JP2004221735A - 伝送線路型ノイズフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】誘電体や磁性体の材料とは関係なく、フィルタ特性を調整することができる伝送線路型ノイズフィルタおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】リファレンス用外部電極１３，１４の外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａの材料として、ＲｕＯ_２などの高抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。一方、伝送線路３の材料としては、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌなどの低抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。これにより、リファレンス用外部電極１３，１４の抵抗が、伝送線路３の抵抗より大きくなる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送線路型ノイズフィルタ、特に電子機器のデジタル信号線を伝わる電磁ノイズを除去する伝送線路型ノイズフィルタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、伝送線路型ノイズフィルタとして、誘電体や磁性体からなる絶縁体の内部に伝送線路とグランド電極を配置するとともに、伝送線路とグランド電極が絶縁体を介して対向してストリップライン構造を構成しているものが知られている。
【０００３】
なお、本発明とは構造上および回路上全く異なるが、特許文献１に記載のノイズフィルタも知られている。このノイズフィルタは、グランドライン導体コイルパターンを構成する金属材料に抵抗率が比較的大きな材料を用いて、グランドラインコイルの抵抗値を信号ラインコイルの抵抗値よりも大きくしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１３６０６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伝送線路型ノイズフィルタにおいては、カットオフ周波数などのフィルタ特性が誘電体や磁性体の材料によって決定されてしまうことが多かった。例えば、フェライトを用いた伝送線路型フィルタの場合には、フェライトの透磁率によってフィルタのカットオフ特性が決定される。従って、所望のフィルタ特性を得るためには、それに対応した材料を選定しなければならず、設計の自由度が低いという問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、誘電体や磁性体の材料とは関係なく、フィルタ特性を調整することができる伝送線路型ノイズフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタは、伝送線路と絶縁体層と広面積のリファレンス電極を積み重ねて、伝送線路とリファレンス電極が絶縁体層を介して対向している積層体を構成し、積層体の表面に伝送線路に電気的に接続された信号ライン用外部電極とリファレンス電極に電気的に接続されたリファレンス用外部電極とをそれぞれ設け、リファレンス用外部電極の材料の抵抗率を他の電極材料の抵抗率より高くしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタは、伝送線路と絶縁体層と広面積のリファレンス電極を積み重ねて、伝送線路とリファレンス電極が絶縁体層を介して対向している積層体を構成し、リファレンス電極の材料の抵抗率を他の電極材料の抵抗率より高くしたことを特徴とする。
【０００９】
以上の構成において、伝送線路とリファレンス電極との間に分布定数型のキャパシタンス成分が発生し、そのキャパシタンス成分に直列に、リファレンス用外部電極やリファレンス電極が有する抵抗成分が挿入される。これにより、伝送線路は損失をもつようになり、ノイズフィルタ（ローパスフィルタ）として作用する。
【００１０】
また、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタの製造方法は、前述の特徴を有する伝送線路型ノイズフィルタのリファレンス用外部電極やリファレンス電極の材料の抵抗率を変えることにより、フィルタ特性が異なる伝送線路型ノイズフィルタを種々製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１実施形態、図１〜図７］
図１に示すように、伝送線路型ノイズフィルタ１は、概略、伝送線路導体パターン３ａ，３ｂ，３ｃをそれぞれ表面に設けた絶縁性シート２と、広面積のリファレンス電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄをそれぞれ表面に設けた絶縁性シート２と、予め電極を表面に設けていない保護用絶縁性シート２とで構成されている。
【００１３】
伝送線路導体パターン３ａ〜３ｃは、絶縁性シート２に設けたビアホール５を介して電気的に直列に接続され、蛇行形状の伝送線路３を形成している。ただし、伝送線路３は直線形状や螺旋形状（渦巻形状）などであってもよい。伝送線路導体パターン３ａ〜３ｃを設けた絶縁性シート２とリファレンス電極６ａ〜６ｄを設けた絶縁性シート２は交互に積み重ねられ、伝送線路導体パターン３ａ〜３ｃとリファレンス電極６ａ〜６ｄは絶縁性シート２を介して対向している。
