JP2007227517A - 積層型ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】コモンモード時に導体パターン間で高い磁気結合が発生すると共に小型化や低背化が可能な積層型ノイズフィルタを提供すること。
【解決手段】上下方向に積層された第１及び第２コイル導体３１、３２を有し、第１及び第２コイル導体３１、３２が、積層された複数の絶縁材シート上のそれぞれに形成された渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂを接続して構成され、第１及び第２コイル導体３１、３２の間に配置された非磁性材シート２２ｂが、非磁性材料で構成されると共に、第１及び第２コイル導体３１、３２のそれぞれで、第１及び第２コイル導体３１、３２を構成する複数の渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂの間に配置された磁性材シート２２ａ、２３ａが、前記非磁性材料よりも高透磁率の磁性材料で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に侵入するノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを除去する積層型ノイズフィルタに関する。

近年、携帯電話機などの音声回路を有する機器の普及により、コモンモードノイズだけではなくノーマルモード（ディファレンシャルモード）ノイズも除去することが望まれている。このようなコモンモード及びノーマルモードノイズを除去するノイズフィルタとして、上面に導体パターンが形成された絶縁材シートを積層することで一対のコイル導体を形成し、この一対のコイル導体間の磁気結合によりコモンモードノイズを除去する積層型ノイズフィルタが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

前者の積層型ノイズフィルタは、絶縁材シートとして透磁率の高い磁性材シートを用い、各磁性材シート上に形成された導体パターンによって積層方向に上下に分離した一対のコイル導体を構成し、この一対のコイル導体間をキャパシタ導体で接続した構成となっている。また、後者の積層型ノイズフィルタは、磁性材シート上に形成された導体パターンによって積層方向に対して左右に分離した一対のキャパシタ導体を構成し、この一対のコイル導体間をキャパシタ導体で接続した構成となっている。
特開平７−８６８６３号公報 特開２０００−１５１３２７号公報

しかしながら、上記従来の積層型ノイズフィルタにおいては、以下の問題がある。すなわち、このような積層型ノイズフィルタにおいても、さらなる小型化、低背化が望まれている。ところが、上記従来の積層型ノイズフィルタは、一対のコイル導体のうち互いに磁気結合することによってコモンモードノイズを除去する導体パターンの間に配置されている絶縁材シートが透磁率の高い磁性材料によって構成されている。このため、コモンモード時に導体パターン間で発生する磁気結合が小さくなってしまう。したがって、所望のインピーダンスを得るために導体パターンの積層数を多くしなければならず、積層型ノイズフィルタの低背化が困難となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コモンモード時に導体パターン間で高い磁気結合が発生すると共に小型化や低背化が可能な積層型ノイズフィルタ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、本発明にかかる積層型ノイズフィルタは、上下方向に積層された一対の内部導体を有し、該内部導体が、積層された複数の絶縁材シート上のそれぞれに形成された導体パターンを接続して構成され、前記一対の内部導体の間に配置された前記絶縁材シートが、非磁性材料で構成された非磁性材シートであると共に、前記一対の内部導体のそれぞれで、該内部導体を構成する複数の前記導体パターンの間に配置された前記絶縁材シートのうち少なくとも１つが、前記非磁性材料よりも高透磁率の磁性材料で構成された磁性材シートであることを特徴とする。

