JP2008098625A

JP2008098625A - コモンモードチョークコイル

Info

Publication number: JP2008098625A
Application number: JP2007236770A
Authority: JP
Inventors: Isao Yamanaga; 功山長; Kazuhide Kudo; 和秀工藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】小型で、かつ高周波のノイズを除去可能なコモンモードチョークコイルを提供する。
【解決手段】コモンモードチョークコイル１は、第１，第２の磁性体基板２，３の間に積層体４を設けて構成する。また、積層体４は、第１の絶縁層５、１次コイル９、コイル間絶縁層１０、２次コイル１４、第２の絶縁層１５等を積み重ねることによって形成する。そして、各コイル９，１４は、渦巻状のコイルパターン６，１１を用いて形成すると共に、コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗを１〜２５μｍの範囲内の値に設定し、隣合う線路の間隔寸法δを１６μｍ以下に設定する。これにより、各コイル９，１４の面積を小さくして、各コイル９，１４の浮遊容量を低下させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、２枚の磁性体基板の間に挟まれた状態で２つのコイルが厚さ方向に対向して配置されたコモンモードチョークコイルに関する。

一般に、コモンモードチョークコイルとして、第１の磁性体基板と、該第１の磁性体基板の表面に形成され、第１の絶縁層、１次コイル、コイル間絶縁層、２次コイルおよび第２の絶縁層を厚さ方向に積み重ねた積層体と、前記第１の磁性体基板との間に該積層体を挟む第２の磁性体基板とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来技術によるコモンモードチョークコイルでは、１次コイル、２次コイルに互いに同じ方向の信号が伝搬するコモンモードに対して、インピーダンス（コモンモードインピーダンス）が高くなる。これに対し、１次コイル、２次コイルに互いに逆方向の信号が伝搬するノーマルモードに対して、インピーダンス（ノーマルモードインピーダンス）が低くなる。これにより、コモンモードチョークコイルは、ノーマルモードの信号を通過させるのに対し、コモンモードのノイズを除去する構成となっている。

特開２００１−１６０５１０号公報

ところで、近年、小型液晶の高解像度化に伴って差動信号の高周波化が進んでいる。また、映像と音声を１本のケーブルで出力可能な超高速差動伝送方式ＨＤＭＩ（High Definition Multimedia Interface）のモバイル機器への搭載が進められている。このため、小型で高周波のノイズを除去可能なコモンモードチョークコイルが要求されている。

特に、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）において、新たに１〜６ＧＨｚでの輻射ノイズに関する規格が制定されることに伴って、１〜６ＧＨｚの高周波帯域におけるノイズ除去効果の高いコモンモードチョークコイルが望まれている。

一方、小型で、かつ高周波のコモンモードノイズの除去効果が高いコモンモードチョークコイルを実現するためには、１次コイルと２次コイルのそれぞれについて浮遊容量を削減する必要がある。しかし、従来技術では、例えば１ＧＨｚ以上の高周波帯域でのコイルの浮遊容量を削減する方法が提示されておらず、小型で高周波のノイズを除去可能なコモンモードチョークコイルは提供されていなかった。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小型で、かつ高周波のノイズを除去可能なコモンモードチョークコイルを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、第１の磁性体基板と、該第１の磁性体基板の表面に形成され、第１の絶縁層、１次コイル、コイル間絶縁層、２次コイルおよび第２の絶縁層を厚さ方向に積み重ねた積層体と、前記第１の磁性体基板との間に該積層体を挟む第２の磁性体基板とを備えたコモンモードチョークコイルにおいて、前記１次コイル、２次コイルは、渦巻状のコイルパターンを用いて形成し、該コイルパターンは、その線路の幅寸法を１〜２５μｍの範囲内の値に設定し、かつ隣合う線路の間隔寸法を１６μｍ以下に設定し、該コイルパターンの外形の面積は、０．１９〜０．３８ｍｍ²の範囲内の値に設定したことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、１次コイル、２次コイルを渦巻状をなすコイルパターンを用いて形成したから、コイルパターンの内周側と外周側との間には、大きな電位差が生じる。このため、コイルパターンの内周側と外周側との間には、他の部位に比べて、多数の電気力線が形成されるから、この電気力線によって大きな浮遊容量が生じ易い。

