JP2006210403A - 積層型コモンモードチョークコイルアレイ及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一方のコモンモードチョークコイルから発生する磁束が他のコモンモードチョークコイルに与える影響を十分に小さくしたと共に、製造が容易である積層型コモンモードチョークコイルアレイ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、非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄの各別のものに巻回状態に形成された各内部導体３１〜３４によって２組のコモンモードチョークコイルが形成されている非磁性絶縁材料層２３と、第１及び第２磁性材料層２２、２４とを有し、非磁性絶縁材料層２３は、２組のコモンモードチョークコイルにおける巻回部の中心位置と両外側位置とに、それぞれ非磁性絶縁材料層２３の積層方向にわたって形成された磁性コア部４１〜４４を備え、磁性コア部４１〜４４が、磁性材料によって形成されると共に、非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄよりも高い透磁率を有する。
【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アレイ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、複数の非磁性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、１つの積層体に複数のコモンモードチョークコイルをアレイ状に配置した積層型コモンモードチョークコイルアレイがある。例えば、２組のコイル導体によって構成されるコモンモードチョークコイルを平面視で互いに隣り合うように配置し、それぞれのコイル導体の内周側領域と互いに隣り合うコイル導体の境界部を除く外周側領域とに磁路形成用の磁性体を設けることによって、コモンモードチョークコイルで発生する磁束を磁性体に集中させた積層型コモンモードチョークコイルアレイが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この積層型コモンモードチョークコイルアレイによれば、隣接する他のコモンモードチョークコイルへ向かう成分を減少させ、２組のコモンモードチョークコイル間に発生するクロストークを低減させることができる。ここで、このコモンモードチョークコイルアレイでは、ポリイミド樹脂からなる絶縁体層において磁性体を設ける該当箇所にフォトリソグラフィー法などで貫通孔を形成し、この貫通孔にポリイミド樹脂とフェライト粉末とを混合した混合材料を充填することで形成されている。

一方、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２００３−２１７９３２号公報（図１）

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アレイにおいては、以下の問題がある。すなわち、フォトリソグラフィー法などで形成した貫通孔にポリイミド樹脂とフェライト粉末とを混合した混合材料を充填することによって磁路形成用の磁性体を設けているが、混合材料の透磁率はフェライト粉末の透磁率よりも小さくなる。これにより、コモンモードチョークコイルで発生する磁束を十分に磁路形成用の磁性体に集中させることが困難となり、２組のコモンモードチョークコイル間に発生するクロストークが十分に低減できないという問題がある。また、フォトリソグラフィー法を用いて貫通孔を形成しているので、製造プロセスが複雑であ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、一方のコモンモードチョークコイルから発生する磁束が他のコモンモードチョークコイルに与える影響を十分に小さくしたと共に、製造が容易である積層型コモンモードチョークコイルアレイ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アレイは、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巻回状態に形成された複数の内部導体によって２組のコモンモードチョークコイル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て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、を有する積層型コモンモードチョークコイルアレイであって、前記２組のコモンモードチョークコイルが、前記積層方向に対する直交方向で互いに隣接するように配置され、前記非磁性絶縁材料層は、前記各コモンモードチョークコイルにおける前記内部導体の巻回部の中心位置と、前記２組のコモンモードチョークコイルの隣接方向の境界部を除く両外側位置とに、それぞれ前記非磁性絶縁材料層の積層方向にわたって形成された磁性コア部を備え、該磁性コア部が、磁性材料によって形成されると共に、前記非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有することを特徴とする。

この発明によれば、コモンモード時において各コモンモードチョークコイルで磁気結合による磁束が発生するが、発生する磁束は非磁性材シートよりも透磁率の高い磁性コア部に集中する。ここで、磁性コア部が、２組のコモンモードチョークコイルにおける内部導体の巻回部の中心位置と、境界部を除く両外側位置とでそれぞれ非磁性絶縁材料層の積層方向にわたって形成されており、２組のコモンモードチョークコイルが隣接する境界部に形成されていないことで、磁気結合による磁束のうちの隣接する他のコモンモードチョークコイルに向かう成分が低減される。この際、磁性コア部が磁性材料によって構成されており、十分に高い透磁率を有しているので、発生する磁束が隣り合う他のコモンモードチョークコイルに与える影響を十分に低減し、効果的にクロストークを削減できる。また、コモンモードチョークコイルをより狭い間隔で複数配置することができ、積層型コモンモードチョークコイルアレイの小型化が図れる。

