JP2000022482A - Noise filter - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバーターなど
の電力変換器を構成する半導体スイッチ素子のスイッチ
ング動作に伴って発生するスイッチングノイズを濾波す
るノイズフィルターに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise filter for filtering a switching noise generated by a switching operation of a semiconductor switching element constituting a power converter such as an inverter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インバーターなどの電力変換器を構成す
る半導体スイッチ素子のスイッチング動作は、キャリア
周波数を数ｋＨｚから十数ｋＨｚ程度にパルス幅変調
（ＰＷＭ）された駆動信号に基づいて行われ、このスイ
ッチング動作に際して、数十ｋＨｚ以上の周波数成分の
スイッチングノイズがこの電力変換器から発生する。2. Description of the Related Art A switching operation of a semiconductor switch element constituting a power converter such as an inverter is performed based on a drive signal whose carrier frequency is pulse width modulated (PWM) from several kHz to about several tens kHz. During the switching operation, switching noise having a frequency component of several tens of kHz or more is generated from the power converter.
【０００３】近年、上記スイッチングノイズの周波数成
分のうち、百ｋＨｚ以上の成分が外部機器に与える悪影
響を抑制すべく、電力変換器に種々の法的規制が敷かれ
ている。このような規制に対応するために電力変換器用
のノイズフィルターを電力変換器に設置している。[0003] In recent years, among the frequency components of the switching noise, various legal regulations have been imposed on power converters in order to suppress the adverse effect of components of 100 kHz or more on external devices. In order to respond to such regulations, a noise filter for a power converter is installed in the power converter.
【０００４】この種の電力変換器用ノイズフィルターと
しては、フェライト、非晶質合金、結晶合金などからな
るコアに電線を巻回してなる単体のリアクトルと、フィ
ルムやチップなどからなる単体のコンデンサとを、例え
ば逆Ｌ形に接続してノイズフィルターを構成したものが
知られている。As a noise filter for a power converter of this type, a single reactor formed by winding an electric wire around a core made of ferrite, an amorphous alloy, a crystalline alloy, or the like, and a single capacitor formed of a film, a chip, or the like are used. For example, there has been known a configuration in which a noise filter is configured by being connected in an inverted L-shape.
【０００５】半導体スイッチ素子のスイッチング動作に
伴って発生するスイッチングノイズは、かかるノイズフ
ィルターによって濾波されるが、この種のノイズフィル
ターとして用いられるリアクトルは一般にトロイダル形
状をしており、また、コンデンサはピン挿入型で扁平
状、円筒状などの形状をしているので、これらを電力変
換器の内部のプリント基板上に実装する場合、個々の体
積以上の実装空間を必要とするという問題があった。ま
た、この種のノイズフィルターを個別配線により装着す
る場合には、接続箇所が多く、個々の部品の固定方法も
複雑になるという問題があった。The switching noise generated by the switching operation of the semiconductor switching element is filtered by such a noise filter. The reactor used as this kind of noise filter generally has a toroidal shape, and the capacitor is a pin. Since the insertion type has a flat shape, a cylindrical shape, or the like, when these are mounted on a printed circuit board inside the power converter, there is a problem that a mounting space larger than each individual volume is required. In addition, when this kind of noise filter is mounted by individual wiring, there are many connection points, and there is a problem that a method of fixing individual components becomes complicated.
【０００６】この問題を解決するため、渦巻き形状また
はフープ形状に加工した金属線からなるノイズフィルタ
ーが提案された。To solve this problem, a noise filter made of a metal wire processed into a spiral shape or a hoop shape has been proposed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
においては十分な交流絶縁耐電圧（Break Down Voltag
e）（以下、「ＢＤＶ（ＡＣ）」と表す）を確保する必
要がある。具体的には、ＢＤＶ（ＡＣ）がＡＣ３０００
Ｖを確保する必要があるが、提案されたノイズフィルタ
ーでは、かかる要求を満足させることができなかった。
特に、高い誘電率を有し、かつ厚さが薄く小型の誘電体
シートを用いたノイズフィルターであって、しかもＢＤ
Ｖ（ＡＣ）がＡＣ３０００Ｖを満たすものは存在しなか
った。また、従来の製造方法は複雑であり、実用的では
なく、またコストの面においても問題があった。However, in the present invention, a sufficient AC insulation withstand voltage (Break Down Voltage
e) (hereinafter referred to as “BDV (AC)”). Specifically, BDV (AC) is AC3000
It is necessary to secure V, but the proposed noise filter could not satisfy such a requirement.
In particular, a noise filter using a small dielectric sheet having a high dielectric constant, a small thickness, and a BD
There was no V (AC) satisfying AC3000V. Further, the conventional manufacturing method is complicated, impractical, and has a problem in cost.
【０００８】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、本発明の目的は、高い誘電率および高いＢ
ＤＶ（ＡＣ）を有し、かつ小型で薄型のノイズフィルタ
ーを提供することにある。また、本発明の他の目的は、
製造コストの安いノイズフィルターを提供することにあ
る。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high dielectric constant and a high B value.
