JP2012178717A

JP2012178717A - 積層型フィルタ

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Publication number: JP2012178717A
Application number: JP2011040596A
Authority: JP
Inventors: Naoki Uchida; 尚希内田; Yutaka Abe; 裕阿部; Masashi Orihara; 正志折原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-13

Abstract

【課題】減衰特性の調整が容易で、かつグランドからのノイズの戻りを防止でき、さらに、コイル部で形成される磁束の流れの阻害を抑制できる積層型フィルタを提供する。
【解決手段】積層型フィルタ１では、一対のコイル部１１，１１間に、グランドには接続されないキャパシタ部１２，１２が接続されている。また、キャパシタ部１２，１２がグランドに接続されないので、グランドからのノイズの戻りを防止できると共に、特定の周波数における減衰特性のピークを急峻なものとすることができる。また、積層型フィルタ１では、キャパシタ部１２，１２の電極パターン１８ａ，１８ｂが、コイル部１１，１１の導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに重ならないように配置されている。これにより、コイル部１１，１１で形成される磁束の流れがキャパシタ部１２，１２で阻害されることを抑制できる。
【選択図】図２

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、例えば特許文献１に記載の積層型フィルタがある。この従来の積層型フィルタ（コモンモードフィルタ）は、低透磁率セラミックパターン層と高透磁率セラミックパターン層とで構成された素体内に、コイル部用の導体パターン及び引き出し導体パターンを備えている。また、積層型フィルタとしては、コイル部とキャパシタ部とを組み合わせた共振回路によってノイズを選択的に除去するＬＣフィルタも存在している。

特開２００５−１２９７９３号公報

上述したような積層型フィルタでは、特定の周波数における急峻な減衰特性が求められる場合がある。しかしながら、従来の積層型フィルタでは、減衰特性を調整するためにコイル部の巻数を変化させる必要があり、調整の困難さが問題となっていた。また、入力端子、出力端子、グランド端子を備える３端子型のＬＣフィルタでは、グランド端子からの戻りのノイズが生じる場合があり、このようなノイズの侵入を防止することが課題となっていた。

さらに、ＬＣフィルタでは、コイル部に対するキャパシタ部の位置関係によっては、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部で阻害されることが考えられる。磁束の流れが阻害されると、ノイズ除去機能に悪影響を及ぼすおそれがあるため、コイル部に対するキャパシタ部の位置関係を工夫していく必要があった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、減衰特性の調整が容易で、かつグランドからのノイズの戻りを防止でき、さらに、コイル部で形成される磁束の流れの阻害を抑制できる積層型フィルタを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る積層型フィルタは、素体の積層方向に対向配置され、互いに磁気結合する一対のコイル部と、コイル部間に接続される一方で、グランドには接続されないキャパシタ部と、を備え、キャパシタ部を構成する電極パターンは、素体の積層方向から見て、コイル部を構成する渦巻状の導体パターンの中心軸と重ならないように配置されていることを特徴としている。

この積層型フィルタでは、互いに磁気結合する一対のコイル部間に、グランドには接続されないキャパシタ部が接続されている。このような構成により、この積層型フィルタでは、コイル部の巻数を変化させることに加え、キャパシタ部の静電容量を変化させることによっても減衰特性を変化させることができる。また、キャパシタ部がグランドに接続されないので、グランドからのノイズの戻りを防止できると共に、グランドを通って信号が漏れてしまうことを防止でき、特定の周波数における減衰特性のピークを急峻なものとすることができる。また、この積層型フィルタでは、キャパシタ部の電極パターンをコイル部の導体パターンの中心軸からずらすことで、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部によって阻害されることを抑制できる。

また、電極パターンは、素体の積層方向から見て、導体パターンの巻回領域よりも外側にはみ出さないように配置されている。この場合、キャパシタ部の電極パターンの面積が抑えられるので、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部によって阻害されることを一層抑制できる。

また、導体パターンは、巻回領域の内側に非巻回領域を有し、電極パターンは、素体の積層方向から見て、導体パターンの非巻回領域に重ならないように配置されていることが好ましい。この場合、キャパシタ部の電極パターンの面積が抑えられるので、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部によって阻害されることを一層抑制できる。