この発明では、非磁性シートを配置することでコモンモード時に高い磁気結合が発生するコモンモードフィルタが形成され、磁性材シートを配置することでノーマルモード時に発生した磁束が打ち消されないノーマルモードフィルタが形成されるので、高いコモンモードインピーダンス及びノーマルモードインピーダンスが得られる。これにより、積層型ノイズフィルタの小型化及び低背化が図れる。
すなわち、一方の内部導体を構成する導体パターンと他方の内部導体を構成する導体パターンのうち、透磁率の低い非磁性材シートを介して対向配置された導体パターンでは、コモンモード時に高い磁気結合が発生する。したがって、これらの導体パターンによって高いコモンモードインピーダンスを有するコモンモードフィルタ部が形成される。また、一対の内部導体の一方を構成する導体パターンのうち積層方向で磁性材シートよりも他方の内部導体から離間した位置に配置されている導体パターンでは、ノーマルモード時に他方の内部導体を構成する導体パターンとの間で発生する磁気結合が小さい。このため、導体パターンで発生した磁束が打ち消されない。同様に、他方の内部導体を構成する導体パターンのうち積層方向で磁性材シートよりも一方の内部導体から離間した位置に配置されている導体パターンでも、ノーマルモード時に発生した磁束が打ち消されない。したがって、これらの導体パターンによって高いノーマルモードインピーダンスを有するノーマルモードフィルタ部が形成される。
以上より、高いコモンモードインピーダンス及びノーマルモードインピーダンスが得られると共に、積層型ノイズフィルタの低背化が可能となる。

また、本発明にかかる積層型ノイズフィルタは、前記導体パターンが、１ターン以上のスパイラル巻きとした渦巻状導体であることが好ましい。
この発明では、導体パターンを渦巻状導体とすることで、各導体パターンで発生する磁束が大きくなり、より高いコモンモードインピーダンス及びノーマルモードインピーダンスが得られると共に、積層型ノイズフィルタのさらなる低背化が可能となる。

また、本発明にかかる積層型ノイズフィルタは、前記一対の内部導体が、それぞれ２つの前記渦巻状導体を積層して構成されていることが好ましい。
この発明では、一対の内部導体をそれぞれ２つの渦巻状導体を積層した構成とすることで、積層型ノイズフィルタの低背化が図れる。

本発明の積層型ノイズフィルタによれば、コモンモード時に高い磁気結合が発生するコモンモードフィルタ部とノーマルモード時に発生した磁束が打ち消されないノーマルモードフィルタ部とを有しているので、高いコモンモードインピーダンス及びノーマルモードインピーダンスが得られると共に、積層型ノイズフィルタの低背化が可能となる。

以下、本発明による積層型ノイズフィルタの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は本実施形態における積層型ノイズフィルタの分解斜視図、図２は図１の完成状態を示す積層型ノイズフィルタの概観斜視図、図３は積層型ノイズフィルタの等価回路図である。

図１及び図２において、積層型ノイズフィルタ１０は、複数枚の絶縁材シートを積層して一体化した構成とされ、ほぼ直方体形状を有している。また、積層型ノイズフィルタ１０の対向する２側面には、後述する一対の第１及び第２コイル導体（内部導体）３１、３２に接続される４つの外部電極１１〜１４が分配して設けられている。
図１に示す構成例では、積層体とした積層型ノイズフィルタ１０の上から順に、第１被覆層２１、第１コイル層２２、第２コイル層２３及び第２被覆層２４を配置している。

第１及び第２被覆層２１、２４は、それぞれ絶縁材シートである磁性材シート２１ａ〜２１ｃ及び磁性材シート２４ａ〜２４ｃを３層に積層した構成とされる。ここで、磁性材シート２１ａ〜２１ｃ、２４ａ〜２４ｃは高透磁率のものが好ましく、使用可能なシート状の磁性材料として、例えばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトなどが挙げられる。
なお、第１及び第２被覆層２１、２４については、上述した３層に限定されることはなく、磁性材料の種類や厚みに応じて適宜変更することができる。

第１コイル層２２は、積層体の上面側から絶縁材シートである磁性材シート２２ａ、非磁性材シート２２ｂを２層に積層した構成とされる。ここで、非磁性材シート２２ｂは上述した磁性材料よりも低透磁率のものが好ましく、使用可能なシート状の非磁性材料として、例えばＮｉ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトなどと構成元素が同じでも配合比により非磁性特性を示す材料や、アルミナなどのセラミックス材料、シリカなどのガラス材料などが挙げられる。

