JP2007129345A - 積層型フィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 減衰特性をより一層向上することが可能な積層型フィルタを提供すること。
【解決手段】 この積層型フィルタ1は、積層体2内に形成された複数の第1の導体部が互いに電気的に接続されることにより構成され、一端が端子電極3に他端が端子電極4に電気的に接続されたコイル部10(10a,10b)と、積層体2内にコイル部10を挟んで配置され、それぞれが互いに対向する第2の導体部及び第3の導体部によって構成される一対のコンデンサ部C,Cと、を備え、一対のコンデンサ部C,Cを構成するそれぞれの第2の導体部の一方が端子電極3に、他方が端子電極4にそれぞれ電気的に接続され、一対のコンデンサ部部C,Cを構成するそれぞれの第3の導体部が互いに電気的に接続されると共に、コイル部10の一端から他端の間において当該コイル部10に電気的に接続されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、積層型フィルタに関する。
従来の積層型フィルタとして、複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、積層体に形成された端子電極と、積層体内に設けられ、端子電極と電気的に接続されたコイル部及びコンデン部と、を備えるものが知られている。一例として、特許文献1に記載された積層型フィルタでは、積層体内に形成された複数のコイル導体によりコイル部が構成されると共に、積層体内に形成された複数のキャパシタ導体によりコンデンサ部が構成さており、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されている。
特開2005−050973号公報
しかしながら、特許文献1に記載された積層型フィルタにあっては、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されているため、共振周波数での減衰が浅く、且つ所定の挿入損失(例えば、20dB)での周波数帯域(遮断帯域)が狭い減衰特性を示す。これは、コイル部とコンデンサ部との並列共振にて減衰が生じるものの、並列共振周波数より高い周波数帯域でのコンデンサ部はインピーダンスが低いため、並列共振周波数より高い周波数帯域では、入力信号がコンデンサ部のみを通過して出力されるためである。減衰特性において減衰が浅く、且つ遮断帯域が狭い場合、除去したいノイズの周波数帯域のみを選択的に除去する回路設計技術が確立されていても、積層型フィルタ毎の減衰特性のばらつきや、実装時の部品配置による発生ノイズの帯域ばらつき等により、ノイズを十分に除去できないという問題が生じるおそれがある。
そこで本発明では、減衰特性をより一層向上することが可能な積層型フィルタを提供することを目的とする。
本発明に係る積層型フィルタは、複数の絶縁体層が積層された積層体と、積層体に形成された第1の端子電極及び第2の端子電極と、を備える積層型フィルタであって、積層体内に形成された複数の第1の導体部が互いに電気的に接続されることにより構成され、一端が第1の端子電極に電気的に接続されると共に、他端が第2の端子電極に電気的に接続されたコイル部と、積層体内にコイル部を挟んで配置され、それぞれが互いに対向する第2の導体部及び第3の導体部によって構成される一対のコンデンサ部と、を備え、一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの第2の導体部の一方が第1の端子電極に、他方が第2の端子電極にそれぞれ電気的に接続され、一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの第3の導体部が互いに電気的に接続されると共に、コイル部の一端から他端の間において当該コイル部に電気的に接続されている、ことを特徴とする。
本発明に係る積層型フィルタによれば、一対のコンデンサ部が形成され、それら一対のコンデンサ部を繋ぐ部分がコイル部を分割するように当該コイル部に接続され、コイル部が2つの任意のインダクタンスに分割される。従って、2組の並列共振回路が直列に接続される回路構成とすることができる。よって、それぞれの並列共振回路の特性を独立して変更することが可能となり、有効な減衰特性の周波数帯域幅を広げることができる。
また本発明に係る積層型フィルタでは、第3の導体部は、積層体内において当該積層方向に直交する面状の第4の導体部を介してコイル部に接続されていることも好ましい。積層方向に直交する第4の導体部が配されると共に、この第4の導体部を介して第3の導体部がコイル部に接続されているので、2組の並列共振回路の独立性が高められた状態で減衰特性が合成される。従って、減衰特性の観点からは、その減衰を更に深く且つ遮断帯域を更に広くすることができる。
