JP2016048725A - Common mode filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型のコモンモードフィルタに関する。 The present invention relates to a laminated common mode filter.
携帯型電子機器や薄型の電子機器のニーズが拡大することに伴い、これらの電子機器の差動伝送回路等に用いるコモンモードフィルタも小型化及び薄型化が求められ、さらに、高周波化への対応も求められている。コモンモードフィルタにおいてデバイスの小型化が進むと、コイル径が部品サイズの決定要因になってくる。特許文献1には、コモンモードフィルタを小型化するに際して、チップ形状と類似した四角形に近い形状のコイルを形成することが開示されている。 As the need for portable electronic devices and thin electronic devices expands, common mode filters used for differential transmission circuits of these electronic devices are also required to be smaller and thinner, and to cope with higher frequencies. Is also sought. As devices become smaller in common mode filters, the coil diameter becomes the determining factor for component size. Patent Document 1 discloses that when a common mode filter is miniaturized, a coil having a shape close to a quadrangle similar to a chip shape is formed.
コモンモードフィルタの小型化においては、絶縁体をこれまで以上に有効に使うことが重要であると考えられる。また、単に小型化するのみならず、電気的特性の維持・向上も必要である。これらのことにかんがみて、本発明は、高インピーダンス特性と優れた周波数特性とを両立し得るコモンモードフィルタの提供を目的とする。 In miniaturization of common mode filters, it is considered important to use an insulator more effectively than ever. In addition to miniaturization, it is necessary to maintain and improve electrical characteristics. In view of the above, an object of the present invention is to provide a common mode filter that can achieve both high impedance characteristics and excellent frequency characteristics.
本発明者らが鋭意検討した結果、以下の特徴を有する本発明を完成した。
(1)少なくとも1対の対向する側面をもつ絶縁体と、絶縁体中に埋め込まれ、前記側面と垂直である絶縁層を上下から挟んで互いに対向するように配置された2つの平面コイルと、上記1対の対向する側面の一方の側面に形成された内端用外部電極と、上記1対の対向する側面の他方の側面に形成された外端用外部電極と、それぞれの平面コイルの内側の端部と内端用外部電極とを連結する2つの内側引出部と、それぞれの平面コイルの外側の端部と外端用外部電極とを連結する2つの外側引出部と、を有し、一方の側面から平面コイルに至る最短距離は、他方の側面から平面コイルに至る最短距離より大きい、コモンモードフィルタ
(2)一方の側面から平面視したとき、外部電極は平面コイルの最内周より外側に位置している(1)のコモンモードフィルタ。
(3)2つの内側引出部は、(A)上側の平面コイルより上にある平面、又は、(B)下側の平面コイルより下にある平面、に形成され、2つの内側引出部と2つの平面コイルとの距離の最小値は、2つの平面コイルの間隔より大きい、(1)のコモンモードフィルタ。
(4)2つの内側引出部はいずれも、上側の平面コイルより上にある平面に形成され、2つの内側引出部と2つの平面コイルとの距離の最小値は、2つの平面コイルの間隔より大きい、(1)のコモンモードフィルタ。
(5)絶縁体が非磁性体と非磁性体の上下両側に配置される磁性体とを有し、2つの平面コイルは非磁性体内にあり、2つの内側引出部は非磁性体と磁性体との間にある、(1)〜(4)のいずれかのコモンモードフィルタ。
As a result of intensive studies by the present inventors, the present invention having the following characteristics has been completed.
(1) an insulator having at least one pair of opposing side surfaces, and two planar coils that are embedded in the insulator and arranged to face each other with an insulating layer perpendicular to the side surfaces sandwiched from above and below, The inner end external electrode formed on one side surface of the pair of opposing side surfaces, the outer end external electrode formed on the other side surface of the pair of opposing side surfaces, and the inside of each planar coil Two inner lead portions for connecting the outer end portion and the inner end external electrode, and two outer lead portions for connecting the outer end portion and the outer end external electrode of each planar coil, The shortest distance from one side surface to the planar coil is larger than the shortest distance from the other side surface to the planar coil. Common mode filter (2) When viewed in plan from one side surface, the external electrode is closer to the innermost circumference of the planar coil. (1) located outside Common mode filter.
