JP2021077748A - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ抑制機能に優れた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は、複数の絶縁層が高さ方向に積層されてなる素体１０と、素体に各々内蔵された第１のコイル３１及び第２のコイル３２と、素体の表面上に設けられ、第１のコイルの一端に接続された第１の外部電極と、素体の表面上で上記高さ方向に直交する幅方向において第１の外部電極に対向する位置に設けられ、第１のコイルの他端に接続された第２の外部電極と、素体の表面上に設けられ、第２のコイルの一端に接続された第３の外部電極と、素体の表面上で上記幅方向において第３の外部電極に対向する位置に設けられ、第２のコイルの他端に接続された第４の外部電極と、を備える。第１のコイルのインダクタンスをＬ１、第２のコイルのインダクタンスをＬ２とするとき、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦５、を満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、コモンモードチョークコイルに関する。

回路用ノイズフィルタの一種として、コモンモードチョークコイルが知られている。例えば、特許文献１には、絶縁体からなる本体と、螺旋状のコイル部及びコイル部に接続され直線的に延在する引き出し部から構成され、本体に設けられた複数のコイル導体と、本体の表面に設けられている複数の外部電極と、引き出し部と外部電極とを接続する複数の外部パッドと、を備え、コイル部と引き出し部とが接続される接点において、コイル部と引き出し部とが成す角度は鈍角である、コモンモードチョークコイルが開示されている。

国際公開第２０１５／０２９９７６号

特許文献１に記載のコモンモードチョークコイルでは、コイル導体で発生した磁束の一部が打ち消されることによるインダクタンスの低下を抑制するため、コイル部と引き出し部とが接続される接点において、コイル部と引き出し部とが成す角度を鈍角としている。しかしながら、このようなコモンモードチョークコイルでは、２つのコイルの経路長が大きく異なるため、２つのコイルのインダクタンスが大きくずれるおそれがある。よって、このようなコモンモードチョークコイルを回路に組み込むと、各コイルに対応するライン間で、信号線とグランド（ＧＮＤ）との間の特性インピーダンスが大きくずれるため、一方のラインの信号波形が鈍ってしまうおそれがある。つまり、コモンモードチョークコイルによるノイズ抑制機能が低下するおそれがある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ノイズ抑制機能に優れたコモンモードチョークコイルを提供することを目的とするものである。

本発明のコモンモードチョークコイルは、複数の絶縁層が高さ方向に積層されてなる素体と、上記素体に各々内蔵された第１のコイル及び第２のコイルと、上記素体の表面上に設けられ、上記第１のコイルの一端に電気的に接続された第１の外部電極と、上記素体の表面上で上記高さ方向に直交する幅方向において上記第１の外部電極に対向する位置に設けられ、上記第１のコイルの他端に電気的に接続された第２の外部電極と、上記素体の表面上に設けられ、上記第２のコイルの一端に電気的に接続された第３の外部電極と、上記素体の表面上で上記幅方向において上記第３の外部電極に対向する位置に設けられ、上記第２のコイルの他端に電気的に接続された第４の外部電極と、を備え、上記第１のコイルのインダクタンスをＬ１、上記第２のコイルのインダクタンスをＬ２とするとき、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦５、という関係を満たす、ことを特徴とする。

本発明によれば、ノイズ抑制機能に優れたコモンモードチョークコイルを提供できる。

本発明のコモンモードチョークコイルの一例を示す斜視模式図である。 図１中の素体の内部構造の一例を示す分解平面模式図である。 図１中の線分Ａ１−Ａ２に対応する部分を示す断面模式図である。 図１中の線分Ｂ１−Ｂ２に対応する部分を示す断面模式図である。 図１中の線分Ｃ１−Ｃ２に対応する部分を示す断面模式図である。 第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの測定方法を説明するための模式図である。 第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの測定方法を説明するための模式図である。 従来のコモンモードチョークコイルにおける素体の内部構造を示す分解平面模式図である。 図１中の素体の内部構造の別の一例を示す分解平面模式図である。 実施例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。 比較例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。 実施例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。 比較例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明のコモンモードチョークコイルについて説明する。なお、本発明は、以下の構成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において適宜変更されてもよい。また、以下において記載する個々の好ましい構成を複数組み合わせたものもまた本発明である。

［コモンモードチョークコイル］
図１は、本発明のコモンモードチョークコイルの一例を示す斜視模式図である。

本明細書中、コモンモードチョークコイルの長さ方向、幅方向、及び、高さ方向を、図１等に示すように、各々、矢印Ｌ、矢印Ｗ、及び、矢印Ｔで定められる方向とする。ここで、長さ方向Ｌと幅方向Ｗと高さ方向Ｔとは、互いに直交している。

図１に示すように、コモンモードチョークコイル１は、素体１０と、第１の外部電極２１と、第２の外部電極２２と、第３の外部電極２３と、第４の外部電極２４と、を有している。また、図１では示していないが、コモンモードチョークコイル１は、後述するように、素体１０に各々内蔵された第１のコイル及び第２のコイルも有している。

素体１０は、例えば、図１に示すような６面を有する略直方体状である。素体１０は、長さ方向Ｌにおいて相対する第１の端面１０ａ及び第２の端面１０ｂと、幅方向Ｗにおいて相対する第１の側面１０ｃ及び第２の側面１０ｄと、高さ方向Ｔにおいて相対する第１の主面１０ｅ及び第２の主面１０ｆと、を有している。コモンモードチョークコイル１を基板上に実装する場合、第１の主面１０ｅ又は第２の主面１０ｆが実装面となる。

