JP7188869B2 - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Description

本開示は、コモンモードチョークコイルに関する。

差動信号が伝送される差動伝送回路からコモンモードノイズを除去するためにコモンモードチョークコイルが用いられる。コモンモードチョークコイルは、複数のコイル導体を備え、これらのコイル導体がコモンモードノイズに対してコモンモードインピーダンスを発生するインダクタとして機能することにより、差動伝送回路からコモンモードノイズを除去することができる。

コモンモードチョークコイルは、コモンモードノイズの減衰量を大きくするために、大きなコモンモードインピーダンスを有していることが望ましい。大きなコモンモードインピーダンスを得るために、フェライト材から成る磁芯を有するコモンモードチョークコイルが知られている。この種のコモンモードチョークコイルは、絶縁体層の上面及び下面に設けられた一対の磁性体層と、当該一対の磁性体層同士を接続するフェライト材からなる磁芯と、この磁芯の周りを巻回するように当該絶縁体層内に埋め込まれた複数のコイル導体と、を備えている。このようなフェライト材から成る磁芯を有する従来のコモンモードチョークコイルは、例えば、特開２０１２－１１９３７４号公報に開示されている。

特開２０１２－１１９３７４号公報

しかしながら、従来のフェライト材磁芯を有するコモンモードチョークコイルにおいては、フェライト材磁芯での磁気損失が発生するため、かかる磁芯を有していないコモンモードチョークコイルよりも高周波帯におけるＱ特性が低下する。この結果、高周波の共振周波数付近に現れるコモンモードインピーダンスのピーク値が小さくなってしまう。このように、フェライト材磁芯を有するコモンモードチョークコイルでは、そのフェライト材磁芯の影響により、共振周波数付近では、コモンモードノイズの減衰量がかえって低くなってしまうという問題がある。

本発明の目的の一つは、磁芯を有するコモンモードチョークコイルにおいて、コモンモードインピーダンスのピーク値の低下を抑制させることである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。

本発明の一実施形態に係るコモンモードチョークコイルは、非磁性体層と、前記非磁性体層の上面に形成された第１の磁性体層と、前記非磁性体層の下面に形成された第２の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間に、その軸芯が上下方向に延伸するように設けられた磁芯と、前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第１のコイル導体と、前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第２のコイル導体と、前記磁芯の上面と前記第１の磁性体層の下面との間に設けられた第１の磁気ギャップと、を備える。本発明の一実施形態において、磁芯はフェライト材から成る。

当該実施形態によれば、磁芯と第１の磁性体層との間に磁気ギャップが設けられていることで、磁性材料で生じる高周波帯における磁芯での磁気損失の影響が抑制される。この結果、磁気損失に起因するＱ特性の劣化も抑制することができるので、コモンモードインピーダンスのピーク値の低下を抑制されると共に、インピーダンス特性の共振周波数は高くなる。

本発明の一実施形態において、前記磁芯は、その上面の面積が前記軸芯に垂直な方向における前記磁芯の断面積以上となるように構成される。

当該実施形態によれば、磁芯のうち第１の磁気ギャップに臨んでいる上面の面積が磁芯の他の部分の断面積以上となっているので、当該磁芯を軸方向に通過する磁束の当該第１のギャップ部における漏れ量を抑制することができる。これにより、磁束漏れによる前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体に干渉しにくくなる。このため、高周波帯における磁芯での磁気損失を抑制するとともに、周波数特性の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態において、前記磁芯は、前記軸芯に沿った方向において互いに離間した第１の部分と第２の部分とを有する。本発明の一実施形態におけるコモンモードチョークコイルは、前記第１の部分と前記第２の部分との間に設けられ、非磁性材料から成る第２の磁気ギャップをさらに備える。この第２の磁気ギャップは、その上下方向の厚さが前記第１のギャップの上下方向の厚さよりも小さくなるように形成されている。

当該実施形態によれば、前記第２の磁気ギャップを前記第１の磁気ギャップよりも上下方向において薄く形成することで、磁束漏れによる前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体に干渉しにくくなる。このため、前記第２の磁気ギャップからの磁束漏れを小さくできる。このため、高周波帯における磁芯での磁気損失を抑制するとともに、周波数特性の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態において、前記第１のコイル導体は、前記第２のコイル導体よりも前記第１の磁性体層の近くに配置され、前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さは、前記第１のコイル導体の上面と前記第１の磁性体層との間隔よりも小さい。

当該実施形態によれば、前記第１の磁気ギャップからの漏れ磁束が前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体に干渉しにくくなる。これにより、前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体と前記磁芯との間隔を小さくすることができる。よって、当該実施形態により、より小型のコモンモードチョークコイルを得ることが可能となる。

本発明の一実施形態において、前記第１の磁性体層の下面と前記第２の磁性体層の上面との間隔に対する前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さの比が０．１より小さい。