An object of the present invention is to provide a small and thin noise filter having a DV (AC). Another object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a noise filter having a low manufacturing cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のノイズフィルタ
ーは、電力変換器を構成する半導体スイッチ素子のスイ
ッチング動作に伴って発生するスイッチングノイズを濾
波するためのノイズフィルターであって、ＢａＴｉＯ3
を主成分とし、ＢａＳｎＯ3 またはＢａＺｒＯ3 のいず
れかを副成分とし、さらに添加物としてＡｌ2 Ｏ3 また
はＢａ（Ｚｎx、Ｎｂ1-x ）Ｏ3 （ｘ＝０．４〜０．
８）のいずれかを含有する誘電体セラミックスからなる
誘電体シートの両面にそれぞれ導体を対向して配置し、
該誘電体シートおよび導体が一体となってインダクタの
機能とコンデンサの機能とを兼ね備える回路を形成し、
前記２つの導体のうち一方の導体に前記電力変換器の主
回路の電流を通流し、前記２つの導体のうち他方にはア
ース線が接続されていて前記一方の導体から前記誘電体
シートを介して流れ込む前記スイッチングノイズに基づ
く電流をアースに導くことを特徴とする。Noise filter of the present invention In order to achieve the above object, according to a noise filter for filtering the switching noise generated with the switching operation of the semiconductor switching elements constituting the power converter, BaTiO 3
As a main component, BaSnO 3 or BaZrO 3 as a subcomponent, and as an additive, Al 2 O 3 or Ba (Zn x , Nb 1-x ) O 3 (x = 0.4 to 0.3).
8) disposing conductors on both sides of a dielectric sheet made of a dielectric ceramic containing any one of the above,
The dielectric sheet and the conductor are integrated to form a circuit having both the function of an inductor and the function of a capacitor,
The current of the main circuit of the power converter flows through one of the two conductors, and a ground wire is connected to the other of the two conductors via the dielectric sheet from the one conductor. The current based on the switching noise flowing to the ground is guided to the ground.
【００１０】ここで、誘電体セラミックスは、ＢａＴｉ
Ｏ3 を主成分とし、ＢａＳｎＯ3 を副成分とし、さらに
添加剤としてＡｌ2 Ｏ3 を１〜６モル％の範囲内で含有
する誘電体セラミックスであることができる。Here, the dielectric ceramic is BaTi
It can be a dielectric ceramic containing O 3 as a main component, BaSnO 3 as a subcomponent, and Al 2 O 3 as an additive in a range of 1 to 6 mol%.
【００１１】また、誘電体セラミックスは、ＢａＴｉＯ
3 を主成分とし、ＢａＺｒＯ3 およびＣａＴｉＯ3 を含
み、さらに添加剤としてＢａ（Ｚｎx 、Ｎｂ1-x ）Ｏ3
（ｘ＝０．４〜０．８）を０．５〜６モル％の範囲内で
含有する誘電体セラミックスであることができる。The dielectric ceramic is made of BaTiO.
3 as a main component, BaZrO 3 and CaTiO 3 , and Ba (Zn x , Nb 1-x ) O 3 as an additive.
(X = 0.4 to 0.8) can be a dielectric ceramic containing 0.5 to 6 mol%.
【００１２】ここで、インダクタの機能とコンデンサの
機能とを兼ね備える回路は、渦巻き形状を有することが
できる。Here, the circuit having both the function of the inductor and the function of the capacitor may have a spiral shape.
【００１３】また、ノイズフィルターを２つ以上直列状
態で接続してもよい。Further, two or more noise filters may be connected in series.
【００１４】また、ノイズフィルターを２つで１セット
とし、このセットを２個以上並列状態で接続してもよ
い。Further, two sets of noise filters may be used as one set, and two or more sets may be connected in parallel.
【００１５】本発明によれば、誘電体シートに用いられ
てきた従来の誘電率の高いＢａＴｉＯ3 系セラミックス
の組成を改良することにより、ＢＤＶ（ＡＣ）を向上さ
せることができる。かかる効果は、ＢａＴｉＯ3 の粒子
と粒子との間の粒界を、誘電率は低いがＢＤＶ（ＡＣ）
が高い添加物で満たすことにより、セラミックス全体の
ＢＤＶ（ＡＣ）を向上させることによるものである。According to the present invention, BDV (AC) can be improved by improving the composition of a conventional BaTiO 3 ceramic having a high dielectric constant used for a dielectric sheet. This effect is due to the fact that the grain boundaries between BaTiO 3 particles have a low dielectric constant but have a BDV (AC)
Is improved by improving the BDV (AC) of the entire ceramic by filling with a high additive.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。なお、各図において、同
一機能を有する部材は同一符号を付して表した。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, members having the same functions are denoted by the same reference numerals.
【００１７】図１（ａ）はノイズフィルターの外観を、
図１（ｂ）はノイズフィルターを図１（ａ）の線ＡＡで
切ったときの断面図を示す。FIG. 1A shows the appearance of a noise filter.
