JP2017168805A - 電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】静電気防止機能の効率に優れ、信頼性が強化された静電気防止部を有する電子部品を提供する。【解決手段】本発明は、静電気防止部110を含み、静電気防止部110は、互いに離れて配置された複数の信号電極111〜114、複数の信号電極111〜114と隣接するように配置された接地電極115、及び複数の信号電極111〜114のそれぞれの一部及び接地電極115の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層116を含むものである。【選択図】図4

Description

本発明は、電子部品に関するものである。
技術の発展に伴い、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電子機器に高速インターフェースが適用される傾向にある。上記高速インターフェースとしては、USB 2.0、USB 3.0、及び高品位マルチメディアインターフェイス(high−definition multimedia interface;HDMI(登録商標))が広く普及している。これらのインターフェースは、現在のスマートフォン、パーソナルコンピュータ、及びデジタル高画質テレビのような様々なデジタル電子機器で使用されている。
これらの高速インターフェースは、長い間一般的に用いられた単一終端(single−end)送信システムとは異なり、一対の信号ラインを使用して差動信号(差動モード信号)を送信する差動信号システムを採用する。しかし、デジタル化及び高速化している電子機器は、外部からの刺激に敏感であるため高周波ノイズによる信号の歪みが発生する可能性があり、静電放電(ESD:Electrostatic Discharge)などの異常電圧によって回路が破損するおそれもある。
このような高周波ノイズ及び異常電圧が回路に流入することを防止するために、コモンモードフィルタ(Common Mode Filter:CMF)、バリスタ(Varistor)、ダイオード(Diode)などの静電気防止素子が用いられることができる。最近は、電子機器の部品集積度が高くなり、静電気防止機能を有するコモンモードフィルタが研究されている。
本発明のいくつかの目的の一つは、静電気防止機能の効率に優れ、信頼性が強化された静電気防止部を有する電子部品を提供することである。
本発明を通して提案するいくつかの解決手段の一つは、すべての信号電極及び接地電極のそれぞれの一部を一度に覆う静電気防止層を導入することである。
例えば、本発明による電子部品は、互いに離れて配置された複数の信号電極と、上記複数の信号電極と離れて配置された接地電極と、上記複数の信号電極のそれぞれの一部及び上記接地電極の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層と、を含む静電気防止部を含むことができる。
または、本発明による電子部品は、支持部と、上記支持部の一側に配置され、一つ以上のコイルパターンを含むコイル部と、上記支持部の他側に配置され、互いに離れて配置された複数の信号電極、上記複数の信号電極と離れて配置された接地電極、及び上記複数の信号電極のそれぞれの一部及び上記接地電極の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層を含む静電気防止部と、上記複数の信号電極と連結された複数の外部端子、及び上記接地電極と連結された接地端子を含む端子部と、を含むことができる。
本発明のいくつかの効果の一効果は、静電気防止特性の効率に優れ、信頼性が強化された静電気防止部を有する電子部品を提供することができることである。
電子機器に適用された電子部品の例を概略的に示す図面である。 電子部品の一例を示す概略的な斜視図である。 図2の電子部品の概略的な分解斜視図である。 図3の静電気防止部の概略的な平面図である。 図3の静電気防止部の概略的な平面図である。 図4及び図5の静電気防止層の概略的な断面図である。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
電子機器
図1は電子機器に適用された電子部品の一例を概略的に示す図面である。図面を参照すると、電子機器1000は、ケース1001、USB入力部1002、カメラ部1003などで構成された携帯電話(mobile phone)であることができる。携帯電話1000の内部は、マザーボード1010、及びマザーボード1010に実装または内蔵され、回路パターン1020を介して連結される様々な電子部品1030、1040などで構成されることができる。このとき、電子部品1030、1040の一部である本発明の電子部品100は、例えば、コモンモードフィルタとして電子機器1000のUSB入力部1002、カメラ部1003などに対応する領域に実装されることができる。
