JP2005167483A

JP2005167483A - 積層チップフィルタ

Info

Publication number: JP2005167483A
Application number: JP2003401684A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Iwao; 秀美岩尾
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【目的】伝送線路のマッチングに好適なＴ型接続の積層チップフィルタを提供する。
【構成】積層チップフィルタ２０は、誘電体シートを積層するとともにその表面に形成された電極板とスルーホールによる対向電極パターン形成によって誘電積層体１７の内部に形成されたコンデンサ部分と、誘電積層体１７を挟んで透磁率の異なる磁性材料からなる２種の磁性体シートをそれぞれ積層するとともにその表面に形成された導体線路とスルーホールによる導体パターン形成によって積層コンデンサ部分の両側に一体に形成された透磁率の異なる磁性積層体１８及び１９の内部に各々形成された２つのコイル部分と、を有し、それらの一方の端子部が導電接続され、２つのコイル部分の他方の端子部が２つの磁性積層体１８、１９の各端面の入出力用外部電極１５、１５に各々接続され、コンデンサ部分の接地側端子部が接地用外部電極１６に接続されてＴ型フィルタを構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、主としてＥＭＩ除去に使用されるＴ型接続の２つのコイルと１つのコンデンサを１チップに一体化した積層チップフィルタに関する。

高速なクロックやデータラインでは、不要輻射ノイズを低減するために信号の高速高調波成分をカットし、また信号の波形品位を維持するために図７の回路図に示されるようにドライブ側とレシーブ側とをつなぐ伝送線路のドライブ側の出口に抵抗ＲとビーズインダクタＦＢ１とコンデンサＣが挿入されたフィルタ５０を用いる。

上記フィルタ５０はドライブ側Ａに抵抗Ｒ、レシーバ側Ｂに急峻なインピーダンスカーブを持つビーズインダクタＦＢ１を直列接続し、その接続点ＭをコンデンサＣを介して接地する所謂Ｔ型フィルタであり、入出力インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスとの不整合による信号の乱れを抵抗Ｒで抑え、前記ビーズインダクタＦＢ１とコンデンサＣの共振により急峻なカットオフ特性を得ることでマッチングを実現している。

ここで用いられている上記ビーズインダクタＦＢ１のインピーダンス−周波数特性を図８に示す。この特性は例えばコア材に透磁率μが低く高周波まで損失が発現しない磁性材料を用いることで得られる。損失が発現するまでは誘導性を持つインダクタとして振る舞う。

一方、透磁率μが高く低周波領域から大きな損失が発現する磁性材料をコアとして用いたビーズインダクタＦＢ２のインピーダンス−周波数特性は図９のようになり、これを図７の抵抗Ｒの代わりに配置してＴ型フィルタ５０を構成することもできる。

こうして上記Ｔ型フィルタ５０は、抵抗Ｒ或いは透磁率μが高く低周波領域から大きな損失が発現する磁性材料を用いたビーズインダクタＦＢ２がドライブ側に配置されることになる。仮に、透磁率μが低い磁性材料を用いたビーズインダクタＦＢ１をドライブ側に配置するとその誘導性により高速高調波分がドライブ側に反射され、Ｔ型フィルタで除去されないことになるのである。

ところで、Ｔ型フィルタ５０として上記のように２個のビーズインダクタとコンデンサの合計３個もの単体部品を使用するときは大きな実装面積が必要となって高密度実装に適合しないことになる。そこで、現在では上記Ｔ型フィルタ５０として１チップ化した３端子Ｔ型接続の積層チップフィルタが開発されている。

例えば下記［特許文献１］には、積層型電子部品の製造方法として、図１０の回路図に示されるＴ型フィルタの回路構成で、コイル用電極パターン或いはコンデンサ電極パターン及びビアホール（スルーホールとも称する。）等を設けた長方形或いは正方形の絶縁シートを積層してなる２つのコイルＬ１、Ｌ２と１つのコンデンサＣをＴ型に接続した積層型ＬＣノイズフィルタが記載されている。図１１は前記積層型ＬＣノイズフィルタ６０の外観を示す斜視図である。積層体の両端には銀導体ペーストを用いて入出力電極６４、６５が塗布形成され、側面側には接地電極６３が同様に塗布形成され、且つそれらの電極にはＮｉメッキ或いはＳｎメッキが施されている。なお、２つのコイルＬ１、Ｌ２の巻数は同じであり、そのコア材の磁性材料６６、６７は同一であって、その積層方向の厚さも等しく対称形になっている。