また本発明に係る積層型フィルタでは、第4の導体部は、コイル部の中心軸線方向から見て、コイル部に囲まれる内側の領域を含む形状を有していることも好ましい。コイル部が発生する磁束を確実に分断することができ、2組の並列共振回路の独立性が更に高められた状態で減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を更に深く、遮断帯域をより一層広くすることができる。
また本発明に係る積層型フィルタでは、第2の導体部及び第3の導体部は、コイル部の中心軸線方向から見て、第1の導体部と重なる形状を有していることも好ましい。コイル部が発生する磁束を、第2の導体部及び第3の導体部が阻害することが抑制されるため、高周波帯域の特性を高めることができる。
また本発明に係る積層型フィルタでは、絶縁体層は、コイル部を形成する部分が磁性体で、コンデンサ部を形成する部分が非磁性体で、それぞれ形成されていることも好ましい。コイル部を形成する部分を磁性体で、コンデンサ部を形成する部分を非磁性体で形成しているので、低周波数対応が可能となり、より広い帯域に対応可能なフィルタを提供することが可能となる。
また本発明に係る積層型フィルタでは、上述した構成の積層型フィルタを積層方向に直交する方向に並列配置し、アレイ状をなしていることも好ましい。
本発明によれば、減衰特性をより一層向上することが可能な積層型フィルタを提供することができる。
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
(第1実施形態) 本発明の第1実施形態である積層型フィルタについて図1を参照しながら説明する。図1に示すように、第1の実施形態に係る積層型フィルタ1は、直方体状の積層体2と、積層体2の長手方向における両端部に形成された端子電極(第1の端子電極)3及び端子電極(第2の端子電極)4とを備えている。
積層体2は、図2に示すように、複数の絶縁体層6〜619が積層されて構成されている。各絶縁体層6〜619は、長方形薄板状に形成されており、端子電極3が形成される縁部から時計回りに縁部6a,6b,6c,6dを有している。
絶縁体層6,6,614上のそれぞれには、縁部6b、縁部6c、及び縁部6dに沿って延在する導体部(第1の導体部)7,7,12が形成されている。絶縁体層6,610,615上のそれぞれには、縁部6a、縁部6b、及び縁部6cに沿って延在する導体部(第1の導体部)7,7,12が形成されている。
絶縁体層6,612上のそれぞれには、縁部6d、縁部6a、及び縁部6bに沿って延在する導体部(第1の導体部)7,12が形成されている。絶縁体層6,613上のそれぞれには、縁部6c、縁部6d、及び縁部6aに沿って延在する導体部(第1の導体部)7,12が形成されている。
絶縁体層6上には、端子電極3と接続された引出部8、この引出部8に接続されるU字状の導体部8(第2の導体部)、がそれぞれ形成されている。絶縁体層6上には、U字状の導体部8(第3の導体部)、この導体部8の一端から絶縁体層6の略中央に延伸する引出部8、がそれぞれ形成されている。
絶縁体層618上には、端子電極4と接続された引出部15、この引出部15に接続されるU字状の導体部15(第2の導体部)、がそれぞれ形成されている。絶縁体層617上には、U字状の導体部15(第3の導体部)、この導体部15の一端から絶縁体層617の略中央に延伸する引出部15、がそれぞれ形成されている。
絶縁体層6上には、端子電極3と接続された引出部13が形成されており、絶縁体層616上には、端子電極4と接続された引出部14が形成されている。絶縁体層611上には、各辺が縁部6a、縁部6b、縁部6c、及び縁部6dに沿って形成されている矩形状の導体部11(第4の導体部)が形成されている。
引出部13の端部と、導体部7の縁部6a且つ縁部6b側の端部とは、引出部13の端部に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部7の縁部6a且つ縁部6d側の端部と、導体部7の縁部6a且つ縁部6d側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。導体部7の縁部6c且つ縁部6d側の端部と、導体部7の縁部6c且つ縁部6d側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部7の縁部6b且つ縁部6c側の端部と、導体部7の縁部6b且つ縁部6c側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。導体部7の縁部6a且つ縁部6b側の端部と、導体部7の縁部6a且つ縁部6b側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部7の縁部6a且つ縁部6d側の端部と、導体部7の縁部6a且つ縁部6d側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。