JP2005252456A

JP2005252456A - Ｌｃ複合ｅｍｉフィルタ

Info

Publication number: JP2005252456A
Application number: JP2004057663A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kojima; 靖小島
Original assignee: Maruwa Co Ltd
Current assignee: Maruwa Co Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】低周波数領域のノイズを除去するとき、異なったグランドに共通に接地可能でき、高周波数領域のノイズを除去するとき、前記グランドに分離して接地できる構造のＬＣ複合ＥＭＩフィルタを提供する。
【解決手段】チップ状セラミック体Ｑの中に第一内部インダクタ５を設けるとともに、該第一内部インダクタを信号線とする入力側と出力側に第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２を接続して、前記信号線に１対二組の内部コンデンサを並列接続するＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０を形成する。そして、前記コンデンサの各々が有する一対二組の第一、第二内部電極６１、７１、６２、７２を前記セラミック体中に独立させて、それらのグランド線１０１、１０２をそれぞれ異なるグランドに接地可能に独立させる。さらに二つの前記グランド線間に第二内部インダクタ８を導通可能に組む。
【選択図】図１。

Description

本発明は、電子機器における特定周波数領域のノイズを選択に除去するに使用される一種のＬＣ複合ＥＭＩフィルタに関するものである。

従来からπ型のＬＣ複合ＥＭＩフィルタは周知である（「電子回路部品活用ハンドブック」第２５０〜２５１ページ、２０００年８月１５日、ＣＱ出版社発行）。この複合ＥＭＩフィルタにおいては、図９に示すように、方形をなす第一グリーンシート１の片面においてその短辺１１からそれに対向する他の短辺１２にかけて屈曲線状に延びる導電パターンが内部インダクタ５として設けられている。

そして、前記第一グリーンシート１の下面側には、それと絶縁分離する誘電体からなる第二グリーンシート２が積層されており、その第二グリーンシート２に、第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の第一内部電極６１、６２として、一対２枚の長方形導電パターンが所定間隔をおいて設けられているとともに、それら導電パターンの背面位置関係にある二つの第一、第二引出し端部６１１、６２１が、第二グリーンシート２の二つの短辺２１、２２に露出している。さらに、第二グリーンシート２の下面側には、それと絶縁分離する誘電体として第三グリーンシート３が積層されているとともに、そのグリーンシート３には、第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の第一内部電極６１、６２に共通する共通内部電極７が略十字形の面状導電パターンとして設けられており、その中央両側部から第三、第四引出し端部７１１、７２１が第三グリーンシート３の長辺３１、３２に露出している。

さらに、前記第一グリーンシート１の表面側に導電パターンが印刷されていない第五グリーンシート５０を積層して得た積層体を焼成して、図１０に示すような直方体状の成形体Ｑを得、その成形体Ｑの長手方向と直交する垂直端面に第一、第二外部電極９１、９２を形成するとともに、前記長手方向の垂直両側面に第三外部電極９３を形成することにより、周知のＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０が得られている。この複合ＥＭＩフィルタ２０において第一外部電極９１には、前記内部インダクタ５の基端部５１と第一コンデンサＣ１の第一内部電極６１の第一引出し端部６１１とが導通しており、第二外部電極９２には、前記内部インダクタ５の先端部５２と第二コンデンサＣ２の第一内部電極６２の第二引出し端部６２１とが導通している。さらに、ＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０の第三外部電極９３には第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の共通内部電極７の第一、第二引出し端部７１１、７２１が導通している。

従って、前記ＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０は、図１１に示す等価回路図から明らかなように、前記内部インダクタ５と、その内部インダクタ５を含む信号線１０の入力（又は出力）側と出力（又は入力）側に対して、一対の第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２が並列に設けられており、前記コンデンサＣ１、Ｃ２が一つの第三外部電極９３を介して共通のグランドＧに接地可能になっていると言える。
「電子回路部品活用ハンドブック」第２５０〜２５１ページ、２０００年８月１５日、ＣＱ出版社発行

