JP2016157897A

JP2016157897A - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2016157897A
Application number: JP2015036519A
Authority: JP
Inventors: 健志市原; Takeshi Ichihara; 兼司植野; Kenji Ueno; 新海　淳; Atsushi Shinkai; 淳新海
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01

Abstract

【課題】３つのコイル間でバランスよく磁気結合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。【解決手段】コモンモードノイズフィルタは、非磁性体層１１ａ〜１１ｇに設けられた磁性材料からなる磁性部１２と、複数のコイル導体同士を電気的に接続することによって構成された第１〜第３のコイル１３、１４、１５とを備え、第１のコイル１３を構成するコイル導体１３ａ、１３ｂ、第２のコイル１４を構成するコイル導体１４ａ、１４ｂ、第３のコイル１５を構成するコイル導体１５ａ、１５ｂを順に積層した積層部１６ａ、１６ｂを複数積層し、隣り合う積層部１６ａ、１６ｂにおいて第１のコイル１３を構成するコイル導体と第３のコイル１５を構成するコイル導体との間に設けられた磁性部１２の断面積を、他の磁性部１２の断面積より大きくした。【選択図】図２

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３に示すように、複数の絶縁体層１と、３つの独立した第１〜第３のコイル２〜４を有し、第１〜第３のコイル２〜４はそれぞれ、コイル導体２ａ、２ｂ、コイル導体３ａ、３ｂ、コイル導体４ａ、４ｂ同士をそれぞれ電気的に接続することによって形成され、かつこの３つの第１〜第３のコイル２〜４を下から順に積層方向に配置していた。

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２００３−７７７２７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、第１のコイル２と第３のコイル４との間に第２のコイル３を配置しているため、第１のコイル２と第３のコイル４との距離が遠く、これにより、第１のコイル２と第３のコイル４はほとんど磁気結合しなかった。また、第１のコイル２と第２のコイル３においては隣り合う箇所が１箇所、第２のコイル３と第３のコイル４においては隣り合う箇所が１箇所しかないため、磁気結合が小さくなり、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができず、その結果、コモンモードノイズの除去特性が低くなっていた。

これに対し、図４に示すように、第１のコイル２を構成するコイル導体２ａ、第２のコイル３を構成するコイル導体３ａ、第３のコイル４を構成するコイル導体４ａ、第１のコイル２を構成するコイル導体２ｂ、第２のコイル３を構成するコイル導体３ｂ、第３のコイル４を構成するコイル導体４ｂの順に積層して、第１のコイル２と第２のコイル３とが隣り合う箇所を２箇所とし、第２のコイル３と第３のコイル４とが隣り合う箇所を２箇所として、磁気結合を高めるようにすることが考えられる。

しかし、この場合、第１のコイル２と第３のコイル４とは、隣り合う箇所が１箇所しかないため、他と比べて磁気結合が小さく、各コイル間の磁気結合はバランスが悪いという課題を有する。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、３つのコイル間でバランスよく磁気結合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、複数の非磁性体層と、前記非磁性体層に設けられた磁性材料からなる磁性部と、前記複数の非磁性体層に形成された複数のコイル導体とを備え、前記複数のコイル導体同士を電気的に接続することによって互いに独立する第１〜第３のコイルを形成し、前記第１のコイルを構成する前記コイル導体、前記第２のコイルを構成する前記コイル導体、前記第３のコイルを構成する前記コイル導体を順に積層した積層部を複数積層し、隣り合う前記積層部において前記第１のコイルを構成する前記コイル導体と前記第３のコイルを構成する前記コイル導体との間に位置する前記非磁性体層に設けられた前記磁性部の断面積を、他の非磁性体層に設けられた前記磁性部の断面積より大きくした構成としている。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、第１のコイルを構成するコイル導体と第２のコイルを構成するコイル導体との間、第２のコイルを構成するコイル導体と第３のコイルを構成するコイル導体との間よりも磁気結合が小さい第１のコイルを構成するコイル導体と第３のコイルを構成するコイル導体の間において、断面積が大きい磁性部によって磁気結合を向上させることができるため、各コイル間でバランスよく磁気結合させ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分解斜視図同コモンモードノイズフィルタの断面図従来の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他の例を示す分解斜視図

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分解斜視図、図２は同コモンモードノイズフィルタの断面図である。

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７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇと、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇに設けられた磁性材料からなる磁性部１２と、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇに形成された第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂとを備え、２つのコイル導体同士を電気的に接続することによってそれぞれ構成され、かつ互いに独立する第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５を形成している。

上記構成において、前記第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇは、下から順に積層され、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。

また、前記磁性部１２は、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇそれぞれの中心部に設けられたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料で構成されている。この磁性部１２は、上面視で円形をしており、さらに第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇの所定位置に貫通孔を形成し、この貫通孔に磁性材料を充填して形成される。

