JP2000277354A - 積層型コモンモードチョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線用導体層間の結合係数の向上を図ること
が可能な積層型コモンモードチョークコイルを提供する
ことを主目的とする。 【解決手段】 互いにそれぞれ独立したスパイラル状の
第１の巻線用導体層Ｗ１および第２の巻線用導体層Ｗ２
をスパイラル平面の垂直方向において少なくとも２段に
重ねた状態で対向配置させ、かつ両導体層Ｗ１，Ｗ２を
板状磁性体Ｆ，Ｆに挟持させて構成した積層型コモンモ
ードチョークコイル１において、両導体層Ｗ１，Ｗ２の
一方と他方とがスパイラル平面における水平および垂直
の両方向において交互に隣り合うように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型コモンモー
ドチョークコイルに関し、詳しくは、互いに独立したス
パイラル状の第１の巻線用導体層および第２の巻線用導
体層をスパイラル平面の垂直方向において少なくとも２
段に重ねた状態で対向配置させ、かつ両導体層を板状磁
性体に挟持させて構成した積層型コモンモードチョーク
コイルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用機器などの薄形化が飛躍的
に進んでおり、これらに内蔵する電源装置にも当然に薄
形化が要請されている。このため、薄形電源装置に用い
られるコモンモードノイズ除去用チョークコイルとし
て、図５（ａ），（ｂ）に示すコモンモードチョークコ
イル５１が従来から知られている。このコモンモードチ
ョークコイル５１は、同図（ｂ）に示すように、ベース
基板としての基板Ｐと、基板Ｐの同一平面上にそれぞれ
形成された第１の巻線用の導体パターンＷ１および第２
の巻線用の導体パターンＷ２（以下、区別しないときに
は「導体パターンＷ」という）と、両導体パターンＷ
１，Ｗ２を相互に絶縁するポリイミド樹脂で成膜された
絶縁性樹脂層Ｒと、薄板状に形成されたフェライトコア
Ｆ，Ｆとを備えている。導体パターンＷ１および導体パ
ターンＷ２は、同図（ａ）に示すように、互いにほぼ相
似形の渦巻き模様（スパイラル）状に形成されている。
なお、以下、同図（ａ）などに示す渦巻き模様は、パタ
ーン形状を概念的に示し、同図（ｂ）などに示す断面図
とは、導体パターンの相対的な位置関係や構造的な関係
が必ずしも一致しないものとする。

【０００３】このコモンモードチョークコイル５１は、
巻枠（ボビン）に導線を巻き回して形成した一般的なコ
モンモードチョークコイルと比較し、回路基板に実装す
る際の実装高を低く抑えることができる。ところが、こ
のコモンモードチョークコイル５１は、導体パターンＷ
１および導体パターンＷ２の間の結合係数が低いため、
ノーマルモードインピーダンスが高くなる結果、スイッ
チングノイズの除去性能が低いという問題点がある。そ
こで、薄形化を図りつつ、両導体パターンＷ１，Ｗ２間
の結合係数を高めたものとして、図６（ａ），（ｂ）に
示す積層型コモンモードチョークコイル６１が知られて
いる。この積層型コモンモードチョークコイル６１で
は、同図（ｂ）に示すように、基板Ｐの上面および下面
に導体パターンＷ１および導体パターンＷ２がそれぞれ
形成されている。両導体パターンＷは、同図（ａ）に示
すように、基板Ｐを挟んで互いに面対称の渦巻き模様状
に形成されている。なお、以下、原則として、実線で示
す導体パターンが基板Ｐの上面に形成され、破線で示す
導体パターンが基板Ｐの下面に形成されているものとす
る。