素体１０は、角部及び稜線に丸みが付けられていることが好ましい。素体１０の角部は、素体１０の３面が交わる部分である。素体１０の稜線は、素体１０の２面が交わる部分である。

素体１０は、後述するように、複数の絶縁層が高さ方向Ｔに積層されてなる。

素体１０を構成する絶縁層は、ガラスセラミック材料からなることが好ましい。これにより、コモンモードチョークコイル１の高周波特性が向上する。

ガラスセラミック材料は、Ｋ、Ｂ、及び、Ｓｉを少なくとも含むガラス材料を含有することが好ましい。

ガラス材料は、ＫをＫ_２Ｏ換算で０．５重量％以上、５重量％以下、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１０重量％以上、２５重量％以下、ＳｉをＳｉＯ_２換算で７０重量％以上、８５重量％以下、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で０重量％以上、５重量％以下含有することが好ましい。

ガラスセラミック材料は、上述したガラス材料に加えて、フィラーとしてのＳｉＯ_２（石英）及びＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を含有することが好ましい。この場合、ガラスセラミック材料は、ガラス材料を６０重量％以上、６６重量％以下、フィラーとしてのＳｉＯ_２を３４重量％以上、３７重量％以下、フィラーとしてのＡｌ_２Ｏ_３を０．５重量％以上、４重量％以下含有することが好ましい。ガラスセラミック材料がフィラーとしてＳｉＯ_２を含有することにより、コモンモードチョークコイル１の高周波特性が向上する。また、ガラスセラミック材料がフィラーとしてＡｌ_２Ｏ_３を含有することにより、素体１０の機械的強度が高まる。

第１の外部電極２１は、素体１０の表面上に設けられており、より具体的には、第１の側面１０ｃ、第１の主面１０ｅ、及び、第２の主面１０ｆの各一部にわたって延在している。

第２の外部電極２２は、素体１０の表面上に設けられており、より具体的には、第２の側面１０ｄ、第１の主面１０ｅ、及び、第２の主面１０ｆの各一部にわたって延在している。また、第２の外部電極２２は、幅方向Ｗにおいて第１の外部電極２１に対向する位置に設けられている。

第３の外部電極２３は、素体１０の表面上に設けられており、より具体的には、第１の外部電極２１と離隔された位置で、第１の側面１０ｃ、第１の主面１０ｅ、及び、第２の主面１０ｆの各一部にわたって延在している。

第４の外部電極２４は、素体１０の表面上に設けられており、より具体的には、第２の外部電極２２と離隔された位置で、第２の側面１０ｄ、第１の主面１０ｅ、及び、第２の主面１０ｆの各一部にわたって延在している。また、第４の外部電極２４は、幅方向Ｗにおいて第３の外部電極２３に対向する位置に設けられている。

第１の外部電極２１、第２の外部電極２２、第３の外部電極２３、及び、第４の外部電極２４は、各々、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。

第１の外部電極２１、第２の外部電極２２、第３の外部電極２３、及び、第４の外部電極２４が、各々、単層構造である場合、各外部電極の構成材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、これらの合金等が挙げられる。

第１の外部電極２１、第２の外部電極２２、第３の外部電極２３、及び、第４の外部電極２４が、各々、多層構造である場合、各外部電極は、素体１０の表面側から順に、例えば、Ａｇを含有する下地電極層と、Ｎｉめっき被膜と、Ｓｎめっき被膜と、を有していてもよい。

図２は、図１中の素体の内部構造の一例を示す分解平面模式図である。図３は、図１中の線分Ａ１−Ａ２に対応する部分を示す断面模式図である。図４は、図１中の線分Ｂ１−Ｂ２に対応する部分を示す断面模式図である。図５は、図１中の線分Ｃ１−Ｃ２に対応する部分を示す断面模式図である。

図２、図３、図４、及び、図５に示すように、素体１０は、絶縁層１１ａ、絶縁層１１ｂ、絶縁層１１ｃ、絶縁層１１ｄ、及び、絶縁層１１ｅを含む複数の絶縁層が高さ方向Ｔに積層されてなる。素体１０においては、絶縁層１１ａが第２の主面１０ｆ側に位置し、絶縁層１１ｅが第１の主面１０ｅ側に位置している。なお、図３、図４、及び、図５では、説明の便宜上、これらの絶縁層間の境界が点線で示されているが、実際には明瞭に現れていなくてもよい。

絶縁層１１ａ、絶縁層１１ｂ、絶縁層１１ｃ、絶縁層１１ｄ、及び、絶縁層１１ｅの構成材料は、互いに同じであることが好ましい。

素体１０においては、後述するコイル導体、引き出し電極、ビア導体等の導体部が設けられていない絶縁層が、絶縁層１１ａの第２の主面１０ｆ側と絶縁層１１ｅの第１の主面１０ｅ側との少なくとも一方に、少なくとも１つ積層されていてもよい。例えば、素体１０においては、図２、図３、図４、及び、図５に示すように、絶縁層１１ｅの第１の主面１０ｅ側に絶縁層１１ｆが積層されていてもよい。このような追加分の絶縁層１１ｆは、絶縁層１１ａ、絶縁層１１ｂ、絶縁層１１ｃ、絶縁層１１ｄ、及び、絶縁層１１ｅと構成材料が同じであることが好ましい。