さらに、前記第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５は、それぞれ２つの渦巻状のコイル導体を電気的に接続して形成されている。また、各コイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、それぞれ第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇ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。

そしてまた、第１のコイル１３は第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂとで構成され、第２のコイル１４は第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂとで構成され、第３のコイル１５は第３のコイル導体１５ａと第６のコイル導体１５ｂとで構成されている。

そして、第１のコイル導体１３ａは第１の非磁性体層１１ａの上面に形成され、第２のコイル導体１４ａは第２の非磁性体層１１ｂの上面に形成され、第３のコイル導体１５ａは第３の非磁性体層１１ｃの上面に形成され、この構成により積層部１６ａが設けられる。また、積層部１６ａ上において、第４のコイル導体１３ｂは第４の非磁性体層１１ｄの上面に形成され、第５のコイル導体１４ｂは第５の非磁性体層１１ｅの上面に形成され、第６のコイル導体１５ｂは第６の非磁性体層１１ｆの上面に形成され、この構成により他の積層部１６ｂが設けられる。これにより、積層部１６ａに他の積層部１６ｂが積層される。

すなわち、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａ、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａ、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａ、第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂ、第２のコイル１４を構成する第５のコイル導体１４ｂ、第３のコイル１５を構成する第６のコイル導体１５ｂが順に積層されている。

したがって、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂの間には、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａと、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａとが位置し、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂの間には、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａと、第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂとが位置し、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａと第６のコイル導体１５ｂの間には、第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂと、第２のコイル１４を構成する第５のコイル導体１４ｂとがそれぞれ位置することになる。すなわち、同一コイルを構成するコイル導体間には、他の２つのコイルを構成するコイル導体の１つずつ計２つが位置する。

なお、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、上面視で主要部が重なっている。

さらに、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂは、第２〜第４の非磁性体層１１ｂ〜１１ｄにそれぞれ形成された３つのビア電極１７ａで電気的に接続され、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂは、第３〜第５の非磁性体層１１ｃ〜１１ｅにそれぞれ形成された３つのビア電極１７ｂで電気的に接続され、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａと第６のコイル導体１５ｂは、第４〜第６の非磁性体層１１ｄ〜１１ｆにそれぞれ形成された３つのビア電極１７ｃで電気的に接続されている。

このような構成によって、３つの独立した第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５が設けられ、第１のコイル１３と第２のコイル１４、第２のコイル１４と第３のコイル１５、第３のコイル１５と第１のコイル１３がそれぞれ磁気結合する。

ここで、ビア電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃは図１に示す位置には限定されず、上面視で正三角形の頂点に位置させてもよく、また、ビア電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃと磁性部１２との距離と、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの線間距離を略同一になるようにしてもよい。これらのような構成によって、第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５のインピーダンスを調整することができる。

そしてさらに、第１の非磁性体層１１ａの下方、第７の非磁性体層１１ｇの上方には、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１８が構成されている。なお、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇ、磁性体層１８の枚数は、図１に記載の枚数に限定されない。また、磁性体層１８は無くてもよいし、磁性体層１８を他の非磁性体層と交互に積層したものとしてもよい。

また、上記した構成により、積層体１９が形成される。また、この積層体１９の両端面には、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの端部と接続する６つの外部電極（図示せず）が設けられる。

そしてまた、上記した磁性部１２の断面積は、隣り合う第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂと第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａとの間の第４の非磁性体層１１ｄに設けられたものが、他の非磁性体層１１ａ〜１１ｃ、１１ｅ〜１１ｇに設けられたものより大きくなるようになっている。

ここで、磁性部１２の断面積とは、各非磁性体層の厚み方向における磁性部１２の平均の断面積を言い、各非磁性体層に形成された磁性部１２の体積をその非磁性体層の厚みで割った面積に該当する。

さらに、第１のコイル１３と第２のコイル１４とが積層方向に隣り合う箇所は２箇所あり、第２のコイル１４と第３のコイル１５とが隣り合う箇所は２箇所あるのに対し、第１のコイル１３と第３のコイル１５とが隣り合う箇所が１箇所しかないため、第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂと第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａとの間の磁性部１２の断面積は、他の磁性部１２の断面積の１．７５倍〜２．２５倍とするのが好ましく、さらに略２．０倍とするのが特に好ましい。