さて、上述した磁性材シート２２ａ、非磁性材シート２２ｂには、それぞれの上面に形成された渦巻状導体（導体パターン）３３ａ、３３ｂで構成される第１コイル導体３１が設けられている。
なお、この第１コイル導体３１は、例えば銀などの導電体を印刷や転写などの周知の手法により形成したものである。

このうち、渦巻状導体３３ａは、磁性材シート２２ａの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体３３ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１１に接続される引出電極３４ａが形成されている。また、渦巻状導体３３ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、磁性材シート２２ａを貫通するように設けられたスルーホールＨａを介して、非磁性材シート２２ｂの上面に形成されている渦巻状導体３３ｂが接続されている。

また、渦巻状導体３３ｂは、非磁性材シート２２ｂの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体３３ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１２に接続される引出電極３４ｂが形成されている。また、渦巻状導体３３ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、スルーホールＨａを介して渦巻状導体３３ａが接続されている。なお、渦巻状導体３３ｂは、その巻き方向が渦巻状導体３３ａと同方向であると共に、平面視で渦巻状導体３３ａと重なるように形成されている。このように、渦巻状導体３３ａ、３３ｂがスルーホールＨａを介して接続されることで、上下に分離した状態でスパイラル巻きとした、いわゆる上下分離型スパイラル巻きの上側となる第１コイル導体３１が構成される。

第２コイル層２３は、積層体の上面側から絶縁材シートである磁性材シート２３ａ、２３ｂを２層に積層した構成とされる。
そして、これら磁性材シート２３ａ、２３ｂには、それぞれの上面に形成された渦巻状導体（導体パターン）３５ａ、３５ｂで構成される第２コイル導体３２が設けられている。
なお、この第２コイル導体３２は、第１コイル導体３１と同様に、例えば銀などの導電体を印刷や転写などの周知の手法により形成したものである。

このうち、渦巻状導体３５ａは、磁性材シート２３ａの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体３５ａの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１４に接続される引出電極３６ａが形成されている。また、渦巻状導体３５ａの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、磁性材シート２３ａを貫通するように設けられたスルーホールＨｂを介して、磁性材シート２３ｂの上面に形成されている渦巻状導体３５ｂが接続されている。なお、渦巻状導体３５ａは、その巻き方向が渦巻状導体３３ａ、３３ｂと同方向であると共に、平面視で渦巻状導体３３ｂと重なるように形成されている。

また、渦巻状導体３５ｂは、磁性材シート２３ｂの上面に形成され、１ターン以上の渦巻状となっている。そして、渦巻状導体３５ｂの一方の端部、すなわち渦巻きの外側となる端部には、外部電極１３に接続される引出電極３６ｂが形成されている。また、渦巻状導体３５ｂの他方の端部、すなわち渦巻きの内側となる端部には、スルーホールＨｂを介して渦巻状導体３５ａが接続されている。なお、渦巻状導体３５ｂは、その巻き方向が渦巻状導体３５ａと同方向であると共に、平面視で渦巻状導体３５ａと重なるように形成されている。このように、渦巻状導体３５ａ、３５ｂがスルーホールＨｂを介して接続されることで、上下に分離した状態でスパイラル巻きとした、いわゆる上下分離型スパイラル巻きの下側となる第２コイル導体３２が構成される。

上述したように、渦巻状導体３３ｂと渦巻状導体３５ａとの間に配置された非磁性材シート２２ｂは、透磁率の低い非磁性材料で形成されている。これにより、渦巻状導体３３ｂと渦巻状導体３５ａとは、コモンモード時において高い磁気結合が可能となっており、図３に示すコモンモードフィルタ部４１を構成する。
また、渦巻状導体３３ａは高透磁率を有する磁性材料で構成された磁性材シート２１ｃ、２２ａの間に形成されており、渦巻状導体３５ｂは同様に磁性材料で構成された磁性材シート２３ａ、２３ｂの間に形成されている。これにより、渦巻状導体３３ａ、３５ｂは、それぞれノーマルモード時において発生した磁束が他方の渦巻状導体で発生した磁束と磁気結合しない。このため、渦巻状導体３３ａ、３５ｂは、図３に示すノーマルモードフィルタ部４２を構成する。

