JP2006294723A

JP2006294723A - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2006294723A
Application number: JP2005110622A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shinkai; 淳新海; Kenji Ueno; 兼司植野; Takeki Morimoto; 雄樹森本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】コモンモードノイズの除去特性を向上させ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の絶縁体層１１と、前記第１の絶縁体層１１の上部に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１、第２、第３の導体１２，１３，１４と、前記第１、第２、第３の導体１２，１３，１４の上部に設けられた第２の絶縁体層１６と、前記第１〜第３の導体１２，１３，１４の端部にそれぞれ電気的に接続された外部電極２１とを備え、前記第１、第２、第３の導体１２，１３，１４をほぼ並行に配置しているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話、情報機器等のノイズ対策として使用される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３に示されるような構成を有していた。

図３は従来のコモンモードノイズフィルタを示す分解斜視図である。この図３に示すように、従来のコモンモードノイズフィルタは、複数の絶縁体層１と複数のコイル導体２とを積層し、そして前記コイル導体２を構成する導体３ａ〜３ｄ、導体４ａ〜４ｄ、導体５ａ〜５ｄ同士をそれぞれ電気的に接続することによって３つの独立した螺旋状の第１〜第３のコイル３〜５を形成し、かつこの３つの第１〜第３のコイル３〜５を下から順に積層方向に配置していた。

なお、この出願の発明に関連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。
特開平１１−１８６０５６号公報

しかしながら、上記従来のコモンモードノイズフィルタは、第１のコイル３と第３のコイル５との間に第２のコイル４を配置しているため、第１のコイル３と第３のコイル５との距離が遠く、これにより、第１のコイル３と第３のコイル５はほとんど磁気結合しないため、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができず、その結果、コモンモードノイズの除去特性が低いという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、コモンモードノイズの除去特性を向上させ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。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、第１の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の上部に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１、第２、第３の導体と、前記第１、第２、第３の導体の上部に設けられた第２の絶縁体層とを備え、前記第１、第２、第３の導体をほぼ並行に配置したものである。

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の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の上部に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１、第２、第３の導体と、前記第１、第２、第３の導体の上部に設けられた第２の絶縁体層と、前記第１〜第３の導体の端部にそれぞれ電気的に接続された外部電極とを備え、前記第１、第２、第３の導体をほぼ並行に配置しているため、同一面上に３つの導体が設けられることになり、これにより、各導体間の距離を短くでき、さらに、各導体は渦巻き状で１ターン以上であるため、第１の導体をその１ターン前あるいは後の第３の導体と隣接させることができ、これにより、第１の導体と第３の導体との距離を短くできるため、全ての導体間で磁気結合させることができる。これらの結果、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができるという優れた効果を奏するものである。

図１は本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタを示す分解斜視図、図２は同コモンモードノイズフィルタを示す斜視図である。

本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタは、図１、図２に示すように、第１の絶縁体層１１と、この第１の絶縁体層１１の上面に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４と、前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４の上面に設けられスルーホール１５を有する第２の絶縁体層１６と、この第２の絶縁体層１６の上面に設けられ、かつ前記スルーホール１５を介して前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４とそれぞれ電気的に接続される渦巻き状で１ターン以上の第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９と、前記第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９の上面に設けられた第３の絶縁体層２０と、前記第１〜第６の導体１２，１３，１４，１７，１８，１９の端部にそれぞれ電気的に接続された外部電極２１とを備えている。

そして、前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４はほぼ並行に配置し、かつ第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９もほぼ並行に配置している。

上記構成における前記第１の絶縁体層１１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。

前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体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１の絶縁体層１１の上面に設けられている。また、前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４は、第１の導体１２の内側に第２の導体１３が、第２の導体１３のさらに内側に第３の導体１４がそれぞれ略並行になるように、かつ互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第１〜第３の導体１２〜１４を１つの組みとした場合に、この１組が１ターン以上の渦巻き状となっており、その渦巻き方向は、上面視にて各導体が同じ方向となっている。