第２の磁気ギャップを有する実施形態においては、前記第１の磁性体層の下面と前記第２の磁性体層の上面との間隔に対する前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さと前記第２の磁気ギャップの上下方向の厚さとの合計の厚さの比が０．１より小さい。

これらの実施形態によれば、磁束漏れの場所を分散し、またそれぞれの磁束漏れの範囲を小さくすることができるので、磁束漏れによる前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体に干渉しにくくなる。このため、磁束漏れによる共振周波数への影響を一層抑制することができる。

本明細書の開示によれば、磁芯を有するコモンモードチョークコイルにおいて、そのコモンモードインピーダンスのピーク値の低下を抑制することができ、インピーダンス特性の共振周波数を高くすることにもなる。

本発明の一実施形態に係るコモンモードチョークコイルの斜視図である。 図１のコモンモードチョークコイルの分解斜視図である。 図１のコモンモードチョークコイルをＩ－Ｉ線に沿って切断した断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイルの断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイルの断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイルの断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイルの断面を模式的に示す断面図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１は、本発明の一実施形態に係るコモンモードチョークコイルの斜視図である。図１に示されているコモンモードチョークコイル１は、下部磁性体層２と、非磁性体層３と、上部磁性体層４と、端子電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂと、を備える。図示のように、下部磁性体層２は、非磁性体層３の下面に形成され、上部磁性体層４は、非磁性体層３の上面に形成される。コモンモードチョークコイル１は、図示のように、ほぼ直方体形状に形成される。コモンモードチョークコイル１は、例えば１．２５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．５ｍｍの寸法を有する。本明細書においてコモンモードチョークコイル１の上下方向について言及する場合には、文脈上別に解される場合を除き、図１の上方向を上とし、図１の下方向を下とする。

端子電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、非磁性体層３の側面に設けられ、図示のように、コモンモードチョークコイル１の上面及び下面まで延伸する。端子電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、例えば、Ａｇペーストから形成される。

次に、図２及び図３を参照して、コモンモードチョークコイル１についてさらに説明する。図２の分解斜視図に示されているように、本発明の一実施形態による下部磁性体層２は、複数の磁性体シート２１の積層体である。各磁性体シート２１は、磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含むスラリーから作成される。具体的には、一定の厚みとなるように塗布されたスラリーを乾燥させ、この乾燥後のスラリーを所定サイズに切断することで、各磁性体シート２１が得られる。

本発明の一実施形態による上部磁性体層４は、複数の磁性体シート４１の積層体である。各磁性体シート４１は、磁性体シート２１と同様に、磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含むスラリーから作成される。

磁性体シート２１及び磁性体シート４１に含まれる磁性体粉末としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ－Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ－Ｃｕ系フェライト、又はこれら以外の公知のフェライトの粉末を用いることができる。このフェライト粉末は、例えば、ＦｅＯ２、ＣｕＯ、ＺｎＯ、及びＮｉＯを主材料として作成される。磁性体シート２１及び磁性体シート４１は、上記の磁性体粉末に代えて、又は、上記の磁性体粉末とともに、金属磁性粒子を含んでもよい。この金属磁性粒子は、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉのうち幾つかの元素を含む軟磁性材料から作成されてもよい。この金属磁性粒子は、球形に形成されてもよく、扁平形状に形成されてもよい。扁平形状の金属磁性粒子は、その最長軸方向が磁性体シート２１及び磁性体シート４１の厚み方向（コイル軸ＣＡに平行な方向）を向くように配されてもよい。扁平形状の金属磁性粒子をその最長軸方向がコイル軸ＣＡに平行な方向を向くように配することにより、コイル部品１の実効透磁率を高めるとともに、磁気損失を抑えることができる。

本発明の一実施形態において、非磁性体層３は、７枚の非磁性体シート（非磁性体シート３１～非磁性体シート３７）を積層した積層体である。非磁性体シート３１～非磁性体シート３７の各々は、各種非磁性材料から成る。この非磁性材料としては、例えば、各種樹脂材料（例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びこれら以外の樹脂材料）、各種誘電体セラミックス（ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスと結晶質シリカとの混合物、及びこれら以外の誘電体セラミックス）、又は非磁性の各種フェライト（例えば、Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト）を用いることができる。

非磁性体シート３１の表面には、導体層５１が形成されている。この導体層５１は、コイル導体５１aと、このコイル導体５１ａの外側端部から端子電極５ｂまで延伸する引出導体５１ｂと、を備える。引出導体５１ｂは、端子電極５ｂと電気的に接続されている。コイル導体５１ａは、その内側端部５１ｃにおいて、非磁性体シート３２の表面に形成された後述する導体層５３と電気的に接続される。コイル導体５１aは、コイル軸ＣＡの周りに複数回巻回された渦巻状の形状を有している。コイル軸ＣＡは、非磁性体層３の積層方向（つまり、コモンモードチョークコイル１の上下方向）に延伸する仮想的な軸線である。コイル軸ＣＡは、第１の絶縁層１１とほぼ直交する方向に延伸する。