また、磁性部１２の製造方法は下記のとおりである。

まず、下方の磁性体層１８の上面に、第１〜第３の非磁性体層１１ａ〜１１ｃおよび第１のコイル導体１３ａ、第２のコイル導体１４ａ、第３のコイル導体１５ａを積層した後、所定箇所にレーザを照射して穴をあけ、この穴に磁性材料を充填する。その後、第４の非磁性体層１１ｄおよび第４のコイル導体１３ｂを積層した後、所定箇所にレーザを照射して穴をあけ、この穴に磁性材料を充填する。さらにその後、第５〜第７の非磁性体層１１ｅ〜１１ｇおよび第５のコイル導体１４ｂ、第６のコイル導体１５ｂを積層し、その後、所定箇所にレーザを照射して穴をあけ、この穴に磁性材料を充填する。

このようにレーザ照射により磁性部１２を形成した場合は、通常は図２と異なり、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）。

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のコイル１３を構成するコイル導体と第３のコイル１５を構成するコイル導体の間においては、第１のコイル１３を構成するコイル導体と第２のコイル１４を構成するコイル導体との間、第２のコイル１４を構成するコイル導体と第３のコイル１５を構成するコイル導体との間よりも磁気結合が小さいが、第１のコイル１３を構成するコイル導体と第３のコイル１５を構成するコイル導体の間に断面積が大きい磁性部１２を形成しているため、磁気結合を向上させることができ、これにより、各コイル間でバランスよく磁気結合させることができるという効果が得られるものである。

すなわち、第１のコイル１３と第２のコイル１４とが隣り合う箇所は２箇所あり、第２のコイル１４と第３のコイル１５とが隣り合う箇所は２箇所あるのに対し、第１のコイル１３と第３のコイル１５とが隣り合う箇所が１箇所しかないため、第１のコイル１３と第２のコイル１４との間の磁気結合、第２のコイル１４と第３のコイル１５との間の磁気結合よりも、第１のコイル１３と第３のコイル１５との間の磁気結合が小さい。そこで、第１のコイル１３と第３のコイル１５との間に断面積が大きい磁性部１２を形成することによって、第１のコイル１３と第３のコイル１５との間の磁気結合を大きくし、これにより、第１のコイル１３と第２のコイル１４との間の磁気結合、第２のコイル１４と第３のコイル１５との間の磁気結合、第１のコイル１３と第３のコイル１５との間の磁気結合を略同一になるようにしている。

なお、上記した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、積層部１６ａ、１６ｂを２つとしたが、積層部を３つ以上とし、第１のコイル１３を構成するコイル導体を３つ以上、第２のコイル１４を構成するコイル導体を３つ以上、第３のコイル１５を構成するコイル導体を３つ以上としてもよい。

さらに、第１のコイル１３と第３のコイル１５との間の第４の非磁性体層１４ｄのみに磁性部１２を形成し、他の非磁性体層には磁性部１２を形成しないようにしてもよい。

また、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、上面視でずらして、コモンモードインピーダンス、減衰する周波数帯などを調整してもよい。

そしてさらに、第１のコイル１３を構成するコイル導体と第３のコイル１５を構成するコイル導体の間の断面積が大きい磁性部１２とは別の１つまたは複数の磁性部１２について、その断面積をこれ以外の磁性部１２の断面積と異なるようにしてもよい。これにより、第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５のインピーダンスを調整することが可能となる。なお、この断面積と異なる磁性部１２を、第１のコイル１３と第３のコイル１５の間の磁性部１２の断面積と同じとしてもよい。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、３つのコイル間でバランスよく磁気結合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。

１１ａ〜１１ｇ非磁性体層
１２磁性部
１３第１のコイル
１３ａ第１のコイル導体
１３ｂ第４のコイル導体
１４第２のコイル
１４ａ第２のコイル導体
１４ｂ第５のコイル導体
１５第３のコイル
１５ａ第３のコイル導体
１５ｂ第６のコイル導体
１６ａ、１６ｂ積層部

Claims

複数の非磁性体層と、前記非磁性体層に設けられた磁性材料からなる磁性部と、前記複数の非磁性体層に形成された複数のコイル導体とを備え、前記複数のコイル導体同士を電気的に接続することによって互いに独立する第１〜第３のコイルを形成し、前記第１のコイルを構成する前記コイル導体、前記第２のコイルを構成する前記コイル導体、前記第３のコイルを構成する前記コイル導体を順に積層した積層部を複数積層し、隣り合う前記積層部において前記第１のコイルを構成する前記コイル導体と前記第３のコイルを構成する前記コイル導体との間に位置する前記非磁性体層に設けられた前記磁性部の断面積を、他の非磁性体層に設けられた前記磁性部の断面積より大きくしたコモンモードノイズフィルタ。
前記第１のコイルを構成する前記コイル導体と前記第３のコイルを構成する前記コイル導体との間に位置する前記非磁性体層に設けられた前記磁性部とは別の磁性部の断面積を、前記他の前記磁性部の断面積と異なるようにした請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。