JP2001135901A - プリント回路基板 - Google Patents

プリント回路基板

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JP2001135901A
JP2001135901A JP31462199A JP31462199A JP2001135901A JP 2001135901 A JP2001135901 A JP 2001135901A JP 31462199 A JP31462199 A JP 31462199A JP 31462199 A JP31462199 A JP 31462199A JP 2001135901 A JP2001135901 A JP 2001135901A
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JP
Japan
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substrate
ferromagnetic material
printed circuit
circuit board
noise
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JP31462199A
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Minoru Takatani
稔 高谷
Toshiichi Endo
敏一 遠藤
Tetsuya Umemura
哲也 梅村
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】基板上の搭載部品を増加させず、すなわち基板
を拡大することなくノイズ除去作用が得られるプリント
回路基板を提供する。 【解決手段】基板1A上の配線2に、電流の流れる方向
に垂直の磁化容易軸を持つパーマロイ等の金属製強磁性
材料層13を固着してインダクタンス値を高くする。ま
た、基板1Aを、磁性粉を混合した樹脂により構成し、
高周波領域におけるノイズ除去作用を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板
に係り、より詳しくはノイズ除去のための構成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子機器のデジタル化および高周波化に
伴い、該電子機器から輻射されるノイズおよび該ノイズ
による該電子機器の誤動作等が問題になっている。従
来、ケーブル等において信号に混在しているノイズを除
去するため、例えば特開昭56−107480号公報に
示されるように、基板上にノイズ除去のためのインピー
ダンス素子やローパスフィルタを搭載している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のノイズ対策部品を基板に搭載すると、そのノイズ対策
部品の搭載分だけ基板を拡大する必要があり、小型軽量
化の障害となり、コストアップにもつながるという問題
点がある。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑み、基板上の搭
載部品を増加させず、すなわち基板を拡大することなく
ノイズ除去作用が得られるプリント回路基板を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1のプリント回路
基板は、基板上の配線に、電流の流れる方向に垂直の磁
化容易軸を持つ金属製強磁性材料層を固着したことを特
徴とする。
【0006】請求項1においては、配線上に固着した金
属製強磁性材料層は、磁化容易軸が電流の流れる方向に
対して垂直方向となっているので、ノイズ電流が流れた
際に、大きなインダクタンスを得ることができ、比較的
周波数の低い領域においてノイズを除去することができ
る。
【0007】請求項2のプリント回路基板は、請求項1
において、前記金属製強磁性材料層を複数層備え、該各
強磁性材料層間に銅層を介在させたことを特徴とする。
【0008】請求項2において、強磁性材料としてパー
マロイ等を設ければ、厚みを大きくすると剥離を生じや
すくなるが、磁性材料層間に銅層を介在させることによ
り、トータルの磁性材料の厚みが大きくかつ剥離の生じ
ない磁性材料を得ることができる。
【0009】請求項3のプリント回路基板は、請求項1
または2において、基板を磁性粉を混合した樹脂からな
