JP2016096259A

JP2016096259A - コモンモードノイズフィルタおよびその製造方法

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Publication number: JP2016096259A
Application number: JP2014231836A
Authority: JP
Inventors: 託司川嶋; Takuji Kawashima; 亮平原田; Ryohei Harada; 賢一松島; Kenichi Matsushima; 吉田　則隆; Noritaka Yoshida; 則隆吉田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-26
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: JP6524409B2

Abstract

【課題】コモンモードノイズの除去機能を向上するコモンモードノイズフィルタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１の積層部１１と、第１の積層部１１上に設けられ２つのコイル１２が内蔵された非磁性体部１３と、非磁性体部１３上に設けられた第２の積層部１４とを備える。非磁性体部１３のコイル１２の巻軸部に、下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる磁性体部１５を形成し、第１の積層部１１の厚みを第２の積層部１４の厚みより厚くした。【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小形で薄型のコモンモードノイズフィルタ及びその製造方法に関するものである。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、図６に示すように、第１の積層部１と、第１の積層部１上に設けられ２つのコイル２が内蔵された非磁性体部３と、非磁性体部３上に設けられた第２の積層部４とを備え、非磁性体部３のコイル２の巻軸部に磁性体部５を形成していた。

また、このコモンモードノイズフィルタは、図７に示すように、第１の積層部１上に２つのコイル２が内蔵された非磁性体部３を積層した後、２つのコイル２の巻軸部にレーザを照射して凹部６を形成していた。そして、この凹部６に磁性材料を充填して磁性体部５を形成し、その後、非磁性体部３に第２の積層部２を積層してから焼成し、さらに、外部電極を形成するようにしていた。

このコモンモードノイズフィルタでは、２つのコイル２を交差する磁界を磁性体部５で強め、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連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６−２２９１０５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、レーザを照射して形成された凹部６は、テーパー状になるため、非磁性体部３の下側部分の直径が小さくなる。

また、レーザの強度を上げれば、凹部６の非磁性体部３の下側部分の直径を大きくすることはできるが、第１の積層部１を貫通してしまう恐れがある。このため、レーザの強度を下げざるを得ず、この結果、非磁性体部３の下側部分の直径を大きくすることができないため、磁性体部５を通る磁束が少なくなり、これにより、２つのコイル２を交差する磁界を強くすることができない。したがって、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ず、コモンモードノイズの除去機能が低下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、コモンモードノイズの除去機能を向上させ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。

上記目的を解決するために本発明は、第１の積層部と、前記第１の積層部上に設けられ２つのコイルを有する非磁性体部と、前記非磁性体部上に設けられた第２の積層部とを備え、前記非磁性体部の前記コイルの巻軸部に、下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる磁性体部を形成し、前記第１の積層部の厚みを前記第２の積層部の厚みより厚くするという構成を有する。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、第１の積層部の厚みが厚いことから、レーザの強度を上げても第１の積層部を貫通してしまう可能性が小さくなるため、磁性体部の非磁性体部の下側部分の直径を大きくすることができ、これにより、コイルを交差する磁界を強くすることができるため、コモンモードノイズの除去機能を向上させることができるという効果を奏するものである。

また、磁性体部の面積が大きい側（上面部分）の第２の積層部の厚みを薄くしているが、磁性体部の面積が大きい側から出る磁束の量が多いため、第２の積層部の厚みが薄くても、磁束が２つのコイル全体を回るようにすることができ、逆に磁性体部の面積が小さい側から出る磁束の量は小さいため、磁性体部の面積が小さい側（下面部分）の第１の積層部の厚みを厚くして、磁束が２つのコイル全体を回るようにしている。この結果、コイルの磁気結合を強めることができるため、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができるという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断面図同コモンモードノイズフィルタの斜視図同コモンモードノイズフィルタの製造方法を示す断面図同コモンモードノイズフィルタの磁性体部のテーパー率とコモンモードインピーダンス変化率との関係を示す図同コモンモードノイズフィルタの積層部厚みとコモンモードインピーダンス変化率との関係を示す図従来のコモンモードノイズフィルタの断面図同コモンモードノイズフィルタの製造方法を示す断面図

