JP2006180282A - Ｌｃ複合フィルタ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば２００ＭＨｚ〜８００ＭＨｚにカットオフ周波数を有し、この８００ＭＨｚよりも高い周波数で大きな減衰が得られるＬＣ複合フィルタ部品を提供すること。
【解決手段】 複数の絶縁材シートを積層し、これら絶縁材シートの各別のものにコイル導体３４が形成されているコイル層１７と、他の絶縁材シートに第１及び第２コンデンサ導体２５、２６がそれぞれ形成されている第１及び第２コンデンサ層１６、１８とを少なくとも１つずつ有し、絶縁材シート１７ａ〜１７ｃが、絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂよりも比誘電率が低い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器などのノイズを除去するフィルタとして機能するインダクタとキャパシタとを備えるＬＣ複合フィルタ部品に関する。

電子機器のノイズ対策用として、インダクタ（コイル部）とキャパシタ（コンデンサ部）とを組み合わせ、Ｌ型、Ｔ型あるいはπ型のＥＭＩ（ElectroMagnetic Interference）フィルタが知られている。
近年、このようなＬＣ複合フィルタ部品においても、電子機器の小型化及び使用されるデジタル信号の高周波化に伴い、カットオフ周波数が高く、高周波での減衰特性に優れる高周波対応の小型のＬＣ複合フィルタ部品が望まれるようになってきた。特に、携帯電話機のような携帯通信機器では、８００ＭＨｚ以上の周波数で大きな減衰が得られる減衰特性を有するＬＣ複合フィルタ部品が望まれている。

これまで、誘電体材料、磁性体材料あるいは誘電体材料と磁性体材料との混合材料によって形成された絶縁材シートを用い、コイル導体が形成されたコイル層及びコンデンサ導体が形成されたコンデンサ層からなるフィルタ回路を内蔵する小型のモノリシック構造のＬＣ複合フィルタ部品が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
実公昭６０−３１２４２号公報 特開昭５８−８４４２０号公報 特開平６−１６３３２１号公報 特開２００１−５３５７１号公報

しかしながら、上記従来のＬＣ複合フィルタ部品においては、以下の問題がある。すなわち、上記従来のＬＣ複合フィルタ部品では、絶縁材シートに用いられる磁性体材料として透磁率の大きなフェライトを使用することがあるが、フェライトは数百ＭＨｚ以上の高周波帯域において透磁率が著しく低下してしまう。これにより、高周波帯域で大きな減衰量を確保するためには高周波帯域で大きなインダクタンスが必要となるため、フェライトの透磁率の周波数変化による影響で、低周波帯域においてインダクタンスが著しく大きくなり、カットオフ周波数が低下する問題がある。
また、絶縁材シートに用いられる誘電体材料として、比誘電率の小さな誘電体材料を用いると、コンデンサ層におけるキャパシタンスを確保するためにコンデンサ導体の重なり面積を大きくする必要があり、そのためコンデンサ層の層厚が大きくなる。したがって、小型化が困難となる。一方、比誘電率の大きな誘電体材料を用いると、コイル導体間の静電容量が大きくなることで、コイル導体の持つインダクタンスとこの静電容量による並列共振が低周波帯域で起こる。したがって、共振点を超えた高周波における減衰が小さくなり、高周波数で広帯域、高減衰とすることが困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、例えば２００ＭＨｚ〜８００ＭＨｚにカットオフ周波数を有し、この８００ＭＨｚよりも高い周波数で大きな減衰が得られるＬＣ複合フィルタ部品を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のＬＣ複合フィルタ部品は、複数の絶縁材シートを積層し、これら絶縁材シートの各別のものにコイル導体が形成されているコイル層と、他の絶縁材シートにコンデンサ導体が形成されているコンデンサ層とを少なくとも１つずつ有するＬＣ複合フィルタ部品であって、前記コイル層を構成する前記絶縁材シートの比誘電率が、前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートの比誘電率よりも低いことを特徴とする。

この発明によれば、コイル層を構成する絶縁材シートの比誘電率を、コンデンサ層を構成する絶縁材シートの比誘電率を小さくすることによって、コイル層における浮遊容量を小さくしてコイル導体パターンの間隔を狭くして形成することができると共に、コンデンサ層の層厚を小さくすることができる。また、コイル導体間の浮遊容量を小さくすることで、Ｌ−Ｃの並列共振点を高周波領域に容易に設定でき、高周波成分の通過を抑制することができる。したがって、例えば２００ＭＨｚから８００ＭＨｚのように高い周波数帯域でカットオフ周波数を有するようなローパスフィルタにおいても、高周波数で広帯域かつ高減衰であると共に小型のＬＣ複合フィルタ部品となる。

