JP6743836B2 - コモンモードチョークコイル - Google Patents

Description

本発明は、コモンモードチョークコイルに関する。

電子機器の内部回路に発生し得る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ている。

特許文献１には、絶縁層上に１ターン以上のスパイラル状の導体パターンを形成し、この絶縁層を複数積層し、スルーホールを介して接続して第１のコイルを形成し、絶縁層上に１ターン以上のスパイラル状の導体パターンを形成し、この絶縁層を複数積層し、スルーホールを介して接続して第２のコイルを形成し、前記第１のコイル用の絶縁層と第２のコイル用の絶縁層とを交互に積層した積層型コモンモードチョークコイルであって、スパイラル状の導体パターンを接続するスルーホールの中心位置が、スルーホール直前のスパイラル状の導体パターンの中心線の連続線上から内側或いは外側にずれて形成されていることを特徴とする積層型コモンモードチョークコイルが記載されている。

特開２００１−４４０３３号公報

電子機器の高速化および多機能化に伴い、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有するコモンモードチョークコイルが求められている。しかし、従来のコモンモードチョークコイルでは、コモンモードインピーダンスを大きくするとカットオフ周波数が低周波になる傾向にあり、コモンモードインピーダンスを大きくすることと、カットオフ周波数を高くすることの両立は困難であった。

本発明の課題は、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有するコモンモードチョークコイルを提供することにある。

本発明者は、一次コイルと二次コイルとの間の結合が強い部分における渦巻状導体間の距離を小さくすることにより、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有するコモンモードチョークコイルを得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の一の要旨によれば、
複数の絶縁層を積層してなる積層体と、
積層体の内部に設けられた第１コイルおよび第２コイルと、
積層体の外表面に設けられた第１外部電極、第２外部電極、第３外部電極および第４外部電極と
を含むコモンモードチョークコイルであって、
第１外部電極および第２外部電極はそれぞれ、第１コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
第３外部電極および第４外部電極はそれぞれ、第２コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
第１コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第１渦巻状導体、第２渦巻状導体および第３渦巻状導体を少なくとも含み、
第２コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第４渦巻状導体、第５渦巻状導体および第６渦巻状導体を少なくとも含み、
積層方向において、第１渦巻状導体は第２渦巻状導体および第４渦巻状導体と隣り合い、かつ第４渦巻状導体は第１渦巻状導体および第５渦巻状導体と隣り合い、
積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が、他の距離より小さい、コモンモードチョークコイルが提供される。

本発明に係るコモンモードチョークコイルは、上記特徴を有することにより、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルを模式的に示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造の一例を示す模式図である。 図３は、第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造のもう１つの例を示す模式図である。 図４は、第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルの積層方向に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図５は、隣り合う渦巻状導体間の距離を測定する方法を説明する模式図である。 図６は、第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルの一の変形例の積層方向に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図７は、第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造の一例を示す模式図である。 図８は、第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルの積層方向に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図９は、実施例のコモンモードチョークコイルにおける、コモンモードインピーダンスとカットオフ周波数との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に示す実施形態は例示を目的とするものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下に説明する構成要素の寸法、材質、形状、相対的配置等は、特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。また、各図面が示す構成要素の大きさ、形状、位置関係等は説明を明確にするため誇張していることがある。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るコモンモードチョークコイル３０の斜視図を図１に模式的に示す。第１実施形態に係るコモンモードチョークコイル３０は、複数の絶縁層を積層してなる積層体３１と、積層体３１の内部に設けられた第１コイルおよび第２コイルと、積層体３１の外表面に設けられた第１外部電極４３、第２外部電極４４、第３外部電極４５および第４外部電極４６とを含む。なお、本明細書において、コモンモードチョークコイル３０の長さを「Ｌ」、幅を「Ｗ」、厚み（高さ）を「Ｔ」とよぶことがある（図１を参照）。また、本明細書において、積層体３１の長さＬに平行な方向を「Ｌ方向」、幅Ｗに平行な方向を「Ｗ方向」、厚みＴに平行な方向を「Ｔ方向」とよび、Ｌ方向およびＴ方向に平行な面を「ＬＴ面」、Ｗ方向およびＴ方向に平行な面を「ＷＴ面」、Ｌ方向およびＷ方向に平行な面を「ＬＷ面」とよぶことがある。

図１に示す構成において、積層体３１は、ガラスセラミック層３２を２つのフェライト層３３および３４で挟んだ構造を有する。尤も、本実施形態において、積層体３１はガラスセラミック層３２のみで構成されてよく、あるいは、フェライト層３３の下面側およびフェライト層３４の上面側にそれぞれ、ガラスセラミック層を更に備えてもよい。また、積層体３１は、フェライト層３３の下面側およびフェライト層３４の上面側にそれぞれ追加のガラスセラミック層を備え、これら追加のガラスセラミック層の上面側および下面側にそれぞれフェライト層を更に備える構成を有してもよい。