【００１４】
絶縁性シート２は、フェライトなどの磁性体材料やセラミックなどの誘電体材料、もしくは、ガラスなどの絶縁材料を、結合剤などと一緒に混練し、シート状に成形したものである。本第１実施形態では、誘電体材料を使用した。
【００１５】
伝送線路導体パターン３ａ〜３ｃやリファレンス電極６ａ〜６ｄは、スクリーン印刷、スパッタリング、蒸着、フォトリソグラフィなどの方法により形成される。材料としては、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌなどの低抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。これらの導電材料は、抵抗率が約０．０２〜０．０４μΩｍである。ビアホール５は、絶縁性シート２にレーザ加工やパンチング加工などにより、予めビアホール用孔を形成し、そのビアホール用孔に導電材料を充填したり、ビアホール用孔にめっきを施したりすることによって形成される。
【００１６】
以上の絶縁性シート２は積み重ねられた後、一体的に焼成され、図２に示す積層体１０とされる。積層体１０の手前側の側面および奥側の側面にはそれぞれ信号ライン用外部電極１１，１２が形成されている。積層体１０の左右の側面には、それぞれリファレンス用外部電極１３，１４が形成されている。これらの外部電極１１〜１４は、図３に示すように、外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａを塗布、焼付けた後、Ｎｉやはんだのめっき膜１３ｂ，１４ｂで被覆することにより形成される。
【００１７】
ここで、本第１実施形態では、リファレンス用外部電極１３，１４の外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａの材料として、ＲｕＯ_２などの高抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。これらの材料は、抵抗率が約０．４〜０．６μΩｍである。これにより、リファレンス用外部電極１３，１４の抵抗は伝送線路３の抵抗より大きくなる。一方、信号ライン用外部電極１１，１２の外部電極用ペースト膜の材料としては、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌなどの低抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。これらの材料は、抵抗率が約０．０２〜０．０４μΩｍである。
【００１８】
信号ライン用外部電極１１には、伝送線路３の一端（すなわち、伝送線路導体パターン３ａの端部）が電気的に接続されている。信号ライン用外部電極１２には、伝送線路３の他端（すなわち、伝送線路導体パターン３ｃの端部）が電気的に接続されている。リファレンス用外部電極１３，１４には、リファレンス電極６ａ〜６ｄの端部が外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａに直接に接触して電気的に接続されている。本第１実施形態の場合、リファレンス用外部電極１３，１４は接地される。
【００１９】
図４は伝送線路型ノイズフィルタ１の等価回路図である。図４において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…は伝送線路３のインダクタンス成分、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…はリファレンス用外部電極１３，１４の抵抗成分である。また、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…は伝送線路３とリファレンス電極６（６ａ〜６ｄ）との間に発生するキャパシタンス成分である。このように、リファレンス用外部電極１３，１４に高抵抗金属材料を使用することにより、キャパシタンス成分Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…にそれぞれ抵抗成分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…が直列に挿入される。
【００２０】
図４に示された等価回路を有する伝送線路型ノイズフィルタ１の特性インピーダンスＺ_０は、伝送線路単位長さあたりのインダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣ、キャパシタンスに直列に入る抵抗をＲとすると、以下の式で表示され、損失をもつ（ノイズ除去効果をもつ）ことがわかる。
Ｚ（０）＝｛（Ｌ／Ｃ）＋ｊωＬＲ｝^１／２
ω：角周波数
【００２１】
図５は、図４に示された等価回路を有する伝送線路型ノイズフィルタ１の反射損失（Ｓ１１）特性および挿入損失（Ｓ２１）特性を計算した結果をグラフで示したものである。このとき、伝送線路単位長さあたりのインダクタンスＬ＝０．５μＨ／ｍ、キャパシタンスＣ＝２００ｐＦ／ｍ、抵抗Ｒ＝１Ω／ｍとし、伝送線路３の長さを１０ｃｍとした。図５より、この伝送線路型ノイズフィルタ１が反射の少ないノイズフィルタ（ローパスフィルタ）として機能することがわかる。
【００２２】
さらに、伝送線路単位長さあたりの抵抗Ｒ＝０．１Ω／ｍとした場合の計算結果を図６に示し、Ｒ＝１０Ω／ｍとした場合の計算結果を図７に示す。このように、抵抗Ｒの値を変化させることにより、フィルタ特性の異なる伝送線路型ノイズフィルタ１を種々製造することができる。具体的には、リファレンス用外部電極１３，１４の外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａの材料や厚みなどを変更することで抵抗Ｒの値を変化させることができる。