また、本発明のＬＣ複合フィルタ部品は、前記コイル層を構成する前記絶縁材シート及び前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートがそれぞれ収縮されており、前記コイル層を構成する前記絶縁材シートの収縮率と前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートの収縮率との比が、９５％以上１０５％以下であることが好ましい。
この発明によれば、コイル層を構成する絶縁材シートの収縮率と、コンデンサ層を構成する絶縁材シートの収縮率との比を、９５％以上１０５％以下とすることによって、コイル層とコンデンサ層とを積層して一体的に焼成したときに、コイル層とコンデンサ層との間で層間剥がれの発生を抑制する。ここで、収縮率とは、（焼成後の寸法）／（焼成前の寸法）を意味する。

また、本発明のＬＣ複合フィルタ部品は、前記絶縁材シートが誘電体材料によって構成されていることが好ましい。
この発明によれば、コイル層を構成する絶縁材シートが例えばフェライトなどの磁性体材料を用いずに誘電体材料によって構成されていることで、フェライトの透磁率の周波数変化の影響により、低周波数でインダクタンスが著しく大きくなってカットオフ周波数が低下することを防止する。

また、本発明のＬＣ複合フィルタ部品は、前記コイル層を構成する前記絶縁材シートを構成する誘電体材料の比誘電率が、１以上４０以下であり、前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートを構成する誘電体材料の比誘電率が、６０以上２００以下であることが好ましい。
この発明によれば、コイル層を構成する絶縁材シートの比誘電率を１以上４０以下とすることで、カットオフ周波数を例えば２００ＭＨｚから８００ＭＨｚの範囲内に設定した場合であっても、コイル導体の導体パターン間での静電容量を十分に小さくすることができる。したがって、コイル導体間の浮遊容量とコイルのインダクタンスとの共振点を８００ＭＨｚ以上の高周波領域に設定することが容易となり、コイル導体の浮遊容量による高周波成分の通過が十分に抑制される。
また、コンデンサ層を構成する絶縁材シートの比誘電率を６０以上とすることで、すべてコイル層を低誘電率の絶縁材シートを用いる場合と比較して、少ない層数で必要な静電容量を得ることや、電極間距離を大きくして耐電圧を上げること、信頼性を向上させることができる以外にも、コンデンサ導体に電流が流れることでコンデンサが有するインダクタンスを調整する自由度が増大する。そして、比誘電率を２００以下とすることで、コンデンサとコイルとの間に生じる浮遊容量が増大することでフィルタの設計が困難になることを防止すると共に、フィルタ特性の変動を抑制する。

本発明のＬＣ複合フィルタ部品によれば、コイル層における浮遊容量を小さくしてコイル導体パターンの間隔を狭くして形成することができると共に、コンデンサ層の層厚を小さくすることができる。したがって、例えば２００ＭＨｚから８００ＭＨｚでカットオフ周波数を有するようなローパスフィルタにおいても、高周波数で広帯域かつ高減衰であると共に小型化することができる。

以下、本発明によるＬＣ複合フィルタ部品の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、３端子型ノイズフィルタに適用したものであり、図１は、本実施形態におけるＬＣ複合フィルタ部品におけるＬＣ複合フィルタ部品の分解斜視図、図２は、図１の完成状態を示すＬＣ複合フィルタ部品の外観斜視図であり、図３は、その等価回路図である。

図１及び図２において、ＬＣ複合フィルタ部品１０は、カットオフ周波数よりも高い周波数の信号またはノイズを除去するローパスフィルタであって、シート状の複数枚の絶縁材シートを９層積層して一体化した構成とされる。また、ほぼ直方体形状の積層体としたＬＣ複合フィルタ部品の対向する２側面には、後述するコイル導体３４と後述する第１及び第２コンデンサ導体２５、２６とに接続される一対の信号端子電極１１、１２が設けられており、ＬＣ複合フィルタ部品１０の他の対向する２側面には、前記第１及び第２コンデンサ導体２５、２６に接続される一対のグラウンド端子電極１３、１４が設けられている。
また、９枚の絶縁材シートを積層して一体化した積層体は、第１カバー層（絶縁材シート）１５、第１コンデンサ層１６、コイル層１７、第２コンデンサ層１８、第２カバー層（絶縁材シート）１９の順に積層した構成とされる。

