方法は、前記セラミックス材料が、前記２種の酸化物としてＮｉＯ及びＺｎＯを含有することが好ましい。
この発明によれば、ＮｉＯとＺｎＯとのいずれか一方を含有しない場合も含む混合比を変化させることによって、非磁性状態や安定状態にあるセラミックス材料の透磁率及び温度係数を適宜調整する。

また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルは、前記セラミックス材料が、Ｆｅ_２Ｏ_３を４８ｍｏｌ％以上５２ｍｏｌ％以下、ＣｕＯを８ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下、残部をＮｉＯまたはＺｎＯあるいはその双方によって構成されることが好ましい。
この発明によれば、ＮｉＯ及びＺｎＯの含有量の和を一定とし、ＮｉＯ及びＺｎＯの混合比を変化させることによって、セラミックス材料の透磁率及び温度係数を適宜調整する。

また、本発明にかかる積層型コモンモードチョークコイルは、前記磁性材料層の積層方向外面側に、前記非磁性絶縁材シートによって構成された被覆層が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、磁性材料層の積層方向外面側に非磁性絶縁材料層に用いられている非磁性絶縁材シートによって構成された被覆層を設けることによって、積層体の側面にコモンモードチョークコイルにそれぞれ接続される外部電極を形成するときに、メッキの張出しを抑制することができる。

本発明の積層型コモンモードチョークコイル及び製造方法によれば、積層型コモンモードチョークコイル全体の−４５℃以上８５℃以下の範囲における比透磁率の温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となり、比透磁率が温度変化に対して安定するので、複数の内部導体による磁気結合の強度が安定する。したがって、−４５℃以上８５℃以下の範囲におけるコモンモードインピーダンスの温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となり、温度変化に対して安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイルとすることができる。

以下、本発明による積層型コモンモードチョークコイルの一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積層型コモンモードチョークコイルの分解斜視図、図２は図１の完成状態を示す積層型コモンモードチョークコイルの外観斜視図、３は積層型コモンモードチョークコイルのＡ−Ａ矢視断面図である。

図１から図３において、積層型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シート及び磁性材シート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積層型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２つのコモンモードチョークコイルに引出電極を介して接続されている４つの外部電極１１〜１４が分配して設けられている。
図１に示す構成例では、積層体とした積層型コモンモードチョークコイル１０の上から順に、第１被覆層２１、第１磁性材料層２２、非磁性絶縁材料層２３、第２磁性材料層２４、第２被覆層２５を配置している。

第１及び第２被覆層２１、２５は、それぞれが１層の非磁性材シートによって構成されており、表１に示すセラミックス材料Ａが用いられている。この材料Ａの材料組成を見ると、ＮｉＯ（酸化ニッケル）を混合せず、ＺｎＯ（酸化スズ）が４０ｍｏｌ％、ＣｕＯ（酸化銅）が１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３（酸化鉄）が５０ｍｏｌ％となっており、−４５℃から８５℃の範囲における比透磁率の温度係数が−７７ｐｐｍ／℃となっている。
なお、第１及び第２被覆層２１、２５を形成する非磁性絶縁材シートの積層数については、図１に示す１層に限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することができる。

ここで、表１は、ＮｉＯの混合比とＺｎＯの混合比との和を４０ｍｏｌ％としてＮｉＯの混合比を変更したときの比透磁率及び比透磁率の温度係数を示している。表１に示すように、セラミックス材料Ａ〜Ｃは比透磁率が１を示す非磁性状態、セラミックス材料Ｄは磁性を示すと共に温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃よりも大きい変動状態、セラミックス材料Ｅ〜Ｉは磁性を示すと共に温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下である安定状態にあることを示している。
なお、表１において、比透磁率の温度係数（ｐｐｍ／℃）は、下記の数式１を用いて求めた値となっている。この数式１において、μ_８５℃は８５℃における比透磁率を、μ_−４５℃は−４５℃における比透磁率を、μ_２０℃は２０℃における比透磁率をそれぞれ示している。また、セラミックス材料Ａ〜Ｃには、９００℃で焼成させるために、Ｂｉ_２Ｏ_３を０．１〜１重量％含有させている。