【０００４】この積層型コモンモードチョークコイル６
１では、コモンモードチョークコイル５１とは異なり、
両導体パターンＷ１，Ｗ２を互いに対向配置することに
より、両導体パターンＷ１，Ｗ２間の結合係数を高める
ことができる。このため、コモンモードノイズフィルタ
ーとして用いた場合、コモンモードチョークコイル５１
よりもノーマルモードインピーダンスを低くすることが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の積層
型コモンモードチョークコイル６１には、以下の問題点
がある。第１に、積層型コモンモードチョークコイル６
１では、導体パターンＷ１，Ｗ２間の結合係数をコモン
モードチョークコイル５１よりも高めることができるも
のの、コモンモードノイズフィルターなどに用いる場合
には、両導体パターンＷ１，Ｗ２間の結合係数が依然と
して低いため、低いノーマルモードインピーダンスのコ
モンモードチョークコイルを実現するのが困難であると
いう問題点がある。

【０００６】第２に、積層型コモンモードチョークコイ
ル６１では、渦巻き模様状に形成された導体パターンＷ
２が、同一平面上で隣接させられているため、例えば、
導体パターンＷ２に所定の高周波電流を導通させた際
に、隣接する導体パターンＷ２に対し、いわゆる近接効
果を生じさせる。このため、表皮効果と相俟って、導体
パターンＷ２を流れる電流は、その一部の表面のみを導
通することとなる。したがって、導体パターンＷ２の導
通抵抗が増大して損失を招く結果、コモンモードチョー
クコイルの損失を増大させてしまうことがあるという問
題点がある。

【０００７】第３に、導体パターンＷ１および導体パタ
ーンＷ２を渦巻き模様状に形成した積層型コモンモード
チョークコイル６１では、導体パターンＷ１，Ｗ２にお
ける一方の端部Ｔ１ｂ，Ｔ２ｂが、渦巻き模様の中央部
位に位置させられる。したがって、その一方の端部Ｔ１
ｂ，Ｔ２ｂに外部導線を接続して引き出す作業が煩雑で
あるため、積層型コモンモードチョークコイル６１の製
作時間の長時間化に伴う製作コストの上昇が問題となっ
ている。この場合、図７（ａ），（ｂ）に示す積層型コ
モンモードチョークコイル７１のように構成することも
できる。具体的には、基板Ｐ１の上面に形成した第１の
巻線用の導体パターンＷ１ａと、基板Ｐ１の下面に形成
した導体パターンＷ１ｂとを渦巻き模様の中央部位でス
ルーホールＨ１を介して接続し（以下、接続された両導
体パターンＷ１ａ，Ｗ１ｂを「導体パターンＷ１」とも
いう）、かつ、基板Ｐ２の上面に形成した第２の巻線用
の導体パターンＷ２ａと、基板Ｐ２の下面に形成した導
体パターンＷ２ｂとを渦巻き模様の中央部位でスルーホ
ールＨ２を介して接続する（以下、接続された両導体パ
ターンＷ２ａ，Ｗ２ｂを「導体パターンＷ２」ともい
う）。これにより、導体パターンＷ１の端部Ｔ１ａ，Ｔ
１ｂおよび導体パターンＷ２の端部Ｔ２ａ，Ｔ２ｂをそ
れぞれ渦巻き模様の外側に位置させることができる結
果、端部Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂに外部導線を
接続する作業を容易にすることができる。しかし、かか
る場合には、導体パターンＷの層が４層となり、積層型
コモンモードチョークコイル７１が厚くなるため、コモ
ンモードチョークコイルの薄形化という本来の目的に反
することになるという問題が生じる。

【０００８】第４に、積層型コモンモードチョークコイ
ル６１は、基板Ｐの両面にそれぞれ形成された導体パタ
ーンＷ１，Ｗ２を薄板状のフェライトコアＦ，Ｆで挟み
込む構造のため、フェライトコアＦ，Ｆの縁部が磁気的
に開放されている。したがって、漏れ磁束によって生じ
るリーケージインダクタンスが大きいため、積層型コモ
ンモードチョークコイルに用いた場合に、ノーマルモー
ドインピーダンスが増加するという問題点がある。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、巻線用導体層間の結合係数の向上を図るこ
とが可能な積層型コモンモードチョークコイルを提供す
ることを主目的とする。また、薄形化を維持しつつ、外
部導線を容易に接続することが可能な積層型コモンモー
ドチョークコイルを提供すること、および漏れ磁束によ
る損失を低減することが可能な積層型コモンモードチョ
ークコイルを提供することを他の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の積層型コモンモードチョークコイルは、互
いにそれぞれ独立したスパイラル状の第１の巻線用導体
層および第２の巻線用導体層をスパイラル平面の垂直方
向において少なくとも２段に重ねた状態で対向配置さ
せ、かつ両導体層を板状磁性体に挟持させて構成した積
層型コモンモードチョークコイルにおいて、両導体層の
一方と他方とがスパイラル平面における水平および垂直
の両方向において交互に隣り合うように配置したことを
特徴とする。