素体１０には、第１のコイル３１及び第２のコイル３２が各々内蔵されている。

第１のコイル３１は、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を含む複数のコイル導体が絶縁層とともに高さ方向Ｔに積層されつつ電気的に接続されてなる。また、第２のコイル３２は、第３のコイル導体及び第４のコイル導体を含む複数のコイル導体が絶縁層とともに高さ方向Ｔに積層されつつ電気的に接続されてなる。より具体的には、以下の通りである。

絶縁層１１ａの主面上には、第２のコイル導体４２が設けられている。第２のコイル導体４２は、第２のライン部５２と、第２のランド部６２と、を有している。第２のライン部５２の一端は、第２の外部電極２２から引き出された第２の引き出し電極７２に接続されている。第２のライン部５２の他端は、第２のランド部６２に接続されている。

絶縁層１１ｂの主面上には、第４のコイル導体４４が設けられている。第４のコイル導体４４は、第４のライン部５４と、第４のランド部６４と、を有している。第４のライン部５４の一端は、第４の外部電極２４から引き出された第４の引き出し電極７４に接続されている。第４のライン部５４の他端は、第４のランド部６４に接続されている。

絶縁層１１ｂの主面上には、第４のランド部６４と離隔された位置にランド部６５ａが設けられている。また、絶縁層１１ｂには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ａが、ランド部６５ａと重なる位置に設けられている。

絶縁層１１ｃの主面上には、ランド部６５ｂが設けられている。また、絶縁層１１ｃには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ｂが、ランド部６５ｂと重なる位置に設けられている。

絶縁層１１ｃの主面上には、ランド部６５ｂと離隔された位置にランド部６５ｃが設けられている。また、絶縁層１１ｃには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ｃが、ランド部６５ｃと重なる位置に設けられている。

絶縁層１１ｄの主面上には、第１のコイル導体４１が設けられている。第１のコイル導体４１は、第１のライン部５１と、第１のランド部６１と、を有している。第１のライン部５１の一端は、第１の外部電極２１から引き出された第１の引き出し電極７１に接続されている。第１のライン部５１の他端は、第１のランド部６１に接続されている。

絶縁層１１ｄには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ｅが、第１のランド部６１と重なる位置に設けられている。

絶縁層１１ｄの主面上には、第１のランド部６１と離隔された位置にランド部６５ｄが設けられている。また、絶縁層１１ｄには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ｄが、ランド部６５ｄと重なる位置に設けられている。

絶縁層１１ｅの主面上には、第３のコイル導体４３が設けられている。第３のコイル導体４３は、第３のライン部５３と、第３のランド部６３と、を有している。第３のライン部５３の一端は、第３の外部電極２３から引き出された第３の引き出し電極７３に接続されている。第３のライン部５３の他端は、第３のランド部６３に接続されている。

絶縁層１１ｅには、高さ方向Ｔに貫通するビア導体８１ｆが、第３のランド部６３と重なる位置に設けられている。

上述したようにコイル導体、引き出し電極、ビア導体等の導体部が各々設けられた、絶縁層１１ａ、絶縁層１１ｂ、絶縁層１１ｃ、絶縁層１１ｄ、及び、絶縁層１１ｅが高さ方向Ｔに順に積層されると、図２及び図３に示すように、第１のコイル導体４１の第１のランド部６１が、ビア導体８１ｅ、ランド部６５ｂ、ビア導体８１ｂ、ランド部６５ａ、及び、ビア導体８１ａを順に介して、第２のコイル導体４２の第２のランド部６２に電気的に接続される。これにより、第１のコイル３１が構成される。また、第３のコイル導体４３の第３のランド部６３が、ビア導体８１ｆ、ランド部６５ｄ、ビア導体８１ｄ、ランド部６５ｃ、及び、ビア導体８１ｃを順に介して、第４のコイル導体４４の第４のランド部６４に電気的に接続される。これにより、第２のコイル３２が構成される。

図２及び図４に示すように、第１のコイル３１の一端（第１のライン部５１の一端）は、第１の引き出し電極７１を介して第１の外部電極２１に電気的に接続されている。第１のコイル３１の他端（第２のライン部５２の一端）は、第２の引き出し電極７２を介して第２の外部電極２２に電気的に接続されている。

図２及び図５に示すように、第２のコイル３２の一端（第３のライン部５３の一端）は、第３の引き出し電極７３を介して第３の外部電極２３に電気的に接続されている。第２のコイル３２の他端（第４のライン部５４の一端）は、第４の引き出し電極７４を介して第４の外部電極２４に電気的に接続されている。

第１のコイル３１及び第２のコイル３２のコイル軸は、各々、高さ方向Ｔから断面視したときのコイルの断面形状の重心を通り、高さ方向Ｔに延伸している。

高さ方向Ｔから断面視したとき、第１のコイル３１及び第２のコイル３２の外形は、各々、図２に示すような直線部及び曲線部で構成される形状であってもよいし、円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。

高さ方向Ｔから断面視したとき、第１のランド部６１、第２のランド部６２、第３のランド部６３、第４のランド部６４、ランド部６５ａ、ランド部６５ｂ、ランド部６５ｃ、及び、ランド部６５ｄは、各々、図２に示すような円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。

