JP3756129B2 - 伝送線路型ノイズフィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズフィルタに関し、特に広帯域で高周波特性に優れた伝送線路型ノイズフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術はＩＴ（Information Technology）産業を支える重要な技術である。最近ではコンピュータや通信関連機器だけでなく、家庭電化製品や車載用機器にもＬＳＩ等のデジタル回路技術が使用されている。
【０００３】
ＬＳＩなどで発生した高周波電流は、ＬＳＩ近傍にとどまらず、プリント回路基板等の実装回路基板内の広い範囲に広がり、信号配線やグランド配線に誘導結合し、信号ケーブルなどから電磁波として漏洩する。従来のアナログ回路の一部をデジタル回路に置き換えた回路や、アナログ入出力をもつデジタル回路など、アナログ回路とデジタル回路が混載される回路では、デジタル回路からアナログ回路への電磁干渉問題が深刻になってきている。
【０００４】
この対策には高周波電流の発生源であるＬＳＩを供給電源系から高周波的に分離すること、すなわち電源デカップリングの手法が有効である。従来からデカップリング用素子にはバイパスコンデンサなどのノイズフィルタが使用されてきており、電源デカップリングの動作原理は簡単明瞭だが、デジタル回路の高速化に対応できる低インピーダンスのノイズフィルタの開発は大幅に遅れていた。とくにコンデンサの自己共振現象のため高周波数領域まで低インピーダンスを維持するのは困難であった。
【０００５】
このため、より高速、高周波化されるデジタル回路に対応するためには、高周波数帯域までデカップリングを維持できる、低インピーダンスのノイズフィルタが望まれている。従来の交流回路に用いられるノイズフィルタとしてのコンデンサは、２端子構成の集中定数型ノイズフィルタを構成しており、固体電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサやセラミックコンデンサが多く用いられている。
【０００６】
これらのコンデンサを用いて交流回路内における電気的ノイズの除去を広い周波数帯域にわたって行う場合には、複数種類のコンデンサ、例えば自己共振振動数が異なるアルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の異種のコンデンサを交流回路内に複数備えることによって行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノイズフィルタにおいては、広帯域の周波数の電気的ノイズを除去するために使用する複数のノイズフィルタの選定が煩わしかった。また、異種のノイズフィルタを複数設置するためにコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
ＬＳＩなどの高速化、高周波数化に伴い、発生するノイズは広帯域化、高周波数化している。このようなノイズの除去に必要なノイズフィルタはより高性能なものが求められている。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、一個のノイズフィルタ素子でも、高速動作する電子部品から発せられる高周波数帯域を含む広帯域の電気的ノイズを効率よく濾波することができるノイズフィルタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、前記電気部品に接続される第１の電極端子と、前記電源に接続される第２の電極端子と、固定電位に接続される第３の電極端子と、板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する固体電解質層を含む第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体の酸化により形成され、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する誘電体層と、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルタ部と、を備え、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、縦続接続されている、ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、前記電気部品に接続される第１の電極端子と、前記電源に接続される第２の電極端子と、固定電位に接続される第３の電極端子と、板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する電気二重層コンデンサと、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルター部と、を備え、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ第１、第２及び第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、縦続接続されている、ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタが得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の伝送線路型ノイズフィルタの一実施形態の概略構成を示す模式図で、電子部品とこの電子部品を駆動する電源との間に本実施形態のノイズフィルタを挿入した状態を示す。図１を参照すると、本実施形態のノイズフィルタ１は、インピーダンス値Ｚ１を有する第１インピーダンス要素２と、インピーダンス値Ｚ２を有する第２インピーダンス要素３と、インピーダンス値Ｚ３を有する第３インピーダンス要素４と、第１陽極端子５と、第２陽極端子６と、陰極端子７を備え、所定の周波数Ｆｍより高い周波数領域でＺ１＜Ｚ２且つＺ１＜Ｚ３を満足している。
【００２４】
第１インピーダンス要素２は中心導体２ａと陰極導体２ｂからなっている。第１インピーダンス要素２の中心導体２ａの両端を第１ノード８及び第２ノード９とそれぞれ接続し、第２インピーダンス要素３の両端を第１ノード８及び第１陽極端子５とそれぞれ接続し、第３インピーダンス要素４の両端を第２陽極端子６及び第２ノード９とそれぞれ接続する。又、第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂは陰極端子７と接続する。又、第１インピーダンス要素２の中心導体２ａと陰極導体２ｂは、インピーダンス値がＺ１の伝送線路構造を形成している。
【００２５】
又、このノイズフィルタ１は、第１陽極端子５を第１電源ライン１０２を介して電子部品である例えばＬＳＩ１００の高電位側電源入力端子に接続し、第２陽極端子６を例えば第２電源ライン１０４を介してＤＣ電源１１０の高電位側出力端子に接続し、陰極端子７をＤＣ電源１１０の低電位側出力端子とＬＳＩ１００の低電位側電源入力端子とを接続する低電位側電源配線（以下、ＧＮＤラインとする）１０７とそれぞれ接続する。
【００２６】