非磁性体シート３５の表面には、導体層５２が形成されている。この導体層５２は、コイル導体５２aと、このコイル導体５２ａの外側端部から端子電極６ｂまで延伸する引出導体５２ｂと、を備える。引出導体５２ｂは、端子電極６ｂと電気的に接続されている。コイル導体５２ａは、その内側端部５２ｃにおいて、非磁性体シート３４の表面に形成された後述する導体層５４と電気的に接続される。コイル導体５２aは、コイル軸ＣＡの周りに複数回巻回された渦巻状の形状を有している。

非磁性体シート３２の表面には、導体層５３が形成されている。この導体層５３は、引出導体５３ａを有する。この引出導体５３ａは、その外側端部において端子電極５ａと電気的に接続される。非磁性体シート３２において、平面視でコイル導体５１ａの内側端部５１ｃに対応する位置には、非磁性体シート３２を厚み方向に貫通するスルーホール導体（不図示）が設けられている。引出導体５３ａは、当該スルーホール導体に対応する位置まで内側に延伸する。よって、引出導体５３ａは、その内側端部５３ｂが非磁性体シート３２のスルーホール導体に対応する位置にあるように形成される。引出導体５３ａは、当該スルーホール導体を介して、コイル導体５１ａと電気的に接続される。

非磁性体シート３４の表面には、導体層５４が形成されている。この導体層５４は、引出導体５４ａを有する。この引出導体５４ａは、その外側端部において端子電極６ａと電気的に接続される。非磁性体シート３５において、平面視でコイル導体５２ａの内側端部５２ｃに対応する位置には、非磁性体シート３５を厚み方向に貫通するスルーホール導体（不図示）が設けられている。引出導体５４ａは、当該スルーホール導体に対応する位置まで内側に延伸する。よって、引出導体５４ａは、その内側端部５４ｂが非磁性体シート３５のスルーホール導体に対応する位置にあるように形成される。引出導体５４ａは、当該スルーホール導体を介して、コイル導体５２ａと電気的に接続される。

導体層５１、導体層５２、導体層５３、及び導体層５４は、Ａｇ等の金属材料から成る。この金属材料は、導電性及び加工性に優れたものが望ましい。この金属材料としては、Ａｇ以外にもＣｕやＡｌを用いることができる。

非磁性体シート３１～非磁性体シート３７には、コイル導体５１ａ及びコイル導体５２ａの内側を貫通する貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇがそれぞれ形成されている。本発明の一実施形態において、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇは、対応する非磁性体シート３１～非磁性体シート３７に、互いに同じ形状を有するように形成される。また、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇは、対応する非磁性体シート３１～非磁性体シート３７において、平面視にで、互いと重複する位置に形成される。これにより、非磁性体シート３１～非磁性体シート３７が積層されると、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇが連結されて単一の貫通孔６１となる。本発明の他の実施形態において、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇのうち一部の貫通孔は、他の貫通孔よりも大きい断面積（コイル軸ＣＡに垂直な方向で切断した断面の断面積）を有するように形成される。貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇは、コイル軸ＣＡに垂直な方向で切断した断面形状が円形、楕円形、矩形、多角形、又はこれら以外の形状となるように形成される。以上のようにして形成された貫通孔６１は、非磁性体層３をコイル軸ＣＡの方向に貫通している。

貫通孔６１には、磁芯６２が設けられている。磁芯６２は、その断面形状が、貫通孔の断面形状に対応した形状となるように形成される。本発明の一実施形態において、磁芯６２は、磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペーストを貫通孔６１に充填し、この樹脂ペーストを乾燥し、さらに焼成することにより形成される。この磁性体粉末としては、フェライト材（例えば、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ－Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、又はＮｉ－Ｃｕ系フェライト）を用いることができる。磁芯６２は、上記の磁性体粉末に代えて、又は、上記の磁性体粉末とともに、金属磁性粒子を含んでもよい。この金属磁性粒子は、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉのうち幾つかの元素を含む軟磁性材料から作成されてもよい。この金属磁性粒子は、球形に形成されてもよく、扁平形状に形成されてもよい。扁平形状の金属磁性粒子は、その最長軸方向が磁性体シート２１及び磁性体シート４１の厚み方向（コイル軸ＣＡに平行な方向）を向くように配されてもよい。扁平形状の金属磁性粒子をその最長軸方向がコイル軸ＣＡに平行な方向を向くように配することにより、コイル部品１の実効透磁率を高めるとともに、金属磁性粒子内で生じる損失を低く抑えることが可能となり、磁気損失を抑えることができる。