(3) The two inner lead portions are formed on (A) a plane above the upper planar coil or (B) a plane below the lower planar coil, and the two inner lead portions and 2 The minimum value of the distance between two planar coils is larger than the distance between the two planar coils.
(4) Both of the two inner lead portions are formed on a plane above the upper planar coil, and the minimum value of the distance between the two inner lead portions and the two planar coils is less than the interval between the two planar coils. Large common mode filter (1).
(5) The insulator has a non-magnetic body and magnetic bodies disposed on both upper and lower sides of the non-magnetic body, the two planar coils are in the non-magnetic body, and the two inner lead portions are the non-magnetic body and the magnetic body. The common mode filter according to any one of (1) to (4).
本発明によれば、高インピーダンス特性と優れた周波数特性とを両立し得るコモンモードフィルタが提供される。具体的には、内端用外部電極と平面コイルとの間での容量を低く抑えることができ、デバイスを小型化しても、周波数特性の向上と、高インピーダンス特性との両立が可能になる。好適態様においては、外部電極を平面コイルの最内周の径より外側に配置で、外部電極と平面コイル間での容量を低く抑えることができ、そのことで内周の径を大きくでき、周波数特性を落とすことなくインピーダンスを高くできる。別の好適態様では、内側引出部と平面コイルとの距離が大きいので、これらの間での容量を低く抑えることができ、周波数特性を向上させることができる。さらなる好適態様では、内側引出部が上側の平面コイルより上にあるから、容量を低く抑えたまま、絶縁体の高さを低くすることができる。別の好適態様では、内側引出部を非磁性体と磁性体との間に設けることで、容量を低く抑えたまま、絶縁体の高さをさらに低くすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the common mode filter which can make a high impedance characteristic and the outstanding frequency characteristic compatible is provided. Specifically, the capacitance between the inner end external electrode and the planar coil can be kept low, and even if the device is downsized, both improvement in frequency characteristics and high impedance characteristics can be achieved. In a preferred embodiment, the outer electrode is disposed outside the innermost circumference diameter of the planar coil, so that the capacity between the outer electrode and the planar coil can be kept low, thereby increasing the inner circumference diameter, and the frequency. Impedance can be increased without degrading characteristics. In another preferred embodiment, since the distance between the inner lead portion and the planar coil is large, the capacity between them can be kept low, and the frequency characteristics can be improved. In a further preferred embodiment, since the inner lead portion is above the upper planar coil, it is possible to reduce the height of the insulator while keeping the capacitance low. In another preferred embodiment, the height of the insulator can be further reduced while the capacitance is kept low by providing the inner lead portion between the non-magnetic material and the magnetic material.
以下、図面を適宜参照しながら本発明を詳述する。但し、本発明は図示された態様に限定されるわけでなく、また、図面においては発明の特徴的な部分を強調して表現することがあるので、図面各部において縮尺の正確性は必ずしも担保されていない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and in the drawings, the characteristic portions of the invention may be emphasized and expressed, so that the accuracy of the scale is not necessarily guaranteed in each part of the drawings. Not.