次に、このノイズフィルタ１の動作を説明する。ＬＳＩ１００は、その動作に伴って、第１電源ライン１０２にノイズを発生させる。発生したノイズは第１電源ライン１０２を伝達していくが、ノイズフィルタ１の第１陽極端子５側に取り付けられた高インピーダンスの第２インピーダンス要素３で一部が反射し、ＬＳＩ１００側に戻される。残りのノイズはノイズフィルタ１内に侵入するが、大部分が低インピーダンスの第１インピーダンス要素２で陰極端子７を介してＧＮＤライン１０７にバイパスされ、やはりＬＳＩ１００に戻される。更に第１インピーダンス要素２を通過し第２ノード９まで伝達したノイズは第２ノード９と第２陽極端子６の間に取り付けられた高インピーダンスの第３インピーダンス要素４により反射し、ＬＳＩ１００側に戻される。このようにして第２電源ライン１０４側に伝達されるノイズは極く僅かに減衰する。
【００２７】
上述の通り、本実施形態のノイズフィルタ１は、伝送線路構造を有する低インピーダンスの第１インピーダンス要素２の両端と第１陽極端子５及び第２陽極端子６の間に、所定の周波数Ｆｍよりも高い周波数領域で第１インピーダンス要素２のインピーダンス値Ｚ１よりも十分高いインピーダンス値Ｚ２，Ｚ３を有する第２インピーダンス要素３及び第３インピーダンス要素４をそれぞれ付加したことにより、ノイズフィルタを第１インピーダンス要素２のみで構成した場合よりも更に高いノイズ除去効率を実現できる。
【００２８】
以下、上記実施形態のノイズフィルタの実施例について具体的に説明する。
実施例１：
図２は、第１実施例を示す図で、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。本実施例のノイズフィルタ１０は、図１における第１インピーダンス要素２、第２インピーダンス要素３、及び第３インピーダンス要素４が一体となった構成を有している。図２を参照すると、ノイズフィルタ１０は、第１導電体である略平板状の金属板１１と、誘電体１７を介して金属板１１に対向する第２導電体である対向金属層１８と、第１陽極端子５と、第２陽極端子６と、陰極端子７を備え、金属板１１の長手方向である第１方向の両端部の第１電極部１５の接触部１５ａ及び第２電極部１６の接触部１６ａを第１陽極端子５及び第２陽極端子６にそれぞれ例えば溶接等により接続し、対向金属層１８と陰極端子７を導電性接着剤１９により接続している。尚、第１陽極端子５，第２陽極端子６，及び陰極端子７は例えば実装基板５０上に設けられている。
【００２９】
金属板１１は、第１方向の中央部に平面形状が矩形の矩形領域１２を有し、第１方向の両端部である第１一端部１２ａ及び第１他端部１２ｂと第１電極部１５及び第２電極部１６の間にそれぞれ平面形状が台形の第１台形領域１３及び第２台形領域１４を備えている。矩形領域１２は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ１及びＷ１である。又、第１台形領域１３は第１方向の長さがｇ２で、第２方向の長さは、矩形領域１２の第１他端部１２ｂに接続する第２他端部１３ｂの長さがＷ21（＝Ｗ１）であり、第１電極部１５に接続する第２一端部１３ａの長さがＷ22である。更に、第２台形領域１４は第１方向の長さがｇ３で、第２方向の長さは、矩形領域１２の第１一端部１２ａに接続する第３一端部１４ａの長さがＷ31であり、第２電極部１６に接続する第３他端部１４ｂの長さがＷ32（＝Ｗ31）である。又、Ｗ22＜Ｗ１且つＷ32＜Ｗ１である。尚、通常はｇ１＞ｇ２，且つｇ１＞ｇ３である。
【００３０】
上記構成により、矩形領域１２の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする伝送線路構造を有する第１インピーダンス要素を形成し、第１台形領域１３の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする分布定数回路構造を有する第２インピーダンス要素を形成し、第２台形領域１４の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする分布定数回路構造を有する第３インピーダンス要素を形成している。又、上記の通りＷ22＜Ｗ１且つＷ32＜Ｗ１となっているので、第１インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ01は、第２インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ02及び第３インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ03のいずれよりも小さくなっている。
【００３１】
本実施例のノイズフィルタ１０は、第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素を、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ、セラミックコンデンサ等で形成できる。
【００３２】
ここで伝送線路構造を有しノイズの大部分を除去する第１インピーダンス要素の構造決定について説明する。先ず、図３に示すような内部の金属板１１１を誘電体１１７を介して一対の対向金属層１１８で挟んだ構成の伝送線路モデルにおいて、単位長さあたりの容量Ｃ及びインダクタンスＬは、真空の誘電率及び透磁率をそれぞれε０及びμ０とし、誘電体の比誘電率及び厚みをそれぞれεｒ及びｄとして、
Ｃ＝４ε０・εｒＷ／ｄ
Ｌ＝１／４・μ０・ｄ／Ｗ
と、表すことができる。これにより、この伝送線路モデルの特性インピーダンスＺ０は次のようになる。
次に、第１インピーダンス要素の伝送線路形成部がアルミ固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ、セラミックコンデンサの場合について考える。アルミ固体電解コンデンサの伝送線路形成部はエッチングにより表面積が拡大されたアルミニウムに酸化皮膜が形成されており、電気二重層コンデンサの伝送線路形成部は活性炭電極表面と電解液の界面に生じている。これらは複雑な形状をしており、取り扱いを容易にするために、これらの場合については単位長さ当たりの静電容量と実効厚みから等価的比誘電率を定義して取り扱う。単位長さ当たりの静電容量Ｃ、伝送線路形成部の実効厚みをｈ、等価的比誘電率をεｕとすれば、
Ｃ＝４・ε０・εｕ・Ｗ／ｈより、
εｕ＝１／（４ε０）・Ｃ・ｈ／Ｗ
となる。ここで前述のような一般的なアルミ固体電解コンデンサの場合、単位長さ当たりの静電容量、及び伝送線路形成部（ここでは酸化皮膜の形成されたエッチング層）の実効厚み、幅の値は、
Ｃ＝１．６５×１０−２（Ｆ／ｍ）
ｈ＝１．５×１０−４（ｍ）、Ｗ＝１．０×１０−２（ｍ）
のようになるので、真空の誘電率ε０を８．８５×１０−１２（Ｆ／ｍ）とすると、等価的比誘電率εｕは７．０×１０６となる。
【００３３】
また、同様に一般的な電気二重層コンデンサの場合、単位長さ当たりの静電容量、及び伝送線路形成部（ここでは上下の集電体にはさまれた部分）の実効厚み、幅はおよそ以下のような値であるので
Ｃ＝３．５４×１０１（Ｆ／ｍ）
ｈ＝１×１０−４（ｍ）、Ｗ＝１×１０−２（ｍ）
等価的比誘電率εｕは１．０×１０１０となる。セラミックコンデンサでは伝送線路形成部が均一なセラミック材料そのものからなる場合、等価的比誘電率はセラミック材料の比誘電率そのものであり、８．０×１０３程度である。前述の特性インピーダンスの式において、誘電体の比誘電率εｒに各コンデンサの等価的比誘電率εｕを使用し、ｄに実効厚みｈを使用すると特性インピーダンスは次のようになる。
Ｚ０＝１／４・（ｈ／Ｗ）・（μ０／ε０・εｕ）１／２
また、十分な電気的ノイズの除去を行うためには、特性インピーダンスを０．１Ω以下とすることが望まれているので、特性インピーダンスが０．１Ω以下になる条件は