また、キャパシタ部は、素体の積層方向においてコイル部を挟むように対に配置されていることが好ましい。この場合、素体の積層方向について、積層型フィルタの実装の方向性を打ち消すことができる。

また、一方のキャパシタ部の導体パターンの中心軸からのずれ量と、他方のキャパシタ部の導体パターンの中心軸からのずれ量とが異なっていることが好ましい。この場合、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部によって阻害されることを好適に抑制できる。

一方のキャパシタ部と他方のキャパシタ部とが、コイル部を挟んで対称に配置されていることが好ましい。この場合、コイル部で形成される磁束の流れがキャパシタ部によって阻害されることを好適に抑制できる。

本発明によれば、減衰特性の調整が容易で、かつグランドからのノイズの戻りを防止できる。また、コイル部で形成される磁束の流れの阻害を抑制できる。

本発明に係る積層型フィルタの一実施形態を示す斜視図である。図１に示した積層型フィルタの模式断面図である。図１に示した積層型フィルタの層構成を示す分解斜視図である。図１に示した積層型フィルタの等価回路を示す図である。図１に示した積層型フィルタの減衰特性を示す図である。図１に示した積層型フィルタの別の減衰特性を示す図である。本発明に係る積層型フィルタの変形例を示す模式断面図である。本発明に係る積層型フィルタの別の変形例を示す模式断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層型フィルタの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る積層型フィルタの一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した積層型フィルタの模式断面図であり、図３は、図１に示した積層型フィルタの層構成を示す分解斜視図である。

この積層型フィルタ１は、ノイズ除去機能を備えるアレイタイプの積層型複合電子部品である。図１に示すように、積層型フィルタ１は、略直方体形状の素体２と、素体２の表面に設けられた第１の端子電極３〜第４の端子電極６とを備えている。

第１の端子電極３と第３の端子電極５とは、素体２において長手方向に伸びる一方の側面に互いに離間した状態で配置されている。また、第２の端子電極４と第４の端子電極６とは、第１の端子電極３と第３の端子電極５とが配置された側面に対向する側面に互いに離間した状態で配置されている。これら第１の端子電極３〜第４の端子電極６は、積層型フィルタ１の入出力端子として機能する。

素体２は、例えばＣｕ−Ｚｎ系の非磁性フェライト材料によって形成された複数の非磁性層１３（１３ａ〜１３ｍ）の積層によって構成されている。この非磁性層１３のうち、非磁性層１３ａは、保護層として素体２の最表層に配置されている。各非磁性層１３は、焼結によって実際には互いの境界が視認できない程度に一体化されている。素体２の内部には、図２に示すように、中央部分に配置された一対のコイル部１１，１１と、複数の非磁性層１３の積層方向についてコイル部１１，１１を挟むように対称に配置された一対のキャパシタ部１２，１２とが形成されている。

コイル部１１，１１は、非磁性層１３を介して対向配置され、互いに磁気結合している。一方のコイル部１１は
すように、導体パターン１６ａ〜１６ｄからなる第１のコイル導体１４によって構成されている。また、他方のコイル部１１は、導体パターン１６ｅ〜１６ｈからなる第２のコイル導体１５によって構成されている。

導体パターン１６ａは、非磁性層１３ｄに１対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように略１ターンの渦巻き状に形成されている。導体パターン１６ａの外側端部は、素体２の側面に引き出されて第１の端子電極３に接続され、導体パターン１６ａの内側端部は、非磁性層１３ｄの中央部分を貫通するビア導体１７ａによって導体パターン１６ｂに接続されている。

導体パターン１６ｂは、非磁性層１３ｅに１対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように略２ターンの渦巻き状に形成されている。導体パターン１６ｂの外側端部は、非磁性層１３ｅの縁寄り部分を貫通するビア導体１７ｂによって導体パターン１６ｃに接続され、導体パターン１６ｂの内側端部は、前述のビア導体１７ａによって導体パターン１６ａに接続されている。