これに対し、本発明のコイルパターンは、その線路の幅寸法を１〜２５μｍの範囲内の値に設定している。これにより、例えば線路の幅寸法を３０μｍ以上に設定した場合に比べて、コイルパターンの内周側と外周側との間の距離寸法が小さくなるから、これらの間に生じる容量はこの距離寸法に反比例して大きくなる傾向がある。一方、コイルパターンの内周側と外周側との間の距離寸法が小さくなると、コイルパターンの占める面積はこの距離寸法の２乗に比例して小さくなると共に、コイルパターンの内周側と外周側との間に生じる容量はコイルパターンの面積に比例して小さくなる傾向がある。

これら２つの関係から、コイルパターンの内周側と外周側との間に生じる容量は、コイルパターンの内周側と外周側との間の距離寸法に比例して小さくなる傾向がある。この結果、コイルパターンの周囲に形成される浮遊容量を小さくすることができるから、１次コイル、２次コイルの自己共振周波数を高周波側に移動させることができ、高周波のコモンモードノイズに対する減衰量を増加させることができる。これにより、全体の外形形状を小型化しつつ、例えば１ＧＨｚ以上の高周波のコモンモードノイズに対する除去効果を高めることができる。

また、コイルパターンは、隣合う線路の間隔寸法を１６μｍ以下に設定したから、コイルパターンの内周側と外周側との間の距離寸法を小さくすることができると共に、コイルパターンの占める面積を小さくすることができる。このため、コイルパターンの周囲に形成される浮遊容量を小さくして、高周波のコモンモードノイズに対する減衰量を増加させることができる。

さらに、コイルパターンの外形の面積が大きくなるに従って、コモンモードインピーダンスが増加し、コモンモードノイズの除去効果が向上する。これに対し、コイルパターンの外形の面積が大きくなるに従って、ノーマルモード信号のカットオフ周波数が低下し、ノーマルモードで伝送可能な信号の周波数が低下する。これに対し、本発明では、コイルパターンの外形の面積を０．１９ｍｍ²以上に設定したから、コモンモードインピーダンスを一般的に必要最小限な値となる３５Ω以上にすることができる。また、コイルパターンの外形の面積を０．３８ｍｍ²以下に設定したから、ノーマルモードの信号のカットオフ周波数を６ＧＨｚ以上にすることができる。これにより、ノーマルモードで伝送可能な信号の周波数を高めることができ、伝送可能な信号のビットレートを向上することができる。

以下、本発明の実施の形態によるコモンモードチョークコイルについて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図４に示すように、コモンモードチョークコイル１は、第１，第２の磁性体基板２，３と該磁性体基板２，３の間に挟まれた積層体４とによって構成されている。ここで、磁性体基板２，３は、フェライト等の磁性体材料を用いて形成されている。特に、磁性体基板２，３にフェライトを使用した場合には、コモンモードチョークコイル１は高インダクタンスで、高周波特性が優れたものになる。また、磁性体基板２，３は、例えば１４程度の誘電率（比誘電率）を有している。

積層体４は、後述する絶縁層５，１０，１５、コイル９，１４等を厚み方向に積み重ねることによって形成されている。

第１の絶縁層５は、磁性体基板２の表面に位置して、スピン塗布法、スクリーン印刷等の方法を用いて形成されている。絶縁層５は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の種々の樹脂材料、またはＳｉＯ₂等のガラス、ガラスセラミックス、誘電体材料等の非磁性体の絶縁材料が用いられる。絶縁層５の材料は、その目的に応じて複数材料を組み合わせたものを使用してもよい。そして、絶縁層５は、磁性体基板２の誘電率よりも低い値として例えば３．３程度の誘電率（比誘電率）を有している。

コイルパターン６は、第１の絶縁層５の表面に設けられ、後述の引出パターン８等と共に１次コイル９を構成している。コイルパターン６の材料には、導電性に優れた材料として、例えばＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属、またはこれらの合金等が採用される。コイルパターン６等の電極材料と絶縁層５等の絶縁材料との組み合わせは、加工性・密着性等を考慮して選択するのが望ましい。

そして、コイルパターン６は、絶縁層５の表面に導電性材料膜を形成した後に、レジストの塗布、露光、現像、エッチング等の一連のフォトリソグラフィ技術を用いて渦巻形状に形成される。なお、導電性材料膜は、スパッタリング、真空蒸着等の薄膜形成法、またはスクリーン印刷等の厚膜形成法といった成膜技術を用いて形成される。