本発明の一実施形態において、磁芯６２は、その下端が下部磁性体層２と接する一方で、その上端は上部磁性体層４と接しないように設けられる。図２に示されている実施形態においては、磁芯６２は、その上面が非磁性体シート３６の上面とほぼ面一となるように形成される。この場合、磁芯６２の上面と上部磁性体層４の下面とは、非磁性体シート３７の厚みに相当する間隔だけ離間する。このようにして、磁芯６２と上部磁性体層４との間には、磁気ギャップ６３（図３参照）が設けられる。本発明の一実施形態において、磁気ギャップ６３は、空隙である。本発明の他の実施形態において、磁気ギャップ６３は、低透磁率磁性材料で形成される。本明細書において、低透磁率磁性材料とは、透磁率が磁性体シート２１及び磁性体シート４１の透磁率の１／１０以下の材料をいう。磁気ギャップ６３を非磁性材料又は低透磁率磁性体で形成することにより、空隙と比べて磁気ギャップ６３の厚み（コイル軸ＣＡに平行な方向の寸法）を大きくすることができる。この磁気ギャップ６３は、例えば、非磁性材料又は低透磁率磁性材料を磁芯６２と上部磁性体層４との間のギャップ（空隙）に充填することで形成される。磁気ギャップ６３は、非磁性材料又は低透磁率磁性材料から成るバインダ樹脂及び溶剤を含む樹脂ペーストを磁芯６２と上部磁性体層４との間のギャップに印刷することで形成されてもよい。磁気ギャップ６３は、非磁性材料又は低透磁率磁性材料から成るシートを、磁芯６２と上部磁性体層４との間のギャップに戴置することで形成される。また、非磁性体層３と同様に、非磁性体シートを用いることもでき、非磁性体との密着性を確保し易く、厚みを薄くしても剥離を防ぐことができる。

図３を参照して、磁気ギャップ６３の寸法及び配置についてさらに説明する。本発明の一実施形態において、磁気ギャップ６３は、上部磁性体層４の下面と下部磁性体層２の上面との間の幅（Ｗ１）に対する磁気ギャップ６３の上下方向の幅（Ｗ２）の比の値（Ｗ２／Ｗ１）が０．１より小さくなるように形成される。図３の実施形態においては、上部磁性体層４の下面と下部磁性体層２の上面との間の幅（Ｗ１）は、非磁性体層３の上下方向の幅と等しい。非磁性体層３と上部磁性体層４との境界及び非磁性体層３と下部磁性体層２との境界に拡散層がある場合には、上部磁性体層４の下面と下部磁性体層２の上面との間の幅（Ｗ１）は、非磁性体層３の上下方向の幅と拡散層の上下方向の幅との合計に等しい。コイル導体５１ａ及びコイル導体５２ａは、それぞれ２段以上に形成されてもよい。磁気ギャップ６３の上下方向における幅Ｗ２は、磁芯６２の上面と上部磁性体層４の下面との間の距離に等しい。

Ｗ２／Ｗ１の値が０．１より小さくなるように磁気ギャップ６３を形成することにより、磁束漏れを小さくすることができるので、磁束とコイル導体５１ａ，５２ａとの干渉が抑えられる。これにより、磁束漏れによる共振周波数への影響を一層抑制することができる。

本発明の一実施形態においては、磁気ギャップ６３の上下方向における幅Ｗ２が導体層５２の上面（導体コイル５２ａの上面）と上部磁性体層４の下面との間の距離Ｗ３よりも小さくなるように、磁気ギャップ６３が形成される。かかる配置により、磁気ギャップ６３からの漏れ磁束がコイル導体５２と干渉しにくくできる。これにより、コイル導体５２ａと磁芯６２との間隔を小さくすることができる。よって、コモンモードチョークコイル１を小型化することが可能となる。

上述した下部磁性体層２、非磁性体層３、上部磁性体層４、端子電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ、及び磁芯６２の材料はあくまでも例示であり、コモンモードチョークコイル１の要求性能や要求特性に応じて、本明細書において明示的に説明されたもの以外にも様々な材料を用いることができる。

上述の構成及び配置により、コモンモードチョークコイル１において、端子電極５ａ，６ａと端子電極５ｂ，６ｂとの間には２つのコイルが設けられる。すなわち、コイル導体５１ａの外側端は、引出導体５１ｂを介して端子電極５ｂと電気的に接続され、コイル導体５１ａの内側端５１ｃは、非磁性体シート３２に形成されたスルーホール、引出導体５３ａを介して端子電極５ａと電気的に接続されているので、端子電極５ａと端子電極５ｂとの間に、コイル導体５１ａを含む第１のコイルが構成される。同様に、コイル導体５２ａの外側端は、引出導体５２ｂを介して端子電極６ｂと電気的に接続され、コイル導体５２ａの内側端５２ｃは、非磁性体シート３５に形成されたスルーホール、引出導体５４ａを介して端子電極６ａと電気的に接続されているので、端子電極６ａと端子電極６ｂとの間に、コイル導体５２ａを含む第２のコイルが構成される。この第１のコイル及び第２のコイルはいずれも磁芯６２を有している。

次に、コモンモードチョークコイル１の製造方法の一例を説明する。まず、磁性体シート２１及び磁性体シート４１となる磁性体グリーンシート、並びに、非磁性体シート３１～非磁性体シート３７となる非磁性体グリーンシートを次のようにして作成する。