FIG. 1B is a cross-sectional view of the noise filter taken along a line AA in FIG.
【００１８】図１（ａ）および図１（ｂ）において、２
は誘電体シートであり、本発明においては、ＢａＴｉＯ
3 系セラミックスからなる。なお、ＢａＴｉＯ3 系セラ
ミックスについては後述する。In FIGS. 1A and 1B, 2
Is a dielectric sheet, and in the present invention, BaTiO
It consists of 3 series ceramics. The BaTiO 3 ceramic will be described later.
【００１９】誘電体シート２の厚さは、１００μｍ〜１
ｍｍ位の範囲内であることが好ましく、特に０．５〜
０．９ｍｍの範囲であることが好ましい。The thickness of the dielectric sheet 2 is from 100 μm to 1 μm.
It is preferably within the range of about mm, especially 0.5 to
It is preferably in the range of 0.9 mm.
【００２０】誘電体シート２の一方の面（表面）には、
インダクタ兼コンデンサの機能をもつ渦巻き形状のパタ
ーンのインダクタ用導体１が形成されている。インダク
タ用導体１は、主回路（例えば、電力変換器の回路）の
電流を通流させる機能を有する。なお、インダクタ用導
体１は、渦巻き状のコイルパターンと、このコイルパタ
ーンと同形状の打ち抜き状コイルとが半田付けされた二
層構造でもよく、この構造では打ち抜きコイルが電流を
通流させる機能を有する。On one surface (front surface) of the dielectric sheet 2,
A spiral-shaped inductor conductor 1 having an inductor / capacitor function is formed. The inductor conductor 1 has a function of flowing a current of a main circuit (for example, a circuit of a power converter). The inductor conductor 1 may have a two-layer structure in which a spiral coil pattern and a punched coil having the same shape as the coil pattern are soldered. In this structure, the punched coil has a function of passing a current. Have.
【００２１】誘電体シート２の他方の面（裏面）には、
インダクタ用導体１と対向した位置にアース用導体３が
形成されている。アース用導体３は、両末端がリード線
と接合されていて、ノイズ成分の電流を通流させる機能
を有する。ここでいう「ノイズ成分の電流」とは、イン
ダクタ用導体１における主回路パターンに流れる電流が
誘電体シート２を介してアース用導体３に流れ込むノイ
ズ成分による電流をいう。On the other surface (back surface) of the dielectric sheet 2,
A ground conductor 3 is formed at a position facing the inductor conductor 1. The grounding conductor 3 has both ends joined to a lead wire, and has a function of passing a current of a noise component. Here, the “current of the noise component” refers to a current due to a noise component in which the current flowing in the main circuit pattern in the inductor conductor 1 flows into the ground conductor 3 via the dielectric sheet 2.
【００２２】なお、誘電体シート２には、複数枚のノイ
ズフィルターを積層する際、ノイズフィルター相互の位
置決めをしたり固定するために利用される貫通孔（図示
せず）が予め形成されていてもよい。When a plurality of noise filters are laminated, through holes (not shown) used for positioning and fixing the noise filters are formed in the dielectric sheet 2 in advance. Is also good.
【００２３】このノイズフィルター１０を複数枚積層し
て用いる場合には、各ノイズフィルターのインダクタ用
導体の端部同士を直列状態で接続し、接続されない２つ
の端部を電気的な入出力端子として利用することができ
る。同様に、アース用導体も直列状態で接続して用いる
ことができる。ただし、複数枚のノイズフィルターを積
層する場合には、各ノイズフィルター間に絶縁シートが
挟持されている。When a plurality of the noise filters 10 are laminated and used, the ends of the inductor conductors of the respective noise filters are connected in series, and the two unconnected ends are used as electrical input / output terminals. Can be used. Similarly, the grounding conductor can be connected and used in series. However, when a plurality of noise filters are stacked, an insulating sheet is sandwiched between the noise filters.
【００２４】図２（ａ）〜（ｃ）は、４枚のノイズフィ
ルターを積層して用いる電力変換器用ノイズフィルター
の構成を概念的に示す斜視図であり、図２（ａ）および
（ｃ）は磁性体分割コアの外観を示す斜視図であり、
（ｂ）はノイズフィルターを４個積層した状態を示す斜
視図である。FIGS. 2A to 2C are perspective views conceptually showing a configuration of a noise filter for a power converter using four noise filters laminated, and FIGS. 2A and 2C. Is a perspective view showing the appearance of the magnetic material split core,
(B) is a perspective view showing a state where four noise filters are stacked.