るものにより構成したことを特徴とする。
【0010】このように、基板を樹脂に磁性粉を混合し
たものによって構成することにより、高周波領域での損
失を増加させ、不要な高周波ノイズを除去することがで
きる。前記金属製強磁性材料においては、20MHz以
上になると比透磁率が下がってしまうが、磁性粉を樹脂
に混合した基板では高周波領域における損失を増加させ
ることができる。
【0011】請求項4のプリント回路基板は、請求項3
において、前記基板が比透磁率100以上のNi−Zn
フェライトからなる磁性粉を樹脂に50wt%〜90w
t%混合してなることを特徴とする。
【0012】このように、Ni−Zn系フェライトの粉
末を混合した樹脂の成形体によって基板を構成すれば、
高周波領域での損失を増大させ、不要な高周波ノイズを
除去することができる。フェライトの混合比が50wt
%未満では著しく磁気特性が低下するため、所望の特性
は得られない。また、混合比が90wt%を超えると、
樹脂の流動性が著しく悪くなるため、インジェクション
成形等の成形の際の寸法精度が悪くなり、取扱いが困難
となる。また、比透磁率が100未満のNi−Znフェ
ライトでは磁気特性が低下するため、所望の特性が得ら
れない。なお、Mn−Zn系フェライトでは電気抵抗が
低いため、樹脂中に混合した場合、絶縁性の問題があっ
て高周波領域における特性が得られず、高周波ノイズ除
去の用途には適しない。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるノイズ対策を
施すプリント回路基板のパターンの一例である。該基板
1は樹脂基板(FR−4)上に銅電極(以下配線と称
す)2のパターニングを施し、かつ電子部品が搭載でき
るようにランド3が設けられたものである。本発明にお
いては、配線2上の必要部分、すなわちノイズを除去す
る必要のある部分にノイズ除去のための処理を施す。
【0014】図2は図1において点線で囲まれた領域4
を拡大して本発明による処理を説明するものである。図
2(A)はこの領域4におけるパターンを示しており、
例えば基板1の厚みは0.8mm、配線2の厚みは18
μm、幅W1は1mm、ノイズ除去処理を施す長さL1
は4mm、ランド3の縦幅L2は1mm、横幅W2は2
mm、間隔Gは1mmに設定されたものである。
【0015】このパターンにおいて、強磁性材料である
パーマロイ(鉄15〜25%、ニッケル75〜85%)
のメッキを配線2上に施すことにより、磁歪がほぼ0の
磁性膜を実現することができる。パーマロイメッキを施
すに当たり、まず、電子部品を半田付けするランド3上
へのメッキ防止と、他のメッキ不要な領域へのメッキ防
止を図るため、図2(B)、図3(A)に示すように、
領域4におけるランド3上と、領域4以外の他の領域に
レジスト5によるマスキングを施した。
【0016】次に図3(A)に示すように、プラスチッ
ク容器6のなかに300g/lの濃度の硝酸ニッケル液
を入れ、その液中に8g/lの濃度となるように硫酸鉄
を溶け込ませてメッキ液7とし、メッキ液7の温度を4
0℃、pHを希硫酸により約2.5に調整した。そして
そのメッキ液7中にニッケル板からなる陽極板9と基板
1とを、基板1のメッキ面が陽極板9に対面するように
セットした。また、容器6の外側にマグネット等の磁場
発生装置12を置き、直流電源10により配線2に電流
を流したときに、配線2の方向と、磁場発生装置12に
よる磁束の方向とが平行になるようにセットした。
【0017】そして、直流電源10の陽極、陰極をそれ
ぞれワイヤ11により陽極板9、基板1に接続し、電流
値を約30〜40mAに調整し、約30分メッキした。
これにより付着したパーマロイの組成はニッケル80
%、鉄20%であり、厚みは約10μmであった。そし
て、先の工程で付着させたレジスト5を除去するため、
5%水酸化ナトリウム水溶液中に基板1を浸漬して剥離
した。これにより、図2(C)に示すように、前記領域
5上の配線2上にパーマロイでなる強磁性材料層13が
固着されたものを得た。
【0018】このようにして強磁性材料層13を配線2
上に固着させた基板1のインダクタンス特性を図4
(A)に示す。強磁性材料層13を施していない図2
(A)の配線2、ランド3の図示部分の両端14、15
間に1MHzにおけるインダクタンス値は約1.8nH
であり、一方、図2(C)に示すように、パーマロイで
なる強磁性材料層13を固着した配線2、ランド3にお
ける前記両端14、15間のインダクタンス値は約6.