第１及び第２磁性材料層２２、２４は、それぞれ上面側から磁性材シート２２ａ〜２２ｈ及び磁性材シート２４ａ〜２４ｈを８層に積層したもので、表１に示すセラミックス材料Ｅが用いられている。このセラミックス材料Ｅの材料組成を見ると、ＮｉＯが１５ｍｏｌ％、ＺｎＯが２５ｍｏｌ％、ＣｕＯが１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３が５０ｍｏｌ％となっており、−４５℃から８５℃の範囲における比透磁率の温度係数が−９０６ｐｐｍ／℃となっている。
なお、第１及び第２磁性材料層２２、２４を形成する磁性材シートの積層数については、図１に示す８層に限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することができる。

非磁性絶縁材料層２３は、上面側から非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄの順に４層積層したもので、第１及び第２被覆層２１、２５と同様に、表１に示すセラミックス材料Ａが用いられている。なお、非磁性絶縁材シート２３ａの積層方向上面側や非磁性絶縁材シート２３ｄの積層方向下面側には、他の非磁性絶縁材シートを諸条件に応じて設けてもよい。

さて、上述した４層の非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄには、それぞれの上面に渦巻状導体３１ａ及び導体経路３１ｂで構成される第１コイル導体３１と、渦巻状導体３２ａ及び導体経路３２ｂで構成される第２コイル導体３２とが設けられている。
なお、これら第１及び第２コイル導体３１、３２は、例えば銀などの導電体を印刷や転写などの周知の手法により形成したものである。

このうち、渦巻状導体３１ａは、非磁性絶縁材シート２３ｂの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体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１２に接続される引出電極３１ｃが形成されている。また、渦巻状導体３１ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、非磁性絶縁材シート２３ａを貫通するように設けられたスルーホールＨ１を介して、非磁性絶縁材シート２３ａの上面に形成されている導体経路３１ｂと電気的に接続されている。

また、導体経路３１ｂは、非磁性絶縁材シート２３ａの上面に形成されている。そして、導体経路３１ｂの一端には、スルーホールＨ１が設けられており、他端には、外部電極１１に接続される引出電極３１ｄが形成されている。このように、渦巻状導体３１ａと導体経路３１ｂとがスルーホールＨ１を介して電気的に接続されることで、上下に分離した状態でスパイラル巻きとした、いわゆる上下分離型スパイラル巻きの上側となる第１コイル導体３１が構成される。

そして、渦巻状導体３２ａは、非磁性絶縁材シート２３ｃの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体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１４に接続される引出電極３２ｃが形成されている。また、渦巻状導体３２ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部は、非磁性絶縁材シート２３ｃを貫通するように設けられたスルーホールＨ２が形成されている。
なお、渦巻状導体３２ａは、上面視において渦巻状導体３１ａと重なると共に、その渦巻き方向が同方向となるように形成されている。

また、導体経路３２ｂは、非磁性絶縁材シート２３ｄの上面に形成されている。そして、導体経路３２ｂの一端は、スルーホールＨ２を介して渦巻状導体３２ｂと電気的に接続されており、他端には、外部電極１３と電気的に接続される引出電極３２ｄが形成されている。このように、渦巻状導体３２ａと導体経路３２ｂとがスルーホールＨ２を介して電気的に接続されることで、上下分離型スパイラル巻きの下側となる第２コイル導体３２が構成される。そして、第１及び第２コイル導体３１、３２によって、コモンモードチョークコイルが形成される。
ここで、第１コイル導体３１のうち磁気結合に寄与する導体長と、第２コイル導体３２のうち磁気結合に寄与する導体長とが同じとされている。

この積層型コモンモードチョークコイル１０は、図３に示すように、第１被覆層２１及び磁性材シート２２ａの界面と、磁性材シート２２ｈ及び非磁性絶縁材シート２３ａの界面と、非磁性絶縁材シート２３ｄ及び磁性材シート２４ａの界面と、磁性材シート２４ｈ及び第２被覆層２５の界面とに、第１から第４拡散層４１〜４４がそれぞれ形成されている。
これら第１から第４拡散層４１〜４４は、第１被覆層２１、第１磁性材料層２２、非磁性絶縁材料層２３、第２磁性材料層２４及び第２被覆層２５を積層して一体的に焼成することによって形成したときに、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｅとが互いに磁性材シート及び非磁性絶縁材シートの積層方向に拡散することによって形成されたものであり、表１に示すセラミックス材料Ｃによって主に形成されている。
このセラミックス材料Ｃの材料組成は、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｅとの中間の材料組成である、ＮｉＯが７ｍｏｌ％、ＺｎＯが３３ｍｏｌ％、ＣｕＯが１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３が５０ｍｏｌ％となっており、−４５℃から８５℃の範囲における比透磁率の温度係数が−３３１ｐｐｍ／℃となっている。

