JP4150394B2

JP4150394B2 - 積層型フィルタの製造方法

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Publication number: JP4150394B2
Application number: JP2005285250A
Authority: JP
Inventors: 高弘佐藤; 賢太郎吉田; 正志折原; 修美熊谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007096926A; US7277270B2; KR20070036681A; KR101258423B1; US20070069836A1

Description

本発明は、積層型フィルタの製造方法に関する。

従来の積層型フィルタとして、インダクタ部及びバリスタ部を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような積層型フィルタにおいては、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加されると、急激に電流が流れることでバリスタ効果が発揮される。
特許第２７１６０２２号公報

しかしながら、上述したような積層型フィルタにあっては、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって積層型フィルタを通過してしまう場合がある。本来、バリスタ部は、ある程度の静電容量をもっているため、急激に流れた電流がノイズとならないノイズの除去作用を有しているが、例えば積層型フィルタの小型化によってバリスタ部の静電容量が小さくなると、ノイズの除去作用が低下し、急激に流れた電流がノイズとなって積層型フィルタを通過してしまう。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを防止することができる積層型フィルタを製造するための積層型フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る積層型フィルタの製造方法は、電気的に接続されることによりインダクタ部を構成する導体部が形成され、且つ複数積層されることにより第１の積層部を構成する絶縁体層となるグリーンシートと、バリスタ部を構成する第１のバリスタ電極及び第２のバリスタ電極が形成され、且つ複数積層されることにより第２の積層部を構成するバリスタ層となるグリーンシートと、を所定の順序で積層して圧着し、所定の温度で焼成して、第１の積層部及び第２の積層部を有する積層体を得る工程と、積層体に第１の端子電極、第２の端子電極及び第３の端子電極を形成し、インダクタ部の一端を第１の端子電極と電気的に接続すると共に、インダクタ部の他端を第２の端子電極と電気的に接続し、第１のバリスタ電極を第１の端子電極又は第２の端子電極と電気的に接続すると共に、第２のバリスタ電極を第３の端子電極と電気的に接続する工程と、を備え、導体部は、インダクタ部が４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有し、且つ第１の積層部の焼成温度よりも高い第２の積層部の焼成温度以上の融点を有するように、銀及びパラジウムを含む材料により形成され、第１のバリスタ電極及び第２のバリスタ電極は、第１の積層部の焼成温度よりも高い第２の積層部の焼成温度以上の融点を有するように、銀及びパラジウムを含む材料により形成され、所定の温度は、第２の積層部の焼成温度であることを特徴とする。

この積層型フィルタの製造方法によって製造された積層型フィルタは、インダクタ部及びバリスタ部を備えており、インダクタ部は、４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有している。これにより、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを阻止する効果（いわゆる、ダンピング効果）が奏されることになる。

このとき、導体部が銀（Ａｇ）及びパラジウム（Ｐｄ）を含む材料により形成されているため、例えばＡｇを主成分とする材料により導体部が形成されている場合に比べて、インダクタ部の直流抵抗を確実に高くすることができる。更に、例えばＡｇを主成分とする材料により導体部が形成されている場合に比べて、導体部の融点を確実に上げることができるため、積層型フィルタの製造過程において積層体を焼成する際に、一般的に第１の積層部の焼成温度より高い第２の積層部の焼成温度で、積層体を一体的に焼成することが可能になる。

本発明に係る積層型フィルタにおいては、第１の積層部と第２の積層部との間には、絶縁体層の熱膨張率とバリスタ層の熱膨張率との間の熱膨張率を有する中間層が積層されていることが好ましい。これにより、絶縁体層の熱膨張率とバリスタ層の熱膨張率との差によって積層体にクラックやデラミネーションが発生するのを防止することができる。更に、絶縁体層からバリスタ層への成分の拡散、及びバリスタ層から絶縁体層への成分の拡散を防止することができ、絶縁体層の特性及びバリスタ層の特性のそれぞれを所定の特性に維持することが可能になる。

本発明によれば、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを防止することができる。

以下、本発明に係る積層型フィルタの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１に示されるように、積層型フィルタ１は、直方体状の積層体２を備えている。積層体２において、その長手方向における両端部には、入力端子電極（第１の端子電極）３及び出力端子電極（第２の端子電極）４が形成されており、その長手方向と直交する方向における両端面には、一対のグランド端子電極（第３の端子電極）５が形成されている。

積層体２は、図２に示されるように、複数の絶縁体層６_１〜６_９が積層されてなる積層部（第１の積層部）７、複数のバリスタ層８_１〜８_４が積層されてなる積層部（第２の積層部）９、及び積層部７と積層部９との間に位置する複数の中間層１１_１〜１１_３が積層部７，９の積層方向に積層されることで構成されている。