【００２５】図２（ｂ）に示すようにノイズフィルター
１０には中央部分にそれぞれ貫通孔１１が予め形成され
ていて、ノイズフィルターを積層する際の相互固定に利
用される。この積層したノイズフィルターを上下方向か
ら図２（ａ）に示す磁性体分割コア４ａおよび図２
（ｃ）に示す磁性体分割コア４ｂを用いて挟み込み、高
分子樹脂材料等で封止する。これにより、４個のノイズ
フィルター１０が一筺体内に収められることになる。な
お、磁性体分割コア４ａ，４ｂ内の中央部には、位置決
めおよび固定用の突起部１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成
されている。また、磁性体分割コア４ａ，４ｂは、入出
力端子のリード線を外部に取り出すために、一辺に開口
部１２ａ，１２ｂが形成された構造となっている。磁性
体分割コア４ａ，４ｂの材料としては、例えばフェライ
トコアを用いることができる。As shown in FIG. 2B, a through-hole 11 is formed in the center of the noise filter 10 in advance, and is used for mutual fixing when laminating the noise filters. This laminated noise filter is vertically separated from the magnetic divided core 4a shown in FIG.
It is sandwiched using the magnetic material divided core 4b shown in FIG. As a result, the four noise filters 10 are housed in one housing. It should be noted that projections 11a and 11b for positioning and fixing are formed at the central portions in the magnetic material divided cores 4a and 4b, respectively. In addition, the magnetic material divided cores 4a and 4b have a structure in which openings 12a and 12b are formed on one side in order to take out the lead wires of the input / output terminals to the outside. As a material of the magnetic material divided cores 4a and 4b, for example, a ferrite core can be used.
【００２６】本発明においては４個のノイズフィルター
は２個を直列状態で接続したものを１セットとし、この
１セットを２個並列状態で用いてもよい。図２（ｂ）に
示すように、１セットの一方のノイズフィルター１０の
渦巻き形状のパターンを逆巻きパターンとすることによ
り、貫通孔１１を通して導体の端部を容易に接続するこ
とができる。この場合には、各セットの一端を入力導体
に、他方の一端を電力変換器等にそれぞれ接続して用い
る。かかる２セットのノイズフィルターを用いる場合の
製造方法は、特願平９−２３３０８０号明細書第１０〜
１４頁に開示されている。In the present invention, four noise filters may be connected in series to form two sets of two noise filters, and one set may be used in parallel. As shown in FIG. 2B, the end of the conductor can be easily connected through the through hole 11 by making the spiral pattern of one set of the noise filters 10 a reverse winding pattern. In this case, one end of each set is connected to an input conductor, and the other end is connected to a power converter or the like. A manufacturing method using such two sets of noise filters is described in Japanese Patent Application No. 9-233080, No. 10-10.
It is disclosed on page 14.
【００２７】ノイズフィルターを複数枚接続することに
より、コイルのターン数を増やし、インダクタを向上さ
せることができる。By connecting a plurality of noise filters, the number of turns of the coil can be increased and the inductor can be improved.
【００２８】本発明において、誘電体シート２はＢａＴ
ｉＯ3 系セラミックスからなる。かかるＢａＴｉＯ3 系
セラミックスは２成分系でも３成分系でもよいが、これ
らに限定されるものではない。例えば２成分系として
は、ＢａＴｉＯ3 −ＢａＳｎＯ3 を主成分としＡｌ2 Ｏ
3 を１〜６モル％含有する誘電体セラミックスであるこ
とが好ましい。かかる誘電体セラミックスでは、ＢａＴ
ｉＯ3 系セラミックス粒界にＡｌ2 Ｏ3 を析出させるこ
とによって、誘電率を低下させることなくＢＤＶ（Ａ
Ｃ）特性を向上させることができる。ここで、Ｓｎはキ
ュリー温度を低温側にシフトさせるためのシフターであ
る。ＢａＴｉＯ3 とＢａＳｎＯ3 の割合は適宜選択する
ことができるが、本発明においては、ＢａＴｉＯ3 ：Ｂ
ａＳｎＯ3 ＝０．９５：０．０５〜０．７０：０．３で
あることが好ましく、さらにはＢａＴｉＯ3 ：ＢａＳｎ
Ｏ3 ＝０．７５：０．２５であることが特に好ましい。In the present invention, the dielectric sheet 2 is made of BaT
It is made of iO 3 ceramics. Such BaTiO 3 -based ceramics may be a two-component system or a three-component system, but is not limited thereto. For example, as a two component system, the main component BaTiO 3 -BaSnO 3 Al 2 O
It is preferable that the dielectric ceramics contain 1 to 6 mol% of 3 . In such dielectric ceramics, BaT
By precipitating Al 2 O 3 at the iO 3 ceramics grain boundary, BDV (A
C) The characteristics can be improved. Here, Sn is a shifter for shifting the Curie temperature to a lower temperature side. The ratio between BaTiO 3 and BaSnO 3 can be appropriately selected, but in the present invention, BaTiO 3 : B
It is preferable that aSnO 3 = 0.95: 0.05 to 0.70: 0.3, and further, BaTiO 3 : BaSn
It is particularly preferred that O 3 = 0.75: 0.25.