また、渦巻状のコイルパターン６の中心位置は、例えば磁性体基板２，３の中心位置とほぼ一致している。そして、コイルパターン６のうち外周側の端部は、絶縁層５の外縁側に位置して引出電極部６Ａとなっている。一方、コイルパターン６のうち内周側の端部は、後述する引出パターン８に電気的に接続されている。

このとき、図４に示すように、コイルパターン６の線路の幅寸法Ｗは、１μｍ以上で２５μｍ以下の範囲内の値（例えば１６μｍ）に設定されている。また、コイルパターン６は、複数回に亘って巻回した渦巻状に形成されると共に、互いに隣合う内周側の線路と外周側の線路との間隔寸法δは、これらの線路間の絶縁が確保できる範囲（例えば１μｍ以上）で１６μｍ以下の値（例えば１６μｍ）に設定されている。これにより、例えば磁性体基板２，３の面積を１ｍｍ²としたときに、コイルパターン６の外形の面積Ｓは０．２７ｍｍ²程度となり、例えば線路の幅寸法Ｗを３３μｍに設定した場合に比べて、４０％程度の面積を有している。

この場合、後述するように、コモンモードインピーダンスＺcおよびノーマルモード信号のカットオフ周波数Ｆcを考慮すると、コイルパターン６の外形の面積Ｓは、０．１９ｍｍ²以上で０．３８ｍｍ²以下の範囲内の値に設定するものである。

そして、図２および図３に示すように、コイルパターン６の表面には、例えば絶縁層５と同じ材料を用いて層間絶縁層７が形成される。層間絶縁層７には、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて複数のビアホール７Ａが形成されている。このとき、ビアホール７Ａは、層間絶縁層７を貫通した状態で形成され、例えばコイルパターン６の内周側の端部と対応した位置に配置されている。

なお、フォトリソグラフィ技術を用いる場合には、層間絶縁層７の材料として感光性機能を付加した材料が用いられる。本実施の形態では、層間絶縁層７は、例えば感光性のポリイミド樹脂材料が用いられる。

また、層間絶縁層７の表面には、層間絶縁層７の内側から外縁側に向けて延びる引出パターン８が形成されている。このとき、引出パターン８の一端側は、ビアホール７Ａを介してコイルパターン６の内周側の端部に電気的に接続されている。一方、引出パターン８の他端側は、層間絶縁層７の外縁側に位置して引出電極部８Ａとなっている。また、引出電極部８Ａは、例えばコイルパターン６を挟んで引出電極部６Ａとは図２中の前，後方向の反対側に配置されている。

そして、コイルパターン６および引出パターン８によって、１次コイル９が形成されている。

コイル間絶縁層１０は、引出パターン８の表面に位置して、例えば絶縁層５，７と同じ材料を用いて成膜されている。そして、コイル間絶縁層１０は、１次コイル９と２次コイル１４との間を絶縁している。

コイル間絶縁層１０の表面には、１次コイル９と同様な成膜工程等を繰返すことによって、コイルパターン６、層間絶縁層７、引出パターン８とほぼ同様な、コイルパターン１１、層間絶縁層１２、引出パターン１３がそれぞれ形成されている。

このため、図４に示すように、コイルパターン１１の線路の幅寸法Ｗも、コイルパターン６とほぼ同様に、１〜２５μｍの範囲内の値（例えば１６μｍ）に設定されている。また、コイルパターン１１の隣合う線路の間隔寸法δは、これらの線路間の絶縁が確保できる範囲で１６μｍ以下の値（例えば１６μｍ）に設定されている。さらに、コイルパターン１１の外形の面積Ｓも、コイルパターン６と同様に、０．１９ｍｍ²以上で０．３８ｍｍ²以下の範囲内の値に設定するものである。

但し、コイルパターン１１と引出パターン１３の引出電極部１１Ａ，１３Ａは、コイルパターン６と引出パターン８の引出電極部６Ａ，８Ａと異なる位置として、例えば引出電極部６Ａ，８Ａから図２中の左，右方向に離間した位置に配置されている。

そして、コイルパターン１１および引出パターン１３によって、２次コイル１４が形成されている。また、コイルパターン１１は、その中心位置が磁性体基板２，３の中心位置とほぼ一致すると共に、コイル間絶縁層１０等を挟んでコイルパターン６と対面した状態で配置されている。これにより、１次コイル９と２次コイル１４とは、厚さ方向に積層された状態で磁気的に密接に結合するものである。

