JP6865605B2 - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Description

この発明は、コモンモードチョークコイルに関するもので、特に、フェライトコアと巻線とを備えるコモンモードチョークコイルに関するものである。

この発明にとって興味ある技術として、たとえば特開２０１５−３５４７３号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１には、フェライトコアと巻線とを備えるコモンモードチョークコイルであって、特に車載用を意図したものが記載されている。

車載用コモンモードチョークコイルは、電子機器間のデジタル通信におけるノイズの漏洩防止および外来ノイズの伝達抑制という目的のために利用される。このようなデジタル通信規格の一例は、ＣＡＮおよびBroadR-Reachである。

ＣＡＮで利用されるコモンモードチョークコイルの特徴は、温度特性が良好であることで、たとえば、１５０℃でのコモンモードインダクタンス値が１００μＨであるものが使用されている。

BroadR-Reachで利用されるコモンモードチョークコイルの特徴は、コモンモードインダクタンス値が高く、たとえば１２５℃でのコモンモードインダクタンス値が１６０μＨであるものが使用されている。

特開２０１５−３５４７３号公報

この発明の目的は、従来では想定されていないソリューションを実現するためのコモンモードチョークコイルを提供しようとすることである。

この発明は、巻芯部ならびに巻芯部の互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部を有するフェライトコアと、線状の中心導体と中心導体の周面を覆う絶縁被覆層とを有し、巻芯部上において螺旋状に巻回された第１および第２のワイヤと、第１のワイヤの第１端および第１端とは逆の第２端がそれぞれ電気的に接続された第１および第２の端子電極と、第２のワイヤの第１端および第１端とは逆の第２端がそれぞれ電気的に接続された第３および第４の端子電極と、を備える、コモンモードチョークコイルに向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような新規な特性を与える構成を備えることを特徴としている。

すなわち、この発明に係るコモンモードチョークコイルは、１５０℃でのコモンモードインダクタンス値が１００ｋＨｚにおいて１６０μＨ以上であり、かつ２０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７．１ｄＢ以下であるといった構成を備えることを第１の特徴としている。

上述した構成によれば、より高温で高速通信を最低限使用可能としつつ、常温ではより高品質な高速通信を実現するためのコモンモードチョークコイルを提供できる。なお、本明細書における「リターンロス」は、ＳパラメータにおけるＳｄｄ１１を意味する。また、以下では、「コモンモードインダクタンス値」を単に「インダクタンス値」と記載する場合がある。

この発明において、好ましくは、１３０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７ｄＢ以下である。この構成によれば、より広い温度範囲で問題なく高速通信を実現するためのコモンモードチョークコイルを提供できる。

また、この発明において、好ましくは、フェライトコアのキュリー温度が１５０℃以上である。この構成によれば、低温から１５０℃まで、インダクタンス値を一定以上に維持することができる。

また、この発明は、フェライトコアの比透磁率が１５００以下であることを第２の特徴としている。この構成によれば、フェライトコアの設計自由度が向上し、たとえばキュリー温度が１５０℃以上であるようなフェライトコアを容易に設計できる。このように、上記構成によれば、高温でのインダクタンス値が確保された、温度特性の良好なコモンモードチョークコイルを提供できる。

また、この発明において、好ましくは、巻芯部の軸線方向に測定したフェライトコアの外形寸法は３．４ｍｍ以下であり、巻芯部の軸線方向に直交する方向に測定したフェライトコアの外形寸法は２．７ｍｍ以下である。この構成によれば、コモンモードチョークコイルの小型化を図ることで、低ＥＭＣ部品に対してコモンモードチョークコイルをより近くに配置でき、実質的なノイズ低減効果を向上することができる。また、フェライトコアの体積が一定以下であることで、加熱冷却によるフェライトコアの膨張収縮の絶対量を低減でき、低温から高温までの特性変動を低減できる。

上記好ましい実施態様において、より好ましくは、巻芯部の軸線方向に測定した第１および第２の鍔部の各々の厚み寸法は０．７ｍｍ未満である。この構成によれば、コモンモードチョークコイルの限られた外形寸法の範囲内で、巻芯部の軸線方向の長さを長くすることができる。このことは、ワイヤの巻き態様についての自由度が上がることを意味する。そのため、ワイヤの巻き数を多くでき、その結果、インダクタンス値を高めることができ、あるいは、巻回されるワイヤをより太くすることができ、その結果、ワイヤの断線を生じにくくするとともに、ワイヤが有する直流抵抗を減じることができる。また、ワイヤ間隔（絶縁被膜厚）を広げることでワイヤ間容量を低減することができる。

また、前述した好ましい実施態様において、より好ましくは、次のように構成されてもよい。すなわち、当該コモンモードチョークコイルが実装面上に実装された状態において、第１および第２の鍔部の各々の、実装面に投影した面積は、１．７５ｍｍ^２未満である。この構成によれば、上述のより好ましい実施態様の場合と同様、コモンモードチョークコイルの限られた外形寸法の範囲内で、巻芯部の軸線方向の長さを長くすることができ、そのため、上述のより好ましい実施態様の場合と同様の効果が期待できる。

また、前述した好ましい実施態様において、より好ましくは、巻芯部の断面積は１．０ｍｍ^２未満である。この構成によれば、ワイヤの巻き数を維持しながら、ワイヤの総長さを短くすることができるので、Ｓｄｄ１１特性の向上を図ることができる。

また、前述した好ましい実施態様において、より好ましくは、次のように構成されてもよい。すなわち、当該コモンモードチョークコイルが実装面上に実装された状態において、巻芯部と実装面との間の距離が０．５ｍｍ以上である。この構成によれば、実装面側に存在し得るグラウンドパターンと、巻芯部上に巻回されたワイヤと、の間の距離を長くすることができるので、グラウンドパターンとワイヤとの間に形成される浮遊容量を減じることができ、そのため、モード変換特性をより良好なものとすることができる。