第１及び第２カバー層１５、１９は、第１及び第２コンデンサ層１６、１８と第１及び第２コンデンサ層１６、１８の間に配置されるコイル層１７とを保護するために設けられており、それぞれ１枚の絶縁材シートによって構成される。ここで、第１及び第２カバー層１５、１９を構成する絶縁材シートは、比誘電率が８０である誘電体材料（Ａ）によって構成されている。
なお、第１及び第２カバー層１５、１９については、それぞれ上述した１層に限定されることなく、２層以上であってもよい。

第１及び第２コンデンサ層１６、１８は、それぞれ２枚の絶縁材シート１６ａ、１６ｂ及び絶縁材シート１８ａ、１８ｂを上面側から順に２層に積層した構成とされる。ここで、第１及び第２コンデンサ層１６、１８を構成する絶縁材シートは、第１及び第２カバー層１５、１９と同様に、比誘電率が８０である誘電体材料（Ａ）によって構成されている。

絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂには、それぞれの上面に第１から第４コンデンサ導体パターン２１〜２４が形成されている。これら第１から第４コンデンサ導体パターン２１〜２４は、例えば銀などの導電体を印刷やメッキなどの周知の手法により形成したものである。

このうち、第１コンデンサ導体パターン２１は、ほぼ矩形状の導体パターンであって、絶縁材シート１６ａの上面に形成されている。そして、第１コンデンサ導体パターン２１の両端辺には、グラウンド端子電極１３、１４に接続される引出電極２１ａ、２１ｂがそれぞれ形成されている。
また、第２コンデンサ導体パターン２２は、第１コンデンサ導体パターン２１と同様に、ほぼ矩形状の導体パターンであって、絶縁材シート１６ｂの上面に形成されている。そして、第２コンデンサ導体パターン２２の一端辺には、信号端子電極１２に接続される引出電極２２ａが形成されている。
ここで、第１及び第２コンデンサ導体パターン２１、２２において、それぞれが上面視で互いに重なるように形成されている。そして、第１及び第２コンデンサ導体パターン２１、２２が絶縁材シート１６ａを介して対向配置されることで、図１及び図３に示す第１コンデンサ導体２５が形成される。

そして、第３コンデンサ導体パターン２３は、ほぼ矩形状の導体パターンであって、絶縁材シート１８ａの上面に形成されている。そして、第３コンデンサ導体パターン２３の一端辺には、信号端子電極１１に接続される引出電極２３ａが形成されている。
また、第４コンデンサ導体パターン２４は、第３コンデンサ導体パターン２３と同様に、ほぼ矩形状の導体パターンであって、絶縁材シート１８ｂの上面に形成されている。そして、第４コンデンサ導体パターン２４の両端辺には、グラウンド端子電極１３、１４に接続される引出電極２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されている。
ここで、第３及び第４コンデンサ導体パターン２３、２４において、それぞれが上面視で互いに重なるように形成されている。そして、第３及び第４コンデンサ導体パターン２３、２４が絶縁材シート１８ａを介して対向配置されることで、図１及び図３に示す第２コンデンサ導体２６が形成される。

コイル層１７は、３枚の絶縁材シート１７ａ〜１７ｃを上面側から順に３層に積層した構成とされる。ここで、コイル層１７を構成する絶縁材シートは、誘電体材料（Ａ）の比誘電率よりも低い、比誘電率が８である誘電体材料（Ｂ）によって構成されており、磁性体材料であるフェライトが使用されていない。また、絶縁材シート１７ａ〜１７ｃの収縮率は、第１及び第２カバー層１５、１９と絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの収縮率と比較して、９５％以上１０５％以下となっている。

絶縁材シート１７ａ〜１７ｃには、それぞれ上面に第１から第３コイル導体パターン３１〜３３が形成されている。これら第１から第３コイル導体パターン３１〜３３は、第１から第４コンデンサ導体パターン２１〜２４と同様に、例えば銀などの導電体を印刷やメッキなどの周知の手法により形成したものである。

このうち、第１コイル導体パターン３１は、ほぼコ字状の導体パターンであって、絶縁材シート１７ａの上面に形成されている。そして、第１コイル導体パターン３１の一方の端部には、信号端子電極１２に接続される引出電極３１ａが形成されている。また、第１コイル導体パターン３１の他方の端部には、絶縁材シート１７ａを貫通するスルーホールＨ１が設けられている。