ガラスセラミック層３２はガラスセラミック材料で構成される。良好な高周波特性を得るためには、ガラスセラミック材料を用いることが好ましい。この場合、ＳｉおよびＢを主成分とするホウケイ酸系ガラスを用いることが好ましく、例えば、組成がＳｉＯ_２：７０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下、Ｂ_２Ｏ_３：１０ｗｔ％以上２５ｗｔ％以下、Ｋ_２Ｏ：０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、およびＡｌ_２Ｏ_３：０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のホウケイ酸系ガラスを用いることができる。ガラスセラミック層３２は、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等の非磁性材料や、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等の磁性材料を更に含んでよい。例えば、ガラスセラミック層３２は、ガラスセラミック材料とＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の複合材料からなる磁性材料で構成されてよい。

ガラスセラミック層３２がホウケイ酸系ガラスを含む場合、ガラスセラミック層３２は更に、石英（ＳｉＯ_２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のフィラー成分を２ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下程度含有することが好ましい。ホウケイ酸系ガラスは比誘電率が低く、良好な高周波特性を得ることができる。さらに、石英は比誘電率がホウケイ酸系ガラスに比べて更に低いので、石英を添加することでより高周波特性を向上させることができる。また、フォルステライトおよびアルミナは抗折強度が高いので、これらを添加することで機械的強度を向上させることができる。

フェライト層３３および３４を構成する材料として、例えば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料等の磁性材料や、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等の非磁性材料を用いることができる。フェライト層３３および３４がＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料の磁性材料で構成される場合、コモンモードチョークコイルのインダクタンス（Ｌ）を大きくすることができる。一方、フェライト層３３および３４が非磁性材料で構成される場合、コモンモードチョークコイルの機械的強度が向上し得る。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトとしては、組成がＦｅ_２Ｏ_３：４０ｍｏｌ％以上４９．５ｍｏｌ％以下、ＺｎＯ：５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下、ＣｕＯ：４ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下、残部：ＮｉＯおよび微量添加剤（不可避不純物を含む）のものを用いることができる。なお、本実施形態において、フェライト層３３および３４は必須ではない。

積層体３１が、フェライト層３３の下面側およびフェライト層３４の上面側にそれぞれ、ガラスセラミック層を更に備える場合、ガラスセラミック層３２とフェライト層３３および３４との間の剥離等の構造欠陥を抑制することができる。これら追加のガラスセラミック層は、ガラスセラミック層３２と同じ材料で構成されることが好ましい。なお、本実施形態において、フェライト層３３の下面側およびフェライト層３４の上面側の追加のガラスセラミック層は必須ではない。

積層体３１が、フェライト層３３の下面側およびフェライト層３４の上面側にそれぞれ追加のガラスセラミック層を備え、これら追加のガラスセラミック層の上面側および下面側にそれぞれフェライト層を更に備える場合、積層体３１のたわみ強度が向上し得る。これら追加のフェライト層は、フェライト層３３および３４と同じ材料で構成されることが好ましい。なお、本実施形態において、これら追加のフェライト層は必須ではない。

積層体３１の外表面には、第１外部電極４３、第２外部電極４４、第３外部電極４５および第４外部電極４６が設けられる。より詳細には、第１外部電極４３および第４外部電極４６は積層体３１の側面４７に位置し、第２外部電極４４および第３外部電極４５は側面４７に対向する側面４８に位置する。外部電極４３〜４６は、例えば、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｇ等の導電性金属、またはこれらを含む合金等の導体材料で構成され得る。第１外部電極４３および第２外部電極４４はそれぞれ、第１コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、第３外部電極４５および前記第４外部電極４６はそれぞれ、第２コイルの一方端および他方端に電気的に接続する。

第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造の一例を、図２に模式的に示す。ガラスセラミック層３２は、図２に示す８つの絶縁層３０１〜３０８を含む積層された複数の絶縁層をもって与えられる積層構造を有している。なお、絶縁層は１枚の絶縁体シートからなるものであってよく、あるいは、複数の絶縁体シートを積層して１層の絶縁層としてもよい。絶縁層３０１〜３０８は、この順序で下から積層される。絶縁層３０２〜３０７上にはそれぞれ、渦巻状導体５０１〜５０６が形成される。渦巻状導体５０１〜５０６はそれぞれ、絶縁層３０２〜３０７の比較的中央近傍に位置する内周側端部と比較的外周近傍に位置する外周側端部とを有する。なお、渦巻状導体５０１〜５０６は、実際には、隣り合う絶縁層３０１〜３０８の間の界面に沿ってそれぞれ延在するように形成されるが、以下、絶縁層３０２〜３０７のそれぞれの上に位置するものとして説明する。

積層体３１の内部、より特定的には、ガラスセラミック層３２の内部には、第１コイルおよび第２コイルが設けられる。第１コイルは、積層体３１の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第１渦巻状導体、第２渦巻状導体および第３渦巻状導体を少なくとも含む。第２コイルは、積層体３１の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第４渦巻状導体、第５渦巻状導体および第６渦巻状導体を少なくとも含む。図２に示す例において、第１コイルは、渦巻状導体５０１、５０４および５０５、ならびにビア導体６０３および６０６を含み、第２コイルは、渦巻状導体５０２、５０３および５０６、ならびにビア導体６０４および６０５を含む。第１コイルは、第２外部電極４４と電気的に接続する引出導体７０２、引出導体７０２と渦巻状導体５０１を接続するビア導体６０２、第１外部電極４３と電気的に接続する引出導体７０４、引出導体７０４と渦巻状導体５０５を接続するビア導体６０７をさらに含む。第２コイルは、第３外部電極４５と電気的に接続する引出導体７０１、引出導体７０１と渦巻状導体５０２を接続するビア導体６０１、第４外部電極４６と電気的に接続する引出導体７０３、引出導体７０３と渦巻状導体５０６を接続するビア導体６０８をさらに含む。