前記第２の絶縁体層１６は、第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４の上面に設けられるもので、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。また、所定の位置にスルーホール１５が３つ形成され、かつこれらのスルーホール１５はそれぞれ第１〜第３の導体１２〜１４と接続されている。

前記第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９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の絶縁体層１６の上面に設けられている。また、前記第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９は、第４の導体１７の内側に第５の導体１８が、第５の導体１８のさらに内側に第６の導体１９がそれぞれ略並行になるように、かつ互いに短絡しないように設けられている。すなわち、第４〜第６の導体１７〜１９を１つの組みとした場合に、この１組が１ターン以上の渦巻き状となっており、その渦巻き方向は、上面視にて各導体が同じ方向となっている。

さらに、前記第４〜第６の導体１７〜１９はそれぞれスルーホール１５と接続されているもので、これにより、第１の導体１２と第４の導体１７とが接続されて１つのコイルが形成される。また、これと同様に、第２の導体１３と第５の１８とが接続され、さらに第３の導体１４と第６の導体１９とが接続されて合計３つの独立したコイルが形成される。

なお、これらのコイルの長さは全て同一になっている。これにより、ノーマルモードに対して全てのコイルが互いの磁束を打消し合うことができるため、ノーマルモードのインピーダンスを低くすることができ、これにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができる。コイルの長さを同一にする方法としては、外側の導体と内側の導体とをスルーホール１５を介して接続する方法や、導体の端部ではなく導体の途中とスルーホール１５とを接続させる方法がある。

前記第３の絶縁体層２０は、第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９の上面に設けられるもので、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。

ここで、前記第２の絶縁体層１６の透磁率は、第１、第３の絶縁体層１１、２０の透磁率より低くしている。

なお、前記第１の絶縁体層１１の下面と第３の絶縁体層２０の上面にはダミー絶縁体層２２がそれぞれ設けられているもので、これらのダミー絶縁体層２２は、シート状に構成され、かつ絶縁性を有している。また、前記第１〜第３の絶縁体層１１，１６，２０とダミー絶縁体層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、外部電極２１が設けられ、そしてこの外部電極２１は第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４、第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９のそれぞれの一端部と接続されるものである。

また、前記第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４、第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９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が、本発明のように同一平面に３つの導体を１ターン以上の渦巻き状に形成する場合、導体間ピッチが非常に狭くなるため、より高い寸法精度で細密なパターンを形成できるめっき工法が最適である。

次に、本発明の一実施の形態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３の絶縁体層１１，１６，２０とダミー絶縁体層２２をそれぞれ所定枚数作製する。このとき、第２の絶縁体層１６の所定箇所にレーザ、パンチングなどで孔あけ加工をし、３つのスルーホール１５を形成する。なお、このスルーホール１５は内部に銀を充填してもよい。

次に、所定枚数のダミー絶縁体層２２の上面に、第１の絶縁体層１１を配置する。

次に、第１の絶縁体層１１の上面に、渦巻き状で１ターン以上の第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４をめっきによって形成する。このとき、第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４をほぼ並行に配置する。

次に、第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４の上面に、スルーホール１５が設けられた第２の絶縁体層１６を配置する。このとき、各スルーホール１５と第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４とをそれぞれ接続する。

次に、第２の絶縁体層１６の上面に、渦巻き状で１ターン以上の第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９をめっきによって形成する。このとき、第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９はほぼ並行に配置する。また、このとき、各スルーホール１５と第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９とをそれぞれ接続する。

なお、前記第１〜第３の導体１２〜１４、第４〜第６の導体１７〜１９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、この導体を各絶縁体層に転写することにより形成する。

次に、第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９の上面に、所定枚数のダミー絶縁体層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、各絶縁体層に第１〜第３の導体１２〜１４、第４〜第６の導体１７〜１９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３の導体１２〜１４、第４〜第６の導体１７〜１９のそれぞれの一端部と接続されるように銀を印刷することにより、外部電極２１を形成する。