【００２３】
［第２実施形態］
第２実施形態の伝送線路型ノイズフィルタは、前記第１実施形態の伝送線路型ノイズフィルタ１において、リファレンス用外部電極１３，１４の外部電極用ペースト膜１３ａ，１４ａの材料として、高抵抗金属材料の代わりに低抵抗金属材料を使用し、さらに、リファレンス電極６ａ〜６ｄの材料として、低抵抗金属材料の代わりに高抵抗金属材料を使用したものである。従って、第２実施形態の伝送線路型ノイズフィルタは図１〜図３に示されている構成と同様のものであり、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
この第２実施形態の伝送線路型ノイズフィルタは、リファレンス電極６ａ〜６ｄの抵抗が伝送線路３の抵抗より大きく設定されており、前記第１実施形態の伝送線路型ノイズフィルタ１と同様の作用効果を奏する。
【００２５】
［他の実施形態］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、前記実施形態では、絶縁性シート２の材料として、無損失材料である誘電体材料を使用しているが、絶縁性シート２の材料として損失材料である磁性体材料を使用してもよい。この場合には、リファレンス用外部電極１４やリファレンス電極６（６ａ〜６ｄ）の抵抗成分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…による損失に、磁性体材料による損失が加算されるので、より一層ノイズ除去効果の高いフィルタが得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、伝送線路とリファレンス電極との間に分布定数型のキャパシタンス成分が発生し、そのキャパシタンス成分に直列に、リファレンス用外部電極やリファレンス電極が有する抵抗成分が挿入されるので、優れたノイズ抑制効果を有する伝送線路型ノイズフィルタが得られる。また、リファレンス用外部電極やリファレンス電極の材料の抵抗率を変えることにより、フィルタ特性の異なる伝送線路型ノイズフィルタを種々製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタの一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した伝送線路型ノイズフィルタの外観斜視図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図２に示した伝送線路型ノイズフィルタの電気等価回路図。
【図５】伝送線路のキャパシタンス成分に直列に入る抵抗が伝送線路単位長さあたり１Ω／ｍの場合（ただし、伝送線路長さは１０ｃｍとする）の、伝送線路型ノイズフィルタの反射損失（Ｓ１１）および挿入損失（Ｓ２１）特性を示すグラフ。
【図６】伝送線路のキャパシタンス成分に直列に入る抵抗が伝送線路単位長さあたり０．１Ω／ｍの場合（ただし、伝送線路長さは１０ｃｍとする）の、伝送線路型ノイズフィルタの反射損失（Ｓ１１）および挿入損失（Ｓ２１）特性を示すグラフ。
【図７】伝送線路のキャパシタンス成分に直列に入る抵抗が伝送線路単位長さあたり１０Ω／ｍの場合（ただし、伝送線路長さは１０ｃｍとする）の、伝送線路型ノイズフィルタの反射損失（Ｓ１１）および挿入損失（Ｓ２１）特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…伝送線路型ノイズフィルタ
２…絶縁性シート
３…伝送線路
３ａ，３ｂ，３ｃ…伝送線路導体パターン
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…リファレンス電極
１０…積層体
１１，１２…信号ライン用外部電極
１３，１４…リファレンス用外部電極
１３ａ，１４ａ…外部電極用ペースト膜

Claims (3)

1. 伝送線路と絶縁体層と広面積のリファレンス電極を積み重ねて、前記伝送線路と前記リファレンス電極が前記絶縁体層を介して対向している積層体を構成し、前記積層体の表面に前記伝送線路に電気的に接続された信号ライン用外部電極と前記リファレンス電極に電気的に接続されたリファレンス用外部電極とをそれぞれ設け、前記リファレンス用外部電極の材料の抵抗率を他の電極材料の抵抗率より高くしたことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタ。
2. 伝送線路と絶縁体層と広面積のリファレンス電極を積み重ねて、前記伝送線路と前記リファレンス電極が前記絶縁体層を介して対向している積層体を構成し、前記リファレンス電極の材料の抵抗率を他の電極材料の抵抗率より高くしたことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタ。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の伝送線路型ノイズフィルタにおいて、前記リファレンス用外部電極材料の抵抗率もしくは前記リファレンス電極材料の抵抗率を変えることにより、伝送線路型ノイズフィルタの特性を変えることを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタの製造方法。

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