JP5092508B2

JP5092508B2 - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP5092508B2
Application number: JP2007101510A
Authority: JP
Inventors: 弘法元▲満▼; 敦犬塚; 祥吾中山; 兼司植野; 雄樹森本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-04-09
Also published as: JP2008258525A

Description

本発明は、各種電子機器に使用される小型で積層型のコモンモードノイズフィルタに関するものである。

従来のコモンモードノイズフィルタは、図５に示すように、第１〜第４の絶縁層１ａ〜１ｄの上面にそれぞれ第１〜第４の導体２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを設け、そして第１の導体２ａと渦巻き状の第２の導体２ｂとをビア４ａを介して接続することにより第１のコイル２を形成するとともに、渦巻き状の第３の導体３ａと第４の導体３ｂとをビア４ｂを介して接続することにより第２のコイル３を形成し、さらに前記第４の導体３ｂの上面に磁性体からなる第５の絶縁層１ｅを設けていた。

また、前記第２の絶縁層１ｂ〜第４の絶縁層１ｄは非磁性体で構成するとともに、この非磁性体で構成された第２の絶縁層１ｂ〜第４の絶縁層１ｄに、渦巻き状の第２の導体２ｂおよび第３の導体３ａの渦巻きの内側に位置する磁性部５をそれぞれ１つ設け、さらに前記第１の絶縁層１ａを磁性体で構成し、そして前記磁性部５を第１の絶縁層１ａと第５の絶縁層１ｅに接続していた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−７６９３０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２〜第４の絶縁層１ｂ〜１ｄと、磁性部５、第１の絶縁層１ａ、第５の絶縁層１ｅとが異なる材料で構成されているため、これらの界面で応力が生じ、これにより、クラックが発生してしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、クラックの発生を抑制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。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１の絶縁層の上面に設けられた第１の導体と、前記第１の導体の上面に設けられかつ第１のビアを有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に設けられかつ前記第１のビアを介して前記第１の導体と接続されることにより第１のコイルを構成する渦巻き状の第２の導体と、前記第２の導体の上面に設けられた第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層の上面に設けられた渦巻き状の第３の導体と、前記第３の導体の上面に設けられかつ第２のビアを有する第４の絶縁層と、前記第４の絶縁層の上面に設けられかつ前記第２のビアを介して前記第３の導体と接続されることにより第２のコイルを構成する第４の導体と、前記第４の導体の上面に設けられた第５の絶縁層と、前記第５の絶縁層の上面および前記第１の絶縁層の下面に設けられた磁性体と、これらを一体化して構成した本体部とを備え、前記第１〜第５の絶縁層のうち前記第３の絶縁層を含む複数の絶縁層を非磁性体で構成し、かつ前記非磁性体で構成された複数の絶縁層のうち少なくとも１つに、上面視にて前記第１のコイルと第２のコイルのそれぞれの内側と外側のいずれか一方もしくは両方に、磁性材料からなる磁性部を設け、前記非磁性体で構成された他の絶縁層に、上面視にて前記磁性部と重なる位置に貫通孔を設けたもので、この構成によれば、非磁性体で構成された絶縁層と、磁性部および磁性体で構成された部分との間で生じる応力を貫通孔で緩和させることができるため、クラックの発生を抑制できるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１〜第５の絶縁層を非磁性体で構成するとともに、前記第１の絶縁層と第３の絶縁層および第５の絶縁層のみに磁性部を設け、かつ第２の絶縁層と第４の絶縁層に貫通孔を設けるようにしたもので、この構成によれば、第２の絶縁層と第４の絶縁層にはビアと貫通孔をそれぞれ設けるだけでよいため、第２の絶縁層と第４の絶縁層を容易に構成することができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、第１〜第５の絶縁層の誘電率を磁性体の誘電率より小さくしたもので、この構成によれば、第１の導体と第２の導体とで構成される第１のコイルと、第３の導体と第４の導体とで構成される第２のコイルとの間で発生する浮遊容量を低減できるため、高周波帯域での差動信号の挿入損失を少なくすることができ、これにより、高周波帯域でも使用することができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、第２の導体と第３の導体の形状を略円形状に構成したもので、この構成によれば、第１のコイルと第２のコイルの中心部を介して対向する第２の導体同士と第３の導体同士の中心部からの距離を略同一にすることができるため、磁気効率は高くなり、これにより、コモンモードノイズの除去効果が大きくなるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明のコモンモードノイズフィルタは、第１〜第５の絶縁層のうち第３の絶縁層を含む複数の絶縁層を非磁性体で構成し、かつ非磁性体で構成された複数の絶縁層のうち少なくとも１つに、上面視にて第１のコイルと第２のコイルのそれぞれの内側と外側のいずれか一方もしくは両方に、磁性材料からなる磁性部を設け、前記非磁性体で構成された他の絶縁層に、上面視にて前記磁性部と重なる位置に貫通孔を設けているため、非磁性体で構成された絶縁層と、磁性部および磁性体で構成された部分との間で生じる応力を、貫通孔で緩和させることができ、これにより、クラックの発生を抑制できるという優れた効果を奏するものである。