まず、第１コイルを構成する渦巻状導体５０１、５０４および５０５の接続態様について説明する。下からの積層順序で説明すると、絶縁層３０２上に形成される渦巻状導体５０１の外周側端部は、絶縁層３０２を貫通するビア導体６０２を介して、絶縁層３０１上に形成される引出導体７０２と接続し、引出導体７０２は絶縁層３０１の外周端縁にまで引き出される。他方、渦巻状導体５０１の内周側端部は、絶縁層３０３、３０４および３０５を貫通するように設けられたビア導体６０３に接続される。

次いで、ビア導体６０３は、絶縁層３０５上に形成される渦巻状導体５０４の内周側端部に接続される。このようにして、渦巻状導体５０１の内周側端部と渦巻状導体５０４の内周側端部とは、ビア導体６０３によって相互接続される。渦巻状導体５０４の外周側端部は、絶縁層３０６を貫通するように設けられたビア導体６０６に接続される。

次いで、ビア導体６０６は、絶縁層３０６上に形成される渦巻状導体５０５の外周側端部に接続される。このようにして、渦巻状導体５０４の外周側端部と渦巻状導体５０５の外周側端部とは、ビア導体６０６によって相互接続される。渦巻状導体５０５の内周側端部は、絶縁層３０７および３０８を貫通するように設けられたビア導体６０７に接続される。

次いで、ビア導体６０７は、絶縁層３０８上に形成される引出導体７０４と接続し、引出導体７０４は絶縁層３０８の外周端縁にまで引き出される。

以上のように、渦巻状導体５０１、５０４および５０５が、ビア導体６０３および６０６を順次介して接続されることによって、第１コイルが構成される。

次に、第２コイルを構成する渦巻状導体５０２、５０３および５０６の接続態様について説明する。下からの積層順序で説明すると、絶縁層３０３上に形成される渦巻状導体５０２の内周側端部は、絶縁層３０３および３０２を貫通するビア導体６０１を介して、絶縁層３０１上に形成される引出導体７０１と接続し、引出導体７０１は絶縁層３０１の外周端縁にまで引き出される。他方、渦巻状導体５０２の外周側端部は、絶縁層３０４を貫通するように設けられたビア導体６０４に接続される。

次いで、ビア導体６０４は、絶縁層３０４上に形成される渦巻状導体５０３の外周側端部に接続される。このようにして、渦巻状導体５０２の外周側端部と渦巻状導体５０３の外周側端部とは、ビア導体６０４によって相互接続される。渦巻状導体５０３の内周側端部は、絶縁層３０５、３０６および３０７を貫通するように設けられたビア導体６０５に接続される。

次いで、ビア導体６０５は、絶縁層３０７上に形成される渦巻状導体５０６の内周側端部に接続される。このようにして、渦巻状導体５０３の内周側端部と渦巻状導体５０６の内周側端部とは、ビア導体６０５によって相互接続される。渦巻状導体５０６の外周側端部は、絶縁層３０８を貫通するように設けられたビア導体６０８に接続される。

次いで、ビア導体６０８は、絶縁層３０８上に形成される引出導体７０３と接続し、引出導体７０３は絶縁層３０８の外周端縁にまで引き出される。

以上のように、渦巻状導体５０２、５０３および５０６が、ビア導体６０４および６０５を順次介して接続されることによって、第２コイルが構成される。

上述した渦巻状導体５０１〜５０６、ビア導体６０１〜６０８および引出導体７０１〜７０４に含まれる導体材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｇ等の導電性金属またはこれらを含む合金が用いられてよい。

第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造のもう１つの例を、図３に模式的に示す。ガラスセラミック層３２は、図３に示す８つの絶縁層３１１〜３１８を含む積層された複数の絶縁層をもって与えられる積層構造を有している。絶縁層３１１〜３１８は、この順序で下から積層される。絶縁層３１２〜３１７上にはそれぞれ、渦巻状導体５１１〜５１６が形成される。渦巻状導体５１１〜５１６はそれぞれ、絶縁層３１２〜３１７の比較的中央近傍に位置する内周側端部と比較的外周近傍に位置する外周側端部とを有する。なお、渦巻状導体５１１〜５１６は、実際には、隣り合う絶縁層３１１〜３１８の間の界面に沿ってそれぞれ延在するように形成されるが、以下、絶縁層３１２〜３１７のそれぞれの上に位置するものとして説明する。