この発明において、好ましくは、巻芯部上における第１および第２のワイヤの各々の巻き数が４２ターン以下である。この構成によれば、ワイヤの総長さを短くすることができるので、Ｓｄｄ１１特性をより良好なものとすることができる。

この発明に係るコモンモードチョークコイルは、第１および第２の鍔部間に渡された板状のフェライト板をさらに備えることが好ましい。フェライトコアとフェライト板とによって閉磁路が形成されるので、インダクタンス値を向上させることができる。この場合、フェライト板の厚み寸法は０．７５ｍｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、コモンモードチョークコイルの総高さ寸法を小さくすることができる。あるいは、コモンモードチョークコイルの総高さ寸法を大きくすることなく、巻芯部の高さ位置を実装面から離してより高くすることができる。その結果、実装面側に存在するグラウンドパターンとワイヤとの間に形成される浮遊容量を減じることができ、そのため、モード変換特性をより良好なものとすることができる。

上述のように、フェライト板を備える場合、第１および第２の鍔部とフェライト板との間の隙間は１０μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、フェライトコアとフェライト板とによって形成される磁路の磁気抵抗を低くすることができるので、インダクタンス値を高くすることができる。

この発明において、好ましくは、ワイヤの中心導体の径は３５μｍ以下である。この構成によれば、ワイヤの径を細くできるので、巻芯部へのワイヤの巻き数を多くすることや、ワイヤの巻き数を変えずに小型化すること、ワイヤやコイル外形を変えずにワイヤ間隔を広げることなどができる。また、コイル外形に占めるワイヤの割合が減ることで、たとえばフェライトコアなどの他の部分の寸法を拡大できるため、特性をさらに向上できる。

また、この発明において、好ましくは、ワイヤの中心導体の径は２８μｍ以上である。この構成によれば、中心導体の断線を生じにくくすることができる。

また、この発明において、好ましくは、ワイヤの絶縁被覆層の厚み寸法は６μｍ以下である。この構成によれば、ワイヤの径を細くできるので、巻芯部へのワイヤの巻き数を多くすることや、ワイヤの巻き数を変えずに小型化すること、ワイヤやコイル外形を変えずにワイヤ間隔を広げることなどができる。また、コイル外形に占めるワイヤの割合が減ることで、たとえばフェライトコアなどの他の部分の寸法を拡大できるため、特性をさらに向上できる。

また、この発明において、好ましくは、ワイヤの絶縁被覆層の厚み寸法は３μｍ以上である。この構成によれば、巻回状態で隣り合うワイヤの中心導体間の距離を長くできるので、線間容量が小さくなり、そのため、Ｓｄｄ１１特性を良好なものとすることができる。

また、この発明において、好ましくは、ワイヤの絶縁被覆層は、たとえばポリアミドイミドやイミド変成ポリウレタンなどのような少なくともイミド結合を含む樹脂からなる。この構成によれば、絶縁被覆層に対して、たとえば１５０℃においても分解しないといった耐熱性を与えることができる。したがって、１５０℃といった高温でも、線間容量が変化せず、Ｓｄｄ１１特性を良好なものとすることができる。また、１５０℃といった高温でもノイズ抑制効果に優れるといった、この発明の効果の実効性を高めることができる。

この発明によれば、従来にはない、より高温で高速通信を最低限使用可能としつつ、常温ではより高品質な高速通信を実現するためのコモンモードチョークコイルを得ることができ、従来では想定されていないソリューションを提供することが可能となる。

この発明の一実施形態によるコモンモードチョークコイル１の外観を示す斜視図であり、（Ａ）は比較的上方から見た図、（Ｂ）は比較的下方から見た図である。 図１に示したコモンモードチョークコイル１の外観を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は左側面図である。 図１に示したコモンモードチョークコイル１に備えるワイヤ２３の拡大断面図である。 図１に示したコモンモードチョークコイル１において、ワイヤ２３を端子電極２７に電気的に接続する工程を図解する図である。 コモンモードチョークコイルの実際の製品におけるワイヤと端子電極との電気的接続部分を正面方向から撮影した写真を示す図である。 図５に示したワイヤと端子電極との電気的接続部分の断面を拡大して撮影した写真を示す図である。 図６に示した写真をトレースして作成したもので、図６の写真の説明図である。 図１に示したコモンモードチョークコイル１における端子電極２７のエッジ部分４４とその周囲に引き回されるワイヤ２３とを模式的に示す図であり、（Ａ）はこの発明の実施例、（Ｂ）は従来例を示す。 図８（Ａ）に示した形態のエッジ部分４４を有する端子電極２７を得るための工程を図解する図である。 図８（Ａ）に対応する図であって、端子電極２７のエッジ部分４４の変形例を示す。 図８（Ａ）に対応する図であって、端子電極２７のエッジ部分４４の他の変形例を示す。 コモンモードチョークコイルに備えるフェライトコアの透磁率の温度特性を、この発明の実施例に係るコモンモードチョークコイルとこの発明の範囲外の比較例に係るコモンモードチョークコイルとで比較して示す図である。 この発明の実施例に係るコモンモードチョークコイルにおける鍔部の厚み寸法とコモンモード除去比との関係を示す図である。 この発明の実施例に係るコモンモードチョークコイルにおける巻芯部の断面積とリターンロスとの関係を示す図である。 この発明の実施例に係るコモンモードチョークコイルにおけるワイヤの巻き数とリターンロスとの関係を示す図である。

図１および図２を主として参照して、この発明の一実施形態によるコモンモードチョークコイル１について説明する。

コモンモードチョークコイル１は、巻芯部２を有するフェライトコア３を備えている。フェライトコア３は、ドラム状をなし、巻芯部２の互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部４および５を備えている。コモンモードチョークコイル１は、さらに、第１および第２の鍔部４および５間に渡された板状のフェライト板６を備えている。

