JP2013135109A - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、直流抵抗値や特性インピーダンスを大きく変動させることなく外部電極との接続信頼性を高めることができる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、第1の渦巻状導体24と第1、第2の引出導体26、27とを接続し、第2の渦巻状導体25と第3、第4の引出導体28、29とを接続し、第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25とを磁気結合させ、第1〜第4の外部電極23a〜23dをそれぞれ第1〜第4の引出導体26〜29と接続し、かつ第1、第2の渦巻状導体24、25と第1〜第4の引出導体26〜29とは異なる絶縁体層に形成するとともに、第1、第2の渦巻状導体24、25の厚みより第1〜第4の引出導体26〜29の厚みを厚くしているものである。
【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。
従来のコモンモードノイズフィルタは、図3に示すように、第1〜第4の絶縁層1〜4のそれぞれの上面に第1〜第4の導体5〜8を設け、そして第1の導体5と第2の導体6とをバイア電極9を介して接続することにより第1のコイル10を成形するとともに、第3の導体7と第4の導体8とをバイア電極11を介して接続することにより第2のコイル12を形成していた。さらに、第2、第3の導体6、7を渦巻き状にするとともに、第1〜第4の導体5〜8の一端部をそれぞれ外部電極(以下、図示せず)と接続させていた。
また、前記第1の絶縁層1の下面と第4の導体8の上面に第5の絶縁層13をそれぞれ設け、さらに、前記第2〜第4の絶縁層2〜4を非磁性体で構成するとともに、前記第1の絶縁層1と第5の絶縁層13を磁性体で構成していた。
上記のような構成とすることにより、第3の絶縁層3を介して対向する第2の導体6と第3の導体7とを磁気結合させ、これにより、第1のコイル10と第2のコイル12のコモンモード成分のインピーダンスを大きくして、コモンモードノイズを除去するようにしていた。
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においては、導体5〜8の一端部を外部電極側に引き出して外部電極と接続させているため、第1〜第4の導体5〜8の厚みを厚くして導体と外部電極との接続信頼性を高めようとすると、磁気結合する渦巻き状の第2、第3の導体6、7の厚みも厚くなり、これにより、直流抵抗値や特性インピーダンスが大きく変動してしまう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、直流抵抗値や特性インピーダンスを大きく変動させることなく外部電極との接続信頼性を高めることができる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、複数の絶縁体層と、前記複数の絶縁体層を積層することによって設けられた積層体と、前記積層体の外部に形成された第1〜第4の外部電極と、前記積層体の内部に形成された第1、第2の渦巻状導体、第1〜第4の引出導体と、前記第1の渦巻状導体の両端部と第1、第2の引出導体とをそれぞれ第1、第2のビア電極を介して接続して形成された第1のコイルと、前記第2の渦巻状導体の両端部と第3、第4の引出導体とをそれぞれ第3、第4のビア電極を介して接続して形成された第2のコイルとを備え、前記第1の渦巻状導体と前記第2の渦巻状導体とを磁気結合させ、前記第1〜第4の外部電極をそれぞれ前記第1〜第4の引出導体と接続し、かつ前記第1、第2の渦巻状導体と前記第1〜第4の引出導体とは異なる絶縁体層に形成するとともに、前記第1、第2の渦巻状導体の厚みより前記第1〜第4の引出導体の厚みを厚くしたもので、この構成によれば、コモンモードノイズの減衰特性に影響をほとんど与えない第1〜第4の引出導体のみその厚みを厚くし、そして、この厚みが厚い第1〜第4の引出導体のみを外部電極と接続しているため、直流抵抗値や特性インピーダンスを大きく変動させることなく外部電極との接続信頼性を高めることができるという作用効果を有するものである。
以上のように本発明のコモンモードノイズフィルタは、第1の渦巻状導体と第2の渦巻状導体とを磁気結合させ、第1〜第4の外部電極をそれぞれ第1〜第4の引出導体と接続し、かつ前記第1、第2の渦巻状導体と前記第1〜第4の引出導体とは異なる絶縁体層に形成するとともに、前記第1、第2の渦巻状導体の厚みより前記第1〜第4の引出導体の厚みを厚くしているため、コモンモードノイズの減衰特性に影響をほとんど与えない第1〜第4の引出導体のみその厚みを厚くし、そして、この厚みが厚い第1〜第4の引出導体のみを外部電極と接続することになり、これにより、外部電極に接続する引出導体の厚みを厚くして外部電極との接続信頼性を高めても、直流抵抗値や特性インピーダンスの変動を低減できるという優れた効果を奏するものである。