磁性体グリーンシートの作成のために、ＦｅＯ２、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯを主材料とする仮焼粉砕後のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト微粉末にブチラール樹脂及び溶剤を加えてスラリーを作成する。このスラリーを、一定の厚みになるように、ドクターブレードで基材に塗布し、この塗布されたスラリーを乾燥させる。この乾燥後のスラリーを所定サイズに切断することで磁性体グリーンシートが得られる。

非磁性体グリーンシートの作成のために、ＦｅＯ２、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のＺｎ－Ｃｕ系フェライト微粉末にブチラール樹脂及び溶剤を加えてスラリーを作成する。このスラリーを、一定の厚みになるように、ドクターブレードで基材に塗布し、この塗布されたスラリーを乾燥させる。この乾燥後のスラリーを所定サイズに切断することで非磁性体グリーンシートが得られる。

このようにして作成された非磁性体グリーンシートの各々には、貫通孔６１に相当する位置に貫通孔が形成される。また、非磁性体グリーンシートの各々には、層間接続用のスルーホール導体に相当する位置にも貫通孔が形成される。これらの貫通孔は、例えば磁性体シートを打ち抜いたり、磁性体グリーンシートにレーザーを照射して穿孔することにより形成される。

このようにして作成された複数の非磁性体グリーンシートのうち非磁性体シート３１に対応する非磁性体シートには、例えばスクリーン版を用いてＡｇペーストを印刷することにより、導体層５１に相当する導体パターンが形成される。同様に、非磁性体シート３２に対応する非磁性体グリーンシートには導体層５３に相当する導体パターンが形成され、非磁性体シート３４に対応する非磁性体グリーンシートには導体層５４に相当する導体パターンが形成され、非磁性体シート３５に対応する非磁性体グリーンシートには導体層５２に相当する導体パターンが形成される。また、各非磁性体グリーンシートに形成されたスルーホール用の貫通孔にはＡｇが埋め込まれる。

導体層５１～導体層５４は、スクリーン印刷以外にも公知の様々な方法を用いて形成され得る。例えば、これらの導体層の形成には、マスクを用いた蒸着、スパッタなどの薄膜プロセス、薄膜プロセス等で形成されたシード層へのメッキ、及びナノインプリントのようなマイクロ転写プロセスなどを用いることができる。印刷やマイクロ転写プロセスにより作成された導体においては、当該導体の幅に対する高さ（アスペクト比）を大きくすることが困難であり通常１未満であるが、薄膜プロセスやメッキにより作成された導体においては、アスペクト比を大きくすることが可能であり、例えば１以上にすることもできる。よって、印刷やマイクロ転写プロセスにより導体層５１～導体層５４の導体パターンを形成することで浮遊容量の設計が容易となる。

次に、上述のようにして作成された非磁性体シート３１～非磁性体シート３７に対応する非磁性体グリーンシートを、図２に示す順序で、印刷された導体パターンがスルーホール導体で導通されるように積層する。このように積層された複数の非磁性体グリーンシートをプレス圧着することで、非磁性体層３に対応する非磁性体の積層体（以下、「非磁性積層体」という。）を形成する。この非磁性積層体には、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇが連結された貫通孔６１が存在する。

次に、上記非磁性積層体に形成された貫通孔６１に、磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペーストが充填される。この樹脂ペーストは、完成したコモンモードチョークコイル１において磁気ギャップ６３が形成されるように、貫通孔６１の一部のみに充填される。本発明の一実施形態においては、当該樹脂ペーストは、貫通孔６１のうち、貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｆに相当する部分に充填され、貫通孔６１ｇに相当する部分には充填されない。これにより、完成したコモンモードチョークコイル１において、貫通孔６１ｇに相当する部分が磁気ギャップ６３となる。

次に、貫通孔６１に樹脂ペーストが充填された非磁性積層体を乾燥させて、当該樹脂ペーストに含有される溶剤を除去する。

次に、上述した磁性体グリーンシートを所定枚数積層し、下部磁性体層２に相当する磁性体積層体及び上部磁性体層４に相当する磁性体積層体を形成する。

次に、非磁性積層体の下面に下部磁性体層２に相当する磁性体積層体をプレス圧着し、当該非磁性積層体の上面に上部磁性体層４に相当する磁性体積層体をプレス圧着する。上部磁性体層４に相当する磁性体積層体は、当該非磁性積層体との間に磁気ギャップ６３に相当する間隙を有するようにプレス圧着される。

このプレス圧着された積層体を所定のサイズに切断し、この切断された積層体を所定の温度で焼成することで積層体チップが形成される。次に、このようにして形成された積層体チップの側面にＡｇペーストを塗布し焼き付けて、端子電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂが形成される。