一方、図面に例示的に示した携帯電話だけでなく、他の電子機器にも本発明の電子部品がこれと類似に、または異なって適用されることができることはもちろんである。例えば、個人用情報端末(personal digital assistant)、デジタルビデオカメラ(digital video camera)、デジタルスチルカメラ(digital still camera)、ネットワークシステム(network system)、コンピュータ(computer)、モニター(monitor)、テレビ(television)、ビデオゲーム(video game)、スマートウォッチ(smart watch)、またはこれらの他にも、通常の技術者によく知られている他の様々な電子機器などにも多様な用途で適用されることができる。
電子部品
以下では、本発明の電子部品を説明するにあたり、便宜上コモンモードフィルタを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。本発明の内容が静電気防止部を有する他の様々な用途の電子部品にも適用できることはもちろんである。
図2は電子部品の一例を示す概略的な斜視図であり、図3は図2の電子部品の概略的な分解斜視図である。
図面を参照すると、一例による電子部品100は、本体101、及び本体上に配置された端子部140を含む。本体101は、支持部120、支持部120の一側に配置された静電気防止部110、及び支持部120の他側に配置されたコイル部130を含む。必要に応じて、本体101は、静電気防止部110上に配置された第1保護部150、及びコイル部130上に配置された第2保護部160をさらに含むことができる。
支持部120は、静電気防止部110及びコイル部130を支持する。支持部120は、コイル部130で発生する磁束(magnetic flux)の通路として機能することができる。この場合、磁性物質を含むことができる。支持部120に含まれることができる磁性物質としては、磁気特性を有するものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、金属磁性体粉末及びフェライトからなる群より選択されたいずれか一つ以上を含むものであってよいが、必ずしもこれに制限されるものではない。
支持部120に含まれることができる金属磁性体粉末は、例えば、Fe、Si、Cr、Al及びNiからなる群より選択されたいずれか一つ以上を含む結晶質または非晶質金属であってよいが、これに限定されるものではない。フェライトは、例えば、Fe−Ni−Zn系フェライト、Fe−Ni−Zn−Cu系フェライト、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Zn−Cu系フェライト、Ni−Zn−Cu系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Ba系フェライト、Li系フェライトなどであってよいが、これに限定されるものではない。
静電気防止部110は、静電放電(ESD)から電子部品100を保護する役割を担う。例えば、静電気防止部110は、普段は絶縁性を有するが、静電気のような高電圧が外部端子141、142、143、144を介して信号電極111、112、113、114に印加されると電気が流れることができる。このとき、接地電極115を介して接地端子145、146に高電圧を放出することができる。
静電気防止部110は、互いに離れて配置された複数の信号電極111、112、113、114、複数の信号電極111、112、113、114と離れて配置された接地電極115、及び複数の信号電極111、112、113、114のそれぞれの一部及び接地電極115の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層116を含む。これに対する詳細は後述する。
コイル部130は、電子部品100のコイルから発現される特性を通じて電子機器内の様々な機能を行う役割を担う。コイル部130は、一つ以上のコイルパターン131、132、133、134を含む。コイル部130は、それぞれ実質的に同一平面上に2つのコイルパターン131、133と132、134が形成された二重コイルを有する。それぞれのコイルパターン131、132、133、134は、平面スパイラル(Spiral)状のパターンを有する。もちろん、これは一例に過ぎず、例えば、これとは異なってより多層の形態のコイルで実現することもできる。
第1コイルパターン131は、第3コイルパターン133と実質的に同一平面上に形成される。また、第2コイルパターン132は、第4コイルパターン134と実質的に同一平面上に形成される。第1コイルパターン131は、第1ビアパターン135を介して第2コイルパターン132と電気的に連結される。その結果、第1直列回路を構成する。第3コイルパターン133は、第2ビアパターン136を介して第4コイルパターン134と電気的に連結される。その結果、第2直列回路を構成する。このとき、第1及び第2直列回路の間に同じ方向の電流が流れると磁束が互いに補強されてコモンモードインピーダンスが高くなってコモンモードノイズは抑え、反対方向の電流が流れると磁束が互いに相殺されてディファレンシャルモードインピーダンスが減少して所望する転送信号を通過させる、コモンモードフィルタとして動作することができる。即ち、一例によるコイル部130は、いわゆるコモンモードフィルタ部であることができる。但し、これは、上述のように一例に過ぎず、電子部品100の機能に応じてコイル部130が他の機能を有することもできることはもちろんである。