第１のライン部５１、第２のライン部５２、第３のライン部５３、第４のライン部５４、第１のランド部６１、第２のランド部６２、第３のランド部６３、第４のランド部６４、ランド部６５ａ、ランド部６５ｂ、ランド部６５ｃ、ランド部６５ｄ、第１の引き出し電極７１、第２の引き出し電極７２、第３の引き出し電極７３、第４の引き出し電極７４、ビア導体８１ａ、ビア導体８１ｂ、ビア導体８１ｃ、ビア導体８１ｄ、ビア導体８１ｅ、及び、ビア導体８１ｆの各構成材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、これらの合金等が挙げられる。

コモンモードチョークコイル１においては、第１のコイル３１のインダクタンスをＬ１、第２のコイル３２のインダクタンスをＬ２とするとき、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦５、という関係を満たす。上記「１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）」は、第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれ具合を示している。このようなインダクタンスのずれ具合を５％以下とすることにより、特に高周波帯において、ノイズ抑制機能に優れたコモンモードチョークコイル１を実現できる。

コモンモードチョークコイル１においては、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦４、という関係を満たすことが好ましく、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）＝０、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２、という関係を満たすことが特に好ましい。

コモンモードチョークコイル１においては、１００ＭＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦３、という関係を満たすことが好ましく、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦１、という関係を満たすことがより好ましく、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）＝０、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２、という関係を満たすことが特に好ましい。

Ｌ１及びＬ２は、各々、１ｎＨ以上、１０ｎＨ以下であってもよい。第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれがノイズ抑制機能に及ぼす影響は、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のインダクタンスが小さい場合に顕著となりやすい。これに対して、コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のインダクタンスが小さい場合であってもノイズ抑制機能に優れている。

第１のコイル３１及び第２のコイル３２のインダクタンスは、以下のようにして測定される。図６及び図７は、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの測定方法を説明するための模式図である。

まず、図６に示すように、第１のコイル３１の一端に電気的に接続された第１の外部電極２１をネットワークアナライザの入力端子（ＩＮ）に接続し、第１のコイル３１の他端に電気的に接続された第２の外部電極２２をネットワークアナライザの出力端子（ＯＵＴ）に接続する。また、図６に示すように、第２のコイル３２の一端に電気的に接続された第３の外部電極２３と、第２のコイル３２の他端に電気的に接続された第４の外部電極２４とを、各々、５０Ωの終端抵抗に接続する。このようにコモンモードチョークコイル１をネットワークアナライザに接続した状態で、第１のコイル３１のインダクタンスを測定する。

次に、図７に示すように、第２のコイル３２の一端に電気的に接続された第３の外部電極２３をネットワークアナライザの入力端子（ＩＮ）に接続し、第２のコイル３２の他端に電気的に接続された第４の外部電極２４をネットワークアナライザの出力端子（ＯＵＴ）に接続する。また、図７に示すように、第１のコイル３１の一端に電気的に接続された第１の外部電極２１と、第１のコイル３１の他端に電気的に接続された第２の外部電極２２とを、各々、５０Ωの終端抵抗に接続する。このようにコモンモードチョークコイル１をネットワークアナライザに接続した状態で、第２のコイル３２のインダクタンスを測定する。

ネットワークアナライザとしては、例えば、キーサイト・テクノロジー社製のネットワークアナライザ「Ｅ５０７１Ｃ」が用いられる。

コモンモードチョークコイル１においては、第１のコイル３１の経路長をＲ１、第２のコイル３２の経路長をＲ２とすると、Ｒ１≧Ｒ２のときに１００×（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１≦３、という関係を満たし、Ｒ２≧Ｒ１のときに１００×（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ２≦３、という関係を満たすことが好ましい。上記「１００×（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１」及び「１００×（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ２」は、第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長とのずれ具合を示している。このような経路長のずれ具合を３％以下とすることにより、第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれが充分に小さくなるため、コモンモードチョークコイル１のノイズ抑制機能が顕著に優れたものとなる。

第１のコイル３１の経路長は、第１の引き出し電極７１と第２の引き出し電極７２との間をつなぐ配線の合計長さを意味し、より具体的には、第１のライン部５１と、第１のランド部６１と、ビア導体８１ｅと、ランド部６５ｂと、ビア導体８１ｂと、ランド部６５ａと、ビア導体８１ａと、第２のランド部６２と、第２のライン部５２とを通る線の長さを意味する。第２のコイル３２の経路長は、第３の引き出し電極７３と第４の引き出し電極７４との間をつなぐ配線の合計長さを意味し、より具体的には、第３のライン部５３と、第３のランド部６３と、ビア導体８１ｆと、ランド部６５ｄと、ビア導体８１ｄと、ランド部６５ｃと、ビア導体８１ｃと、第４のランド部６４と、第４のライン部５４とを通る線の長さを意味する。

第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長とは、下記のようにして各々定められる。まず、コモンモードチョークコイル１（素体１０）を研磨することにより、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに平行なＬＷ断面を露出させる。そして、図２に示すような各ＬＷ断面について、マイクロスコープを用いて、各ライン部及び各ランド部における幅の中央を通る線の長さを測定する。一方、コモンモードチョークコイル１（素体１０）を研磨することにより、長さ方向Ｌ及び高さ方向Ｔに平行なＬＴ断面を露出させる。そして、図３に示すようなＬＴ断面について、マイクロスコープを用いて、各ビア導体の高さ方向Ｔにおける寸法を測定する。各ビア導体の高さ方向Ｔにおける寸法については、幅方向Ｗ及び高さ方向Ｔに平行なＷＴ断面において測定してもよい。以上のようにして得られた測定値を、第１のコイル３１及び第２のコイル３２の各々について足し合わせることにより、第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長とが各々定められる。