以下、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ついて、図面を参照しながら説明する。

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は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同コモンモードノイズフィルタの斜視図である。

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３に示すように、第１の絶縁層１１ａの上面に設けられた第１の導体１２と、前記第１の導体１２の上面に設けられかつ第１のビア１３を有する第２の絶縁層１１ｂと、前記第２の絶縁層１１ｂの上面に設けられかつ前記第１のビア１３を介して前記第１の導体１２と接続された渦巻き状の第２の導体１４と、前記第２の導体１４の上面に設けられた第３の絶縁層１１ｃと、前記第３の絶縁層１１ｃの上面に設けられた渦巻き状の第３の導体１５と、前記第３の導体１５の上面に設けられかつ第２のビア１６を有する第４の絶縁層１１ｄと、前記第４の絶縁層１１ｄの上面に設けられかつ前記第２のビア１６を介して前記第３の導体１５と接続された第４の導体１７と、前記第４の導体１７の上面に設けられた第５の絶縁層１１ｅと、前記第５の絶縁層１１ｅの上面および前記第１の絶縁層１１ａの下面に設けられた磁性体１８と、これらを一体化して構成した本体部１９とを備えているものである。

また、前記第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅを非磁性体で構成し、そして前記第１の絶縁層１１ａと第３の絶縁層１１ｃおよび第５の絶縁層１１ｅにおける前記第２の導体１４と第３の導体１５の内側および外側の両方に位置する部分にはそれぞれ磁性材料からなる磁性部２０を設け、さらに前記第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄの磁性部２０と対応する位置に、貫通孔を形成して磁性部２０より透磁率の低い緩衝部２１を設けているものである。

上記構成において、前記第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅは、絶縁性を有する材料からなり、そして第１の絶縁層１１ａの上面には第１の導体１２が、第２の絶縁層１１ｂの上面には第２の導体１４が、第３の絶縁層１１ｃの上面には第３の導体１５が、第４の絶縁層１１ｄの上面には第４の導体１７がそれぞれ形成されている。

また、前記第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅは、ガラスセラミック等のガラスを含有した非磁性体で構成されているもので、これらは、第５の絶縁層１１ｅの上面および第１の絶縁層１１ａの下面に設けられた磁性体１８よりも透磁率の低い材料で構成されている。

なお、第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄには、磁性材料からなる磁性部２０は設けずに、磁性部２０と対応する部分に貫通孔で構成された緩衝部２１を設けているものである。

さらに、前記第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅの誘電率は磁性体１８の誘電率より小さくしているもので、このような構成にした場合は、第１の導体１２と第２の導体１４とで構成される第１のコイル２２と、第３の導体１５と第４の導体１７とで構成される第２のコイル２３との間で発生する浮遊容量を低減できるため、高周波帯域での差動信号の挿入損失を少なくすることができ、これにより、高周波帯域でも使用することができるという効果が得られるものである。

そしてまた、前記第１〜第４の導体１２，１４，１５，１７は銀などの導電材料をめっきすることにより形成され、そして第１の導体１２と第２の導体１４は第２の絶縁層１１ｂに形成された第１のビア１３を介して接続することにより第１のコイル２２を構成している。さらに、第３の導体１５と第４の導体１７は第４の絶縁層１１ｄに形成された第２のビア１６を介して接続することにより第２のコイル２３を構成している。