8nHとなり、約3.5倍の値が得られた。
【0019】また、図3(B)に示すように、パーマロ
イでなる複数の強磁性材料層13を、その間に銅層17
を介在させてメッキすることにより、さらにインダクタ
ンス値を上げることができる。図3(B)の構造を実現
するため、図2(B)に示したように、レジスト5を付
けた状態でパーマロイでなる強磁性材料層13をメッキ
した後、レジスト5を残したままで基板1を硫酸銅液中
に入れ、電流値3Aで約3分電解メッキを施すことによ
り、前記強磁性材料層13上に約2μmの銅層17を形
成した。その後、前記同様に銅層17上に2番目の強磁
性材料層13を前記の電解メッキにより10μmの厚み
に形成した。その後、レジスト5を前記5%水酸化ナト
リウム水溶液により剥離した。
【0020】このように2層に強磁性材料層13を形成
したものにおいて、前記両端14、15間のインダクタ
ンス値の周波数特性は図4(B)に示すようになり、1
MHzにおけるインダクタンス値は約8.3nHとあが
り、強磁性材料層13を設けない場合の約4.5倍の値
が得られ、強磁性材料層13が単層の場合より高い値が
得られた。このように、複数の強磁性材料層13間に銅
層17を介在させることにより、脆いパーマロイでもト
ータルの厚みを増やした複数層の強磁性材料層13を実
現することができ、インダクタンス値を高めることがで
きる。
【0021】図5(A)、(B)は本発明の他の実施の
形態をそれぞれ示す斜視図、側面図である。本実施の形
態は、基板1Aとして、エポキシ樹脂に比透磁率が70
0で平均粒径が約50μmのNi−Znフェライトの破
砕粉を約70wt%混合した樹脂基板を用いたものであ
る。この基板1Aの比透磁率は約4.5であった。基板
1A上に配線2上には前記強磁性材料層13が1層また
は前述のように銅層17を挟んで形成する。
【0022】図6は、前記FR−4基板1を用い、強磁
性材料層13を設けない場合の前記配線2、ランド3の
両端14、15間のインピーダンスの周波数特性と、基
板1Aとして前記70wt%のNi−Zn粉を混合した
エポキシ樹脂板を用い、強磁性材料層13を設けない場
合の前記両端14、15間のインピーダンスの周波数特
性を比較して示す図である。図示のように、1GHzに
おける従来の基板1のインピーダンス値は約10Ωであ
り、一方本発明による磁性粉混合の基板においては約2
5Ωとなり、約2.5倍のインピーダンス値を得ること
ができた。したがって、高周波領域におけるノイズ除去
作用が得られる。また、強磁性材料層13と共に磁性粉
混合基板1Aを用いることにより、広い周波数領域でノ
イズ除去が可能な基板が得られる。しかも基板1Aは基
板そのものであって、サイズを大きくする必要がなく、
また、強磁性材料層層13は配線2上に設けられるの
で、基板1のスペースを取ることが無く、省スペース化
に益する。
【0023】次に前記樹脂と磁性粉とからなる基板1A
として好適な磁性粉の材料と混合率について検討した結
果について説明する。図7(A)、(B)は、それぞれ
Ni−Znフェライトでなる磁性粉の比透磁率μの違い
による比透磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”を、比透
磁率μが10、100、1000の磁性粉を用いた場合
について示すものである。なお、この場合、磁性粉の混
合率は70wt%である。図7から、高周波領域におけ
るインピーダンスに対する影響の大きい虚数部分μ”に
高い値を得るには、比透磁率100以上であることが好
ましいことが分かる。
【0024】図8(A)、(B)は、Ni−Znでなる
比透磁率μが700の磁性粉の樹脂に対する混合率を5
0、65、80wt%と変化させた場合の比透磁率μの
実数部分μ’、虚数部分μ”の変化を示すものである。
図8から分かるように磁性粉の混合率の低下に伴い比透
磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”は共に低下する。磁
性粉の混合率が50wt%の場合、比透磁率の実数部分
μ’の値は真空のμ’=1の2倍にも満たなくなり、所
望の特性を得るには磁性粉の混合率は50wt%以上で
あることが好ましい。一方、磁性粉の混合率が90wt
%を越えると、成形の際の寸法精度が悪くなるため、取
扱いが困難となる。従って磁性粉の混合率は50〜90
wt%とすることが好ましい。
【0025】
【発明の効果】請求項1によれば、基板上の配線に、電
流の流れる方向に垂直の磁化容易軸を持つ金属製強磁性
材料層を固着したので、比較的低周波領域のノイス除去
が可能となり、所定の用途において、基板上にノイズ対
策部品を搭載する必要がなくなり、基板上の搭載部品を
増加させず、すなわち基板を拡大することなく実現で
き、小型軽量化に寄与する。また、配線上に固着した金
属製強磁性材料層は、磁化容易軸が電流の流れる方向に
対して垂直方向となっているので、ノイズ電流が流れた
際に、大きなインダクタンスを得ることができる。
【0026】請求項2によれば、請求項1において、複