第1コイルパターン131は、第1外部端子141と連結される第1引出端子131aを含む。第2コイルパターン132は、第2外部端子142と連結される第2引出端子132aを含む。第3コイルパターン133は、第3外部端子143と連結される第3引出端子133aを含む。第4コイルパターン134は、第4外部端子144と連結される第4引出端子(図示せず)を含む。これにより、コイル部130は、端子部140と電気的に連結されることができる。
端子部140は、電子部品100を電子機器に電気的に連結させる役割を担う。端子部140は、第1〜第4コイルパターン131、132、133、134及び第1〜第4信号電極111、112、113、114と電気的に連結される第1〜第4外部端子141、142、143、144と、接地電極115と電気的に連結される第1及び第2接地端子145、146と、を含む。端子部140の外部端子141、142、143、144、及び接地端子145、146は、コイルパターン131、132、133、134、信号電極111、112、113、114、及び接地電極115の数に応じて異なり得ることはもちろんである。外部端子141、142、143、144、及び接地端子145、146は、それぞれおおよそ逆「コ」の形状を有する。但し、これは一例に過ぎず、外部端子141、142、143、144、及び接地端子145、146の形状を異ならせることはもちろんである。
端子部140の材料としては、導電性を付与することができる金属であれば特に制限なく用いることができる。例えば、端子部140は、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、及びこれらの合金などからなる群より選択された一つ以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)は値段が高いが安定するという長所があり、銅(Cu)、ニッケル(Ni)は値段が安いが焼結中に酸化して導電性を低下させる可能性があるという短所があるため、適宜選択して用いることができる。
保護部150、160は、それぞれ静電気防止部110及びコイル部130を保護する役割を担う。保護部150、160は、上述のような磁性物質を含むことができる。または、公知の絶縁物質を含むこともできる。絶縁物質としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維や無機フィラーなどの補強材が含浸された樹脂などを用いることができる。
図4及び図5は図3の静電気防止部の概略的な平面図であり、図6は図4及び図5の静電気防止層の概略的な断面図である。
図面を参照すると、一例による静電気防止部110は、互いに離れて配置された第1〜第4信号電極111、112、113、114、第1〜第4信号電極111、112、113、114と離れて配置された接地電極115、及び第1〜第4信号電極111、112、113、114のそれぞれの一部及び接地電極115の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層116を含む。
一般に、コモンモードフィルタは、その特性上、二つのコイルを有する構造であるが、コイルごとにそれぞれ信号の入力及び出力端子が必要であるため、基本的に4つの入出力端子を有するようになる。ここで、静電放電抑制(ESD Suppression)の機能を有するためには、共通の接地端子が2つ必要である。したがって、これに適用される静電気防止部は、4つの信号電極と、少なくとも1つの接地電極を有し、それぞれの信号電極と接地電極との間を満たす4つの静電気防止層を有するようになる。
静電気防止層は、通常、スクリーン印刷方法で形成する。最近の小型化及び薄型化の傾向によって小さい面積に複数の静電気防止層を形成する場合、印刷アライン(Align)マージンが少なく、ペーストの抜け不良が発生するようになって、製造工程でロス(Loss)が多く生じるようになる。また、複数の静電気防止層を形成するため、印刷工程の完了後の外観検査時間も多くかかる。特に、静電気防止層が適用されたコモンモードフィルタの場合は、信頼性特性が一般の製品よりも重要となる。このように複数の静電気防止層を有する場合、これを覆うカバーシートが接着されることができる領域が非常に狭くなって信頼性が低下する可能性がある。
これに対し、一例による静電気防止部110のように、4つの信号電極111、112、113、114及び1つの信号電極115を有する場合、それぞれの電極ギャップG、G、G、Gを満たす静電気防止層116を単一の層で構成すると、一回の印刷で工程を完了することができるため、上述した問題をすべて解決することができる。
以下では、静電気防止部110を構成するそれぞれの構成についてより詳細に説明する。