導体部7の縁部6c且つ縁部6d側の端部と、導体部12の縁部6c且つ縁部6d側の端部とは、導体部7に形成されたスルーホール及び絶縁体層611上の導体部11に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部12の縁部6b且つ縁部6c側の端部と、導体部12の縁部6b且つ縁部6c側の端部とは、導体部12に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。導体部12の縁部6a且つ縁部6b側の端部と、導体部12の縁部6a且つ縁部6b側の端部とは、導体部12に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部12の縁部6a且つ縁部6d側の端部と、導体部12の縁部6a且つ縁部6d側の端部とは、導体部12に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
導体部12の縁部6c且つ縁部6d側の端部と、引出部14の端部とは、導体部12に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。
絶縁体層6上に形成された引出部8の端部と、絶縁体層617上に形成された引出部15の端部とは、絶縁体層6〜610、及び612〜616それぞれの略中央部に形成された接続部9、及び絶縁体層611上の導体部11に形成されたスルーホールを介して、電気的に接続されている。
以上の電気的接続により、積層型フィルタ1は、積層体2内に形成された複数の導体部7〜7及び導体部12〜12が電気的に接続されることにより構成されたコイル部10を備える。コイル部10は、一端が端子電極3に電気的に接続されると共に、他端が端子電極4に電気的に接続される。また、コイル部10は、導体部11により、導体部7〜7よりなるコイル部分10aと、導体部12〜12よりなるコイル部分10bとに分割される。
また、積層型フィルタ1は、積層体2内に形成された導体部8〜8よりなるコンデンサ部Cと、導体部15〜15よりなるコンデンサ部Cとを備える。コンデンサ部C及びコンデンサ部Cは、積層体2内においてコイル部10を挟んで配置されている。コンデンサ部Cの導体部8と、コンデンサ部C2の導体部15とは、互いに電気的に接続されていると共に、導体部11を介してコイル部10の一端から他端の間においてコイル部10と電気的に接続されている。尚、導体部8及び導体部8、導体部15及び導体部15は、コイル部10の中心軸線方向から見て、コイル部10と重なる形状を有している。これにより、コイル部10が発生する磁束Fを、導体部8及び導体部8、導体部15及び導体部15が阻害することが抑制されるため、高周波帯域の特性を高めることができる。
以上のように構成された積層型フィルタ1においては、図3及び図4に示すように、コイル部10は、コイル部分10aとコイル部分10bとを含む。また、コンデンサ部C及びコンデンサ部Cは、コイル部分10aとコイル部分10bとの間でコイル部10に接続される。そのため、コイル部分10aとコンデンサ部Cとが並列接続された並列共振回路21が形成され、コイル部分10bとコンデンサ部Cとが並列接続された並列共振回路22が形成される。これにより、積層型フィルタ1は、並列共振回路21と並列共振回路22とが直列に接続された回路構成となり、2組の減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を深く、且つ遮断帯域を広くすることができる。
また、導体部11はコイル部10の中心軸線方向から見て、コイル部10により囲まれる内側の領域を含む形状を有している。そのため、図4に示すように、コイル部10が発生する磁束Fが確実に分断され、2組の並列共振回路21,22の独立性が高められた状態で減衰特性が合成されることになる。従って、減衰特性において減衰を更に深く、且つ遮断帯域を更に広くすることができる。
続いて、積層型フィルタ1の製造方法について説明する。まず、絶縁体層6〜619となるグリーンシートを用意する。グリーンシートは、例えば、Fe3、ZnO及びCuOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成され、その厚さは、例えば、20μm程度に設定される。なお、Fe、ZnO及びCuOの混合粉の代わりに、誘電体材料(TiO、CuO、NiO及びMnCOの混合粉等)や、酸化物セラミック材料(Al、SiO、ZrO、フォルステライト、ステアタイト、コージライト等)を用いてもよく、これらの混合粉を用いてもよい。
続いて、絶縁体層6〜616となる各グリーンシートの所定の位置(すなわち、導体部7〜7、引出部8、接続部9、引出部13、導体部11、導体部12〜12においてスルーホールを形成する位置)に、レーザー加工等によってスルーホールを形成する。
