JP2002110423A

JP2002110423A - コモンモードチョークコイル

Info

Publication number: JP2002110423A
Application number: JP2000296936A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Yashima; 幸彦八島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気結合を大きくできるとともに、低背化でき
る耐電圧の高いコモンモードチョークコイルを提供す
る。【解決手段】支持基板１上に形成され、磁性体層２でコ
イル本体３を挟持してなるコモンモードチョークコイル
であって、コイル本体３が、スパイラル状に形成された
第１導体線路６、および該第１導体線路６と所定間隔を
おいて沿うようにスパイラル状に形成された第２導体線
路７と、第１導体線路６および第２導体線路７を被覆す
る絶縁体８とを具備してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路素子とし
て用いられるコモンモードチョークコイルに関し、特
に、例えば、プリント配線基板、セラミック基板等の母
基板に設けられるコモンモードチョークコイルに関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】従来、コモンモードチョークコイルとして
は巻線型、積層型が知られている。巻線型コモンモード
チョークコイルは、フェライトなどの磁気コアに二本の
絶縁被覆導線を巻回し、それを樹脂で固定または全体を
モールドするものである。

【０００３】積層型コモンモードチョークコイルとして
は、粉末をペースト化し、印刷積層法やシート積層法に
より、磁性体中に第１導体線路と第２導体線路を設け、
同時焼成するものである。

【０００４】さらに、コモンモードチョークコイルとし
て、特開２０００−４９０１３号公報に開示されるよう
なものが知られている。

【０００５】この公報に開示されたコモンモードチョー
クコイルは、図６に示すように、絶縁基板５１と、該絶
縁基板５１上に形成された複数の絶縁樹脂層５３、絶縁
基板５１から数えて１層目と２層目の絶縁樹脂層５３間
にスパイラル状に形成された第１導体線路５５と、２層
目と３層目の絶縁樹脂層５３間にスパイラル状に形成さ
れた第２導体線路５７とを具備して形成されている。

【０００６】このようなコモンモードチョークコイルで
は、２本の導体に同相電流が流れる場合は、磁束は足し
あわされインピーダンスが大きくなる。逆に、２本の導
体に逆相電流が流れる場合は、磁束は打ち消されインピ
ーダンスはほとんど発生しない。このように、コモンモ
ードチョークコイルは、同相電流が流れにくく、逆相電
流は流れやすいというフィルター機能を持つ電子部品で
あり、ノイズ対策部品用途で使われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなコモンモー
ドチョークコイルが使われる情報通信機器分野では、部
品の小型、軽量化の要求があるが、上記従来の巻線型コ
モンモードチョークコイルではその構造のため小型化に
不適である。

【０００８】また、積層型コモンモードチョークコイル
は小型化に適しているが、積層の位置ずれにより特性
値、特にインダクタンスのばらつきが大きいという欠点
がある。このように２つの導体線路（コイル）のインダ
クタンス差が大きくなるとノーマルモードインピーダン
スが大きくなり、コモンモード電流のみならず通過させ
るべきノーマルモード電流も減衰させてしまうという問
題が生じる。

【０００９】さらに、特開２０００−４９０１３号公報
に開示されたコモンモードチョークコイルの場合、巻線
型に比べ小型化にも適しており、１つの導体線路に着目
すると1回のパターニングで作製しているためインダク
タンスのばらつきが小さいという特徴があるものの、２
つの導体線路間の絶縁樹脂層により絶縁されているた
め、絶縁樹脂層の厚みを大きくしなければならないが、
この厚みが大きくなると２つの導体線路の磁気結合が小
さくなり、コモンモードインピーダンスが小さくなると
いう問題が生じる。逆に導体線路間の磁気結合を大きく
するために、２つの導体線路間の絶縁樹脂層を薄くする
と、耐絶縁性が低下するという問題があった。

