JP2013120939A

JP2013120939A - コモンモードノイズフィルタ

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Publication number: JP2013120939A
Application number: JP2012264089A
Authority: JP
Inventors: San-Mun Yi; イ・サン・ムン; Seung Gwon Wi; ウィ・スン・グォン; Young Suk Kim; キム・ヨン・スク; Ju-Hwan Yang; ヤン・ジュ・ファン; Won Chul Shim; シム・ウォン・チョル; Jeong Bok Kwak; クァク・ジョン・ボク; Jong-Min Cho; チョ・ジョン・ミン; Yon-Suk Yu; ユ・ヨン・スク
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-06-17
Also published as: KR20130063363A; US20130141206A1

Abstract

【課題】高精度の微細線幅及び厚い厚さを有する薄膜型コモンモードノイズフィルタを提供する。
【解決手段】基板１１１上に形成された積層体を構成する複数の絶縁層１１３と、前記複数の絶縁層に含まれる内部電極コイル１１２と、前記内部電極コイルの端部に接続される外部電極端子１１４と、前記積層体の表面に形成された磁性層１１６と、を含むコモンモードノイズフィルタであって、コモンモードノイズフィルタの最上層に伝導性金属を含む磁性層を備えることにより、フェライト複合体の透磁率を高めることができ、内部電極コイルの渦電流損失をフェライト粉末が効果的に補償することができるため、コモンモードノイズフィルタのインピーダンス特性を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、コモンモードノイズフィルタに関する。

我々の周辺に存在する電子機器は、多かれ少なかれ放射ノイズを発生させる。このようなノイズは、自由に且つ急激に変化するため、電子機器自体がノイズの発生源となることを防止するとともに、外来ノイズによる誤動作なども防止するための耐性（Ｉｍｍｕｎｉｔｙ）対策が必要である。これがＥＭＣの基本的な思考である。

伝導ノイズは、コンデンサによってグラウンドに「バイパス（Ｂｙ−Ｐａｓｓ）」されたり、抵抗及びフェライトコア（ＦｅｒｒｉｔｅＣｏｒｅ）、チップビーズ（ＣｈｉｐＢｅａｄ）などによって「吸収」されて、熱に変換されて除去されることが一般的である。

伝導ノイズに対する対策として、また一つの重要な方法がある。それは、インダクタ（Ｉｎｄｕｃｔｏｒ）の特性を利用してノイズ電流を「反射」させる方法である。インダクタにおいて、直流電流は円滑に流れるが、交流電流はインピーダンス（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ；交流電流に対する抵抗）が高くなって円滑に流れないためである。ところが、伝導ノイズの伝達方式には、差動モード（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＭｏｄｅ）とコモンモード（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）の二つのタイプがあり、その違いに応じたノイズ対策が要求される。ノイズのタイプを確認しないと、ノイズ抑制部品を回路に追加しても、ノイズが却って増加する状況をもたらすこともある。

コモンモード（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）とは、往路及び復路に対して同じ方向に流れる伝導モードである。コモンモードノイズは、配線系のインピーダンスの不平行などによって生じることもあり、高周波であるほど顕著になる。また、コモンモードノイズは地面などにも伝達され、大きいループを描いて戻ってくるため、遠く離れている電子機器にも様々なノイズ障害を発生させる。

従って、デジタル機器において、差動モードノイズ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＭｏｄｅＮｏｉｓｅ）に対する対策は勿論、コモンモードノイズに対する対策がさらに重視されている。

このようなコモンモードノイズフィルタ１０は、図１のように、フェライト基板１１に内部コイル導体１２が形成された絶縁層１３を設け、前記コイル導体１２をビア電極（不図示）に連結させた後、前記基板１１の外周面には外部端子電極１４が連結された構造を有する。また、前記コイル導体１２の内側には、絶縁層１３を貫通する開口部１５が形成されており、前記開口部１５の内部には磁性体が充填されている。
図２は、前記図１の構造を上部から見たときの図面である。

特開２０００−５８７４０号

本発明は、従来の巻線型、積層型のコモンモードノイズフィルタの問題点を改善するためのものであって、本発明の目的は、透磁率を増加させることによりインピーダンス特性が向上され、高精度の微細線幅及び厚い厚さを有する薄膜型コモンモードノイズフィルタを提供することにある。

本発明の一実施形態によるコモンモードノイズフィルタは、基板上に形成された積層体を構成する複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層に含まれる内部電極コイルと、前記内部電極コイルの端部に接続される外部電極端子と、前記積層体の表面に形成された磁性層と、を含むことを特徴とする。

