JP2011114627A - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高周波帯域での使用が可能な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。
【解決手段】本発明のコモンモードノイズフィルタは、複数の絶縁層１を積層して形成された積層体２の内部に設けられた第１、第２のコイル３，４と、前記積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続して設けられ、かつ前記第１のコイル３の両端部３ａに接続された一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと、前記積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続して設けられ、かつ前記第２のコイル４の両端部４ａに接続された一対の第２の外部電極６ａ、６ｂとを備え、前記一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと前記第２のコイル４とを上面視にて重ならないようにし、さらに前記一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと前記第１のコイル３とを上面視にて重ならないようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等の各種電子機器に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。

近年の数Ｇｂｐｓを越えるような差動信号によるデジタル高速伝送データラインでは、デジタル信号波形の劣化を防ぐために数Ｇｂｐｓのデジタル信号を形成する数ＧＨｚの基本周波数成分及びその基本周波数の高次の周波数成分までを含んだ高周波領域で差動信号の損失が少ないコモンモードノイズフィルタが求められている。例えば、８Ｇｂｐｓのデータ信号の場合、基本周波数が４ＧＨｚ、３次高周波成分の周波数は１２ＧＨｚにまで達する。またアプリケーションとしては、携帯型端末への需要も大きくなり、小型化、低背化の要望も絶えない。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、複数の絶縁層と、この複数の絶縁層を積層することによって形成された積層体と、この積層体の内部にそれぞれ形成された第１のコイル、第２のコイルと、この第１のコイル、第２のコイルそれぞれの両端部に形成され、かつ前記積層体の下面、端面および上面に連続して設けられた外部電極とを備えるようにしていた。

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２００１−６０５１４号公報

上記した従来のコモンモードノイズフィルタを数Ｇｂｐｓを超える高速信号ラインに適用する場合においては、従来ではあまり特性に影響のないと考えられていた小さな浮遊容量等の寄生成分の影響が顕在化してくる。そして、従来のコモンモードノイズフィルタの外部電極構成では、第１のコイル、第２のコイルと、積層体の下面または上面に位置する外部電極とが上面視にて重なっているため、第１のコイル、第２のコイルと外部電極との間で浮遊容量が発生しコイル特性の劣化を招くとともに、この浮遊容量を介して入力用外部電極と出力用外部電極間の信号漏洩または入力用外部電極と出力用外部電極間の浮遊容量による信号漏洩が発生し、これにより、高周波帯域では差動信号の不整合が生じ挿入損失が増加するため、高周波帯域での使用が困難になる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、高周波帯域での使用が可能な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、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、複数の絶縁層と、この複数の絶縁層を積層することによって形成された積層体と、この積層体の内部にそれぞれ形成された第１のコイル、第２のコイルと、前記積層体の下面、端面および上面に連続して設けられ、かつ前記第１のコイルの両端部に接続された一対の第１の外部電極と、前記積層体の下面、端面および上面に連続して設けられるとともに前記一対の第１の外部電極と電気的に接続されず、かつ前記第２のコイルの両端部に接続された一対の第２の外部電極とを備え、前記一対の第１の外部電極と前記第２のコイルとを上面視にて重ならないようにし、さらに前記一対の第２の外部電極と前記第１のコイルとを上面視にて重ならないようにしたもので、この構成によれば、第１のコイルと、第２のコイルに接続された第２の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなり、かつ第２のコイルと、第１のコイルに接続された第１の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなり、また第１のコイル、第２のコイルと外部電極との間で発生する浮遊容量を介して入力用外部電極と出力用外部電極間の信号漏洩を防ぐことができるため、高周波帯域でも差動信号の不整合を防ぎ、挿入損失を低減させることができ、これにより、高周波帯域での使用が可能なコモンモードノイズフィルタが得られるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、一対の第１の外部電極と第１のコイルとを上面視にて重ならないようにするとともに、一対の第２の外部電極と第２のコイルとを上面視にて重ならないようにしたもので、この構成によれば、第１のコイルと、この第１のコイルに接続された第１の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなり、かつ第２のコイルと、この第２のコイルに接続された第２の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなるため、第１のコイル、第２のコイルの特性劣化を防止できるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、積層体の上面、下面のうち少なくとも一方に第１、第２の外部電極を設けないようにしたもので、この構成によれば、第１、第２のコイルと第１、第２の外部電極とが上面視にて重なるのを確実に抑制できるため、第１、第２のコイルと第１、第２の外部電極との間で発生する浮遊容量をより低減できるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、少なくとも第１のコイル、第２のコイルと接続された箇所を除いて一対の第１の外部電極、第２の外部電極を設けないようにしたので、この構成によれば、第１、第２の外部電極の第１、第２のコイルと対向する部分が無くなるため、第１、第２のコイルと第１、第２の外部電極との間で発生する浮遊容量をさらに低減できるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明のコモンモードノイズフィルタは、一対の第１の外部電極と第２のコイルとを上面視にて重ならないようにし、さらに一対の第２の外部電極と第１のコイルとを上面視にて重ならないようにしているため、第１のコイルと、第２のコイルに接続された第２の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなり、かつ第２のコイルと、第１のコイルに接続された第１の外部電極との間で浮遊容量が発生しにくくなり、また第１のコイル、第２のコイルと外部電極との間で発生する浮遊容量を介して入力用外部電極と出力用外部電極間の信号漏洩を防ぐことができ、これにより、高周波帯域でも差動信号の不整合を防ぎかつ挿入損失を低減させることができるため、高周波帯域での使用が可能なコモンモードノイズフィルタが得られるという優れた効果を奏するものである。

