JP2006245369A - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】ディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくすることができるコモンモードノイズフィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】第１のコイル導体１３と第１の引出用導体１６とで構成される第１のコイル１５と、第２のコイル導体１４と第２の引出用導体１８とで構成される第２のコイル１７とを備え、前記第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとが同一になるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使用される小型で、かつ積層型のコモンモードノイズフィルタに関するものである。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、図６に示すように、第１〜第４の絶縁層１ａ〜１ｄの上面にそれぞれ第１〜第４の導体２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを設け、そして第１の導体２ａと第２の導体２ｂとをバイア電極４ａを介して接続することにより第１のコイル２を形成するとともに、第３の導体３ａと第４の導体３ｂとをバイア電極４ｂを介して接続することにより第２のコイル３を形成していた。また、前記第１の絶縁層１ａの下面と第４の導体３ｂの上面にはダミー絶縁層５を設けていた。

上記のような構成とすることにより、第３の絶縁層１ｃを介して対向する第２の導体２ｂと第３の導体３ａとを磁気結合させ、これにより、第１のコイル２と第２のコイル３のコモンモードのインピーダンスを大きくして、コモンモードノイズを除去するとともに、ディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくして、差動信号（ディファレンシャル信号）を通過させるようにしていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−１２４０２８号公報

上記した従来のコモンモードノイズフィルタにおいては、第１のコイル２と第２のコイル３ではインピーダンスが異なるため、差動信号（ディファレンシャル信号）が流れたとき、第１のコイル２で発生した磁束と第２のコイル３で発生した磁束とが互いに完全に打ち消し合わず、これにより、２つのコイル２，３のインピーダンスの差に相当するインピーダンスが残存するため、ディファレンシャルモードのインピーダンスが大きくなるという課題を有していた。なお、このコモンモードノイズフィルタにおいては、ディファレンシャルモードのインピーダンスが大きくなれば、本来通過させたい信号の減衰や波形の歪みが生じてしまうものである。

ここで、第１のコイル２と第２のコイル３のインピーダンスが異なる理由は、第１のコイル２ではその一部で逆向きに電流が流れるため、発生する磁束同士が互いに打ち消し合ってインピーダンスが低下するのに対し、第２のコイル３ではその一部で同方向に電流が流れるため、発生する磁束同士が互いに強め合ってインピーダンスが増大することによる。

すなわち、第１のコイル２においては、図７（ａ）に示すように、位置６で第１の導体２ａと第２の導体２ｂの電流の向きが逆であり、位置７でも第２の導体２ｂ同士で電流の向きが逆になるため、インピーダンスが低下するが、第２のコイル３においては、図７（ｂ）に示すように、位置８で第３の導体３ａと第４の導体３ｂの電流の向きが同方向になるため、インピーダンスは増大するからである。このことは、積層タイプの場合、上下方向の関係にある導体と引出用導体との関係が無視できないことにより起こる。

なお、図７（ａ），（ｂ）は、それぞれコイルを構成する２つの導体を上方から透過させた図であり、第１の導体２ａと第４の導体３ｂを破線で、第２の導体２ｂと第３の導体３ａを実線で示している。また、矢印の向きは差動信号が流れたときの電流の方向を表している。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくすることができるコモンモードノイズフィルタを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、第１のコイル導体と第１の引出用導体とで構成される第１のコイルと、第２の引出用導体と第２のコイル導体とで構成される第２のコイルとを備え、前記第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが同一になるようにしたものである。

以上のように本発明のコモンモードノイズフィルタは、第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが同一になるようにしているため、差動信号が流れたとき、第１のコイルで発生した磁束と第２のコイルで発生した磁束とが互いにほぼ完全に打ち消し合うことになり、これにより、２つのコイルのインピーダンスの差に相当するインピーダンスが残存するのを防止できるため、ディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくすることができるという優れた効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４，８に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図、図２は同コモンモードノイズフィルタの斜視図である。

