JP2013207126A - Ｌｃフィルタ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＣフィルタ回路を形成することによる実装面積の減少を抑制する。
【解決手段】コイル１１及びコンデンサ４を有するＬＣフィルタ回路２であって、コイル１１がプリント配線板１の内部に形成され、コンデンサ４がプリント配線板１の表面に実装部品として配置され、コイル１１とコンデンサ４とがプリント配線板１の厚さ方向から見て重ねて配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＣフィルタ回路に関するものである。

自動車等には、例えばエンジン、モータあるいはバッテリーを制御するための電子制御装置が搭載されている。この電子制御装置は、複数の電子部品が実装されたプリント配線板と、このプリント配線板を収容する筐体とを備えている。ところで、このような電子制御装置に設置されるプリント配線板には、電子部品が駆動すること等によって発生するノイズを除去するためのＬＣフィルタ回路が形成されることがある。

例えば、特許文献１には、プリント配線板の表面に、複数のコンデンサと、複数のインダクタンス素子とを実装し、これらをプリント配線板が備える配線パターンで電気的に接続することによって、上記ＬＣフィルタ回路を形成する構成が開示されている。なお、この特許文献１では、上記プリント配線板、コンデンサ及びインダクタンス素子を一体化して１つのチップ状の部品とし、このチップ状の部品をプリント配線板に設置することで簡易な構造でプリント配線板にＬＣフィルタ回路を設置している。

特開２０００−１３１６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、プリント配線板上に複数のコンデンサと複数のインダクタンス素子が表面実装されていることから、広い実装面積が必要となる。このため、プリント配線板に他の電子部品を確保することが困難となり、レイアウトの自由度が低下したり、プリント配線板を大型化せざるを得なくなったりしてしまう。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ＬＣフィルタ回路を形成することによる実装面積の減少を抑制することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。第１の発明は、コイル及びコンデンサを有するＬＣフィルタ回路であって、上記コイル及び上記コンデンサのうち、一方がプリント配線板の内部に形成され、他方が上記プリント配線板の表面に実装部品として配置され、上記コイルと上記コンデンサとが上記プリント配線板の厚さ方向から見て重ねて配置されているという構成を採用する。第２の発明は、上記第１の発明において、上記プリント配線板の表面に設けられると共に、上記実装部品が配置可能な第１実装箇所と第２実装箇所とを有する切替部を備え、上記第１実装箇所に上記実装部品が配置されたときにローパスフィルタが形成され、上記第２実装箇所に上記実装部品が配置されたときにハイパスフィルタが形成されるという構成を採用する。第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記実装部品が、コンデンサであるという構成を採用する。

本発明によれば、ＬＣフィルタ回路を形成するコイル及びコンデンサのうち、一方がプリント配線板の内部に形成され、他方がプリント配線板の表面に実装部品として配置され、コイルとコンデンサとがプリント配線板の厚さ方向から見て重ねて配置されている。このため、本発明によれば、ＬＣフィルタ回路を形成するコイル及びコンデンサのいずれか一方のみが、プリント配線板上に実装され、この下方に他方が埋設された構造となる。よって、コイルとコンデンサとの両方をプリント配線板の表面に実装部品として設置する場合と比較して、ＬＣフィルタ回路の実装スペースを削減することが可能となる。したがって、本発明によれば、ＬＣフィルタ回路を形成することによる実装面積の減少を抑制することが可能となる。

ＬＣフィルタ回路がローパスフィルタとして機能する場合のプリント配線板を含む概略構成を模式的に示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）が表面パターンと第１絶縁層とを省いた平面図である。 ＬＣフィルタ回路がハイパスフィルタとして機能する場合のプリント配線板を含む概略構成を模式的に示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が表面パターンと第１絶縁層とを省いた平面図である。 （ａ）がローパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路を示す回路図であり、（ｂ）がハイパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るＬＣフィルタ回路の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１及び図２は、本実施形態のＬＣフィルタ回路が設置されるプリント配線板の概略構成を模式的に示した図である。なお、図１は、ＬＣフィルタ回路２がローパスフィルタとして機能する場合の形態を示し、図２は、ＬＣフィルタ回路２がハイパスフィルタとして機能する場合の形態を示している。