図３に示す例において、第１コイルは、渦巻状導体５１１、５１４および５１５、ならびにビア導体６１２および６１５を含み、第２コイルは、渦巻状導体５１２、５１３および５１６、ならびにビア導体６１１、６１３および６１４を含む。第１コイルは、第１外部電極４３と電気的に接続する引出導体７１２、引出導体７１２と渦巻状導体５１５を接続するビア導体６１６をさらに含む。第２コイルは、第３外部電極４５と電気的に接続する引出導体７１１、引出導体７１１と渦巻状導体５１２を接続するビア導体６１１をさらに含む。第１コイルを構成する渦巻状導体５１１、５１４および５１５の接続態様は、渦巻状導体５１１の外周側端部が絶縁層３１２の外周端縁に引き出されて第２外部電極４４と電気的に接続する以外は、図２に示す例と同様である。同様に、第２コイルを構成する渦巻状導体５１２、５１３および５１６の接続態様は、渦巻状導体５１６の外周側端部が絶縁層３１７の外周端縁に引き出されて第４外部電極４６と電気的に接続する以外は、図２に示す例と同様である。

図２に示す構成例において、第１コイルを構成する第１渦巻状導体は渦巻状導体５０４に対応し、第２渦巻状導体は渦巻状導体５０５に対応し、第３渦巻状導体は渦巻状導体５０１に対応する。また、第２コイルを構成する第４渦巻状導体は渦巻状導体５０３に対応し、第５渦巻状導体は渦巻状導体５０２に対応し、第６渦巻状導体は渦巻状導体５０６に対応する。同様に、図３に示す構成例においては、第１コイルを構成する第１渦巻状導体は渦巻状導体５１４に対応し、第２渦巻状導体は渦巻状導体５１５に対応し、第３渦巻状導体は渦巻状導体５１１に対応する。また、第２コイルを構成する第４渦巻状導体は渦巻状導体５１３に対応し、第５渦巻状導体は渦巻状導体５１２に対応し、第６渦巻状導体は渦巻状導体５１６に対応する。以下、図２に示す構成を例として渦巻状導体間の距離について説明するが、以下の説明は図３に示す構成例についても同様に成り立つ。

第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルの積層方向に平行な断面を、図４に模式的に示す。図４に示すように、積層体３１の積層方向において、第１渦巻状導体５０４は第２渦巻状導体５０５および第４渦巻状導体５０３と隣り合い、かつ第４渦巻状導体５０３は第１渦巻状導体５０４および第５渦巻状導体５０２と隣り合う。

積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間（図４において符号Ａで示す）の距離は、他の距離より小さい。第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間の距離を他の距離より小さくすることにより、コモンモードインピーダンスを大きくすることができ、カットオフ周波数をより高周波にすることができる。なお、積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間以外の部分における距離を、単に「他の距離」ともよぶ。ここで、積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間以外の部分における距離が全て同じでない場合、「第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が、他の距離より小さい」とは、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が、「他の距離」のうち最も小さいものより小さいことを意味する。

隣り合う渦巻状導体間の距離は、以下に説明する方法で測定することができる。まず、コモンモードチョークコイル３０の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このとき、ＬＴ面（例えば側面４７または４８）が露出するようにする。研磨機を用いて、試料をＷ方向に幅Ｗの約１／２の深さまで研磨して、ＬＴ面に平行な断面（ＬＴ断面）を露出させる。その後、研磨によるコイル導体のだれを除去するために、イオンミリング（株式会社日立ハイテク社製イオンミリング装置ＩＭ４０００）によって研磨表面を加工する。このようにして得られた試料の研磨面を、デジタルマイクロスコープ（（株）キーエンス社製ＶＨＸ−６０００）を用いて撮影する。撮影した写真において、図５に示すように、積層体３１の長さＬを約二等分する箇所に垂線Ｐを引き、測定対象となる隣り合う２つの渦巻状導体のうち一方（渦巻状導体Ａ）の下端を結ぶＬ方向の水平線Ｃ、および隣り合う２つの渦巻状導体の他方（渦巻状導体Ｂ）の上端を結ぶ水平線Ｄを引く。垂線Ｐに沿って水平線Ｃと水平線Ｄとの間の距離を測定し、この距離を、隣り合う渦巻状導体Ａと渦巻状導体Ｂとの間の距離とする。なお、図５において、渦巻状導体の断面は略楕円形状であるが、渦巻状導体の断面形状は図５に示す形状に限定されるものではない。

従来のコモンモードチョークコイルでは、以下に説明するように、コモンモードインピーダンスを大きくするとカットオフ周波数が低周波になる傾向にあり、コモンモードインピーダンスを大きくすることと、カットオフ周波数を高くすることの両立は困難であった。コモンモードインピーダンスを大きくする手段として、渦巻状導体間の距離を小さくすることが考えられる。しかし、渦巻状導体間の距離を小さくすると、一次コイルと二次コイルとの間の浮遊容量が大きくなってしまい、カットオフ周波数を高周波化することができないという問題があった。