このようにして、コモンモードチョークコイル１が作成される。上述したコモンモードチョークコイル１の作製方法は一例に過ぎず、本発明を適用可能なコモンモードチョークコイルの作成方法は上述したものに限られない。例えば、磁性体グリーンシート及び非磁性体グリーンシートにスクリーン印刷により導体層５１～導体層５４を形成する代わりに、磁性体グリーンシート及び非磁性体グリーンシートを焼成した後に、例えばフォトリソグラフィ方により導体層５１～導体層５４を形成してもよい。また、複数の非磁性体グリーンシートに貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｇを個別に形成するのではなく、複数の非磁性体グリーンシートを積層して非磁性体積層体を形成した後に、当該非磁性体積層体に貫通孔６１を一括で形成してもよい。

続いて、図４を参照して、本発明の他の実施形態に係るコモンモードフィルタについて説明する。図４は、本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイル１０１の断面を模式的に示す断面図である。図４に示すコモンモードチョークコイル１０１の構成要素のうち図１～図３に示すコモンモードチョークコイル１の構成要素と同一又は類似のものには図１～図３と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。

図４に示すとおり、コモンモードチョークコイル１０１は、非磁性体層３に、貫通孔６１に代えて、貫通孔７１ａ及び貫通孔７１ｂが形成されている。具体的には、コモンモードチョークコイル１０１の非磁性体層３には、その下面からコイル軸ＣＡ方向に延伸する第１の貫通孔７１ａと、当該第１の貫通孔７１ａに連結され、非磁性体層３の上面までコイル軸ＣＡ方向に延伸する第２の貫通孔７１ｂとが形成されている。図示のように、第２の貫通孔７１ｂは、第１の貫通孔７１ａよりも大きい断面積（コイル軸ＣＡに垂直な方向で切断した断面の断面積）を有するように形成される。例えば、非磁性体シート３６に形成される貫通孔６１ｆ及び非磁性体シート３７に形成される貫通孔６１ｇを、その断面積が他の貫通孔６１ａ～貫通孔６１ｅの断面積よりも大きくなるように形成することで、第１の貫通孔７１ａよりも断面積が大きな第２の貫通孔７１ｂが得られる。

この第１の貫通孔７１ａ及び第２の貫通孔７１ｂには、磁芯７２が設けられている。磁芯７２は、第１の貫通孔７１ａ内に設けられた小径部７２ａと、第２の貫通孔７１ｂ内に設けられた大径部７２ｂと、を有する。小径部７２ａは、その上面において大径部７２ｂと接続されている。磁芯７２は、上記のようにして形成された第１の貫通孔７１ａ及び第２の貫通孔７１ｂに磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストを乾燥及び焼成することで得られる。

磁芯７２は、その下端が下部磁性体層２と接する一方で、その上端は上部磁性体層４と接しないように設けられる。一実施形態において、磁芯７２は、例えば、第１の貫通孔７１ａ全体と第２の貫通孔７１ｂの一部を充填するように設けられる。例えば、磁芯７２は、その上面が非磁性体シート３６の上面とほぼ面一となるように形成される。この場合、磁芯６２の上面と上部磁性体層４の下面とは、非磁性体シート３７の厚みに相当する間隔だけ離間する。このようにして、磁芯７２と上部磁性体層４との間には、磁気ギャップ７３が設けられる。

この図４の実施形態によれば、磁芯７２のうち磁気ギャップ７３に臨んでいる大径部７２ｂの断面積が、下部磁性体層２と接している小径部７２ａの断面積よりも大きくなっている。これにより、磁芯７２を軸方向に通過する磁束の磁気ギャップ７３からの漏れを小さくできる。これにより、磁束漏れによる第１のコイル導体５２ａ及び第２のコイル導体５２ｂに干渉しにくくなる。このため、磁束漏れによる共振周波数への影響を一層抑制することができる。また、磁気ギャップ７３が大きくなることにより、磁気ギャップ７３を構成する部材（樹脂シートなど）の寸法制御が容易になる。これにより、磁気ギャップ７３が共振周波数に与える影響を安定させることができる。また、磁気ギャップ７３の大きさが大きくなることにより、生産性を向上させることができる。

続いて、図５を参照して、本発明の他の実施形態に係るコモンモードフィルタについて説明する。図５は、本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイル２０１の断面を模式的に示す断面図である。図５に示すコモンモードチョークコイル２０１の構成要素のうち図１～図３に示すコモンモードチョークコイル１の構成要素と同一又は類似のものには図１～図３と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。

図５に示すとおり、コモンモードチョークコイル２０１は、非磁性体層３に、貫通孔６１に代えて、貫通孔８１が形成されている。この貫通孔８１は、非磁性体層３をコイル軸ＣＡに沿った方向に貫通しており、そのコイル軸ＣＡと垂直な方向における断面積が、上に行くほど大きくなるように形成されている。

この貫通孔８１には、磁芯８２が設けられている。磁芯８２は、上記のようにして形成された貫通孔８１に磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストを乾燥または焼成することで得られる。