第２の絶縁層１５は２次コイル１４と第２の磁性体基板３との間に位置して、例えば第１の絶縁層５と同じ材料を用いて形成されている。このため、第２の絶縁層１５も、第１の絶縁層５と同様に、磁性体基板３の誘電率よりも低い値として例えば３．３程度の誘電率を有している。

また、第２の絶縁層１５は、例えば熱硬化性のポリイミド樹脂が用いられ、第２の磁性体基板３を２次コイル１４の表面に接着するための接着剤を兼ねている。即ち、コモンモードチョークコイル１の製造時には、まず第１の磁性体基板２の表面に、第１の絶縁層５、１次コイル９、コイル間絶縁層１０、２次コイル１４を成膜工程等を繰返して積み重ねる。その後、第２の磁性体基板３の裏面側に接着剤としての第２の絶縁層１５を塗布した後に、２次コイル１４（引出パターン１３）の表面に第２の磁性体基板３の裏面側を貼り合わせる。このとき、第２の磁性体基板３の接合は、真空中または不活性ガス中にて加熱、加圧した状態で行い、冷却後に圧力を解除するものである。

これにより、第２の絶縁層１５は、２次コイル１４と第２の磁性体基板３との間に配置される。この結果、第１，第２の磁性体基板２，３の間には、第１，第２の絶縁層５，１５、１次コイル９、２次コイル１４、コイル間絶縁層１０からなる積層体４が形成される。

なお、１次コイル９、２次コイル１４のインダクタンスの取得効率を高めるためには、各絶縁層５，７，１０，１２，１５の厚さ寸法はそれぞれ例えば１０μｍ以下に設定するのが好ましい。

図１に示すように、コモンモードチョークコイル１の後側端面には外部電極１６，１７が設けられ、前側端面には外部電極１８，１９が設けられている。外部電極１６，１７，１８，１９はそれぞれ引出電極部６Ａ，１１Ａ，８Ａ，１３Ａに電気的に接続されている。外部電極１６〜１９は、例えばＡｇ，Ｃｕ，ＮｉＣｒまたはＮｉＣｕ等の材料を含む導電性ペーストを塗布したり、これらの材料を蒸着、スパッタリング、無電解めっき等の手段にて形成され、コモンモードチョークコイル１の端面に堅固に密着している。さらに、必要であれば、例えば湿式電解めっきによりＮｉ，Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ等の金属膜を形成し、外部電極１６〜１９の膜厚を厚くしてもよい。

本実施の形態によるコモンモードチョークコイル１は上述の如き構成を有するもので、次にコイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗと浮遊容量との関係について、図４ないし図８を参照しつつ検討する。

まず、図６および図７に示す比較例によるコモンモードチョークコイル２１について検討する。比較例のコモンモードチョークコイル２１では、１次コイル９、２次コイル１４のコイルパターン２２，２３は、その線路の幅寸法Ｗ′が例えば３３μｍに設定されている。また、コイルパターン２２，２３の隣合う線路の間隔寸法δ′は、１６μｍに設定されている。この比較例について、コモンモードノイズの減衰量Ｓcc21の周波数特性を測定した。その結果を図８中に点線で示す。

図８の結果より、比較例のコモンモードチョークコイル２１では、８００ＭＨｚ付近で減衰量が最大（２８ｄＢ程度）となり、それよりも高周波側では減衰量Ｓcc21が低下する。このため、例えば２ＧＨｚ付近では減衰量Ｓcc21が１３ｄＢ程度になっている。この理由は、１次コイル９や２次コイル１４に並列接続された状態で浮遊容量が生じるためと考えられる。即ち、信号の周波数が高くなるに従って、各コイル９，１４のインダクタンスは増加する。一方、信号の周波数が高くなるに従って、浮遊容量によるインピーダンスは低下する。このため、高周波側ではコモンモードインピーダンスＺcに対する浮遊容量の影響が大きくなり、コモンモードインピーダンスＺcが減少し、コモンモードノイズの減衰量Ｓcc21が低下するものと考えられる。

ここで、浮遊容量は、各コイル９，１４の周囲、各コイル９，１４と外部電極１６〜１９との間等のように種々の箇所に生じる。しかし、従来技術では、大きな浮遊容量が生じる箇所を十分に特定できていなかった。