特開２００３−１３３１７４号公報

しかしながら、上記［特許文献１］のような従来の３端子Ｔ型の積層チップフィルタ６０では、２つのコイルＬ１、Ｌ２のコアとする磁性材料６６、６７が共通であるため、これに透磁率μが低く高周波まで損失が発現しない磁性材料を用いたときは、入出力特性と伝送路の不整合による信号の乱れを抑えることができず、図１２に示されるようなカットオフ周波数近傍でピークｐの副作用増幅があるゲイン−周波数特性となってしまう。逆に透磁率μが高く低周波領域から大きな損失が発現する磁性材料を用いたときは図１３のようなブロードなゲイン−周波数特性となってしまい、急峻なカットオフ特性が得られないという難点がある。

上記コイルＬ１とＬ２の巻数を変えて別々の特性を持たせることは可能であるが、コアを透磁率μの異なる磁性材料に変えた場合に得られるような周波数特性における大きな差にはならず、図１３の破線のように多少波形が上下する程度に留まる。

また、前記積層チップフィルタ６０の場合、磁性材料が同一で対称形であるために外観からコイルＬ１、Ｌ２の特性差を認識することができず、方向性も外観からは認識できないので、所定の方向に実装できないという不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高周波伝送線路のマッチング用として最適であり、外観から容易に方向性が認識でき、ハンダ実装も容易な２つのコイルと１つのコンデンサからなる３端子Ｔ型接続の積層チップフィルタを実現することを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するために、
（１）誘電体材料からなる誘電体シートを積層するとともに前記誘電体シートの表面に形成された電極板とスルーホールによる対向電極パターン形成によって誘電積層体の内部にキャパシタを有する対向電極板が形成されたコンデンサ部分と、前記誘電積層体を積層方向の両端面側から挟むようにして透磁率の異なる磁性材料からなる２種の磁性体シートをそれぞれ積層するとともに前記磁性体シートの表面に形成された導体線路とスルーホールによる周回する導体パターン形成によって前記積層コンデンサ部分の両側に一体に形成された透磁率の異なる２つの磁性積層体の内部に各々形成された２つのコイル部分と、を有し、前記２つのコイル部分と前記コンデンサ部分の各々の一方の端子部が一体化された積層体内部で導電接続され、前記２つのコイル部分の他方の端子部が前記２つの磁性積層体の各端面に形成された２つの入出力用外部電極に各々接続され、前記コンデンサ部分の他方の接地側端子部が一体化された積層体の側面側に形成された接地用外部電極に接続されて３端子のＴ型フィルタを構成することを特徴とする積層チップフィルタを提供する。
（２）２つのコイル部分のうち、透磁率の高い磁性積層体の積層方向の厚みが透磁率の低い磁性積層体の厚みに比べて薄いことを特徴とする上記（１）に記載の積層チップフィルタを提供する。
（３）コンデンサ部分から引き出された接地側端子部と接続する一体化された積層体の側面側に形成された接地用外部電極が側面の積層方向の中央に位置していることを特徴とする上記（２）に記載の積層チップフィルタを提供する。
（４）さらに、上記（１）〜（３）の何れかに記載の積層チップフィルタが複数個並列に並べられ一体化された積層体構造とし、各積層チップフィルタのコンデンサ部分の接地側端子部は一体化された積層体の側面側中央に形成された接地用外部電極に接続されていることを特徴とする積層チップフィルタアレイを提供する。

本発明に係る積層チップフィルタは、上記のように構成されているため、
（１）入出力特性と伝送線の不整合による信号の乱れを抑える機能と、急峻なカットオフ特性とを併せ持っており、高周波伝送線路のマッチング用として最適である。
（２）一方のコイル部品の磁性積層体の厚みを他方のコイル部品の磁性積層体の厚みよりも薄くしているため、黒色系の発色の磁性体部分と白色系の発色の誘電体部分の色の違いによりコイルの特性差（方向性）を認識することができる。
（３）非対称の磁性積層体からなるものの、コンデンサ部分から引き出されて接続された接地用外部電極が側面の積層方向の中央に位置するため、両端の入出力用外部電極と離れていてハンダ実装が容易であり高い接続信頼性が得られる。

本発明に係る積層チップフィルタの最良の実施の形態について図面に基づき説明する。なお、既述の部材と対応する部材については同符号にて示す。

図１〜図３は本発明に係る積層チップフィルタの内部構造を説明するための分解斜視図である。図４は本発明に係る積層チップフィルタの外観を示す斜視図である。図５は本発明に係る積層チップフィルタのゲイン−周波数特性を表す図である。図６は本発明に係る積層チップフィルタアレイの外観を示す斜視図である。