図１（ａ）は、プリント配線板１を含む平面図であり、図１（ｂ）はプリント配線板１を含む縦断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図）であり、図１（ｃ）は、プリント配線板１の表面パターンと第１絶縁層とを省いた平面図である。

これらの図に示すように、プリント配線板１には、コンデンサ４が実装されている。プリント配線板１は、絶縁層と導体層とが複数積層された多層プリント基板であり、図１（ａ）に示すように、表面パターン５と、第１絶縁層６と、第１中間配線層７と、第２絶縁層８と、第２中間配線層９と、第３絶縁層１０とからなる。

表面パターン５は、図１（ａ）に示すように、第１電源ライン５１と、第１グランドライン５２と、第１接続ライン５３と、第２電源ライン５４と、第２グランドライン５５と、第２接続ライン５６と、ローパスフィルタ用パッド５７と、ハイパスフィルタ用パッド５８とから構成されている。

第１電源ライン５１は、ＬＣフィルタ回路２がローパスフィルタとして機能する場合に電源と接続されるラインであり、図１においては電源と接続されている。第１グランドライン５２は、グランド電位に落とされたラインであり、ローパスフィルタ用パッド５７の一方に接続されている。なお、ＬＣフィルタ回路２がローパスフィルタとして機能する場合には、図１（ａ）に示すように、ローパスフィルタ用パッド５７にコンデンサ４が実装されるため、第１グランドライン５２は、コンデンサ４と電気的に接続されている。第１接続ライン５３は、ローパスフィルタ用パッド５７と第１中間配線層７とを接続するためのラインである。

第２電源ライン５４は、ＬＣフィルタ回路２がハイパスフィルタとして機能する場合に電源と接続されるラインであり、図１においては電源と接続されていない。この第２電源ライン５４は、図１（ａ）に示すように、ハイパスフィルタ用パッド５８に接続されている。第２グランドライン５５は、グランド電位に落とされたラインであり、ＬＣフィルタ回路２がハイパスフィルタとして機能する場合に第１中間配線層７と接続されるラインである。第２接続ライン５６は、ハイパスフィルタ用パッド５８と第１中間配線層７とを接続するためのラインである。

ローパスフィルタ用パッド５７は、ＬＣフィルタ回路２がローパスフィルタとして機能する場合にコンデンサ４が実装されるパッドであり、図１においてはコンデンサ４が実装されている。ハイパスフィルタ用パッド５８は、ＬＣフィルタ回路２がハイパスフィルタとして機能する場合にコンデンサ４が実装されるパッドであり、図１においてはコンデンサ４が実装されていない。

なお、図１（ａ）に示すように、プリント配線板１の表面の一部には、ローパスフィルタ用パッド５７とハイパスフィルタ用パッド５８とが集められて配置されることによって形成される第１切替部３１が設けられている。すなわち、本実施形態は、プリント配線板１の表面に設けられると共に、コンデンサ４が配置可能なローパスフィルタ用パッド５７（第１実装箇所）とハイパスフィルタ用パッド５８（第２実装箇所）とを有する第１切替部３１を備えている。

第１絶縁層６は、表面パターン５の下方に配置されており、表面パターン５を下方から支持している。この第１絶縁層６には、ローパスフィルタ用充填穴６１と、ハイパスフィルタ用充填穴６２と、第１ビア６３と、第２ビア６４とが形成されている。ローパスフィルタ用充填穴６１は、ＬＣフィルタ回路２がローパスフィルタとして機能する場合に、半田が充填される穴であり、半田が充填されることで、第１電源ライン５１と第１中間配線層７とを電気的に接続する。なお、図１においてローパスフィルタ用充填穴６１は、半田が充填されている。

ハイパスフィルタ用充填穴６２は、ＬＣフィルタ回路２がハイパスフィルタとして機能する場合に、半田が充填される穴であり、半田が充填されることで、第２グランドライン５５と第１中間配線層７とを電気的に接続する。なお、図１においてハイパスフィルタ用充填穴６２は、半田が充填されていない。第１ビア６３は、第１接続ライン５３と第１中間配線層７とを接続する。第２ビア６４は、第２接続ライン５６と第１中間配線層７とを接続する。

