JP3061088B2 - ノイズフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の信号線路におけ
る高周波ノイズを除去するためのノイズフィルタに関す
る。更に詳しくは複数の信号線路間のクロストークを防
止するに適した積層チップコンデンサからなるノイズフ
ィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等のデジタル機器では、信
号線路に高周波のノイズが混入すると誤動作を生じ易
く、しかも他の電子機器等に障害をもたらす恐れのある
不要な電磁波を配線から放射する問題点がある。このた
め、信号線路にはコンデンサ素子を用いた高周波ノイズ
を除去するノイズフィルタが多用されている。この種の
ノイズフィルタとしては、単板コンデンサ、２端子型積
層チップコンデンサ、貫通型コンデンサ、貫通型コンデ
ンサアレイ等がある。単板コンデンサ、２端子型積層チ
ップコンデンサ及び貫通型コンデンサはそれぞれ１つの
信号線路に対して１個用いられ、複数のコンデンサを内
蔵した貫通型コンデンサアレイは単品で複数の信号線路
に対して用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記単板コン
デンサ、２端子型積層チップコンデンサ、貫通型コンデ
ンサ、及び貫通型コンデンサアレイには、次に述べる欠
点がある。 単板コンデンサは、１枚のディスク状のコンデンサ
素子の両面に外部電極をそれぞれ設け、そこに一対のリ
ード線を接続している。単板コンデンサはこの構造に起
因して回路基板への高密度の実装が妨げられ、電子機器
を小型化しにくい。また回路基板に実装する時にリード
線を含むことから、図１３に示すようにこの単板コンデ
ンサ１を回路基板の信号線路２とグランド３との間に接
続したときの等価回路はＬＣ直列共振回路に近似して、
ある周波数以上ではノイズフィルタとして機能しなくな
る。 ２端子型積層チップコンデンサは、１つのシート外
周辺まで延びこのシート外周辺と反対側のシート外周辺
とは間隔をあけてシート表面に内部電極が形成された角
形のセラミックシート２枚を一組とし、これら２枚のセ
ラミックシートを内部電極の延びたシート外周辺がそれ
ぞれ反対側になるように重ね合せ、この重ね合せた一組
のセラミックシートを複数組積層し一体化してなる積層
体と、積層体の両側面にそれぞれ露出した内部電極に接
続して形成された一対の外部電極（２つの端子電極）と
を備える。この積層チップコンデンサは、単板コンデン
サと比べて回路基板により高密度に実装できるものの、
コンデンサの内部電極や接地点までの配線の引き回しが
避けられない。このため、このコンデンサを含む回路は
単板コンデンサと同様に図１３に示すＬＣ直列共振回路
に近似して、ある周波数以上ではノイズフィルタとして
機能しなくなる。

【０００４】 貫通型コンデンサは、例えばディスク
状のコンデンサ素子の中央に信号線路が通る貫通孔をあ
け、コンデンサ素子の片面の貫通孔周縁に信号線路に接
続する第１導体を形成し、コンデンサ素子の他面及びそ
の外周面に第１導体と間隔をあけて接地用の第２導体層
を形成し、コンデンサ素子を介して第１導体層と第２導
体層との間でキャパシタンスを形成するように構成され
る。貫通型コンデンサは、単板コンデンサや２端子型積
層チップコンデンサのように回路基板に実装する時にリ
ード線や配線を引き回す必要がなく、図１２に示す理想
の回路に近づけることができる。しかし、貫通型コンデ
ンサはその構造に起因して回路基板への高密度の実装が
妨げられ、電子機器を小型化しにくい。また実装に手間
がかかるため実装コストの上昇を招いている。

【０００５】 貫通型コンデンサアレイは、例えば方
形状のコンデンサ素子にそれぞれ信号線路が通る複数の
貫通孔をあけ、コンデンサ素子の片面の各貫通孔の周縁
に信号線路に接続する第１導体をそれぞれ形成し、コン
デンサ素子の他面及びその外周面に第１導体と間隔をあ
けて接地用の第２導体層を形成し、コンデンサ素子を介
して第１導体層と第２導体層との間でキャパシタンスを
形成するように構成される。貫通型コンデンサアレイ
は、貫通型コンデンサと同様の理由で図１２に示す理想
の回路に近づけることができ、貫通型コンデンサが有す
る欠点、即ち高密度化の困難性と実装コストの上昇の問
題点を解消する。しかし、この貫通型コンデンサアレイ
では隣接して配設された複数の貫通孔のそれぞれにリー
ド線等の導体が通るため、貫通孔の間隔をあまりに狭め
てそれぞれの第１導体の間隔を狭めるとリード線等の信
号線路に高周波信号が流れたときに、隣り合う２つの第
１導体間に存在する浮遊キャパシタンスのために、所定
の周波数以上のノイズが伝搬され、クロストークを生じ
易い。このため、高密度化にはクロストーク防止の観点
から一定の制限があった。