【００１０】本発明は、磁気結合を大きくできるととも
に、低背化できる耐電圧の高い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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のコモンモードチ
ョークコイルは、支持基板上に形成され、磁性体層でコ
イル本体を挟持してなるコモンモードチョークコイルで
あって、前記コイル本体が、スパイラル状に形成された
第１導体線路、および該第１導体線路と所定間隔をおい
て沿うようにスパイラル状に形成された第２導体線路
と、前記第１導体線路および前記第２導体線路を被覆す
る絶縁体とを具備してなるものである。

【００１２】このようなコモンモードチョークコイルに
よれば、例えば、スパッタ法により、導体線路を形成す
る場合、予め２つの導体線路を成膜するためのマスクを
用いて同一平面上に第１導体線路および第２導体線路が
同時に形成されるため、２つの導体線路間に絶縁するた
めの絶縁体を形成しなくても、絶縁がとれる構造のた
め、万一、絶縁体の一部に欠陥があったとしても優れた
耐電圧を維持することができる。

【００１３】また、上記のように耐電圧に優れているた
め、第１導体線路と第２導体線路の２つの導体線路を隣
設して設けることができ、これにより、２つの導体線路
間の磁界は互いに打ち消されるが、線路間以外の磁界は
強め合うため、磁気結合を大きくすることができる。

【００１４】さらに、コイル本体が磁性体層で挟持され
ているため、２つの導体線路間の磁気結合を更に高め、
コモンモードチョークコイルを小型にすることができ
る。さらにまた、２つの導体線路を同一平面上に形成す
るため、低背化できる。

【００１５】また、本発明のコモンモードチョークコイ
ルでは、第１導体線路の横断面を逆台形形状、第２導体
線路の横断面を長方形状または台形形状とし、前記第２
導体線路の厚みが前記第１導体線路よりも薄いことを特
徴とする。

【００１６】このような構成によれば、横断面が逆台形
形状の第１導体線路間に、横断面が長方形状、または台
形形状で厚みが薄い第２導体線路を配置するため、第１
導体線路間を狭めて、第１導体線路と第２導体線路を近
接して形成でき、例えば、第１導体線路と第２導体線路
との距離を、絶縁性を損なうことなく支持基板の上方か
ら見て１μｍ以下とすることができ、磁気結合をさらに
大きくできるとともに、さらに小型化できる。

【００１７】さらにまた、本発明では、第１導体線路を
形成する導体粒子の直径が、前記第１導体線路の表面か
ら支持基板に向けて次第に小さくなることが望ましい。
これは、１μｍ以下の間隔を有する導体線路を絶縁性を
損なうことなく作製することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のコモンモードチョ
ークコイルの断面図を示すもので、このコモンモードチ
ョークコイルは、支持基板１上に形成され、磁性体層２
でコイル本体３を挟持して構成されている。

【００１９】コイル本体３は、図１乃至図３に示すよう
に、スパイラル状に形成された第１導体線路６、および
該第１導体線路６と所定間隔をおいて沿うようにスパイ
ラル状に形成された第２導体線路７と、第１導体線路６
および第２導体線路７をそれぞれ被覆する絶縁体８とか
ら構成されている。

【００２０】即ち、第１導体線路６と第２導体線路７
は、平行に形成された状態でスパイラル状に形成されて
いる。尚、第１導体線路６に斜線を引いて表した。

【００２１】図２は本発明のコモンモードチョークコイ
ルを模式的に示したものである。図中の太実線は第１導
体線路６、太鎖線は第２導体線路７を示す。細実線は第
１導体線路６の引き出し線、細鎖線は第２導体線路７の
引き出し線である。なお、図では示さないが、引き出し
線は、支持基板１に形成されたビアホール導体を経由
し、第１、第２導体線路６、７と電気的に接触せずに交
差している。

【００２２】支持基板１としては絶縁性を有するもので
あれば何れでも良いが、特にＡｌ₂Ｏ₃が好適であり、軟
磁性を示すフェライト、ガラス、シリコンなども適用で
きる。

【００２３】第１導体線路６は写真製版技術、スパッタ
リング等の成膜技術により作製される。成膜方法として
は、スパッタリング以外にも真空蒸着、メッキ法も適用
することができる。