次に、以上のように構成された本発明の積層型ノイズフィルタ１０について、以下にその製造方法を説明する。
最初に、所定の形状（例えば矩形状）とした磁性材シート２１ａ〜２１ｃ、２２ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ〜２４ｃ及び非磁性材シート２２ｂを作成する。次に、これら磁性材シート２２ａ、２３ａ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Ｈａ、Ｈｂを設ける。

次に、磁性材シート２２ａ、２３ａ、２３ｂ及び非磁性材シート２２ｂの上面に、それぞれ１ターン以上の渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂを、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、引出電極３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂを、同様に形成する。
このとき、渦巻状導体３３ａの一端には引出電極３４ａが、渦巻状導体３３ｂの一端には引出電極３４ｂが、渦巻状導体３５ａの一端には引出電極３６ａが、渦巻状導体３５ｂの一端には引出電極３６ｂが、それぞれ一体に連続して形成されている。
また、スルーホールＨａ、Ｈｂには、スルーホールＨａ、Ｈｂを設けた磁性材シート２２ａ、２３ａに形成される渦巻状導体３３ａ、３５ａと一体的に連続するように、銀などの導電材料が充填される。なお、スルーホールＨａ、Ｈｂを介して接続される他方側の渦巻状導体３３ｂ、３５ｂとは、渦巻状導体３３ｂ、３５ｂ側に図示しない凸状の電極部を設けるなどしてスルーホールＨａ、Ｈｂの導電材料に接触させ、電気的に接続されるようになっている。

そして、磁性材シート２２ａ及び非磁性材シート２２ｂを積層して第１コイル層２２を形成すると共に、磁性材シート２３ａ、２３ｂを積層して第２コイル層２３を形成する。さらに、第１及び第２コイル層２２、２３を積層してこれらを挟み込むように第１及び第２被覆層２１、２４を積層する。これにより、渦巻状導体３３ａ、３３ｂがスルーホールＨａを介して接続され、渦巻状導体３５ａ、３５ｂがスルーホールＨｂを介して接続される。その後、形成された積層体を焼成する。

最後に、銀などの導電材料からなり、積層体の対向する両側面に露出した引出電極３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂに接続される外部電極１１〜１４をそれぞれ形成し、上述した構成の積層型ノイズフィルタ１０を製造する。
なお、上述した積層型ノイズフィルタ１０は、各磁性材シート２２ａ、２３ａ、２３ｂ及び非磁性材シート２２ｂに対し所定のピッチで複数組のコイル導体を形成して積層してもよく、この場合、ダイシングなどで切断することにより、上述した積層体を同時に多数製造することができる。
また、外部電極１１〜１４には、必要に応じて銀などの導電体の上面にメッキ処理を施してもよい。

このように構成された積層型ノイズフィルタ１０のコモンモード時及びノーマルモード時における磁気結合について、図４を用いて説明する。
まず、コモンモード時には、第１及び第２コイル層２２、２３の渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂに磁束が発生する。ここで、渦巻状導体３３ｂ、３５ａの間に配置された非磁性材シート２２ｂが低透磁率の材料によって構成されているので、コモンモードフィルタ部４１を構成する渦巻状導体３３ｂ、３５ａのそれぞれで発生した磁束が互いに磁気結合し、大きな磁束が発生する。このとき、磁気結合による磁束は、図４に示す矢印Ｚ１、Ｚ２の方向で主に発生する。このため、第１及び第２コイル導体３１、３２によってコモンモードノイズが除去される。

