JP2014143389A - コモンモードフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁性体基板と絶縁樹脂との間の結合力が高いコモンモードフィルタおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るコモンモードフィルタは、磁性体基板１１０と、磁性体基板１１０の一面に設けられ、コイル電極１２１，１２２とそのコイル電極を包む絶縁樹脂１２３とで構成された電極層１２０と、磁性体基板１１０と電極層１２０との間に設けられ、溝と突起で構成された凹凸層１３０と、を含み、絶縁樹脂１２３の一部が凹凸層１３０の溝の間に陥入する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明に係るコモンモードフィルタは、磁性体基板１１０と、磁性体基板１１０の一面に設けられ、コイル電極１２１，１２２とそのコイル電極を包む絶縁樹脂１２３とで構成された電極層１２０と、磁性体基板１１０と電極層１２０との間に設けられ、溝と突起で構成された凹凸層１３０と、を含み、絶縁樹脂１２３の一部が凹凸層１３０の溝の間に陥入する。
【選択図】図２
Description
本発明は、コモンモードフィルタおよびその製造方法に関し、より詳細には、凹凸構造が適用されたコモンモードフィルタおよびその製造方法に関する。
技術の発展に伴い、携帯電話、家電製品、ＰＣ、ＰＤＡ、ＬＣＤなどの電子機器がアナログ方式からデジタル方式に変化し、処理するデータ量の増加によって高速化している傾向にある。これにより、高速信号送信インターフェースとしてＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０および高鮮明マルチメディアインターフェース（ｈｉｇｈ‐ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＨＤＭＩ）が広範囲に普及されており、パソコンおよびデジタル高画質テレビのような多くのデジタルデバイスに用いられている。
これらインターフェースは、長い間一般的に用いられたシングルエンド（ｓｉｎｇｌｅ‐ｅｎｄ）送信システムとは異なり、一対の信号ラインを用いて差動信号（差動モード信号）を送信する差動信号システムを用いる。しかし、デジタル化および高速化した電子機器は、外部からの刺激に敏感である。すなわち、外部からの小さい異常電圧と高周波ノイズが電子機器の内部回路に流入する場合、回路が破損するか信号が歪むことがある。
このような電子機器の回路破損や信号歪みの発生を防止するためにはフィルタを設けることで異常電圧と高周波ノイズが回路に流入することを防止するが、通常、高速差動信号ラインなどにはコモンモードノイズ（Ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｎｏｉｓｅ）を除去するためにコモンモードフィルタ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。
コモンモードノイズは差動信号ラインで発生するノイズであり、コモンモードフィルタは既存のＥＭＩフィルタで除去することができないノイズを除去する。コモンモードフィルタは、家電機器などのＥＭＣ特性向上または携帯電話などのアンテナ特性向上に寄与する。
日本公開特許公報第２０１２-０１５４９４号を参照すると、従来の一般的なコモンモードフィルタは、磁性体基板を下部に位置させてその上に複数個のコイル電極が積層された構造を有する。これに電気的絶縁性を付与するために、各層のコイル電極の間に絶縁樹脂をコーティングするが、このような絶縁樹脂は最下層のコイル電極と磁性体基板との間にも設けられる。
このような構造によって磁性体基板の一面は絶縁樹脂と接合するが、磁性体基板の場合、Ｎｉ-Ｚｎ、Ｍｎ-Ｚｎ系、Ｎｉ-Ｚｎ系、Ｎｉ-Ｚｎ-Ｍｇ系、Ｍｎ-Ｍｇ-Ｚｎ系フェライトまたはこれらの混合物で構成される反面、絶縁樹脂はエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの高分子材質で構成され、前記磁性体基板と絶縁樹脂との間が剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）しやすくなり得る。
すなわち、化学的特性が互いに異なる異種材質が接合する場合、その接合境界面で発生する熱残留応力（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ）の差によって前記磁性体基板と絶縁樹脂との結合力が低下し、これによって絶縁樹脂が磁性体基板から剥離することになる。その結果、剥離した界面の間に水分が浸透してフィルタの性能が低下する。
本発明が解決しようとする課題は、磁性体基板と絶縁樹脂との間に凹凸構造の凹凸層を設けることで磁性体基板と絶縁樹脂との間の結合力低下問題を解決し、これによって製品信頼性の高いコモンモードフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