Ｗ／ｈ＞２．５（μ０／ε０・εｕ）１／２
である。真空の誘電率ε０を８．８５×１０−１２（Ｆ／ｍ）とし、真空の透磁率μ０を１．２６×１０−６（Ｈ／ｍ）とし、各コンデンサにおいてのεｕの値を代入すると
アルミ固体電解コンデンサでは、Ｗ／ｈ＞０．３６
電気二重層コンデンサでは、Ｗ／ｈ＞０．００９
セラミックコンデンサでは、Ｗ／ｈ＞１１
となる。
【００３４】
更に、伝送線路形成部での波長λ（ｍ）は、誘電体による波長短縮を考慮すると、以下の式で計算できる。
λ＝ｃ／（ｆ・εｒ １／２）
但し、ｃ：光速（＝３．０×１０８（ｍ／ｓ））、ｆ：周波数（Ｈｚ）
一般に要求されるノイズ規制の周波数範囲を３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚと設定した場合、最も波長の長くなる３０ＭＨｚでの波長の値は、εｒをεｕの値で計算すると、
アルミ電解コンデンサでは３．８ｍｍ
電気二重層コンデンサでは０．１ｍｍ
セラミックコンデンサでは１１２ｍｍ
である。ここで、減衰を十分に行うためには、伝送線路形成部の長辺方向の長さｇを１／４波長以上とすることが望ましい。従って、それぞれを伝送線路形成部に採用した場合についてみると、
アルミ電解コンデンサの場合 ｇ＞０．９５ｍｍ
電気二重層コンデンサの場合 ｇ＞０．０２５ｍｍ
セラミックコンデンサの場合 ｇ＞２８ｍｍ
と設定することによって、広帯域にわたり電気的ノイズを除去できる。
【００３５】
次に、ノイズフィルタ１０の第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素に、アルミ固体電解コンデンサを用いる場合について説明する。この場合は金属板１１として、所定の厚さで、形状が両端に第１電極部１５及び第２電極１６を備え且つ矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を有する箔状のアルミを用い、矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４の部分の表裏両面にエッチング処理により凹凸をつけ、その表裏両面に沿って誘電体１７として酸化皮膜を形成する。更に、その酸化皮膜の表面に導電性高分子層などの固体電解質層，グラファイト層及び銀塗料層をこの順序で含む対向金属層１８として形成し、銀塗料層と陰極端子７を銀ペースト等の導電性接着剤１９により接着すればよい。尚、矩形領域１２の形状は、上述した構造決定原理に基づき、所望の特性に応じて設定すればよい。
【００３６】
実施例２：
図４は、第２実施例を示す模式的な平面図である。尚、図４のＣ−Ｃ’線に沿った断面図及びＤ−Ｄ’線に沿った断面図は図示を省略しているが、それぞれ図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様になる。本実施例の構成は、金属板１１及び対向金属層１８の形状の一部が第１実施例の場合と異なるのみであるので、異なる部分について説明する。本実施例のノイズフィルタ２０では、金属板１１は、第１方向の中央部に平面形状が矩形の第１矩形領域２２を有し、第１方向の両端部である第１一端部２２ａ及び第１他端部２２ｂと第１電極部１５及び第２電極部１６の間にそれぞれ平面形状がやはり矩形の第２矩形領域２３及び第３矩形領域２４を備えている。第１矩形領域２２は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ１及びＷ１である。又、第２矩形領域２３は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ２及びＷ２（＜Ｗ１）で、第１方向の第２一端部２３ａ及び第２他端部２３ｂが第１電極部１５及び第１矩形領域２２の第１一端部２２ｂにそれぞれ接続し、第３矩形領域２４は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ３及びＷ３（＜Ｗ１）で、第１方向の第３一端部２４ａ及び第３他端部２４ｂが第２電極部１６及び第１矩形領域２２の第１他端部２２ａにそれぞれ接続する。本実施例においても、第１矩形領域２２の形状は、上述した構造決定原理に基づき、所望の特性に応じて設定することができる。
【００３７】
実施例３：
図５は、第３実施例の構成を示す図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図と（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は電気二重層コンデンサに含まれる一つの電気二重層セルの構成を示す断面斜視図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例のノイズフィルタ３０においては、第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素としてそれぞれが電気二重層コンデンサからなり平面形状がいずれも矩形状の第１容量部３２，第２容量部３３，及び第３容量部３４を用い、各容量部の陽極側と陰極側をいずれも金属板３１と陰極端子７にそれぞれ接続し、金属板３１の第１方向の両端である第１電極部３５及び第２電極部３６を第１陽極端子５及び第２陽極端子６にそれぞれ接続している。又、ｇ１＞ｇ２、且つｇ１＞ｇ３を満足している。この場合、各インピーダンス要素の伝送線路構造或いは分布定数回路構造を形成する各容量部において、それぞれの絶縁部内に複数の電気二重層セルを積層した構成とすることによって、耐電圧をより大とすることができる。即ち、第１インピーダンス要素の伝送線路構造を形成する第１容量部３２は絶縁部６２内に複数の第１電気二重層セル４２が積層され、第２インピーダンス要素の分布定数回路構造を形成する第２容量部３３は絶縁部６３内に複数の第２電気二重層セル４３が積層され、第３インピーダンス要素の分布定数回路構造を形成する第３容量部３４は絶縁部６４内に複数の第３電気二重層セル４４が積層されて、耐電圧をより大きくすることができる。
【００３８】
図５（ｃ）は、第１電気二重層セル４２を例として、電気二重層セルの概略構造を示す断面斜視図である。図５（ｃ）を参照すると、第１電気二重層セル４２は、ガスケット４２６の上下に配置された集電体４２１及び集電体４２２が陽極及び陰極を形成し、集電体４２１と導通する電解液４２３及び集電体４２２と導通する活性炭電極４２４が、電解液４２３を通過可能なセパレータ４２５を挟むように形成されている。第２電気二重層セル４３及び第３電気二重層セル４４の構造も、第１電気二重層セル４２の構造と同様であるので、これらの図示、説明は省略する。
【００３９】
尚、ノイズフィルタ３０においても、第２容量部３３或いは第３容量部３４の平面形状は、ノイズフィルタ１０或いはノイズフィルタ２０における第２インピーダンス要素或いは第３インピーダンス要素に対応する部分と同様の平面形状にしてもよい。
【００４０】
以上説明した通り、本発明の伝送線路型ノイズフィルタは、伝送線路構造を有する低インピーダンスの第１インピーダンス要素の両端と第１陽極端子及び第２陽極端子の間に、第１インピーダンス要素のインピーダンス値Ｚ１よりも十分高いインピーダンス値Ｚ２，Ｚ３を有する第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素をそれぞれ付加したことにより、ノイズフィルタを第１インピーダンス要素のみで構成した場合よりも更に高いノイズ除去効率を実現できる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施形態では第１インピーダンス要素の両端に第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素を備えた例で説明したが、第２インピーダンス要素と第３インピーダンス要素のいずれか一方だけを備えた構成であってもよい。