本実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおいて、一次コイルと二次コイル（第１コイルと第２コイル）の結合は、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間で最も強くなる。この一次コイルと二次コイルの結合がもっとも強い領域における渦巻状導体間距離を小さくすることで、一次コイルと二次コイルの結合がより強くなり、カットオフ周波数を高周波化することができる。一方、一次コイルと二次コイルの結合が比較的弱い他の渦巻状導体間距離を比較的大きくすることで、コイルの結合の低下を抑制しつつ、一次コイルと二次コイルとの間の浮遊容量を低減することができ、カットオフ周波数を高周波化することができる。本実施形態に係るコモンモードチョークコイルは、このようにして、コモンモードインピーダンスを大きくすることと、カットオフ周波数を高くすることの両立することができるものである。

第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間の距離は、他の距離より２μｍ以上小さいことが好ましい。渦巻状導体間距離をこのように設定することにより、カットオフ周波数をより高周波化することができる。

好ましい態様において、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間の距離は２μｍ以上３０μｍ以下であり、他の距離は４μｍ以上３２μｍ以下である。渦巻状導体間距離をこのように設定することにより、渦巻状導体同士を接続するビア導体の良好な充填率を担保でき、ビア導体を構成する導体材料（Ａｇ等）がガラスセラミック層に拡散することによるショートリスクを低減することができる。

第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルの一の変形例の積層方向に平行な断面を、図６に模式的に示す。図６に示すように、積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、積層方向において両端に位置する渦巻状導体５０１および５０６の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体５０１および／または５０６と隣り合う渦巻状導体５０２および／または５０５との間の距離が、他の距離より大きいことが好ましい。なお、図６に示す構成においては、渦巻状導体５０１と渦巻状導体５０２との距離（符号Ｂで示す）と、渦巻状導体５０５と渦巻状導体５０６との距離（符号Ｂで示す）の両方が、他の距離より大きくなっている。積層方向において両端に位置する渦巻状導体と、当該渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の領域は、一次コイルと二次コイルの結合が最も弱い領域である。そのため、この領域における渦巻状導体間距離を大きくすることで、コイル間の結合の低減を抑制しつつ、一次コイルと二次コイルとの間の浮遊容量を低減し、かつカットオフ周波数をさらに高周波化することができる。

積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、積層方向において両端に位置する渦巻状導体５０１および５０６の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体５０１および／または５０６と隣り合う渦巻状導体５０２および／または５０５との距離が、他の距離より２μｍ以上大きいことが好ましい。渦巻状導体間距離をこのように設定することにより、コイルの結合の低減をより一層抑制することができ、一次コイルと二次コイルの浮遊容量をさらに低減し、かつカットオフ周波数をさらに高周波化することができる。

好ましい態様において、積層体３１の積層方向において、隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５０４と第４渦巻状導体５０３との間の距離は２μｍ以上２８μｍ以下であり、積層方向において両端に位置する渦巻状導体５０１および５０６の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体５０１および／または５０６と隣り合う渦巻状導体５０２および／または５０５との距離は、６μｍ以上３２μｍ以下であり、その他の距離は４μｍ以上３０μｍ以下である。渦巻状導体間距離をこのように設定することにより、渦巻状導体同士を接続するビア導体の良好な充填率を担保でき、ビア導体を構成する導体材料（Ａｇ等）がガラスセラミック層に拡散することによるショートリスクを低減することができる。

次に、コモンモードチョークコイルの製造方法について以下に説明するが、本実施形態に係るコモンモードチョークコイルの製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。

（ガラスセラミックシートの作製）
所定の組成のホウケイ酸ガラス粉末を用意し、フィラーとして石英（ＳｉＯ_２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等を所定量添加し、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤、およびＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボールと共にポットミルに入れて混合粉砕する。得られたスラリーを、ドクターブレード法等でシート状にシート加工し、矩形状に打ち抜いてガラスセラミックシートを得る。

（フェライトシートの作製）
所定の組成になるようにＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯ等のフェライト素原料を秤量し、これら秤量物を純水およびＰＳＺボールと共にポットミルに入れて、湿式で混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７００℃以上８００℃以下の温度で所定時間仮焼して、仮焼粉末を作製する。

次いで、この仮焼粉末を、有機バインダ、有機溶剤およびＰＳＺボールと共に再びポットミルに入れて混合粉砕する。得られたスラリーを、ドクターブレード法等でシート状にシート加工し、矩形状に打ち抜いてフェライトシートを得る。

（コモンモードチョークコイルの作製）
ガラスセラミックシートの所定箇所にレーザー照射を行ってビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペースト（Ａｇペースト等）を充填する。次いで、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより渦巻状導体および引出導体を形成する。導電性ペーストはＡｌ_２Ｏ_３等の金属酸化物を含んでもよい。Ａｌ_２Ｏ_３等の金属酸化物の含有量は、Ａｇ等の金属と金属酸化物の合計重量に対して０．０２ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下程度であることが好ましい。なお、渦巻状導体および引出導体の形成方法はスクリーン印刷に限定されず、めっき等で形成してもよい。