以上のように構成された本発明の積層型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。
まず、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３を出発原料とし、表１に示すように、これらを各々０：４０：１０：５０（モル比）の割合で湿式混合後、８７０℃で仮焼し、セラミックス材料ＡであるＺｎ_０．４Ｃｕ_０．１ＦｅＯ_２の非磁性絶縁材料を得た。また、同様にＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３を出発原料とし、１５：２５：１０：５０（モル比）の割合で湿式混合後、８７０℃で仮焼し、セラミックス材料ＥであるＮｉ_０．１５Ｚｎ_０．２５Ｃｕ_０．１ＦｅＯ_２の磁性材料を得た。得られた非磁性絶縁材料または磁性材料を湿式にて４８時間粉砕することで、平均粒径が１μｍの非磁性絶縁材料または磁性材料を得た。
次に、上記非磁性絶縁材料にポリビニルブチラールなどのバインダを非磁性絶縁材料に対して８．４ｗｔ％加えて混練し、複合ペイントを調整する。この複合ペイントでドクターブレード法により厚み１０〜５０μｍのセラミックス材料Ａのグリーンシートを作成した。また、上記磁性材料を用いて複合ペイントを調整し、同様に厚み１０〜５０μｍのセラミックス材料Ｅのグリーンシートを作成した。これらセラミックス材料Ａ、Ｅのグリーンシートは、所定の形状（例えば、矩形状）とされている。

このようにして形成されたシート状の第１及び第２被覆層２１、２５、磁性材シート２２ａ〜２２ｈ、２４ａ〜２４ｈ及び非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄを作成する。次に、非磁性絶縁材シート２３ａ、２３ｃの所定位置に、レーザ、パンチングなどの周知の手法を用いて穴あけ加工を施し、スルーホールＨ１、Ｈ２を設ける。

そして、非磁性絶縁材シート２３ｂ、２３ｃの上面に、それぞれ１ターン以上の渦巻状導体３１ａ、３２ａを印刷や転写などの周知の手法を用いて互いに短絡しないように形成し、非磁性絶縁材シート２３ａ、２３ｄの上面に、それぞれ導体経路３１ｂ、３２ｂを同様に形成する。

このとき、渦巻状導体３１ａの一端には引出電極３１ｃが、導体経路３１ｂの一端には引出電極３１ｄが、渦巻状導体３２ａの一端には引出電極３２ｃが、導体経路３２ｂの一端には引出電極３２ｄ、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Ｈ１、Ｈ２には、スルーホールを設けた非磁性材シートに形成される導体と一体的に連続するように、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シート側の導体とは、導体側に図示しない凸状の電極部を設けるなどをすることによっ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。

次に、非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄを積層して非磁性絶縁材料層２３を形成すると共に、この非磁性絶縁材料層２３を挟み込むように第１及び第２磁性材料層２２、２４を積層し、さらに第１及び第２被覆層２１、２５を積層してプレス成形し、図４に示すような積層体を形成する。これにより、渦巻状導体３１ａと導体経路３１ｂとがスルーホールＨ１を介して電気的に接続され、渦巻状導体３２ａと導体経路３２ｂとがスルーホールＨ２を介して電気的に接続される。このとき、第１及び第２コイル導体３１、３２は、それぞれが磁気結合に寄与する導体長が同じとなっている。

そして、このようにして形成された積層体を大気中で９００℃で２時間焼成する。この際、第１被覆層２１及び磁性材シート２２ａの界面と、磁性材シート２２ｈ及び非磁性絶縁材シート２３ａの界面と、非磁性絶縁材シート２３ｄ及び磁性材シート２４ａの界面と、磁性材シート２４ｈ及び第２被覆層２５の界面とに、拡散による第１から第４拡散層４１〜４４がそれぞれ形成される。

最後に、銀などの導電体からなり、積層体の対向する両側面に露出した引出電極３１ｃ、３１ｄ、３２ｃ、３２ｄに接続される外部電極１１〜１４をそれぞれ形成し、上述した構成の積層型コモンモードチョークコイルを製造する。
なお、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。
また、外部電極１１〜１４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。