フェライトコア３は、キュリー温度が１５０℃以上であることが好ましい。低温から１５０℃まで、インダクタンス値を一定以上に維持することができるためである。また、フェライトコア３の比透磁率が１５００以下である。この構成によれば、フェライトコア３の構成や材料に高透磁率用の特殊なものを用いる必要が無い。したがって、フェライトコア３の設計自由度が向上し、たとえばキュリー温度が１５０℃以上であるようなフェライトコア３を容易に設計できる。このように、上記構成によれば、高温でのインダクタンス値が確保された、温度特性の良好なコモンモードチョークコイル１を提供できる。

なお、フェライト板６についても、キュリー温度が１５０℃以上であることが好ましく、また、比透磁率が１５００以下であることが好ましい。

鍔部４および５は、それぞれ、巻芯部２側に向きかつ巻芯部２の各端部を位置させる内側端面７および８と、内側端面７および８の反対側の外側に向く外側端面９および１０とを有する。また、鍔部４および５は、それぞれ、実装時において実装基板（図示しない。）側に向けられる下面１１および１２、ならびに下面１１および１２の反対側の上面１３および１４を有している。前述したフェライト板６は、鍔部４および５の上面１３および１４に接合されている。さらに、第１の鍔部４は、下面１１と上面１３とを連結する方向に延びかつ互いに逆の側方に向く第１および第２の側面１５および１６を有し、第２の鍔部５は、下面１２と上面１４とを連結する方向に延びかつ互いに逆の側方に向く第１および第２の側面１７および１８を有する。

また、第１の鍔部４における下面１１の両端部に、切欠き形状の窪み１９および２０が設けられる。同様に、第２の鍔部５における下面１２の両端部に、切欠き形状の窪み２１および２２が設けられる。

コモンモードチョークコイル１は、さらに、巻芯部２に螺旋状に巻回された第１および第２のワイヤ２３および２４を備えている。なお、図１および図２では、ワイヤ２３および２４の各々の端部のみが図示され、巻芯部２上でのワイヤ２３および２４の図示が省略されている。これらワイヤ２３および２４は、一方のワイヤ２３について図３に図示するように、線状の中心導体２５と、中心導体２５の周面を覆う絶縁被覆層２６とを有する。

中心導体２５は、たとえば銅線からなる。絶縁被覆層２６は、好ましくは、たとえばポリアミドイミドや、イミド変成ポリウレタンのような少なくともイミド結合を含む樹脂からなる。この構成によれば、絶縁被覆層に対して、たとえば１５０℃においても分解しないといった耐熱性を与えることができる。したがって、１５０℃といった高温でも、線間容量が変化せず、Ｓｄｄ１１特性を良好なものとすることができる。また、１５０℃といった高温でもノイズ抑制効果に優れるといった、この発明の効果の実効性を高めることができる。

第１および第２のワイヤ２３および２４は、互いに並行しながら同方向に巻回される。このとき、ワイヤ２３および２４は、いずれか一方が内層側に、いずれか他方が外層側に、というように、２層巻きにされても、巻芯部２の軸線方向において交互に配列されかつ互いに平行に並んだ状態で巻くバイファイラ巻きにされてもよい。

中心導体２５の径Ｄは３５μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、ワイヤ２３および２４の径を細くできるので、巻芯部２へのワイヤ２３および２４の巻き数を多くすることや、ワイヤ２３および２４の巻き数を変えずに小型化すること、ワイヤ２３および２４やコイル外形を変えずにワイヤ間隔を広げることなどができる。また、コイル外形に占めるワイヤ２３および２４の割合が減ることで、たとえばフェライトコア３などの他の部分の寸法を拡大できるため、特性をさらに向上できる。

また、中心導体２５の径Ｄは２８μｍ以上であることが好ましい。この構成によれば、中心導体２５の断線を生じにくくすることができる。

また、絶縁被覆層２６の厚み寸法Ｔ４は６μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、ワイヤ２３および２４の径を細くできるので、巻芯部２へのワイヤ２３および２４の巻き数を多くすることや、ワイヤ２３および２４の巻き数を変えずに小型化すること、ワイヤ２３および２４やコイル外形を変えずにワイヤ間隔を広げることなどができる。また、コイル外形に占めるワイヤ２３および２４の割合が減ることで、たとえばフェライトコア３などの他の部分の寸法を拡大できるため、特性をさらに向上できる。

また、絶縁被覆層２６の厚み寸法Ｔ４は３μｍ以上であることが好ましい。この構成によれば、巻回状態で隣り合うワイヤ２３および２４の中心導体２５間の距離を長くできるので、線間容量が小さくなり、そのため、Ｓｄｄ１１特性を良好なものとすることができる。

コモンモードチョークコイル１は、さらに、第１ないし第４の端子電極２７〜３０を備えている。これら第１ないし第４の端子電極２７〜３０のうち、第１および第３の端子電極２７および２９は、第１および第２の側面１５および１６が対向する方向に配列されて、第１の鍔部４に接着剤を介して取り付けられる。第２および第４の端子電極２８および３０は、第１および第２の側面１７および１８が対向する方向に配列されて、第２の鍔部５に接着剤を介して取り付けられる。

第１の端子電極２７と第４の端子電極３０とは、互いに同じ形状であり、第２の端子電極２８と第３の端子電極２９とは、互いに同じ形状である。また、第１の端子電極２７と第３の端子電極２９とは、互いに面対称形状をなし、第２の端子電極２８と第４の端子電極３０とは、互いに面対称形状をなしている。したがって、第１ないし第４の端子電極２７〜３０のうちのいずれか１つの端子電極、たとえば図１（Ａ）および（Ｂ）において最も良好に図示されている第１の端子電極２７について、その詳細を説明し、第２、第３および第４の端子電極２８、２９および３０の詳細については、その説明を省略する。