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分解斜視図 同コモンモードノイズフィルタの主要部の斜視図 従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図
以下、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について、図面を参照しながら説明する。
図1は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分解斜視図、図2は同コモンモードノイズフィルタの斜視図である。
本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタは、図1、図2に示すように、第1〜第5の絶縁体層21a〜21eと、第1〜第5の絶縁体層21a〜21eを積層することによって設けられた積層体22と、前記積層体22の外部に形成された第1〜第4の外部電極23a〜23dと、前記積層体22の内部に形成された第1、第2の渦巻状導体24、25、第1〜第4の引出導体26〜29と、前記第1の渦巻状導体24の両端部24a、24bと第1、第2の引出導体26、27とをそれぞれ第1、第2のビア電極30a、30bを介して接続して形成された第1のコイル31と、前記第2の渦巻状導体25の両端部25a、25bと第3、第4の引出導体28、29とをそれぞれ第3、第4のビア電極32a、32bを介して接続して形成された第2のコイル33とを備えている。
また、前記第1の渦巻状導体24と前記第2の渦巻状導体25とを磁気結合させ、前記第1〜第4の外部電極23a〜23dをそれぞれ前記第1〜第4の引出導体26〜29と接続し、かつ前記第1、第2の渦巻状導体24、25と前記第1〜第4の引出導体26〜29とは異なる絶縁体層に形成するとともに、前記第1、第2の渦巻状導体24、25の厚みより前記第1〜第4の引出導体26〜29の厚みを厚くしているものである。
上記構成において、前記第1の絶縁体層21aはCu−Ni−Znフェライト等の磁性材料、または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構成されているもので、絶縁性を有している。
また、前記第1、第2の引出導体26、27は、第1の絶縁体層21aの上面に銀等の導電材料をめっきすることにより形成されている。なお、この第1の引出導体26、第2の引出導体27は、それぞれ第1の絶縁体層21aの異なる方向に引き出されている。
そして、前記第2の絶縁体層21b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構成されているもので、絶縁性を有し、かつ第1、第2の引出導体26、27の上面に設けられている。また、この第2の絶縁体層21bには第1、第2のビア電極30a、30bが形成されている。ここで、第1の引出導体26と第1のビア電極30aとが接続され、第2の引出導体27と第2のビア電極30bとが接続されている。
さらに、前記第1の渦巻状導体24は、渦巻状に銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第2の絶縁体層21bの上面に設けられている。さらに、第1の渦巻状導体24の厚みは第1、第2の引出導体26、27の厚みより薄くなっている。また、この第1の渦巻状導体24の一端部24aすなわち渦巻きの中心部は、第1のビア電極30aと接続され、これにより、第1のビア電極30aを介して第1の引出導体26と電気的に接続される。そして、第1の渦巻状導体24の他端部24bは、第2のビア電極30bと接続され、これにより、第2のビア電極30bを介して第2の引出導体27と電気的に接続される。この構成により、第1の渦巻状導体24と、その両端部24a、24bに接続された第1、第2の引出導体26、27とからなる第1のコイル31が形成される。さらに、第1の渦巻状導体24の両端部24a、24bは第2の絶縁体層21bから直接外部電極に接続されない。すなわち、従来は、第1の渦巻状導体24の他端部24bは、第1の渦巻状導体24が上面に形成された絶縁体層と同じ絶縁体層上で直接外部電極に接続されていたが、本発明では、第1の渦巻状導体24の他端部24bは、第1の渦巻状導体24が上面に形成された絶縁体層21bと異なる絶縁体層21a上の第2の引出導体27から外部電極23bに電気的に接続される。
また、前記第3の絶縁体層21c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構成されているもので、絶縁性を有し、かつ第1の渦巻状導体24の上面に設けられている。