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一部切欠上面図 同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 同コモンモードノイズフィルタの側断面図 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側断面図 同コモンモードノイズフィルタの他の例を示す側断面図

（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、２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一部切欠上面図、図２は同コモンモードノイズフィルタの分解斜視図、図３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〜図３に示すように、複数の絶縁層１と、この複数の絶縁層１を積層することによって形成された積層体２と、この積層体２の内部にそれぞれ形成された第１のコイル３、第２のコイル４と、前記積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続して設けられ、かつ前記第１のコイル３の両端部３ａに接続された一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと、前記積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続して設けられるとともに前記一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと電気的に接続されず、かつ前記第２のコイル４の両端部４ａに接続された一対の第２の外部電極６ａ、６ｂとを備え、前記一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと前記第２のコイル４とを上面視にて重ならないようにし、さらに前記一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと前記第１のコイル３とを上面視にて重ならないようにしている。なお、図１では、複数の絶縁層１を省略している。

上記構成において、前記複数の絶縁層１は、第１〜第５の非磁性層１１〜１５と第１〜第３の磁性層１６〜１８からなる。

そして、前記第１〜第５の非磁性層１１〜１５は、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、ガラスセラミック等の非磁性材料によりシート状に下から順に構成されているもので、絶縁性を有している。また、第２、第４の非磁性層１２，１４の所定位置にはビア電極１９ａ，１９ｂが形成されている。また、前記第１〜第３の磁性層１６〜１８は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料によりシート状に構成されているもので、絶縁性を有している。さらに、第１、第２の磁性層１６，１７は第１の非磁性層１１の下に位置し、かつ第３の磁性層１８は第５の非磁性層１５の上に位置している。このように積層することにより、積層体２が構成される。

また、前記第１のコイル３は、第１の非磁性層１１の上面に形成された第１の内部導体２０と、第２の非磁性層１２に形成されたビア電極１９ａを介して第１の内部導体２０と接続され、かつ第２の非磁性層１２の上面に形成された渦巻状の第２の内部導体２１とで構成されている。

そしてまた、前記第２のコイル４は、第３の非磁性層１３の上面に形成された渦巻状の第３の内部導体２２と、第４の非磁性層１４に形成されたビア電極１９ｂを介して第３の内部導体２２と接続され、かつ第４の非磁性層１４の上面に形成された第４の内部導体２３とで構成されている。