本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタは、図１に示すように、上下方向に積層された第１の絶縁層１１、第２の絶縁層１２と、前記第１の絶縁層１１に設けられた第１のコイル導体１３と、前記第２の絶縁層１２に設けられ、かつ前記第１のコイル導体１３と対向するように形成された第２のコイル導体１４と、前記第１のコイル導体１３と接続され、かつ前記第１のコイル導体１３とで第１のコイル１５を構成する第１の引出用導体１６と、前記第２のコイル導体１４と接続され、かつ前記第２のコイル導体１４とで第２のコイル１７を構成する第２の引出用導体１８とを備えている。

また、前記第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスは同一となっており、かつ第１のコイル１５の長さと第２のコイル１７の長さも同一となっている。

上記構成における第１の絶縁層１１や第２の絶縁層１２は、Ｆｅ₂Ｏ₃をベースとしたフェライトや、ガラスセラミックなどの絶縁材料によりシート状に構成されているもので、第１の絶縁層１１の上方に第２の絶縁層１２が設けられている。また、第１の絶縁層１１の中央部には、第１のバイア電極１９ａが形成されている。

前記第１のコイル導体１３は、渦巻き状に銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第１の絶縁層１１の上面に設けられている。

前記第２のコイル導体１４は、渦巻き状に銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第２の絶縁層１２の上面に設けられている。また、第１のコイル導体１３と第２のコイル導体１４は、第２の絶縁層１２を介して対向するように構成されている。これにより、第１のコイル１５と第２のコイル１７との間で磁気結合させることができるため、第１のコイル１５と第２のコイル１７のコモンモードインピーダンスを大きくすることができる。

前記第１の引出用導体１６は、銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第１の絶縁層１１の下方に位置する第３の絶縁層２０の上面に設けられている。また、第１の引出用導体１６は、第１のバイア電極１９ａを介して前記第１のコイル導体１３と接続されるもので、これにより、第１のコイル導体１３と第１の引出用導体１６とからなる第１のコイル１５が構成されている。そしてまた、前記第１のコイル導体１３のうち一定の区間は、上面視にて第１の引出用導体１６と重なるようになっている。

前記第２の引出用導体１８は、銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第２の絶縁層１２の上方に位置する第４の絶縁層２１の上面に設けられている。また、第４の絶縁層２１の中央部には第２のバイア電極１９ｂが形成され、かつ前記第２の引出用導体１８は、この第２のバイア電極１９ｂを介して第２のコイル導体１４と接続されるもので、これにより、第２のコイル導体１４と第２の引出用導体１８とからなる第２のコイル１７が構成されている。そしてまた、前記第２のコイル導体１４のうち一定の区間は、上面視にて第２の引出用導体１８と重なるようになっている。

また、前記第１のコイル１５の長さと第２のコイル１７の長さは同一となっているもので、このように長さを同一にすると、２つのコイル１５，１７を伝わる差動信号の伝達時間を同一にすることができるため、差動信号の品質が劣化するのを防止できるものである。

なお、前記第３の絶縁層２０の下面と第２の引出用導体１８の上面にはダミー絶縁層２２が設けられているもので、このダミー絶縁層２２は、シート状に構成され、かつ絶縁性を有している。また、第１〜第４の絶縁層１１，１２，２０，２１とダミー絶縁層２２の枚数は、図１に示された枚数に限定されるものではない。

そして、上記した構成部品を一体化することにより、図２に示すようなノイズフィルタ本体２３が構成され、かつこのノイズフィルタ本体２３の両側面には、第１〜第４の外部電極２４，２５，２６，２７が設けられ、そしてこの第１〜第４の外部電極２４，２５，２６，２７はそれぞれ前記第１のコイル１５と、第２のコイル１７の各両端部と接続されるものである。

なお、前記第１のコイル導体１３と第１の引出用導体１６との間、第２のコイル導体１４と第２の引出用導体１８との間には、必ずしも絶縁層を設ける必要はない。

また、前記第１のコイル導体１３と第２のコイル導体１４、第１の引出用導体１６と第２の引出用導体１８および第１〜第４の外部電極２４，２５，２６，２７は、必ずしもめっきで形成する必要はなく、その他の印刷や蒸着等の方法で形成してもよいものである。