【００２９】ＢａＴｉＯ3 系セラミックスの比誘電率
は、キュリー温度付近（約１２０℃）では６０００〜７
０００であるが、何も添加しないＢａＴｉＯ3 およびＢ
ａＳｎＯ3 のみからなる誘電体セラミックスを用いると
ＢＤＶ（ＡＣ）特性は非常に低くなり、電力変換用ノイ
ズフィルターに要求される交流（ＡＣ）で３０００Ｖ以
上のＢＤＶ（ＡＣ）を満たすことができない。誘電体シ
ートの厚さを厚くすれば３０００Ｖ以上のＢＤＶ（Ａ
Ｃ）を達成することはできるが、コンデンサとしての容
量が低下してしまう。また、ノイズフィルターの小型化
のためにはその厚さはできるだけ薄いほうがよい。The relative dielectric constant of BaTiO 3 ceramics is 6000 to 7 near the Curie temperature (about 120 ° C.).
BaTiO 3 and B with no addition
When a dielectric ceramic composed of only aSnO 3 is used, the BDV (AC) characteristics are extremely low, and the alternating current (AC) required for a power conversion noise filter cannot satisfy BDV (AC) of 3000 V or more. If the thickness of the dielectric sheet is increased, the BDV (A
C) can be achieved, but the capacity as a capacitor decreases. In order to reduce the size of the noise filter, it is preferable that its thickness be as small as possible.
【００３０】また３成分系としては、ＢａＴｉＯ3 を主
成分とし、ＢａＺｒＯ3 を副成分とし、かつＣａＴｉＯ
3 を含み、さらに添加剤としてＢａ（Ｚｎx ，Ｎｂ
1-x ）Ｏ3 を０．５〜６モル％含有する誘電体セラミッ
クスであることが好ましい。ただし、ｘ＝０．４〜０．
８であり、ｘ＝０．５であることが特に好ましい。ここ
でＺｒはシフターであり、Ｃａはキュリー温度付近での
誘電率の温度特性を平坦化するためのデプレッサーであ
る。Ｂａ（Ｚｎx ，Ｎｂ1-x ）Ｏ3 は常誘電性であり、
これを添加することによりＢＤＶ（ＡＣ）特性を向上さ
せることができる。３成分を構成するＢａＴｉＯ3 とＢ
ａＺｒＯ3 とＣａＴｉＯ3 の割合は適宜選択することが
できるが、本発明においては、ＢａＴｉＯ3 ：ＢａＺｒ
Ｏ3 ：ＣａＴｉＯ3 ＝０．７〜０．９：０．１５〜０．
２５：０．０１〜０．１であることが好ましく、さらに
はＢａＴｉＯ3 ：ＢａＺｒＯ3 ：ＣａＴｉＯ3 ＝０．７
５：０．２０：０．０５であることが特に好ましい。As a three-component system, BaTiO 3 is used as a main component, BaZrO 3 is used as a subcomponent, and CaTiO 3 is used.
3 and Ba (Zn x , Nb) as an additive.
The 1-x) O 3 is preferably a dielectric ceramics containing 0.5 to 6 mol%. However, x = 0.4-0.
8, and it is particularly preferable that x = 0.5. Here, Zr is a shifter, and Ca is a depressor for flattening the temperature characteristics of the dielectric constant near the Curie temperature. Ba (Zn x , Nb 1-x ) O 3 is paraelectric,
By adding this, BDV (AC) characteristics can be improved. BaTiO 3 and B constituting three components
The ratio between aZrO 3 and CaTiO 3 can be appropriately selected, but in the present invention, BaTiO 3 : BaZr
O 3 : CaTiO 3 = 0.7-0.9: 0.15-0.
25: 0.01 to 0.1, more preferably BaTiO 3 : BaZrO 3 : CaTiO 3 = 0.7
It is particularly preferred that the ratio be 5: 0.20: 0.05.
【００３１】[0031]
【実施例】以下に実施例を用いて説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００３２】実施例１ 誘電体シートが２成分系のＢａＴｉＯ3 系セラミックス
である場合について検討する。図３に、誘電体セラミッ
クスとして０．７５ＢａＴｉＯ3 −０．２５ＢａＳｎＯ
3 にＡｌ2 Ｏ3 を添加した場合の、その添加量とＢＤＶ
（ＡＣ）との関係およびその添加量と比誘電率との関係
を示す。Ａｌ2 Ｏ3 の添加量に対するＢＤＶ（ＡＣ）の
値は左縦軸から、Ａｌ2 Ｏ3 の添加量に対する比誘電率
（εr ）の値は右縦軸から読みとる。ただし、誘電体セ
ラミックスの焼成温度は１３５０℃である。Example 1 A case where the dielectric sheet is a two-component BaTiO 3 ceramic will be discussed. FIG. 3 shows 0.75BaTiO 3 -0.25BaSnO as a dielectric ceramic.
Of Al 2 O 3 to BD3 and BDV
The relationship between (AC) and the relationship between the added amount and the relative dielectric constant are shown. The value of BDV (AC) to the addition amount of Al 2 O 3 is from left vertical axis, the value of the dielectric constant with respect to the addition amount of Al 2 O 3 (epsilon r) is read from the right ordinate axis. However, the firing temperature of the dielectric ceramic is 1350 ° C.