さらに、前記第２の内部導体２１と第３の内部導体２２は第３の非磁性層１３を介して上下方向に隣り合うように形成されている。

また、前記一対の第１の外部電極５ａ、５ｂは、積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続してコ字状に設けられ、かつ第１のコイル３の両端部３ａ、すなわち第１の内部導体２０の一端部および第２の内部導体２１の一端部にそれぞれ接続されている。

そしてまた、前記一対の第２の外部電極６ａ、６ｂは、積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続してコ字状に設けられ、かつ第２のコイル４の両端部４ａ、すなわち第３の内部導体２２の一端部および第４の内部導体２３の一端部にそれぞれ接続されている。さらに、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと一対の第２の外部電極６ａ、６ｂは電気的に接続されていない。また、第１の外部電極５ａと第２の外部電極６ａが積層体２の一端部、第１の外部電極５ｂと第２の外部電極６ｂが積層体２の他端部に形成されている。なお、積層体２の一端部に形成された第１の外部電極５ａと第２の外部電極６ａが入力用外部電極、積層体２の他端部に形成された第１の外部電極５ｂと第２の外部電極６ｂが出力用外部電極となる。

この一対の第１の外部電極５ａ、５ｂおよび一対の第２の外部電極６ａ、６ｂのうち積層体２の上面２ｃに配置されている部分は、図１に示すように、第１のコイル３、第２のコイル４と上面視にて重ならないようになっている。さらに、図４に示すように、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂおよび一対の第２の外部電極６ａ、６ｂのうち積層体２の下面２ａに配置されている部分も、第１のコイル３、第２のコイル４と上面視（下面視）にて重ならないようになっている。ここで、図４は、第１〜第５の非磁性層１１〜１５、第１〜第３の磁性層１６〜１８、第１のコイル３、第２のコイル４のそれぞれの関係を示している。また、第１の外部電極５ａ、５ｂ、第２の外部電極６ａ、６ｂが、第１のコイル３、第２のコイル４と上面視にて重なるのは、積層体２の下面２ａ、上面２ｃに配置されている部分のいずれか一方でもよい。なお、第１の外部電極５ａ、５ｂ、第２の外部電極６ａ、６ｂと、第１のコイル３、第２のコイル４が上面視、下面視にて重ならない部分は、第１のコイル３の両端部３ａと第２のコイル４の両端部４ａは除かれる。第１のコイル３、第２のコイル４と第１の外部電極５ａ、５ｂ、第２の外部電極６ａ、６ｂとを接続する必要があるからである。

なお、前記第１〜第５の非磁性層１１〜１５、第１〜第３の磁性層１６〜１８の枚数は、図２に示された枚数と異なる枚数でもよいし、第１、第５の非磁性層１１，１５は形成しなくてもよい。また、第３の非磁性層１３の代わりにガラス等の低誘電率層を形成してもよく、さらに、フェライトと低誘電率層の収縮率の違いによるクラックを防止するために第１〜第３の磁性層１６〜１８にも低誘電率層を形成してもよい。そして、第１のコイル３と第２のコイル４との磁気結合を高くするために、図１、図２に示すように、第２の内部導体２１と第３の内部導体２２の渦巻きの中心部に磁性体２４を形成してもよい。

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３において、まず、それぞれの原材料である磁性材料や非磁性材料の粉体および樹脂からなる混合物により、方形の第１〜第５の非磁性層１１〜１５、第１〜第３の磁性層１６〜１８をそれぞれ所定枚数作製する。このとき、第２の非磁性層１２、第４の非磁性層１４の所定箇所に、レーザ、パンチング等で孔あけ加工をし、この孔に銀を充填して、ビア電極１９ａ，１９ｂを形成する。

