JP2008108903A - Common mode choke coil and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコモンモードチョークコイル及びその製造方法に関し、特に、高周波特性が改善された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。 The present invention relates to a common mode choke coil and a manufacturing method thereof, and more particularly to a common mode choke coil with improved high frequency characteristics and a manufacturing method thereof.
近年、高速な信号伝送インターフェースとして、USB2.0規格やIEEE1394規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなど数多くのデジタル機器に用いられている。USB2.0規格やIEEE1394規格などのインターフェースは、古くから一般的であったシングルエンド伝送方式とは異なり、一対の信号線を用いて差動信号を伝送する差動信号方式が採用されている。 In recent years, the USB 2.0 standard and the IEEE 1394 standard are widely used as high-speed signal transmission interfaces, and are used in many digital devices such as personal computers and digital cameras. Unlike the single-ended transmission method that has been common for a long time, interfaces such as the USB 2.0 standard and the IEEE 1394 standard adopt a differential signal method that transmits a differential signal using a pair of signal lines.
差動伝送方式は、シングルエンド伝送方式と比べて信号線から発生する放射電磁界が少ないだけでなく、外来ノイズの影響を受けにくいという優れた特徴を有している。このため、信号の小振幅化が容易であり、小振幅化による立ち上がり時間及び立ち下がり時間の短縮によって、シングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送を行うことが可能となる。 The differential transmission system has an excellent feature that not only the radiation electromagnetic field generated from the signal line is small compared to the single-end transmission system, but also that the differential transmission system is less susceptible to external noise. For this reason, it is easy to reduce the amplitude of the signal, and by shortening the rise time and the fall time due to the small amplitude, it becomes possible to perform signal transmission at a higher speed than the single-ended transmission method.
図8は、一般的な差動伝送回路の回路図である。 FIG. 8 is a circuit diagram of a general differential transmission circuit.
図8に示す差動伝送回路は、一対の信号線11,12と、信号線11,12に差動信号を供給する出力バッファ13と、信号線11,12からの差動信号を受ける入力バッファ14とを備えている。かかる構成により、出力バッファ13に与えられる入力信号INは、一対の信号線11,12を経由して入力バッファ14へ伝えられ、出力信号OUTとして再生される。このような差動伝送回路は、上述の通り、信号線11,12から発生する放射電磁界が少ないという特徴を有しているが、信号線11,12に共通のノイズ(コモンモードノイズ)が重畳した場合には比較的大きな放射電磁界を発生させてしまう。コモンモードノイズによって発生する放射電磁界を低減するためには、図8に示すように、信号線11,12にコモンモードチョークコイル20を挿入することが有効である。
The differential transmission circuit shown in FIG. 8 includes a pair of
コモンモードチョークコイル20は、信号線11,12を伝わる差動成分(信号)に対するインピーダンスが低く、同相成分(コモンモードノイズ)に対するインピーダンスが高いという特性を有している。このため、信号線11,12にコモンモードチョークコイル20を挿入することにより、差動信号を実質的に減衰させることなく、一対の信号線11,12を伝わるコモンモードノイズを遮断することができる。コモンモードチョークコイル20としては、例えば特許文献1に記載された素子が知られている。
The common
コモンモードチョークコイルは、差動信号を全く減衰させないのが理想的であるが、実際には周波数が高くなるにつれて、差動信号もある程度減衰させてしまう。差動信号が3dB減衰する周波数は「カットオフ周波数」と呼ばれ、コモンモードチョークコイルの高周波特性を表す重要なパラメータとして評価される。近年では、非常に高いデータ転送レートが要求されており、これにより差動信号の周波数も年々高められている。このため、コモンモードチョークコイルのカットオフ周波数を高めることは、信号品質を高める上で非常に重要となる。 Ideally, the common mode choke coil does not attenuate the differential signal at all, but actually the differential signal is attenuated to some extent as the frequency increases. The frequency at which the differential signal attenuates by 3 dB is called a “cut-off frequency” and is evaluated as an important parameter representing the high-frequency characteristics of the common mode choke coil. In recent years, a very high data transfer rate has been required, and the frequency of differential signals has been increased year by year. For this reason, increasing the cut-off frequency of the common mode choke coil is very important for improving signal quality.
しかしながら、従来のコモンモードチョークコイルでは、カットオフ周波数を高めることは困難であった。以下にその理由を説明する。 However, it has been difficult to increase the cut-off frequency with the conventional common mode choke coil. The reason will be described below.