【０００６】本発明の目的は、高周波ノイズを除去で
き、小型で高密度に実装できるノイズフィルタを提供す
ることにある。本発明の別の目的は、実装コストが安価
で済むノイズフィルタを提供することにある。本発明の
更に別の目的は、複数の信号線路に接続する内部電極を
より高密度に設けても各信号線路を流れる信号の他の線
路へのクロストークを確実に防止できるノイズフィルタ
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を図１〜図４に基づいて説明する。な
お、図１、図２及び図４は説明を容易にするためにシー
ト部分を厚さ方向に拡大して示している。本発明のノイ
ズフィルタは、方形状の第１誘電体シート１０とこのシ
ート１０と同形同大の第２誘電体シート２０とを交互に
積層し、最上層にシート表面に電極の形成されない第３
誘電体シート３０を積層して一体化された積層体３５を
含む。第１誘電体シート１０は、対向する２つの辺に電
気的に接続され、別の対向する２つの辺とは電気的に絶
縁される間隔１１，１２を有するアース電極１３をシー
ト表面に備える。また第２誘電体シート２０は、アース
電極１３が電気的に絶縁されるシート１０に対応する２
つの辺に電気的にそれぞれ接続される第１内部電極２１
ａ，２１ｂ及び第２内部電極２２と、これらの内部電極
２１ａ，２１ｂ，２２と間隔２４，２５をあけて内部電
極２１ａ，２１ｂ，２２間を通って別の対向する２つの
辺に電気的に接続される分離電極２３とをシート表面に
備え、第１誘電体シート１０を介して内部電極２１ａ，
２１ｂ，２２とアース電極１３との間でそれぞれキャパ
シタンスを形成するように構成される。積層体３５の両
側面に露出した内部電極２１ａ，２１ｂ，２２にそれぞ
れ接続する第１信号用電極３８及び第２信号用電極３９
がこの両側面に形成され、積層体３５の別の両側面に露
出した分離電極２３及びアース電極１３にそれぞれ接続
する一対の第１接地用電極３６及び第２接地用電極３７
がこの両側面に形成される。なお、図示しないが、接地
用電極３６又は３７のいずれか一方を積層体の一側面に
設けるだけでもよい。

【０００８】

【作用】第２誘電体シート２０上の隣接する第１内部電
極２１ａと２１ｂの間、また第１内部電極２１ａ，２１
ｂと第２内部電極２２の間に、接地用電極３６，３７を
介して接地される分離電極２３を配置することにより、
隣接した信号線路間の浮遊キャパシタンスが実質的にな
くなり、信号やノイズの線路間のクロストークを解消で
きる。また、第１誘電体シート１０を介して内部電極２
１ａ，２１ｂ，２２とアース電極１３との間でキャパシ
タンスが形成されるため、通電状態にある内部電極２１
ａ，２１ｂ，２２とアース電極１３との間に電位差が生
じ、コンデンサとして機能し高周波ノイズが吸収され
る。

【０００９】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。本発明はこ
の実施例に限られるものではない。 ＜実施例１＞実施例１のノイズフィルタを図１〜図５に
基づいて説明する。先ず、同形同大のセラミックグリー
ンシートを４枚用意した。２枚を第１セラミックグリー
ンシートとし、別の１枚を第２セラミックグリーンシー
トとし、残りの１枚を第３セラミックグリーンシートと
した。これらのグリーンシートはポリエステルベースシ
ートの上面に例えばチタン酸バリウム系のＪＩＳ−Ｒ特
性を有する誘電体スラリーをドクターブレード法により
コーティングした後、乾燥して形成される。