なお、図１（ａ）に示すように、プリント配線板１の表面の一部には、ローパスフィルタ用充填穴６１の上端と、ハイパスフィルタ用充填穴６２の上端とが集められて配置されることによって形成される第２切替部３２が設けられている。

第１中間配線層７は、第１絶縁層と第２絶縁層との間に配置されており、後述するコイル１１の一部を形成するコイル形成パターン７１と、第３接続ライン７２と、第４接続ライン７３と、第５接続ライン７４と、出力ライン７５とから構成されている。

コイル形成パターン７１は、コイル１１の上部を形成するパターンであり、並行に複数設けられている。第３接続ライン７２は、ローパスフィルタ用充填穴６１及びハイパスフィルタ用充填穴６２とコイル形成パターン７１とを接続している。なお、図１では、ローパスフィルタ用充填穴６１に半田が充填されていることから、第１電源ライン５１とコイル形成パターン７１とが第３接続ライン７２を介して電気的に接続されている。また、図１では、ハイパスフィルタ用充填穴６２に半田が充填されていないことから、第２グランドライン５５とコイル形成パターン７１とは電気的に接続されていない。

第４接続ライン７３は、出力ライン７５と第１ビア６３とを電気的に接続し、ローパスフィルタ用パッド５７と出力ライン７５とを電気的に接続する。第５接続ライン７４は、出力ライン７５と第２ビア６４とを電気的に接続し、ハイパスフィルタ用パッド５８と出力ライン７５とを電気的に接続する。出力ライン７５は、後述するコイル１１に接続されており、不図示の出力端まで繋がっている。

第２絶縁層８は、第１中間配線層７の下方に配置されており、第１中間配線層７を下方から支持している。この第２絶縁層８には、複数のコイル形成ビア８１が形成されている。コイル形成ビア８１は、コイル１１の側部を形成している。第２中間配線層９は、コイル１１の下部を形成する複数のコイル形成パターン９１から構成されている。第３絶縁層１０は、第２中間配線層９の下方に配置されており、第２中間配線層９を下方から支持している。

上述のコイル形成パターン７１、コイル形成ビア８１及びコイル形成パターン９１は、螺旋状に接続されているコイル１１を形成している。このように形成されたコイル１１は、プリント配線板１の内部に形成されており、コンデンサ４が実装される第１切替部３１の下方に設置されている。

このような構成を有する本実施形態によれば、図１に示すように、第１切替部３１においてローパスフィルタ用パッド５７にコンデンサ４が設置され、第２切替部３２においてローパスフィルタ用充填穴６１に半田が充填されることによって、図３（ａ）に示すように、ローパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路２が形成される。このようにローパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路２の第１電源ライン５１に電源から給電されると、コンデンサ４及びコイル１１によって高周波成分が除去され、低周波成分のみが出力ライン７５から出力される。

一方、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１切替部３１においてハイパスフィルタ用パッド５８にコンデンサ４が設置され、第２切替部３２においてハイパスフィルタ用充填穴６２に半田が充填されると、図３（ｂ）に示すように、ハイパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路２が形成される。このようにハイパスフィルタとして機能するＬＣフィルタ回路２の第２電源ライン５４に電源から給電されると、コンデンサ４及びコイル１１によって低周波成分が除去され、高周波成分のみが出力ライン７５から出力される。

以上のような構成を有するＬＣフィルタ回路２によれば、ＬＣフィルタ回路２を形成するコイル１１及びコンデンサ４のうち、コイル１１がプリント配線板１の内部に形成され、コンデンサ４がプリント配線板１の表面に実装部品として配置され、コイル１１とコンデンサ４とがプリント配線板１の厚さ方向から見て重ねて配置されている。このような、本実施形態のＬＣフィルタ回路２によれば、ＬＣフィルタ回路２を形成するコンデンサ４が、プリント配線板１上に実装され、この下方にコイル１１が埋設された構造となる。よって、コイル１１とコンデンサ４との両方をプリント配線板１の表面に実装部品として設置する場合と比較して、ＬＣフィルタ回路２の実装スペースを削減することが可能となる。したがって、本実施形態のＬＣフィルタ回路２によれば、ＬＣフィルタ回路２を形成することによる実装面積の減少を抑制することが可能となる。

