JP2006041820A

JP2006041820A - 積層型フィルタアレイ

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Publication number: JP2006041820A
Application number: JP2004217533A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Abe; 裕阿部; Yoshimitsu Sato; 善光佐藤; Masashi Orihara; 正志折原; Osami Kumagai; 修美熊谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】コイル部に含まれるコイルとコンデンサ部に含まれるコンデンサとの間に発生するクロストークの低減、及び薄型化を実現することができる積層型フィルタアレイを提供する。
【解決手段】積層型フィルタアレイ１では、コイルＬ_１〜Ｌ_４を含むコイル部１０は、コンデンサＣ_１〜Ｃ_４を含むコンデンサ部２０に対して接地用電極２１_１が形成された絶縁体層２３側に積層されている。これにより、コイルＬ_１〜Ｌ_４とコンデンサＣ_１〜Ｃ_４との間に発生するクロストークを低減することができる。更に、コンデンサ部２０は、一層の絶縁体層２３に対して２個の信号用電極２２_１，２２_３及び２個の信号用電極２２_２，２２_４のそれぞれを形成することで構成されている。これにより、積層型フィルタアレイ１を薄型化することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器等においてノイズ除去に用いられる積層型フィルタアレイに関する。

従来におけるこの種の積層型フィルタアレイとして、例えば特許文献１に記載されたＬＣ複合部品アレイがある。このＬＣ複合部品アレイでは、複数のインダクタ素子を備えた磁性体からなる第１コイル部と第２コイル部とが、複数のコンデンサ素子を備えた誘電体からなるコンデンサ部を挟んで積層されており、隣接するＬＣ複合部品のうち一方のＬＣ複合部品を構成するインダクタ素子が第１コイル部に配設され、他方のＬＣ複合部品を構成するインダクタ素子が第２コイル部に配設されている。

このような構成により、コンデンサ部を挟んで配設されるインダクタ素子間の間隔、及び第１コイル部内又は第２コイル部内におけるインダクタ素子間の間隔が広くなるため、インダクタ素子間に発生する磁気的及び静電気的結合によるクロストークを低減することができる。
実用新案登録第２６０７８５３号公報

しかしながら、上述したようなＬＣ複合部品アレイにおいては、インダクタ素子を構成する導体パターンの幅が細いことから、インダクタ素子間における浮遊容量は小さく、よって、インダクタ素子間における静電気的結合によるクロストークは殆ど無い。また、一般的に、インダクタ素子間における磁気的結合によるクロストークも殆ど無いと認識されている。

この種の積層型フィルタアレイでは、むしろ、コイル部に含まれるコイルとコンデンサ部に含まれるコンデンサとの間に発生するクロストークを如何に低減するかが重要である。

また、昨今の電子部品に対する小型化の要求は一向に衰えず、積層型フィルタアレイについても、その薄型化が強く望まれている。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コイル部に含まれるコイルとコンデンサ部に含まれるコンデンサとの間に発生するクロストークの低減、及び薄型化を実現することができる積層型フィルタアレイを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る積層型フィルタアレイは、ｍ個（ｍは４以上の偶数）の導体パターンが形成された絶縁体層が複数層積層されて構成され、導体パターンにより構成されたｍ個のコイルを含むコイル部と、接地用電極が形成された絶縁体層及びｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号用電極が形成された絶縁体層がｍ／ｎ層（ｍ／ｎは２以上の自然数）ずつ交互に積層されて構成され、接地用電極及び信号用電極により構成されたｍ個のコンデンサを含むコンデンサ部とを備え、コイル部は、コンデンサ部に対して接地用電極が形成された絶縁体層側に積層されていることを特徴とする。