図２に示す順番でガラスセラミックシート（すなわち絶縁層）を積み重ね、その上下に所定枚数のフェライトシートを積み重ね、場合により、その上下に所定枚数のガラスセラミックシートを更に積み重ねた後、これを加熱圧着し、ダイサー等で切断して個片化することで、積層成形体を作製する。圧着は、静水圧プレス等の工法により行ってよい。次いで、この積層成形体を焼成炉で大気雰囲気下、３５０℃以上５００℃以下に加熱して脱バインダ処理を行い、その後、８５０℃以上９２０℃以下の温度で焼成して、積層体を得る。この積層体にバレル処理をした後、所定箇所に、Ａｇ粉末と所定量のガラスフリットを含有する外部電極用導電性ペーストを塗布し、９００℃程度の温度で焼き付けすることで、下地電極を形成する。下地電極の上に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ等のめっき処理を施す。めっき処理の一例として、下地電極の上に、めっきによりＮｉ層およびＳｎ層を順次形成してよい。このようにして、コモンモードチョークコイルが得られる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルについて以下に説明する。第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルにおける積層体の内部構造の一例を、図７に模式的に示す。第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルは、第１実施形態に係るコモンモードチョークコイルとは、第１コイルが、第７渦巻状導体を更に含み、第２コイルが第８渦巻状導体を更に含む点で相違する。以下、この相違する構成を説明する。その他の点については、第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルは第１実施形態と同様の構成を有し、その説明は省略する。第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルは、第１実施形態のコモンモードチョークコイルと同様に、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有する。

図７に示す構成において、ガラスセラミック層は、８つの絶縁層３２１〜３２８を含む積層された複数の絶縁層をもって与えられる積層構造を有している。なお、絶縁層は１枚の絶縁体シートからなるものであってよく、あるいは、複数の絶縁体シートを積層して１層の絶縁層としてもよい。絶縁層３２１〜３２８は、この順序で下から積層される。絶縁層３２２〜３２７上にはそれぞれ、渦巻状導体５２１〜５２８が形成される。渦巻状導体５２１〜５２８はそれぞれ、絶縁層３２１〜３２８の比較的中央近傍に位置する内周側端部と比較的外周近傍に位置する外周側端部とを有する。なお、渦巻状導体５２１〜５２８は、実際には、隣り合う絶縁層３２１〜３２８の間の界面に沿ってそれぞれ延在するように形成されるが、以下、絶縁層３２１〜３２８のそれぞれの上に位置するものとして説明する。

積層体の内部、より特定的には、ガラスセラミック層の内部には、第１コイルおよび第２コイルが設けられる。第１コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第１渦巻状導体、第２渦巻状導体、第３渦巻状導体および第７渦巻状導体を含む。第２コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第４渦巻状導体、第５渦巻状導体、第６渦巻状導体および第８渦巻状導体を含む。図７に示す構成において、第１コイルは、渦巻状導体５２１、５２３、５２４および５２７、ならびにビア導体６２１、６２３および６２４を含み、第２コイルは、渦巻状導体５２２、５２５、５２６および５２８、ならびにビア導体６２２、６２５および６２６を含む。第１コイルの渦巻状導体５２１の外周側端部は、絶縁層３２１の外周端縁にまで引き出されて第１外部電極と電気的に接続し、渦巻状導体５２７の外周側端部は、絶縁層３２７の外周端縁にまで引き出されて第２外部電極と電気的に接続する。第２コイルの渦巻状導体５２２の外周側端部は、絶縁層３２２の外周端縁にまで引き出されて第４外部電極と電気的に接続し、渦巻状導体５２８の外周側端部は、絶縁層３２８の外周端縁にまで引き出されて第３外部電極と電気的に接続する。

第２実施形態に係るコモンモードチョークコイルの積層方向に平行な断面を、図８に模式的に示す。図８に示すように、積層体３１の積層方向において、第１渦巻状導体５２４は第２渦巻状導体５２３および第４渦巻状導体５２５と隣り合い、かつ第４渦巻状導体５２５は第１渦巻状導体５２４および第５渦巻状導体５２６と隣り合う。

積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５２４と第４渦巻状導体５２５との間（図８において符号Ａで示す）の距離は、他の距離より小さい。第１渦巻状導体５２４と第４渦巻状導体５２５との間の距離を他の距離より小さくすることにより、コモンモードインピーダンスを大きくすることができ、カットオフ周波数をより高周波にすることができる。なお、積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体５２４と第４渦巻状導体５２５との間以外の部分における距離を、単に「他の距離」ともよぶ。

図８に示す構成において、積層体３１の積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、積層方向において両端に位置する渦巻状導体５２１および５２８の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体５２１および／または５２８と隣り合う渦巻状導体５２２および／または５２７との間（符号Ｂで示す）の距離が、他の距離より大きいことが好ましい。このように渦巻状導体間距離を設定することにより、コイル間の結合の低減を抑制しつつ、一次コイルと二次コイルとの間の浮遊容量を低減し、かつカットオフ周波数をさらに高周波化することができる。

以上、第１コイルおよび第２コイルがそれぞれ、３層または４層の渦巻状導体を含む構成を例として本開示に係るコモンモードチョークコイルの説明を行ったが、本発明は上述した構成に限定されるものではない。第１コイルおよび第２コイルはそれぞれ、５層以上の渦巻状導体を含んでもよく、この場合においても、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ高いカットオフ周波数を有するコモンモードチョークコイルを得ることができる。