コモンモードチョークコイル１においては、第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれを小さくする観点から、上述したように第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長との差を小さくすることが好ましい。第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長との差を小さくする具体的な方法について、以下に説明する。

まず、本発明の比較対象として、従来のコモンモードチョークコイルについて説明する。図８は、従来のコモンモードチョークコイルにおける素体の内部構造を示す分解平面模式図である。図８に示すように、従来のコモンモードチョークコイルにおいては、第１のライン部５１の長さと第２のライン部５２の長さとが、各々、図２に示した状態よりも大幅に短くなっており、結果的に、第１のコイル３１の経路長が第２のコイル３２の経路長よりも大幅に短くなっている。図８に示した従来のコモンモードチョークコイルは、この点以外、図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例と同様である。

図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例においては、図８に示した従来のコモンモードチョークコイルに対して、第１のライン部５１に経路調整部９１ａ（点線で囲まれた部分）が、第２のライン部５２に経路調整部９１ｂ（点線で囲まれた部分）が各々設けられている、すなわち、第１のコイル３１の経路長が長くなっている。これにより、図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例においては、第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長との差が小さくなっている。

図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例においては、第１のライン部５１に経路調整部９１ａが、第２のライン部５２に経路調整部９１ｂが各々設けられているため、図８に示した従来のコモンモードチョークコイルに対して、第１のライン部５１の第１のランド部６１への引き回し方と、第２のライン部５２の第２のランド部６２への引き回し方とが各々変わっている。

より具体的には、図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例において、第１のライン部５１の他端は、幅方向Ｗにおいて、第１の引き出し電極７１側から第１のランド部６１に接続され、第２のライン部５２の他端は、幅方向Ｗにおいて、第２の引き出し電極７２側から第２のランド部６２に接続されている。また、第２のコイル３２に着目すると、第３のライン部５３の他端は、幅方向Ｗにおいて、第３の引き出し電極７３側から第３のランド部６３に接続され、第４のライン部５４の他端は、幅方向Ｗにおいて、第４の引き出し電極７４側から第４のランド部６４に接続されている。

これに対して、図８に示した従来のコモンモードチョークコイルにおいては、第１のライン部５１の他端が、幅方向Ｗにおいて、第１の引き出し電極７１とは反対側から第１のランド部６１に接続され、第２のライン部５２の他端が、幅方向Ｗにおいて、第２の引き出し電極７２とは反対側から第２のランド部６２に接続されている。

経路調整部９１ａ及び経路調整部９１ｂは、図２に示すように、第１のコイル３１の周形状に概ね沿った形状であることが好ましいが、ミアンダ状であってもよい。

図２に示した本発明のコモンモードチョークコイルの一例においては、第１のコイル３１に経路調整部を設けたが、従来のコモンモードチョークコイルにおいて、第２のコイル３２の経路長が第１のコイル３１の経路長よりも大幅に短くなっている場合には、第２のコイル３２に経路調整部を設けてもよい。

第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長との差を小さくする方法として、経路調整部を設ける方法をこれまで説明したが、以下の方法であってもよい。

図９は、図１中の素体の内部構造の別の一例を示す分解平面模式図である。図９に示した本発明のコモンモードチョークコイルの別の一例においては、図８に示した従来のコモンモードチョークコイルに対して、第２のコイル３２のターン数が変わらずにコイル径が小さくなっている、すなわち、第２のコイル３２の経路長が短くなっている。これにより、図９に示した本発明のコモンモードチョークコイルの別の一例においては、第１のコイル３１の経路長と第２のコイル３２の経路長との差が小さくなっている。

図９に示した本発明のコモンモードチョークコイルの別の一例においては、第２のコイル３２のコイル径が第１のコイル３１のコイル径よりも小さい。その一方で、従来のコモンモードチョークコイルにおいて、第２のコイル３２の経路長が第１のコイル３１の経路長よりも大幅に短くなっている場合には、第１のコイル３１のターン数を変えずにコイル径を第２のコイル３２よりも小さくしてもよい。以上をまとめると、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のうち、一方のコイル径は他方のコイル径よりも小さくてもよい。

第１のコイル３１及び第２のコイル３２のコイル径（外径）は、高さ方向Ｔから断面視したときのコイルの断面形状（外形）の面積相当円の直径を意味する。

第１のコイル３１及び第２のコイル３２のターン数は、各々、５ターン以下であってもよい。第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれがノイズ抑制機能に及ぼす影響は、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のターン数が少ない場合に顕著となりやすい。これに対して、コモンモードチョークコイル１は、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のターン数が少ない場合であってもノイズ抑制機能に優れている。なお、第１のコイル３１及び第２のコイル３２のターン数は、各々、５ターン以上であってもよい。

第１のコイル３１のインダクタンスと第２のコイル３２のインダクタンスとのずれを小さくする観点から、高さ方向Ｔから断面視したとき、第１のライン部５１の幅と、第２のライン部５２の幅と、第３のライン部５３の幅と、第４のライン部５４の幅とは、互いに同じであることが好ましい。