【００４２】
又、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素として、容量素子を用いた例で説明したが、インダクタンス素子であってもよい。
【００４３】
又、第１乃至第３インピーダンス要素を一体で形成するのではなく、それぞれのインピーダンス値の関係を満足し、且つ第１陽極端子と第２陽極端子との間の直流抵抗が十分小さく（通常１０ｍΩ以下）なるようにすれば、個別に形成した後組み立てるようにすることもできる。
【００４４】
又、実施形態は第１陽極端子、第２陽極端子及び陰極端子の３端子構成の例で説明したが、図６（ａ）に示すように４端子構成とし、ノイズフィルタ１ａの一端に第１陽極端子５及び第１陰極端子７ａを備え、他端に第２陽極端子６及び第２陰極端子７ｂを備えるようにしてもよい。このとき、少なくとも第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂを第１陰極端子７ａ及び第２陰極端子７ｂに接続すると共に、第１陰極端子７ａと第２陰極端子７ｂとの間の直流抵抗が十分小さく（通常１０ｍΩ以下）なるようにすればよい。更に、４端子構成とした場合は、図６（ｂ）のノイズフィルタ１ｂのように、第１インピーダンス要素２の中心導体２ａの一端と第１陽極端子５の間及び中心導体２ａの他端と第２陽極端子６との間にインダクタンス素子３０１及びインダクタンス素子４０１をそれぞれ接続し、第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂと第１陰極端子７ａ及び第２陰極端子７ｂとの間にインダクタンス素子３０２及びインダクタンス素子４０２をそれぞれ接続した構成としてもよい。この場合、インダクタンス素子３０１及びインダクタンス素子３０２が第２インピーダンス要素となり、インダクタンス素子４０１及びインダクタンス素子４０２が第３インピーダンス要素となる。
【００４５】
又、固体電解コンデンサとしてアルミ固体電解コンデンサの例を説明したが、たんたる固体電解コンデンサを用いることもできる。この場合は、金属板１１として、所定の厚さ、形状のタンタル板を用い、矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４の部分の表裏両面にタンタル粉末をプレス成形して焼結しタンタル焼結体を形成した後、このタンタル焼結体の表面に沿って誘電体１７として酸化タンタル皮膜を形成する。更に、その酸化タンタル皮膜の表面に導電性高分子層などの固体電解質層，グラファイト層及び銀塗料層をこの順序で含む対向金属層１８として形成し、銀塗料層と陰極端子７を銀ペースト等の導電性接着剤１９により接着すればよい。尚、タンタル焼結体は、タンタル粉末を含む泥漿から所定の厚さで金属板１１の矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を被覆する形状のグリーンシートを形成し、この所定形状のグリーンシートで金属板１１の両端の第１電極部１５及び第２電極部１６を露出させながら矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を挟み込んで、焼結することで形成することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタによれば、従来のように自己共振振動数の異なるノイズフィルタ（コンデンサ）を複数設置することなく、広帯域の周波数のノイズを高精度で除去することができる。すなわち、交流回路内に設置されるコンデンサにノイズ除去のための周波数帯域の設定といった面倒な作業を行う必要がなく、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝送線路型ノイズフィルタの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の伝送線路型ノイズフィルタの第１実施例を示す図で、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の伝送線路型ノイズフィルタにおける第１インピーダンス要素の伝送線路モデルである。
【図４】第２実施例を示す模式的な平面図である。
【図５】第３実施例の構成を示す図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図と（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は電気二重層コンデンサに含まれる一つの電気二重層セルの構成を示す断面斜視図である。
【図６】本発明の伝送線路型ノイズフィルタを４端子構成としたときの模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１０，２０，３０ ノイズフィルタ
２ 第１インピーダンス要素
２ａ 中心導体
２ｂ 陰極導体
３ 第２インピーダンス要素
４ 第３インピーダンス要素
５ 第１陽極端子
６ 第２陽極端子
７ 陰極端子
７ａ 第１陰極端子
７ｂ 第２陰極端子
８ 第１ノード
９ 第２ノード
１１，３１，１１１ 金属板
１２ 矩形領域
１２ａ，２２ａ 第１一端部
１２ｂ，２２ｂ 第１他端部
１３ 第１台形領域
１３ａ，２３ａ 第２一端部
１３ｂ，２３ｂ 第２他端部
１４ 第２台形領域
１４ａ，２４ａ 第３一端部
１４ｂ，２４ｂ 第３他端部
１５，３５ 第１電極部
１５ａ，１６ａ 接触部
１６，３６ 第２電極部
１７，１１７ 誘電体
１８，１１８ 対向金属層
１９ 導電性接着剤
２２ 第１矩形領域
２３ 第２矩形領域
２４ 第３矩形領域
３２ 第１容量部
３３ 第２容量部
３４ 第３容量部
４２ 第１電気二重層セル
４３ 第２電気二重層セル
４４ 第３電気二重層セル
５０ 実装基板
６２，６３，６４ 絶縁部
３０１，３０２，４０１，４０２ インダクタンス素子
４２１，４２２ 集電体
４２３ 電解液
４２４ 活性炭電極
４２５ セパレータ
４２６ ガスケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズフィルタに関し、特に広帯域で高周波特性に優れた伝送線路型ノイズフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術はＩＴ（Information Technology）産業を支える重要な技術である。最近ではコンピュータや通信関連機器だけでなく、家庭電化製品や車載用機器にもＬＳＩ等のデジタル回路技術が使用されている。
【０００３】
ＬＳＩなどで発生した高周波電流は、ＬＳＩ近傍にとどまらず、プリント回路基板等の実装回路基板内の広い範囲に広がり、信号配線やグランド配線に誘導結合し、信号ケーブルなどから電磁波として漏洩する。従来のアナログ回路の一部をデジタル回路に置き換えた回路や、アナログ入出力をもつデジタル回路など、アナログ回路とデジタル回路が混載される回路では、デジタル回路からアナログ回路への電磁干渉問題が深刻になってきている。
【０００４】