図9は、一般的なコモンモードチョークコイルの略断面図である。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a general common mode choke coil.
図9に示すように、一般的なコモンモードチョークコイル30は、樹脂からなる複数の絶縁層41〜43と、これら絶縁層の内部に形成された一対のスパイラル状導体51,52と、絶縁層の両側に配置された磁性体基板61,62によって構成されている。スパイラル状導体51,52は、互いに向き合うように平行に配置されており、これらの間には絶縁層42が介在している。このため、スパイラル状導体51,52間には、絶縁層42の厚さ及び比誘電率、並びに、スパイラル状導体51,52の導体幅で決まる所定の容量成分が生じ、これが大きいとコモンモードチョークコイルのカットオフ周波数を低下させてしまう。
このような容量成分を低減する方法としては、絶縁層42の厚さを厚くする方法が考えられる。しかしながら、この方法では、スパイラル状導体51,52間の距離が遠くなることから、磁気結合が低減してしまう。
As a method of reducing such a capacitance component, a method of increasing the thickness of the
また、容量成分を低減する別の方法として、絶縁層42の材料として低誘電率材料を用いる方法も考えられる。しかしながら、絶縁層42に要求される特性を十分に満たす低誘電率材料は今のところ見あたらない。
Further, as another method for reducing the capacitance component, a method using a low dielectric constant material as the material of the
また、容量成分を低減するさらに別の方法として、スパイラル状導体51,52の導体幅を狭くする方法も考えられる。しかしながら、導体幅を狭くすると直流抵抗が増大するとともに、磁気結合も低減してしまう。また、導体幅の縮小にはそもそもプロセス上の限界がある。
Further, as another method for reducing the capacitance component, a method of narrowing the conductor width of the
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、スパイラル状導体間に生じる容量成分を低減することにより、コモンモードチョークコイルの高周波特性を改善することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to improve the high frequency characteristics of a common mode choke coil by reducing the capacitance component generated between spiral conductors.
本発明によるコモンモードチョークコイルは、互いに向き合うように平行に配置された第1及び第2のスパイラル状導体を備えるコモンモードチョークコイルであって、前記第1及び第2のスパイラル状導体間に空洞が設けられていることを特徴とする。また、本発明によるコモンモードチョークコイルの製造方法は、第1の絶縁層上に第1のスパイラル状導体が形成された第1のコイル部を作成する工程と、第2の絶縁層上に第2のスパイラル状導体が形成された第2のコイル部を作成する工程と、前記第1及び第2のスパイラル状導体間に空洞が形成されるよう、スペーサを介して前記第1及び第2のコイル部を積層する工程とを備えることを特徴とする。 A common mode choke coil according to the present invention is a common mode choke coil including first and second spiral conductors arranged in parallel so as to face each other, and a cavity is formed between the first and second spiral conductors. Is provided. The method for manufacturing a common mode choke coil according to the present invention includes a step of forming a first coil portion in which a first spiral conductor is formed on a first insulating layer, and a step of forming a first coil portion on a second insulating layer. A step of creating a second coil portion in which two spiral conductors are formed, and the first and second via a spacer so that a cavity is formed between the first and second spiral conductors. And a step of laminating the coil portions.
このように、本発明によるコモンモードチョークコイルは、磁気結合する第1及び第2のスパイラル状導体間に空洞が形成されていることから、比誘電率=1である絶縁層を用いたのとほぼ同じ効果が得られ、スパイラル状導体間に生じる容量成分が非常に小さくなる。また、本発明によるコモンモードチョークコイルは、前記第1のスパイラル状導体内の隣接部分及び前記第2のスパイラル状導体内の隣接部分にも空洞が設けられていることが好ましい。これによれば、第1及び第2のスパイラル状導体自体に存在する容量成分についても低減することが可能となる。 Thus, in the common mode choke coil according to the present invention, the cavity is formed between the first and second spiral conductors that are magnetically coupled. Therefore, the insulating layer having a relative dielectric constant = 1 is used. Almost the same effect is obtained, and the capacitance component generated between the spiral conductors is very small. In the common mode choke coil according to the present invention, it is preferable that a cavity is provided also in an adjacent portion in the first spiral conductor and an adjacent portion in the second spiral conductor. According to this, it is possible to reduce the capacitive component existing in the first and second spiral conductors themselves.