コモンモードチョークコイル１においては、第１のコイル３１のインピーダンスをＺ１、第２のコイル３２のインピーダンスをＺ２とするとき、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）≦５、という関係を満たすことが好ましく、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）≦４、という関係を満たすことがより好ましく、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）＝０、すなわち、Ｚ１＝Ｚ２、という関係を満たすことが特に好ましい。上記「１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）」は、第１のコイル３１のインピーダンスと第２のコイル３２のインピーダンスとのずれ具合を示している。このようなインピーダンスのずれ具合を５％以下とすることにより、特に高周波帯において、コモンモードチョークコイル１のノイズ抑制機能が顕著に優れたものとなる。

コモンモードチョークコイル１においては、１００ＭＨｚにおいて、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）≦３、という関係を満たすことが好ましく、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）≦１、という関係を満たすことがより好ましく、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）＝０、すなわち、Ｚ１＝Ｚ２、という関係を満たすことが特に好ましい。

第１のコイル３１及び第２のコイル３２のインピーダンスは、図６及び図７を参照して説明したインダクタンスの測定方法と同様にして測定される。

［コモンモードチョークコイルの製造方法］
本発明のコモンモードチョークコイルの製造方法の一例について、以下に説明する。

＜ガラスセラミック材料の調製＞
Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等を所定の比率で混合する。そして、得られた混合物を焼成することにより、溶融させる。その後、得られた溶融物を急冷することにより、ガラス材料を作製する。次に、ガラス材料に、フィラーとしてのＳｉＯ_２（石英）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等を添加することにより、ガラスセラミック材料を調製する。

＜ガラスセラミックシートの作製＞
ガラスセラミック材料に、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤と、等を添加して混合することにより、セラミックスラリーを作製する。そして、セラミックスラリーをドクターブレード法等でシート状に成形した後、所定の形状に打ち抜くことにより、ガラスセラミックシートを作製する。

＜導体パターンの形成＞
Ａｇペースト等の導電性ペーストを用いてスクリーン印刷等を行うことにより、図２に示すようなコイル導体に相当するコイル導体用導体パターンと、図２に示すような引き出し電極に相当する引き出し電極用導体パターンと、図２に示すようなビア導体に相当するビア導体用導体パターンとを、各ガラスセラミックシートに形成する。ビア導体用導体パターンを形成する際には、ガラスセラミックシートの所定の箇所にレーザー照射を行うことによりビアホールを予め形成しておき、そのビアホールに導電性ペーストを充填する。

＜積層ブロックの作製＞
導体パターンが形成された各ガラスセラミックシートを、図２に示すような順番で積層させる。その積層体の上下には、導体パターンが形成されていないガラスセラミックシートを所定の枚数ずつ積層させてもよい。その後、得られた積層体を、温間等方圧プレス（ＷＩＰ）処理等で圧着することにより、積層ブロックを作製する。

＜素体の作製＞
積層ブロックをダイサー等で所定のサイズに切断することにより、個片化したチップを作製する。そして、個片化したチップを焼成することにより、各ガラスセラミックシートが絶縁層となり、更に、コイル導体用導体パターン、引き出し電極用導体パターン、及び、ビア導体用導体パターンが、各々、コイル導体、引き出し電極、及び、ビア導体となる。その結果、図２に示すような第１のコイル及び第２のコイルが各々内蔵された素体が作製される。ここで、素体の第１の側面には、第１のコイルの一端に接続された第１の引き出し電極と、第２のコイルの一端に接続された第３の引き出し電極とが露出している。素体の第２の側面には、第１のコイルの他端に接続された第２の引き出し電極と、第２のコイルの他端に接続された第４の引き出し電極とが露出している。

素体に対しては、例えば、バレル研磨を施すことにより、角部及び稜線に丸みを付けてもよい。

＜外部電極の形成＞
Ａｇ及びガラスフリットを含有する導電性ペーストを、素体の両側面上で少なくとも各引き出し電極が露出した４箇所に塗布する。そして、得られた各塗膜を焼き付けることにより、下地電極層を形成する。次に、各下地電極層に対して電解めっきを施すことにより、Ｎｉめっき被膜と、Ｓｎめっき被膜とを順次形成する。その結果、図１に示すような、第１の外部電極、第２の外部電極、第３の外部電極、及び、第４の外部電極が形成される。

以上により、図１、図２等に例示したような本発明のコモンモードチョークコイルが製造される。

以下、本発明のコモンモードチョークコイルをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１のコモンモードチョークコイルを、以下の方法で製造した。

＜ガラスセラミック材料の調製＞
Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を所定の比率となるように秤量し、白金製のるつぼ内で混合した。そして、得られた混合物を１５００℃以上、１６００℃以下で焼成することにより、溶融させた。その後、得られた溶融物を急冷することにより、ガラス材料を作製した。

次に、ガラス材料を、平均粒径Ｄ_５０が１μｍ以上、３μｍ以下となるように粉砕することにより、ガラス粉末を準備した。また、フィラーとして、平均粒径Ｄ_５０がともに０．５μｍ以上、２．０μｍ以下の石英粉末及びアルミナ粉末を準備した。ここで、平均粒径Ｄ_５０は、体積基準の累積百分率５０％に相当する粒径である。そして、ガラス粉末に、フィラーとしての石英粉末及びアルミナ粉末を添加することにより、ガラスセラミック材料を調製した。

＜ガラスセラミックシートの作製＞
ガラスセラミック材料を、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤と、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合することにより、セラミックスラリーを作製した。そして、セラミックスラリーをドクターブレード法等で、厚みが２０μｍ以上、３０μｍ以下のシート状に成形した後、矩形状に打ち抜くことにより、ガラスセラミックシートを作製した。