また、第２コイル導体パターン３２は、第１コイル導体パターン３１と同様に、ほぼコ字状の導体パターンであって、絶縁材シート１７ｂの上面に形成されている。そして、第２コイル導体パターン３２の一方の端部は、スルーホールＨ１を介して上述した絶縁材シート１７ａの上面に形成されている第１コイル導体パターン３１と電気的に接続されている。また、第２コイル導体パターン３２の他方の端部には、絶縁材シート１７ｂを貫通するスルーホールＨ２が設けられている。

また、第３コイル導体パターン３３は、第１及び第２コイル導体パターン３１、３２と同様に、ほぼコ字状の導体パターンであって、絶縁材シート１７ｃの上面に形成されている。そして、第３コイル導体パターン３３の一方の端部は、スルーホールＨ２を介して上述した絶縁材シート１７ｂの上面に形成されている第２コイル導体パターン３２と電気的に接続されている。また、第３コイル導体パターン３３の他方の端部には、信号端子電極１１に接続される引出電極３３ａが形成されている。
ここで、第１から第３コイル導体パターン３１〜３３が電気的に接続されることによって、コイル導体３４が形成される。

このように構成されたＬＣ複合フィルタ部品１０は、図３に示すように、コイル導体３４の入力端と出力端とにそれぞれグラウンドに接続される第１及び第２コンデンサ導体２５、２６が設けられたπ型のノイズフィルタが形成される。

以上のように構成された本発明のＬＣ複合フィルタ部品について、以下にその製造方法を説明する。
最初に、比誘電率が８０である誘電体材料（Ａ）の材料粉末に有機バインダ、有機溶剤及び分散剤を加えて、ドクターブレード法によってグリーンシートを作成し、所定の形状（例えば、矩形状）としたシート状の第１及び第２カバー層１５、１９と、第１及び第２コンデンサ層１６、１８を構成する絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂとを製作する。また、比誘電率が８である誘電体材料（Ｂ）の材料粉末を用い、同様にシート状のコイル層１７を構成する絶縁材シート１７ａ〜１７ｃを製作する。そして、絶縁材シート１７ａ、１７ｂの所定位置に、レーザ、パンチングなどの周知の手法を用いて穴あけ加工を施し、スルーホールＨ１、Ｈ２を設ける。

次に、絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂの上面に第１から第４コンデンサ導体パターン２１〜２４を、例えば銀などの導電ペーストを用いた印刷や転写などの周知の手法を用いて互いに短絡しないように形成する。また、絶縁材シート１７ａ〜１７ｃの上面に第１から第３コイル導体パターン３１〜３３を、同様に互いが短絡しないように形成する。

このとき、第１コンデンサ導体パターン２１の端辺には引出電極２１ａ、２１ｂが、第２コンデンサ導体パターン２２の端辺には引出電極２２ａが、第３コンデンサ導体パターン２３の端辺には引出電極２３ａが、第４コンデンサ導体パターン２４の端辺には引出電極２４ａ、２４ｂが、第１コイル導体パターン３１の一端には引出電極３１ａが、第３コイル導体パターン３３の一端には引出電極３３ａが、それぞれ一体的に連続して形成されている。
また、スルーホールＨ１、Ｈ２には、スルーホールを設けた絶縁材シートに形成される導体パターンと一体的に連続するような銀などの導電材料が充填される。なお、スルーホールを介して接続される絶縁材シート上に形成された導体パターンとは、導体パターン側に図示しない凸状の電極部を設けることなどでスルーホールの導電体に接触させ、電気的に接続されるようになっている。

次に、第１カバー層１５と、絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ、１８ｂと、第２カバー層１９とを積層し、プレスにより熱圧着することで積層体を形成する。そして、これを９００℃で焼成して、銀を用いて信号端子電極１１、１２及びグラウンド端子電極１３、１４を形成し、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｎ（スズ）によってメッキ膜を形成することによって完成する。ここで、絶縁材シート１７ａ〜１７ｃの収縮率が、第１及び第２カバー層１５、１９と絶縁材シート１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂとの収縮率と比較して、９５％以上１０５％以下となっているので、焼成後に第１コンデンサ層１６とコイル層１７との間またはコイル層１７と第２コンデンサ層１８との間において、層間剥がれが発生することが回避されている。