この積層型フィルタアレイにおいては、導体パターンにより構成されたコイルを含むコイル部は、接地用電極及び信号用電極により構成されたコンデンサを含むコンデンサ部に対して接地用電極が形成された絶縁体層側に積層されている。このように接地用電極及び信号用電極のうち接地用電極がコイル側に配置されていることで、コイル部に含まれるコイルとコンデンサ部に含まれるコンデンサとの間に発生するクロストークを低減することができる。更に、コンデンサ部は、接地用電極が形成された絶縁体層及びｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号用電極が形成された絶縁体層がｍ／ｎ層（ｍは４以上の偶数、ｍ／ｎは２以上の自然数）ずつ交互に積層されて構成されている。このように一層の絶縁体層に対してｎ個の信号用電極を形成することで、コンデンサ部を構成する絶縁体層の積層数を減少させて、積層型フィルタアレイを薄型化することができる。

また、ｎ個の信号用電極は、信号伝送時においてクロストークが−３０ｄＢ以下となる間隔をとって絶縁体層上に配置されていることが好ましい。これにより、一層の絶縁体層上に配置されたｎ個の信号用電極間に発生するクロストークを低減することができる。

本発明に係る積層型フィルタアレイによれば、コイル部に含まれるコイルとコンデンサ部に含まれるコンデンサとの間に発生するクロストークの低減、及び薄型化を実現することができる。

以下、本発明に係る積層型フィルタアレイの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る積層型フィルタアレイの一実施形態の斜視図である。同図に示されるように、積層型フィルタアレイ１は直方体状の形状を有しており、長手方向に垂直な方向において対面する側面のうち一方の側面に形成された４個の入力端子２_１〜２_４と、他方の側面に形成された出力端子３_１〜３_４と、長手方向において対面する両側面に形成された接地用端子４とを備えている。

図２は、図１に示された積層型フィルタアレイの分解斜視図である。同図に示されるように、積層型フィルタアレイ１は、４個のコイルＬ_１〜Ｌ_４を含むコイル部１０と、４個のコンデンサＣ_１〜Ｃ_４を含むコンデンサ部２０とを備えている。これらのコイル部１０及びコンデンサ部２０が積層されることにより直方体状の積層型フィルタアレイ１が構成されることとなる。

コイル部１０は、図３に示されるように、４個の導体パターン１１_１〜１１_４，１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４，１６_１〜１６_４のそれぞれが形成された長方形薄板状の非磁性体グリーンシート（絶縁体層）１７が６層積層されて構成されている。各導体パターン１１_１〜１１_４は、非磁性体グリーンシート１７上において長手方向に所定の間隔をとって並設されており、互いに電気的に絶縁されている。このことは、各導体パターン１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４，１６_１〜１６_４についても同様である。

各導体パターン１１_１〜１１_４は、積層型フィルタアレイ１の一方の側面側に引き出されて非磁性体グリーンシート１７の一端部から露出しており、各導体パターン１６_１〜１６_４は、積層型フィルタアレイ１の他方の側面側に引き出されて非磁性体グリーンシート１７の他端部から露出している。また、各導体パターン１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４は、非磁性体グリーンシート１７上においてＣ字状に巻き回されている。

そして、積層方向に整列した導体パターン１１_１〜１６_１は、その端部同士が非磁性体グリーンシート１７に形成された貫通電極１８により電気的に接続されており、これによりコイルＬ_１が構成されることとなる。同様に、導体パターン１１_２〜１６_２及び貫通電極１８によりコイルＬ_２が構成され、導体パターン１１_３〜１６_３及び貫通電極１８によりコイルＬ_３が構成され、導体パターン１１_４〜１６_４及び貫通電極１８によりコイルＬ_４が構成されることとなる。このように構成された各コイルＬ_１〜Ｌ_４は、導体パターン１１_１〜１１_４のそれぞれを介して各出力端子３_１〜３_４に電気的に接続され、導体パターン１６_１〜１６_４のそれぞれを介して各入力端子２_１〜２_４に電気的に接続されている。