上記構造のＬＣ複合ＥＭＩフィルタはマイコン等の電子機器のノイズを除去するフィルタとして相応の効果を発揮しているが、近年、電子機器の発達及び高機能化により、種々の機能を有する複数種の電子回路、例えば、アナログ回路とデジタル回路とが一つのプリント基板に搭載されるようになったため、それらの回路に共通して一つのＬＣ複合ＥＭＩフィルタが前記基板に搭載される場合において、デジタル回路の高周波数のノイズが共通グランドパターンからアナログ回路の信号ラインやグランドパターンに伝播してしまう。このため、回路毎にグランドパターンを分離しインダクタを介して接続し高周波数帯域の結合を抑制することが必要になってきた。また、デジタル回路のＤＣ電源入力部では、電源側グランドと回路グランドを分離して、高周波数のノイズが回路グランドから電源グランドを通り外部に伝播することを抑制しなければならないため、電源側グランドと回路グランド間にインダクタを介して接続することが必要である。なお、電子機器によっては低周波数、例えば、約３０ＭＨｚ以下のノイズは電子回路毎にグランドを分離することなく信号線からノイズを除去することが容易であり、高周波数、例えば、約１００ＭＨｚ以上のノイズはグランド層を分離した方がノイズ除去効果の高い場合が多くなってきている。

そこで本発明者等は、低周波数のノイズは同一グランドに接地可能であり、高周波数のノイズは異なるグランドに接地可能な構造の、ＬＣ複合ＥＭＩフィルタを開発するため、種々検討したところ、該複合ＥＭＩフィルタに組み込むコンデンサを特定の構造にするとともに、前記インダクタと異なる別のインダクタを使用して周波数によっては前記第三外部電極を分離して使い分けることができるようにすればよいという事実を見出し、本発明を完成した。従って、本発明の課題は、比較的低周波数領域のノイズを除去するとき、異なったグランドに共通に接地可能でき、比較的高周波数領域のノイズを除去するとき、前記グランドに分離して接地できる構造のＬＣ複合ＥＭＩフィルタを提供することにある。

本発明は前記の課題を解決するために、チップ状セラミック体の中に第一内部インダクタを設けるとともに、その第一内部インダクタを信号線とする入力側と出力側に第一、第二コンデンサを接続して、前記信号線に１対二組の内部コンデンサを並列接続してなるＬＣ複合ＥＭＩフィルタにおいて、前記内部コンデンサの各々が有する一対二組の内部電極を前記セラミック体中に独立させるとともに、それらのグランド線をそれぞれ異なるグランドに接地可能に独立させ、さらに二つの前記グランド線間に第二内部インダクタを導通可能に組み込んでなるＬＣ複合ＥＭＩフィルタとする。

本発明における態様において、好ましくは、前記第一内部インダクタと第二内部インダクタは、前記第一、第二内部コンデンサの積層面を基準にして回転対称に形成するとともに、信号線とグランド線に通電する四つの外部電極を前記セラミック体の四つのコーナー部に設けるという手段を採用する。

本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタは、比較的低周波数領域のノイズを除去するとき、異なったグランドに共通して接地可能であり、比較的高周波数領域のノイズを除去するとき、前記信号線とグランド線に通電する四つの外部電極を前記セラミック体の四つのコーナー部に設けて接地できるから、機能が相異する二つ電子回路に対して、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタを共有させて組み込んだとき、いずれか一つの電子回路から伝播する低周波領域のノイズを二つのグランドにより除去可能になる一方、比較的高周波数領域のノイズを他の電子回路に影響を与えることなく分離して除去可能になるという優れた効果を本発明が発揮する。

次に図面を参照しながら、本発明の最良の実施形態を説明すると、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタは、直方体（チップ）状セラミック体、線状の導電パターンからなる二つの第一、第二内部インダクタ、２枚の面状導電パターンからなる一対二組の第一、第二内部コンデンサ及び前記第一、第二内部インダクタとコンデンサと導通し、電子回路に対する端子の作用をする四つの外部電極等の基本要素から構成される。