＜導体パターンの形成＞
Ａｇペースト等の導電性ペーストを用いてスクリーン印刷を行うことにより、図２に示すようなコイル導体に相当するコイル導体用導体パターンと、図２に示すような引き出し電極に相当する引き出し電極用導体パターンと、図２に示すようなビア導体に相当するビア導体用導体パターンとを、各ガラスセラミックシートに形成した。ビア導体用導体パターンを形成する際には、ガラスセラミックシートの所定の箇所にレーザー照射を行うことによりビアホールを予め形成しておき、そのビアホールに導電性ペーストを充填した。

＜積層ブロックの作製＞
導体パターンが形成された各ガラスセラミックシートを、図２に示すような順番で積層させた。その積層体の上下には、導体パターンが形成されていないガラスセラミックシートを所定の枚数ずつ積層させた。その後、得られた積層体を、温間等方圧プレス処理で圧着することにより、積層ブロックを作製した。圧着条件については、温度８０℃、圧力１００ＭＰａとした。

＜素体の作製＞
積層ブロックをダイサー等で所定のサイズに切断することにより、個片化したチップを作製した。そして、個片化したチップを８８０℃で１．５時間焼成することにより、各ガラスセラミックシートが絶縁層となり、更に、コイル導体用導体パターン、引き出し電極用導体パターン、及び、ビア導体用導体パターンが、各々、コイル導体、引き出し電極、及び、ビア導体となった。その結果、図２に示すような第１のコイル及び第２のコイルが各々内蔵された素体が作製された。ここで、素体の第１の側面には、第１のコイルの一端に接続された第１の引き出し電極と、第２のコイルの一端に接続された第３の引き出し電極とが露出していた。素体の第２の側面には、第１のコイルの他端に接続された第２の引き出し電極と、第２のコイルの他端に接続された第４の引き出し電極とが露出していた。

次に、素体をメディアとともに回転バレル機に入れてバレル研磨を施すことにより、角部及び稜線に丸みを付けた。

＜外部電極の形成＞
Ａｇ及びガラスフリットを含有する導電性ペーストを、素体の両側面上で少なくとも各引き出し電極が露出した４箇所に塗布した。そして、得られた各塗膜を８１０℃で１分間焼き付けることにより、下地電極層を形成した。下地電極層の厚みは、５μｍであった。次に、各下地電極層に対して電解めっきを施すことにより、Ｎｉめっき被膜と、Ｓｎめっき被膜とを順次形成した。Ｎｉめっき被膜及びＳｎめっき被膜の厚みは、各々、３μｍであった。以上の結果、図１に示すような、第１の外部電極、第２の外部電極、第３の外部電極、及び、第４の外部電極が形成された。

以上により、実施例１のコモンモードチョークコイルが製造された。実施例１のコモンモードチョークコイルのサイズは、長さ方向における寸法が０．６ｍｍ、幅方向における寸法が０．５ｍｍ、高さ方向における寸法が０．３ｍｍであった。

［比較例１］
図８に示すような第１のコイル及び第２のコイルが各々内蔵された素体を作製したこと以外、実施例１のコモンモードチョークコイルと同様にして、比較例１のコモンモードチョークコイルを製造した。

［評価］
実施例１及び比較例１のコモンモードチョークコイルについて、以下の評価を行った。

＜インダクタンス＞
コモンモードチョークコイルにおける第１のコイル及び第２のコイルについて、上述した方法によりインダクタンスを測定し、周波数特性を評価した。図１０は、実施例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。図１１は、比較例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。

次に、第１のコイル及び第２のコイルのインダクタンスの測定値を、各々、Ｌ１及びＬ２としたとき、これらのインダクタンスのずれ具合を、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）を計算することで評価した。このような評価を、周波数が１ＧＨｚ及び１００ＭＨｚの条件下で行った。結果を表１に示す。

＜インピーダンス＞
コモンモードチョークコイルにおける第１のコイル及び第２のコイルについて、上述した方法によりインピーダンスを測定し、周波数特性を評価した。図１２は、実施例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。図１３は、比較例１のコモンモードチョークコイルにおいて、第１のコイル及び第２のコイルのインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。

次に、第１のコイル及び第２のコイルのインピーダンスの測定値を、各々、Ｚ１及びＺ２としたとき、これらのインピーダンスのずれ具合を、１００×｜Ｚ１−Ｚ２｜／（（Ｚ１＋Ｚ２）／２）を計算することで評価した。このような評価を、周波数が１ＧＨｚ及び１００ＭＨｚの条件下で行った。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１のコモンモードチョークコイルでは、比較例１のコモンモードチョークコイルと比較して、第１のコイルのインダクタンスと第２のコイルのインダクタンスとのずれ具合が小さかった。また、図１０及び図１１に示すように、実施例１のコモンモードチョークコイルでは、比較例１のコモンモードチョークコイルと比較して、第１のコイルのインダクタンスと第２のコイルのインダクタンスとが近い周波数特性を示していた。

表１に示すように、実施例１のコモンモードチョークコイルでは、比較例１のコモンモードチョークコイルと比較して、第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとのずれ具合が小さかった。また、図１２及び図１３に示すように、実施例１のコモンモードチョークコイルでは、比較例１のコモンモードチョークコイルと比較して、第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが近い周波数特性を示していた。