図1は本発明のコモンモードフィルタの模式図である、図1(A)は平面図であり、図1(B)は断面図である。本発明によれば、コモンモードフィルタの内部には、2つの平面コイル20A・20Bが絶縁層11Mを上下から挟む積層構造が存在する。本発明において「上下」の概念は積層構造の説明の便宜のため、および、後述する各構成の方向性の便宜のためのものであって、製造時における工程の順序を限定するものではなく、使用時における方向性や配置を限定するものでもない。よって、2つの平面コイル20A・20Bのうち、どちらを「上」として認識するかについては任意である。平面コイル20A・20Bは、それぞれ、渦巻き状のコイルの内側の端部21及び外側の端部22をもつ。2つの平面コイルを含む積層構造について、その態様や製造方法は従来技術を適宜参照することができ、また、後述の実施例において、製造例が紹介される。
1A and 1B are schematic views of a common mode filter of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. According to the present invention, the common mode filter has a laminated structure in which the two
平面コイル20A・20Bは、絶縁体10の中に埋め込まれるように存在している。絶縁体10は、少なくとも1対の対向する側面10A・10Bをもつ。これら側面10A・10Bは、上記にて定義した「上下」方向と略垂直である。好適には絶縁体10は直方体状であり、この形状がコモンモードフィルタ全体の寸法とほぼ等しい。
The
絶縁体10は、好ましくは非磁性体11と磁性体12とを有し、さらに好ましくは、磁性体12は、非磁性体11の上下両側に配置される。好適には、2つの平面コイル20A・20Bは非磁性体11の内部に埋め込まれるように位置している。磁性体12の材質としては、例えば、Ni−Zn−Cuフェライトや、Mn−Zn−Cuフェライト又は金属磁性材料など必要な透磁率や周波数特性に応じて、非限定的に例示される。非磁性体11の材質としては、例えば、Znフェライトや、低温焼結が可能であるZn−Cuフェライトや、ホウケイ酸ガラス又はホウケイ酸ガラスと結晶質シリカとの混合物、又は樹脂などが挙げられる。絶縁体10について、その態様や製造方法は従来技術を適宜参照することができ、また、後述の実施例において、製造例が紹介される。
The
上述の側面10A・10Bには外部電極41・42が形成される。外部電極は、上述の平面コイル20のうち内側の端部21と電気的に接続する内端用外部電極41と、外側の端部22と電気的に接続する外端用外部電極42とに分類できる。それぞれの端部21・22と、外部電極41・42との電気的な接続は、後述の引出部が担う。上述の側面10A・10Bのうち、内端用外部電極41が形成される面を「一方の側面10A」と呼び、外端用外部電極42が形成される面を「他方の側面10B」と呼ぶ。外部電極41・42の具体的な形状や製造方法などは従来技術や後述の実施例を適宜参照することができ、典型的にはめっき技術による製造が挙げられる。
平面コイル20A・20Bの端部21・22と、外部電極41・42との連結及び電気的接続は、引出部31・32が担う。各引出部31・32は導体からなる。平面コイル20A・20Bの内側の端部21と内端用外部電極41とは、内側引出部31が連結する。平面コイル20A・20Bの外側の端部22と外端用外部電極42とは、外側引出部32が連結する。
The
本発明によれば、一方の側面10Aから平面コイル20に至る最短距離L2は、他方の側面10Bから平面コイル20に至る最短距離L1より大きい。換言すると、絶縁体10内において、平面コイル20A・20Bは、外端用外部電極42に近づけるように偏らせて配置するのである。これにより、内端用外部電極41と平面コイル20との間での容量を低く抑えることができ、デバイスを小型化しても、周波数特性の向上と、高インピーダンス特性との両立が可能になる。図2は、本発明のコモンモードフィルタの模式平面図である。図1の形態よりも、平面コイル20は外端用外部電極42により近づいており、上述のL2/L1の値が向上している。前記効果をより実効あらしめる観点から、L2/L1の値は、好ましくは1.2〜2.0である。
According to the present invention, the shortest distance L2 from one
なお、一方の側面10Aから平面視したとき、好適には、外部電極は平面コイル20の最内周より外側に位置している。ここで、「一方の側面10Aから平面視した」とは一方の側面10Aから他方の側面10Bを見たときの透視図を意味し、「外部電極が平面コイルの最内周より外側に位置する」とは一方の側面10Aから平面視したときの他方の側面10Bにある外部電極41の位置が平面コイルの一番内側の周回の位置より外側に位置していることを意味する。つまり、図2に示すように、他方の側面10Bにおける2つの外部電極41の間隔である符号bは平面コイルの最内周の間隔である符号aより大きいことになる。また、他方の側面10Aにある外部電極42においても同様の位置している。
When viewed in plan from one
図1(B)は、本発明のコモンモードフィルタの模式断面図である。好適には、図1(B)に記載されるように、外側引出部32A・32Bは、それぞれの平面コイル20A・20Bと同一の平面に形成されている。
FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the common mode filter of the present invention. Preferably, as shown in FIG. 1B, the