なお、前記第２の導体１４と第３の導体１５は渦巻状に構成され、上面視にて略重なるようになっている。そして、この第２の導体１４と第３の導体１５の形状は、略円形状に構成されているものであり、このような構成にすれば、第１のコイル２２と第２のコイル２３の中心部を介して対向する第２の導体１４同士と第３の導体１５同士の中心部からの距離を略同一にすることができるため、磁気効率は高くなり、これにより、コモンモードノイズフィルタの除去効果が大きくなるものである。

また、前記磁性体１８はＮｉ−Ｚｎフェライト等の磁性材料により構成されているもので、第５の絶縁層１１ｅの上面および第１の絶縁層１１ａの下面に設けられている。そして、この磁性体１８は複数の磁性体層１８ａを積層することによって形成されている。

そしてまた、前記磁性部２０は、非磁性体で構成された第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅのうち、第１、第３、第５の絶縁層１１ａ，１１ｃ，１１ｅにおける第２の導体１４と第３の導体１５の内側と外側の両方、すなわち上面視にて第１のコイル２２、第２のコイル２３の内側と外側の両方に位置する箇所にそれぞれ設けられ、かつＮｉ−Ｚｎフェライト等の磁性材料により構成されているものである。この磁性部２０を形成することにより、第１のコイル２２と第２のコイル２３の間を交差する磁界を強めることができるため、第１のコイル２２と第２のコイル２３のコモンモード成分のインピーダンスが大きくなり、これにより、より多くのコモンモードノイズを除去できるものである。

なお、前記磁性部２０は、上記本発明の一実施の形態においては、第２の導体１４と第３の導体の内側および外側の両方に位置する部分にそれぞれ設けているが、第２の導体１４と第３の導体１５の内側および外側のいずれか一方のみに設けてもよいものである。

前記緩衝部２１は、図１、図２に示すように、第１の絶縁層１１ａと第３の絶縁層１１ｃおよび第５の絶縁層１１ｅのみに設けられた磁性部２０と対応する位置、すなわち、上面視にて磁性部２０と重なる位置における第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄに形成された貫通孔で構成され、この貫通孔の中は磁性部２０より透磁率が低い大気となっている。

また、貫通孔は第２の絶縁層１１ｂ、第４の絶縁層１１ｄの上面視にて磁性部２０と重なる位置において磁性部２０の断面積より小さい断面積のものであってもよい。この場合も、第２の絶縁層１１ｂ、第４の絶縁層１１ｄの上面視にて磁性部２０と重なる部分の透磁率は、磁性部２０より透磁率が低くなる。

なお、この緩衝部２１は、図４に示すように貫通孔に磁性部２０より透磁率が低い非磁性材料や非磁性のガラスセラミックス材料等を充填して構成してもよいものである。さらに、この緩衝部２１を構成する貫通孔に充填される材料としては、磁性部２０より透磁率が低く、第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅを構成する非磁性材料と同じものを用いるのが好ましい。また、前記緩衝部２１は貫通孔ではなく、絶縁層を貫通しない窪みであってもよい。

そしてまた、上記本発明の一実施の形態においては、第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄ自体が非磁性体で構成されているため、第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄの上面視にて磁性部２０に重なる箇所が、磁性部２０より透磁率が低い緩衝部２１となり、これにより、貫通孔で緩衝部２１を新たに設ける必要はなくなる。この場合、第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄには第１のビア１３と第２のビア１６をそれぞれ設けるだけでよく、これにより、第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄを容易に構成することができるものである。

なお、第１、第２、第４、第５の絶縁層１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅのうち少なくとも１枚を磁性体で構成してもよいが、この場合は、磁性体で構成されていない絶縁層に、磁性部２０、緩衝部２１を形成すればよい。

また、上面視にて第１のコイル２２、第２のコイル２３の内側には緩衝部２１を形成しないが、外側には緩衝部２１を形成するようにしてもよく、逆に第１のコイル２２、第２のコイル２３の外側には緩衝部２１を形成しないが、内側には緩衝部２１を形成するようにしてもよい。なお、第１のコイル２２、第２のコイル２３の内側と外側の両方に位置する箇所に緩衝部２１を形成するときは、同じ絶縁層に緩衝部２１を形成すれば、焼成時の収縮による応力をバランスよく逃がすことができる。