以下に説明する手順で、例１〜１０のコモンモードチョークコイルを作製した。

（ガラスセラミックシートの作製）
ホウケイ酸ガラス粉末として、ＳｉＯ_２が７８ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３が２０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏが２ｗｔ％の組成からなる平均粒径が１．０μｍのガラス粉末を準備した。フィラーとして、平均粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下の石英粉末およびアルミナ粉末を準備した。ガラス粉末が８５ｗｔ％、石英粉末が１２ｗｔ％、アルミナ粉末が３ｗｔ％の組成となるように各原料を秤量して混合し、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、および可塑剤をＰＳＺボールと共にポットミルに入れて十分に混合粉砕してガラスセラミックスラリーを作製した。ドクターブレード法で、スラリーをシート状に成形加工し、ガラスセラミックシートを作製した。

（フェライトシートの作製）
フェライト組成がＦｅ_２Ｏ_３が４８ｍｏｌ％、ＺｎＯが２６ｍｏｌ％、ＣｕＯが８ｍｏｌ％、残部がＮｉＯとなるように各原料を秤量した。この秤量物を純水およびＰＳＺボール等の玉石と共にポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７００℃の温度で所定時間仮焼して、仮焼粉末を作製した。この仮焼粉末と、ポリビニルブチラール系等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤を、ＰＳＺボールと共に再びポットミルに投入し、十分に混合粉砕してフェライトスラリーを作製した。ドクターブレード法でスラリーをシート状に成形加工して、フェライトシートを作製した。

（コモンモードチョークコイルの作製）
ガラスセラミックシートの所定箇所にレーザー照射を行い、ビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペースト（Ａｇペースト）を充填した。次いでスクリーン印刷により渦巻状導体を形成した。導電性ペーストとして、Ａｌ_２Ｏ_３粉末およびＡｇ粉末の合計重量に対してＡｌ_２Ｏ_３粉末を０．１ｗｔ％含有するペーストを用いた。図７に示すような順番で、ガラスセラミックシートを積み重ね、その上下に所定枚数のフェライトシート、さらにその上下に所定枚数のガラスセラミックシートを積み重ね、これを加熱圧着した後、ダイサー等で切断して個片化し、積層成形体を作製した。なお、ガラスセラミックシートの厚さは、渦巻状導体間の距離が表１に示す値となるように設定した。表１および後述の表２において、「中央における渦巻状導体間距離」は、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離を意味し、図８において符号Ａで示す部分の距離である。

次に、この積層成形体を、焼成炉において大気雰囲気下で３５０℃以上５００℃以下に加熱して脱バインダ処理を行い、その後、９００℃の温度で焼成して積層体を得た。

得られた積層体にバレル処理をした後、Ａｇ粉末と所定量のガラスフリットを含有した外部電極用導電性ペーストを所定箇所に塗布し、８００℃程度の温度で焼き付けすることで、下地電極を形成した。下地電極の上に、めっきによりＮｉ層、Ｓｎ層を順次形成して、例１〜１０のコモンモードチョークコイルを作製した。コモンモードチョークコイルのサイズは、長さＬが０．６５ｍｍ、幅Ｗが０．５０ｍｍ、厚みＴが０．３０ｍｍであった。

得られたコモンモードチョークコイルについてＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ株式会社製のインピーダンスアナライザ「Ｅ４９９１Ａ」を用いて、温度２０±３℃、周波数１００ＭＨｚにおけるコモンモードインピーダンスを測定した。また、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ株式会社製のネットワークアナライザ「Ｅ５０７１Ｂ」を用いて、温度２０±３℃でのカットオフ周波数を測定した。結果を表１および図９に示す。なお、表１において＊を付したものは比較例である。

渦巻状導体間距離を表２に示す値に設定した以外は実施例１と同様の手順で、例１１〜１８のコモンモードチョークコイルを作製し、コモンモードインピーダンスおよびカットオフ周波数を測定した。結果を表２および図９に示す。なお、表２において、「両端における渦巻状導体間距離」は、積層方向において両端に位置する渦巻状導体と、その渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離を意味し、図８において符号Ｂで示す部分の距離である。

表１、表２および図９に示すように、渦巻状導体間距離が全て同じであった例７〜１０においては、渦巻状導体間距離を小さくすることによりコモンモードインピーダンスは大きくなったが、カットオフ周波数は低下してしまった。これに対し、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離のみを小さくした例１〜６のコモンモードインピーダンスにおいては、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が小さくなるに従って、コモンモードインピーダンスが大きくなり、かつカットオフ周波数が高周波化した。この傾向は、比較例である例７〜１０の傾向とは全く異なるものであり、従来のコモンモードチョークコイルでは見られなかったものである。更に、例１１〜１８の測定結果より、積層方向において両端に位置する渦巻状導体と、その渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離を、他の距離より大きくすることにより、コイル間の結合の低減を抑制しつつ、一次コイルと二次コイルとの間の浮遊容量を低減し、かつカットオフ周波数を高周波化することができたことがわかる。