【００１１】請求項２記載の積層型コモンモードチョー
クコイルは、請求項１記載の積層型コモンモードチョー
クコイルにおいて、両導体層の各々は、それぞれ、垂直
方向において少なくとも２段に重ねて配置されたスパイ
ラル状導体層で構成されると共に、そのスパイラル平面
の中央部位において両スパイラル状導体層の端部同士が
接続されていることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の積層型コモンモードチョー
クコイルは、請求項１または２記載の積層型コモンモー
ドチョークコイルにおいて、両導体層は、互いにほぼ同
幅に形成され、かつ垂直方向において隣り合う両導体層
同士がその幅方向において重なり合うように配置されて
いることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の積層型コモンモードチョー
クコイルは、請求項１から３のいずれかに記載の積層型
コモンモードチョークコイルにおいて、板状磁性体の各
々の縁部を磁性体によって互いに連結させることにより
磁気的に閉鎖したことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る積層型コモンモードチョークコイルの実施の形
態について説明する。なお、従来から知られているコモ
ンモードチョークコイル５１，６１，７１と同一の構成
要素または同一の機能については、同一の符号を付して
重複した説明を省略する。

【００１５】最初に、本発明の実施の形態に係る積層型
コモンモードチョークコイル１について図１（ａ），
（ｂ）を参照して説明する。

【００１６】積層型コモンモードチョークコイル１は、
同図（ｂ）に示すように、基板Ｐと、本発明における第
１の巻線用導体層に相当する導体パターンＷ１ａ，Ｗ１
ｂと、本発明における第２の巻線用導体層に相当する導
体パターンＷ２ａ，Ｗ２ｂと、絶縁性樹脂層Ｒ，Ｒと、
フェライトコアＦ，Ｆ，Ｆ１，Ｆ１，Ｆ１，Ｆ１とを備
えて構成されている。この場合、導体パターンＷ１ａお
よび導体パターンＷ１ｂは、互いに同幅であって、基板
Ｐの上面側および下面側にそれぞれ形成され、かつ、同
図（ａ）に示すように、渦巻き模様の中央部位でスルー
ホールＨ１を介して互いに接続されている（以下、接続
された導体パターンＷ１ａ，Ｗ１ｂを「導体パターンＷ
１」ともいう）。一方、導体パターンＷ２ａおよび導体
パターンＷ２ｂは、導体パターンＷ１と同幅であって、
基板Ｐの上面側および下面側にそれぞれ形成され、か
つ、同図（ａ）に示すように、渦巻き模様の中央部位で
スルーホールＨ２を介して互いに接続されている（以
下、接続された導体パターンＷ２ａ，Ｗ２ｂを「導体パ
ターンＷ２」ともいう）。このため、導体パターンＷ１
と導体パターンＷ２とがスパイラル平面における水平お
よび垂直の両方向において交互に隣り合うように配置さ
れる。

【００１７】絶縁性樹脂層Ｒは、導体パターンＷ１，Ｗ
２が形成された状態の基板Ｐに対して高絶縁性のポリイ
ミド樹脂をスピンコートすることにより形成されてい
る。また、絶縁性樹脂層Ｒは、導体パターンＷ１ａおよ
び導体パターンＷ２ａの間、導体パターンＷ１ｂおよび
導体パターンＷ２ｂの間、各導体パターンＷおよびフェ
ライトコアＦの間をそれぞれ絶縁する。フェライトコア
Ｆ，Ｆは、本発明における板状磁性体に相当し、導体パ
ターンＷ１，Ｗ２が形成され絶縁性樹脂層Ｒ，Ｒに覆わ
れた状態の基板Ｐを挟持する。