内側引出部31については、パターン形成の都合上、通常は、平面コイル20とは異なる面に形成される。平面コイル20と内側引出部31との接続には、ビア技術などで例示される接続導体51A・51Bを用いることができる。平面コイル20好適な一態様として、内側引出部31は、(A)上側の平面コイル20Aより上にある平面、又は、(B)下側の平面コイル20Bより下にある平面、に形成される。2つの内側引出部31A・32Bは、同一平面に形成されてもよいし、図1(B)に記載されるように異なる平面に形成されてもよい。図1(B)に記載されるように、上側の平面コイル20Aと接続する内側引出部31Aは、当該コイル20Aよりさらに上にあって、かつ、下側の平面コイル20Bと接続する内側引出部31Bは当該コイル20Bよりさらに下にあってもよい。
The
図3は、本発明のコモンモードフィルタの模式断面図である。図3に記載されるように、特に好ましい態様によれば、2つの内側引出部31はいずれも、上側の平面コイル20Aより上にある平面に形成される。このとき、2つの内側引出部31が異なる平面に形成されていてもよいし、図3の形態のように、2つの内側引出部31が同一平面に形成されていてもよい(後者の場合、図3の如き断面図では内側引出部が一つだけ視認できる。)。なお、2つの内側引出部31がいずれも、「下側」の平面コイル20Bより「下」にある平面に形成されると見受けられる場合であっても、コモンモードフィルタ全体を天地逆にみれば、「2つの内側引出部はいずれも、上側の平面コイルより上にある平面に形成される」という条件を充足することになるから、前記の特に好ましい態様の範疇に属する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the common mode filter of the present invention. As shown in FIG. 3, according to a particularly preferred aspect, the two
図4は本発明のコモンモードフィルタの模式断面図である。本発明の好適態様では、2つの内側引出部31と2つの平面コイル20との距離の最小値は、2つの平面コイル20の間隔より大きい。2つの平面コイル20A・20Bの間隔は図4において符号cとして記載されている。「2つの内側引出部と2つの平面コイルとの距離」は、4つの距離が想定される。それら4つの距離は、図1(B)に描写された符号を用いると、「内側引出部31A−平面コイル20A間の距離」、「内側引出部31A−平面コイル20B間の距離」、「内側引出部31B−平面コイル20A間の距離」、「内側引出部31B−平面コイル20B間の距離」である。この好適態様で着目するのは、それらの距離の最小値である。再び図4を参照すると、この形態では、2つの内側引出部31は同一平面に形成されている。よって、「2つの内側引出部と2つの平面コイルとの距離」は、「内側引出部31−平面コイル20A間の距離」と、「内側引出部31−平面コイル20B間の距離」の2つが想定され、距離が短い前者(符号d)を上述の「最小値」であると評価する。この好適態様では、符号dの距離の方が符号cの距離よりも長い。内側引出部31と平面コイル20との距離が大きいことによって、これらの間での容量を低く抑えることができ、周波数特性を向上させることができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the common mode filter of the present invention. In the preferred embodiment of the present invention, the minimum value of the distance between the two
図4の形態では、内側引出部31は非磁性体11と磁性体12との間にある。内側引出部31は非磁性体11と磁性体12との間に存在することは、容量を低く抑えたまま、絶縁体10の高さをさらに低くすることができる点で好ましい。好適には、2つの内側引出部31のうちの一つだけが非磁性体11と磁性体12との間にあってもよいし、前記利点を考慮すると、より好ましくは、2つの内側引出部31の両方が非磁性体11と磁性体12との間にある。
In the form of FIG. 4, the
本発明のコモンモードフィルタは、平面コイルや引出部の配置に特徴があり、上述した特徴を備えるデバイスの具体的な製造方法は特に限定は無く、従来技術を適宜参照することができる。例えば、平面コイル20の導体の材質としてAgなどが例示されその製法としてはペーストを用いた印刷などが非限定的に例示され、異なる平面にある平面コイル20と内側引出部31との接続のための接続導体51の形成などではスルーホール技術などを適宜参照することができる。スルーホールの作成については、例えば、金型による打ち抜きやレーザー加工による穿孔などの手法が非限定的に挙げられる。また、コモンモードフィルタの典型的な製造例として、各絶縁層の前駆体となる磁性体シートおよび非磁性体シートを得て、当該シートに導体ペースト等を印刷し、適宜スルーホールを設けてコイルが形成されるようにして、これらを圧着して、樹脂を除去して(脱バインダー)、焼成する方法が挙げられる。こういった製法の具体例は以下の実施例において詳述する。
The common mode filter of the present invention is characterized by the arrangement of planar coils and lead portions, and the specific method for manufacturing a device having the above-described characteristics is not particularly limited, and the prior art can be referred to as appropriate. For example, Ag or the like is exemplified as the material of the conductor of the
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described in these examples.