端子電極２７は、通常、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなる１枚の金属板に対して順送プレス加工を施すことにより製造される。端子電極２７の材料となる金属板は、０．１５ｍｍ以下の厚みを有しており、たとえば０．１ｍｍの厚みである。

図１（Ｂ）によく示されているように、端子電極２７は、鍔部４の外側端面９に沿って延びる基部３１と、当該基部３１から、鍔部４の外側端面９と下面１１とが交差する稜線部分を覆う第１の屈曲部３２を介して、鍔部４の下面１１に沿って延びる実装部３３と、を備えている。実装部３３は、コモンモードチョークコイル１が図示しない実装基板上に実装されるとき、実装基板上の導電ランドに対して、はんだ付け等によって電気的かつ機械的に接続される部分となる。

さらに、図１（Ｂ）を参照して、端子電極２７は、実装部３３から第２の屈曲部３４を介して延びる立上がり部３５、および立上がり部３５から第３の屈曲部３６を介して延びる受け部３７を備えている。上記立上がり部３５は、窪み１９を規定する垂直壁３８に沿って延び、上記受け部３７は、窪み１９を規定する底面壁３９に沿って延びている。受け部３７は、ワイヤ２３の端部に沿うとともに、ワイヤ２３を端子電極２７に電気的かつ機械的に接続する部分となる。

なお、上述の受け部３７は、鍔部４から所定の間隔を置いて位置していることが好ましい。より特定的には、立上がり部３５および受け部３７は、窪み１９を規定する垂直壁３８および底面壁３９から所定の間隔を置いて位置していて、垂直壁３８および底面壁３９に接していないことが好ましい。

上述した第１の端子電極２７における基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部、立上がり部、第３の屈曲部および受け部をそれぞれ指すために用いた参照符号３１、３２、３３、３４、３５、３６および３７は、必要に応じて、第２、第３および第４の端子電極２８、２９および３０における対応の基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部、立上がり部、第３の屈曲部および受け部をそれぞれ指すためにも用いることにする。

前述した第１のワイヤ２３の第１端は第１の端子電極２７に電気的に接続され、第１のワイヤ２３の第１端とは逆の第２端は第２の端子電極２８に電気的に接続される。他方、第２のワイヤ２４の第１端は第３の端子電極２９に電気的に接続され、第２のワイヤ２４の第１端とは逆の第２端は第４の端子電極３０に電気的に接続される。

通常、上述したワイヤ２３および２４と端子電極２７〜３０との接続工程を実施する前に、ワイヤ２３および２４を巻芯部２上に巻回する工程が実施される。巻回工程では、フェライトコア３を巻芯部２の中心軸線まわりに回転させた状態で、ノズルからワイヤ２３および２４がトラバースされながら巻芯部２に向かって供給される。これによって、ワイヤ２３および２４が巻芯部２上で螺旋状に巻回される。

この巻回工程において、フェライトコア３を上述のように回転させるため、フェライトコア３は、回転駆動源に接続されたチャックによって保持される。チャックは、フェライトコア３における一方の鍔部、たとえば第１の鍔部４を保持するように設計されている。

第１の鍔部４の外側端面９に注目すると、そこには、上面１３と外側端面９とが交差する稜線に沿って延びる凸状の段部４０が形成されている。また、外側端面９における上記段部４０が形成された領域より前記下面１１に近い側の領域には平坦面４１が形成されている。

一方、フェライトコア３には、端子電極２７〜３０が既に取り付けられている。したがって、端子電極２７の基部３１および端子電極２９の基部３１は、第１および第２の側面１５および１６が対向する方向に互いに隣接しながら、外側端面９における上記平坦面４１に沿って位置している。これら端子電極２７の基部３１と端子電極２９の基部３１との間の間隔については、図２（Ｃ）に示すように、下面１１により近い側での間隔Ｓ１が、上面１３（あるいは段部４０）により近い側での間隔Ｓ２より広くなっている。この実施形態では、２つの基部３１が、ともにＴ字状とされることによって、上述のようなＳ１＞Ｓ２となる間隔を実現している。

チャックのつかみ部は、鍔部４における（１）第１の側面１５、（２）第２の側面１６、（３）上面１３、（４）段部４０に加えて、（５）平坦面４１の上記間隔Ｓ１で規定される部分、といった５つの異なる部分に接触した状態でフェライトコア３を保持する。したがって、ワイヤ２３および２４の巻回工程において、回転されるフェライトコア３の姿勢を安定させることができる。

端子電極２７の基部３１と端子電極２９の基部３１との間隔について、下面１１により近い側での間隔Ｓ１は、０．３ｍｍより広いことが好ましい。これによって、チャックのつかみ部を平坦面４１に当接させるのに十分な面積を確保することができる。また、上面１３により近い側での間隔Ｓ２は、０．１ｍｍ以上かつ０．３ｍｍ以下であることが好ましい。通常、順送プレス加工を施す場合、ワークとしての金属板の厚み寸法より小さい寸法で打抜きを行なうことが困難である。したがって、前述したように、端子電極２７〜３０の材料となる金属板の厚み寸法を０．１ｍｍとしたとき、間隔Ｓ２を０．１ｍｍ以上かつ０．３ｍｍ以下とすることにより、順送プレス加工を容易に実施することができる。

上述のように、回転駆動源に接続されたチャックによって保持されたフェライトコア３を巻芯部２の中心軸線まわりに回転させることによって、ノズルから供給されたワイヤ２３および２４がトラバースされながら巻芯部２上で螺旋状に巻回される。巻芯部２上における第１および第２のワイヤ２３および２４の各々の巻き数は４２ターン以下であることが好ましい。ワイヤ２３および２４の総長さを短くすることができるので、Ｓｄｄ１１特性をより良好なものとすることができるためである。なお、インダクタンス値の確保のためには、ワイヤ２３および２４の各々の巻き数は３９ターン以上であることが好ましい。