【００１８】この種の積層型コモンモードチョークコイ
ルでは、例えば、導体パターンＷに所定電流を導通させ
た際に、概念的には、図２（ａ）に示すように、導体パ
ターンＷの周囲に磁束Ｍが発生する。この場合、導体パ
ターンＷと、それに隣接する導体パターンＷとの間の結
合係数は、同図（ｂ）に示すように、導体パターンＷ，
Ｗ間の水平方向における離間距離Ｌが長くなる程、指数
関数的に小さくなる。一方、この積層型コモンモードチ
ョークコイル１では、導体パターンＷ１と導体パターン
Ｗ２とがスパイラル平面における水平および垂直の両方
向において交互に隣り合うように配置されているため、
両導体パターンＷ１，Ｗ２が基板Ｐを挟んで常に対向す
る。したがって、両導体パターンＷ１，Ｗ２は、同図
（ｂ）における離間距離Ｌが最小となるように配置され
る。この結果、従来のコモンモードチョークコイル５１
と比較して、結合係数の向上が図られている。

【００１９】また、積層型コモンモードチョークコイル
１では、図３（ａ）に示すように、第２の巻線としての
導体パターンＷ２ａ，Ｗ２ｂの相互間の距離が、同図
（ｂ）に示す従来の積層型コモンモードチョークコイル
６１における第２の巻線としての導体パターンＷ２，Ｗ
２の相互間の距離よりも長く形成されている。このた
め、従来の積層型コモンモードチョークコイル６１と比
較して、近接効果が生じ難くい分、銅損が低減されてい
る。この結果、ノイズフィルターとして用いた場合、積
層型コモンモードチョークコイル１は、積層型コモンモ
ードチョークコイル６１と比較して、損失を低減させる
ことができる。

【００２０】さらに、この積層型コモンモードチョーク
コイル１では、同図（ａ）に示すように、導体パターン
Ｗ１ａと、これに隣接する導体パターンＷ２ｂとの距離
がＬ１で、導体パターンＷ１ａ，Ｗ２ａ間の距離がＬ２
となっている。これに対して、従来の積層型コモンモー
ドチョークコイル６１では、導体パターンＷ１と、これ
に隣接する導体パターンＷ２，Ｗ２，Ｗ２との距離がそ
れぞれＬ１，Ｌ３，Ｌ３となっている。この場合、距離
Ｌ２の方が距離Ｌ３よりも短い。このため、積層型コモ
ンモードチョークコイル１における第１の巻線としての
導体パターンＷ１および第２の巻線としての導体パター
ンＷ２間の結合係数が、従来の積層型コモンモードチョ
ークコイル６１における両導体パターンＷ１，Ｗ２間の
結合係数よりも高くなっている。この結果、コモンモー
ドノイズフィルターとして用いた場合、積層型コモンモ
ードチョークコイル１は、積層型コモンモードチョーク
コイル６１，７１と比較して、ノーマルモードインピー
ダンスを低くすることができる。

【００２１】また、積層型コモンモードチョークコイル
１では、基板Ｐを挟持しているフェライトコアＦ，Ｆに
おける４つの側面を４つのフェライトコアＦ１，Ｆ１・
・によってそれぞれ閉じているため、閉磁路構造となっ
ている。したがって、鎖交磁束が増大するため、積層型
コモンモードチョークコイル１の励磁インダクタンスが
増大する結果、コモンモードインピーダンスを高くする
ことができる。また、側面を開放した開磁路構造の積層
型コモンモードチョークコイル６１と比較して、漏れ磁
束を小さくすることができるため、うず電流および表皮
効果によって生じる銅損を低減することができる。さら
に、漏れ磁束によって生じるリーケージインダクタンス
を小さくすることができる結果、ノーマルモードインピ
ーダンスを低くすることができる。