＜経路長＞
コモンモードチョークコイルの第１のコイル及び第２のコイルについて、上述した方法により経路長を測定し、各々の測定値をＲ１及びＲ２とした。そして、これらの経路長のずれ具合を、Ｒ１≧Ｒ２のときに１００×（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１を計算し、Ｒ２≧Ｒ１のときに１００×（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ２を計算することで評価した。その結果、第１のコイルの経路長と第２のコイルの経路長とのずれ具合は、実施例１のコモンモードチョークコイルで２．１％、比較例１のコモンモードチョークコイルで６．４％であった。

以上の評価結果より、実施例１のコモンモードチョークコイルは、比較例１のコモンモードチョークコイルよりもノイズ抑制機能に優れていることが分かった。

１ コモンモードチョークコイル
１０ 素体
１０ａ 第１の端面
１０ｂ 第２の端面
１０ｃ 第１の側面
１０ｄ 第２の側面
１０ｅ 第１の主面
１０ｆ 第２の主面
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ 絶縁層
２１ 第１の外部電極
２２ 第２の外部電極
２３ 第３の外部電極
２４ 第４の外部電極
３１ 第１のコイル
３２ 第２のコイル
４１ 第１のコイル導体
４２ 第２のコイル導体
４３ 第３のコイル導体
４４ 第４のコイル導体
５１ 第１のライン部
５２ 第２のライン部
５３ 第３のライン部
５４ 第４のライン部
６１ 第１のランド部
６２ 第２のランド部
６３ 第３のランド部
６４ 第４のランド部
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ ランド部
７１ 第１の引き出し電極
７２ 第２の引き出し電極
７３ 第３の引き出し電極
７４ 第４の引き出し電極
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅ、８１ｆ ビア導体
９１ａ、９１ｂ 経路調整部
Ｌ 長さ方向
Ｔ 高さ方向
Ｗ 幅方向

Claims (7)

1. 複数の絶縁層が高さ方向に積層されてなる素体と、
   前記素体に各々内蔵された第１のコイル及び第２のコイルと、
   前記素体の表面上に設けられ、前記第１のコイルの一端に電気的に接続された第１の外部電極と、
   前記素体の表面上で前記高さ方向に直交する幅方向において前記第１の外部電極に対向する位置に設けられ、前記第１のコイルの他端に電気的に接続された第２の外部電極と、
   前記素体の表面上に設けられ、前記第２のコイルの一端に電気的に接続された第３の外部電極と、
   前記素体の表面上で前記幅方向において前記第３の外部電極に対向する位置に設けられ、前記第２のコイルの他端に電気的に接続された第４の外部電極と、を備え、
   前記第１のコイルのインダクタンスをＬ１、前記第２のコイルのインダクタンスをＬ２とするとき、１ＧＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦５、という関係を満たす、ことを特徴とするコモンモードチョークコイル。
2. １００ＭＨｚにおいて、１００×｜Ｌ１−Ｌ２｜／（（Ｌ１＋Ｌ２）／２）≦３、という関係を満たす、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
3. 前記第１のコイルの経路長をＲ１、前記第２のコイルの経路長をＲ２とすると、Ｒ１≧Ｒ２のときに１００×（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１≦３、という関係を満たし、Ｒ２≧Ｒ１のときに１００×（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ２≦３、という関係を満たす、請求項１又は２に記載のコモンモードチョークコイル。
4. 前記第１のコイルは、第１のコイル導体及び第２のコイル導体を含む複数のコイル導体が前記絶縁層とともに前記高さ方向に積層されつつ電気的に接続されてなり、
   前記第１のコイル導体は、第１のライン部と、第１のランド部と、を有し、
   前記第１のライン部の一端は、前記第１の外部電極から引き出された第１の引き出し電極に接続され、
   前記第１のライン部の他端は、前記幅方向において、前記第１の引き出し電極側から前記第１のランド部に接続され、
   前記第２のコイル導体は、第２のライン部と、前記第１のランド部に電気的に接続された第２のランド部と、を有し、
   前記第２のライン部の一端は、前記第２の外部電極から引き出された第２の引き出し電極に接続され、
   前記第２のライン部の他端は、前記幅方向において、前記第２の引き出し電極側から前記第２のランド部に接続され、
   前記第２のコイルは、第３のコイル導体及び第４のコイル導体を含む複数のコイル導体が前記絶縁層とともに前記高さ方向に積層されつつ電気的に接続されてなり、
   前記第３のコイル導体は、第３のライン部と、第３のランド部と、を有し、
   前記第３のライン部の一端は、前記第３の外部電極から引き出された第３の引き出し電極に接続され、
   前記第３のライン部の他端は、前記幅方向において、前記第３の引き出し電極側から前記第３のランド部に接続され、
   前記第４のコイル導体は、第４のライン部と、前記第３のランド部に電気的に接続された第４のランド部と、を有し、
   前記第４のライン部の一端は、前記第４の外部電極から引き出された第４の引き出し電極に接続され、
   前記第４のライン部の他端は、前記幅方向において、前記第４の引き出し電極側から前記第４のランド部に接続されている、請求項３に記載のコモンモードチョークコイル。
5. 前記第１のコイル及び前記第２のコイルのうち、一方のコイル径は他方のコイル径よりも小さい、請求項３に記載のコモンモードチョークコイル。
6. 前記Ｌ１及び前記Ｌ２は、各々、１ｎＨ以上、１０ｎＨ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
7. 前記絶縁層は、ガラスセラミック材料からなる、請求項１〜６のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。

Images