絶縁体層６_１〜６_９は、電気的絶縁性を有する材料により長方形薄板状に形成されており、入力端子電極３が形成される縁部から時計回りに縁部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有している。また、バリスタ層８_１〜８_４は、電圧非直線性を有する材料により長方形薄板状に形成されており、入力端子電極３が形成される縁部から時計回りに縁部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有している。更に、中間層１１_１〜１１_３は、絶縁体層６_１〜６_９の熱膨張率とバリスタ層８_１〜８_４の熱膨張率との間の熱膨張率を有する材料により長方形薄板状に形成されている。

積層部７において、絶縁体層６_３，６_７上のそれぞれには、縁部６ｂ、縁部６ｃ及び縁部６ｄに沿って延在する導体部１２_１，１２_２が形成されており、絶縁体層６_５上には、縁部６ｄ、縁部６ａ及び縁部６ｂに沿って延在する導体部１２_３が形成されている。また、絶縁体層６_４，６_８上のそれぞれには、縁部６ａ、縁部６ｂ及び縁部６ｃに沿って延在する導体部１２_４，１２_５が形成されており、絶縁体層６_６上には、縁部６ｃ、縁部６ｄ及び縁部６ａに沿って延在する導体部１２_６が形成されている。更に、絶縁体層６_２上には、入力端子電極３と接続された導体部１２_７が形成されており、絶縁体層６_９上には、出力端子電極４と接続された導体部１２_８が形成されている。

そして、導体部１２_１の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部と導体部１２_４の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とは、絶縁体層６_３に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。また、導体部１２_４の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部と導体部１２_３の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部とは、絶縁体層６_４に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、導体部１２_３の縁部６ｂ側且つ縁部６ｃ側の端部と導体部１２_６の縁部６ｂ側且つ縁部６ｃ側の端部とは、絶縁体層６_５に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。更に、導体部１２_６の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部と導体部１２_２の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部とは、絶縁体層６_６に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、導体部１２_２の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部と導体部１２_５の縁部６ｄ側且つ縁部６ａ側の端部とは、絶縁体層６_７に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。

また、導体部１２_７と導体部１２_１の縁部６ａ側且つ縁部６ｂ側の端部とは、絶縁体層６_２に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、導体部１２_８と導体部１２_５の縁部６ｃ側且つ縁部６ｄ側の端部とは、絶縁体層６_８に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。

以上により、積層型フィルタ１は、積層部７内に形成された複数の導体部１２_１〜１２_８が電気的に接続されることにより構成されたインダクタ部１０を備え、インダクタ部１０は、一端が入力端子電極３と電気的に接続されると共に、他端が出力端子電極４と電気的に接続されることになる。なお、導体部１２_１〜１２_８は、Ａｇ及びＰｄを含む材料により形成されており、インダクタ部１０は、その両端で４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有している。

積層部９において、バリスタ層８_３上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ｃに到達して出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極（第１のバリスタ電極）１６が形成されている。また、バリスタ層８_２上には、その中央部を縁部８ａに沿って延在し、両端が縁部８ｂ及び縁部８ｄに到達してグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極（第２のバリスタ電極）１７が形成されている。

これにより、積層型フィルタ１は、出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_２を挟んで積層部９内に形成されることにより構成されたバリスタ部２０を備えることになる。なお、ホット電極１６及びグランド電極１７は、Ａｇ及びＰｄを含む材料により形成されている。

次に、上述した積層型フィルタ１の製造方法について説明する。

まず、絶縁体層６_１〜６_９となるグリーンシートを用意する。このグリーンシートは、例えば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト或いはＮｉ−Ｃｕ系フェライト等を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで、例えば、厚さが２０μｍ程度となるように形成される。

また、バリスタ層８_１〜８_４となるグリーンシートを用意する。このグリーンシートは、例えば、ＺｎＯ、Ｐｒ_６Ｏ_１１、ＣｏＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｉＯ_２、Ｋ_２ＣＯ_３及びＡｌ_２Ｏ_３の混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで、例えば、厚さが３０μｍ程度となるように形成される。

更に、中間層１１_１〜１１_３となるグリーンシートを用意する。このグリーンシートは、例えば、ＺｎＯ及びＦｅ_２Ｏ_３を主成分とする混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで、例えば、厚さが２０μｍ程度となるように形成される。

続いて、絶縁体層６_２〜６_８となるグリーンシートの所定の位置（すなわち、導体部１２_１〜１２_７に対してスルーホールを形成すべき位置）に、レーザ加工等によってスルーホールを形成する。