コンデンサ部２０は、図４に示されるように、接地用電極２１_１が形成された長方形薄板状の非磁性体グリーンシート（絶縁体層）２３、２個の信号用電極２２_１，２２_３が形成された非磁性体グリーンシート２３、接地用電極２１_２が形成された非磁性体グリーンシート２３、及び２個の信号用電極２２_２，２２_４が形成された非磁性体グリーンシート２３がこの順序で４層積層されて構成されている。各信号用電極２２_１，２２_３は、非磁性体グリーンシート２３上において長手方向に所定の間隔をとって並設されており、互いに電気的に絶縁されている。このことは、各信号用電極２２_２，２２_４についても同様である。

各接地用電極２１_１，２１_２は長方形状に形成されており、積層型フィルタアレイ１の長手方向において対面する両側面に引き出されて非磁性体グリーンシート２３の両端部から露出した一対の導出部２１ａ_１及び一対の導出部２１ａ_２のそれぞれを有している。また、２個の信号用電極２２_１，２２_３は、接地用電極２１_１と対面するように長方形状に形成されており、積層型フィルタアレイ１の一方の側面側に引き出されて非磁性体グリーンシート２３の一端部から露出した導出部２２ａ_１，２２ａ_３を有している。同様に、２個の信号用電極２２_２，２２_４は、接地用電極２１_２と対面するように長方形状に形成されており、積層型フィルタアレイ１の一方の側面側に引き出されて非磁性体グリーンシート２３の一端部から露出した導出部２２ａ_２，２２ａ_４を有している。

そして、接地用電極２１_１、信号用電極２２_１及びこれらに挟まれた非磁性体グリーンシート２３によりコンデンサＣ_１が構成され、接地用電極２１_２、信号用電極２２_２及びこれらに挟まれた非磁性体グリーンシート２３によりコンデンサＣ_２が構成されることとなる。更に、接地用電極２１_１、信号用電極２２_３及びこれらに挟まれた非磁性体グリーンシート２３によりコンデンサＣ_３が構成され、接地用電極２１_２、信号用電極２２_４及びこれらに挟まれた非磁性体グリーンシート２３によりコンデンサＣ_４が構成されることとなる。このように構成された各コンデンサＣ_１〜Ｃ_４において、各接地用電極２１_１，２１_２は、一対の導出部２１ａ_１及び一対の導出部２１ａ_２のそれぞれを介して接地用端子４に電気的に接続されており、各信号用電極２２_１〜２２_４は、導出部２２ａ_１〜２２ａ_４のそれぞれを介して各出力端子３_１〜３_４に電気的に接続されている。

図５は、図１に示された積層型フィルタアレイの等価回路図である。同図に示されるように、積層型フィルタアレイ１においては、コイルＬ_１〜Ｌ_４及びコンデンサＣ_１〜Ｃ_４によってＬ型の回路構成が採用されている。

なお、図２に示されるように、コイル部１０とコンデンサ部２０との間には、コイル部１０とコンデンサ部２０との間の距離を調整するための非磁性体グリーンシート３１が積層されている。また、コイル部１０の最外層の非磁性体グリーンシート１７上には非磁性体グリーンシート３２が積層され、コンデンサ部２０の最外層の非磁性体グリーンシート２３下には、積層型フィルタアレイ１を保護するための非磁性体グリーンシート２４が積層されている。

以上のように構成された積層型フィルタアレイ１においては、コイルＬ_１〜Ｌ_４を含むコイル部１０は、コンデンサＣ_１〜Ｃ_４を含むコンデンサ部２０に対して接地用電極２１_１が形成された非磁性体グリーンシート２３側に積層されている。このように接地用電極２１_１がコイルＬ_１〜Ｌ_４側に配置されていることで、コイル部１０に含まれるコイルＬ_１〜Ｌ_４とコンデンサ部２０に含まれるコンデンサＣ_１〜Ｃ_４との間に発生するクロストークを低減することができる。