尚、本発明における「空洞」は、スパイラル状導体間の容量成分の低減を目的として設けられるものであり、したがって、実質的に容量成分の低減に寄与しないような僅かな空洞が設けられているようなケースを含む意ではない。 The “cavity” in the present invention is provided for the purpose of reducing the capacitance component between the spiral conductors, and therefore, a slight cavity that does not substantially contribute to the reduction of the capacitance component is provided. It is not meant to include such cases.
本発明によるコモンモードチョークコイルは、前記第1のスパイラル状導体から見て前記第2のスパイラル状導体とは反対側に配置された第1の絶縁層と、前記第2のスパイラル状導体から見て前記第1のスパイラル状導体とは反対側に配置された第2の絶縁層と、前記第1及び第2の絶縁層間に設けられ、前記第1及び第2のスパイラル状導体間に前記空洞を形成するスペーサとをさらに備えることが好ましい。これによれば、スペーサによって第1及び第2のスパイラル状導体間の空洞を確実に形成することが可能となる。 A common mode choke coil according to the present invention includes a first insulating layer disposed on the side opposite to the second spiral conductor when viewed from the first spiral conductor, and the second spiral conductor. A second insulating layer disposed on the opposite side of the first spiral conductor and the first and second insulating layers, and the cavity between the first and second spiral conductors. It is preferable to further include a spacer for forming the. According to this, it becomes possible to reliably form a cavity between the first and second spiral conductors by the spacer.
この場合、前記スペーサは、前記第1及び第2のスパイラル状導体の外周を取り囲む枠状体であっても構わないし、前記第1及び第2のスパイラル状導体間に設けられた多孔質構造を有する絶縁体であっても構わない。前者によれば、第1及び第2のスパイラル状導体間のほぼ全てが空洞となることから、容量成分を非常に小さくすることが可能となる。また、後者によれば、第1及び第2のスパイラル状導体間の短絡を確実に防止することが可能となる。 In this case, the spacer may be a frame-like body that surrounds the outer circumferences of the first and second spiral conductors, and has a porous structure provided between the first and second spiral conductors. It may be an insulator. According to the former, almost all of the space between the first and second spiral conductors is hollow, so that the capacitance component can be made very small. Further, according to the latter, it is possible to reliably prevent a short circuit between the first and second spiral conductors.
本発明において、前記第1及び第2のスパイラル状導体の少なくとも一方は、表面が絶縁薄膜で覆われていることが好ましい。これによれば、第1及び第2のスパイラル状導体間の短絡を防止することができるとともに、導体の表面が保護されることから製品の信頼性を高めることが可能となる。 In the present invention, the surface of at least one of the first and second spiral conductors is preferably covered with an insulating thin film. According to this, it is possible to prevent a short circuit between the first and second spiral conductors, and it is possible to improve the reliability of the product because the surface of the conductor is protected.
本発明によるコモンモードチョークコイルは、前記第1及び第2のコイル導体を挟んで両側に設けられた一対の磁性体基板をさらに備えることが好ましい。これによれば、第1及び第2のコイル導体の磁気結合をより高めることが可能となる。 The common mode choke coil according to the present invention preferably further includes a pair of magnetic substrates provided on both sides of the first and second coil conductors. According to this, it is possible to further increase the magnetic coupling between the first and second coil conductors.