磁芯８２は、その下端が下部磁性体層２と接する一方で、その上端は上部磁性体層４と接しないように設けられる。これにより、磁芯８２と上部磁性体層４との間には、磁気ギャップ８３が設けられる。

この図５の実施形態によれば、磁芯８２の上端面の面積が、磁芯８２の上端面以外の部分の断面積よりも大きくなっている。つまり、磁芯８２には、その上端面に向かって拡径するテーパが付けられている。本発明の他の実施形態において、磁芯８２には、上端面に向かって拡径するとともに下端面に向かっても拡径するテーパが付けられていても良い。これらの実施形態によれば、磁芯８２を軸方向に通過する磁束の磁気ギャップ８３からの磁束漏れによる前記第１のコイル導体及び前記第２のコイル導体に干渉しにくくなる。このため、磁束漏れによる周波数特性への影響を一層抑制することができる。

続いて、図６を参照して、本発明の他の実施形態に係るコモンモードフィルタについて説明する。図６は、本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイル３０１の断面を模式的に示す断面図である。図６に示すコモンモードチョークコイル３０１の構成要素のうち図１～図３に示すコモンモードチョークコイル１の構成要素と同一又は類似のものには図１～図３と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。

図６に示すとおり、コモンモードチョークコイル３０１は、下部磁性体層２に代えて、下部磁性体層３０２を備えている。下部磁性体層３０２は、その上面に、凹部３０２ａが形成されている。凹部３０２ａは、下部磁性体層３０２の上面のうち、貫通孔６１と対応する位置に形成されている。図示のように、凹部３０２ａは、例えば、下部磁性体層３０２に断面が円弧形状となるように形成される。凹部３０２ａの形状は図示の形状に限定されず、むしろ凹部３０２ａは様々な形状に形成され得る。凹部３０２ａは、例えば、その断面が矩形形状を有するように形成されてもよい。

この貫通孔６１には、磁芯９２が設けられている。磁芯９２は、貫通孔６１に磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストを乾燥及び焼成することで得られる。磁芯９２は、非磁性体層３の下面から下方に突出する突出部９２ａを有するように形成される。この突出部９２ａは、下部磁性体層３０２の凹部３０２ａとの対向するように形成される。

貫通孔６１は、貫通孔８１と同様に、そのコイル軸ＣＡと垂直な方向における断面積が下に行くほど小さくなるように形成されてもよい。これにより、磁芯９２とコイル導体５１ａとの距離を大きくことができる。これとは逆に、貫通孔６１は、そのコイル軸ＣＡと垂直な方向における断面積が下に行くほど大きくなるように形成されてもよい。これにより、磁気ギャップ９３を大きく形成することができる。磁気ギャップ９３を大きく形成することにより、磁気ギャップ９３を構成する部材（樹脂シートなど）の寸法制御が容易になる。これにより、磁気ギャップ９３が共振周波数に与える影響を安定させることができる。また、磁気ギャップ９３の大きさが大きくなることにより、生産性を向上させることができる。

磁芯９２は、その上端が上部磁性体層４と接する一方で、その下端にある突出部９２ａが下部磁性体層２と接しないように設けられる。これにより、磁芯９２と下部磁性体層２との間には、磁気ギャップ９３が設けられる。

この図６の実施形態によれば、磁芯９２の下端面の面積が、磁芯９２の下端面以外の部分の断面積よりも大きくなっている。これにより、磁芯９２を軸方向に通過する磁束の磁気ギャップ９３からの漏れを抑制することができる。また、図６の実施形態によれば、下部磁性体層３０２に形成された凹部３０２ａに磁芯９２の下端が入り込んでいるため、磁気ギャップ９３からの磁束漏れをさらに抑制することができる。これにより、磁束漏れによる周波数特性への影響を抑制することができる。

続いて、図７を参照して、本発明の他の実施形態に係るコモンモードフィルタについて説明する。図７は、本発明の他の実施形態によるコモンモードチョークコイル４０１の断面を模式的に示す断面図である。図５に示すコモンモードチョークコイル４０１の構成要素のうち図１～図３に示すコモンモードチョークコイル１の構成要素と同一又は類似のものには図１～図３と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。

図７に示すとおり、コモンモードチョークコイル４０１は、磁芯６２に代えて、磁芯６２’を備えている。磁芯６２’は、第１の部分６２ａと、第２の部分６２ｂと、第３の部分６２ｃと、を備えている。第１の部分６２ａと上部磁性体層４との間には第１の磁気ギャップ６３ａが設けられている。第１の部分６２ａと第２の部分６２ｂとの間には第２の磁気ギャップ６３ｂが設けられ、第２の部分６２ｂと第３の部分６２ｃとの間には第３の磁気ギャップが設けられている。本発明の一実施形態において、第１の磁気ギャップ６３ａは、その上下方向の幅が第２の磁気ギャップ６３ｂの上下方向の幅及び第３の磁気ギャップ６３ｃの上下方向の幅のいずれよりも大きくなるように形成される。これにより、第２の磁気ギャップ６３ｂ及び第３の磁気ギャップ６３ｃからの磁束漏れを抑制することができる。本発明の一実施形態において、第１の磁気ギャップ６３ａは、その断面積（コイル軸ＣＡに垂直な方向で切断した断面の断面積）が第２の磁気ギャップ６３ｂの断面積及び第３の磁気ギャップ６３ｃの断面積のいずれよりも大きくなるように形成される。これにより、第２の磁気ギャップ６３ｂ及び第３の磁気ギャップ６３ｃからの磁束漏れの範囲をさらに小さくすることができる。