更に、コンデンサ部２０は、接地用電極２１_１が形成された非磁性体グリーンシート２３、２個の信号用電極２２_１，２２_３が形成された非磁性体グリーンシート２３、接地用電極２１_２が形成された非磁性体グリーンシート２３、及び２個の信号用電極２２_２，２２_４が形成された非磁性体グリーンシート２３がこの順序で４層積層されて構成されている。このように一層の非磁性体グリーンシート２３に対して２個の信号用電極２２_１，２２_３及び２個の信号用電極２２_２，２２_４のそれぞれを形成することで、コンデンサ部２０を構成する非磁性体グリーンシート２３の積層数を減少させて、積層型フィルタアレイ１を薄型化することができる。

また、２個の信号用電極２２_１，２２_３及び２個の信号用電極２２_２，２２_４のそれぞれは、信号伝送時においてクロストークが−３０ｄＢ以下（より好ましくは、−３５ｄＢ以下）となる間隔をとって非磁性体グリーンシート２３上に配置されている。これにより、一層の非磁性体グリーンシート２３上に配置された２個の信号用電極２２_１，２２_３間及び２個の信号用電極２２_２，２２_４間のそれぞれに発生するクロストークを低減することができる。

このクロストークを−３０ｄＢ以下とするためには、非磁性体グリーンシート２３の厚さや誘電率等に依存するものの、当該誘電率が１０程度であれば、図６に示される信号用電極２２_１，２２_３間（信号用電極２２_２，２２_４間）の間隔Ｇを１５０μｍ以上とすればよい。更に、このクロストークを−３５ｄＢ以下とするためには、間隔Ｇを２００μｍ程度とすればよい。

次に、積層型フィルタアレイ１の製造方法の一例について説明する。まず、非磁性体グリーンシート１７，３１，３２には、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ及びＣｕＯの混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法により厚さが１８μｍとなるようにフィルム上に塗布することにより形成したものを用いる。また、非磁性体グリーンシート２３，２４には、ＴｉＯ_２、ＣｕＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯ_２の混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法により厚さが１５μｍとなるようにフィルム上に塗布することにより形成したものを用いる。

続いて、非磁性体グリーンシート１７の所定の位置に、貫通電極１８を設けるためのスルーホールを形成する。そして、非磁性体グリーンシート１７上に、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷することにより、導体パターン１１_１〜１１_４，１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４，１６_１〜１６_４を形成する。同様に、非磁性体グリーンシート２３上に、接地用電極２１_１、信号用電極２２_１，２２_３、接地用電極２１_２、信号用電極２２_２，２２_４を形成する。

続いて、非磁性体グリーンシート１７，２３，２４，３１，３２を図２に示される順序で積層して圧着し、チップ単位に切断する。これにより、長さ２．０ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのチップを形成する。その後、切断したチップを８７０℃にて焼成する。

続いて、焼成したチップに、銀を主成分とする導体ペーストを転写して７００℃にて焼き付けし、更に、Ｃｕ、Ｎｉ及びＳｎを用いて電気めっきを施すことにより、入力端子２_１〜２_４、出力電極３_１〜３_４及び接地用端子４を形成する。

以上のようにして積層型フィルタアレイ１を完成させる。なお、完成後において、幅が７０μｍ、厚さが１２μｍとなるように導体パターン１１_１〜１１_４，１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４，１６_１〜１６_４を設計する。また、厚さが６μｍとなるように接地用電極２１_１、信号用電極２２_１，２２_３、接地用電極２１_２、信号用電極２２_２，２２_４を設計する。更に、間隔Ｇが１７０μｍとなるように信号用電極２２_１，２２_３、信号用電極２２_２，２２_４を設計する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述した積層型フィルタアレイ１においては、コイル部１０は、４個の導体パターンが形成された非磁性体グリーンシート１７が６層積層されて構成され、当該導体パターンにより構成された４個のコイルＬを含んでおり、コンデンサ部２０は、接地用電極が形成された非磁性体グリーンシート２３及び２個の信号用電極が形成された非磁性体グリーンシート２３が２層ずつ交互に積層されて構成され、当該接地用電極及び当該信号用電極により構成された４個のコンデンサＣを含んでいたが、これに限定されない。