次に、第１の磁性層１６の上面に第２の磁性層１７を積層し、その後、第２の磁性層１７の上面に第１の非磁性層１１を配置する。

次に、第１の非磁性層１１の上面に、第１の内部導体２０をめっきによって形成する。

次に、第１の内部導体２０の上面に、ビア電極１９ａが設けられた第２の非磁性層１２を配置する。このとき、第１の内部導体２０とビア電極１９ａとを接続する。

次に、第２の非磁性層１２の上面に、渦巻き状の第２の内部導体２１をめっきによって形成する。このとき、第２の内部導体２１とビア電極１９ａとを接続して、第１の内部導体２０と第２の内部導体２１からなる第１のコイル３を設ける。

次に、第２の内部導体２１の上面に、第３の非磁性層１３を配置し、その後、第３の非磁性層１３の上面に、渦巻き状の第３の内部導体２２をめっきによって形成する。

次に、第３の内部導体２２の上面に、ビア電極１９ｂが設けられた第４の非磁性層１４を配置する。このとき、第３の内部導体２２とビア電極１９ｂとを接続する。

次に、第４の非磁性層１４の上面に、第４の内部導体２３をめっきによって形成する。このとき、第４の内部導体２３とビア電極１９ｂとを接続して、第３の内部導体２２と第４の内部導体２３からなる第２のコイル４を設ける。その後、第４の内部導体２３の上面に、第５の非磁性層１５を配置する。

なお、第１〜第４の内部導体２０〜２３は、めっきで形成するのではなく、印刷や蒸着等の他の方法で形成してもよい。

次に、第５の非磁性層１５の上面に第３の磁性層１８を配置して積層体２を構成する。その後、積層体２を所定の温度、時間で焼成する。

次に、積層体２の下面２ａ、端面２ｂおよび上面２ｃに連続するように、第１のコイル３の両端部、第２のコイル４の両端部にそれぞれ接続されるように銀を印刷する。

最後に、上記銀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等の低融点金属めっき層を形成し、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと一対の第２の外部電極６ａ、６ｂを構成する。

このとき、積層体２の下面２ａおよび上面２ｃに形成された一対の第１の外部電極５ａ、５ｂ、一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと、第１のコイル３、第２のコイル４とは上面視（下面視）にて重ならないようにする。

上記したよう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においては、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと第２のコイル４とを上面視にて重ならないようにし、さらに一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと第１のコイル３とを上面視にて重ならないようにしているため、第１のコイル３と、第２のコイル４に接続された第２の外部電極６ａ、６ｂとの間で浮遊容量が発生しにくくなり、かつ第２のコイル４と、第１のコイル３に接続された第１の外部電極５ａ、５ｂとの間で浮遊容量が発生しにくくなり、また、第１のコイル３、第２のコイル４と外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとの間で発生する浮遊容量を介して入力用外部電極と出力用外部電極間の信号漏洩を防ぐことができるため、高周波帯域でも差動信号の不整合を防ぎかつ挿入損失を低減させることができ、これにより、高周波帯域での使用が可能なコモンモードノイズフィルタが得られるという効果が得られるものである。

すなわち、第１のコイル３と第２のコイル４（第２の外部電極６ａ、６ｂ）、第２のコイル４と第１のコイル３（第１の外部電極５ａ、５ｂ）のそれぞれの間の浮遊容量を低減できるため、高周波帯域でも差動信号の挿入損失を低減させることができる。

そして、高周波帯域での差動信号の挿入損失を低減させるためだけである場合、上面視にて重ならないようにするのは、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと第２のコイル４、一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと第１のコイル３の間だけでよく、この構成では、第１のコイル３、第２のコイル４の構成面積を比較的広くできるため、コモンモード成分のインピーダンス特性を向上させることができる。