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アレイは、前記磁性コア部が、焼成時の拡散によって形成されていることが好ましい。
この発明によれば、非磁性絶縁材シート上の巻回部の中心位置と境界部を除く両外側位置とに非磁性絶縁材シートと異なる材料組成を有する材料層を形成して焼成することで、非磁性絶縁材シートと材料層との間で拡散が発生する。この際、非磁性絶縁材シート及び材料層の材料組成を適宜選択することによって拡散後に磁性材料によって構成された磁性コア部が形成される。したがって、積層型コモンモードチョークコイルアレイの製造が容易となる。

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アレイは、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２組の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。

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アレイの製造方法は、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巻回状態に形成された複数の内部導体によって２組のコモンモードチョークコイル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て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アレイの製造方法であって、前記２組のコモンモードチョークコイルを、前記積層方向に対する直交方向で互いに隣接するように配置し、前記非磁性絶縁材シート上に、前記各コモンモードチョークコイルにおける前記内部導体の巻回部の中心位置と、前記２組のコモンモードチョークコイルの隣接方向の境界部を除く両外側位置とに、磁性材料によって構成されるコア材料層を形成し、前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層とを積層して一体的に焼成し、前記非磁性絶縁材シートと前記コア材料層とを拡散させることによって、前記中心位置と前記外側位置とでそれぞれ前記積層方向にわたって前記非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有する磁性コア部を形成することを特徴とする。

この発明によれば、非磁性絶縁材シート上の各コモンモードチョークコイルにおける内部導体巻回部の中心位置と、両外側位置とに非磁性絶縁材シートと異なる材料組成を有するコア材料層を形成して焼成することで、非磁性絶縁材シートとコア材料層との間で拡散が発生する。この拡散によって、コア材料層を形成した領域近傍には、主に非磁性絶縁材シートの材料組成とコア材料層の材料組成との中間の材料組成を有する拡散材料領域が形成される。この際、非磁性絶縁材シート及びコア材料層の材料組成を適宜選択することによって、非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有する磁性コア部が拡散領域として形成される。ここで、この磁性コア部は、磁性材料によって形成されているため、上述したように十分に高い透磁率を有することとなる。
以上より、上述と同様に、磁気結合による磁束のうちの隣接する他のコモンモードチョークコイルに向かう成分を低減される。したがって、発生する磁束が隣り合う他のコモンモードチョークコイルに与える影響を十分に低減し、効果的にクロストークを削減できると共に、コモンモードチョークコイルをより狭い間隔で複数配置して積層型コモンモードチョークコイルアレイを小型化できる。
また、非磁性絶縁材シートに印刷などでコア材料層を形成した後、一体焼成することによって磁性コア部が形成されるので、貫通孔を形成して磁性材を充填することと比較して製造が容易である。したがって、製造コストを削減することができる。

本発明の積層型コモンモードチョークコイルアレイ及び製造方法によれば、コモンモードチョークコイルで発生した磁束を、十分に透磁率の高い磁性材料によって構成された磁性コア部に集中させるので、発生する磁束が隣り合う他のコモンモードチョークコイルに与える影響を十分に低減し、効果的にクロストークを削減できる。したがって、コモンモードチョークコイルをより狭い間隔で複数配置することができ、積層型コモンモードチョークコイルアレイの小型化が図れる。
また、焼成による拡散で磁性コア部が形成されるため、貫通孔を形成して磁性材を充填することと比較して製造が容易であり、製造コストの削減が図れる。

以下、本発明による積層型コモンモードチョークコイルアレイ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アレイの分解斜視図、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アレイの外観斜視図、図３は図１の積層型コモンモードチョークコイルアレイのＡ−Ａ矢視断面図である。