図１又は図２又は図３及び図４において、本発明に係る積層チップフィルタ２０は、ＴｉＯ_２を主成分とする誘電体材料からなる誘電体シート４を積層するとともに前記誘電体シート４の表面に形成された電極板５及び６とスルーホール８及び１４による対向電極パターン形成によって誘電積層体１７の内部にキャパシタを有する対向電極板５及び６が印刷形成されたコンデンサ部分Ｃと、前記誘電積層体１７を積層方向の両端面側から挟むようにして透磁率の異なるＮｉ−Ｚｎフェライト等による磁性材料からなる２種の磁性体シート１及び２をそれぞれ積層するとともに前記磁性体シート１及び２の表面に形成された概略コの字状又はＬ字状の銀やその合金からなる導体線路３とこれらの端を隣接する磁性体シート１又は２の導体線路３と接続するためのスルーホール７による周回する導体パターン形成によって前記積層コンデンサ部分Ｃの両側に一体に形成された透磁率の異なる２つの磁性積層体１８及び１９の内部に各々形成された２つのコイル部分Ｌ１、Ｌ２と、を有し、前記２つのコイル部分Ｌ１、Ｌ２と前記コンデンサ部分Ｃの各々の一方の端子部（スルーホール８で導電接続する部分）が一体化された積層体内部で導電接続され、前記２つのコイル部分Ｌ１、Ｌ２の他方の端子部（接続用導体線路１０からスルーホール９、９・・へと導電接続する部分）が前記２つの磁性積層体１８、１９の各端面に形成された２つの入出力用外部電極１５、１５に各々接続され、前記コンデンサ部分Ｃの他方の接地側端子部（スルーホール１４とこれに導電接続する引き出し導体線路１３の部分）が一体化された積層体の側面側に形成された接地用外部電極１６に接続されて３端子のＴ型フィルタを構成する構造である。

なお、各スルーホール７、８、９、１４の中には導体ペーストが充填される。また、導電線路３の端とスルーホール９を接続する銀やその合金からなる前記接続用導体線路１０を印刷により形成した。また、電極板６はパターン上の開口部１１によってスルーホール８及びその連続体とは絶縁されている。

そして、前記磁性体シート１には、透磁率が高く低周波領域から大きな損失が発現する磁性材料（透磁率μ１）を用い、前記磁性体シート２には、透磁率が低く高周波まで損失が発現しない磁性材料（透磁率μ２；μ２＜μ１）を用いている。

また、磁性体シート１からなる磁性積層体１８の厚みｔ１を磁性体シート２からなる磁性積層体１９の厚みｔ２よりも薄くした。これは、磁性体シート１の厚みを磁性体シート２の厚みよりも薄くすることや、積層する枚数を少なくすることで実現される。

さらに、一体化された積層体の概略中間に位置するシート１２（磁性体シート２の場合或いは誘電体シート４の場合も有り得る。）に銀やその合金等からなる接地用外部電極１６への引き出し導体線路１３を印刷により形成するとともに、電極板６とはスルーホール１４及びその中に充填された導体ペーストによって接続されている。

本実施の形態では、磁性体シート１によって構成される磁性積層体１８の厚みｔ１と磁性体シート２によって構成される磁性積層体１９の厚みｔ２が、概略１対２となるよう各々の磁性体シート１、２の厚みと積層する枚数を設計した。

シミュレーションによれば、上記積層チップフィルタ２０のゲイン−周波数特性は、図１２、図１３のような従来技術におけるゲイン−周波数特性の場合と比して、図５のように高周波における急峻なカットオフ特性と、カットオフ周波数近傍での副作用増幅のない特性曲線が得られることが判る。

次に、本発明に係る積層チップフィルタアレイの実施の形態は、例えば図６の外観形状の積層チップフィルタアレイ３０のように、前記積層チップフィルタ２０が４個並列に並べられ一体化された積層体構造とし、各積層チップフィルタのコンデンサ部分の接地側端子部は一体化された積層体の側面側中央に形成された共通の接地用外部電極２６に接続パターン２７で接続されている構成である。

勿論、上記積層チップフィルタアレイ３０では、その各磁性体シートには４個分のコイル部分を形成する導体線路とスルーホールが印刷形成されており、各誘電体シートにも４個分のコンデンサ部分を形成する導体線路とスルーホールが印刷成形されている。また、入出力用外部電極２５は、積層方向の両端面に等間隔に配設されている。