【００２２】また、積層型コモンモードチョークコイル
１では、導体パターンＷ１ａ，Ｗ１ｂが渦巻き模様の中
央部位でスルーホールＨ１を介して接続されると共に、
導体パターンＷ２ａ，Ｗ２ｂが渦巻き模様の中央部位で
スルーホールＨ２を介して接続されている。したがっ
て、導体パターンＷ１の端部Ｔ１ａ，Ｔ１ｂおよび導体
パターンＷ２の端部Ｔ２ａ，Ｔ２ｂのすべてを渦巻き模
様の外側に位置させることができる。このため、薄形化
を維持しつつ、導体パターンＷの各端部Ｔ１ａ，Ｔ１
ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂに対して外部導線を容易に接続する
ことができる。

【００２３】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、１枚の基板Ｐの両面に導体パターンＷ１
および導体パターンＷ２を２層に形成した積層型コモン
モードチョークコイルについて説明したが、図４に示す
積層型コモンモードチョークコイル２１のように、２枚
の基板Ｐ１，Ｐ２上に、導体パターンを３層に積層形成
することできる。具体的には、第１の巻線としての導体
パターンＷ１ａを基板Ｐ１の上面に形成すると共に、図
外のスルーホールを介して導体パターンＷ１ａに接続し
た導体パターンＷ１ｂを基板Ｐ１の下面に形成し、かつ
導体パターンＷ１ｂに図外の導線によって接続した導体
パターンＷ１ｃを基板Ｐ２の上面に形成する。また、第
２の巻線としての導体パターンＷ２ａを基板Ｐ１の上面
に形成すると共に、図外のスルーホールを介して導体パ
ターンＷ２ａに接続した導体パターンＷ２ｂを基板Ｐ１
の下面に形成し、かつ導体パターンＷ２ｂに図外の導線
によって接続した導体パターンＷ２ｃを基板Ｐ２の上面
に形成する。これにより、第１の巻線と第２の巻線との
巻数比が１：１の積層型コモンモードチョークコイル２
１を構成することができる。さらに、３層構造に限ら
ず、４層以上に積層形成した積層型コモンモードチョー
クコイルを構成することもできる。また、導体パターン
Ｗ１，Ｗ２をフェライトコアＦ，Ｆの上に蒸着させるこ
ともできる。

【００２４】また、フェライトコアＦ，Ｆの中央部位
（つまり、渦巻き模様の中央部位）に立設したフェライ
トコアによって薄板状のフェライトコアＦ，Ｆ間を磁気
的接続するように構成してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の積層型コ
モンモードチョークコイルによれば、第１の巻線用導体
層および第２の巻線用導体層をスパイラル平面における
水平および垂直の両方向において交互に隣り合うように
配置したことにより、薄形化を維持しつつ、近接効果に
よる各導体層における損失を低減することができると共
に、第１の巻線用導体層および第２の巻線用導体層間の
係合係数を向上させることができ、これにより、コモン
モードノイズフィルターとして用いた場合に、そのノー
マルモードインピーダンスを低くすることができる。

【００２６】また、請求項２記載の積層型コモンモード
チョークコイルによれば、両導体層の各々を、それぞ
れ、垂直方向において少なくとも２段に重ねて配置され
たスパイラル状導体層で構成し、かつ、そのスパイラル
平面の中央部位において両スパイラル状導体層の端部同
士を接続したことにより、両導体層の端部をチョークコ
イルの外側に位置させることができ、これにより、外部
導線との接続が容易となる。

【００２７】また、請求項３記載の積層型コモンモード
チョークコイルによれば、両導体層を、互いにほぼ同幅
に形成し、かつ垂直方向において隣り合う両導体層同士
がその幅方向において重なり合うように配置したことに
より、両導体層間の結合係数が最も高い積層型コモンモ
ードチョークコイルを提供することができる。