続いて、絶縁体層6〜618となる各グリーンシートに、導体部7〜7、引出部8,8、導体部8,8、接続部9、導体部11、導体部12〜12、引出部13,14、導体部15,15、引出部15,15に対応する各導体パターンを形成する。各導体パターンは、例えば、銀若しくはニッケルを主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。各スルーホールには、各導体パターンを形成する際に、導体ペーストが充填されることとなる。
続いて、絶縁体層6〜619となる各グリーンシートを順次積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜940度)にて焼成する。これにより、積層体2が形成されることとなる。積層体2は、例えば、完成後における長手方向の長さが1.0mm、幅が0.5mm、高さが0.5mmとなるようにする。導体部7〜7、引出部8,8、導体部8,8、接続部9、導体部12〜12、引出部13,14、導体部15,15、引出部15,15の焼成後における厚さは、例えば10μm程度に設定され、導体部11の焼成後における厚さは、例えば3μm程度に設定される。導体部7〜7、引出部8,8、導体部8,8、導体部12〜12、引出部13,14、導体部15,15、引出部15,15の焼成後における幅は、例えば70μm程度に設定される。
続いて、この積層体2に端子電極3,4を形成する。これにより、積層型フィルタ1が得られることとなる。端子電極3,4は、積層体2の外表面に銀、ニッケル若しくは銅を主成分とする電極ペーストを転写した後に所定温度(例えば、600〜780℃程度)にて焼き付け、更に電気めっきを施すことにより、形成される。電気めっきには、Cu/Ni/Sn、Ni/Sn、Ni/Au、Ni/Pd/Au、Ni/Pd/Ag、又は、Ni/Ag等が用いられる。
尚、上述した第1実施形態では、導体部11を、各辺が縁部6a、縁部6b、縁部6c、及び縁部6dに沿って形成されている矩形状に形成したけれども、この形状に限定されるものではない。例えば、絶縁体層611の略中央部分と、縁部6b且つ縁部6c側の角部及び縁部6c且つ縁部6d側の角部と、を繋ぐようにV字型の導体パターンとしてもよい。
この場合には、図5に示すように、コイル部10が発生する磁束Fは分断されないものの、積層型フィルタ1は、並列共振回路21と並列共振回路22とが直列に接続された回路構成となる。従って、2組の減衰特性が合成されるため、減衰特性において減衰を深く、且つ遮断帯域を広くすることができる。
また、導体部11をいわゆる浮島構造としてもよい。例えば、導体部11の縁部6cに沿った辺を後退させて、導体部7及び導体部12と電気的に接続しない構造とすることで導体部11を浮島構造とすることができる。この場合には、絶縁体層611の縁部6c且つ6d側の角部にスルーホール及び接続部9を設け、導体部7と導体部12とを電気的に接続することができる。導体部11を浮島構造とした場合には、図6に示すように、コイル部10が発生する磁束Fを分断することができる。
また、コンデンサ部C,Cを2組設けてもよい。図7に示すように、絶縁体層6の内側に更に絶縁体層6を設け、その一対の絶縁体層6の間に絶縁体層621を設けることでコンデンサ部C(C)を二つ並列して設けることができる。絶縁体層621の略中央部分には接続部9を設け、一対の絶縁体層6に形成される導体部8,8を電気的に接続することができる。
(第2実施形態) 第2の実施形態に係る積層型フィルタ1は、以下の点で第1の実施形態に係る積層型フィルタ1と主に相違している。図8に示すように、絶縁体層6上に形成される引出部8及び導体部8、絶縁体層6上に形成される導体部8の形状が第1実施形態と異なっている。より具体的には、導体部8及び導体部8は、縁部a、縁部b、縁部c、縁部dに各辺が沿うように形成された略矩形状をなしている。また、絶縁体層618上に形成される引出部15及び導体部15、絶縁体層617上に形成される導体部15の形状も第1実施形態と異なっている。より具体的には、導体部15及び導体部15は、縁部a、縁部b、縁部c、縁部dに各辺が沿うように形成された略矩形状をなしている。
(第3実施形態) 次に、第3の実施形態に係る積層型フィルタ1を図9及び図10を参照しながら説明する。本実施形態に係る積層型フィルタ1は、積層体2の側面に端子電極3,4を4組並設し、積層体2内に第1実施形態に係る積層型フィルタ1を構成するコイル部10(導体部7〜7及び導体部12〜12)、コンデンサ部C(導体部8,8)及びコンデンサ部C(導体部15,15)を4組並設することにより形成されている。このように積層型フィルタ1をアレイ状に形成してもよい。
最後に、本発明に係る積層型フィルタの減衰特性がより一層向上されていることを、コイル部とコンデンサ部とが並列接続されてなる特許文献1記載の積層型フィルタと比較することにより具体的に示す。
積層型フィルタの電気的特性を図11に示す。図中、実線Aは第1実施形態に係る積層型フィルタ、鎖線Bは第1実施形態の変形例(図5参照)に係る積層型フィルタ、細線Cは特許文献1記載の積層型フィルタを示している。例えば20dBの挿入損失での周波数帯域は第1の実施形態に係る積層型フィルタでは約460MHz、第1実施形態の変形例(図5参照)に係る積層型フィルタでは約250MHz、特許文献1記載の積層型フィルタでは100MHzである。以上のことから、本発明により減衰特性がより一層向上されることが確認された。