さらにまた、前記第2の渦巻状導体25は、渦巻状に銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第3の絶縁体層21cの上面に設けられている。また、この第2の渦巻状導体25は、第1の渦巻状導体24と第3の絶縁体層21cを介して上面視にて重なるように対向している。そして、第3の絶縁体層21cを介して積層方向に隣り合う第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25は、互いに磁気的な影響を及ぼし合うため、磁気結合することにし、これにより、第1のコイル31、第2のコイル32のコモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。
前記第4の絶縁体層21d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構成されているもので、絶縁性を有し、かつ第2の渦巻状導体25の上面に設けられている。また、この第4の絶縁体層21dには第3、第4のビア電極32a、32bが形成されており、第2の渦巻状導体25の一端部25aすなわち渦巻きの中心部は、第3のビア電極32aと接続され、第2の渦巻状導体25の他端部25bは、第4のビア電極32bと接続されている。
前記第3、第4の引出導体28、29は、銀等の導電材料をめっきすることにより形成されるもので、第4の絶縁体層21dの上面に設けられている。さらに、第3、第4の引出導体28、29の厚みは第2の渦巻状導体25の厚みより厚くなっている。なお、この第3の引出導体28、第4の引出導体29は、それぞれ第4の絶縁体層21dの異なる方向に引き出されている。
また、この第3の引出導体28は、第3のビア電極32aと接続されているもので、これにより、第3のビア電極32aを介して第2の渦巻状導体25の一端部25aと電気的に接続される。そして、第4の引出導体29は、第4のビア電極32bと接続されているもので、これにより、第4のビア電極32bを介して第2の渦巻状導体25の他端部25bと電気的に接続される。この構成により、第2の渦巻状導体25と、その両端部25a、25bに第3、第4のビア電極32a、32bを介して接続された第3、第4の引出導体28、29とからなる第2のコイル33が形成される。さらに、第2の渦巻状導体25の端部25a、25bは第3の絶縁体層21cから直接外部電極に接続されないようになっている。すなわち、第2の渦巻状導体25の他端部25bは、第2の渦巻状導体25が上面に形成された絶縁体層21cと異なる絶縁体層21d上の第4の引出導体29から外部電極23dに電気的に接続される。
なお、前記第1の渦巻状導体24、第2の渦巻状導体25を渦巻状にすることによって、第1のコイル31、第2のコイル33のコモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。
また、第1、第2のビア電極30a、30bおよび第3、第4のビア電極32a、32bは、それぞれ第2の絶縁体層21bを貫通する孔および第4の絶縁体層21dを貫通する孔に銀等の導電体を充填することにより構成している。
そして、前記第5の絶縁体層21eは、Cu−Ni−Znフェライト等の磁性材料、または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構成されているもので、絶縁性を有し、かつ第3、第4の引出導体28、29の上面に設けられている。
さらに、前記第1の絶縁体層21aの下面と第5の絶縁体層21eの上面にはダミー絶縁体層34が設けられているもので、このダミー絶縁体層34は、シート状に構成され、絶縁性を有しているが、その材料は磁性材料、非磁性材料のどちらで構成しても構わないし、磁性体と非磁性体とを交互に積層したもので構成してもよい。また、第1〜第5の絶縁体層21a〜21e、ダミー絶縁体層34の枚数は、図1に示された枚数に限定されるものではない。さらに、第1、第2の渦巻状導体24、25、第1〜第4の引出導体26〜29はめっきで形成するのではなく、その他印刷や蒸着等の方法で形成してもよい。
そして、上記したように、第1〜第5の絶縁体層21a〜21e、ダミー絶縁体層34を積層することにより積層体22が構成される。また、この積層体22の両側面には、第1〜第4の外部電極23a〜23dが設けられ、そしてこの第1〜第4の外部電極23a〜23dはそれぞれ前記第1〜第4の引出導体26〜29の端部と電気的に接続されている。
なお、第1〜第5の絶縁体層21a〜21eのうち非磁性材料で構成された絶縁体層の少なくとも1枚について、上面視にて第1の渦巻状導体24、第2の渦巻状導体25の内側に対応する部分に貫通孔を設け、この貫通孔を磁性材料で充填し、コモンモードインピーダンスを高めるようにしてもよい。