【００３３】電力変換用ノイズフィルターの誘電体シー
トに用いられる誘電体セラミックスの仕様は、比誘電率
が約３０００、ＢＤＶ（ＡＣ）が実行値で３０００Ｖ以
上を満足することが必要である。したがって、誘電体シ
ートの厚さが０．７ｍｍである場合にはＢＤＶ（ＡＣ）
４３００Ｖ／ｍｍの電界強度が必要であり、また比誘電
率は３０００以上が必要である。これらの値を満足する
Ａｌ2 Ｏ3 の添加量は、図３のグラフから３〜６モル％
であればよいことが分かる。また、誘電体シートの厚さ
が１ｍｍならば、ＢＤＶ（ＡＣ）３０００Ｖ／ｍｍ以上
の電界強度が必要であり、かつ比誘電率が３０００以上
を満たさなければならないので、図３のグラフからＡｌ
2 Ｏ3 の添加量は１〜６モル％であることが分かる。誘
電体シートの厚さは適宜選択されるものであり、その厚
さに従って、０．７５ＢａＴｉＯ3 −０．２５ＢａＳｎ
Ｏ3 を主成分とするセラミックスではＡｌ2 Ｏ3 は１〜
６モル％の範囲内の量で添加されるとよいことが分かっ
た。The specifications of the dielectric ceramic used for the dielectric sheet of the noise filter for power conversion are required to have a relative dielectric constant of about 3000 and a BDV (AC) of 3000 V or more as an effective value. Therefore, when the thickness of the dielectric sheet is 0.7 mm, BDV (AC)
An electric field strength of 4300 V / mm is required, and a relative permittivity of 3000 or more is required. The addition amount of Al 2 O 3 satisfying these values is 3 to 6 mol% from the graph of FIG.
It turns out that it is good. Further, if the thickness of the dielectric sheet is 1 mm, an electric field strength of BDV (AC) of 3000 V / mm or more is required and the relative dielectric constant must satisfy 3000 or more.
It can be seen that the added amount of 2 O 3 is 1 to 6 mol%. The thickness of the dielectric sheet is appropriately selected. According to the thickness, 0.75BaTiO 3 -0.25BaSn
In ceramics mainly containing O 3 , Al 2 O 3 is 1 to
It has been found that it may be added in an amount in the range of 6 mol%.
【００３４】かかる誘電体セラミックスを用いて図１に
示すようなノイズフィルターを作製した。これを４枚用
いて２枚ずつの２セットとし、これを図２に示すような
磁性体分割コアに実装した。磁性体分割コアの開口部か
らは、１セットめのノイズフィルターの入出力端子と、
２セットめのノイズフィルターの入出力端子とがリード
線で引き出された形となる。これらの突出したリード端
子をプリント配線基板のソケット等にピン挿入された形
で表面実装の形で半田接合し、基板と一体化された１つ
の実装部品を作製した。Using such dielectric ceramics, a noise filter as shown in FIG. 1 was manufactured. These were used as four sets to form two sets of two sheets each, which were mounted on a magnetic material split core as shown in FIG. From the opening of the magnetic split core, the input and output terminals of the first set of noise filters,
The input and output terminals of the second set of noise filters are drawn out with lead wires. These protruding lead terminals were solder-bonded in a form of surface mounting with pins inserted into a socket or the like of a printed wiring board, thereby producing one mounted component integrated with the board.
【００３５】実施例２ 誘電体シートが３成分系のＢａＴｉＯ3 系セラミックス
である場合について検討する。図４に、誘電体セラミッ
クスとして０．７５ＢａＴｉＯ3 −０．２０ＢａＺｒＯ
3 −０．０５ＣａＴｉＯ3 にＢａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ
0.5 ）Ｏ3 を添加した場合における、ＢＤＶ（ＡＣ）ま
たは比誘電率に及ぼす影響を示す。Ｂａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎ
ｂ0.5 ）Ｏ3 の添加量に対するＢＤＶ（ＡＣ）の値は左
縦軸から、Ｂａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ0.5 ）Ｏ3 の添加量に
対する比誘電率（εr ）の値は右縦軸から読みとる。た
だし、焼成温度は１２００℃である。Example 2 The case where the dielectric sheet is a three-component BaTiO 3 ceramic is examined. FIG. 4 shows 0.75 BaTiO 3 -0.20 BaZrO as a dielectric ceramic.
3 -0.05CaTiO 3 to Ba (Zn 0.5, Nb
0.5 ) The effect of adding O 3 on BDV (AC) or relative permittivity is shown. Ba (Zn 0.5 , N
The value of BDV (AC) for the amount of b 0.5) O 3 is from left vertical axis, the value of the Ba (Zn 0.5, Nb 0.5) dielectric constant relative to the addition amount of O 3 (ε r) is read from the right vertical axis . However, the firing temperature is 1200 ° C.