次に、本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの製造方法について説明する。

図１、図２において、まず、それぞれの原材料である粉体および樹脂からなる混合物により、方形の第１〜第４の絶縁層１１，１２，２０，２１とダミー絶縁層２２をそれぞれ所定枚数作製する。このとき、第１の絶縁層１１と第４の絶縁層２１の所定箇所に、レーザ、パンチングなどで孔あけ加工をし、この孔に銀を充填して、第１のバイア電極１９ａと第２のバイア電極１９ｂを形成する。

次に、所定枚数のダミー絶縁層２２の上面に、第３の絶縁層２０を配置する。

次に、第３の絶縁層２０の上面に、第１の引出用導体１６をめっきによって形成する。

次に、第１の引出用導体１６の上面に、第１のバイア電極１９ａが設けられた第１の絶縁層１１を配置する。このとき、第１の引出用導体１６と第１のバイア電極１９ａとを接続する。

次に、第１の絶縁層１１の上面に、第１のコイル導体１３をめっきによって形成する。このとき、第１のコイル導体１３と第１のバイア電極１９ａとを接続する。また、第１のコイル導体１３のうち一定の区間が、上面視にて第１の引出用導体１６と重なるようにする。

次に、第１のコイル導体１３の上面に、第２の絶縁層１２を配置する。

次に、第２の絶縁層１２の上面に、渦巻き状の第２のコイル導体１４をめっきによって形成する。

次に、第２のコイル導体１４の上面に、第２のバイア電極１９ｂが設けられた第４の絶縁層２１を配置する。このとき、第２のコイル導体１４と第２のバイア電極１９ｂとを接続する。

次に、第４の絶縁層２１の上面に、第２の引出用導体１８をめっきによって形成する。このとき、第２の引出用導体１８と第２のバイア電極１９ｂとを接続する。また、第２のコイル導体１４のうち一定の区間が、上面視にて第２の引出用導体１８と重なるようにする。

なお、前記第１のコイル導体１３、第２のコイル導体１４、第１の引出用導体１６、第２の引出用導体１８の形成方法は、別途用意したベース板（図示せず）に所定パターン形状の導体をめっきによって形成し、その後、この導体を各絶縁層に転写することにより形成する。

次に、第２の引出用導体１８の上面に、所定枚数のダミー絶縁層２２を配置してノイズフィルタ本体２３を構成する。

なお、上記製造工程においては、製造上の効率を向上させるために、各絶縁層に第１のコイル導体１３、第２のコイル導体１４、第１の引出用導体１６、第２の引出用導体１８をそれぞれ複数設けた後、各個片に切断するようにして、同時に複数のノイズフィルタ本体２３を得るようにしてもよい。

次に、ノイズフィルタ本体２３を所定の温度、時間で焼成する。

次に、ノイズフィルタ本体２３の両側面に、第１、第２のコイル１５，１７の各両端部とそれぞれ接続されるように銀を印刷することにより、第１〜第４の外部電極２４，２５，２６，２７を形成する。

最後に、第１〜第４の外部電極２４，２５，２６，２７の表面にめっきによってニッケルめっき層を形成するとともに、さらにこのニッケルめっき層の表面にめっきによってすずやはんだなどの低融点金属めっき層を形成する。

上記したように本発明の実施の形態１においては、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとが同一になるようにしているため、差動信号が流れたとき、第１のコイル１５で発生した磁束と第２のコイル１７で発生した磁束とが互いにほぼ完全に打ち消し合うことになり、これにより、２つのコイルのインピーダンスの差に相当するインピーダンスが残存することはないため、ディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくすることができるという効果が得られるものである。また、この結果、第１のコイル１５、第２のコイル１７のコモンモードインピーダンスも大きくすることができる。

さらに、第１のコイル導体１３と第２のコイル導体１４を上下方向に積層しているため、小型化が容易に図れるという効果も得られるものである。

ここで、インピーダンスが同一とは、セットメーカ等から要望されるインピーダンスの範囲内にあることをいい、例えば、２つのコイルのインピーダンスの差が５％以内にあることをいう。