【００２８】また、請求項４記載の積層型コモンモード
チョークコイルによれば、板状磁性体の各々の縁部を磁
性体によって互いに連結させて磁気的に閉鎖したことに
より、漏れ磁束を低減することができると同時に、イン
ダクタンス値を大きくすることができるので、ノーマル
モードインピーダンスを低く、かつコモンモードインピ
ーダンスを高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る積層型コモンモード
チョークコイル１を示す図であって、（ａ）は導体パタ
ーンＷ１，Ｗ２をスパイラル平面の垂直方向側から見た
概念図、（ｂ）は積層型コモンモードチョークコイル１
の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る積層型コモンモード
チョークコイルの導体パターンＷ，Ｗ間の結合係数を説
明するための図であって、（ａ）は導体パターンＷの周
囲における磁束の発生状態を示す概念図、（ｂ）は導体
パターンＷ，Ｗ間の水平方向における離間距離Ｌに対す
る結合係数の関係を示す特性図である。

【図３】（ａ）は積層型コモンモードチョークコイル１
における導体パターンＷ１，Ｗ２間の離間距離を示す配
置図、（ｂ）は従来の積層型コモンモードチョークコイ
ル６１における導体パターンＷ１，Ｗ２間の離間距離を
示す配置図である。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る積層型コモンモ
ードチョークコイル２１の断面図である。

【図５】従来のコモンモードチョークコイル５１を示す
図であって、（ａ）は導体パターンＷ１，Ｗ２をスパイ
ラル平面の垂直方向側から見た概念図、（ｂ）はコモン
モードチョークコイル５１の断面図である。

【図６】従来の積層型コモンモードチョークコイル６１
を示す図であって、（ａ）は導体パターンＷ１，Ｗ２を
スパイラル平面の垂直方向側から見た概念図、（ｂ）は
積層型コモンモードチョークコイル６１の断面図であ
る。

【図７】従来の積層型コモンモードチョークコイル７１
を示す図であって、（ａ）は導体パターンＷ１，Ｗ２を
スパイラル平面の垂直方向側から見た概念図、（ｂ）は
積層型コモンモードチョークコイル７１の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 積層型コモンモードチョークコイル ２１ 積層型コモンモードチョークコイル Ｆ フェライトコア Ｆ１ フェライトコア Ｈ１ スルーホール Ｈ２ スルーホール Ｗ１ 導体パターン Ｗ２ 導体パターン Ｗ１ａ 導体パターン Ｗ１ｂ 導体パターン Ｗ１ｃ 導体パターン Ｗ２ａ 導体パターン Ｗ２ｂ 導体パターン Ｗ２ｃ 導体パターン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いにそれぞれ独立したスパイラル状の
   第１の巻線用導体層および第２の巻線用導体層をスパイ
   ラル平面の垂直方向において少なくとも２段に重ねた状
   態で対向配置させ、かつ前記両導体層を板状磁性体に挟
   持させて構成した積層型コモンモードチョークコイルに
   おいて、 前記両導体層の一方と他方とが前記スパイラル平面にお
   ける水平および垂直の両方向において交互に隣り合うよ
   うに配置したことを特徴とする積層型コモンモードチョ
   ークコイル。
2. 【請求項２】 前記両導体層の各々は、それぞれ、前記
   垂直方向において少なくとも２段に重ねて配置されたス
   パイラル状導体層で構成されると共に、そのスパイラル
   平面の中央部位において前記両スパイラル状導体層の端
   部同士が接続されていることを特徴とする請求項１記載
   の積層型コモンモードチョークコイル。
3. 【請求項３】 前記両導体層は、互いにほぼ同幅に形成
   され、かつ前記垂直方向において隣り合う当該両導体層
   同士がその幅方向において重なり合うように配置されて
   いることを特徴とする請求項１または２記載の積層型コ
   モンモードチョークコイル。
4. 【請求項４】 前記板状磁性体の各々の縁部を磁性体に
   よって互いに連結させることにより磁気的に閉鎖したこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積層
   型コモンモードチョークコイル。