【００３６】電力変換用ノイズフィルターの誘電シート
に用いられる誘電セラミックスの仕様は、上述のとお
り、比誘電率が約３０００、ＢＤＶ（ＡＣ）が実行値で
３０００Ｖ以上を満足することが必要である。したがっ
て、誘電体シートの厚さが０．５ｍｍである場合にはＢ
ＤＶ（ＡＣ）６０００Ｖ／ｍｍの電界強度が必要であ
り、また比誘電率は３０００以上が必要である。これら
の値を満足するＢａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ0.5 ）Ｏ3 の添加
量は、図４のグラフから１．８〜６モル％であり、２モ
ル％の添加でＡＣ３０００Ｖ以上のＢＤＶ（ＡＣ）を達
成することができることが分かる。また、誘電体シート
の厚さが１ｍｍならば、ＢＤＶ（ＡＣ）３０００Ｖ／ｍ
ｍ以上の電界強度が必要であり、かつ比誘電率が３００
０以上を満たさなければならないので、図４のグラフか
らＢａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ0.5 ）Ｏ3 の添加量は０．５〜
６モル％であることが分かる。よって誘電体シートの厚
さにしたがって、０．７５ＢａＴｉＯ3 −０．２０Ｂａ
ＺｒＯ3 −０．０５ＣａＴｉＯ3 を主成分とするセラミ
ックスではＢａ（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ0.5 ）Ｏ3 を０．５〜
６モル％の範囲内で添加すればよいことが分かった。As described above, the dielectric ceramics used for the dielectric sheet of the power conversion noise filter must have a relative dielectric constant of about 3000 and a BDV (AC) value of 3000 V or more. Therefore, when the thickness of the dielectric sheet is 0.5 mm, B
An electric field strength of DV (AC) 6000 V / mm is required, and a relative permittivity of 3000 or more is required. The amount of Ba (Zn 0.5 , Nb 0.5 ) O 3 that satisfies these values is 1.8 to 6 mol% from the graph of FIG. 4, and BDV (AC) of 3000 V AC or more can be obtained by adding 2 mol%. It can be seen that this can be achieved. In addition, if the thickness of the dielectric sheet is 1 mm, BDV (AC) 3000 V / m
m and a relative dielectric constant of 300 or more
0 or more, the amount of Ba (Zn 0.5 , Nb 0.5 ) O 3 is 0.5 to 0.5 from the graph of FIG.
It turns out that it is 6 mol%. Therefore, according to the thickness of the dielectric sheet, 0.75BaTiO 3 -0.20Ba
In ceramics containing ZrO 3 -0.05CaTiO 3 as a main component, Ba (Zn 0.5 , Nb 0.5 ) O 3 is 0.5 to 0.5 %.
It was found that the addition should be performed within the range of 6 mol%.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明によれば、高い誘電率と高いＢＤ
Ｖを有し、かつ小型で厚さが薄いノイズフィルターを得
ることができた。また、本発明によれば、簡単な製造工
程により作製されるので実装が容易で、安価なノイズフ
ィルターを得ることができた。さらに本発明において
は、薄い誘電体シートを使用するので、大きな静電容量
を得ることができた。According to the present invention, a high dielectric constant and a high BD
A noise filter having a small size and a small thickness was obtained. Further, according to the present invention, an inexpensive noise filter which can be easily mounted since it is manufactured by a simple manufacturing process can be obtained. Further, in the present invention, since a thin dielectric sheet is used, a large capacitance can be obtained.
【図１】（ａ）はノイズフィルターの模式的斜視図であ
り、（ｂ）は（ａ）における線ＡＡで切った時の断面図
である。FIG. 1A is a schematic perspective view of a noise filter, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG.
【図２】（ａ）は磁性体分割コアの斜視図を示し、
（ｂ）はノイズフィルターの斜視図を示し、（ｃ）は磁
性体分割コアの斜視図を示す。FIG. 2A is a perspective view of a magnetic material split core,
(B) shows a perspective view of the noise filter, and (c) shows a perspective view of the magnetic material divided core.
【図３】ＢａＴｉＯ3 −ＢａＳｎＯ3 系セラミックスの
ＢＤＶ（ＡＣ）または比誘電率とＡｌ2 Ｏ3 の添加量と
の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between BDV (AC) or relative dielectric constant of BaTiO 3 —BaSnO 3 ceramics and the amount of Al 2 O 3 added.
【図４】ＢａＴｉＯ3 −ＢａＺｒＯ3 −ＣａＴｉＯ3 系
セラミックスのＢＤＶ（ＡＣ）または比誘電率のＢａ
（Ｚｎ0.5 ，Ｎｂ0.5 ）Ｏ3 の添加量との関係を示すグ
ラフである。FIG. 4 shows BDV (AC) or Ba of relative permittivity of BaTiO 3 —BaZrO 3 —CaTiO 3 ceramics.
(Zn 0.5, Nb 0.5) is a graph showing the relationship between the amount of O 3.