前記のような目的を達成するために導き出された本発明は、磁性体基板と、前記磁性体基板の一面に設けられ、コイル電極と前記コイル電極を包む絶縁樹脂で構成された電極層と、前記磁性体基板と前記電極層との間に設けられ、溝と突起で構成された凹凸層と、を含み、前記絶縁樹脂の一部が前記凹凸層の溝の間に陥入する、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記凹凸層は、Ｎｉ-Ｆｅパーマロイ（Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ）、純鉄、Ｆｅ‐Ｃｒステンレス鋼、Ｆｅ-Ｓｉ合金鋼、Ｆｅ‐Ａｌ合金鋼、Ｆｅ-Ｓｉ-Ａｌ合金鋼から選択される何れか一つまたは二つ以上の混合物で構成される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記磁性体基板は金属フェライト複合材質で構成され、前記凹凸層は金属材質で構成される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記凹凸層の突起は、六面体状、円筒状、多角形の円筒状のうち何れか一つの形状に形成される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記凹凸層の溝と突起の幅は１〜５μｍである、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記凹凸層の厚さは０．５〜２μｍである、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記コイル電極は電磁気的結合をなす１次コイル電極と２次コイル電極で構成される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記コイル電極の両端とそれぞれ連結される外部電極端子をさらに含む、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記電極層の上部に設けられ、前記外部電極端子と連結される下面電極端子と、前記下面電極端子の間に設けられる磁性複合体と、をさらに含む、コモンモードフィルタを提供する。
前記のような目的を達成するために導き出された本発明は、磁性体基板を準備するステップと、前記磁性体基板の一面に溝と突起で構成された凹凸層を形成するステップと、前記凹凸層が形成された前記磁性体基板の一面に絶縁樹脂を塗布するステップと、塗布された絶縁樹脂上にコイル電極をメッキし、これを覆う絶縁樹脂をコーティングするステップと、を含む、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記凹凸層を形成するステップは、開口部が設けられたマスクを前記磁性体基板の一面に付着するステップと、前記開口部を介して露出した領域に金属を蒸着させるステップと、前記マスクを除去するステップと、を含む、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記蒸着ステップは、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、物理的蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）、またはスピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スクリーンコーティング（ｓｃｒｅｅｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）のうち何れか一つの工法を用いる、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記コイル電極をメッキする際に、前記コイル電極の両端とそれぞれ連結される外部電極端子をともにメッキする、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
本発明によると、磁性体基板と絶縁樹脂との間に凹凸構造の凹凸層が設けられることで絶縁樹脂の接合面積が増加して、磁性体基板と絶縁樹脂との間の結合力が大きく向上し、かつ前記凹凸層が高透磁率のパーマロイなどで構成されることでコモンモードフィルタの性能がより向上することができる。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを果たす技術は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で実現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。
図１は本発明によるコモンモードフィルタの斜視図であり、図２は図１のＩ-Ｉ´線に沿った断面図である。参考までに、図面の構成要素は必ずしも縮尺によって図示されたものではなく、例えば、本発明の理解を容易にするために図面の一部の構成要素の大きさは他の構成要素に比べて誇張されることがある。一方、 各図面に示された同一参照符号は同一構成要素を示し、図示の簡略化および明瞭化のために図面は一般的な構成方式を図示しており、本発明に説明された実施形態の論議を不明瞭にすることを避けるために公知の特徴および技術の詳細な説明は省略することがある。
図１から図２を参照すると、本発明によるコモンモードフィルタ１００は、磁性体基板１１０と、前記磁性体基板１１０の上部に形成された電極層１２０と、前記磁性体基板１１０と前記電極層１２０との間に設けられた凹凸層１３０と、を含むことができる。
前記磁性体基板１１０は、磁束の通路になる空間であり、磁束の流れをスムーズにするために、電気抵抗が高く、磁力損失が小さいＮｉ-Ｚｎ、Ｍｎ-Ｚｎ系、Ｎｉ-Ｚｎ系、Ｎｉ-Ｚｎ-Ｍｇ系、Ｍｎ-Ｍｇ-Ｚｎ系フェライトまたはこれらの混合物で構成されることができ、また、透磁率を高めるために、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）のうち何れか１種類以上の金属元素をこれに混合することができる。
前記電極層１２０は電磁気的結合をなす１、２次コイル電極１２１、１２２と、前記１、２次コイル電極１２１、１２２を包む絶縁樹脂１２３と、で構成されることができる。