磁芯６２’は、まず貫通孔６１に磁性体粉末、バインダ樹脂、及び溶剤を含む樹脂ペースト、及び、非磁性体又は低透磁率磁性体から成るシート部材を交互に充填し、充填された樹脂ペースト及びシート部材を焼成することで得られる。具体的には、貫通孔６１には、磁芯６２’の第１の部分６２ａに相当する樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストの上に第１の磁気ギャップ６３ａに相当するシート部材を設け、当該シート部材の上に第２の部分６２ｂに相当する樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストの上に第２の磁気ギャップ６３ｂに相当するシート部材を設け、当該シート部材の上に第３の部分６２ｃに相当する樹脂ペーストを充填し、当該樹脂ペーストの上に第３の磁気ギャップ６３ｃに相当するシート部材を設ける。

コモンモードチョークコイル４０１は、例えば、第１の磁性体層の下面と第２の磁性体層の上面コイル導体の上下方向の幅（Ｗ１）に対する第１の磁気ギャップ６３ａの上下方向の幅、第２の磁気ギャップ６３ｂの上下方向の幅、及び第３の磁気ギャップ６３ｃの上下方向の幅の合計（Ｗ２’）の比（Ｗ２’／Ｗ１）の値が０．１より小さくなるように形成される。

当該実施形態によれば、磁束漏れの発生場所を分散し、またそれぞれの発生場所における磁束漏れを小さくすることができる。これにより、磁束漏れの周波数特性への影響を一層抑制することができる。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

１，１０１，２０１，３０１，４０１ コモンモードチョークコイル
２ 上部磁性体層
３ 非磁性体層
４ 下部磁性体層
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 端子電極
６２，６２’，７２，８２，９２ 磁芯
６３，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，７３，８３，９３ 磁気ギャップ

Claims (9)

1. 上面と下面とを有し前記上面と前記下面とを接続する貫通孔を有する非磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記上面に直接接するように形成された第１の磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記下面に直接接するように形成された第２の磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記貫通孔に、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間において、その軸芯が上下方向に延伸するように設けられた磁芯と、
   前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第１のコイル導体と、
   前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第２のコイル導体と、
   前記磁芯の上面と前記第１の磁性体層の下面との間に設けられた第１の磁気ギャップと、
   を備える、
   コモンモードチョークコイル。
2. 前記磁芯は、その上面の面積が前記軸芯に垂直な方向における前記磁芯の断面積以上となるように構成される、請求項１に記載のコモンモードチョークコイル。
3. 前記磁芯は、前記軸芯に沿った方向において互いに離間した第１の部分と第２の部分とを有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間に設けられ、非磁性材料から成る第２の磁気ギャップをさらに備え、前記第２の磁気ギャップは、その上下方向の厚さが前記第１のギャップの上下方向の厚さよりも小さくなるように形成されている、請求項１又は請求項２に記載のコモンモードチョークコイル。
4. 前記第１のコイル導体は、前記第２のコイル導体よりも前記第１の磁性体層の近くに配置され、
   前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さは、前記第１のコイル導体の上面と前記第１の磁性体層との間隔よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
5. 前記第１の磁性体層の下面と前記第２の磁性体層の上面との間隔に対する前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さの比が０．１より小さい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
6. 前記第１の磁性体層の下面と前記第２の磁性体層の上面との間隔に対する前記第１の磁気ギャップの上下方向の厚さと前記第２の磁気ギャップの上下方向の厚さとの合計の厚さの比が０．１より小さい、請求項３に記載のコモンモードチョークコイル。
7. 前記磁芯はフェライト材を含む、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
8. 前記第１の磁気ギャップは、空隙である、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のコモンモードチョークコイル。
9. 上面と下面とを有し前記上面と前記下面とを接続する貫通孔を有する非磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記上面に直接接するように形成された第１の磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記下面に直接接し、その上面に凹部を有する第２の磁性体層と、
   前記非磁性体層の前記貫通孔に、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間において、その軸芯が上下方向に延伸し、その一部が前記第２の磁性体層の前記凹部内に突出するように設けられた磁芯と、
   前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第１のコイル導体と、
   前記非磁性体層に埋め込まれ、前記磁芯の周りに巻回された第２のコイル導体と、
   前記磁芯の下面と前記第２の磁性体層の上面との間に設けられた磁気ギャップと、
   を備える、
   コモンモードチョークコイル。

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