【００２４】第１導体線路６、第２導体線路７の導体材
料としては、ＡｕあるいはＣｕが好適であるが、Ａｌ、
Ａｇなども適用できる。第１導体線路６を逆台形形状と
するという点から、Ａｕをスッパタ法で形成することが
望ましい。

【００２５】第１導体線路６の最大幅は５〜５０μｍ、
厚みｔ₁は２〜２０μｍが、エッチング後に逆台形形状
になるため、また、小型でＱ値が大きくなるという理由
から望ましく、第２導体線路７の最大幅は５〜７０μ
ｍ、厚みｔ₂は１〜１５μｍが、第１導体線路６との電
気的接触を回避するという理由から望ましい。

【００２６】そして、図３に示すように、第１導体線路
６の横断面が、支持基板１側の辺の長さが表面の辺の長
さよりも短くされた四角形状（逆台形形状）とされ、第
２導体線路７の横断面が長方形状とされており、横断面
が逆台形形状の第１導体線路６間に、横断面が長方形状
の第２導体線路７が配置されている。即ち、第２導体線
路７は、第１導体線路６間に形成された断面が台形状の
空間内に収容されている。第１導体線路６の自己インダ
クタンスと第２導体線路７の自己インダクタンスが等し
くなるように線路が設計されている。

【００２７】このようなコモンモードチョークコイルで
は、２つの線路６、７は同一平面上にあり、かつ、互い
に挟まれた構造であるため、２つの導体線路６、７間の
磁界は互いに打ち消されるが、線路６、７間以外の磁界
は強め合うため、磁気結合を大きくすることができる。
また、もともと絶縁体８がなくても絶縁がとれる構造の
ため、万一、絶縁体８の一部に欠陥があったとしても優
れた耐電圧を維持することができる。

【００２８】磁性体層２は、写真製版技術、スパッタリ
ング等の成膜技術により作製される。成膜方法として
は、スパッタリング以外にも真空蒸着、メッキ法も適用
することができる。このように磁性体層２を形成する
と、より磁気結合が強まるためコモンモードインピーダ
ンスを大きくすることができる。

【００２９】磁性体層２の厚みは、１〜１０μｍとされ
ＦｅＮｉ、ＦｅＳｉＡｌ、Ｃｏ系アモルファス、軟磁性
フェライトなどの材料から構成されている。

【００３０】第１導体線路６のテーパ角θは、第１導体
線路６と第２導体線路７の電気的接触を回避すると同時
に、第１導体線路６の形状を安定に保つという理由から
６０〜８０°であることが望ましい。

【００３１】また、第１導体線路６の厚みｔ₁に対し
て、第２導体線路７の厚みｔ₂が薄く形成されており、
特に、第２導体線路７の厚みｔ₂が、第１導体線路６の
厚みｔ₁の７０％以下であることが望ましい。第２導体
線路７の厚みｔ₂を、厚みｔ₁の７０％以下とすることに
より、第１導体線路６と第２導体線路７との導通を確実
に防止できるとともに、第１導体線路６と第２導体線路
７との間に絶縁体８を確実に充填できる。尚、絶縁体８
は、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ポリイミド、ベン
ゾシクロロブテン（ＢＣＢ）材料から構成されている。

【００３２】さらに、本発明では、第１導体線路６と第
２導体線路７の距離Ｌは、支持基板１の上方から見て１
μｍ以下であることが望ましく、特には０．５μｍが望
ましい。これは、第１導体線路６と第２導体線路７の距
離を小さくすることで小型化できると同時に、性能係数
Ｑ値を大きくすることができるからである。

【００３３】また、本発明では、図３（ｃ）に示すよう
に、第１導体線路６を形成する導体粒子９の直径は、表
面の導体粒子９が支持基板１側より大きくされ、具体的
には第１導体線路６の表面から支持基板１に向けて次第
に小さくなっている。このように導体粒子９の直径を、
支持基板１に向けて次第に小さくすることにより、スパ
ッタリング法により形成された第１導体線路６を、エッ
チングにより横断面が逆台形形状に容易に形成できる。
尚、図３（ｃ）の第１導体線路６の支持基板１側は、空
白となっているが、これは微粒であるため記載が困難で
あったため、記載を省略した。