前記絶縁樹脂１２３は、絶縁性、耐熱性、および耐湿性などを考慮してその構成材質を適切に選択することができる。例えば、前記絶縁樹脂１２３を構成する最適の高分子材質としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂と、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。
前記１、２次コイル電極１２１、１２２は同一平面上にコイル状にメッキされた電極であり、図２に図示されたように、前記１、２次コイル電極１２１、１２２は絶縁樹脂１２３を挟んで所定間隔離隔してメッキされるか、これとは異なり、同一層に１次コイル電極１２１と２次コイル電極１２２が交互に配列されてメッキされてもよい。
このような前記１、２次コイル電極１２１、１２２の両端はそれぞれ外部電極端子１４０と連結され、前記外部電極端子１４０は前記電極層１２０の上部に形成された下面電極端子１５０と連結されることができる。前記下面電極端子１５０は基板上にコモンモードフィルタ素子を表面実装するために設けられた電極であり、所定の厚さで形成されることができ、前記下面電極端子１５０と同一の厚さの磁性複合体１６０が前記電極層１２０の上部に形成されることができる。
前記磁性体基板１１０と前記電極層１２０との間に設けられる前記凹凸層１３０は溝と突起が連続して形成された凹凸構造を有しており、これによって前記電極層１２０を構成する絶縁樹脂１２３の一部は前記凹凸層１３０の溝の間に陥入する。
ここで、前記凹凸層１３０は金属材質で構成され、これにより前記凹凸層１３０は前記磁性体基板１１０に含まれた金属材質と化学的に安定した結合をなし、これによって前記磁性体基板１１０と前記凹凸層１３０はその境界を区分し難いほどに一体化される。
その結果、前記絶縁樹脂１２３は、前記凹凸層１３０の凹凸構造によって接合面積が増加し、これによって前記磁性体基板１１０と絶縁樹脂１２３との間の結合力は強化されることができる。
磁束の流れをよりスムーズにするために、前記凹凸層１３０は金属材質の中でも高透磁率を有するＮｉ‐Ｆｅパーマロイ（Ｐｅｒｍａｌｌｏｙ）で構成されることが好ましく、その他にも純鉄、Ｆｅ‐Ｃｒステンレス鋼、Ｆｅ-Ｓｉ合金鋼、Ｆｅ-Ａｌ合金鋼、Ｆｅ-Ｓｉ-Ａｌ合金鋼からなる群から選択される少なくとも一つの物質で構成されることができる。
図３は前記凹凸層１３０が接合された磁性体基板１１０の斜視図であり、図３に図示されたように前記凹凸層１３０の突起は六面体の形状であってもよく、その他にも製造ステップで用いられる開口部の形状によって円筒形や多角形など様々な形状に形成されてもよい。
この際、前記凹凸層１３０の溝と突起の幅が１〜５μｍになるように形成し、前記凹凸層１３０の厚さは０．５〜２μｍになるように形成することが好ましい。前記凹凸層１３０の溝と突起の幅を狭く形成するほど、すなわち、凹凸を緻密に形成するほど前記絶縁樹脂１２３の接合面積が増加して前記磁性体基板１１０との結合力が強化されることはできるが、過度に緻密に形成されるとその製作が困難になるだけでなく、溝の間への絶縁樹脂１２３の陥入が難しくなる。
同様に、前記凹凸層１３０の厚さを厚くするほど絶縁樹脂１２３の接合面積は増加するが、過度に厚く形成されると溝の底部まで絶縁樹脂１２３が陥入し難いため、前記凹凸層１３０の溝と突起の幅、および前記凹凸層１３０の厚さが前記数値範囲内で適切な値を有することが好ましい。ただし、前記数値範囲は本発明の目的から外れない範囲内で効果が最大に発揮される最適の値を限定したものであり、前記数値範囲から若干外れても本発明の目的に適えば許容され得ることは当業者にとって自明であろう。
以下、本発明のコモンモードフィルタの製造方法について説明する。
図４から図９は本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に示すための工程図であり、本発明のコモンモードフィルタの製造方法は、先ず、磁性体基板１１０を準備し、準備した前記磁性体基板１１０の一面に凹凸構造の凹凸層１３０を形成するステップを行う。
前記凹凸層１３０の形成過程についてより詳細に説明すると、先ず、図４のように開口部１０ａが設けられたマスク１０を前記磁性体基板１１０の一面に付着する。
前記開口部１０ａを介して露出した領域に前記凹凸層１３０が形成されるため、前記開口部１０ａは前記凹凸層１３０の凹凸構造に対応するパターンで設けられることができる。すなわち、図５のように、公知の蒸着技術を利用して前記開口部１０ａを介して露出した領域に金属を蒸着させ、所望の厚さの金属を蒸着し終えた後、図６のように前記マスク１０を除去すると、前記マスク１０によって覆われた領域は前記凹凸層１３０の溝になり、蒸着された金属は前記凹凸層１３０の突起になる。
ここで、前記蒸着技術は、例えば、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、物理的蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）、またはスピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スクリーンコーティング（ｓｃｒｅｅｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）などの通常の公知技術を用いることができる。
このように前記開口部１０ａのパターンによって前記凹凸層１３０のパターン構造が形成されるため、前記開口部１０ａの幅と開口部１０ａ間の間隔は形成しようとする凹凸層１３０の溝と突起の幅に応じて設定し、上述したようにその値が１〜５μｍになるようにすることが好ましい。
同様に、前記マスク１０の厚さによって前記凹凸層１３０の厚さが決まるため、前記マスク１０の厚さは０．５〜２μｍにする。