まず、磁性体シートを得るために、FeO2、ZnO、NiOを主材料とする仮焼粉砕後のNi−Zn−系フェライト微粉末(透磁率900)にブチラール樹脂と溶剤を加えてスラリーを作成した。このスラリーを一定の厚みになるようにドクターブレードで塗布し、乾燥し、所定サイズに切断して磁性体シートをつくった。次に、非磁性体シートを得るためにホウケイ酸ガラス粉末にブチラール樹脂と溶剤を加えてスラリーを作成した。このスラリーを一定の厚みになるようにドクターブレードで塗布し、乾燥し、所定サイズに切断して非磁性体シートをつくった。この非磁性体シートには所定の位置にスルーホールを形成した。次に、非磁性体シートにスクリーン版を用いてAgペーストを印刷し、乾燥して、平面コイル(周回数:5.5t)、各引出部および接続導体のパターンを得た。次に、磁性体シートと非磁性体シート、および各パターンが印刷された非磁性体シートを積層し、プレス圧着をおこなった。これを所定のサイズに切断したあと500℃、1hrで脱バインダー処理に供し、大気炉中890℃、2hrで焼成して積層体チップを形成した。得られた積層体チップの側面に各外部電極のためのAgペーストを印刷法によって塗布し、約600℃で1時間の大気焼成をして端子電極を形成した。この端子電極にニッケル電解バレルめっきを施したあと、ハンダ電解バレルめっきをおこなって各外部電極を形成した。このようにして実施例・比較例のコモンモードフィルタを得た。 First, in order to obtain a magnetic sheet, a slurry is prepared by adding butyral resin and a solvent to Ni-Zn-based ferrite fine powder (permeability 900) after calcined and pulverized mainly containing FeO 2 , ZnO, and NiO. did. This slurry was applied with a doctor blade so as to have a constant thickness, dried, and cut into a predetermined size to produce a magnetic sheet. Next, in order to obtain a nonmagnetic sheet, a butyral resin and a solvent were added to the borosilicate glass powder to prepare a slurry. The slurry was applied with a doctor blade so as to have a constant thickness, dried, and cut into a predetermined size to produce a non-magnetic sheet. Through holes were formed at predetermined positions in the nonmagnetic sheet. Next, an Ag paste was printed on the nonmagnetic sheet using a screen plate and dried to obtain a pattern of a planar coil (the number of turns: 5.5 t), each lead portion, and the connecting conductor. Next, the magnetic material sheet, the nonmagnetic material sheet, and the nonmagnetic material sheet on which each pattern was printed were laminated and press-bonded. After cutting this to a predetermined size, it was subjected to binder removal treatment at 500 ° C. for 1 hr, and baked in an atmospheric furnace at 890 ° C. for 2 hr to form a laminate chip. An Ag paste for each external electrode was applied to the side surface of the obtained laminate chip by a printing method, and was baked in air at about 600 ° C. for 1 hour to form a terminal electrode. Each terminal electrode was subjected to nickel electrolytic barrel plating and then subjected to solder electrolytic barrel plating to form each external electrode. In this way, common mode filters of Examples and Comparative Examples were obtained.