図１及び図２において、積層型コモンモードチョークコイルアレイ１０は、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なっている。また、ほぼ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アレイ１０の対向する２側面には、後述する２組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８つの外部電極１１〜１８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アレイ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。このセラミックス材料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を示している。また、セラミックス材料Ａ〜Ｃ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〜２２ｅ及び磁性材シート２４ａ〜２４ｅを５層に積層した構成とされ、表１に示すセラミックス材料Ｄが用いられている。このセラミックス材料Ｄの材料組成を見ると、ＮｉＯ（酸化ニッケル）が１０ｍｏｌ％、ＺｎＯが３０ｍｏｌ％、ＣｕＯが１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３が５０ｍｏｌ％となっている。
なお、第１及び第２磁性材料層２２、２４については、上述した７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。

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層に積層した構成とされ、上述した第１及び第２被覆層２１、２５と同様にセラミックス材料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内部導体３１と、渦巻状導体３２ａ及び導体経路３２ｂで構成される第２内部導体３２と、渦巻状導体３３ａ及び導体経路３３ｂで構成される第３内部導体３３と、渦巻状導体３４ａ及び導体経路３４ｂで構成される第４内部導体３４とが設けられている。
なお、これら第１から第４内部導体３１〜３４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、上述した渦巻状導体３１ａと同様に、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には、非磁性絶縁材シート２３ｃを貫通するスルーホール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３２ａ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、１組のコモンモードチョークコイルが形成される。

さらに、渦巻状導体３３ａは、渦巻状導体３１ａと重ならないように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１８に接続される引出電極３３ｃが形成されている。また、渦巻状導体３３ａ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Ｈ３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３３ｂと電気的に接続されている。

また、導体経路３３ｂ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３３ｂの一端には、スルーホールＨ３が設けられており、他端には、外部電極１７に接続される引出電極３３ｄが形成されている。このように、渦巻状導体３３ａと導体経路３３ｂとがスルーホールＨ３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、上下分離型スパイラル巻きの上側となる第３コイル導体３３が構成される。

そして、渦巻状導体３４ａは、上述した渦巻状導体３３ａと同様に、渦巻状導体３２ａと重ならないように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３４ａ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３４ｃが形成されている。また、渦巻状導体３４ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、非磁性絶縁材シート２３ｃを貫通するスルーホールＨ４が形成されている。なお、渦巻状導体３４ａは、上面視において渦巻状導体３３ａ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３４ｂ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３４ｂの一端は、スルーホールＨ４を介して渦巻状導体３４ａと電気的に接続されており、他端には、外部電極１５と電気的に接続される引出電極３４ｄが形成されている。このように、渦巻状導体３４ａと導体経路３４ｂとがスルーホールＨ４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４コイル導体３４が構成される。そして、第３及び第４コイル導体３３、３４によって、他の１組のコモンモードチョークコイルが形成される。

ここで、第１及び第２内部導体３１、３２によって構成されるコモンモードチョークコイルと、第３及び第４内部導体３３、３４によって構成されるコモンモードチョークコイルとは、非磁性絶縁材料層２３の積層方向に対する直交方向で配置されることになる。
また、第１内部導体３１の導体長と第２内部導体３２の導体長とが同じで、かつ、第１内部導体３１のうち磁気結合に寄与する導体長と、第２内部導体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。
また、第３内部導体３３の導体長と第４内部導体３４の導体長とが同じで、かつ、第３内部導体３３のうち磁気結合に寄与する導体長と、第４内部導体３４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。

また、非磁性絶縁材シート２３ａ〜２３ｄにわたって、第１及び第２内部導体３１、３２によって構成されるコモンモードチョークコイルの巻回部の中心位置と重なる領域にそれぞれ磁性コア部４１が設けられ、第３及び第４内部導体３３、３４によって構成されるコモンモードチョークコイルの巻回部の中心位置と重なる領域にそれぞれ磁性コア部４２が設けられている。また、２組のコモンモードチョークコイルの隣接方向の境界部を除く外側位置と重なる領域にそれぞれ磁性コア部４３、４４が設けられている。