図１、図２及び図３により具体的に順次説明すると、チップ状のセラミック体Ｑは、セラミックからなる少なくとも第一、第二、第三、第四グリーンシート１、２、３、４に前記導電パターンを構成するために銀又は銀とパラジウム等の導電体形成用ペーストを印刷して、それらと導電パターンが印刷されていない第五グリーンシート５０とを積層かつ一体化した後、焼成することにより得られる。前記グリーンシートは、フェライト等のセラミック磁性体用粉末にポリビニルブチラール等のバインダーとトルエン、エタノール等の有機溶媒と混合して得られるスラリーをドクターブレード法によりシート化し、得られたグリーンシートを所定の方形に切断して得る。

さらに、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０は、前記セラミック体Ｑの四つのコーナー部に第一、第二、第三、第四外部電極９１、９２、９３、９４を備えており、それらに電子回路の信号線等が導通可能になっている。四つの前記外部電極のうち、二つの第一、第二外部電極９１、９２は後述する信号線の入出力端に、そして残りの第三、第四外部電極９３、９４が異なる電子回路それぞれのグランドに接地可能になっている。なお、本発明において、第一、第二内部インダクタのインダクタンスを揃えておけば、前記第一、第二外部端子９１、９２を前記グランドに接地し、第三、第四外部端子９３、９４を信号線の入出力端子にすることも可能である。

このように、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０は、公知のそれと同様にセラミック体Ｑの外側に４つの外部電極を有しているが、本発明においては前記第三、第四外部電極９３、９４をノイズの周波数帯域によっては完全に独立して機能させたり、共通に機能させたりできる点において、両者は根本的に相異する。

このような構造を有する本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０は次のように製造される。図１に示すように、まず、第一グリーンシート１の片面には、導電性ペーストがジグザグ状かつ平面形状がW字状に印刷されて、第一グリーンシート１の一つの長辺１３に基端部５１を有し、同じ側の長辺５３に先端部５２を有する第一内部インダクタ５が形成されている。そして、前記基端部５１及び先端部５２が前記セラミック体Ｑの同一側部から露出して第一、第二外部電極９１、９２に導通している。

次に、前記グリーンシート１の裏面側に位置する第二グリーンシート２には、平面がＬ字及び逆Ｌ字形をなす２枚の面状導電パターンが所定間隔をおいて印刷されて、一対の第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２それぞれの第一内部電極６１、６２が独立かつ並列的に形成されている。そしてそれらの引出し端部６１１、６２１が、前記第一グリーンシート１の第一内部インダクタ５の基端部５１及び先端部５２と上下同一位置に露出するようになっている。

さらに前記第二グリーンシート２の裏面側に位置する第三グリーンシート３において前記第一内部コンデンサ、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２の第一内部電極６１、６２の垂直位置に、それらの電極と実質的に同一形状・大きさの面状導電パターンを逆向き、すなわち１８０度の回転対称になるように印刷されて、前記第一コンデンサ、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の第二内部電極７１、７２が独立かつ並列的に形成されている。そして、これら第二内部電極７１、７２の引出し端部７１１、７２１が、第一コンデンサ、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の引出し端部６１１、６２１の背面側に露出している。

続いて前記第三グリーンシートの裏面側に位置する第四グリーンシート４の上面には、前記第一内部インダクタ５と逆向きに、すなわち、前記第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２の積層面を基準にして１８０度回転対称となるように第二内部インダクタ８が形成されており、その基端部８１及び先端部８２は第三グリーンシート３における第二内部電極７１、７２の引出し端７１１、７２１と上下位置で重畳するように露出している。

最後に、前記内部インダクタ５及び第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２が印刷されている第一、第二及び第三グリーンシート１、２、３、並び第二内部インダクタ８が印刷されている第四グリーンシート４と、導電体が全く印刷されていない第五グリーンシート５０とを積層して一体化し、それらを焼成して得たセラミック体Ｑの四つのコーナー部に対して、公知の方法により、第一、第二、第三、第四外部電極９１、９２、９３、９４を設けて、第一外部電極９１、９２に対して前記内部インダクタ５の基端部５１及び先端部５２、並びに前記第二グリーンシート２で形成された第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の第一内部電極６１、６２の引出し端部６１１、６２１を導通させる。同じく、第三、第四外部電極９３、９４に対して、第一、第二コンデンサＣ１、Ｃ２の引出し端部７１１、７２１並びに第二内部インダクタ８の基端部８１及び先端部８２を導通させると、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０が完成する。