なお、巻回工程において、チャックは、一方の鍔部、たとえば第１の鍔部４のみをつかむように設計されているので、他方の鍔部、たとえば第２の鍔部５については、第１の鍔部４において採用された、段部４０および平坦面４１を有する構成は採用されなくてもよい。また、第２および第４の端子電極２８および３０についても、前述したような第１および第３の端子電極２７および２９において採用された、基部３１の形状および配置は採用されなくてもよい。

しかしながら、上述したような特徴的構成が、第１および第２の鍔部４および５の双方に採用され、かつ、第１ないし第４の端子電極２７〜３０のすべてに採用されると、巻回工程において、フェライトコア３の方向性をなくすことができ、チャックによるつかみ工程での方向ミスをなくすことができる。

上述の巻回工程を終えた後、以下に説明するワイヤ２３および２４と端子電極２７〜３０との接続工程が実施される。

以下、代表して、第１のワイヤ２３を第１の端子電極２７に接続する工程について図４を参照して説明する。図４には、第１の端子電極２７の受け部３７および第１のワイヤ２３の端部が模式的に図示されている。

前述の巻回工程を終えた段階では、ワイヤ２３の端部は、図４（１）に示すように、受け部３７および受け部３７の先端にある先端部３７ａ上にまで引き出された状態となっている。また、ワイヤ２３の端部は、その全周において、絶縁被覆層２６が除去された状態とされる。絶縁被覆層２６の除去には、たとえばレーザ光照射が適用される。

次に、同じく図４（１）に示すように、溶接のためのレーザ光４２が、ワイヤ２３における絶縁被覆層２６から露出した中心導体２５と先端部３７ａとが重なった領域に向かって照射される。これによって、中心導体２５およびそれを受ける先端部３７ａが溶融する。このとき、図４（２）に示すように、溶融した中心導体２５および先端部３７ａは、そこに作用する表面張力によって玉状となり、溶接塊部４３が形成される。すなわち、溶接塊部４３は、中心導体２５および端子電極２７（先端部３７ａ）が一体化したものであり、中心導体２５は、溶接塊部４３の中に取り込まれる。

前述したように、好ましくは、受け部３７は、鍔部４から所定の間隔を置いて位置していて、鍔部４に接していないようにされる。この構成は必須ではないが、この構成によれば、上述した溶接工程において、受け部３７での温度上昇が鍔部４側に伝わりにくくなり、熱によるフェライトコア３への悪影響を低減することができる。

図５には、コモンモードチョークコイルの実際の製品におけるワイヤと端子電極との電気的接続部分を正面方向から撮影した写真が示されている。図５において、右上の丸い部分が溶融玉、すなわち溶接塊部４３に相当している。図６には、図５に示したワイヤと端子電極との電気的接続部分の断面を拡大して撮影した写真が示されている。図７は、図６に示した写真をトレースして作成したもので、図６の写真の説明図である。なお、前述の図４は、レーザ光４２を上から下に向かって照射するように図示されたため、図５ないし図７における天地関係と逆になっている。

図６と図７とを対照ながら説明すると、溶接工程により、先端部３７ａだけでなく、溶接後において残存している受け部３７と溶接塊部４３とは溶接され合い、互いに接触している。ワイヤ２３の中心導体２５は、受け部３７と溶接塊部４３との間に位置し、溶接塊部４３に内包されている。また、絶縁被覆層２６がワイヤ２３の端部の全周において除去されることで、ワイヤ２３の端部では、ワイヤ２３の中心導体２５についても、受け部３７および溶接塊部４３と溶接され合っていることが好ましい。さらに、好ましくは、溶接塊部４３の中には、絶縁被覆層２６に由来する物質が存在していない。なお、受け部３７と溶接塊部４３との区別については、外縁形状が板状のままである部分を受け部３７、外縁形状が曲面状となっている部分を溶接塊部４３とすることができる。

このようにして、強固な溶接が達成される。また、ワイヤ２３の中心導体２５は、受け部３７と溶接塊部４３との間に位置し、その全周が溶接塊部４３に内包されるので、より高い機械的強度、より低い電気抵抗、より高い耐ストレス性、より高い化学的な耐浸食性等が得られ、溶接構造に対するより高い信頼性が実現される。また、溶接塊部４３の中に絶縁被覆層２６に由来する物質が存在しないので、溶融時のブローホールを低減させることができ、この点においても、信頼性の高い溶接構造を得ることができる。

以上、第１の端子電極２７と第１のワイヤ２３との接続について説明したが、他の端子電極２８〜３０とワイヤ２３または２４との接続についても同様の工程が実施される。

上述したワイヤ２３および２４の巻回工程、ならびにワイヤ２３および２４の端子電極２７〜３０への接続工程を終えた後、フェライト板６が第１および第２の鍔部４および５の各々の上面１３および１４に接着剤を介して接合される。このようにして、フェライトコア３とフェライト板６とによって閉磁路が形成されるので、インダクタンス値を向上させることができる。

なお、フェライト板６は、磁路を形成できる磁性樹脂板または金属板に置き換えられてもよい。あるいは、フェライト板６は、コモンモードチョークコイル１において省略されてもよい。

上述のようにして完成されたコモンモードチョークコイル１において熱膨張および収縮等によるストレスを受けた場合、あるいはコモンモードチョークコイル１の製造途中においてワイヤ２３および２４が引き回された場合、ワイヤ２３および２４の少なくとも一方が端子電極２７〜３０の少なくとも１つに接触している箇所において、絶縁被覆層２６が損傷したり、中心導体２５が断線したりすることがある。特に、コモンモードチョークコイル１が車載用に向けられるとき、熱膨張および収縮等によるストレスをより受けやすい。なお、このような接触箇所は、たとえば、図２（Ｂ）において円で囲んだ箇所Ｃに見出すことができる。