導体パターン１６ｃは、非磁性層１３ｆに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように略２ターンの渦巻き状に形成されている。導体パターン１６ｃの外側端部は、前述のビア導体１７ｂによって導体パターン１６ｂに接続され、導体パターン１６ｃの内側端部は、非磁性層１３ｆの中央部分を貫通するビア導体１７ｃによって導体パターン１６ｄに接続されている。

導体パターン１６ｄは、非磁性層１３ｇに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように略３ターンの渦巻き状に形成されている。導体パターン１６ｄの外側端部は、素体２の側面に引き出されて第２の端子電極４に接続され、導体パターン１６ｄの内側端部は、前述のビア導体１７ｃによって導体パターン１６ｃに接続されている。

導体パターン１６ｅは、非磁性層１３ｈに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように導体パターン１６ｄと同様のパターンで渦巻き状に形成されている。導体パターン１６ｅの外側端部は、素体２の側面に引き出されて第４の端子電極６に接続され、導体パターン１６ｅの内側端部は、非磁性層１３ｈの中央部分を貫通するビア導体１７ｄによって導体パターン１６ｆに接続されている。

導体パターン１６ｆは、非磁性層１３ｉに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように導体パターン１６ｃと同様のパターンで渦巻状に形成されている。導体パターン１６ｆの外側端部は、非磁性層１３ｉの縁寄り部分を貫通するビア導体１７ｅによって導体パターン１６ｇに接続され、導体パターン１６ｆの内側端部は、前述のビア導体１７ｄによって導体パターン１６ｅに接続されている。

導体パターン１６ｇは、非磁性層１３ｊに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように導体パターン１６ｂと同様のパターンで渦巻状に形成されている。導体パターン１６ｇの外側端部は、前述のビア導体１７ｅによって導体パターン１６ｆに接続され、導体パターン１６ｇの内側端部は、非磁性層１３ｊの中央部分を貫通するビア導体１７ｆによって導体パターン１６ｈに接続されている。

導体パターン１６ｈは、非磁性層１３ｋに一対に形成され、中心から縁に向かって互いに逆回りとなるように導体パターン１６ａと同様のパターンで渦巻状に形成されている。導体パターン１６ｈの外側端部は、素体２の側面に引き出されて第３の端子電極５に接続され、前述のビア導体１７ｆによって導体パターン１６ｇに接続されている。

以上のような導体パターン１６ａ〜１６ｈで構成されるコイル部１１の結合係数は、最も近接して対向する導体パターン１６ｄと導体パターン１６ｅとの間で０．７〜１．０程度、最も離間して対向する導体パターン１６ａと導体パターン１６ｈとの間で０．０５〜０．５程度、コイル部１１，１１同士では、０．５〜０．８程度となっている。

一方のキャパシタ部１２は、電極パターン１８ａ，１８ｂによって構成されている。また、他方のキャパシタ部１２は、電極パターン１８ｃ，１８ｄによって構成されている。

電極パターン１８ａは、非磁性層１３ｂに一対に形成され、素体２の幅方向に伸びる略矩形の主電極部と、主電極部と一体的に形成された引出部とを有している。電極パターン１８ａの主電極部は、非磁性層１３ｂを挟んで電極パターン１８ｂの主電極部と対向し、電極パターン１８ａの引出部は、素体２の側面に引き出され、第２の端子電極４に接続されている。

電極パターン１８ｂは、非磁性層１３ｃに一対に形成され、素体２の幅方向に伸びる略矩形の主電極部と、主電極部と一体的に形成された引出部とを有している。電極パターン１８ｂの主電極部は、非磁性層１３ｂを挟んで前述の電極パターン１８ａの主電極部と対向し、電極パターン１８ｂの引出部は、素体２の側面に引き出され、第４の端子電極６に接続されている。

電極パターン１８ｃは、非磁性層１３ｌに一対に形成され、素体２の幅方向に伸びる略矩形の主電極部と、主電極部と一体的に形成された引出部とを有している。電極パターン１８ｃの主電極部は、非磁性層１３ｌを挟んで電極パターン１８ｄの主電極部と対向し、電極パターン１８ｃの引出部は、素体２の側面に引き出され、第１の端子電極３に接続されている。