このようにして得られたＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０は、前記セラミック体Ｑの中に第一内部インダクタ５が埋設されており、図３の等価回路図で示すように、第一内部インダクタ５を信号線１０とする入力側と出力側のそれぞれに前記第一コンデンサＣ１と第二内部コンデンサＣ２が独立的に並列接続されているとともに、第一内部コンデンサＣ１と第二内部コンデンサＣ２からの二つのグランド線１０１、１０２が異なる電子回路のグランドＧ１、Ｇ２に導通可能かつ第二内部インダクタ８を介して相互に導通可能になっている。その結果、前記第一内部コンデンサＣ１と前記第二内部コンデンサＣ２を分離して又は分離することなく接地できるようになる。

そのため、前記グランドＧ１、Ｇ２が、アナログ回路とデジタル回路等と相異なるような回路に共通な信号線を伝播する比較的低周波数のノイズをグランドＧ１、Ｇ２を共通にして除去できる。逆に前記信号線に比較的高周波数のノイズが伝播するとき、第二内部インダクタ８がその機能を顕在するので前記ノイズは二つのグランドＧ１、Ｇ２により別々に除去される。

また本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０を前記第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２に対して第一内部インダクタ５と第二内部インダクタ８が対照的に配置されているとともに、セラミック体Ｑの四つのコーナー部に信号線１０の入出力端子及び二つのグランド線が接続されているので、第一内部インダクタ５と第二内部インダクタ８のインダクタンスを同一にすれば、プリント基板に対する実装時に外部電極を特別に意識しなくてもよいという作業上の煩雑さを解消できる。

次に、図４を参照しながら、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタの第一、第二内部インダクタのそれぞれを直列に合成するともに螺旋状に形成している実施形態について説明する。実施例１の第一グリーンシートを準備するが、この実施例では第一グリーンシートとして２枚の上下層第一グリーンシート１ａ、１ｂを準備する。そして、そのうちの１枚の上層第一グリーンシート１ｂに所定幅の屈曲螺旋状の導電パターンを印刷して、基端部５１ｂが上層第一グリーンシート１ｂのコーナー部に存在し、先端部５２ｂが上層第一グリーンシート１ｂの中心部に存在する上層第一内部インダクタ５ｂを形成する。なお、このとき前記先端部５２ｂにビアホールｈを透設し、後述するグリーンシートの積層過程で前記ビアホールｈの内面を導電性にできるようにする。

同様に２枚の第一グリーンシート１ａ、１ｂのうち、残りの１枚の下層第一グリーンシート１ａに所定幅の鉤状の導電パターンを印刷して、基端部５１ａが、下層第一グリーンシート１ａの中心部に存在し、先端部５２ａが、上層第一グリーンシート１ｂの上層第一内部インダクタ５ｂの先端部５２ｂと同一側のコーナー部に存在する、下層第一内部インダクタ５ａを形成する。

実施例１と同様に第二、第三グリーンシート２、３に第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２を形成するともに、前記第三グリーンシート３の裏面側に積層される上層第四グリーンシート４ａ及びさらにその裏面側に積層される下層第四グリーンシート４ｂの上に上層第二内部インダクタ８ａと下層第二内部インダクタ８ｂを、下上層第一内部インダクタ５ａ、５ｂと同様に形成する。なお、この場合、下層第一グリーンシート１ａ及び上層第一グリーンシート１ｂに下層第一内部インダクタ５ａ及び上層第一内部インダクタ５ｂを印刷したものを１８０度回転させて利用することもできる。

そして上記上層第一〜下層第四グリーンシート１ｂ〜４ｂを逐次積層して一体化する過程で、上下層第四グリーンシート４ａ、４ｂを積層するとき上層第四グリーンシート４ａのビアホールｈの内面を導電性するともに上層第二内部インダクタ８ａと下層第二内部インダクタ８ｂとを直線上に合成可能にする。上下層第一グリーンシート１ｂ、１ａを積層させるときも同様にする。

このように積層した第一〜第四グリーンシートの積層体に実施例１の場合と同様に第五グリーンシートを重ねて一体成形すると、本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０が完成する。このＬＣ複合ＥＭＩフィルタ２０においては第一、第二内部インダクタ５、８は、実施例１の場合に比較して螺旋状になって長いので、大きなインダクタンスを示す。