上述の状況を、ワイヤ２３および２４と端子電極２７〜３０とを代表して、図８に示した第１のワイヤ２３と第１の端子電極２７とに関連して説明する。

前述したように、端子電極２７は、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなる１枚の金属板に対して順送プレス加工を施すことにより製造される。端子電極２７の材料となる金属板は、０．１５ｍｍ以下の厚みを有しており、たとえば０．１ｍｍの厚みである。このような場合、プレス加工後の端子電極２７において、そのエッジ部分４４には、プレスによるせん断の結果、鋭利な「ダレ」または「バリ」が生じやすい。したがって、鋭利な「ダレ」または「バリ」が生じたエッジ部分４４に、図８（Ｂ）に示すように、ワイヤ２３が接触すると、前述したような絶縁被覆層２６の損傷や中心導体２５の断線が生じることがある。

そこで、この実施形態では、図８（Ａ）に示すように、上述のエッジ部分４４において面取りが施されている。このように面取りをエッジ部分４４に施すことにより、ワイヤ２３が端子電極２７に接触しても、接触面積の拡大や接触箇所の複数化により、端子電極２７からワイヤ２３に及ぼされる荷重が分散される。したがって、前述した絶縁被覆層２６の損傷や中心導体２５の断線を生じにくくすることができる。その結果、ワイヤ２３におけるエッジ部分４４に接触する部分では、中心導体２５が絶縁被覆層２６で適正に覆われている状態とすることができる。

上述したように面取りが施されたエッジ部分４４を備える端子電極２７は、好ましくは、プレス加工に含まれる複数の工程の中に、コイニング工程を挿入することによって得られる。

図９を参照して、より具体的に説明すると、まず、（１）に示すように、端子電極２７の材料となる金属板４５が用意される。次に、（２）に示すように、コイニング金型４６が金属板４５に向かって圧入され、金属板４５の一方主面側に型模様が付与される。コイニング金型４６に凸状アール面４７が形成されていると、金属板４５側に対応の凹状アール面４８を有する型模様が付与される。次に、（３）に示すように、パンチ４９とダイ５０とを用いて、金属板４５に対してせん断に基づく板抜き加工が施され、コイニング金型４６による圧入領域より内側の位置で金属板４５が切断され、端子電極２７が得られる。

得られた端子電極２７のエッジ部分４４には、上述のコイニング金型４６による凸状アール面４７に対応する凹状アール面４８を形成した面取り部が残される。このように、凹状アール面４８を形成したエッジ部分４４によれば、２点においてワイヤ２３に接触することになる。すなわち、エッジ部分４４におけるワイヤ２３に接触する２点に挟まれた領域は、凹面をなしているためである。

図８（Ａ）に示した端子電極２７のエッジ部分４４には、凹状アール面４８を形成した面取りが施されていたが、その変形例として、たとえば図１０に示すように、断面Ｖ字状凹面５１を形成した面取りが施されてもよい。この場合であっても、エッジ部分４４におけるワイヤ２３に接触する２点に挟まれた領域は、凹面をなしている。そして、エッジ部分４４は、２点においてワイヤ２３に接触することになり、ワイヤ２３に及ぼされる損傷を低減することができる。

面取りの他の変形例として、たとえば図１１に示すように、２個の断面Ｖ字状凹面５１を形成した面取りが施されてもよい。この変形例によれば、図１０に示した変形例の場合よりも、ワイヤ２３に接触する箇所を増やすことができ、ワイヤ２３に及ぼされる損傷をより低減することができる。なお、ワイヤ２３に接触する箇所は、断面Ｖ字状凹面の数に応じて、さらに増やすこともできる。

面取りの形状については、さらに他の変形例が多数あり得る。たとえば、上述の断面Ｖ字状凹面のＶ字の屈曲部のみを曲面とした形状、面取りの底面が端子電極を構成する金属板の主面と平行でない形状、などに変更することができる。また、ワイヤと端子電極を構成する金属板との接触面積をより大きくするように、たとえば凸状アール面のような形状に変更されてもよい。

上述したような面取りの形状は、図９（２）に示したコイニング金型４６に相当する金型の形状を変更することにより、容易に変更することができる。ただし、面取りを施す方法は、上記のコイニング工程の挿入に限られず、同様の構造を得られるのであれば、方法に制限はない。

なお、ワイヤ２３が端子電極２７のエッジ部分４４に接触する箇所として、図２（Ｂ）において円で囲んだ箇所Ｃを例示したが、同様の接触状態を、ワイヤ２３および２４の引き回し経路に関連して、他の箇所にも見出すことができる。一方で、端子電極２７のうち、ワイヤ２３が接触しない部分には面取りを施す必要は無い。

図２（Ｂ）に示すように、フェライトコア３の外形寸法に関して、コモンモードチョークコイル１の小型化を図るため、巻芯部２の軸線方向に測定した外形寸法Ｌ１は３．４ｍｍ以下であり、巻芯部２の軸線方向に直交する方向に測定した外形寸法Ｌ２は２．７ｍｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、コモンモードチョークコイル１の小型化を図ることで、低ＥＭＣ部品に対してコモンモードチョークコイル１をより近くに配置でき、実質的なノイズ低減効果を向上することができる。また、フェライトコア３の体積が一定以下であることで、加熱冷却によるフェライトコア３の膨張収縮の絶対量を低減でき、低温から高温までの特性変動を低減できる。

また、図２（Ａ）に示すように、巻芯部２の軸線方向に測定した第１および第２の鍔部の各々の厚み寸法Ｔ１およびＴ２は０．７ｍｍ未満であることが好ましい。この構成によれば、コモンモードチョークコイル１の限られた外形寸法Ｌ１およびＬ２の範囲内で、巻芯部２の軸線方向の長さを長くすることができる。このことは、ワイヤ２３および２４の巻き態様についての自由度が上がることを意味する。そのため、ワイヤ２３および２４の巻き数を多くでき、その結果、インダクタンス値を高めることができ、あるいは、巻回されるワイヤ２３および２４をより太くすることができ、その結果、ワイヤ２３および２４の断線を生じにくくするとともに、ワイヤ２３および２４が有する直流抵抗を減じることができる。また、ワイヤ間隔（絶縁被膜厚）を広げることでワイヤ間容量を低減することができる。