【００３４】尚、図４に示すように、第２導体線路１７
の横断面を台形形状としても良い。この場合には、第１
導体線路６と第２導体線路１７の距離を膜厚方向にわた
ってほぼ均等に小さくでき、またより広い第２導体線路
１７の断面積が得られるため、インダクタのＱ値を大き
くできる。このような台形形状の線路は直進性以外の飛
来成分を有する成膜方法、例えば、スパッタ成膜するこ
とにより作製できる。

【００３５】図４に示すようなコモンモードチョークコ
イルでは、第１導体線路６と第２導体線路１７の距離を
膜厚方向にわたってほぼ均等に小さくできるため、２つ
の線路６、１７間の磁気結合を高くすることができると
ともに、小型にすることができる。

【００３６】さらに、磁性体層の代わりに軟磁性基板を
使用しても良い。また、メッキ法を使って第１導体線路
と第２導体線路を同時に形成することもできる。この場
合には、工程が簡略化され生産性高く作製することがで
きる。

【００３７】本発明のコモンモードチョークコイルの製
法について説明する。先ず、支持基板１上に、写真製版
技術、スパッタリング等の成膜技術により、磁性体層２
を形成する。この磁性体層２上に、同じく、写真製版技
術、スパッタリング等の成膜技術により、絶縁体８を形
成する。この絶縁体８の上に、スパッタ法にて、図５
（ａ）に示すように、第１導体線路６を形成する２〜２
０μｍのＡｕ膜１４を形成し、そのＡｕ膜１４の上面に
Ｔｉ膜１５を０．０２〜０．１μｍ成膜する。

【００３８】次に図５（ｂ）に示すようにポジ型フォト
レジスト１６をＴｉ膜１５上に形成し、パターンを形成
する。

【００３９】次に図５（ｃ）に示すように、例えば、Ｔ
ｉ膜１５の一部をＨＦ系水溶液、Ａｕ膜１４の一部をＫ
ＣＮ水溶液を使って絶縁体８が露出するまで湿式エッチ
ングし、横断面が逆台形形状（逆テーパ状）の第１導体
線路６を形成する。

【００４０】エッチング後に第１導体線路６が逆テーパ
になる条件としては、Ａｕ膜１４の堆積方向に向かって
結晶粒が小さくなること、即ち、Ａｕ膜１４表面から支
持基板１にむけて結晶粒が小さくなることが必要であ
る。

【００４１】本実施例では、Ａｕ膜１４堆積直後（基板
表面）の結晶粒子の直径は０．０１〜０．１μｍ程度で
あり、膜表面の結晶粒子の直径は０．５〜２．０μｍ程
度とすることが望ましい。このように膜厚方向でＡｕ膜
１４の結晶粒子の直径を変化させる成膜条件として、成
膜中の基板温度を１００〜３００℃とし、スパッタによ
る成膜速度を０．２〜０．６μｍ／ｍとすることが望ま
しい。なお、結晶粒の大きさにより、テーパ角θを変え
ることができる。

【００４２】次に、図５（ｄ）に示すように、ポジ型フ
ォトレジスト１６を除去する。次に、レジストを全面に
塗布した後、第１導体線路６を露出させるようにレジス
トをパターニングする。その後、図５（ｅ）に示すよう
に、Ａｕを蒸着法で１．０〜３．５μｍ成膜し、第１導
体線路６の上面および第１導体線路６間の磁性体層２上
にＡｕ膜１９を形成する。磁性体層２上に形成されたＡ
ｕ膜１９は断面が長方形状となり、第２導体線路７とな
る。

【００４３】第２導体線路７は、スパッタリング、蒸着
法により作製される。スパッタリングで第２導体線路７
を作製すると断面が台形形状、蒸着法で作製すると断面
が長方形形状の線路を作製できる。第１導体線路６が逆
テーパーになっているため、支持基板１上から見て第１
導体線路６と第２導体線路７の距離は、近接することに
なる。