数の強磁性材料層を、その磁性材料層間に銅層を介在さ
せて設けたので、トータルの磁性材料の厚みが大きくか
つ剥離の生じない磁性材料を得ることができ、より大き
なインピーダンス値を得ることができる。
【0027】請求項3によれば、請求項1または2にお
いて、基板を磁性粉を混合した樹脂からなるものにより
構成したので、高周波領域での損失を増加させ、不要な
高周波ノイズを除去することができ、より広い周波数領
域におけるノイズ除去が可能となり、基板も拡大する必
要がない。
【0028】請求項4によれば、請求項3において、前
記基板が比透磁率100以上のNi−Znフェライトか
らなり、該磁性粉を樹脂に50wt%〜90wt%混合
してなるので、高周波領域での損失を増大させ、不要な
高周波ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるノイズ除去手段を施すプリント回
路基板の配線パターンを示す平面図である。
【図2】(A)、(B)、(C)は本発明において基板
上に配設する金属製強磁性材料層をメッキにより形成す
る場合の工程を示す図である。
【図3】(A)は本発明において、金属製強磁性材料層
を配線上に形成する装置構成の一例を示す図、(B)は
本発明の他の実施の形態を示す基板の側面図である。
【図4】(A)は本発明において、金属製強磁性材料層
形成によるインダクタンス値の周波数特性図、(B)は
さらに複数の金属製強磁性材料層を形成した場合のイン
ダクタンス値の周波数特性図である。
【図5】(A)は樹脂と磁性粉でなる本発明による基板
の他の実施の形態を示す斜視図、(B)は(A)の側面
図である。
【図6】本発明において、樹脂と磁性粉でなる基板を作
製した場合のインピーダンス値の周波数特性図である。
【図7】(A)、(B)は本発明において、それぞれN
i−Znフェライトでなる磁性粉の比透磁率μの違いに
よる透磁率の実数部分μ’と虚数部分μ”の周波数特性
を比透磁率μが10、100、1000である場合につ
いて示す。
【図8】(A)、(B)は本発明において、Ni−Zn
でなる比透磁率700の磁性粉の樹脂に対する混合率を
50、65、80wt%と変化させて基板を構成した場
合の比透磁率μの実数部分μ’、虚数部分μ”の周波数
特性を示すものである。
【符号の説明】
1、1A:プリント回路基板、2:配線、3:ランド、
5:レジスト、6:プラスチック容器、7:メッキ液、
9:陽極板、10:直流電源、12:磁界発生装置、1
3:強磁性材料層、17:銅層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 哲也 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 4E351 AA01 AA03 BB01 BB11 BB14 BB33 BB35 BB38 BB42 CC06 DD04 DD19 DD21 DD50 DD52 GG07 GG09 5E041 AA07 AB01 BB05 CA10 HB00 NN04 NN14 5E338 AA01 AA16 CC01 CD03 EE13 EE22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上の配線に、電流の流れる方向に垂直
    の磁化容易軸を持つ金属製強磁性材料層を固着したこと
    を特徴とするプリント回路基板。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記金属製強磁性材料層を複数層備え、該各強磁性材料
    層間に銅層を介在させたことを特徴とするプリント回路
    基板。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記基板を、
    磁性粉を混合した樹脂により構成したことを特徴とする
    プリント回路基板。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記基板が比透磁率100以上のNi−Znフェライト
    からなる該磁性粉を樹脂に50wt%〜90wt%混合
    してなることを特徴とするプリント回路基板。
JP31462199A 1999-11-05 1999-11-05 プリント回路基板 Withdrawn JP2001135901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008035657A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 電力変換装置のパワーモジュール

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Date Code Title Description
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Effective date: 20070109