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断面図、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に示すように、第１の積層部１１と、前記第１の積層部１１上に設けられ２つのコイル１２が内蔵された非磁性体部１３と、前記非磁性体部１３上に設けられた第２の積層部１４とを備え、前記非磁性体部１３の前記コイル１２の巻軸部に、下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる磁性体部１５を形成し、前記第１の積層部１１の厚みを前記第２の積層部１４の厚みより厚くしている。

上記構成において、前記第１の積層部１１は、シート状に構成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料からなる複数の磁性体層で構成されている。

また、前記２つのコイル１２は、それぞれ渦巻状のコイル導体で構成され、独立した２つのコイル１２同士が磁気結合するようになっている。

そして、前記非磁性体部１３は、第１の積層部１１の上面に積層され、複数の非磁性体層を積層することによって形成され、また、この非磁性体部１３は、シート状に構成されたＣｕ−Ｚｎフェライト、ガラスセラミック等の非磁性材料からなる非磁性体層で構成されている。

さらに、非磁性体部１３の内部には、２つのコイル１２が形成され、また、２つのコイル１２を構成するコイル導体は、それぞれ非磁性体層に銀等の導電材料を渦巻状にめっきまたは印刷することにより形成されている。なお、２つのコイル１２は、非磁性体部１３と第１、第２の積層部１１、１４との界面に形成してもよい。

そして、前記第２の積層部１４は、非磁性体部１３の上面に積層され、シート状に構成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料からなる複数の磁性体層で構成されている。また、この第２の積層部１４全体の積層方向の厚みは、第１の積層部１１全体の積層方向の厚みより薄くなっている。

なお、第１の積層部１１の下面にさらに非磁性材料からなる他の非磁性層を形成してもよい。同様に、第２の積層部１４の上面にさらに非磁性材料からなる他の非磁性層を形成してもよい。さらに、前記他の非磁性層の代わりに磁性層と他の非磁性層からなる積層物を形成してもよい。また、第１の積層部１１または第２の積層部１４を一体の磁性物で構成し、非磁性体部１３に接着剤を介して接合させるようにしてもよい。

さらにまた、前記磁性体部１５は、２つのコイル１２の巻軸部において、下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる（テーパー状になっている）ように非磁性体部１３に設けられている。したがって、上面視にて最上部の面積が最下部の面積より大きくなっている。さらに、断面から見て磁性体部１５は線対称に形成される。また、磁性体部１５は、第１、第２の積層部１１、１４と同一の磁性材料で形成され、焼成後に、磁性体部１５は、第１、第２の積層部１１、１４と一体化される。

そして、上記した構成により、図２に示すようなコモンモードノイズフィルタの本体部１６が形成される。また、この本体部１６の両端面には、４つの外部電極１７が設けられ、そしてこの外部電極１７はそれぞれ２つのコイル１２の各両端部と接続されている。さらに、外部電極１７は、本体部１６の端面に銀を印刷することにより形成され、またこれら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、このニッケルめっき層の表面にめっきによってすずやはんだ等の低融点金属めっき層を形成する。

以下、図３において、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。

まず、図３（ａ）に示すように、第１の積層部１１の上面に、内部に２つのコイル１２が形成された非磁性体部１３を積層する。

次に、図３（ｂ）に示すように、コイル１２の最も内側にある部分よりも内側でコイル巻軸中心となる部分に、レーザを照射して、非磁性体部１３を貫通し下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる（テーパー状になっている）凹部１８を形成する。このとき、同時に第１の積層部１１の上部の一部分にも凹部１８を連続するように形成する。また、凹部１８は第１の積層部１１の底面まで貫通しないようにする。

次に、図３（ｃ）に示すように、凹部１８にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料１５ａを充填し、非磁性体部１３に磁性体部１５を形成する。そして、第１の積層部１１に形成された凹部１８にも磁性材料１５ａが充填されるので、第１の積層部１１に異種材料が形成されることはなく、第１の積層部１１全体が最終的に、磁性材料で構成されることになり、さらに、焼成時に一体化される。