最後に、外部電極２１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一実施の形態においては、同一面上にほぼ並行に配置された３つの導体（第１の導体１２、第２の導体１３、第３の導体１４）を設けているため、各導体間を距離を短くでき、さらに、各導体は渦巻き状で１ターン以上としているため、第１の導体１２はその１ターン前あるいは後の第３の導体１４と隣接させることができ、これにより、第１の導体１２と第３の導体１４との距離を短くできるため、第１の導体１２と第３の導体１４とをより磁気結合させることができる。これらの結果、全ての導体間の磁気結合を強くすることができるため、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができ、これにより、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができるものである。

なお、３つの導体だけでも上記したように構成すればコモンモードノイズの除去特性を向上させることができるが、さらに、図１に示すように、他の同一面上に第４の導体１７、第５の導体１８、第６の導体１９もほぼ並行に配置すれば、第１〜第３の導体１２〜１４だけでなく、この第１〜第３の導体１２〜１４と接続した第４〜第６の導体１７〜１９についても第１〜第３の導体１２〜１４と同様の構成をしているため、磁気結合する導体の長さを大きくすることができ、これにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。

また、第２の絶縁体層１６の透磁率は、第１、第３の絶縁体層１１，２０の透磁率より低くしているため、第１〜第３の導体１２〜１４と第４〜第６の導体１７〜１９との間の磁束の漏れを防止でき、これにより、各導体間の磁気結合をより強めることができるため、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができ、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。このとき、低透磁率の材料としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｃｏ系フェライトを用いれば、低透磁率の材料として一般的なものを使用できるため、コスト削減が可能になる。

なお、前記第２の絶縁体層１６を非磁性材料で構成すれば、第１〜第３の導体１２〜１４と第４〜第６の導体１７〜１９との間の磁束の漏れをより確実に防止できるため、一層の効果を得ることができるもので、その材料としては、フォルステライト系ガラス、アルミナ−ガラス系誘電体、Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトのいずれかが好適である。

この場合、さらに、前記第１、第３の絶縁体層１１，２０を磁性材料で構成すれば、第１〜第６の導体１２〜１４、１７〜１９はこの第１、第３の絶縁体層１１，２０と接することができるため、第１〜第６の導体１２〜１４、１７〜１９はそれぞれ別の導体で発生した磁界の影響を受け易くなり、この結果、各導体間の磁気結合をより強めることができ、これにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。

さらに、前記第１、第２、第３の絶縁体層１１，１６，２０を非磁性体で構成し、そしてこの第１、第２、第３の絶縁体層１１，１６，２０を挟むように形成されたダミー絶縁体層２２を磁性体で構成すれば、第１〜第６の導体１２〜１４、１７〜１９は全て非磁性材料で覆われるため、各導体で発生する磁束の漏れをほぼ完全に防止でき、かつ、上下の磁性体（ダミー絶縁体層２２）によって第１〜第６の導体１２〜１４、１７〜１９はそれぞれ別の導体で発生した磁界の影響を受けることができるため、各導体間の磁気結合を強めることができ、これらにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。

さらにまた、第１〜第３の導体１２〜１４の各導体間および第４〜第６の導体１７〜１９の各導体間に絶縁体（図示せず）を配置し、かつ、この絶縁体の透磁率を第１〜第３の絶縁体層１１，１６，２０の透磁率より低くなるように構成してもよく、この構成によれば、第１〜第３の導体１２〜１４の各導体間、および第４〜第６の導体１７〜１９の各導体間での磁束の漏れを防止できるため、各導体間の磁気結合をより強めることができ、これにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。

なお、絶縁体は導体間全てに形成するのではなく、少なくとも一つの導体間に形成するだけでもよい。また、絶縁体の全面が導体間に存在しなくてもその一部が導体と接触するようにしてもよい。

また、第１〜第３の導体１２〜１４、および第４〜第６の導体１７〜１９の上面において、スルーホール１５と接続する端部および外部電極２１と接続する端部を除いて、前記導体を覆うように第４の絶縁体層（図示せず）を設け、かつこの第４の絶縁体層の透磁率を前記第１〜第３の絶縁体層１１，１６，２０の透磁率より低くなるように構成してもよく、この構成においても、導体で発生した磁束の漏れを防止できるため、各導体間の磁気結合をより強めることができ、これにより、コモンモード成分のインピーダンスをより高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性をさらに向上させることができる。