この対策には高周波電流の発生源であるＬＳＩを供給電源系から高周波的に分離すること、すなわち電源デカップリングの手法が有効である。従来からデカップリング用素子にはバイパスコンデンサなどのノイズフィルタが使用されてきており、電源デカップリングの動作原理は簡単明瞭だが、デジタル回路の高速化に対応できる低インピーダンスのノイズフィルタの開発は大幅に遅れていた。とくにコンデンサの自己共振現象のため高周波数領域まで低インピーダンスを維持するのは困難であった。
【０００５】
このため、より高速、高周波化されるデジタル回路に対応するためには、高周波数帯域までデカップリングを維持できる、低インピーダンスのノイズフィルタが望まれている。従来の交流回路に用いられるノイズフィルタとしてのコンデンサは、２端子構成の集中定数型ノイズフィルタを構成しており、固体電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサやセラミックコンデンサが多く用いられている。
【０００６】
これらのコンデンサを用いて交流回路内における電気的ノイズの除去を広い周波数帯域にわたって行う場合には、複数種類のコンデンサ、例えば自己共振振動数が異なるアルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の異種のコンデンサを交流回路内に複数備えることによって行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノイズフィルタにおいては、広帯域の周波数の電気的ノイズを除去するために使用する複数のノイズフィルタの選定が煩わしかった。また、異種のノイズフィルタを複数設置するためにコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
ＬＳＩなどの高速化、高周波数化に伴い、発生するノイズは広帯域化、高周波数化している。このようなノイズの除去に必要なノイズフィルタはより高性能なものが求められている。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、一個のノイズフィルタ素子でも、高速動作する電子部品から発せられる高周波数帯域を含む広帯域の電気的ノイズを効率よく濾波することができるノイズフィルタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、前記電気部品に接続される第１の電極端子と、前記電源に接続される第２の電極端子と、固定電位に接続される第３の電極端子と、板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する固体電解質層を含む第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体の酸化により形成され、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する誘電体層と、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルタ部と、を備え、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、縦続接続されている、ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、前記電気部品に接続される第１の電極端子と、前記電源に接続される第２の電極端子と、固定電位に接続される第３の電極端子と、板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する電気二重層コンデンサと、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルター部と、を備え、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ第１、第２及び第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、縦続接続されている、ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタが得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の伝送線路型ノイズフィルタの一実施形態の概略構成を示す模式図で、電子部品とこの電子部品を駆動する電源との間に本実施形態のノイズフィルタを挿入した状態を示す。図１を参照すると、本実施形態のノイズフィルタ１は、インピーダンス値Ｚ１を有する第１インピーダンス要素２と、インピーダンス値Ｚ２を有する第２インピーダンス要素３と、インピーダンス値Ｚ３を有する第３インピーダンス要素４と、第１陽極端子５と、第２陽極端子６と、陰極端子７を備え、所定の周波数Ｆｍより高い周波数領域でＺ１＜Ｚ２且つＺ１＜Ｚ３を満足している。
【００２４】
第１インピーダンス要素２は中心導体２ａと陰極導体２ｂからなっている。第１インピーダンス要素２の中心導体２ａの両端を第１ノード８及び第２ノード９とそれぞれ接続し、第２インピーダンス要素３の両端を第１ノード８及び第１陽極端子５とそれぞれ接続し、第３インピーダンス要素４の両端を第２陽極端子６及び第２ノード９とそれぞれ接続する。又、第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂは陰極端子７と接続する。又、第１インピーダンス要素２の中心導体２ａと陰極導体２ｂは、インピーダンス値がＺ１の伝送線路構造を形成している。
【００２５】
又、このノイズフィルタ１は、第１陽極端子５を第１電源ライン１０２を介して電子部品である例えばＬＳＩ１００の高電位側電源入力端子に接続し、第２陽極端子６を例えば第２電源ライン１０４を介してＤＣ電源１１０の高電位側出力端子に接続し、陰極端子７をＤＣ電源１１０の低電位側出力端子とＬＳＩ１００の低電位側電源入力端子とを接続する低電位側電源配線（以下、ＧＮＤラインとする）１０７とそれぞれ接続する。
【００２６】
次に、このノイズフィルタ１の動作を説明する。ＬＳＩ１００は、その動作に伴って、第１電源ライン１０２にノイズを発生させる。発生したノイズは第１電源ライン１０２を伝達していくが、ノイズフィルタ１の第１陽極端子５側に取り付けられた高インピーダンスの第２インピーダンス要素３で一部が反射し、ＬＳＩ１００側に戻される。残りのノイズはノイズフィルタ１内に侵入するが、大部分が低インピーダンスの第１インピーダンス要素２で陰極端子７を介してＧＮＤライン１０７にバイパスされ、やはりＬＳＩ１００に戻される。更に第１インピーダンス要素２を通過し第２ノード９まで伝達したノイズは第２ノード９と第２陽極端子６の間に取り付けられた高インピーダンスの第３インピーダンス要素４により反射し、ＬＳＩ１００側に戻される。このようにして第２電源ライン１０４側に伝達されるノイズは極く僅かに減衰する。
【００２７】
上述の通り、本実施形態のノイズフィルタ１は、伝送線路構造を有する低インピーダンスの第１インピーダンス要素２の両端と第１陽極端子５及び第２陽極端子６の間に、所定の周波数Ｆｍよりも高い周波数領域で第１インピーダンス要素２のインピーダンス値Ｚ１よりも十分高いインピーダンス値Ｚ２，Ｚ３を有する第２インピーダンス要素３及び第３インピーダンス要素４をそれぞれ付加したことにより、ノイズフィルタを第１インピーダンス要素２のみで構成した場合よりも更に高いノイズ除去効率を実現できる。
【００２８】
以下、上記実施形態のノイズフィルタの実施例について具体的に説明する。