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2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セラミック粉末および樹脂からなる混合物により、略方形状の第1〜第5の絶縁体層21a〜21e、ダミー絶縁体層34をそれぞれ所定枚数作製する。このとき、第2の絶縁体層21b、第4の絶縁体層21dの所定の2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、第1〜第4のビア電極30a、30b、32a、32bを形成する。
次に、所定枚数のダミー絶縁体層34の上面に、第1の絶縁体層21aを配置し、その後、第1の絶縁体層21aの上面に、第1、第2の引出導体26、27を、めっきによって形成する。
次に、第1、第2の引出導体26、27の上面に、第1、第2のビア電極30a、30bが設けられた第2の絶縁体層21bを配置する。このとき、第1の引出導体26と第1のビア電極30aとを接続するとともに、第2の引出導体27と第2のビア電極30bとを接続する。
次に、第2の絶縁体層21b上面に、第1の渦巻状導体24をめっきによって形成する。このとき、第1の渦巻状導体24の一端部24aを第1のビア電極30aと接続し、他端部24bを第2のビア電極30bと接続する。
次に、第1の渦巻状導体24の上面に、第3の絶縁体層21cを配置し、その後、第3の絶縁体層21cの上面に、渦巻状の第2の渦巻状導体25をめっきによって形成する。
次に、第2の渦巻状導体25の上面に、第3、第4のビア電極32a、32bが設けられた第4の絶縁体層21dを配置する。このとき、第2の渦巻状導体25の一端部25aを第3のビア電極32aと接続し、他端部25bを第4のビア電極32bと接続する。
次に、第4の絶縁体層21dの上面に、第3、第4の引出導体28、29をめっきによって形成する。このとき、第3の引出導体28と第3のビア電極32aとを接続するとともに、第4の引出導体29と第4のビア電極32bとを接続する。
なお、第1、第2の渦巻状導体24、25、第1〜第4の引出導体26〜29の形成方法は、別途用意したベース版(図示せず)に所定パターン形状の導体をめっきによって形成し、その後、この導体を各絶縁層に転写することにより形成するものである。
次に、第3、第4の引出導体28、29の上面に、第5の絶縁体層21eを配置し、その後、第5の絶縁体層21eの上面に所定枚数のダミー絶縁体層34を配置して積層体22を形成する。
なお、上記製造工程においては、製造上の効率を向上させるために、各絶縁層に第1、第2の渦巻状導体24、25、第1〜第4の引出導体26〜29をそれぞれ複数設けた後、各個片に切断するようにして、同時に複数の積層体22を得るようにしてもよい。
次に、積層体22を所定の温度、時間で焼成した後、積層体22の両側面に、第1〜第4の引出電極26〜29とそれぞれ接続されるように銀を印刷することにより、第1〜第4の外部電極23a〜23dを形成する。
最後に、第1〜第4の外部電極23a〜23d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スズやはんだ等の低融点金属めっき層を形成するものである。
上記したように本発明の一実施の形態においては、第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25とを磁気結合させ、第1〜第4の外部電極23a〜23dをそれぞれ第1〜第4の引出導体26〜29と接続し、かつ前記第1、第2の渦巻状導体24、25と前記第1〜第4の引出導体26〜29とは異なる絶縁体層に形成するとともに、前記第1、第2の渦巻状導体24、25の厚みより前記第1〜第4の引出導体26〜29の厚みを厚くしているため、コモンモードノイズの減衰特性に影響をほとんど与えない第1〜第4の引出導体26〜29のみその厚みを厚くし、そして、この厚みが厚い第1〜第4の引出導体26〜29のみを外部電極と接続することになり、これにより、外部電極23a〜23dに接続する引出導体26〜29の厚みを厚くして外部電極23a〜23dとの接続信頼性を高くしても、直流抵抗値や特性インピーダンスの変動を低減できるという効果が得られるものである。
すなわち、第1、第2の渦巻状導体24、25が形成された絶縁体層21b、21cと異なる絶縁体層21a、21dに設けられた第1〜第4の引出導体26〜29を介して、第1、第2の渦巻状導体24、25と第1〜第4の外部電極23a〜23dとが接続されることによって、第1、第2の渦巻状導体24、25は第2、第3の絶縁体層21b、21cから直接外部電極に接続されず、第1〜第4の引出導体26〜29のみが外部電極に接続されている。この結果、第1、第2の渦巻状導体24、25(第1、第2のコイル31、33)と第1〜第4の外部電極23a〜23dとの接続信頼性を高めるために第1、第2のコイル31、33の厚みを厚くする場合、第1〜第4の引出導体26〜29のみの厚みを厚くすればよく、そして、第1、第2のコイル31、33の厚みが厚くなった部分は全体の一部であるため、直流抵抗値もほとんど変動することがない。