本発明者達の鋭意検討の結果として、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間（コイルパターン２２，２３の内周側と外周側との間）に大きな浮遊容量Ｃが生じることが分かった。これは、例えば１次コイル９の内周側９Ａと外周側９Ｂは、それぞれ１次コイル９の両端に近く、他の部位に比べて、１次コイル９の内周側９Ａと外周側９Ｂとの間に大きな電位差が生じることが原因と考えられる。即ち、図７に示すように、１次コイル９の内周側９Ａと外周側９Ｂとの間には、他の部位に比べて、電位差に応じて多数の電気力線Ｅが形成されるから、この電気力線Ｅによって大きな浮遊容量Ｃが生じ易い。この原因は、２次コイル１４についても同様である。

このとき、１次コイル９、２次コイル１４のコイルパターン２２，２３は略平面状に広がった渦巻形状をなしている。このため、各コイル９，１４の略全面に亘って、内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間に電気力線Ｅが形成される。従って、各コイル９，１４に生じる浮遊容量Ｃの大きさは、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離に反比例すると共に、各コイル９，１４の占める面積に比例する関係がある。

一方、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離および各コイル９，１４の面積は、コイルパターン２２，２３の線路の幅寸法Ｗ′および間隔寸法δ′によって決定される。

ここで、比較例（従来技術）では、コイルパターン２２，２３の線路の幅寸法Ｗ′はいずれも３３μｍ（２５μｍ以上）に設定している。この理由は、各コイル９，１４の抵抗成分を減少させるために、線路の幅寸法Ｗ′をできるだけ大きな値に設定していたためである。

これにより、比較例では、線路の幅寸法Ｗ′に比例して各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離が大きくなると共に、線路の幅寸法Ｗ′の２乗に比例して各コイル９，１４の面積が大きくなる。この関係から、比較例では、各コイル９，１４に生じる浮遊容量Ｃは、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法に比例して大きくなる傾向がある。この結果、１ＧＨｚ以上の高周波信号に対するコモンモードノイズの減衰量Ｓcc21が低下するという問題があった。

次に、本実施の形態によるコモンモードチョークコイル１について検討する。図４および図５に示す本実施の形態によるコモンモードチョークコイル１では、１次コイル９、２次コイル１４のコイルパターン６，１１は、その線路の幅寸法Ｗが１６μｍに設定されている。また、コイルパターン６，１１の隣合う線路の間隔寸法δは、１６μｍに設定されている。この実施の形態について、コモンモードノイズの減衰量Ｓcc21の周波数特性を測定した。その結果を図８中に実線で示す。

図８の結果より、実施の形態のコモンモードチョークコイル１では、線路の幅寸法Ｗを１６μｍに設定したときには、１ＧＨｚ付近で減衰量が最大（２６ｄＢ程度）となると共に、１ＧＨｚ以上の高周波側の減衰量は、比較例の場合よりも増加している。

このように、各コイルパターン６，１１の幅寸法Ｗを減少させることによって、減衰量Ｓcc21のピークが高周波側に移動すると共に、１ＧＨｚ以上の高周波側の減衰量Ｓcc21が増加することが分かる。

この理由は、各コイルパターン６，１１の幅寸法Ｗを減少させることによって、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間（コイルパターン６，１１の内周側と外周側との間）の距離寸法が減少すると共に、各コイル９，１４の面積が減少したためと考えられる。即ち、各コイル９，１４の周囲に形成される浮遊容量Ｃは、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法に反比例して大きくなるものの、各コイル９，１４の面積に比例して小さくなる。このとき、各コイル９，１４の面積は、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法の２乗に比例するから、各コイル９，１４の浮遊容量Ｃは、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法に比例して小さくなる傾向がある。

この結果、本実施の形態では、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の浮遊容量Ｃを低下させることができ、１ＧＨｚ以上の高周波信号に対するコモンモードノイズの減衰量Ｓcc21を増加させることができる。

なお、コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗを小さくすると、各コイルパターン６，１１の単位長さ当りの直流抵抗は大きくなり、ノーマルモードインピーダンスが大きくなる傾向がある。しかし、コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗを小さくすると、単位長さ当りのインダクタンスの取得効率が上がるため、同じインピーダンスを取得するために必要なコイルパターン６，１１の全長は短くなる。従って、従来技術に比べてコイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗを小さい値に設定した場合でも、コイルパターン６，１１の全長に対する直流抵抗は、従来技術の場合とほぼ同程度となる。