前記磁性層は、フェライト粉末、高分子バインダー、及び伝導性金属を含むことが好ましい。

前記磁性層を構成するフェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_３、及びＴｉからなる群から選択される１種以上であることができる。

前記磁性層を構成する高分子バインダーは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアニリン樹脂からなる群から選択される１種以上であることができる。

前記磁性層を構成する伝導性金属は、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌ、ＦｅＳｉＡｌ及びこれらの合金からなる群から選択される１種以上であることができる。

前記伝導性金属は、１，０００〜２００，０００の透磁率を有することが好ましい。

前記磁性層は、フェライト粉末と伝導性金属が３:７〜７:３の重量比で混合されることが好ましい。

前記磁性層は、フェライト粉末と高分子バインダーが７:１〜１０:１の重量比で混合されることが好ましい。

本発明によると、コモンモードノイズフィルタの最上層に伝導性金属を含む磁性層を備えることにより、フェライト複合体の透磁率を高めることができ、内部電極コイルの渦電流損失をフェライト粉末が効果的に補償することができるため、コモンモードノイズフィルタのインピーダンス特性を向上させることができる。

従って、本発明によると、高精度の微細線幅及び厚い厚さを有する薄膜型コモンモードノイズフィルタを提供することができる。

従来のコモンモードノイズフィルタの構造を示した図面である。従来のコモンモードノイズフィルタの構造を示した図面である。本発明の一実施形態によるコモンモードノイズフィルタの構造を示した図面である。本発明の一実施形態によるコモンモードノイズフィルタの構造を示した図面である。コモンモードノイズフィルタの製造過程を示した図面である。

以下、添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するために用いられ、本発明を限定しようとするものではない。本明細書に用いられたように、単数型は文脈上異なる場合を明白に指摘するものでない限り、複数型を含むことができる。また、本明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された形状、数字、段階、動作、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせが存在することを特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、段階、部材、要素、及び／またはこれらの組み合わせの存在または付加を排除するものではない。

本発明は、微細線幅、上下パターン連結など、内部回路パターンを容易に形成し、外部電極との連結性に優れた薄膜コモンモードノイズフィルタを製作することにより、優れた電気的特性及び信頼性を有する薄膜型コモンモードノイズフィルタに関する。

図３は本発明の一実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００の構造を示した図面である。これを参照すると、基板１１１上に形成された積層体を構成する複数の絶縁層１１３と、前記複数の絶縁層１１３に含まれる内部電極コイル１１２と、前記内部電極コイル１１２の端部に接続される外部電極端子１１４と、前記積層体の表面に形成された磁性層１１６と、を含む。

本発明の前記基板１１１としては、通常のフェライト基板が用いられることができ、フェライトの材質は特に限定されない。

前記フェライト基板１１１上には複数の絶縁層１１３が積層されて積層体をなしており、前記各絶縁層１１３には内部電極コイル１１２が形成されている。前記各絶縁層１１３の内部電極コイル１１２は、隣合うビア電極（不図示）により互いに連結されている。

前記絶縁層１１３は、各内部電極コイル１１２を互いに絶縁させるとともに、前記内部電極コイル１１２が形成される表面を平らにする役割をする。

このような絶縁層１１３の材料としては、電気的及び磁気的絶縁性に優れ、加工性が良好な高分子樹脂が好ましく用いられることができ、例えば、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。

また、前記各絶縁層１１３に形成される内部電極コイル１１２は、導電性及び加工性に優れた銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などを用いて形成されることができ、その形成方法は、フォトリソグラフィを利用したエッチング法やアディティブ法（メッキ法）を用いることができ、その方法は特に限定されない。

前記各絶縁層１１３の中央、且つ各内部電極コイル１１２の内側には、各絶縁層１１３を貫通する開口部が形成されている。前記各絶縁層１１３に形成された内部電極コイル１１２は各層のビア電極によって電気的に連結される。

また、前記内部電極コイル１１２の各端部は外部電極端子１１４に連結されるが、前記積層体の外周面の両側面に通常四つの外部電極端子１１４が形成されている。図４は図３を上部から見たときの図面である。