これら磁性コア部４１〜４４は、第１及び第２磁性材料層２２、２４と同様に、表１に示すセラミックス材料Ｄによって主に形成されている。
ここで、磁性コア部４１〜４４は、図４及び図５に示すように、非磁性絶縁材シート２３ｂ、２３ｃ上の巻回部の中心位置及び巻回部の境界部を除く外側位置に表１に示すセラミックス材料Ｆを印刷や転写などの周知の手法によりコア材料層５１〜５８形成し、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を積層して一体的に焼成して形成したときに、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｆとが互いに非磁性絶縁材シートの面内方向及び積層方向に拡散することによって形成されたものである。このセラミックス材料Ｆの材料組成は、ＮｉＯが１７ｍｏｌ％、ＺｎＯが２３ｍｏｌ％、ＣｕＯが１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３が５０ｍｏｌ％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アレイ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、表１に示すように、１０：３０：１０：５０（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ＤであるＮｉ_０．１Ｚｎ_０．３Ｃｕ_０．１ＦｅＯ_２の磁性材料を得た。さらに、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３を出発原料とし、表１に示すように、１７：２３：１０：５０（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ＦであるＮｉ_０．１７Ｚｎ_０．２３Ｃｕ_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、上記セラミックス材料Ａ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、ペイントを調整する。この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、同様に厚み１０〜５０μｍのセラミックス材料Ｄ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、Ｄ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。また、同様にセラミックス材料Ｆにポリビニルブチラールなどのバインダを混練し、スラリー状としたものを所望の粘度に調整して印刷ペーストを作成した。

そして、図４及び図５に示すように、非磁性絶縁シート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〜Ｈ４を設ける。
次に、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〜３４ａ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〜３４ｂ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が、渦巻状導体３３ａの一端には引出電極３３ｃが、導体経路３３ｂの一端には引出電極３３ｄが、渦巻状導体３４ａの一端には引出電極３４ｃが、導体経路３４ｂの一端には引出電極３４ｄ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Ｈ１〜Ｈ４には、スルーホールを設けた磁性材料または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料側の導体とは、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。

次に、非磁性絶縁材シート２３ｂ、２３ｃの上面であって、巻回部の中心位置及び境界部を除く外側位置にそれぞれセラミックス材料Ｆの印刷ペーストで構成されたコア材料層５１〜５８を印刷や転写などの周知の手法により形成する。

その後、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２１、２２を積層する。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、渦巻状導体３３ａと導体経路３３ｂとが、スルーホールＨ３を介して電気的に接続され、渦巻状導体３４ａと導体経路３４ｂとが、スルーホールＨ４を介して電気的に接続される。このとき、第１及び第２内部導体３１、３２は、それぞれの有効長さが同じとされ、第３及び第４内部導体３３、３４は、それぞれの有効長さが同じとされている。

そして、このようにして形成された積層体を大気中で９００℃、２時間焼成することで、非磁性絶縁材シートの面内方向及び積層体の積層方向において、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｆとが拡散する。これにより、セラミックス材料Ａとセラミックス材料Ｆとの中間の組成を有し、主にセラミックス材料Ｄによって構成された磁性コア部４１〜４４が形成される。

最後に、積層体の対向する両側面に露出した引出電極３１ｃ、３１ｄ、３２ｃ、３２ｄ、３３ｃ、３３ｄ、３４ｃ、３４ｄに接続されて、銀などの導電体からなる外部電極１１〜１８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アレイを製造する。
なお、上述したコモンモードチョークコイルアレイ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１１〜１８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。

以上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アレイ１０のコモンモード時における磁気結合について、図６及び図７を用いて説明する。
まず、第１及び第２内部導体３１、３２が、互いに影響しあって磁気結合する。ここで、磁気結合による磁束は、透磁率の高い箇所に集中する。すなわち、第１及び第２内部導体３１、３２の磁気結合による磁束は、矢印Ｚ１に示すように、磁性コア部４１、４３に集中することになる。また、第３及び第４内部導体３３、３４が、互いに影響しあって磁気結合する。このとき、磁気結合による磁束は、上述と同様に、矢印Ｚ２に示すように、磁性コア部４２、４４に集中することになる。