また、第1、第2のコイル31、33の厚みを厚くしようとすると、その幅も広くなる(断面積が大きくなる)場合があるため、第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25との対向面積が増え、これにより、第1、第2のコイル31、33内において浮遊容量が増えるため、特性インピーダンスが低下し、規定の範囲から外れる可能性があるが、第1〜第4の引出導体26〜29のみの厚みを厚くすれば、第1〜第4の引出導体26〜29の幅が広がっても、第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25との対向面積や、第1、第2の渦巻状導体24、25と第1〜第4の引出導体26〜29の対向面積が増えることはないため、浮遊容量が増えて特性インピーダンスが低下するのを抑えることができる。
さらに、第1の渦巻状導体24の一端部24aが接続された第1のビア電極30aと第2の渦巻状導体25の一端部25aが接続された第3のビア電極32aとを上面視にて重なるように位置させ、かつ第1の渦巻状導体24の他端部24bが接続された第2のビア電極30bと第2の渦巻状導体25の他端部25bが接続された第4のビア電極32bとを上面視にて重なるように位置させれば、第1の渦巻状導体24と第2の渦巻状導体25とを同じ形状にすることができるため、これらを形成するためのマスクは1つで済み、これにより、生産性を向上させることができる。
また、第1〜第4の引出導体26〜29を、第1、第2の渦巻状導体24、25が形成された絶縁体層21b、21cと異なる絶縁体層21a、21dに設けているため、第1、第2の渦巻状導体24、25を形成できるスペースが広くなり、これにより、第1、第2の渦巻状導体24、25の巻数を増やすことができるため、コモンモード成分のインピーダンスをより大きくすることができる。
そして、図1に示すように、第1の引出導体26は第1のビア電極30a近傍の第1の絶縁体層21aの一側面から外部電極23aに引き出され、第2の引出導体27は第2のビア電極30b近傍の第1の絶縁体層21aの他側面から外部電極23bに引き出されているため、第1の絶縁体層21aの中心付近は導体が形成されず、これにより、第1、第2の引出導体26、27の厚みが厚くなっても層間剥離の可能性は小さい。さらに、第1の絶縁体層21a、第2の絶縁体層21bとして圧縮率が高いものを使用すれば、第1の絶縁体層21a、第2の絶縁体層21bに第1、第2の引出導体26、27が食い込み易くなり、層間剥離の可能性をより小さくすることができる。ここで、第1の絶縁体層21a、第2の絶縁体層21bの圧縮率を高くするには、混練、分散前のセラミック粉末に熱処理を施して、混練、分散後のセラミック粉末の比表面積を熱処理前のセラミック粉末より減少させ、密度の低い絶縁体層を作製する方法がある。そして、第3の引出導体28、第4の引出導体29についても上記と同様である。
なお、上記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においては、第1のコイル31と第2のコイル33をそれぞれ1つ設けたものについて説明したが、第1のコイル31と第2のコイル33をそれぞれ複数設けたアレイタイプにしてもよいものである。
本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、直流抵抗値や特性インピーダンスを大きく変動させることなく外部電極との接続信頼性を高めることができ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。
21a〜21e 第1〜第5の絶縁体層
22 積層体
23a〜23d 第1〜第4の外部電極
24 第1の渦巻状導体
25 第2の渦巻状導体
26〜29 第1〜第4の引出導体
30a、30b 第1、第2のビア電極
31 第1のコイル
32a、32b 第3、第4のビア電極
33 第2のコイル

Claims (1)

  1. 複数の絶縁体層と、前記複数の絶縁体層を積層することによって設けられた積層体と、前記積層体の外部に形成された第1〜第4の外部電極と、前記積層体の内部に形成された第1、第2の渦巻状導体、第1〜第4の引出導体と、前記第1の渦巻状導体の両端部と第1、第2の引出導体とをそれぞれ第1、第2のビア電極を介して接続して形成された第1のコイルと、前記第2の渦巻状導体の両端部と第3、第4の引出導体とをそれぞれ第3、第4のビア電極を介して接続して形成された第2のコイルとを備え、前記第1の渦巻状導体と前記第2の渦巻状導体とを磁気結合させ、前記第1〜第4の外部電極をそれぞれ前記第1〜第4の引出導体と接続し、かつ前記第1、第2の渦巻状導体と前記第1〜第4の引出導体とは異なる絶縁体層に形成するとともに、前記第1、第2の渦巻状導体の厚みより前記第1〜第4の引出導体の厚みを厚くしたコモンモードノイズフィルタ。
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