このように、本発明によれば、磁気結合するスパイラル状導体間に空洞が形成されることから、これらスパイラル状導体間に生じる容量成分が大幅に低減する。これにより、カットオフ周波数などの高周波特性に優れたコモンモードチョークコイルを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the cavity is formed between the spiral conductors that are magnetically coupled, the capacitance component generated between the spiral conductors is greatly reduced. Thereby, it is possible to provide a common mode choke coil having excellent high frequency characteristics such as a cut-off frequency.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい第1の実施形態によるコモンモードチョークコイル100の構造を示す略分解斜視図であり、図2は、本実施形態によるコモンモードチョークコイル100を組み立てた状態を示す略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing the structure of a common
図1に示すように、本実施形態によるコモンモードチョークコイル100は、基板111,112と、基板111,112間に設けられた絶縁層121〜124と、所定の絶縁層に形成された導体パターンとを備えた積層型のコモンモードチョークコイルである。ここで、「積層型のコモンモードチョークコイル」とは、絶縁層を介して平面的な導体パターンが複数積層されたタイプのコモンモードチョークコイルを指し、ドラムに導線を巻回したタイプのコモンモードチョークコイルと区別される。
As shown in FIG. 1, the common
基板111,112の材料については特に限定されないが、透磁率の高い材料、例えばフェライトなどの磁性材料を用いることが好ましい。これは、基板111,112の材料として磁性材料を用いることにより、磁気結合が高められるからである。また、絶縁層121〜124の材料については、特に限定されないが、ポリイミドなどの非磁性体材料を用いることが好ましい。
The material of the
絶縁層に形成された導体パターンは、各絶縁層121〜123の表面に形成された内部電極131〜134と、絶縁層122,123の表面にそれぞれ形成されたスパイラル状導体141,142と、絶縁層121,123の表面にそれぞれ形成された接続導体151,152とを含んでいる。図2に示すように、スパイラル状導体141,142は、いずれも基板111,112の主面に対して平行な平面状コイルである。尚、これらの導体パターンは、絶縁層上に、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法などのいわゆる薄膜プロセスによって形成することができる。
The conductor pattern formed on the insulating layer is insulated from the
図2に示すように、スパイラル状導体141は絶縁層122の上面122aに設けられている一方、スパイラル状導体142は絶縁層123の下面123bに設けられている。尚、図2では、絶縁層123の下面123bが見えないことから、スパイラル状導体142を絶縁層123から分離した状態で示している。
As shown in FIG. 2, the
絶縁層122の上面122aと絶縁層123の下面123bは、互いに向き合う面である。このため、このままの状態で積層するとスパイラル状導体141とスパイラル状導体142が接触してしまうが、本実施形態によるコモンモードチョークコイル100では、絶縁層122と絶縁層123との間にスペーサ190が配置されている。これにより、スパイラル状導体141とスパイラル状導体142は一定の距離を持って離間した状態に保持される。
The
本実施形態において用いるスペーサ190は、スパイラル状導体141,142の外周を取り囲む枠状体である。スペーサ190の厚さとしては、スパイラル状導体141とスパイラル状導体142が接触しないよう、これらの厚さの和を超える厚さに設定する必要がある。
The
図3は、図2示すB断面の略断面図である。 3 is a schematic cross-sectional view of the B cross section shown in FIG.
図3に示すように、スパイラル状導体141,142は、互いに向き合うように平行に配置されており、これらの間にはスペーサ190によって形成された空洞191が存在している。このような構造により、スパイラル状導体141,142間の比誘電率がほぼ1となることから、両者間にて生じる容量成分が低減する。また、本実施形態では、同じスパイラル状導体内の隣接部分、例えば、スパイラル状導体141のうち、相対的に内周に位置する部分と相対的に外周に位置する部分との間にも空洞191が存在している。このため、スパイラル状導体141,142自体に存在する容量成分についても低減される。
As shown in FIG. 3, the
このように、スパイラル状導体141,142は空洞191を介して向かい合うように配置されていることから、両者は互いに磁気結合する。図1に示したように、スパイラル状導体141の一端は内部電極131に接続されており、他端は接続導体151を介して内部電極133に接続されている。また、スパイラル状導体142の一端は内部電極132に接続されており、他端は接続導体152を介して内部電極134に接続されている。尚、内部電極131〜134は、それぞれ図2に示した外部電極101〜104に接続される導体パターンである(図1では、外部電極101〜104の図示を省略してある)。
Thus, since the
そして、図1に示す矢印Aからみた場合、スパイラル状導体141,142は、いずれも一端から他端に向かっていずれも左回り(反時計回り)に巻回されている。したがって、外部電極101,102を一対の入力端子とすれば、スパイラル状導体141,142は、互いに同方向に磁気結合することになる。ここで、「互いに同方向に磁気結合」とは、同相成分に対しては互いに磁束を強め合い、差動成分に対しては互いに磁束を打ち消し合うように磁気結合していることを言う。
When viewed from the arrow A shown in FIG. 1, the
このように、本実施形態によるコモンモードチョークコイル100では、絶縁層122と絶縁層123との間に枠状体のスペーサ190が配置されていることから、スパイラル状導体141,142間に空洞191が形成される。これにより、スパイラル状導体141,142間の容量成分が減少することから、カットオフ周波数などの高周波特性が向上し、高速データ転送の要求に応えることが可能となる。
As described above, in the common