第1〜第4信号電極111、112、113、114及び接地電極115は、公知の導電性物質で形成することができる。例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム、チタン、及びこれらの合金などを材料にして、公知のめっき法または印刷法で形成することができる。但し、これに限定されるものではない。第1〜第4信号電極111、112、113、114は、上述のように、第1〜第4外部端子141、142、143、144と電気的に連結される。接地電極115は、上述のように、第1及び第2接地端子145、146と電気的に連結される。但し、これは一例に過ぎず、これより多くの信号電極を有してもよく、より多くの接地電極を有してもよいことはもちろんである。
静電気防止層116も公知の導電性物質で形成することができる。一例において、静電気防止層116は、導電性粒子116−1及び絶縁物質116−2を含むペーストを公知の印刷法、例えば、スクリーン印刷法で印刷する方法で形成することができる。このような印刷後に高温で硬化することができる。この場合、形成された静電気防止層116は、導電性粒子116−1が絶縁物質116−2に分散されたものであってよい。導電性粒子116−1は、銅や銀などの公知の導電性金属粉末であってよく、絶縁材料116−2は、Al、TiO、ZnO、ポリマー樹脂などであってよいが、これに限定されるものではない。静電気防止層116は、普段は不導体として動作し、静電気などの高電圧(ESD)が、例えば、第1信号電極111を介して印加されると、導電性粒子116−1を通じて通電されることができる。これにより、第1信号電極111に印加された高電圧(ESD)は、接地と連結された接地電極115を介して放出されることができる。
第1〜第4信号電極111、112、113、114のそれぞれの一部及び接地電極115の一部は、静電気防止部110の中央領域で互いに隣接するように配置されることができる。このとき、単一の静電気防止層116は、このような中央領域に形成され、第1〜第4信号電極111、112、113、114のそれぞれの一部及び接地電極115の一部を覆うように配置されることができる。このように、静電気防止部110の中央領域に形成される場合、空間活用度に優れ、上述した信頼性をより向上させることができる。
静電気防止部110の静電気防止層116を除いた第1方向へのマージンの長さL、Lは約120〜220μm程度、例えば、170μm程度であってよく、第2方向へのマージン幅W、Wは約90〜190μm程度、例えば、140μm程度であってよい。このとき、静電気防止層116の第1方向の長さLは約450〜550μm程度、例えば、510μm程度であってよく、第2方向の幅Wは約320〜420μm程度、例えば、370μm程度であってよい。即ち、第1方向へのマージンの長さL、Lは、第1方向への全体の長さLに対して15〜25%程度、例えば、20%程度であってよい。また、第2方向へのマージン幅W、Wは、第2方向への全体の幅Wに対して15〜25%程度、例えば、21.5%程度であってよい。このように、マージン領域が十分に確保されるため、上述した信頼性をより向上させることができる。
接地電極115は、第1及び第2信号電極111、112の間と第3及び第4信号電極113、114の間とを横切ることができ、第1及び第3信号電極111、113の間に突出した第1突出部115Paと、第2及び第4信号電極112、114の間に突出した第2突出部115Pbと、を有することができる。このとき、第1及び第3信号電極111、113の端部は、接地電極115の第1突出部115Paに向かって曲がった端部111P、113Pを有することができる。また、第2及び第4信号電極112、114の端部は、接地電極115の第2突出部115Pbに向かって曲がった端部112P、114Pを有することができる。即ち、接地電極115と第1〜第4信号電極111、112、113、114のそれぞれとの間の電極ギャップG、G、G、Gは曲がった形状を有することができる。曲がった形状の電極ギャップG、G、G、Gは静電気防止層116によって満たされる。このような曲がった形状は、例えば、「¬」の形状であってよい。
一般に、4つの静電気防止層を有する静電気防止部は、ESD電極の幅が狭く、EDSターンオン電圧(Turn On Voltage)が高い。また、4つの信号電極と1つの接地電極との間の4つの電極ギャップが単純な「−」の形状である。これにより、静電気放電機能をすることができる領域を広げて、EDS Suppressionの機能を改善させる必要がある。
これに対し、上述のように、突出部115Pa、115Pb、111P、112P、113P、114Pを用いて曲がった形状に実現するとともに、いわゆる「¬」の形状を有するように電極ギャップG、G、G、Gを構成する場合、ESD電極の幅を広げることでEDSターンオン電圧(Turn On Voltage)を下げることができ、静電放電機能をすることができる領域を広げることでEDS Suppressionの機能を改善させることができる。
図面には、便宜上1つの電子部品を製造するように示されているが、実際の量産過程では、一つの大きな基板上に複数の電子部品を同時に形成した後、これらを個別に切断する方法で製造することができることはもちろんである。
一方、本発明において「電気的に連結される」というのは、物理的に連結された場合と、連結されていない場合をともに含む概念である。また、第1、第2などの表現は、一つの構成要素を他の構成要素と区分するために用いられるもので、該当する構成要素の順序及び/または重要度などを限定しない。場合によっては、本発明の範囲を外れずに、第1構成要素は第2構成要素と命名されることもでき、類似して第2構成要素は第1構成要素と命名されることもできる。