実施例１：
図２は、第１実施例を示す図で、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。本実施例のノイズフィルタ１０は、図１における第１インピーダンス要素２、第２インピーダンス要素３、及び第３インピーダンス要素４が一体となった構成を有している。図２を参照すると、ノイズフィルタ１０は、第１導電体である略平板状の金属板１１と、誘電体１７を介して金属板１１に対向する第２導電体である対向金属層１８と、第１陽極端子５と、第２陽極端子６と、陰極端子７を備え、金属板１１の長手方向である第１方向の両端部の第１電極部１５の接触部１５ａ及び第２電極部１６の接触部１６ａを第１陽極端子５及び第２陽極端子６にそれぞれ例えば溶接等により接続し、対向金属層１８と陰極端子７を導電性接着剤１９により接続している。尚、第１陽極端子５，第２陽極端子６，及び陰極端子７は例えば実装基板５０上に設けられている。
【００２９】
金属板１１は、第１方向の中央部に平面形状が矩形の矩形領域１２を有し、第１方向の両端部である第１一端部１２ａ及び第１他端部１２ｂと第１電極部１５及び第２電極部１６の間にそれぞれ平面形状が台形の第１台形領域１３及び第２台形領域１４を備えている。矩形領域１２は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ１及びＷ１である。又、第１台形領域１３は第１方向の長さがｇ２で、第２方向の長さは、矩形領域１２の第１他端部１２ｂに接続する第２他端部１３ｂの長さがＷ21（＝Ｗ１）であり、第１電極部１５に接続する第２一端部１３ａの長さがＷ22である。更に、第２台形領域１４は第１方向の長さがｇ３で、第２方向の長さは、矩形領域１２の第１一端部１２ａに接続する第３一端部１４ａの長さがＷ31であり、第２電極部１６に接続する第３他端部１４ｂの長さがＷ32（＝Ｗ31）である。又、Ｗ22＜Ｗ１且つＷ32＜Ｗ１である。尚、通常はｇ１＞ｇ２，且つｇ１＞ｇ３である。
【００３０】
上記構成により、矩形領域１２の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする伝送線路構造を有する第１インピーダンス要素を形成し、第１台形領域１３の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする分布定数回路構造を有する第２インピーダンス要素を形成し、第２台形領域１４の部分が金属板１１を中心導体とし対向金属層１８を陰極導体とする分布定数回路構造を有する第３インピーダンス要素を形成している。又、上記の通りＷ22＜Ｗ１且つＷ32＜Ｗ１となっているので、第１インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ01は、第２インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ02及び第３インピーダンス要素の特性インピーダンスＺ03のいずれよりも小さくなっている。
【００３１】
本実施例のノイズフィルタ１０は、第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素を、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ、セラミックコンデンサ等で形成できる。
【００３２】
ここで伝送線路構造を有しノイズの大部分を除去する第１インピーダンス要素の構造決定について説明する。先ず、図３に示すような内部の金属板１１１を誘電体１１７を介して一対の対向金属層１１８で挟んだ構成の伝送線路モデルにおいて、単位長さあたりの容量Ｃ及びインダクタンスＬは、真空の誘電率及び透磁率をそれぞれε０及びμ０とし、誘電体の比誘電率及び厚みをそれぞれεｒ及びｄとして、
Ｃ＝４ε０・εｒＷ／ｄ
Ｌ＝１／４・μ０・ｄ／Ｗ
と、表すことができる。これにより、この伝送線路モデルの特性インピーダンスＺ０は次のようになる。
Ｃ＝４・ε０・εｕ・Ｗ／ｈより、
εｕ＝１／（４ε０）・Ｃ・ｈ／Ｗ
となる。ここで前述のような一般的なアルミ固体電解コンデンサの場合、単位長さ当たりの静電容量、及び伝送線路形成部（ここでは酸化皮膜の形成されたエッチング層）の実効厚み、幅の値は、
Ｃ＝１．６５×１０−２（Ｆ／ｍ）
ｈ＝１．５×１０−４（ｍ）、Ｗ＝１．０×１０−２（ｍ）
のようになるので、真空の誘電率ε０を８．８５×１０−１２（Ｆ／ｍ）とすると、等価的比誘電率εｕは７．０×１０６となる。
【００３３】
また、同様に一般的な電気二重層コンデンサの場合、単位長さ当たりの静電容量、及び伝送線路形成部（ここでは上下の集電体にはさまれた部分）の実効厚み、幅はおよそ以下のような値であるので
Ｃ＝３．５４×１０１（Ｆ／ｍ）
ｈ＝１×１０−４（ｍ）、Ｗ＝１×１０−２（ｍ）
等価的比誘電率εｕは１．０×１０１０となる。セラミックコンデンサでは伝送線路形成部が均一なセラミック材料そのものからなる場合、等価的比誘電率はセラミック材料の比誘電率そのものであり、８．０×１０３程度である。前述の特性インピーダンスの式において、誘電体の比誘電率εｒに各コンデンサの等価的比誘電率εｕを使用し、ｄに実効厚みｈを使用すると特性インピーダンスは次のようになる。
Ｚ０＝１／４・（ｈ／Ｗ）・（μ０／ε０・εｕ）１／２
また、十分な電気的ノイズの除去を行うためには、特性インピーダンスを０．１Ω以下とすることが望まれているので、特性インピーダンスが０．１Ω以下になる条件は
Ｗ／ｈ＞２．５（μ０／ε０・εｕ）１／２
である。真空の誘電率ε０を８．８５×１０−１２（Ｆ／ｍ）とし、真空の透磁率μ０を１．２６×１０−６（Ｈ／ｍ）とし、各コンデンサにおいてのεｕの値を代入すると
アルミ固体電解コンデンサでは、Ｗ／ｈ＞０．３６
電気二重層コンデンサでは、Ｗ／ｈ＞０．００９
セラミックコンデンサでは、Ｗ／ｈ＞１１
となる。
【００３４】
更に、伝送線路形成部での波長λ（ｍ）は、誘電体による波長短縮を考慮すると、以下の式で計算できる。
λ＝ｃ／（ｆ・εｒ １／２）
但し、ｃ：光速（＝３．０×１０８（ｍ／ｓ））、ｆ：周波数（Ｈｚ）
一般に要求されるノイズ規制の周波数範囲を３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚと設定した場合、最も波長の長くなる３０ＭＨｚでの波長の値は、εｒをεｕの値で計算すると、
アルミ電解コンデンサでは３．８ｍｍ
電気二重層コンデンサでは０．１ｍｍ
セラミックコンデンサでは１１２ｍｍ
である。ここで、減衰を十分に行うためには、伝送線路形成部の長辺方向の長さｇを１／４波長以上とすることが望ましい。従って、それぞれを伝送線路形成部に採用した場合についてみると、
アルミ電解コンデンサの場合 ｇ＞０．９５ｍｍ
電気二重層コンデンサの場合 ｇ＞０．０２５ｍｍ
セラミックコンデンサの場合 ｇ＞２８ｍｍ
と設定することによって、広帯域にわたり電気的ノイズを除去できる。
【００３５】
次に、ノイズフィルタ１０の第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素に、アルミ固体電解コンデンサを用いる場合について説明する。この場合は金属板１１として、所定の厚さで、形状が両端に第１電極部１５及び第２電極１６を備え且つ矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を有する箔状のアルミを用い、矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４の部分の表裏両面にエッチング処理により凹凸をつけ、その表裏両面に沿って誘電体１７として酸化皮膜を形成する。更に、その酸化皮膜の表面に導電性高分子層などの固体電解質層，グラファイト層及び銀塗料層をこの順序で含む対向金属層１８として形成し、銀塗料層と陰極端子７を銀ペースト等の導電性接着剤１９により接着すればよい。尚、矩形領域１２の形状は、上述した構造決定原理に基づき、所望の特性に応じて設定すればよい。