このように構成された積層型コモンモードチョークコイル１０及びその製造方法によれば、第１及び第２被覆層２１、２５と非磁性絶縁材料層２３とが比透磁率が１である非磁性状態の材料組成を有するセラミックス材料Ａによって構成され、第１及び第２磁性材料層２２、２４が磁性を示すと共に温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下である安定状態の材料組成を有するセラミックス材料Ｅによって構成されるので、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｅとの中間の材料組成を有する第１から第４拡散層４１〜４４が非磁性状態の材料組成を有するセラミックス材料Ｃによって主に構成される。
これにより、積層型コモンモードチョークコイル１０全体として−４５℃以上８５℃以下の範囲における比透磁率の温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となり、比透磁率が温度の変化によらず安定するので、複数の内部導体による磁気結合の強度が安定する。したがって、−４５℃以上８５℃以下の範囲におけるコモンモードインピーダンスの温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となり、温度変化に対して安定したコモンモードインピーダンス特性を有する積層型コモンモードチョークコイルとすることができる。

また、非磁性絶縁材料層２３を構成する非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄに用いられているセラミックス材料Ａによって形成された第１及び第２被覆層２１、２５を設けることで、外部電極１１〜１８をメッキによって形成するときにおけるメッキ張出しを抑制することができる。

次に、本発明の積層型コモンモードチョークコイルを、実施例による具体的に説明する。
表２に示すように、非磁性絶縁材シート及び磁性材シートのセラミックス材料を組み合わせて、実施例及び比較例１、２の積層型コモンモードチョークコイルを製造した。
なお、表２において、コモンモードインピーダンスの温度係数（ｐｐｍ／℃）は、下記の数式２を用いて求めた値となっている。数式２において、Ｚ_８５℃は８５℃におけるコモンモードインピーダンスを、Ｚ_−４５℃は−４５℃におけるコモンモードインピーダンスを、Ｚ_２０℃は２０℃におけるコモンモードインピーダンスをそれぞれ示している。

表２に示すように、中間の材料組成が非磁性状態にあるように第１及び第２被覆層２１と非磁性絶縁材料層２３に用いる非磁性状態にあるセラミックス材料と、第１及び第２磁性材料層２２、２４に用いる安定状態にあるセラミックス材料とを選択することで、積層型コモンモードチョークコイル全体の温度係数の絶対値が−４５℃以上８５℃以下の範囲における比透磁率の温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となり、−４５℃以上８５℃以下の範囲におけるコモンモードインピーダンスの温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下となった。これより、温度変化に対して安定したコモンモードインピーダンス特性を有することを確認した。

ところで、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、上記実施形態において第１及び第２内部導体は、上下分離型スパイラル巻きのコイルを用いたが、これに限らず、バイファイラ巻きや、８の字巻きや、ミアンダ巻きなどであってもよい。また、３つ以上の内部導体によって構成されたコモンモードチョークコイルであってもよい。
また、非磁性絶縁材シート及び磁性材シートにそれぞれセラミックス材料Ａ、Ｅを用いたが、これに限らず、非磁性絶縁材シートの組成が非磁性状態、磁性材シートの組成が安定状態の範囲内にあると共に、非磁性絶縁材シートの組成と磁性材シートの組成との中間の組成が非磁性状態の範囲内にあればよい。
また、Ｆｅ_２Ｏ_３を５０ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０ｍｏｌ％、残部とＮｉＯ及びＺｎＯとしているが、Ｆｅ_２Ｏ_３とＣｕＯとの混合割合はこれに限らず、非磁性絶縁材シートの組成が非磁性状態、磁性材シートの組成が安定状態の範囲内にあると共に、非磁性絶縁材シートの組成と磁性材シートの組成との中間の組成が非磁性状態の範囲内にあるような混合比であれば、他の割合で混合してもよい。
また、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。

本発明の第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１の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１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１の積層型コモンモードチョークコイルの焼成前の状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 積層型コモンモードチョークコイル
１１〜１４ 外部電極
２１ 第１被覆層
２２ 第１磁性材料層
２２ａ〜２２ｈ 磁性材シート
２３ 非磁性絶縁材料層
２３ａ〜２３ｄ 非磁性絶縁材シート
２４ 第２磁性材料層
２４ａ〜２４ｈ 磁性材シート
２５ 第２被覆層
３１ 第１内部導体
３２ 第２内部導体
４１ 第１拡散層
４２ 第２拡散層
４３ 第３拡散層
４４ 第４拡散層