また、本実施形態のＬＣフィルタ回路２によれば、プリント配線板１の表面に設けられると共に、コンデンサ４が配置可能なローパスフィルタ用パッド５７とハイパスフィルタ用パッド５８とからなる第１切替部３１を備えている。また、プリント配線板１の表面の一部には、ローパスフィルタ用充填穴６１の上端と、ハイパスフィルタ用充填穴６２の上端とが集められて配置されることによって形成される第２切替部３２が設けられている。このため、本実施形態のＬＣフィルタ回路２によれば、コンデンサ４の配置位置と、半田を充填する充填穴を選択するのみでＬＣフィルタ回路２の機能を、ローパスフィルタとハイパスフィルタとに容易に切替えることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、寸法等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、コイル１１をプリント配線板１の内部に形成し、コンデンサ４を実装部品としてプリント配線板１の表面に配置する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、コンデンサをプリント配線板１の内部に形成し、コイルをプリント配線板１の表面に配置する構成を採用することもできる。ただし、一般的には、コイルは実装部品となると大型であり、コンデンサ４よりもプリント配線板１の実装面積を多く必要とする。このため、上記実施形態のようにコンデンサ４を実装部品とする方が、実装面積の減少をより抑制することが可能となる。

また、上記実施形態においては、コイル１１及びコンデンサ４が各々１つずつ設けられる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、コイルを直列あるいは並列に複数配置したり、コンデンサを直列あるいは並列に複数配置したりしても良い。

また、上記実施形態においては、第２切替部３２において、ローパスフィルタ用充填穴６１とハイパスフィルタ用充填穴６２のいずれかに半田を充填することによって、第１中間配線層７を第１電源ライン５１あるいは第２グランドライン５５に接続する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、プリント配線板１の表層にジャンパー線を設置する領域を別途設け、ジャンパー線を用いて、第１中間配線層７を第１電源ライン５１あるいは第２グランドライン５５に選択的に接続する構成を採用しても良い。

１……プリント配線板、２……フィルタ回路、４……コンデンサ、５……表面パターン、６……第１絶縁層、７……第１中間配線層、８……第２絶縁層、９……第２中間配線層、１０……第３絶縁層、１１……コイル、３１……第１切替部、３２……第２切替部、５１……第１電源ライン、５２……第１グランドライン、５３……第１接続ライン、５４……第２電源ライン、５５……第２グランドライン、５６……第２接続ライン、５７……ローパスフィルタ用パッド、５８……ハイパスフィルタ用パッド、６１……ローパスフィルタ用充填穴、６２……ハイパスフィルタ用充填穴、６３……第１ビア、６４……第２ビア、７１……コイル形成パターン、７２……第３接続ライン、７３……第４接続ライン、７４……第５接続ライン、７５……出力ライン、８１……コイル形成ビア、９１……コイル形成パターン

Claims (3)

1. コイル及びコンデンサを有するＬＣフィルタ回路であって、
   前記コイル及び前記コンデンサのうち、一方がプリント配線板の内部に形成され、他方が前記プリント配線板の表面に実装部品として配置され、
   前記コイルと前記コンデンサとが前記プリント配線板の厚さ方向から見て重ねて配置されている
   ことを特徴とするＬＣフィルタ回路。
2. 前記プリント配線板の表面に設けられると共に、前記実装部品が配置可能な第１実装箇所と第２実装箇所とを有する切替部を備え、
   前記第１実装箇所に前記実装部品が配置されたときにローパスフィルタが形成され、
   前記第２実装箇所に前記実装部品が配置されたときにハイパスフィルタが形成される
   ことを特徴とする請求項１記載のＬＣフィルタ回路。
3. 前記実装部品は、コンデンサであることを特徴とする請求項１または２記載のＬＣフィルタ回路。

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