本発明は以下の態様を含むが、これらの態様に限定されるものではない。
（態様１）
複数の絶縁層を積層してなる積層体と、
積層体の内部に設けられた第１コイルおよび第２コイルと、
積層体の外表面に設けられた第１外部電極、第２外部電極、第３外部電極および第４外部電極と
を含むコモンモードチョークコイルであって、
第１外部電極および第２外部電極はそれぞれ、第１コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
第３外部電極および第４外部電極はそれぞれ、第２コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
第１コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第１渦巻状導体、第２渦巻状導体および第３渦巻状導体を少なくとも含み、
第２コイルは、積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第４渦巻状導体、第５渦巻状導体および第６渦巻状導体を少なくとも含み、
積層方向において、第１渦巻状導体は第２渦巻状導体および第４渦巻状導体と隣り合い、かつ第４渦巻状導体は第１渦巻状導体および第５渦巻状導体と隣り合い、
積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が、他の距離より小さい、コモンモードチョークコイル。
（態様２）
第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が、他の距離より２μｍ以上小さい、態様１に記載のコモンモードチョークコイル。
（態様３）
第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が２μｍ以上３０μｍ以下であり、他の距離が４μｍ以上３２μｍ以下である、態様１または２に記載のコモンモードチョークコイル。
（態様４）
第１コイルが、第７渦巻状導体を更に含み、第２コイルが第８渦巻状導体を更に含む、態様１〜３のいずれか１つに記載のコモンモードチョークコイル。
（態様５）
積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離が、他の距離より大きい、態様１〜４のいずれか１つに記載のコモンモードチョークコイル。
（態様６）
積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離が、他の距離より２μｍ以上大きい、態様５に記載のコモンモードチョークコイル。
（態様７）
積層方向において、隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、
第１渦巻状導体と第４渦巻状導体との間の距離が２μｍ以上２８μｍ以下であり、
積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との距離が、６μｍ以上３２μｍ以下であり、
その他の距離が４μｍ以上３０μｍ以下である、態様５または６に記載のコモンモードチョークコイル。

本発明のコモンモードチョークコイルは、コモンモードインピーダンスが大きく、かつ優れた高周波特性を有するので、高周波ノイズ除去等の高周波用途に幅広く利用することができる。

３０ コモンモードチョークコイル
３１ 積層体
３２ ガラスセラミック層
３３、３４ フェライト層
４３ 第１外部電極
４４ 第２外部電極
４５ 第３外部電極
４６ 第４外部電極
４７、４８ 積層体の側面
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、３２８ 絶縁層
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６、５２７、５２８ 渦巻状導体
６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７、６０８、６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６、６２１、６２２、６２３、６２４、６２５、６２６ ビア導体
７０１、７０２、７０３、７０４、７１１、７１２ 引出導体

Claims (6)

1. 複数の絶縁層を積層してなる積層体と、
   前記積層体の内部に設けられた第１コイルおよび第２コイルと、
   前記積層体の外表面に設けられた第１外部電極、第２外部電極、第３外部電極および第４外部電極と
   を含むコモンモードチョークコイルであって、
   前記第１外部電極および前記第２外部電極はそれぞれ、前記第１コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
   前記第３外部電極および前記第４外部電極はそれぞれ、前記第２コイルの一方端および他方端に電気的に接続し、
   前記第１コイルは、前記積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第１渦巻状導体、第２渦巻状導体および第３渦巻状導体を少なくとも含み、
   前記第２コイルは、前記積層体の積層方向においてビア導体を介して互いに接続された第４渦巻状導体、第５渦巻状導体および第６渦巻状導体を少なくとも含み、
   前記積層方向において、前記第１渦巻状導体は前記第２渦巻状導体および前記第４渦巻状導体と隣り合い、かつ前記第４渦巻状導体は前記第１渦巻状導体および前記第５渦巻状導体と隣り合い、
   前記積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、前記第１渦巻状導体と前記第４渦巻状導体との間の距離が、他の距離より小さく、
   前記第１渦巻状導体と前記第４渦巻状導体との間の距離が、前記他の距離より２μｍ以上小さい、コモンモードチョークコイル。
2. 前記第１渦巻状導体と前記第４渦巻状導体との間の距離が２μｍ以上３０μｍ以下であり、前記他の距離が４μｍ以上３２μｍ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. 前記第１コイルが、第７渦巻状導体を更に含み、前記第２コイルが第８渦巻状導体を更に含む、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. 前記積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、前記積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、該渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離が、他の距離より大きい、請求項１〜３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. 前記積層方向において隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、前記積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、該渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との間の距離が、他の距離より２μｍ以上大きい、請求項４に記載のコモンモードチョークコイル。
6. 前記積層方向において、隣り合う渦巻状導体間の距離のうち、
   前記第１渦巻状導体と前記第４渦巻状導体との間の距離が２μｍ以上２８μｍ以下であり、
   前記積層方向において両端に位置する渦巻状導体の少なくとも一方の渦巻状導体と、
   該渦巻状導体と隣り合う渦巻状導体との距離が、６μｍ以上３２μｍ以下であり、
   その他の距離が４μｍ以上３０μｍ以下である、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。

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