なお、前記第４の絶縁体層（図示せず）は、第１〜第３の導体１２〜１４または第４〜第６の導体１７〜１９のうち一方だけに形成してもよく、また、この第４の絶縁体層（図示せず）は、第１〜第３の導体１２〜１４、第４〜第６の導体１７〜１９のそれぞれの上面ではなく下面に形成してもよく、さらには両面に形成してもよいものである。

そしてまた、前記絶縁体（図示せず）、第４の絶縁体層（図示せず）は低透磁率材料ではなくて非磁性材料で構成してもよく、この場合の材料としては上記したものと同様のものを用いることができる。

本発明にかかるコモンモードノイズフィルタは、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができ、携帯電話、情報機器等のノイズ対策等として有用である。

本発明の一実施の形態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従来のコモンモードノイズフィルタの構造を示す分解斜視図

符号の説明

１１第１の絶縁体層
１２第１の導体
１３第２の導体
１４第３の導体
１５スルーホール
１６第２の絶縁体層
１７第４の導体
１８第５の導体
１９第６の導体
２０第３の絶縁体層
２１外部電極

Claims

第１の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の上部に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１、第２、第３の導体と、前記第１、第２、第３の導体の上部に設けられた第２の絶縁体層と、前記第１〜第３の導体の端部にそれぞれ電気的に接続された外部電極とを備え、前記第１、第２、第３の導体をほぼ並行に配置したコモンモードノイズフィルタ。
第１の絶縁体層と、前記第１の絶縁体層の上部に設けられた渦巻き状で１ターン以上の第１、第２、第３の導体と、前記第１、第２、第３の導体の上部に設けられスルーホールを有する第２の絶縁体層と、前記第２の絶縁体層の上部に設けられ前記スルーホールを介して前記第１、第２、第３の導体とそれぞれ電気的に接続された渦巻き状で１ターン以上の第４、第５、第６の導体と、前記第４、第５、第６の導体の上部に設けられた第３の絶縁体層と、前記第１〜第６の導体の端部にそれぞれ電気的に接続された外部電極とを備え、前記第１、第２、第３の導体をほぼ並行に配置し、かつ前記第４、第５、第６の導体をほぼ並行に配置したコモンモードノイズフィルタ。
第２の絶縁体層の透磁率を第１、第３の絶縁体層の透磁率より低くした請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。
透磁率の低い材料としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｃｏ系フェライトを用いた請求項３記載のコモンモードノイズフィルタ。
透磁率の低い材料としてフォルステライト系ガラス、アルミナ−ガラス系誘電体、Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトのいずれかを用いた請求項３記載のコモンモードノイズフィルタ。
第２の絶縁体層を非磁性材料で構成し、かつ第１、第３の絶縁体層を磁性材料で構成した請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。
第１〜第３の絶縁体層を非磁性体で構成するとともに、この第１〜第３の絶縁体層を磁性体で挟むようにした請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。
第１、第２、第３の導体の各導体間および第４、第５、第６の導体の各導体間のうち少なくとも一つの導体間に絶縁体を配置し、かつこの絶縁体の透磁率を第１〜第３の絶縁体層の透磁率より低くなるように構成した請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。
第１、第２、第３の導体または第４、第５、第６の導体のうち少なくとも一方において、スルーホールと接続する端部および外部電極と接続する端部を除いて、前記導体を覆うように第４の絶縁体層を設け、かつこの第４の絶縁体層の透磁率を第１〜第３の絶縁体層の透磁率より低くなるように構成した請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。
第１の導体と第４の導体とからなるコイルの長さと、第２の導体と第５の導体とからなるコイルの長さと、第３の導体と第６の導体とからなるコイルの長さがそれぞれ同一になるように構成した請求項２記載のコモンモードノイズフィルタ。