続いて、絶縁体層６_２〜６_９となるグリーンシート上に、導体部１２_１〜１２_８に対応する導体パターンを形成する。この導体パターンは、Ａｇ及びＰｄを主成分とする導体ペーストをグリーンシート上にスクリーン印刷することで、例えば、焼成後の厚さが７μｍ程度となるように形成される。なお、絶縁体層６_２〜６_８となるグリーンシートに形成されたスルーホール内には、グリーンシート上への導体ペーストのスクリーン印刷によって、導体ペーストが充填される。

また、バリスタ層８_２，８_３となるグリーンシート上に、ホット電極１６及びグランド電極１７に対応する導体パターンを形成する。この導体パターンは、Ａｇ及びＰｄを主成分とする導体ペーストをグリーンシート上にスクリーン印刷することで、例えば、焼成後の厚さが１．５μｍ程度となるように形成される。

続いて、絶縁体層６_１〜６_９となるグリーンシート、バリスタ層８_１〜８_４となるグリーンシート、及び中間層１１_１〜１１_３となるグリーンシートを所定の順序で積層して圧着し、チップ単位に切断する。その後、所定の温度（例えば、１２００℃程度の温度）で焼成して、積層体２を得る。

続いて、積層体２の外表面に、入力端子電極３、出力端子電極４及びグランド端子電極５を形成して、積層型フィルタ１を完成させる。各端子電極３〜５は、積層体２の外表面に、Ａｇを主成分とする導体ペーストを転写して所定の温度（例えば、７００℃〜８００℃の温度）で焼付けを行い、更に、Ｎｉ／Ｓｎ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、又はＮｉ／Ａｇを用いた電気めっきを施すことで、形成される。

以上説明したように、積層型フィルタ１は、図３に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０によってＬ型の回路を構成し、インダクタ部１０は、４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有することになる。これにより、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを阻止することができる。

また、導体部１２_１〜１２_８は、Ａｇ及びＰｄを含む材料により形成されている。これにより、例えばＡｇを主成分とする材料により導体部１２_１〜１２_８が形成されている場合に比べて、インダクタ部１０の直流抵抗を確実に高くすることができる。更に、例えばＡｇを主成分とする材料により導体部１２_１〜１２_８が形成されている場合に比べて、導体部１２_１〜１２_８の融点を確実に上げることができるため、積層型フィルタ１の製造過程において積層体２を焼成する際に、一般的に積層部７の焼成温度（例えば、８７０℃程度の温度）より高い積層部９の焼成温度（例えば、１２００℃程度の温度）で、積層体２を一体的に焼成することが可能になる。

また、積層部７と積層部９との間には、絶縁体層６_１〜６_９の熱膨張率とバリスタ層８_１〜８_４の熱膨張率との間の熱膨張率を有する中間層１１_１〜１１_３が積層されている。これにより、絶縁体層６_１〜６_９の熱膨張率とバリスタ層８_１〜８_４の熱膨張率との差によって積層体２にクラックやデラミネーションが発生するのを防止することができる。更に、絶縁体層６_９等からバリスタ層８_１等への成分の拡散、及びバリスタ層８_１等から絶縁体層６_９等への成分の拡散を防止することができ、絶縁体層６_９等の特性及びバリスタ層８_１等の特性のそれぞれを所定の特性に維持することが可能になる。なお、インダクタ部１０の導体部１２_８とバリスタ部２０のグランド電極１７との「積層部７，９の積層方向に沿っての距離」は、１００μｍ以上に設定されることが好ましい。
［第２の実施形態］

第２の実施形態に係る積層型フィルタ１は、積層部９の構成において第１の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図４に示されるように、積層部９は、複数のバリスタ層８_１〜８_６が積層されて構成されている。バリスタ層８_３上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ｃに到達して出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６_１が形成されており、バリスタ層８_５上には、その中央部を縁部８ｂに沿って延在し、一端が縁部８ａに到達して入力端子電極３と電気的に接続されたホット電極１６_２が形成されている。また、バリスタ層８_２，８_４上のそれぞれには、その中央部を縁部８ａに沿って延在し、両端が縁部８ｂ及び縁部８ｄに到達してグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７が形成されている。

これにより、積層型フィルタ１は、出力端子電極４と電気的に接続されたホット電極１６_１、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_２を挟んで積層部９内に形成されることにより構成されたバリスタ部２０_１と、入力端子電極３と電気的に接続されたホット電極１６_２、及びグランド端子電極５と電気的に接続されたグランド電極１７がバリスタ層８_４を挟んで積層部９内に形成されることにより構成されたバリスタ部２０_２とを備えることになる。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図５に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０_１，２０_２によってπ型の回路を構成し、インダクタ部１０は、４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有することになる。これにより、バリスタ電圧を越える高い電圧のノイズが入力に印加された際に、バリスタ効果によって急激に流れた電流がノイズとなって通過するのを阻止することができる。
［第３の実施形態］