このため、各コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗは、断線が生じない範囲でできるだけ小さい値に設定するのが好ましい。また、例えば２ＧＨｚのコモンモードノイズに対して１５ｄＢ以上の減衰量Ｓcc21を確保するためには、各コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗは、少なくとも２５μｍ以下に設定するのが好ましい。一方、各コイルパターン６，１１の隣合う線路の間隔寸法δは、これらの線路間の絶縁が確保できる範囲でできるだけ小さい値に設定するのが好ましい。

次に、コイルパターン６，１１の外形の面積ＳとコモンモードインピーダンスＺcおよびノーマルモード信号のカットオフ周波数Ｆcとの関係について、図９を参照しつつ検討する。

本実施の形態によるコモンモードチョークコイル１について、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを種々の値に変化させると共に、このときのコモンモードインピーダンスＺcおよびノーマルモード信号のカットオフ周波数Ｆcを測定した。この結果を図９に示す。

なお、図９の測定では、１次コイル９、２次コイル１４のコイルパターン６，１１は、その線路の幅寸法Ｗが２３μｍに設定した。また、コイルパターン６，１１の隣合う線路の間隔寸法δは、１５μｍに設定した。さらに、２つのコイルパターン６，１１の外形の面積Ｓは、いずれも同じ値に設定した。

図９中に四角形のプロットで示すように、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓが大きくなるに従って、コモンモードインピーダンスＺcが増加する。これに対し、図９中に円形のプロットで示すように、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓが大きくなるに従って、ノーマルモード信号のカットオフ周波数Ｆcは低下する。このため、所望のコモンモードインピーダンスＺcを得るために、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓが大きくしたときには、挿入損失Ｓdd21が増加してノーマルモード信号のカットオフ周波数Ｆcが低下してしまい、ノーマルモードで伝送可能な信号の周波数が低下する傾向がある。

そこで、本実施の形態では、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓは０．１９〜０．３８ｍｍ²の範囲内の値に設定している。このようにコイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを０．１９ｍｍ²以上に設定したから、コモンモードインピーダンスＺcを一般的に必要最小限な値となる３５Ω以上にすることができる。また、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを０．３８ｍｍ²以下に設定したから、ノーマルモードの信号のカットオフ周波数Ｆcを６ＧＨｚ以上にすることができる。これにより、ノーマルモードで伝送可能な信号の周波数を高めることができ、伝送可能な信号のビットレートを向上することができる。

なお、図９には、コイルパターン６，１１の巻き数（ターン数）を４回巻にした場合と３回巻にした場合とについて、それぞれの測定結果を示した。図９の結果より、コイルパターン６，１１の巻き数を増加させた方が、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓに対するコモンモードインピーダンスＺcの取得効率が向上するものの、ノーマルモードの信号のカットオフ周波数Ｆcは低下し易くなることが分かる。コイルパターン６，１１の巻き数を４回巻にした場合には、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを０．１９〜０．３８ｍｍ²の範囲内の値に設定したときでも、コモンモードインピーダンスＺcを３５〜９０Ω程度までの広い範囲で設定することができる。

かくして、本実施の形態では、コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗを従来技術に比べて小さい値として１〜２５μｍの範囲内の値に設定したから、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法を小さくすることができる。

また、コイルパターン６，１１は、隣合う線路の間隔寸法δを１６μｍ以下に設定したから、これによっても、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法を小さくすることができる。

このとき、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間に生じる浮遊容量は、各コイル９，１４の内周側９Ａ，１４Ａと外周側９Ｂ，１４Ｂとの間の距離寸法に応じて変化する。このため、本実施の形態では、各コイル９，１４の周囲に形成される浮遊容量Ｃを、コイルパターン６，１１の線路の幅寸法Ｗおよび間隔寸法δに応じて小さくすることができる。

この結果、各コイルパターン６，１１の周囲に形成される浮遊容量Ｃを小さくすることができるから、１次コイル９、２次コイル１４の自己共振周波数を高周波側に移動させることができ、高周波のコモンモードノイズに対する減衰量Ｓcc21を増加させることができる。これにより、全体の外形形状を小型化しつつ、例えば１ＧＨｚ以上の高周波のコモンモードノイズに対する除去効果を高めることができる。