なお、一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと第１のコイル３、一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと第２のコイル４についても上面視にて重ならないようにした場合（一対の第１の外部電極５ａ、５ｂと、第１のコイル３、第２のコイル４との間、一対の第２の外部電極６ａ、６ｂと、第１のコイル３、第２のコイル４との間で上面視にて重ならない）、第１のコイル３と、この第１のコイル３に接続された第１の外部電極５ａ、５ｂとの間でも浮遊容量が発生しにくくなり、かつ第２のコイル４と、この第２のコイル４に接続された第２の外部電極６ａ、６ｂとの間でも浮遊容量が発生しにくくなるため、第１のコイル３、第２のコイル４のインピーダンスが低下するのを防止できる。

（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３、４に記載の発明について説明する。

図５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側断面図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、図５に示すように、積層体２の上面２ｃに第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを設けないようにした点である。

この構成により、第１、第２のコイル３，４と第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとが上面視にて重なるのを確実に抑制できるため、第１、第２のコイル３，４と第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとの間で発生する浮遊容量をより低減できる。

また、近年のコモンモードノイズフィルタの小型化、低背化においては入力用外部電極と出力用外部電極間距離、および外部電極と第１のコイル、第２のコイルとの距離が縮まり、浮遊容量が増加する傾向にあり、コモンモードノイズフィルタの特性劣化を招く要因のひとつになっている。

これに対し、本発明では、第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの位置を制限しているため、小型化、低背化により、コイル形成面積が限られるような場合においても、コモンモードノイズ除去のために所望のインピーダンスを確保するためのコイル巻き数を確保しつつ、外部電極とコイル間の浮遊容量を低減させるのに有効である。

なお、図５では第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを設けないようにした部分を積層体２の上面２ｃとしたが、積層体２の下面２ａとしてもよいし、積層体２の上面２ｃと下面２ａの両方としてもよい。

さらに、図６に示すように、積層体２の端面２ｂの一部にも第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを設けないようにしてもよい。このとき、第１、第２のコイル３，４の両端部３ａ、４ａと第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとを接続させる必要がある。

また、実装基板との実装性を確保するために、図６に示すように、第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを、積層体２の下面２ａから端面２ｂの一部にかけて連続するように形成してもよい。

そして、上記した本発明の実施の形態１，２においては、第１、第２のコイル３，４と対向する第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの面積を小さくしているため、小型化した場合でも、第１、第２のコイル３，４と第１、第２の外部電極５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとの間でマイグレーションを起こす可能性を低減できる。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、高周波帯域での使用が可能なコモンモードノイズフィルタが得られるという効果を有するものであり、特にデジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等の各種電子機器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等において有用となるものである。

１ 絶縁層
２ 積層体
２ａ 積層体の下面
２ｂ 積層体の端面
２ｃ 積層体の上面
３ 第１のコイル
４ 第２のコイル
５ａ、５ｂ 第１の外部電極
６ａ、６ｂ 第２の外部電極

Claims (4)

1. 複数の絶縁層と、この複数の絶縁層を積層することによって形成された積層体と、この積層体の内部にそれぞれ形成された第１のコイル、第２のコイルと、前記積層体の下面、端面および上面に連続して設けられ、かつ前記第１のコイルの両端部に接続された一対の第１の外部電極と、前記積層体の下面、端面および上面に連続して設けられるとともに前記一対の第１の外部電極と電気的に接続されず、かつ前記第２のコイルの両端部に接続された一対の第２の外部電極とを備え、前記一対の第１の外部電極と前記第２のコイルとを上面視にて重ならないようにし、さらに前記一対の第２の外部電極と前記第１のコイルとを上面視にて重ならないようにしたコモンモードノイズフィルタ。
2. 一対の第１の外部電極と第１のコイルとを上面視にて重ならないようにするとともに、一対の第２の外部電極と第２のコイルとを上面視にて重ならないようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
3. 積層体の上面、下面のうち少なくとも一方に第１、第２の外部電極を設けないようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
4. 少なくとも第１のコイル、第２のコイルと接続された箇所を除いて一対の第１の外部電極、第２の外部電極を設けないようにした請求項３記載のコモンモードノイズフィルタ。

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