つまり、本発明に係る積層型フィルタアレイにおいては、コイル部は、ｍ個（ｍは４以上の偶数）の導体パターンが形成された絶縁体層（非磁性体グリーンシート等）が複数層積層されて構成され、当該導体パターンにより構成されたｍ個のコイルを含んでおり、コンデンサ部は、接地用電極が形成された絶縁体層及びｎ個（ｎは２以上の自然数）の信号用電極が形成された絶縁体層がｍ／ｎ層（ｍ／ｎは２以上の自然数）ずつ交互に積層されて構成され、当該接地用電極及び当該信号用電極により構成されたｍ個のコンデンサを含んでいればよい。このような場合にも、一層の絶縁体層に対してｎ個の信号用電極が形成されるため、コンデンサ部を構成する絶縁体層の積層数を減少させて、積層型フィルタアレイを薄型化することができる。

また、上述した積層型フィルタアレイ１においては、コイル部１０及びコンデンサ部２０を構成する絶縁体層として非磁性体グリーンシート１７，２３を用いているため、コンデンサＣのキャパシタンスとコイルＬのインダクタンスとで決まる共振周波数を高周波側に設定することが可能となり、より高帯域のノイズを除去することができるが、これに限定されない。

例えば、コイル部１０を構成する絶縁体層を磁性体により形成し、コンデンサ部２０を構成する絶縁体層を非磁性体により形成してもよい。この場合、コンデンサＣのキャパシタンスとコイルＬのインダクタンスとで決まる共振周波数を低周波側に設定することが可能となり、より低帯域のノイズを除去することができる。なお、コイル部１０を構成する絶縁体層を磁性体により形成する場合の磁性体グリーンシートには、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、又はＮｉ−Ｃｕ系フェライト等の磁性体粉末をバインダーで結着させてシート状に形成したものを用いることが好ましい。

また、上述した積層型フィルタアレイ１においては、コイルＬ_１〜Ｌ_４及びコンデンサＣ_１〜Ｃ_４によってＬ型の回路構成が採用されていたが、積層型フィルタアレイが使用される電子機器等の特性に適合したノイズ除去を可能とすべく、Ｔ型、π型或いはダブルπ型の回路構成を採用してもよい。

本発明に係る積層型フィルタアレイの一実施形態の斜視図である。図１に示された積層型フィルタアレイの分解斜視図である。図１に示された積層型フィルタアレイのコイル部の分解斜視図である。図１に示された積層型フィルタアレイのコンデンサ部の分解斜視図である。図１に示された積層型フィルタアレイの等価回路図である。信号用電極が形成された非磁性体グリーンシートの平面図である。

符号の説明

１…積層型フィルタアレイ、１０…コイル部、１１_１〜１１_４，１２_１〜１２_４，１３_１〜１３_４，１４_１〜１４_４，１５_１〜１５_４，１６_１〜１６_４…導体パターン、１７，２３…非磁性体グリーンシート（絶縁体層）、２０…コンデンサ部、２１_１，２１_２…接地用電極、２２_１〜２２_４…信号用電極、Ｌ_１〜Ｌ_４…コイル、Ｃ_１〜Ｃ_４…コンデンサ。

Claims

ｍ個の導体パターンが形成された絶縁体層が複数層積層されて構成され、前記導体パターンにより構成されたｍ個のコイルを含むコイル部と、
接地用電極が形成された絶縁体層及びｎ個の信号用電極が形成された絶縁体層がｍ／ｎ層ずつ交互に積層されて構成され、前記接地用電極及び前記信号用電極により構成されたｍ個のコンデンサを含むコンデンサ部とを備え、
前記コイル部は、前記コンデンサ部に対して前記接地用電極が形成された絶縁体層側に積層されていることを特徴とする積層型フィルタアレイ。
ｎ個の前記信号用電極は、信号伝送時においてクロストークが−３０ｄＢ以下となる間隔をとって絶縁体層上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層型フィルタアレイ。