【００１０】次いで第１セラミックグリーンシートと、
第２セラミックグリーンシートの各表面にそれぞれ別々
のパターンでＰｄを主成分とする導電性ペーストをスク
リーン印刷し、８０℃で４分間乾燥した。即ち、図３に
示すように第１セラミックグリーンシート１０には、対
向する２つの辺に電気的に接続され、別の対向する２つ
の辺とは電気的に絶縁される間隔１１，１２を有するア
ース電極１３が印刷形成される。また、第２セラミック
グリーンシート２０には、アース電極１３が電気的に絶
縁されるシート１０に対応する２つの辺に電気的にそれ
ぞれ接続される第１内部電極２１ａ，２１ｂ及び第２内
部電極２２と、これらの内部電極２１ａ，２１ｂ，２２
と間隔２４，２５をあけて内部電極２１ａ，２１ｂ，２
２間を通って別の対向する２つの辺に電気的に接続され
る分離電極２３が印刷形成される。内部電極２１ａ，２
１ｂ，２２はシート１０とシート２０を積層したとき、
アース電極１３と重なる部分を有する。

【００１１】スクリーン印刷した第２セラミックグリー
ンシート２０を２枚の第１セラミックグリーンシート１
０で挟むように３枚のシートを積層し、最上層には導電
性ペーストを全く印刷していない第３セラミックグリー
ンシート３０を重ね合わせた。これらのグリーンシート
はそれぞれ本発明の誘電体シートになる。図４に示され
る積層体３５を熱圧着して一体化した後、１３００℃で
約１時間焼成して厚さ約１ｍｍの焼結体を得た。図４に
示すようにこの焼結体をバレル研磨して焼結体の周囲側
面に第１内部電極２１ａ，２１ｂ、第２内部電極２２
（図４には図示せず）、分離電極２３及びアース電極１
３を露出させた。

【００１２】次に図５に示すように焼結体の周囲側面の
内部電極２１ａ，２１ｂ，２２，分離電極２３及びアー
ス電極１３が露出した部分にＡｇを主成分とする導電性
ペーストをそれぞれ塗布し、焼付けてそれぞれ信号用電
極３８，３９及び接地用電極３６，３７を形成した。こ
れにより第１内部電極２１ａ，２１ｂが第１信号用電極
３８に、第２内部電極２２が第２信号用電極３９に、及
び分離電極２３とアース電極１３が第１及び第２接地用
電極３６，３７にそれぞれ電気的に接続されたノイズフ
ィルタが得られた。図１０はこのノイズフィルタの等価
回路図である。図１０において図５に示した符号と同一
符号は同一構成要素を示す。

【００１３】このノイズフィルタの特性を調べるため
に、別途用意したプリント基板７５上にこのノイズフィ
ルタを実装した。プリント基板７５の上面には３本の信
号線路７６ａ，７６ｂ及び７７がプリント配線され、こ
れらの両側には接地用電極７８及び７９が形成される。
電極７８及び７９にはそれぞれスルーホール７８ａ及び
７９ａが設けられ、電極７８及び７９はスルーホール７
８ａ及び７９ａを介して基板７５の下面のほぼ全面に形
成された接地用電極７５ａに電気的に接続される。接地
用電極７５ａは接地される。信号線路７６ａ，７６ｂに
信号用電極３８，３８をそれぞれはんだ付けし、信号線
路７７に信号用電極３９をはんだ付けし、接地用電極７
８，７９に接地用電極３６，３７をそれぞれはんだ付け
した。

【００１４】この状態で信号線路７６ａ，７６ｂ及び７
７の各一端から高周波信号を入力し、その他端で出力信
号を測定し、挿入損失を求めた。その結果、周波数が高
くなるに従って、急峻に挿入損失が大きくなり、このノ
イズフィルタは良好なフィルタ特性を有することが判っ
た。また隣接する信号線路７６ａと７７の各他端で、ま
た信号線路７６ｂと７７の各他端で出力信号を測定し
て、クロストークの有無を調べたところ、このクロスト
ークは検出できない程小さく、従来のノイズフィルタの
測定例と比較して非常に改善されていることが確認され
た。

【００１５】＜実施例２＞実施例２のノイズフィルタを
図６〜図９に基づいて説明する。図６〜図９において、
実施例１に対応する構成部品の各符号は実施例１の各符
号に３０を加えている。先ず、実施例１と同様にして、
４枚の同形同大のセラミックグリーンシートを用意し、
２枚を第１セラミックグリーンシートとし、１枚を第２
セラミックグリーンシートとし、残りの１枚を第３セラ
ミックグリーンシートとした。