また、本発明で用いられた「一例」という表現は、互いに同一の実施例を意味せず、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されるものである。しかし、上記提示された一例は、他の一例の特徴と結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の一例で説明された事項が他の一例で説明されていなくても、他の一例でその事項と反対であるか矛盾する説明がない限り、他の一例に関連する説明であると理解されることができる。
なお、本明細書で用いられた用語は、一例を説明するために用いたものであるだけで、本発明を限定する意図ではない。このとき、単数の表現は文脈上明確に異なる意味でない限り、複数を含む。
1000 電子機器
1001 ケース
1002 USB入力部
1003 カメラ部
1010 マザーボード
1020 回路パターン
1030、1040 電子部品
100 電子部品
110 静電気防止部
120 支持部
130 コイル部
140 端子部
150、160 保護部
111、112、113、114 信号電極
115 接地電極
116 静電気防止層
131、132、133、134 コイルパターン
135、136 ビアパターン
141、142、143、144 外部端子
145、146 接地端子

Claims (13)

  1. 静電気防止部を含む電子部品において、
    前記静電気防止部は、
    互いに離れて配置された複数の信号電極と、
    前記複数の信号電極と離れて配置された接地電極と、
    前記複数の信号電極のそれぞれの一部及び前記接地電極の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層と、を含む、電子部品。
  2. 前記複数の信号電極のそれぞれの一部及び前記接地電極の一部は、前記静電気防止部の中央領域で互いに隣接するように配置され、
    前記単一の静電気防止層は、前記中央領域で前記複数の信号電極のそれぞれの一部及び前記接地電極の一部を覆うように配置される、請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記接地電極と前記複数の信号電極のそれぞれとの間の電極ギャップは、曲がった形状を有し、
    前記曲がった形状の電極ギャップは、前記単一の静電気防止層で満たされる、請求項2に記載の電子部品。
  4. 前記曲がった形状の電極ギャップは「¬」の形状を有する、請求項3に記載の電子部品。
  5. 前記複数の信号電極は第1〜第4信号電極を含み、
    前記接地電極は、前記第1及び第2信号電極の間と前記第3及び第4信号電極の間とを横切り、前記第1及び第3信号電極の間に突出した第1突出部と、前記第2及び第4信号電極の間に突出した第2突出部と、を有する、請求項2に記載の電子部品。
  6. 前記第1及び第3信号電極の端部は、前記接地電極の前記第1突出部に向かって曲がった端部を有し、
    前記第2及び第4信号電極の端部は、前記接地電極の前記第2突出部に向かって曲がった端部を有する、請求項5に記載の電子部品。
  7. 前記静電気防止部の第1方向への長さに対する前記単一の静電気防止層を除いたマージン領域のそれぞれの第1方向への長さの比が15〜25%である、請求項1から6のいずれか一項に記載の電子部品。
  8. 前記静電気防止部の第2方向への幅に対する前記単一の静電気防止層を除いたマージン領域のそれぞれの第2方向への幅の比が15〜25%である、請求項1から7のいずれか一項に記載の電子部品。
  9. 前記単一の静電気防止層は導電性粒子及び絶縁物質を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の電子部品。
  10. 支持部と、
    前記支持部の一側に配置され、一つ以上のコイルパターンを含むコイル部と、
    前記支持部の他側に配置され、互いに離れて配置された複数の信号電極、前記複数の信号電極と隣接するように配置された接地電極、及び前記複数の信号電極のそれぞれの一部及び前記接地電極の一部を覆うように配置された単一の静電気防止層を含む静電気防止部と、
    前記複数の信号電極と連結された複数の外部端子、及び前記接地電極と連結された接地端子を含む端子部と、を含む、電子部品。
  11. 前記コイル部は、互いに電気的に連結されて直列回路を構成する第1及び第2コイルパターン、及び互いに電気的に連結されて直列回路を構成する第3及び第4コイルパターンを含む、請求項10に記載の電子部品。
  12. 前記コイル部はコモンモードフィルタ(CMF)部である、請求項11に記載の電子部品。
  13. 前記静電気防止部上に配置された第1保護部と、
    前記コイル部上に配置された第2保護部と、をさらに含む、請求項10から12のいずれか一項に記載の電子部品。
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