一方、ノーマルモード時には、コモンモード時と同様に、第１及び第２コイル層２２、２３の渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂに磁束が発生する。ここで、渦巻状導体３３ａ、３３ｂの間に配置された磁性材シート２２ａが高透磁率の材料によって構成されているので、ノーマルモードフィルタ部４２を構成する渦巻状導体３３ａで発生した磁束と他の磁束との磁気結合が小さい。同様に、渦巻状導体３５ａ、３５ｂの間に配置された磁性材シート２３ａが高透磁率の材料によって構成されているので、ノーマルモードフィルタ部４２を構成する渦巻状導体３５ｂで発生した磁束と他の磁束との磁気結合が小さい。また、渦巻状導体３３ｂ、３５ａのそれぞれで発生した磁束は、非磁性材シート２２ｂが低透磁率の材料によって構成されているので、互いに打ち消しあう。このとき磁束は、図４に示す矢印Ｚ３〜Ｚ６の方向で主に発生する。このため、第１及び第２コイル導体３１、３２によってノーマルモードノイズが除去される。

このように構成された積層型ノイズフィルタ１０によれば、第１及び第２コイル導体３１、３２の間に非磁性材シート２２ｂを配置することで、コモンモード時に高い磁気結合が発生するコモンモードフィルタ部４１とノーマルモード時に発生した磁束が打ち消されないノーマルモードフィルタ部４２とが形成される。これにより、高いコモンモードインピーダンス及びノーマルモードインピーダンスが得られると共に、積層型ノイズフィルタ１０の小型化及び低背化が可能となる。
ここで、第１及び第２コイル導体３１、３２がそれぞれ２つの渦巻状導体３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂを積層して構成されているので、コモンモード時において渦巻状導体３３ｂ、３５ａの間で高い磁気結合が発生すると共に、ノーマルモード時において渦巻状導体３３ａ、３５ｂで大きい磁束が発生する。したがって、第１及び第２コイル層２２、２３が４層の絶縁材シートで構成され、積層型ノイズフィルタ１０のさらなる小型化及び低背化が可能となる。

なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上記実施形態において、第１及び第２コイル導体は、それぞれ２つの渦巻状導体を接続した構成となっているが、設計に応じて３つ以上の渦巻状導体を接続した構成としてもよい。このとき、第１及び第２コイル導体の間に非磁性材シートが配置され、第１及び第２コイル導体のそれぞれを構成する渦巻状導体の間に磁性材シートが少なくとも１層ずつ配置されていれば、非磁性材シートや磁性材シートの積層数を適宜変更してもよい。
また、導体パターンが１ターン以上のスパイラル巻きとした渦巻状導体としているが、これに限らず、バイファイラ巻きや、８の字巻きや、ミアンダ巻きなどであってもよい。
また、上述した構成の第１及び第２コイル導体を複数組並べて、アレイ化することも可能である。

本発明の第１の実施形態における積層型ノイズフィルタを示す分解斜視図である。 図１の積層型ノイズフィルタを示す外観斜視図である。 図１の積層型ノイズフィルタの等価回路図である。 図１の積層型ノイズフィルタの磁気結合の状態を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ 積層型ノイズフィルタ
２１ａ〜２１ｃ、２２ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ〜２４ｃ 磁性材シート（絶縁材シート）
２２ｂ 非磁性材シート（絶縁材シート）
３１ 第１コイル導体（内部導体）
３２ 第２コイル導体（内部導体）
３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂ 渦巻状導体（導体パターン）

Claims (3)

1. 上下方向に積層された一対の内部導体を有し、
   該内部導体が、積層された複数の絶縁材シート上のそれぞれに形成された導体パターンを接続して構成され、
   前記一対の内部導体の間に配置された前記絶縁材シートが、非磁性材料で構成された非磁性材シートであると共に、
   前記一対の内部導体のそれぞれで、該内部導体を構成する複数の前記導体パターンの間に配置された前記絶縁材シートのうち少なくとも１つが、前記非磁性材料よりも高透磁率の磁性材料で構成された磁性材シートであることを特徴とする積層型ノイズフィルタ。
2. 前記導体パターンが、１ターン以上のスパイラル巻きとした渦巻状導体であることを特徴とする請求項１に記載の積層型ノイズフィルタ。
3. 前記一対の内部導体が、それぞれ２つの前記渦巻状導体を積層して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の積層型ノイズフィルタ。
   

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