前記凹凸層１３０が形成されると、図７のように前記凹凸層１３０が形成された前記磁性体基板１１０の一面に絶縁樹脂１２３を所定厚さで塗布する。
前記絶縁樹脂１２３の塗布はスピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）工法やテープキャスティング（ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ）工法などを利用して行うことができ、塗布される前記絶縁樹脂１２３の一部は前記凹凸層１３０の溝に陥入する。
次に、塗布された絶縁樹脂１２３の上面にメッキ工程およびコーティング工程を繰り返して行って図８のように、前記１、２次コイル電極１２１、１２２およびこれを包む絶縁樹脂１２３で構成された電極層１２０を形成することができる。勿論、発明の特徴的な部分のみを説明するために詳細な説明は省略したが、前記メッキ工程時に前記１、２次コイル電極１２１、１２２の両端とそれぞれ連結される外部電極端子１４０をともにメッキすることができる。
最後に、図９のように前記電極層１２０が形成されると、前記外部電極端子１４０と接合する下面電極端子１５０を前記電極層１２０の上部に形成し、前記下面電極端子１５０の間に磁性ペーストを充填、硬化して磁性複合体１６０が形成された本発明のコモンモードフィルタ１００を最終完成することができる。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更および環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲および／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野および用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
１００ 本発明によるコモンモードフィルタ
１１０ 磁性体基板
１２０ 電極層
１２１、１２２ １、２次コイル電極
１２３ 絶縁樹脂
１３０ 凹凸層
１４０ 外部電極端子
１５０ 下面電極端子
１６０ 磁性複合体
１１０ 磁性体基板
１２０ 電極層
１２１、１２２ １、２次コイル電極
１２３ 絶縁樹脂
１３０ 凹凸層
１４０ 外部電極端子
１５０ 下面電極端子
１６０ 磁性複合体
Claims (13)
- 磁性体基板と、
前記磁性体基板の一面に設けられ、コイル電極と前記コイル電極を包む絶縁樹脂で構成された電極層と、
前記磁性体基板と前記電極層との間に設けられ、溝と突起で構成された凹凸層と、を含み、
前記絶縁樹脂の一部が前記凹凸層の溝の間に陥入する、コモンモードフィルタ。 - 前記凹凸層は、Ｎｉ-Ｆｅパーマロイ、純鉄、Ｆｅ‐Ｃｒステンレス鋼、Ｆｅ-Ｓｉ合金鋼、Ｆｅ‐Ａｌ合金鋼、Ｆｅ-Ｓｉ-Ａｌ合金鋼から選択される何れか一つまたは二つ以上の混合物で構成される、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記磁性体基板は金属フェライト複合材質で構成され、前記凹凸層は金属材質で構成される、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記凹凸層の突起は、六面体状、円筒状、多角形の円筒状のうち何れか一つの形状に形成される、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記凹凸層の溝と突起の幅は１〜５μｍである、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記凹凸層の厚さは０．５〜２μｍである、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記コイル電極は電磁気的結合をなす１次コイル電極と２次コイル電極で構成される、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記コイル電極の両端とそれぞれ連結される外部電極端子をさらに含む、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
- 前記電極層の上部に設けられ、前記外部電極端子と連結される下面電極端子と、
前記下面電極端子の間に設けられる磁性複合体と、をさらに含む、請求項８に記載のコモンモードフィルタ。 - 磁性体基板を準備するステップと、
前記磁性体基板の一面に溝と突起で構成された凹凸層を形成するステップと、
前記凹凸層が形成された前記磁性体基板の一面に絶縁樹脂を塗布するステップと、
塗布された絶縁樹脂上にコイル電極をメッキし、これを覆う絶縁樹脂をコーティングするステップと、を含む、コモンモードフィルタの製造方法。 - 前記凹凸層を形成するステップは、
開口部が設けられたマスクを前記磁性体基板の一面に付着するステップと、
前記開口部を介して露出した領域に金属を蒸着させるステップと、
前記マスクを除去するステップと、を含む、請求項１０に記載のコモンモードフィルタの製造方法。 - 前記蒸着ステップは、化学気相蒸着法、物理的蒸着法、またはスピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、スクリーンコーティング、スプレーコーティングのうち何れか一つの工法を用いる、請求項１１に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
- 前記コイル電極をメッキする際に、前記コイル電極の両端とそれぞれ連結される外部電極端子をともにメッキする、請求項１０に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
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