また、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを０．１９ｍｍ²以上に設定したから、コモンモードインピーダンスＺcを一般的に必要最小限な値となる３５Ω以上にすることができる。また、コイルパターン６，１１の外形の面積Ｓを０．３８ｍｍ²以下に設定したから、ノーマルモードの信号のカットオフ周波数Ｆcを６ＧＨｚ以上にすることができる。これにより、ノーマルモードで伝送可能な信号の周波数を高めることができ、伝送可能な信号のビットレートを向上することができる。

なお、前記実施の形態では、１次コイル９、２次コイル１４は、コイルパターン６，１１と引出パターン８，１３によって構成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例によるコモンモードチョークコイル３１のように、各コイル９，１４は、コイルパターン６，１１に並列接続されたラダーコイルパターン３２，３３を備える構成としてもよい。

この場合、各ラダーコイルパターン３２，３３は、例えば引出パターン８，１３と同じ層に位置して略Ｃ字状に形成され、コイルパターン６，１１に沿って延びている。また、各ラダーコイルパターン３２，３３は、その両端側がビアホール７Ａ，１２Ａを介してコイルパターン６，１１の途中位置に電気的に接続されている。これにより、ラダーコイルパターン３２，３３は、コイルパターン６，１１に並列接続され、各コイル９，１４の直流抵抗を低下させるものである。

また、コイル９，１４は、絶縁層５，１５を挟んで磁性体基板２，３と対向した状態で配置されている。このとき、磁性体基板２，３の誘電率は、絶縁層５，１５の誘電率に比べて大きい値となっている。このため、各コイル９，１４が磁性体基板２，３に近付くに従って、各コイル９，１４の周囲に生じる電気力線Ｅが磁性体基板２，３の内部を通過する割合が増加し、各コイル９，１４の浮遊容量Ｃが増加する傾向がある。

そこで、各コイル９，１４の浮遊容量Ｃを減少させるためには、絶縁層５，１５の厚さ寸法Ｔ1，Ｔ2は、例えば１２．５μｍ以上の値にそれぞれ設定するのが好ましい。但し、コイル９，１４と磁性体基板２，３との距離が離れるに従って、磁気抵抗が増加してコイル９，１４のインダクタンスの取得効率が低下する。このため、コイル９，１４のインダクタンスの取得効率を考慮すると、絶縁層５，１５の厚さ寸法Ｔ1，Ｔ2は、例えば６０μｍ以下に設定するのが好ましい。

本発明の実施の形態によるコモンモードチョークコイルを示す斜視図である。図１中のコモンモードチョークコイルを分解して示す分解斜視図である。実施の形態によるコモンモードチョークコイルを図１中の矢示III−III方向からみた断面図である。実施の形態によるコイルパターン等を図２中の矢示IV−IV方向からみた平面図である。実施の形態によるコモンモードチョークコイルに生じる電気力線を示す説明図である。比較例によるコイルパターン等を示す図４と同様位置の平面図である。比較例によるコモンモードチョークコイルに生じる電気力線を示す説明図である。コモンモードチョークコイルのコモンモードノイズの減衰量と周波数との関係を示す特性線図である。コイルパターンの外形の面積とコモンモードインピーダンスおよびノーマルモード信号のカットオフ周波数との関係を示す特性線図である。変形例によるコモンモードチョークコイルを分解して示す分解斜視図である。

符号の説明

１，３１コモンモードチョークコイル
２第１の磁性体基板
３第２の磁性体基板
４積層体
５第１の絶縁層
６，１１コイルパターン
９１次コイル
１０コイル間絶縁層
１４２次コイル
１５第２の絶縁層

Claims

第１の磁性体基板と、
該第１の磁性体基板の表面に形成され、第１の絶縁層、１次コイル、コイル間絶縁層、２次コイルおよび第２の絶縁層を厚さ方向に積み重ねた積層体と、
前記第１の磁性体基板との間に該積層体を挟む第２の磁性体基板とを備えたコモンモードチョークコイルにおいて、
前記１次コイル、２次コイルは、渦巻状のコイルパターンを用いて形成し、
該コイルパターンは、その線路の幅寸法を１〜２５μｍの範囲内の値に設定し、かつ隣合う線路の間隔寸法を１６μｍ以下に設定し、
該コイルパターンの外形の面積は、０．１９〜０．３８ｍｍ²の範囲内の値に設定したことを特徴とするコモンモードチョークコイル。