【００３６】
実施例２：
図４は、第２実施例を示す模式的な平面図である。尚、図４のＣ−Ｃ’線に沿った断面図及びＤ−Ｄ’線に沿った断面図は図示を省略しているが、それぞれ図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様になる。本実施例の構成は、金属板１１及び対向金属層１８の形状の一部が第１実施例の場合と異なるのみであるので、異なる部分について説明する。本実施例のノイズフィルタ２０では、金属板１１は、第１方向の中央部に平面形状が矩形の第１矩形領域２２を有し、第１方向の両端部である第１一端部２２ａ及び第１他端部２２ｂと第１電極部１５及び第２電極部１６の間にそれぞれ平面形状がやはり矩形の第２矩形領域２３及び第３矩形領域２４を備えている。第１矩形領域２２は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ１及びＷ１である。又、第２矩形領域２３は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ２及びＷ２（＜Ｗ１）で、第１方向の第２一端部２３ａ及び第２他端部２３ｂが第１電極部１５及び第１矩形領域２２の第１一端部２２ｂにそれぞれ接続し、第３矩形領域２４は第１方向及び第２方向の長さがそれぞれｇ３及びＷ３（＜Ｗ１）で、第１方向の第３一端部２４ａ及び第３他端部２４ｂが第２電極部１６及び第１矩形領域２２の第１他端部２２ａにそれぞれ接続する。本実施例においても、第１矩形領域２２の形状は、上述した構造決定原理に基づき、所望の特性に応じて設定することができる。
【００３７】
実施例３：
図５は、第３実施例の構成を示す図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図と（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は電気二重層コンデンサに含まれる一つの電気二重層セルの構成を示す断面斜視図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例のノイズフィルタ３０においては、第１インピーダンス要素、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素としてそれぞれが電気二重層コンデンサからなり平面形状がいずれも矩形状の第１容量部３２，第２容量部３３，及び第３容量部３４を用い、各容量部の陽極側と陰極側をいずれも金属板３１と陰極端子７にそれぞれ接続し、金属板３１の第１方向の両端である第１電極部３５及び第２電極部３６を第１陽極端子５及び第２陽極端子６にそれぞれ接続している。又、ｇ１＞ｇ２、且つｇ１＞ｇ３を満足している。この場合、各インピーダンス要素の伝送線路構造或いは分布定数回路構造を形成する各容量部において、それぞれの絶縁部内に複数の電気二重層セルを積層した構成とすることによって、耐電圧をより大とすることができる。即ち、第１インピーダンス要素の伝送線路構造を形成する第１容量部３２は絶縁部６２内に複数の第１電気二重層セル４２が積層され、第２インピーダンス要素の分布定数回路構造を形成する第２容量部３３は絶縁部６３内に複数の第２電気二重層セル４３が積層され、第３インピーダンス要素の分布定数回路構造を形成する第３容量部３４は絶縁部６４内に複数の第３電気二重層セル４４が積層されて、耐電圧をより大きくすることができる。
【００３８】
図５（ｃ）は、第１電気二重層セル４２を例として、電気二重層セルの概略構造を示す断面斜視図である。図５（ｃ）を参照すると、第１電気二重層セル４２は、ガスケット４２６の上下に配置された集電体４２１及び集電体４２２が陽極及び陰極を形成し、集電体４２１と導通する電解液４２３及び集電体４２２と導通する活性炭電極４２４が、電解液４２３を通過可能なセパレータ４２５を挟むように形成されている。第２電気二重層セル４３及び第３電気二重層セル４４の構造も、第１電気二重層セル４２の構造と同様であるので、これらの図示、説明は省略する。
【００３９】
尚、ノイズフィルタ３０においても、第２容量部３３或いは第３容量部３４の平面形状は、ノイズフィルタ１０或いはノイズフィルタ２０における第２インピーダンス要素或いは第３インピーダンス要素に対応する部分と同様の平面形状にしてもよい。
【００４０】
以上説明した通り、本発明の伝送線路型ノイズフィルタは、伝送線路構造を有する低インピーダンスの第１インピーダンス要素の両端と第１陽極端子及び第２陽極端子の間に、第１インピーダンス要素のインピーダンス値Ｚ１よりも十分高いインピーダンス値Ｚ２，Ｚ３を有する第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素をそれぞれ付加したことにより、ノイズフィルタを第１インピーダンス要素のみで構成した場合よりも更に高いノイズ除去効率を実現できる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施形態では第１インピーダンス要素の両端に第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素を備えた例で説明したが、第２インピーダンス要素と第３インピーダンス要素のいずれか一方だけを備えた構成であってもよい。
【００４２】
又、第２インピーダンス要素及び第３インピーダンス要素として、容量素子を用いた例で説明したが、インダクタンス素子であってもよい。
【００４３】
又、第１乃至第３インピーダンス要素を一体で形成するのではなく、それぞれのインピーダンス値の関係を満足し、且つ第１陽極端子と第２陽極端子との間の直流抵抗が十分小さく（通常１０ｍΩ以下）なるようにすれば、個別に形成した後組み立てるようにすることもできる。
【００４４】
又、実施形態は第１陽極端子、第２陽極端子及び陰極端子の３端子構成の例で説明したが、図６（ａ）に示すように４端子構成とし、ノイズフィルタ１ａの一端に第１陽極端子５及び第１陰極端子７ａを備え、他端に第２陽極端子６及び第２陰極端子７ｂを備えるようにしてもよい。このとき、少なくとも第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂを第１陰極端子７ａ及び第２陰極端子７ｂに接続すると共に、第１陰極端子７ａと第２陰極端子７ｂとの間の直流抵抗が十分小さく（通常１０ｍΩ以下）なるようにすればよい。更に、４端子構成とした場合は、図６（ｂ）のノイズフィルタ１ｂのように、第１インピーダンス要素２の中心導体２ａの一端と第１陽極端子５の間及び中心導体２ａの他端と第２陽極端子６との間にインダクタンス素子３０１及びインダクタンス素子４０１をそれぞれ接続し、第１インピーダンス要素２の陰極導体２ｂと第１陰極端子７ａ及び第２陰極端子７ｂとの間にインダクタンス素子３０２及びインダクタンス素子４０２をそれぞれ接続した構成としてもよい。この場合、インダクタンス素子３０１及びインダクタンス素子３０２が第２インピーダンス要素となり、インダクタンス素子４０１及びインダクタンス素子４０２が第３インピーダンス要素となる。