電極パターン１８ｄは、非磁性層１３ｍに一対に形成され、素体２の幅方向に伸びる略矩形の主電極部と、主電極部と一体的に形成された引出部とを有している。電極パターン１８ｄの主電極部は、非磁性層１３ｌを挟んで前述の電極パターン１８ｃの主電極部と対向し、電極パターン１８ｄの引出部は、素体２の側面に引き出され、第３の端子電極５に接続されている。

以上のような電極パターン１８ａ〜１８ｄで構成されるキャパシタ部１２，１２の静電容量は、例えば０．５ｐＦ〜５ｐＦ、好ましくは０．５ｐＦ〜３ｐＦである。

図４は、上述した積層型フィルタ１の等価回路を示す図である。同図に示すように、積層型フィルタ１では、第１の端子電極３と第２の端子電極４との間に第１のコイル導体１４による信号ラインＬ１が形成され、第３の端子電極５と第４の端子電極６との間に第２のコイル導体１５による信号ラインＬ２が形成されている。そして、信号ラインＬ１，Ｌ２間において、第１の端子電極３及び第３の端子電極５側には、キャパシタ部１２がグランドに接続されない状態で接続され、第２の端子電極４及び第４の端子電極６側には、キャパシタ部１２がグランドに接続されない状態で接続されている。

次に、コイル部１１，１１とキャパシタ部１２，１２との位置関係について説明する。図２に示すように、キャパシタ部１２，１２を構成する電極パターン１８ａ，１８ｂは、素体２の積層方向から見て、コイル部１１，１１を構成する導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａと重ならないように配置されている。

より具体的には、一方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂは、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の中央寄りにずれた状態となっており、他方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂは、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の長手方向の側面寄りにずれた状態となっている。

また、電極パターン１８ａ，１８ｂは、素体２の積層方向から見て、導体パターン１６ａ〜１６ｈの巻回領域Ｒ１よりも外側にはみ出さないように配置され、かつ導体パターン１６ａ〜１６ｈの非巻回領域Ｒ２に重ならないように配置されている。

なお、本実施形態において、巻回領域Ｒ１とは、導体パターン１６ａ〜１６ｈが渦巻状に巻き回されている部分を指し、第１の端子電極３〜第４の端子電極６への引出部分や、ビア導体１７ａ〜１７ｆへの引出部分は含まれない。また、非巻回領域Ｒ２とは、巻回領域Ｒ１よりも内側であって導体パターン１６ａ〜１６ｈが渦巻状に巻き回されていないスペースを指す。

本実施形態のように、導体パターン１６ａ〜１６ｈの巻数が互いに異なる場合には、少なくとも電極パターン１８ａ，１８ｂが最も巻数の大きい導体パターン１６ｄ，１６ｅよりも外側にはみ出していなければよいが、最も巻数の小さい導体パターン１６ａ，１６ｈよりも外側にはみ出していないことが更に好ましい。

以上説明したように、積層型フィルタ１では、互いに磁気結合する一対のコイル部１１，１１間に、グランドには接続されないキャパシタ部１２，１２が接続されている。このような構成により、この積層型フィルタ１では、コイル部１１の巻数を変化させることに加え、キャパシタ部１２，１２の静電容量を変化させることによっても減衰特性を変化させることができる。また、キャパシタ部１２，１２がグランドに接続されないので、グランドからのノイズの戻りを防止できると共に、グランドを通って信号が漏れてしまうことを防止でき、特定の周波数における減衰特性のピークを急峻なものとすることができる。

図５及び図６は、積層型フィルタ１の減衰特性の一例を示す図である。図５においては、コモンモードノイズに対する減衰特性を示し、図６においては、ノーマルモードノイズに対する減衰特性を示している。同図に示すように、積層型フィルタ１では、コモンモードノイズに対する減衰特性Ｓｃｃ１及びノーマルモードノイズに対する減衰特性Ｓｄｄ１のいずれについても、例えばキャパシタ部が誘電体層内に配置され、かつグランドに接続されているような従来の積層型フィルタのコモンモードノイズに対する減衰特性Ｓｃｃ２及びノーマルモードノイズに対する減衰特性Ｓｄｄ２に比べて、特定の周波数において急峻なピークが得られる。