本実施形態によるコモンモードチョークコイル100の製造方法については特に限定されないが、例えば、図1に示すコイル部C1とコイル部C2を別個に作成し、スパイラル状導体141,142間に空洞191が形成されるよう、スペーサ190を介してこれらコイル部C1,C2を積層することにより作製することができる。ここで、コイル部C1とは、絶縁層121,122及びこれらの表面に形成された導体パターンを指し、コイル部C2とは、絶縁層123,124及びこれらの表面に形成された導体パターンを指す。
Although the manufacturing method of the common
また、上記実施形態では、枠状体のスペーサ190として単体の部品を用いているが、略断面図である図4に示すように、基板111,112の外周を枠状に突起させれば、単体の部品としてのスペーサ190を省略することも可能である。但し、この場合は基板111,112の加工に高い精度が要求されることになる。
Moreover, in the said embodiment, although a single component is used as the
尚、本実施形態によるコモンモードチョークコイル100では、スパイラル状導体141,142が空洞191を介して向き合っていることから、空洞に異物が混入すると両者が短絡するおそれが生じる。これを防止するためには、図5に示すように、スパイラル状導体141,142の少なくとも一方(図5ではスパイラル状導体141のみ)の表面を絶縁薄膜192で覆えばよい。また、スパイラル状導体141,142の両方を絶縁薄膜で覆えば、導体の表面が物理的・化学的に保護されることから、製品の信頼性を高めることも可能となる。
In the common
絶縁薄膜192の厚さとしては、短絡を防止可能な範囲でできる限り薄いことが好ましい。これは、絶縁薄膜192が厚くなれば厚くなるほど、スパイラル状導体141,142間の容量成分が増大し、空洞191を設けたメリットが少なくなるからである。
The thickness of the insulating
次に、本発明の好ましい第2の実施形態について説明する。 Next, a second preferred embodiment of the present invention will be described.
図6は、本発明の好ましい第2の実施形態によるコモンモードチョークコイル200の構造を示す略分解斜視図である。本実施形態によるコモンモードチョークコイル200の外形は図2に示した通りである。
FIG. 6 is a schematic exploded perspective view showing the structure of a common
図6に示すように、本実施形態によるコモンモードチョークコイル200は、枠状体のスペーサ190の代わりに板状体のスペーサ290が用いられている点において、第1の実施形態によるコモンモードチョークコイル100と相違している。その他の点については、基本的に第1の実施形態によるコモンモードチョークコイル100と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 6, the common
スペーサ290は、多孔質構造を有する絶縁体である。したがって、スペーサ290の内部には、微小な空洞が多数存在している。
The
図7は、本実施形態によるコモンモードチョークコイル200の略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the common
図7に示すように、本実施形態によるコモンモードチョークコイル200においては、スパイラル状導体141,142間にスペーサ290が介在することになる。このスペーサ290は、多孔質構造を有する絶縁体であることから、両者間には微小な空洞(図示せず)が多数形成されることになる。このため、本実施形態によるコモンモードチョークコイル200も、第1の実施形態によるコモンモードチョークコイル100と同様の効果を得ることが可能となる。
As shown in FIG. 7, in the common
しかも、本実施形態によるコモンモードチョークコイル200は、スパイラル状導体141,142間にスペーサ290が物理的に存在することから、両者の短絡を効果的に防止することが可能となる。
In addition, since the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記各実施形態では、一対のコイル導体の両側に基板が設けられているが、これら基板の一方又は両方を省略しても構わない。 For example, in each of the above embodiments, the substrates are provided on both sides of the pair of coil conductors, but one or both of these substrates may be omitted.
また、第1の実施形態では、スパイラル状導体141,142の全外周を取り囲む枠状のスペーサ190を用いているが、スパイラル状導体141,142間に空洞を形成可能である限り、スパイラル状導体141,142の全外周を取り囲むことは必須でない。
In the first embodiment, the frame-shaped
11,12 信号線
13 出力バッファ
14 入力バッファ
20,30 コモンモードチョークコイル
41〜43 絶縁層
51,52 スパイラル状導体
61,62 磁性体基板
100,200 コモンモードチョークコイル
101〜104 外部電極
111,112 基板
121〜124 絶縁層
122a 絶縁層の上面
123b 絶縁層の下面
131〜134 内部電極
141,142 スパイラル状導体
151,152 接続導体
190,290 スペーサ
191 空洞
192 絶縁薄膜
11, 12
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---|---|---|---|---|
US9062191B2 (en) | 2009-11-02 | 2015-06-23 | Cheil Industries Inc. | Polyphenylene ether-based resin composition and molded product using the same |
US20170025220A1 (en) * | 2014-04-09 | 2017-01-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Lamination coil component and coil module |
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2006
- 2006-10-25 JP JP2006290227A patent/JP2008108903A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100105 |