なお、前記積層チップフィルタ２０の製造について、上記積層チップフィルタアレイ３０の製造過程で複数の積層チップフィルタ２０の素体が一体化された積層体として形成された後、これを個々の１個分の積層チップフィルタに切断し、これらを例えば９００℃で焼成して１個分の積層チップフィルタ２０の焼成体を得る。そして、例えば銀導体ペーストを用いて入出力用外部電極１５及び接地用外部電極１６を塗布形成し、例えば８００℃で焼き付ける。さらに、それらの外部電極にＮｉメッキ或いはＳｎメッキを施すことによって積層チップフィルタ２０の完成品が得られる。

本発明に係る積層チップフィルタの内部構造を説明するための分解断面図（その１）である。本発明に係る積層チップフィルタの内部構造を説明するための分解斜視図（その２）である。本発明に係る積層チップフィルタの内部構造を説明するための分解斜視図（その３）である。本発明に係る積層チップフィルタの外観を示す斜視図である。本発明に係る積層チップフィルタのゲイン−周波数特性を表す図である。本発明に係る積層チップフィルタアレイの外観を示す斜視図である。ドライブ側とレシーブ側とをつなぐ伝送線路に挿入されたフィルタの回路図である。透磁率の低い磁性コアのビーズインダクタＦＢ１のインピーダンス−周波数特性を表す図である。透磁率の高い磁性コアのビーズインダクタＦＢ２のインピーダンス−周波数特性を表す図である。Ｔ型フィルタの回路図である。積層型ＬＣノイズフィルタの外観を示す斜視図である。２つのコイルが透磁率μが低い磁性材料のコアを用いた場合のＴ型フィルタのゲイン−周波数特性を示す図である。２つのコイルが透磁率μが高い磁性材料のコアを用いた場合のＴ型フィルタのゲイン−周波数特性を示す図である。

符号の説明

１、２磁性体シート
３導体線路
４誘電体シート
５、６電極板
７、８、９、１０、１４スルーホール
１０接続用導体線路
１１開口部
１２一体化された積層体の概略中間に位置するシート
１３引き出し導体線路
１５、２５入出力用外部電極
１６、２６接地用外部電極
１７誘電積層体
１８、１９磁性積層体
２０積層チップフィルタ
２７接続パターン
３０積層チップフィルタアレイ
５０フィルタ
６０積層型ＬＣノイズフィルタ
６３接地電極
６４、６５入出力電極
６７、６８磁性材料
Ａドライブ側
Ｂレシーバ側
Ｍ接続点
Ｒ抵抗
ＦＢビーズインダクタ
Ｃコンデンサ（コンデンサ部分）
μ、μ１、μ２透磁率
Ｌ１、Ｌ２コイル（コイル部分）
ｐピーク
ｔ１磁性積層体１８の厚み
ｔ２磁性積層体１９の厚み

Claims

誘電体材料からなる誘電体シートを積層するとともに前記誘電体シートの表面に形成された電極板とスルーホールによる対向電極パターン形成によって誘電積層体の内部にキャパシタを有する対向電極板が形成されたコンデンサ部分と、前記誘電積層体を積層方向の両端面側から挟むようにして透磁率の異なる磁性材料からなる２種の磁性体シートをそれぞれ積層するとともに前記磁性体シートの表面に形成された導体線路とスルーホールによる周回する導体パターン形成によって前記積層コンデンサ部分の両側に一体に形成された透磁率の異なる２つの磁性積層体の内部に各々形成された２つのコイル部分と、を有し、前記２つのコイル部分と前記コンデンサ部分の各々の一方の端子部が一体化された積層体内部で導電接続され、前記２つのコイル部分の他方の端子部が前記２つの磁性積層体の各端面に形成された２つの入出力用外部電極に各々接続され、前記コンデンサ部分の他方の接地側端子部が一体化された積層体の側面側に形成された接地用外部電極に接続されて３端子のＴ型フィルタを構成することを特徴とする積層チップフィルタ。
２つのコイル部分のうち、透磁率の高い磁性積層体の積層方向の厚みが透磁率の低い磁性積層体の厚みに比べて薄いことを特徴とする請求項１に記載の積層チップフィルタ。
コンデンサ部分から引き出された接地側端子部と接続する一体化された積層体の側面側に形成された接地用外部電極が側面の積層方向の中央に位置していることを特徴とする請求項２に記載の積層チップフィルタ。
請求項１〜請求項３の何れかに記載の積層チップフィルタが複数個並列に並べられ一体化された積層体構造とし、各積層チップフィルタのコンデンサ部分の接地側端子部は一体化された積層体の側面側中央に形成された接地用外部電極に接続されていることを特徴とする積層チップフィルタアレイ。