１ インダクタ用導体 ２ 誘電体シート ３ アース用導体 ４ａ，４ｂ 磁性体分割コア １０ 電力変換用ノイズフィルター １１ 貫通孔 １１ａ，１１ｂ 突起部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inductor conductor 2 Dielectric sheet 3 Grounding conductor 4a, 4b Magnetic substance divided core 10 Power conversion noise filter 11 Through-hole 11a, 11b Projection
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G031 AA04 AA06 AA11 AA12 AA14 AA26 AA29 AA31 AA32 BA09 GA02 GA19 5E001 AB03 AC02 AD05 AE00 AE02 AE03 AE04 AF03 AJ01 AJ02 AZ01 5E070 AA05 AB01 BA06 CB06 CB12 CC02 DA12 DB02 EA05 5J024 AA01 DA05 DA29 DA35 EA08 FA04 KA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 4G031 AA04 AA06 AA11 AA12 AA14 AA26 AA29 AA31 AA32 BA09 GA02 GA19 5E001 AB03 AC02 AD05 AE00 AE02 AE03 AE04 AF03 AJ01 AJ02 AZ01 5E070 AA05 AB01 BA06 CB06 DA02 CC05 DA29 DA35 EA08 FA04 KA01
Claims (6)
子のスイッチング動作に伴って発生するスイッチングノ
イズを濾波するためのノイズフィルターであって、Ｂａ
ＴｉＯ3 を主成分とし、ＢａＳｎＯ3 またはＢａＺｒＯ
3 のいずれかを副成分とし、さらに添加物としてＡｌ2
Ｏ3 またはＢａ（Ｚｎx 、Ｎｂ1-x ）Ｏ3 （ｘ＝０．４
〜０．８）のいずれかを含有する誘電体セラミックスか
らなる誘電体シートの両面にそれぞれ導体を対向して配
置し、該誘電体シートおよび導体が一体となってインダ
クタの機能とコンデンサの機能とを兼ね備える回路を形
成し、前記２つの導体のうち一方の導体に前記電力変換
器の主回路の電流を通流し、前記２つの導体のうち他方
にはアース線が接続されていて前記一方の導体から前記
誘電体シートを介して流れ込む前記スイッチングノイズ
に基づく電流をアースに導くことを特徴とするノイズフ
ィルター。1. A noise filter for filtering switching noise generated in accordance with a switching operation of a semiconductor switch element constituting a power converter, comprising:
TiO 3 as a main component, BaSnO 3 or BaZrO
3 as an auxiliary component, and as an additive, Al 2
O 3 or Ba (Zn x , Nb 1-x ) O 3 (x = 0.4
To 0.8), a conductor is disposed on both sides of a dielectric sheet made of a dielectric ceramic containing any one of the above, and the dielectric sheet and the conductor are integrated to provide an inductor function and a capacitor function. Forming a circuit that also serves as a conductor, and allows the current of the main circuit of the power converter to flow through one of the two conductors, and a ground wire is connected to the other of the two conductors so that the one conductor A current based on the switching noise flowing from the substrate through the dielectric sheet to a ground.
3 を主成分とし、ＢａＳｎＯ3 を副成分とし、さらに添
加剤としてＡｌ2 Ｏ3 を１〜６モル％の範囲内で含有す
る誘電体セラミックスであることを特徴とする請求項１
に記載のノイズフィルター。2. The method according to claim 1, wherein the dielectric ceramic is BaTiO.
3. A dielectric ceramic containing 3 as a main component, BaSnO 3 as a sub-component, and Al 2 O 3 as an additive in a range of 1 to 6 mol%.
The noise filter according to 1.
3 を主成分とし、ＢａＺｒＯ3 およびＣａＴｉＯ3 を含
み、さらに添加剤としてＢａ（Ｚｎx 、Ｎｂ1-x ）Ｏ3
（ｘ＝０．４〜０．８）を０．５〜６モル％の範囲内で
含有する誘電体セラミックスであることを特徴とする請
求項１に記載のノイズフィルター。3. The method according to claim 2, wherein the dielectric ceramic is BaTiO.
3 as a main component, BaZrO 3 and CaTiO 3 , and Ba (Zn x , Nb 1-x ) O 3 as an additive.
2. The noise filter according to claim 1, wherein the dielectric ceramic contains (x = 0.4 to 0.8) in a range of 0.5 to 6 mol%.
能とを兼ね備える回路が、渦巻き形状を有することを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載のノイズフィ
ルター。4. The noise filter according to claim 1, wherein the circuit having the function of the inductor and the function of the capacitor has a spiral shape.
ズフィルターを２つ以上直列状態で接続することを特徴
とするノイズフィルター。5. A noise filter comprising two or more noise filters according to claim 1 connected in series.
ズフィルターを２つで１セットとし、該セットを２個以
上並列状態で接続することを特徴とするノイズフィルタ
ー。6. A noise filter, comprising two sets of the noise filters according to claim 1 and two or more sets connected in parallel.
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