また、積層型フィルタ１では、キャパシタ部１２，１２の電極パターン１８ａ，１８ｂが、コイル部１１，１１の導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに重ならないように配置されている。これにより、キャパシタ部の電極パターンが、コイル部の導体パターンの中心軸に重なるように配置されている場合と比べて、コイル部１１，１１で形成される磁束の流れがキャパシタ部１２，１２によって阻害されることを抑制できる。

本実施形態では、図２に示したように、一方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂが、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の中央寄りにずれた状態となっており、他方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂが、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の長手方向の側面寄りにずれた状態となっている。

したがって、一方のキャパシタ部１２側では、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心から素体２の長手方向の側面側に流れる磁束（又はこの反対回りの磁束）の流れが特に良好に確保され、他方のキャパシタ部１２側では、導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心から素体２の中央側に流れる磁束（又はこの反対回りの磁束）の流れが特に良好に確保される（図２参照）。本実施形態では、電極パターン１８ａ，１８ｂが、巻回領域Ｒ１よりも外側にはみ出さないように配置され、かつ導体パターン１６ａ〜１６ｈの非巻回領域Ｒ２に重ならないように配置されているため、当該効果が一層顕著に確保される。

また、積層型フィルタ１では、キャパシタ部１２，１２が、素体２の積層方向においてコイル部１１，１１を挟むように対に配置されている。これにより、素体２の積層方向について、積層型フィルタ１の実装の方向性を打ち消すことができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば図７に示すように、一方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂと他方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂとの双方を、いずれも導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の中央寄りにずらした状態とし、一方のキャパシタ部１２と他方のキャパシタ部１２とを、コイル部１１，１１を挟んで対称に配置してもよい。

また、図示しないが、一方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂと他方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂとの双方を、いずれも導体パターン１６ａ〜１６ｈの中心軸Ａに対して素体２の長手方向の側面寄りにずらした状態とし、一方のキャパシタ部１２と他方のキャパシタ部１２とを、コイル部１１，１１を挟んで対称に配置してもよい。

さらに、例えば図８に示すように、一方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂの中心軸Ａからのずれ量と、他方のキャパシタ部１２の電極パターン１８ａ，１８ｂの中心軸Ａからのずれ量とがことなっていてもよい。以上のような変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果が奏される。

１…積層型フィルタ、２…素体、１１…コイル部、１２…キャパシタ部、１６ａ〜１６ｈ…導体パターン、１８ａ，１８ｂ…電極パターン、Ａ…中心軸、Ｒ１…巻回領域、Ｒ２…非巻回領域。

Claims

素体の積層方向に対向配置され、互いに磁気結合する一対のコイル部と、
前記コイル部間に接続される一方で、グランドには接続されないキャパシタ部と、を備え、
前記キャパシタ部を構成する電極パターンは、前記素体の積層方向から見て、前記コイル部を構成する渦巻状の導体パターンの中心軸と重ならないように配置されていることを特徴とする積層型フィルタ。
前記電極パターンは、前記素体の積層方向から見て、前記導体パターンの巻回領域よりも外側にはみ出さないように配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層型フィルタ。
前記導体パターンは、前記巻回領域の内側に非巻回領域を有し、
前記電極パターンは、前記素体の積層方向から見て、前記導体パターンの前記非巻回領域に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型フィルタ。
前記キャパシタ部は、前記素体の積層方向において前記コイル部を挟むように対に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層型フィルタ。
前記一方のキャパシタ部の前記導体パターンの中心軸からのずれ量と、前記他方のキャパシタ部の前記導体パターンの中心軸からのずれ量とが異なっていることを特徴とする請求項４記載の積層型フィルタ。
前記一方のキャパシタ部と前記他方のキャパシタ部とが、前記コイル部を挟んで対称に配置されていることを特徴とする請求項４記載の積層型フィルタ。