第３の実施形態に係る積層型フィルタ１は、アレイ状に構成されている点で第１の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図６に示されるように、積層体２において、その長手方向と直交する方向における両端面には、４対のグランド端子電極５が並設されている。そして、図７に示されるように、積層部７内には、４組のインダクタ部１０が並設されており、積層部９内には、４組のバリスタ部２０が並設されている。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図８に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０によって４組のＬ型の回路を構成することになる。このようにアレイ状に構成された積層型フィルタ１によっても、ダンピング効果が奏される。
［第４の実施形態］

第４の実施形態に係る積層型フィルタ１は、アレイ状に構成されている点で第２の実施形態に係る積層型フィルタ１と相違している。

すなわち、図９に示されるように、積層部７内には、４組のインダクタ部１０が並設されており、積層部９内には、４組のバリスタ部２０_１及び４組のバリスタ部２０_２が並設されている。

以上のように構成された積層型フィルタ１は、図１０に示されるように、インダクタ部１０及びバリスタ部２０_１，２０_２によって４組のπ型の回路を構成することになる。このようにアレイ状に構成された積層型フィルタ１によっても、ダンピング効果が奏される。

下記の表１は、導体部１２_１〜１２_８に含まれるＡｇ及びＰｄの比率（重量パーセント）と、インダクタ部１０の直流抵抗との関係を示すものである。この表１から、Ｐｄの比率を増加させると直流抵抗が高くなる傾向があり、また、Ａｇ及びＰｄの比率を変化させることで直流抵抗を容易に調整し得ることが分かる。なお、表１のデータは、完成寸法が２０１０（長さ２．０ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）であり、且つインダクタ部のターン数が１０．５Ｔである４連アレイ状の積層型フィルタについてのものである。

本発明は、上述した第１〜第４の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態に係る積層型フィルタ１においては、積層部７と積層部９との間に複数の中間層１１_１〜１１_３が積層されていたが、本発明に係る積層型フィルタにおいては、中間層は存在しなくてもよい。この場合、インダクタ部を形成する絶縁層には、ＺｎＯ、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｉＯ_２及びＫ_２ＣＯ_３の混合粉を原料としたスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布することで形成されたグリーンシートを用いることが好ましい。

第１の実施形態に係る積層型フィルタの斜視図である。第１の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。第１の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第２の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。第２の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの斜視図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。第３の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。第４の実施形態に係る積層型フィルタの積層体の分解斜視図である。第４の実施形態に係る積層型フィルタの等価回路図である。

符号の説明

１…積層型フィルタ、２…積層体、３…入力端子電極（第１の端子電極）、４…出力端子電極（第２の端子電極）、５…グランド端子電極（第３の端子電極）、６_１〜６_９…絶縁体層、７…積層部（第１の積層部）、８_１〜８_６…バリスタ層、９…積層部（第２の積層部）、１０…インダクタ部、１１_１〜１１_３…中間層、１２_１〜１２_８…導体部、１６，１６_１，１６_２…ホット電極（第１のバリスタ電極）、１７…グランド電極（第２のバリスタ電極）、２０，２０_１，２０_２…バリスタ部。

Claims

電気的に接続されることによりインダクタ部を構成する導体部が形成され、且つ複数積層されることにより第１の積層部を構成する絶縁体層となるグリーンシートと、バリスタ部を構成する第１のバリスタ電極及び第２のバリスタ電極が形成され、且つ複数積層されることにより第２の積層部を構成するバリスタ層となるグリーンシートと、を所定の順序で積層して圧着し、所定の温度で焼成して、前記第１の積層部及び前記第２の積層部を有する積層体を得る工程と、
前記積層体に第１の端子電極、第２の端子電極及び第３の端子電極を形成し、前記インダクタ部の一端を前記第１の端子電極と電気的に接続すると共に、前記インダクタ部の他端を前記第２の端子電極と電気的に接続し、前記第１のバリスタ電極を前記第１の端子電極又は前記第２の端子電極と電気的に接続すると共に、前記第２のバリスタ電極を前記第３の端子電極と電気的に接続する工程と、を備え、
前記導体部は、前記インダクタ部が４Ω〜１００Ωの直流抵抗を有し、且つ前記第１の積層部の焼成温度よりも高い前記第２の積層部の焼成温度以上の融点を有するように、銀及びパラジウムを含む材料により形成され、
前記第１のバリスタ電極及び前記第２のバリスタ電極は、前記第１の積層部の焼成温度よりも高い前記第２の積層部の焼成温度以上の融点を有するように、銀及びパラジウムを含む材料により形成され、
前記所定の温度は、前記第２の積層部の焼成温度であることを特徴とする積層型フィルタの製造方法。