Claims (8)

1. セラミックス材料によって形成された複数の非磁性絶縁材シートを積層し、これら非磁性絶縁材シートの各別のものに複数の内部導体が形成されている非磁性絶縁材料層と、
   セラミックス材料によって形成された磁性材シートによって構成され、前記非磁性絶縁材料層の積層方向の両端外面側に設けられた磁性材料層とを備え、これらが一体焼成されたコモンモードチョークコイルであって、
   前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層との界面に、前記非磁性絶縁材シートの組成と前記磁性材シートの組成との中間の組成を主に有する拡散層が形成され、
   −４５℃での比透磁率をμ_−４５℃、２０℃での比透磁率をμ_２０℃、８５℃での比透磁率をμ_８５℃としたときに、（μ_８５℃−μ_−４５℃）／（μ_２０℃×１３０）で表される−４５℃以上８５℃以下での温度係数の絶対値が、前記非磁性絶縁材シート、前記磁性材シート及び前記拡散層でそれぞれ２０００ｐｐｍ／℃以下であ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. 前記セラミックス材料が、２種以上の酸化物が添加されており、これらの混合比（２種のうちのいずれか一方の添加量が０である場合も含む）に応じて、比透磁率が１である非磁性状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃より大きい変動状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下の安定状態との間を移行する特性を有するフェライト材料であり、
   前記非磁性絶縁材シートの組成及び前記拡散層の組成がそれぞれ前記非磁性状態の範囲内にあると共に、前記磁性材シートの組成が前記安定状態の範囲内に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。
3. 前記セラミックス材料が、前記２種の酸化物としてＮｉＯ及びＺｎＯを含有することを特徴とする請求項２に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
4. 前記セラミックス材料が、Ｆｅ_２Ｏ_３を４８ｍｏｌ％以上５２ｍｏｌ％以下、ＣｕＯを８ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下、残部をＮｉＯまたはＺｎＯあるいはその双方によって構成されることを特徴とする請求項３に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
5. 前記磁性材料層の積層方向外面側に、前記非磁性絶縁材シートによって構成された被覆層が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の積層型コモンモードチョークコイル。
6. セラミックス材料によって形成された複数の非磁性絶縁材シートが積層され、これら非磁性絶縁材シートの各別のものに複数の内部導体が形成された非磁性絶縁材料層と、
   セラミックス材料によって形成された磁性材シートによって構成され、該非磁性絶縁材料層の積層方向の両端外面側に配置された磁性材料層と、を一体焼成する積層型コモンモードチョークコイルの製造方法であって、
   −４５℃での比透磁率をμ_−４５℃、２０℃での比透磁率をμ_２０℃、８５℃での比透磁率をμ_８５℃としたときに、（μ_８５℃−μ_−４５℃）／（μ_２０℃×１３０）で表される−４５℃以上８５℃以下での温度係数の絶対値が、前記非磁性絶縁材シートと、前記磁性材シートと、前記非磁性絶縁材シート及び前記磁性材シートの中間の組成とでそれぞれ２０００ｐｐｍ／℃以下であり、
   一体焼成によって前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層との界面に前記非磁性絶縁材シート及び前記磁性材シートの中間の組成を主に有する拡散層が形成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。
7. 前記セラミックス材料が、２種以上の酸化物が添加されており、これらの混合比（２種のうちのいずれか一方の添加量が０である場合も含む）に応じて、比透磁率が１である非磁性状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃より大きい変動状態と、磁性を示すと共に前記温度係数の絶対値が２０００ｐｐｍ／℃以下の安定状態との間を移行する特性を有するフェライト材料であり、
   前記非磁性絶縁材シートの組成が前記非磁性状態の範囲内にあり、前記磁性材シートの組成が前記安定状態の範囲内にあると共に、前記非磁性絶縁材シートと前記磁性材シートとの中間の組成が前記非磁性状態の範囲内にあることを特徴とする請求項６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。
8. 前記セラミックス材料が、前記２種の酸化物としてＮｉＯ及びＺｎＯを含有することを特徴とする請求項７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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