【００１６】次いで第１セラミックグリーンシートと、
第２セラミックグリーンシートの各表面にそれぞれ別々
のパターンでＰｄを主成分とする導電性ペーストをスク
リーン印刷し、８０℃で４分間乾燥した。即ち、図７に
示すように第１セラミックグリーンシート４０には、対
向する２つの辺に電気的に接続され、別の対向する２つ
の辺とは電気的に絶縁される間隔４１，４２を有するア
ース電極４３が印刷形成される。また、第２セラミック
グリーンシート５０には、アース電極４３が電気的に絶
縁されるシート４０に対応する２つの辺に電気的にそれ
ぞれ接続される第１内部電極５１及び第２内部電極５２
と、これらの内部電極５１，５２と間隔５４，５５をあ
けて内部電極５１，５２間を通って別の対向する２つの
辺に電気的に接続される分離電極５３が印刷形成され
る。内部電極５１，５２はシート４０とシート５０を積
層したとき、アース電極４３と重なる部分を有する。

【００１７】実施例１と同様にして、スクリーン印刷し
た第２セラミックグリーンシート５０を２枚の第１セラ
ミックグリーンシート４０で挟むように３枚のシートを
積層し、最上層には導電性ペーストを全く印刷していな
い第３セラミックグリーンシート６０を重ね合わせた。
この積層体を熱圧着して一体化した。図８に示される積
層体６５を実施例１と同様に焼成し、かつ焼結体をバレ
ル研磨して焼結体の周囲側面に第１内部電極５１及び第
２内部電極５２（図８には図示せず）、分離電極５３及
びアース電極４３を露出させた。

【００１８】次に実施例１と同様にして、図９に示すよ
うに焼結体の周囲側面の内部電極５１，５２，分離電極
５３及びアース電極４３が露出した部分にＡｇを主成分
とする導電性ペーストをそれぞれ塗布し、焼付けて信号
用電極６８，６９及び接地用電極６６，６７を形成し
た。これにより第１内部電極５１と第２内部電極５２が
第１及び第２信号用電極６８，６９に、及び分離電極５
３とアース電極４３が第１及び第２接地用電極６６，６
７にそれぞれ電気的に接続されたノイズフィルタが得ら
れた。図１１はこのノイズフィルタの等価回路図であ
る。図１１において図９に示した符号と同一符号は同一
構成要素を示す。

【００１９】このノイズフィルタを別途用意したプリン
ト基板上に実装して、実施例１と同様にその特性を調べ
た。信号用電極６８又は６９に接続した図外の信号線路
の一端から高周波信号を入力し、その他端で出力信号を
測定し、挿入損失を求めた。その結果、周波数が高くな
るに従って、急峻に挿入損失が大きくなり、このノイズ
フィルタも良好なフィルタ特性を有することが判った。
また信号用電極６８及び６９にそれぞれ接続した図外の
信号線路の各他端で出力信号を測定して、クロストーク
の有無を調べたところ、このクロストークは検出できな
い程小さく、従来のノイズフィルタの測定例と比較して
非常に改善されていることが確認された。

【００２０】なお、実施例１及び実施例２では、２枚の
第１セラミックグリーンシートと１枚の第２セラミック
グリーンシートと１枚の第３セラミックグリーンシート
を積層したが、本発明の第１セラミックグリーンシート
と第２セラミックグリーンシートの積層数はこれに限る
ものではない。この積層数を適宜増加させることによ
り、内部電極とアース電極で形成されるキャパシタンス
が変化して挿入損失を変化させることができる。また、
実施例１では２つの第１内部電極と、１つの第２内部電
極を示したが、第１及び第２内部電極の数はこれに限ら
ず、更に増やすこともできる。更に、実施例１及び実施
例２では焼結体の両側面にそれぞれ接地用電極３６，３
７及び６６，６７を設けたが、いずれか一方の接地用電
極を焼結体の一側面に設けるだけでもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、信
号伝達のために用いられる信号線路や信号リードに少な
くとも２個以上の信号用電極を電気的に接続し、接地用
電極を接地することにより、第２誘電体シートの第１及
び第２内部電極と第１誘電体シートのアース電極の間で
キャパシタンスが形成されるため、信号線路等に侵入す
る高周波ノイズを除去することができる。また、第１内
部電極及び第２内部電極の間に分離電極を配置し、この
分離電極を接地用電極を介して接地することにより、信
号線路に高周波信号が流れてもより確実に浮遊キャパシ
タンスを除去し、隣接する信号線路間相互のクロストー
クを防止することができる。特に、本発明のノイズフィ
ルタを従来の２端子型の積層チップコンデンサと異な
り、多端子型の積層チップコンデンサで構成することに
より、信号線路毎にノイズフィルタを設ける必要がな
く、複数の信号線路に対して１個のノイズフィルタで足
りる。この結果、本発明のノイズフィルタは小型で高密
度に実装でき、しかも実装コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のノイズフィルタの図５のＡ−Ａ
線断面図。