各実施例・比較例で得たコモンモードフィルタの絶縁体のサイズは以下のとおりである。
実施例1〜6、比較例1 1.2mm×1.0mm×0.5mm、
実施例7 1.2mm×1.0mm×0.45mm、
実施例8 1.2mm×1.0mm×0.4mm、
各製品の模式図は以下のとおりである。
実施例1〜4、比較例1・・・図1
実施例5・・・図2
実施例6・・・図3
実施例7・・・図4
実施例8・・・図示無し
The size of the insulator of the common mode filter obtained in each example and comparative example is as follows.
Examples 1 to 6, Comparative Example 1 1.2 mm × 1.0 mm × 0.5 mm,
Example 7 1.2 mm × 1.0 mm × 0.45 mm,
Example 8 1.2 mm × 1.0 mm × 0.4 mm
The schematic diagram of each product is as follows.
Examples 1 to 4, Comparative Example 1 FIG.
Embodiment 5 FIG.
Example 6 FIG. 3
Example 7 FIG. 4
Example 8 ... not shown
各実施例・比較例で得たコモンモードフィルタの各寸法は表1、表2のとおりである。なお、各寸法の調整は、非磁性体のシート厚みを調整することなどによって行った。 Tables 1 and 2 show the dimensions of the common mode filters obtained in the examples and comparative examples. Each dimension was adjusted by adjusting the sheet thickness of the nonmagnetic material.
(評価)
各実施例、比較例のコモンモードフィルタの製品特性を表3にまとめる。
Table 3 summarizes the product characteristics of the common mode filter of each example and comparative example.
インピーダンス、カットオフ周波数の測定はAgilent製ネットワークアナライザーE5071Cを用いた。インピーダンスのピーク値はコモンモードのインピーダンスであり、このピーク値を求めている。カットオフ周波数はディファレンシャルモードの伝送特性の挿入損失を測定から求めている。挿入損失が3dBとなる周波数を、カットオフ周波数とした。 For measurement of impedance and cut-off frequency, an Agilent network analyzer E5071C was used. The peak value of the impedance is a common mode impedance, and this peak value is obtained. The cut-off frequency is obtained by measuring the insertion loss of the transmission characteristics of the differential mode. The frequency at which the insertion loss was 3 dB was taken as the cutoff frequency.
10:絶縁体 11:非磁性体
12:磁性体 20:平面コイル
31:内側引出部 32:外側引出部
41:内端用外部電極 42:外端用外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Insulator 11: Nonmagnetic body 12: Magnetic body 20: Planar coil 31: Inner extraction part 32: Outer extraction part 41: External electrode for inner ends 42: External electrode for outer ends
Claims (5)
絶縁体中に埋め込まれ、前記側面と垂直である絶縁層を上下から挟んで互いに対向するように配置された2つの平面コイルと、
上記1対の対向する側面の一方の側面に形成された内端用外部電極と、
上記1対の対向する側面の他方の側面に形成された外端用外部電極と、
それぞれの平面コイルの内側の端部と内端用外部電極とを連結する2つの内側引出部と、
それぞれの平面コイルの外側の端部と外端用外部電極とを連結する2つの外側引出部と、を有し、
一方の側面から平面コイルに至る最短距離は、他方の側面から平面コイルに至る最短距離より大きい、コモンモードフィルタ An insulator having at least one pair of opposing sides;
Two planar coils embedded in an insulator and disposed so as to face each other with an insulating layer perpendicular to the side surface sandwiched from above and below,
An inner end external electrode formed on one side surface of the pair of opposing side surfaces;
An outer electrode for an outer end formed on the other side surface of the pair of opposing side surfaces;
Two inner lead portions connecting the inner end of each planar coil and the inner end external electrode;
Two outer lead portions connecting the outer end portion of each planar coil and the outer end external electrode;
The shortest distance from one side to the planar coil is greater than the shortest distance from the other side to the planar coil.
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