【００４５】
又、固体電解コンデンサとしてアルミ固体電解コンデンサの例を説明したが、たんたる固体電解コンデンサを用いることもできる。この場合は、金属板１１として、所定の厚さ、形状のタンタル板を用い、矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４の部分の表裏両面にタンタル粉末をプレス成形して焼結しタンタル焼結体を形成した後、このタンタル焼結体の表面に沿って誘電体１７として酸化タンタル皮膜を形成する。更に、その酸化タンタル皮膜の表面に導電性高分子層などの固体電解質層，グラファイト層及び銀塗料層をこの順序で含む対向金属層１８として形成し、銀塗料層と陰極端子７を銀ペースト等の導電性接着剤１９により接着すればよい。尚、タンタル焼結体は、タンタル粉末を含む泥漿から所定の厚さで金属板１１の矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を被覆する形状のグリーンシートを形成し、この所定形状のグリーンシートで金属板１１の両端の第１電極部１５及び第２電極部１６を露出させながら矩形領域１２，第１台形領域１３，及び第２台形領域１４を挟み込んで、焼結することで形成することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る伝送線路型ノイズフィルタによれば、従来のように自己共振振動数の異なるノイズフィルタ（コンデンサ）を複数設置することなく、広帯域の周波数のノイズを高精度で除去することができる。すなわち、交流回路内に設置されるコンデンサにノイズ除去のための周波数帯域の設定といった面倒な作業を行う必要がなく、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝送線路型ノイズフィルタの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の伝送線路型ノイズフィルタの第１実施例を示す図で、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の伝送線路型ノイズフィルタにおける第１インピーダンス要素の伝送線路モデルである。
【図４】第２実施例を示す模式的な平面図である。
【図５】第３実施例の構成を示す図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図と（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は電気二重層コンデンサに含まれる一つの電気二重層セルの構成を示す断面斜視図である。
【図６】本発明の伝送線路型ノイズフィルタを４端子構成としたときの模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１０，２０，３０ ノイズフィルタ
２ 第１インピーダンス要素
２ａ 中心導体
２ｂ 陰極導体
３ 第２インピーダンス要素
４ 第３インピーダンス要素
５ 第１陽極端子
６ 第２陽極端子
７ 陰極端子
７ａ 第１陰極端子
７ｂ 第２陰極端子
８ 第１ノード
９ 第２ノード
１１，３１，１１１ 金属板
１２ 矩形領域
１２ａ，２２ａ 第１一端部
１２ｂ，２２ｂ 第１他端部
１３ 第１台形領域
１３ａ，２３ａ 第２一端部
１３ｂ，２３ｂ 第２他端部
１４ 第２台形領域
１４ａ，２４ａ 第３一端部
１４ｂ，２４ｂ 第３他端部
１５，３５ 第１電極部
１５ａ，１６ａ 接触部
１６，３６ 第２電極部
１７，１１７ 誘電体
１８，１１８ 対向金属層
１９ 導電性接着剤
２２ 第１矩形領域
２３ 第２矩形領域
２４ 第３矩形領域
３２ 第１容量部
３３ 第２容量部
３４ 第３容量部
４２ 第１電気二重層セル
４３ 第２電気二重層セル
４４ 第３電気二重層セル
５０ 実装基板
６２，６３，６４ 絶縁部
３０１，３０２，４０１，４０２ インダクタンス素子
４２１，４２２ 集電体
４２３ 電解液
４２４ 活性炭電極
４２５ セパレータ
４２６ ガスケット
Claims (2)
- 電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、
前記電気部品に接続される第１の電極端子と、
前記電源に接続される第２の電極端子と、
固定電位に接続される第３の電極端子と、
板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する固体電解質層を含む第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体の酸化により形成され、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する誘電体層と、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルタ部と、を備え、
前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、
前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、
前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、
前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、
前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ
前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、
縦続接続されている、
ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタ。 - 電気部品と電源との間に接続され、直流電流を通過させる一方で交流電流を減衰させる伝送線路型ノイズフィルタにおいて、
前記電気部品に接続される第１の電極端子と、
前記電源に接続される第２の電極端子と、
固定電位に接続される第３の電極端子と、
板状の第１の金属導電体と、該第１の金属導電体と対向する第２の金属導電体と、前記第１の金属導電体と前記第２の金属導電体との間に位置する電気二重層コンデンサと、をそれぞれ備えた、第１、第２及び第３の分布定数伝送線路型フィルター部と、を備え、
前記第２及び前記第３のフィルタ部は、それぞれ、前記第１のフィルタ部よりも大きいインピーダンスを有し、
前記第１、前記第２及び前記第３のフィルタ部は、
前記第１のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２のフィルタ部の前記第２の金属導電体及び前記第３のフィルタ部の前記第３の金属導電体に電気的に接続され、
前記第２のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第１の電極端子に電気的に接続され、
前記第３のフィルタ部の前記第１の金属導電体は、前記第２の電極端子に電気的に接続され、かつ
第１、第２及び第３のフィルタ部のそれぞれの前記第２の金属導電体は、前記第３の電極端子に電気的に接続されることによって、
縦続接続されている、
ことを特徴とする伝送線路型ノイズフィルタ。
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