【００４４】この後、Ｔｉ膜１５をＨＦ系水溶液でエッ
チングする。Ｔｉ膜１５のエッチングが終了すると、そ
れまでＴｉ膜１５の上に堆積していたＡｕがリフトオフ
され、図５（ｆ）に示すように、導体線路６、７が形成
される。このようにＴｉ膜１５は、リフトオフを目的と
しているため、Ｔｉ膜に限ることはない。例えば、誘電
体であるＳｉＯ₂でも実施することができる。

【００４５】この後、導体線路６、７の間、および導体
線路６、７上に絶縁体８を、スパッタリング、蒸着法に
より形成し、絶縁体８上に、上記と同様にして磁性体層
２を形成し、本発明のコモンモードチョークコイルを得
る。

【００４６】以上のように構成されたコモンモードチョ
ークコイルでは、２つの導体線路６、７が、導通しない
ように同一平面上に同時に形成されるため、２つの導体
線路６、７間に絶縁するための絶縁体８を形成しなくて
も、絶縁がとれる構造のため、万一、絶縁体８の一部に
欠陥があったとしても優れた耐電圧を維持することがで
き、これにより第１導体線路６と第２導体線路７の２つ
の導体線路６、７を隣設して設けることができ、２つの
導体線路６、７界は互いに打ち消されるが、線路６、７
の磁界は強め合うため、磁気結合を大きくすることがで
きる。

【００４７】また、コイル本体３が磁性体層２で挟持さ
れているため、２つの導体線路６、７間の磁気結合を更
に高め、コモンモードチョークコイルを小型にすること
ができ、さらにまた、２つの導体線路６、７を同一平面
上に形成するため、低背化できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明のコモンモードチョークコイルで
は、同一平面上に第１導体線路および第２導体線路が導
通しないように同時に形成されるため、２つの導体線路
間に絶縁するための絶縁体を形成しなくても、絶縁がと
れる構造のため、万一、絶縁体の一部に欠陥があったと
しても優れた耐電圧を維持することができ、このように
耐電圧に優れているため、第１導体線路と第２導体線路
の２つの導体線路を隣設して設けることができ、２つの
導体線路間の磁界は互いに打ち消されるが、線路間以外
の磁界は強め合うため、磁気結合を大きくすることがで
き、さらに、コイル本体が磁性体層で挟持されているた
め、２つの導体線路間の磁気結合を高め、小型化でき、
さらにまた、２つの導体線路を同一平面上に形成するた
め、低背化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコモンモードチョークコイルを示す断
面図である。

【図２】第１導体線路と第２導体線路を説明するための
模式図である。

【図３】本発明のコモンモードチョークコイルを示すも
ので、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図、
（ｃ）は第１導体線路の断面を拡大して示す断面図であ
る。

【図４】第１導体線路間に、横断面が台形形状の第２導
体線路を形成した例を示す断面図である。

【図５】本発明のコモンモードチョークコイルの製法を
示す工程図である。

【図６】従来のコモンモードチョークコイルを示す断面
図である。

【符号の説明】

１・・・支持基板２・・・磁性体層３・・・コイル本体６・・・第１導体線路７、１７・・・第２導体線路８・・・絶縁体９・・・導体粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板上に形成され、磁性体層でコイル
本体を挟持してなるコモンモードチョークコイルであっ
て、前記コイル本体が、スパイラル状に形成された第１
導体線路、および該第１導体線路と所定間隔をおいて沿
うようにスパイラル状に形成された第２導体線路と、前
記第１導体線路および前記第２導体線路を被覆する絶縁
体とを具備してなることを特徴とするコモンモードチョ
ークコイル。
【請求項２】第１導体線路の横断面を逆台形形状、第２
導体線路の横断面を長方形状または台形形状とし、前記
第２導体線路の厚みが前記第１導体線路よりも薄いこと
を特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイ
ル。
【請求項３】第１導体線路を形成する導体粒子の直径
が、前記第１導体線路の表面から支持基板に向けて次第
に小さくなることを特徴とする請求項１または２記載の
コモンモードチョークコイル。