また、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとを同一にする方法としては、差動信号が流れたとき、第１のコイル１５と第２のコイル１７のうち一方のコイルにおいて、磁束同士が互いに強め合うようにし、かつ他方のコイルにおいて、磁束同士が互いに打ち消し合うようにする方法がある。

この方法について、図３（ａ）（ｂ）を用いて以下に説明する。

ここで、図３（ａ）は第１のコイル１５を構成する２つの導体１３，１６を上方から透過させた図、図３（ｂ）は第２のコイル１７を構成する２つの導体１４，１８を上方から透過させた図であり、第１、第２の引出用導体１６，１８は破線で示し、かつ第１、第２のコイル導体１３，１４は実線で示している。また、矢印の向きは差動信号が流れたときの電流の方向を表している。

従来の図７（ａ）における第１のコイル２では、第１の導体２ａと第２の導体２ｂの電流の向きが逆になるため、インピーダンスが低下していたが、図３（ａ）における第１のコイル１５のように導体の位置を変えれば、位置２８で第１のコイル導体１３と第１の引出用導体１６の電流の向きが同方向になるため、インピーダンスが逆に増大する。

一方、従来の図７（ｂ）における第２のコイル３では、第３の導体３ａと第４の導体３ｂの電流の向きが同方向になるため、発生する磁束同士が互いに強め合い、インピーダンスが増大しているが、図３（ｂ）における第２のコイル１７のように導体の位置を変えれば、位置２９で第２のコイル導体１４と第２の引出用導体１８の電流の向きが逆になるため、発生する磁束同士が互いに打ち消し合い、インピーダンスが逆に低下する。このとき、第１、第２のコイル導体１３，１４のうち一定の区間を、上面視にて第１、第２の引出用導体１６，１８と重なるようにすれば、第１のコイル導体１３と第１の引出用導体１６の距離、第２のコイル導体１４と第２の引出用導体１８との距離を最も短くすることができるため、各導体１３，１４，１６，１８で発生する磁束が他の導体に及ぼす影響を最も大きくすることができ、これにより、発生する磁束同士が互いに強め合ったり磁束同士が互いに打ち消し合ったりするのをより効率よく行わせることができ、この結果、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとを容易に同一にすることができる。また、重なる長さを変えることによって第１のコイル１５と第２のコイル１７のインピーダンスも容易に調整することができるものである。

このように、インピーダンスが小さい方のコイルにおいて、磁束同士が互いに強め合うようにし、かつインピーダンスが大きい方のコイルにおいて、磁束同士が互いに打ち消し合うようにすることにより、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとを容易に同一にすることができる。

また、このとき、インピーダンスの大きい方のコイルはそのままにして、インピーダンスの小さい方のコイルのみにおいて磁束同士を互いに強め合うようにすることによって第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとが同一になるようにすれば、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスが最も大きい値で同一になっているため、第１のコイル１５と第２のコイル１７のコモンモードインピーダンスをより大きくすることができるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５〜７に記載の発明について説明する。

図４は本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図である。なお、この本発明の実施の形態２において、上記した本発明の実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明は省略する。

図４に示す本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタが、上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、第１のコイル導体１３の一端部において導体間の距離を長くした点、および第１、第２のコイル導体１３，１４と第１、第２の引出用導体１６，１８とを上面視にて直交させた点である。

この構成によれば、従来の図７（ａ）における第１のコイル２のようにインピーダンスが小さい方のコイルにおいて、インピーダンスの低下を抑制できるため、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスとを同一にすることができる。なぜなら、図５（ａ）のように第１のコイル導体１３の一端部、すなわち導体が外部電極と接続される近傍で折り返され、かつ差動信号が流れたとき導体同士の電流の方向が逆になって磁束同士が互いに打ち消し合うことによりインピーダンスが低下している位置３０で、その導体間の距離が長くなっているため、互いに打ち消し合う磁束の量が減るからである。なお、図４のように第１のコイル導体１３の形状を曲線状にすれば、容易に導体間の距離を長くすることができる。また、第１のコイル導体１３、第２のコイル導体１４の形状を曲線状にすれば、第１、第２の引出用導体１６，１８をほぼ一直線状にするだけで第１、第２のコイル導体１３，１４と第１、第２の引出用導体１６，１８とを容易に上面視にて直交させることができる。