このように構成されたＬＣ複合フィルタ部品１０は、コイル層１７を構成する絶縁材シートに比誘電率が８である誘電体材料（Ｂ）を用いることで、コイル層１７に形成された第１から第３コイル導体パターン３１〜３３における静電容量の増大を防止する。これにより、コイル導体３４と浮遊容量とによる並列共振の共振点が、設定したカットオフ周波数よりも高い周波数となる。したがって、２００ＭＨｚから８００ＭＨｚの間でカットオフ周波数を有するようなローパスフィルタにおいても、高周波数で広帯域かつ高減衰を得ることができる。
また、絶縁材シート１７ａ〜１７ｃに磁性体材料であるフェライトを使用しないことで、透磁率の周波数変化の影響を回避し、低周波数でコイル導体３４のインダクタンスが大きくなってカットオフ周波数が低下することを抑制する。
また、第１及び第２コンデンサ層１６、１８を構成する絶縁材シートに比誘電率が８０である誘電体材料（Ａ）を用いることで、第１及び第２コンデンサ層１６、１８におけるキャパシタンスを大きくすることができ、第１及び第２コンデンサ層１６、１８の層厚の増大を抑制する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述したＬＣ複合フィルタ部品は、上述した構成のものを複数組並べて、アレイ化することも可能である。
また、ＬＣ複合フィルタ部品は、カットオフ周波数よりも高い周波数のノイズを除去するローパスフィルタであるが、設定された周波数帯域のみの信号を透過するバンドパスフィルタに適用してもよい。
また、ＬＣ複合フィルタ部品は、コイルの入力端と出力端とにそれぞれグラウンドに接続されるコンデンサが設けられたπ型のノイズフィルタであるが、コイル層とコンデンサ層とが少なくとも１ずつ積層された構成であればよく、Ｌ型やＴ型のノイズフィルタであってもよい。

また、第１及び第２カバー層は、１層の絶縁材シートによって構成されているが、２層以上であってもよい。ここで、第１及び第２カバー層を構成する絶縁材シートに誘電体材料（Ｂ）を用いてもよい。
また、第１コンデンサ層とコイル層との間に導体パターンが形成されていない絶縁材シートを設けてもよい。同様に、第２コンデンサ層とコイル層との間に導体パターンが形成されていない絶縁材シートを設けてもよい。このようにすることで、コンデンサ導体パターンとコイル導体パターンとの間隔が大きくなり、コンデンサ導体パターンとコイル導体パターンとの間に浮遊容量が発生することや、コンデンサとコイルとの干渉を抑制する。

また、第１及び第２コンデンサ層を構成する絶縁材シートに用いられる誘電体材料の比誘電率は、６０以上２００以下であればよく、コイル層を構成する絶縁材シートに用いる誘電体材料の比誘電率は、１以上４０以下であればよい。

本発明の一実施形態におけるＬＣ複合フィルタ部品を示す分解斜視図である。 図１のＬＣ複合フィルタ部品を示す外観斜視図である。 図１のＬＣ複合フィルタ部品を示す等価回路図である。

符号の説明

１０ ＬＣ複合フィルタ部品
１１、１２ 信号端子電極
１３、１４ アース端子電極
１５ 第１カバー層（絶縁材シート）
１６ 第１コンデンサ層
１６ａ、１６ｂ、１７ａ〜１７ｃ、１８ａ、１８ｂ 絶縁材シート
１７ コイル層
１８ 第２コンデンサ層
１９ 第２カバー層（絶縁材シート）
２５ 第１コンデンサ導体
２６ 第２コンデンサ導体
３４ コイル導体

Claims (4)

1. 複数の絶縁材シートを積層し、これら絶縁材シートの各別のものにコイル導体が形成されているコイル層と、他の絶縁材シートにコンデンサ導体が形成されているコンデンサ層とを少なくとも１つずつ有するＬＣ複合フィルタ部品であって、
   前記コイル層を構成する前記絶縁材シートの比誘電率が、前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートの比誘電率よりも低いことを特徴とするＬＣ複合フィルタ部品。
2. 前記コイル層を構成する前記絶縁材シート及び前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートがそれぞれ収縮されており、前記コイル層を構成する前記絶縁材シートの収縮率と前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートの収縮率との比が、９５％以上１０５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のＬＣ複合フィルタ部品。
3. 前記絶縁材シートが誘電体材料によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＣ複合フィルタ部品。
4. 前記コイル層を構成する前記絶縁材シートを構成する誘電体材料の比誘電率が、１以上４０以下であり、
   前記コンデンサ層を構成する前記他の絶縁材シートを構成する誘電体材料の比誘電率が、６０以上２００以下であることを特徴とする請求項３に記載のＬＣ複合フィルタ部品。