また、コモンモードチョークコイル１が実装面上に実装された状態において、第１および第２の鍔部４および５の各々の、実装面に投影した面積、すなわち、図２（Ｂ）に現れた鍔部４および５の各々の面積は、１．７５ｍｍ^２未満であることが好ましい。この構成によれば、上述の場合と同様、コモンモードチョークコイル１の限られた外形寸法Ｌ１およびＬ２の範囲内で、巻芯部２の軸線方向の長さを長くすることができ、そのため、上述の場合と同様の効果が期待できる。

また、巻芯部２の断面積は１．０ｍｍ^２未満であることが好ましい。この構成によれば、ワイヤ２３および２４の巻き数を維持しながら、ワイヤ２３および２４の総長さを短くすることができるので、Ｓｄｄ１１特性の向上を図ることができる。

また、コモンモードチョークコイル１が実装面上に実装された状態において、巻芯部２と実装面との間の距離、すなわち、図２（Ａ）に示した距離Ｌ３は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。この構成によれば、実装面側に存在し得るグラウンドパターンと、巻芯部２上に巻回されたワイヤ２３および２４と、の間の距離を長くすることができるので、グラウンドパターンとワイヤワイヤ２３および２４との間に形成される浮遊容量を減じることができ、そのため、モード変換特性をより良好なものとすることができる。

また、図２（Ａ）に示すように、フェライト板６の厚み寸法Ｔ３は０．７５ｍｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、コモンモードチョークコイル１の総高さ寸法を小さくすることができる。あるいは、コモンモードチョークコイル１の総高さ寸法を大きくすることなく、巻芯部２の高さ位置を実装面から離してより高くすることができる。その結果、実装面側に存在するグラウンドパターンとワイヤ２３および２４との間に形成される浮遊容量を減じることができ、そのため、モード変換特性をより良好なものとすることができる。

また、第１および第２の鍔部４および５とフェライト板６との間の隙間は１０μｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、フェライトコア３とフェライト板６とによって形成される磁路の磁気抵抗を低くすることができるので、インダクタンス値を高くすることができる。ここで、第１および第２の鍔部４および５とフェライト板６との間の隙間は、たとえば、一方の鍔部４または５の端面に平行な面が現れるように、コモンモードチョークコイル１を研磨した試料について、上記隙間の寸法をたとえば幅方向（図２（Ｂ）におけるＬ２が示す方向）に均等間隔で設定された５箇所で測定し、それら測定値を算術平均することにより求めることができる。

以上のように説明したコモンモードチョークコイル１は、１５０℃でのコモンモードインダクタンス値が１００ｋＨｚにおいて１６０μＨ以上であり、かつ２０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７．１ｄＢ以下であるといった構成を備えることを特徴としている。コモンモードインダクタンス値が１６０μＨ以上であると、BroadR-Reachなどの高速通信で求められるノイズ除去性能である、コモンモード除去比−４５ｄＢ以下を満足することができる。また、上記高速通信では、コモンモードチョークコイル１における通信信号の通過特性を向上させ、通信品質を確保している。特に、リターンロスが−２７ｄＢ以下であれば、問題なく通信が実現できる。よって、リターンロスが−２７．１ｄＢ以下であると、より高品質な高速通信を実現できる。したがって、コモンモードチョークコイル１によれば、より高温で高速通信を最低限使用可能としつつ、常温ではより高品質な高速通信を実現できる。

また、コモンモードチョークコイル１は、好ましくは、１３０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７ｄＢ以下である。この構成によれば、より広い温度範囲で問題なく通信を実現するためのコモンモードチョークコイル１を提供できる。

この発明の一実施例として、以下のような設計とされたコモンモードチョークコイル１を作製した。
・フェライトコア３の比透磁率：１０００
・フェライトコア３の外形寸法Ｌ１×Ｌ２：３．２ｍｍ×２．５ｍｍ
・フェライト板６の厚み寸法Ｔ３：０．７ｍｍ
・フェライト板６と鍔部４，５との隙間：５μｍ。

図１２には、上記実施例に係るコモンモードチョークコイル１に備えるフェライトコア３の透磁率の温度特性（Ａ）が、この発明の範囲外の比較例としてのコモンモードチョークコイルに備えるフェライトコアの透磁率の温度特性（Ｂ）と比較して示されている。比較例としてのコモンモードチョークコイルに備えるフェライトコアとしては、比透磁率：１７００のものを用いた。比較例としてのコモンモードチョークコイルにおけるその他の点については、実施例に係るコモンモードチョークコイル１と同様とした。なお、図１２において、縦軸の「規格化透磁率」は、２５℃での透磁率を１とした場合の相対値を示すものである。また、図１２の横軸の「温度」は、いわゆる雰囲気温度であり、具体的には実施例（Ａ）、比較例（Ｂ）を恒温槽に入れた際の恒温槽の表示温度である。

図１２に示すように、実施例（Ａ）では、１５０℃においても規格化透磁率は１を超えている。一方、比較例（Ｂ）では、１４０℃付近でキュリー温度を超え、規格化透磁率が１よりも低下している。

図１３には、この発明の上記実施例に係るコモンモードチョークコイル１における鍔部４，５の厚み寸法Ｔ１，Ｔ２と２０℃におけるコモンモード除去比との関係が示されている。コモンモード除去比は、コモンモードノイズの除去性能を示すとともに、インダクタンス値の代替特性であり、マイナスの数値が大きいほど、インダクタンス値が高いことを示している。