そしてまた、第１、第２のコイル導体１３，１４と第１、第２の引出用導体１６，１８は、図５（ａ），（ｂ）の位置３１，３２において上面視にて直交させているため、第１、第２のコイル導体１３，１４に流れる電流と第１、第２の引出用導体１６，１８に流れる電流の向きが逆になったり同一になったりすることはなく、これにより、第１のコイル１５のインピーダンスと第２のコイル１７のインピーダンスは、第１、第２のコイル導体１３，１４と第１、第２の引出用導体１６，１８との配置関係による影響を受けることなく、容易に同一にすることができるものである。

ここで、図５（ａ）は第１のコイル１５を構成する２つの導体１３，１６を上方から透過させた図、図５（ｂ）は第２のコイル１７を構成する２つの導体１４，１８を上方から透過させた図であり、第１、第２の引出用導体１６，１８は破線で示し、かつ第１、第２のコイル導体１３，１４は実線で示している。また、矢印の向きは差動信号が流れたときの電流の方向を表している。

なお、上記本発明の実施の形態１，２におけるコモンモードノイズフィルタにおいては、第１のコイル１５、第２のコイル１７をそれぞれ１つ設けたが、第１のコイル１５、第２のコイル１７をそれぞれ複数設けたアレイタイプとしてもよい。この場合、複数の第１のコイル１５、第２のコイル１７はそれぞれ積層方向に積んでもよく、あるいは横方向に並べるようにしてもよいものである。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、コイルのディファレンシャルモードのインピーダンスを小さくすることができ、携帯電話、情報機器等のノイズ対策として使用されるノイズフィルタ等として有用である。

本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 同コモンモードノイズフィルタの斜視図 （ａ），（ｂ）同コモンモードノイズフィルタの主要部の上面図 本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 （ａ），（ｂ）同コモンモードノイズフィルタの主要部の上面図 従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 （ａ），（ｂ）同コモンモードノイズフィルタの主要部の上面図

符号の説明

１１ 第１の絶縁層
１２ 第２の絶縁層
１３ 第１のコイル導体
１４ 第２のコイル導体
１５ 第１のコイル
１６ 第１の引出用導体
１７ 第２のコイル
１８ 第２の引出用導体

Claims (8)

1. 上下方向に積層された第１、第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層に設けられた第１のコイル導体と、前記第２の絶縁層に設けられ、かつ前記第１のコイル導体と対向するように形成された第２のコイル導体と、前記第１のコイル導体と接続され、かつこの第１のコイル導体とで第１のコイルを構成する第１の引出用導体と、前記第２のコイル導体と接続され、かつこの第２のコイル導体とで第２のコイルを構成する第２の引出用導体とを備え、前記第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが同一になるようにしたコモンモードノイズフィルタ。
2. 差動信号が流れたとき、第１のコイルと第２のコイルのうち、一方のコイルにおいて発生する磁束同士が互いに強め合うようにし、かつ他方のコイルにおいて発生する磁束同士が互いに打ち消し合うようにすることによって、第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが同一になるようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
3. 差動信号が流れたとき、第１のコイルと第２のコイルのうち、一方のコイルにおいて発生する磁束同士が互いに強め合うようにすることによって、第１のコイルのインピーダンスと第２のコイルのインピーダンスとが同一になるようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
4. 第１のコイル導体の一定の区間を上面視にて第１の引出用導体と重なるようにするか、あるいは第２のコイル導体の一定の区間を上面視にて第２の引出用導体と重なるようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
5. 第１のコイル導体、第２のコイル導体のうち、少なくとも一方のコイル導体の一端部において導体間の距離を長くした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
6. 第１のコイル、第２のコイルのうち、少なくとも一方のコイルにおいて、コイル導体と引出用導体とを上面視にて直交させた請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
7. 第１のコイル導体、第２のコイル導体のうち、少なくとも一方のコイル導体の形状を曲線状とした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
8. 第１のコイルの長さと第２のコイルの長さを同一とした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。

Images