【図２】そのＢ−Ｂ線断面図。

【図３】その積層体の積層前の斜視図。

【図４】その積層体を焼成した焼結体の斜視図。

【図５】プリント基板に実装されたノイズフィルタの斜
視図。

【図６】本発明の別の実施例のノイズフィルタの図９の
Ｃ−Ｃ線断面図。

【図７】その積層体の積層前の斜視図。

【図８】その積層体を焼成した焼結体の斜視図。

【図９】そのノイズフィルタの斜視図。

【図１０】図５に示されるノイズフィルタの等価回路
図。

【図１１】図９に示されるノイズフィルタの等価回路
図。

【図１２】インダクタンス成分を有しない理想的なコン
デンサの等価回路図。

【図１３】ＬＣ直列共振回路に近似したコンデンサの等
価回路図。

【符号の説明】

１０，４０ 第１誘電体シート（第１セラミックグリー
ンシート） １１，１２，４１，４２ 電気的に絶縁される間隔 １３，４３ アース電極 ２０，５０ 第２誘電体シート（第２セラミックグリー
ンシート） ２１ａ，２１ｂ，５１ 第１内部電極 ２２，５２ 第２内部電極 ２３，５３ 分離電極 ２４，２５，５４，５５ 電気的に絶縁される間隔 ３０，６０ 第３誘電体シート（第３セラミックグリー
ンシート） ３５，６５ 積層体 ３６，６６ 第１接地用電極 ３７，６７ 第２接地用電極 ３８，６８ 第１信号用電極 ３９，６９ 第２信号用電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池松 陽一 新潟県南魚沼郡大和町浦佐972番地 三 菱マテリアル株式会社 セラミックス研 究所浦佐分室内 (72)発明者 内田 彰 新潟県南魚沼郡大和町浦佐972番地 三 菱マテリアル株式会社 セラミックス研 究所浦佐分室内 (72)発明者 小島 靖 新潟県南魚沼郡大和町浦佐972番地 三 菱マテリアル株式会社 セラミックス研 究所浦佐分室内 (56)参考文献 特開 平４−302122（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186712（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−103013（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方形状の第１誘電体シート(10,40)と前
   記シートと同形同大の第２誘電体シート(20,50)とを交
   互に積層し、最上層にシート表面に電極の形成されない
   第３誘電体シート(30,60)を積層して一体化された積層
   体(35,65)を含み、 前記第１誘電体シート(10,40)は、対向する２つの辺に
   電気的に接続され、別の対向する２つの辺とは電気的に
   絶縁される間隔(11,12,41,42)を有するアース電極(13,4
   3)をシート表面に備え、 前記第２誘電体シート(20,50)は、前記アース電極(13,4
   3)が電気的に絶縁されるシート(10,40)に対応する２つ
   の辺に電気的にそれぞれ接続される第１内部電極(21a,2
   1b,51)及び第２内部電極(22,52)と、これらの内部電極
   (21a,21b,22,51,52)と間隔(24,25,54,55)をあけて前記
   内部電極(21a,21b,22,51,52)間を通って別の対向する２
   つの辺に電気的に接続される分離電極(23,53)とをシー
   ト表面に備え、 前記第１誘電体シート(10,40)を介して前記第１及び第
   ２内部電極(21a,21b,22,51,52)と前記アース電極(13,4
   3)との間でそれぞれキャパシタンスを形成するように構
   成され、 前記積層体(35,65)の両側面に露出した前記第１及び第
   ２内部電極(21a,21b,22,51,52)にそれぞれ接続する第１
   信号用電極(38,68)及び第２信号用電極(39,69)がこの両
   側面に形成され、 前記積層体(35,65)の別の両側面に露出した前記分離電
   極(23,53)及びアース電極(13,43)にそれぞれ接続する接
   地用電極(36,37,66,67)がこの両側面又はこの両側面の
   いずれか一方の側面に形成されたことを特徴とするノイ
   ズフィルタ。