次に、図３（ｄ）に示すように、非磁性体部１３の上面に第２の積層部１４を積層して本体部１６を構成する。その後、８５０℃〜９５０℃の温度で焼成する。

最後に、図２に示すように、本体部１６に２つのコイル１２の両端部と接続する外部電極１７を形成する。

上記したよう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においては、第１の積層部１１の厚みが厚いことから、レーザの強度を上げても第１の積層部１１を貫通してしまう可能性が小さくなるため、磁性体部１５の非磁性体部１３の下側部分の直径を大きくすることができ、これにより、コイル１２を交差する磁界を強くすることができるため、コモンモードノイズの除去機能を向上させることができるという効果が得られるものである。

さらに、第２の積層部１４の厚みを薄くしているため、製品厚みが厚くなることはない。すなわち、製品の薄型化とコモンモードノイズの除去機能向上を両立することができる。また、第１の積層部１１の厚みを厚くした分だけ第２の積層部１４の厚みを薄くすれば製品の厚みは変わらない。

そして、凹部１８の全体を同時に一体的に形成しているため、生産性が低下することもない。

図４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磁性体部のテーパー率とコモンモードインピーダンス変化率との関係を示す図である。ここで横軸は、非磁性体部１３の上面における磁性体部１５の面積に対する、上面視で非磁性体部１３の上面における磁性体部１５が形成された部分における非磁性体部１３の下面での磁性体部１５となっていない部分の面積の比率（テーパー率）を表し、縦軸はテーパー率０％（すなわちテーパーが全く付いてない状態）におけるコモンモードインピーダンスに対するコモンモードインピーダンス変化率を表す。

図４から明らかなように、テーパー率が５０％以下の場合、コモンモードインピーダンス変化率を−２０％以内に抑えることができ、好ましい。

図５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積層部厚みとコモンモードインピーダンス変化率との関係を示す図である。ここで横軸は上方の第２の積層部１４の厚みと下方の第１の積層部１１の厚みの比率を表し、縦軸を第２の積層部１４の厚みと第１の積層部１１の厚みを同じにした場合のコモンモードインピーダンスに対するコモンモードインピーダンス変化率を表す。なお、テーパー率を５０％としている。

図５から明らかなように、上方の第２の積層部１４の厚みを、下方の第１の積層部１１の厚みより薄くした方が、コモンモードインピーダンスの低下を防ぐことができる。

すなわち、磁性体部１５の非磁性体部１３の上面における面積が大きいため、この磁性体部１５の面積が大きい側から出る磁束の量が多く、これにより、第２の積層部１４の厚みが薄くても、磁束が２つのコイル１２全体を回るようにすることができ、逆に磁性体部１５の面積が小さい側から出る磁束の量は小さいため、磁性体部１５の面積が小さい側（下面部分）の第１の積層部１１の厚みを厚くして、磁束が２つのコイル１２全体を回るようにしている。この結果、コイル１２の磁気結合を強めることができるため、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。

したがって、第２の積層部１４の厚みを第１の積層部１１の厚みより薄くすることで、磁性体部１５の非磁性体部１３の下側部分の直径を大きくすることができ、かつ、コモンモードインピーダンスの低下を防ぐこともできる。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタおよびその製造方法は、コモンモードノイズの除去機能を向上させ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、情報通信端末等に使用される小形で薄型の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。

１１第１の積層部
１２コイル
１３非磁性体部
１４第２の積層部
１５磁性体部

Claims

第１の積層部と、前記第１の積層部上に設けられ２つのコイルを有する非磁性体部と、前記非磁性体部上に設けられた第２の積層部とを備え、前記非磁性体部の前記コイルの巻軸部に、下方になるにつれて徐々に面積が小さくなる磁性体部を形成し、前記第１の積層部の厚みを前記第２の積層部の厚みより厚くしたコモンモードノイズフィルタ。
前記磁性体部のテーパー率を５０％以下とした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
請求項１記載のコモンモードノイズフィルタにおいて、レーザ照射によって前記非磁性体部および前記第１の積層部の上部の一部分に同時に凹部を形成した後、前記凹部に磁性材料を充填して前記磁性体部を形成するようにしたコモンモードノイズフィルタの製造方法。