尚、図11に示した例は、Fe3、ZnO及びCuOの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成されるグリーンシートを用いて形成した積層型フィルタについて示している。このように非磁性材料を用いることも好ましいけれども、コイル部10には磁性材料を用いることも好ましい。より具体的には、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、Ni−Cu系フェライトといった磁性材料から適宜選択される材料によって形成する。この場合、図11に示した−3dB以下(カットオフ)となる挿入損失が、非磁性材料の場合は100MHzであるのに対し、磁性材料の場合は20MHzとなるように曲線全体がシフトする。
第1実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。 第1実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 第1実施形態に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。 第1実施形態に係る積層型フィルタの磁束分断の様子を説明するための図である。 第1実施形態の変形例に係る積層型フィルタの等価回路及び磁束分断の様子を説明するための図である。 第1実施形態の変形例に係る積層型フィルタの等価回路を説明するための図である。 第1実施形態の変形例に係る積層型フィルタを説明するための図である。 第2実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 第3実施形態に係る積層型フィルタを示す斜視図である。 第3実施形態に係る積層型フィルタの積層体を示す斜視図である。 積層型フィルタの電気的特性を示す線図である。
符号の説明
1…積層型フィルタ、2…積層体、3…端子電極(第1の端子電極)、4…端子電極(第2の端子電極)、6〜619…絶縁体層、7〜7…導体部(第1の導体部)、12〜12…導体部(第1の導体部)、8,15…導体部(第2の導体部)、8,15…導体部(第3の導体部)、11…導体部(第4の導体部)。

Claims (6)

  1. 複数の絶縁体層が積層された積層体と、
    前記積層体に形成された第1の端子電極及び第2の端子電極と、を備える積層型フィルタであって、
    前記積層体内に形成された複数の第1の導体部が互いに電気的に接続されることにより構成され、一端が前記第1の端子電極に電気的に接続されると共に、他端が前記第2の端子電極に電気的に接続されたコイル部と、
    前記積層体内に前記コイル部を挟んで配置され、それぞれが互いに対向する第2の導体部及び第3の導体部によって構成される一対のコンデンサ部と、を備え、
    前記一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの前記第2の導体部の一方が前記第1の端子電極に、他方が前記第2の端子電極にそれぞれ電気的に接続され、
    前記一対のコンデンサ部を構成するそれぞれの前記第3の導体部が互いに電気的に接続されると共に、前記コイル部の一端から他端の間において当該コイル部に電気的に接続されている、
    ことを特徴とする積層型フィルタ。
  2. 前記第3の導体部は、前記積層体内において当該積層方向に直交する面状の第4の導体部を介して前記コイル部に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の積層型フィルタ。
  3. 前記第4の導体部は、前記コイル部の中心軸線方向から見て、前記コイル部に囲まれる内側の領域を含む形状を有していることを特徴とする、請求項2に記載の積層型フィルタ。
  4. 前記第2の導体部及び前記第3の導体部は、前記コイル部の中心軸線方向から見て、前記第1の導体部と重なる形状を有していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層型フィルタ。
  5. 前記絶縁体層は、前記コイル部を形成する部分が磁性体で、前記コンデンサ部を形成する部分が非磁性体で、それぞれ形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層型フィルタ。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層型フィルタを前記積層方向に直交する方向に並列配置し、アレイ状をなしていることを特徴とする積層型フィルタ。
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