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アレイ１０及び製造方法によれば、２組のコモンモードチョークコイルの一方で発生した磁束が、他の内部導体に与える影響を低減でき、クロストークが効果的に削減できる。ここで、磁性コア部４１〜４４は焼成時の拡散によって形成されているので、例えば非磁性絶縁材料層としてポリイミド樹脂を用い、磁性コア部にポリイミド樹脂とフェライト粉末とを混合した混合材料を用いることと比較して、磁性材料単体から構成されることで高い透磁率を得ることができるので、クロストークの削減効果が大きい。したがって、２組のコモンモードチョークコイルをより狭い間隔で配置することができ、積層型コモンモードチョークコイルアレイの小型化が図れる。
また、第１から第４内部導体３１〜３４と同様に、コア材料層５１〜５８を印刷や転写などで形成して一体的に焼成することによって磁性コア部４１〜４４が形成されるので、製造が容易であると共に製造コストの削減が可能である。
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アレイを、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コア材料層のセラミックス材料を組み合わせて、実施例１〜１０及び比較例１、２の積層型コモンモードチョークコイルアレイを製造した。そして、拡散によって形成された磁性コア部の比透磁率が１より大きく、磁性コア部に磁束を十分に集中させることができる場合を○、そうでない場合を×として判定した。なお、磁性材料層は、表１に示すセラミックス材料Ｄ〜Ｇのうちのいずれかを用いている。

表２に示すように、非磁性絶縁材シートとコア材料層との中間の組成を有するセラミックス材料の比透磁率が１より大きくなるように、非磁性絶縁材シートとコア材料層とのセラミックス材料をそれぞれ選択することで、非磁性絶縁材シートとコア材料層との拡散によって非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有する磁性コア部が形成され、磁束を十分に集中させることができることを確認した。

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、各セラミックス材料の材料組成は、コモンモードチョークコイルアレイの特性に応じて適宜変更してもよい。
また、上記実施形態においてコア材料層が非磁性絶縁材料層の中央の２つの非磁性絶縁材シートに形成されているが、すべての非磁性絶縁材シートにコア材料層を形成してもよい。
また、上記実施形態において各内部導体は、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。このようにしても、一方のコモンモードチョークコイルで発生した磁束が、他方のコモンモードチョークコイルに与える影響を低減できる。

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アレイ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アレイ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アレイの焼成前の状態を示す分解斜視図である。 図４のＢ−Ｂ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アレイの磁気結合の様子を示す分解斜視図である。 図６のＣ−Ｃ矢視断面図である。

符号の説明

１０ 積層型コモンモードチョークコイルアレイ
１１〜１８ 外部電極
２１ 第１被覆層
２２ 第１磁性材料層
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
２５ 第２被覆層
３１ 第１内部導体
３２ 第２内部導体
３３ 第３内部導体
３４ 第４内部導体
４１〜４４ 磁性コア部
５１〜５８ コア材料層

Claims (4)

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巻回状態に形成された複数の内部導体によって２組のコモンモードチョークコイル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て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、を有する積層型コモンモードチョークコイルアレイであって、
   前記２組のコモンモードチョークコイルが、前記積層方向に対する直交方向で互いに隣接するように配置され、
   前記非磁性絶縁材料層は、前記各コモンモードチョークコイルにおける前記内部導体の巻回部の中心位置と、前記２組のコモンモードチョークコイルの隣接方向の境界部を除く両外側位置とに、それぞれ前記非磁性絶縁材料層の積層方向にわたって形成された磁性コア部を備え、
   該磁性コア部が、磁性材料によって形成されると共に、前記非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有す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アレイ。
2. 前記磁性コア部が、焼成時の拡散によって形成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アレイ。
3. 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または２に記載の積層型コモンモードチョークコイルアレイ。
4. 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巻回状態に形成された複数の内部導体によって２組のコモンモードチョークコイル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て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アレイの製造方法であって、
   前記２組のコモンモードチョークコイルを、前記積層方向に対する直交方向で互いに隣接するように配置し、
   前記非磁性絶縁材シート上に、前記各コモンモードチョークコイルにおける前記内部導体の巻回部の中心位置と、前記２組のコモンモードチョークコイルの隣接方向の境界部を除く両外側位置とに、磁性材料によって構成されるコア材料層を形成し、
   前記非磁性絶縁材料層と前記磁性材料層とを積層して一体的に焼成し、前記非磁性絶縁材シートと前記コア材料層とを拡散させることによって、前記中心位置と前記外側位置とでそれぞれ前記積層方向にわたって前記非磁性絶縁材シートよりも高い透磁率を有する磁性コア部を形成す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アレイの製造方法。
   

Images