本発明は、その根本的技術思想を踏襲し発明の効果を著しく損なわない限度において、前記の実施形態の一部分を、例えば、次のように変更して実施することもできる。
(１) 図５に示すように、第一グリーンシート１及び第４グリーンシート４を符号１ａ〜１ｅ及び４ａ〜４ｅに示したように多層にして第一内部インダクタ５ａ〜５ｅ及び第二内部インダクタ８ａ〜８ｂを長くすることができる。
(２) 逆に、図６に示すように、第一内部インダクタ５及び第二内部インダクタ８を短くすることができる。
(３) 図７に示すように、第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２の形状及び引出し端部の露出位置を変更して、二つの外部電極をセラミック体の非コーナー部に形成することができる。この態様において第一、第二内部コンデンサＣ１、Ｃ２の第一、第二内部電極の形状を短冊状に変更することもできる。
(４) コンデンサ部は通常の積層コンデンサと同様に必要に応じて複数層繰り返し積層することにより静電容量値を大きく取得することができる。

本発明は、ＬＣ複合ＥＭＩフィルタの分野に広く利用することができる。

本発明に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタの要部を分解して示す斜視図である。前記フィルタの斜視図である。同等価回路図である。本発明の他の実施形態を示す要部分解斜視図である。同様に他の態様を示す要部分解斜視図である。さらに別の実施形態を示す要部分解斜視図である。同じく他の実施形態を示す要部分解斜視図である。同様に他の実施形態を示す要部分解斜視図である。従来技術に係るＬＣ複合ＥＭＩフィルタの要部を分解して示す斜視図である。前記フィルタの斜視図である。同等価回路図である。

符号の説明

１：第一グリーンシート、１ａ：下層第一グリーンシート、１ｂ：上層第一グリーンシート、１１：短辺、１２：短辺、１３：長辺、２：第二グリーンシート、２１：短辺、２２：短辺、３：第三グリーンシート
３１、３２：長辺、４：第四グリーンシート、４ａ：上層第四グリーンシート、４ｂ：下層第四グリーシート、５：第一内部インダクタ、５１、５３：基端部、５２、５４：先端部、６１：第一内部電極、６１１：第一引出し端部、６２：第一内部電極、６２１：第二引出し端部、７：共通内部電極、７１：第二内部電極、７２：第二内部電極、７１１、７２２：引出し端部、８：第二内部インダクタ、８１：基端部、８２：先端部、９１：第一外部電極、９２：第二外部電極、９、９３：第三外部電極、９４：第四外部電極、１０：信号線、２０：ＬＣ複合ＥＭＩフィルタ、５０：第五グリーンシート、Ｃ１：第一コンデンサ、Ｃ２：第二コンデンサ、ｈ：ビアホール、Ｑ：セラミック体、Ｇ：グランド、Ｇ１：第一グランド、Ｇ２：第二グランド。
整理番号ＭＰ−０４０２

Claims

チップ状セラミック体（Ｑ）の中に第一内部インダクタ（５）を設けるとともに、該第一内部インダクタを信号線とする入力側と出力側に第一、第二内部コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を接続して、前記信号線に１対二組の内部コンデンサを並列接続してなるＬＣ複合ＥＭＩフィルタ（２０）において、前記コンデンサの各々が有する一対二組の第一、第二内部電極（６１、７１、６２、７２）を前記セラミック体中に独立させるとともに、それらのグランド線（１０１、１０２）をそれぞれ異なるグランドに接地可能に独立させ、さらに二つの前記グランド線間に第二内部インダクタ（８）を導通可能に組み込んだことを特徴とするＬＣ複合ＥＭＩフィルタ。
前記第一内部インダクタ（５）と第二内部インダクタ（８）は、前記第一、第二内部コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の積層面を基準にして回転対称に形成されているとともに、信号線（１０）とグランド線（１０１、１０２）に通電する四つの外部電極（９１、９２、９３、９４）が前記セラミック体の四つのコーナー部に設けられている請求項１記載のＬＣ複合ＥＭＩフィルタ。