したがって、第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅの上面視にて第１のコイル２２、第２のコイル２３の内側と外側の両方に位置する箇所に、磁性部２０、緩衝部２１のいずれかが形成されることになる。すなわち、第１のコイル２２、第２のコイル２３の内側と外側の両方に位置する箇所において、第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅを一直線状に貫く磁性部２０の一部を緩衝部２１に換えたような構成になる。

そして、上記した構成部品を積層することにより、図３に示すようなコモンモードノイズフィルタの本体部１９が形成される。また、この本体部１９の両側部には、第１〜第４の外部電極２４〜２７が設けられており、かつこの第１〜第４の外部電極２４〜２７は、第１〜第４の導体１２，１４，１５，１７とそれぞれ接続されるように銀を印刷することによって形成されている。そしてまた、前記第１〜第４の外部電極２４〜２７の表面には、ニッケルめっき層、すずめっき層がそれぞれ施されている。

なお、前記第１〜第４の導体１２，１４，１５，１７は、めっきで形成するのではなく、その他の印刷や蒸着等の方法で形成してもよいものである。

次に、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の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１〜図３において、まず、それぞれの原材料である磁性材料、ガラス、非磁性材料の粉体および樹脂からなる混合物により、方形の第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅ、磁性体層１８ａをそれぞれ所定枚数作製する。このとき、第２の絶縁層１１ｂ、第４の絶縁層１１ｄの所定箇所に、レーザ、パンチングなどで孔あけ加工をし、この孔に銀を充填して、第１、第２のビア１３，１６を形成する。そして、第１、第３、第５の絶縁層１１ａ，１１ｃ，１１ｅにおける第２の導体１４、第３の導体１５の内側に対応する部分に１箇所、および外側に対応する部分に４箇所、レーザ、パンチングなどで貫通孔を設ける。

次に、所定枚数の磁性体層１８ａを積層して磁性体１８を形成し、その後、磁性体１８の上面に貫通孔を有する第１の絶縁層１１ａを載置する。

次に、第１の絶縁層１１ａの貫通孔にＮｉ−Ｚｎフェライト等からなるペーストを埋め込んだ後、乾燥させて磁性部２０を構成する。

次に、第１の絶縁層１１ａの上面に第１の導体１２をめっきによって形成し、その後、第１の導体１２の上面に第１のビア１３を有する第２の絶縁層１１ｂを載置する。このとき、第１の導体１２の一端部と第１のビア１３を接続する。

次に、第２の絶縁層１１ｂの上面に第２の導体１４をめっきによって渦巻状に形成し、その後、第２の導体１４の上面に貫通孔を有する第３の絶縁層１１ｃを載置する。このとき、第２の導体１４の一端部と第１のビア１３を接続する。

次に、第３の絶縁層１１ｃの貫通孔にＮｉ−Ｚｎフェライト等からなるペーストを埋め込んだ後、乾燥させて磁性部２０を構成する。

次に、第３の絶縁層１１ｃの上面に第３の導体１５をめっきによって渦巻状に形成し、その後、第３の導体１５の上面に第２のビア１６を有する第４の絶縁層１１ｄを載置する。このとき、第３の導体１５の一端部と第２のビア１６を接続する。

次に、第４の絶縁層１１ｄの上面に第４の導体１７をめっきによって形成し、その後、第４の導体１７の上面に貫通孔を有する第５の絶縁層１１ｅを載置する。このとき、第４の導体１７の一端部と第２のビア１６を接続する。

なお、前記第１〜第４の導体１２，１４，１５，１７の形成方法は、別途用意したベース板（図示せず）に所定パターン形状の導体をめっきによって形成し、その後、この導体を各絶縁層に転写することにより形成する。

次に、第５の絶縁層１１ｅの貫通孔にＮｉ−Ｚｎフェライト等からなるペーストを埋め込んだ後、乾燥させて磁性部２０を形成する。

次に、第５の絶縁層１１ｅの上面に、所定枚数の磁性体層１８ａを積層して磁性体１８を形成し、コモンモードノイズフィルタの本体部１９を形成する。

次に、前記本体部１９を所定の温度、時間で焼成し、さらに、前記本体部１９の両側面に、第１〜第４の導体１２，１４，１５，１７とそれぞれ接続されるように銀を印刷することにより、第１〜第４の外部電極２４〜２７を形成する。