本発明は、前記積層体の表面に磁性層１１６を含む構造を有する。通常、磁性層はフェライトと高分子バインダーが混合されてフェライト複合体の形態で構成される。この際、透磁率値を改善するためには、フェライトの粒径を大きくするか、または高分子バインダーの量を減少させるか、または成形時の温度を高める方法などが利用される。しかし、粒径を大きくすると高周波特性が悪化し、高分子バインダーの量を減少させると圧粉体の絶縁性、耐電圧特性が低下する。また、温度を高める方法は、作業性の低下、設備の高コスト性及びフィルタ信頼性において問題が生じる恐れがあるため好ましくない。

従って、本発明は、前記磁性層としてフェライト粉末、高分子バインダーとともに、優れた透磁率を有する伝導性金属を含むことにより、コモンモードノイズフィルタの透磁率を向上させ、インピーダンス特性を改善させることを目的とする。

本発明による前記磁性層を構成するフェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣＯ_３Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_３、及びＴｉからなる群から選択される１種以上であることができるが、特にこれに限定されるものではない。前記フェライト粉末は、１０〜１００μｍの粒径を有するものが透磁率を増加させる点で好ましい。

また、前記磁性層を構成する高分子バインダーは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアニリン樹脂からなる群から選択される１種以上であり、熱安定性に優れた高分子バインダーが好ましく用いられることができる。

また、前記磁性層を構成する伝導性金属は、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌ、ＦｅＳｉＡｌ及びこれらの合金からなる群から選択される１種以上であることができる。前記伝導性金属は、前記フェライト粉末に比べ４〜１０倍大きい透磁率を有するものであり、前記伝導性金属を含むことにより透磁率を増加させることができ、これによってコモンモードノイズフィルタのインピーダンス特性を改善することができる効果がある。

本発明による前記伝導性金属は、１，０００〜２００，０００の透磁率を有するものがノイズフィルタのインピーダンス特性の改善に有利である。

本発明による前記磁性層は、フェライト粉末と伝導性金属が３:７〜７:３の重量比で混合されることが分散及び絶縁特性の点で好ましい。

前記磁性層は、フェライト粉末と高分子バインダーが７:１〜１０:１の重量比で混合されることが分散性及び工程性の点で好ましい。

また、本発明による前記磁性層は、分散剤などの通常の添加剤を含むことができる。

図５は本発明によるコモンモードノイズフィルタの製造過程を示した図面である。これを参照して説明すると、フェライト基板からなる絶縁膜に第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層と第２絶縁層それぞれに内部電極コイルを形成して、それぞれの内部電極コイルをビア電極を介して電気的に接続させる。前記内部電極コイルの外周端は、流出端子を介して外部電極端子と連結される。

次に、前記第２絶縁層と第３絶縁層の内部電極コイルをさらにビア電極を介して電気的に接続させ、前記各絶縁層に形成された内部電極コイルを外部電極端子と連結させる。また、前記最外側の絶縁層に磁性層を形成し、ダイシング工程を経て最終コモンモードノイズフィルタを製造することができる。

本発明の前記磁性層は、フェライト粉末と高分子バインダー及び伝導性金属を含んで構成されることができる。

前記磁性層は５０〜１００μｍの厚さに形成されることが、濡れ性（ｗｅｔｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙ）及び脱泡特性の点で好ましい。

本発明によると、コモンモードノイズフィルタの磁性層として、フェライト粉末、高分子バインダー及び高い透磁率を有する伝導性金属を含むことにより、コモンモードノイズフィルタのインピーダンス特性を改善することができる。

１０、１００コモンモードノイズフィルタ
１１、１１１フェライト基板
１２、１１２内部電極コイル
１３、１１３絶縁層
１４、１１４外部端子電極
１５開口部
１６磁性層

Claims

基板上に形成された積層体を構成する複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層に含まれる内部電極コイルと、
前記内部電極コイルの端部に接続される外部電極端子と、
前記積層体の表面に形成された磁性層と、を含むコモンモードノイズフィルタ。
前記磁性層は、フェライト粉末、高分子バインダー、及び伝導性金属を含む、請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記フェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_３、及びＴｉからなる群から選択される１種以上である、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記高分子バインダーは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアニリン樹脂からなる群から選択される１種以上である、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記伝導性金属は、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌ、ＦｅＳｉＡｌ及びこれらの合金からなる群から選択される１種以上である、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記伝導性金属は、１，０００〜２００，０００の透磁率を有する、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記フェライト粉末と伝導性金属は３:７〜７:３の重量比で混合される、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記フェライト粉末と高分子バインダーが７:１〜１０:１の重量比で混合される、請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。