鍔部４，５の厚み寸法Ｔ１，Ｔ２を、図１３に示すように、０．６ｍｍとすると、コモンモード除去比を−４５ｄＢ以下とできる。ここで、図１２に示すように、実施例（Ａ）では、１５０℃における規格化透磁率が１を超えているため、１５０℃でもコモンモード除去比を−４５ｄＢ以下とできることがわかる。したがって、実施例に係るコモンモードチョークコイル１では、より高温で高速通信を最低限使用可能とできることがわかる。なお、このとき、コモンモードインダクタンス値は１６０μＨ以上となっている。一方、比較例（Ｂ）では、図１２に示すように、１５０℃において、フェライトコアが透磁率をほぼ消失するため、コモンモード除去比を−４５ｄＢ以下に維持することはできない。

図１４には、この発明の上記実施例に係るコモンモードチョークコイル１における巻芯部２の断面積と２０℃におけるリターンロスとの関係が示されている。

巻芯部２の断面積を、図１４に示すように、０．９２ｍｍ以下とすると、リターンロスを−２７．１ｄＢ以下とできる。したがって、実施例に係るコモンモードチョークコイル１では、より高品質な高速通信を実現できることがわかる。

図１５には、この発明の上記実施例に係るコモンモードチョークコイル１におけるワイヤ２３，２４の巻き数と２０℃におけるリターンロスとの関係が示されている。

ワイヤ２３，２４の巻き数を、図１５に示すように、４２ターン以下とすると、リターンロスを−２７．１ｄＢ以下とできる。したがって、実施例に係るコモンモードチョークコイル１では、より高品質な高速通信を実現できることがわかる。

以上、この発明に係るコモンモードチョークコイルを、より具体的な実施形態に基づいて説明したが、この実施形態は、例示的なものであり、その他種々の変形例が可能である。

たとえば、図１４および図１５によく示されているように、２０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７．１ｄＢ以下となる構成は、１つではない。このように、１５０℃のコモンモードインダクタンス値が１００ｋＨｚにおいて１６０μＨ以上であり、かつ２０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７．１ｄＢ以下である構成は、実施例で説明した構成に限定されず、明細書中の説明および当業者の技術常識を用いて、適宜変更され得る。

すなわち、本開示は、特定の構成により特定の特性が得られることを示すだけのものではなく、高速通信に対して高温と常温における実現可能範囲を選択することにより、従来では想定されていないソリューションを実現するコモンモードチョークコイルが提供されることを主に示すものである。

１ コモンモードチョークコイル
２ 巻芯部
３ フェライトコア
４，５ 鍔部
６ フェライト板
７，８ 内側端面
９，１０ 外側端面
１１，１２ 下面
１３，１４ 上面
１５〜１８ 側面
２３，２４ ワイヤ
２５ 中心導体
２６ 絶縁被覆層
２７〜３０ 端子電極
４３ 溶接塊部

Claims (16)

1. 巻芯部ならびに前記巻芯部の互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部を有するフェライトコアと、
   線状の中心導体と前記中心導体の周面を覆う絶縁被覆層とを有し、前記巻芯部上において螺旋状に巻回された第１および第２のワイヤと、
   前記第１のワイヤの第１端および前記第１端とは逆の第２端がそれぞれ電気的に接続された第１および第２の端子電極と、
   前記第２のワイヤの第１端および前記第１端とは逆の第２端がそれぞれ電気的に接続された第３および第４の端子電極と、
   を備え、
   １５０℃でのコモンモードインダクタンス値が１００ｋＨｚにおいて１６０μＨ以上であり、かつ２０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７．１ｄＢ以下であり、
   前記フェライトコアの比透磁率が１５００以下である、
   コモンモードチョークコイル。
2. １３０℃でのリターンロスが１０ＭＨｚにおいて−２７ｄＢ以下である、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
3. 前記フェライトコアのキュリー温度が１５０℃以上である、請求項１または２に記載のコモンモードチョークコイル。
4. 前記巻芯部の軸線方向に測定した前記フェライトコアの外形寸法は３．４ｍｍ以下であり、前記巻芯部の軸線方向に直交する方向に測定した前記フェライトコアの外形寸法は２．７ｍｍ以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
5. 前記巻芯部の軸線方向に測定した前記第１および第２の鍔部の各々の厚み寸法は０．７ｍｍ未満である、請求項４に記載のコモンモードチョークコイル。
6. 当該コモンモードチョークコイルが実装面上に実装された状態において、前記第１および第２の鍔部の各々の、実装面に投影した面積は、１．７５ｍｍ^２未満である、請求項４または５に記載のコモンモードチョークコイル。
7. 前記巻芯部の断面積は１．０ｍｍ^２未満である、請求項４ないし６のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
8. 当該コモンモードチョークコイルが実装面上に実装された状態において、前記巻芯部と実装面との間の距離が０．５ｍｍ以上である、請求項４ないし７のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
9. 前記巻芯部上における前記第１および第２のワイヤの各々の巻き数が４２ターン以下である、請求項１ないし８のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
10. 前記第１および第２の鍔部間に渡された板状のフェライト板をさらに備え、前記フェライト板の厚み寸法は０．７５ｍｍ以下である、請求項１ないし９のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
11. 前記第１および第２の鍔部と前記フェライト板との間の隙間は１０μｍ以下である、請求項１０に記載のコモンモードチョークコイル。
12. 前記ワイヤの前記中心導体の径は３５μｍ以下である、請求項１ないし１１のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
13. 前記ワイヤの前記中心導体の径は２８μｍ以上である、請求項１ないし１２のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
14. 前記ワイヤの前記絶縁被覆層の厚み寸法は６μｍ以下である、請求項１ないし１３のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
15. 前記ワイヤの前記絶縁被覆層の厚み寸法は３μｍ以上である、請求項１ないし１４のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。
16. 前記ワイヤの前記絶縁被覆層は、少なくともイミド結合を含む樹脂からなる、請求項１ないし１５のいずれかに記載のコモンモードチョークコイル。

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