最後に第１〜第４の外部電極２４〜２７の表面にめっきによってニッケルめっき層、すずめっき層を形成する。

上記したように本発明の一実施の形態においては、非磁性体で構成された第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅにおいて、上面視にて第１のコイル２２と第２のコイル２３のそれぞれの内側と外側の両方に、磁性材料からなる磁性部２０と、貫通孔（緩衝部２１）とを設けているため、非磁性体で構成された第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅと、磁性部２０および磁性体１８で構成された部分との間で生じる応力を、貫通孔で緩和させることができ、これにより、クラックの発生を抑制できるという効果が得られるものである。

すなわち、磁性材料からなる磁性部２０および磁性体１８と、非磁性材料からなる第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅとは異種材料で構成されているため、磁性部２０と対応する部分に緩衝部２１が設けられていない場合は、焼成する際に、磁性材料からなる磁性部２０および磁性体１８と、非磁性材料からなる第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅとの間の界面に応力が生じるため、クラックが発生してしまうが、本発明の一実施の形態のように、磁性部２０と対応するように第２の絶縁層１１ｂと第４の絶縁層１１ｄに緩衝部２１を設けた場合は、磁性材料からなる磁性部２０および磁性体１８と、非磁性材料からなる第１〜第５の絶縁層１１ａ〜１１ｅとの間の界面の応力を低減させることができるため、クラックの発生を抑制させることができる。さらに、磁性部２０を形成しているため、第１のコイル２２と第２のコイル２３の間を交差する磁界を強めることができるため、第１のコイル２２と第２のコイル２３のコモンモード成分のインピーダンスが大きくなり、これにより、より多くのコモンモードノイズを除去できる。この結果、クラックの発生の抑制とより多くのコモンモードノイズの除去という２つの効果を同時に実現できるものである。

なお、上記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、コイルを一対設けたものについて説明したが、コイルを二対以上形成して、アレイタイプとしてもよいものである。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、クラックの発生を抑制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、情報通信端末等の各種電子機器のノイズ対策として使用される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。

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１のＡ−Ａ線断面図同コモンモードノイズフィルタの斜視図同コモンモードノイズフィルタの主要部を示す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

符号の説明

１１ａ〜１１ｅ第１〜第５の絶縁層
１２第１の導体
１３第１のビア
１４第２の導体
１５第３の導体
１６第２のビア
１７第４の導体
１８磁性体
１９本体部
２０磁性部
２１緩衝部
２２第１のコイル
２３第２のコイル

Claims

第１の絶縁層の上面に設けられた第１の導体と、前記第１の導体の上面に設けられかつ第１のビアを有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に設けられかつ前記第１のビアを介して前記第１の導体と接続されることにより第１のコイルを構成する渦巻き状の第２の導体と、前記第２の導体の上面に設けられた第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層の上面に設けられた渦巻き状の第３の導体と、前記第３の導体の上面に設けられかつ第２のビアを有する第４の絶縁層と、前記第４の絶縁層の上面に設けられかつ前記第２のビアを介して前記第３の導体と接続されることにより第２のコイルを構成する第４の導体と、前記第４の導体の上面に設けられた第５の絶縁層と、前記第５の絶縁層の上面および前記第１の絶縁層の下面に設けられた磁性体と、これらを一体化して構成した本体部とを備え、前記第１〜第５の絶縁層のうち前記第３の絶縁層を含む複数の絶縁層を非磁性体で構成し、かつ前記非磁性体で構成された複数の絶縁層のうち少なくとも１つに、上面視にて前記第１のコイルと第２のコイルのそれぞれの内側と外側のいずれか一方もしくは両方に、磁性材料からなる磁性部を設け、前記非磁性体で構成された他の絶縁層に、上面視にて前記磁性部と重なる位置に貫通孔を設けたコモンモードノイズフィルタ。
第１〜第５の絶縁層を非磁性体で構成するとともに、前記第１の絶縁層と第３の絶縁層および第５の絶縁層のみに磁性部を設け、かつ第２の絶縁層と第４の絶縁層に貫通孔を設けるようにした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
第１〜第５の絶縁層の誘電率を磁性体の誘電率より小さくした請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。
第２の導体と第３の導体の形状を略円形状に構成した請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。