JP5278095B2 - ノイズフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はノイズの漏洩や侵入の防止のために電子回路に使用されるノイズフィルタ及びその製造方法に関するものである。

周知のように、電子技術の発達に伴い、電子回路が幅広い分野で応用されている。これら各電子回路は、確実に作動することが望まれるが、電子回路自身が発生するノイズや、間接的に外部から侵入するノイズにより誤動作する場合が少なくない。この誤動作を誘引するノイズは、ノーマルモードノイズ（差動ノイズ）とコモンモードノイズ（同相ノイズ）とに大別されるが、これら双方のノイズを除去するためのノイズフィルタとして、例えば、図１２で示される等価回路を持つものが使用されている。このノイズフィルタは、近年の電子機器の小型薄型化に伴い、高性能であるだけでなく、小型かつプリント基板への実装が容易であることが望まれている。

このようなノイズフィルタの製造方法について説明すると、図１３〜図１５に示すように、先ず、２つの入出力端子１３ａ、１３ｂが電気的に接続された帯状の電極１３ｃと、帯状の誘電体シート１３ｄとを交互に重ね合わせた後、端部からこれらの積層体を巻回して円筒状に形成する。

ここで、図１２に示す等価回路を実現するためには、図１３の入出力端子１３ａと入出力端子１３ｂとの間に十分なインダクタンスを発生させる必要があり、入出力端子１３ａと入出力端子１３ｂとの間隔をなるべく離す必要があった。
図１４は、図１３に示した要素である電極１３ｃと誘電体シート１３ｄとを重ね合わせた、帯状の構造体を示す。図１４の帯状の構造体を図１５に示すように図中左端から矢印方向へ巻回することにより、図１６に示す円筒状のノイズフィルタに仕上げることができるが、巻き始めでは巻き半径が小さくなる。そのため、巻き始めに近い２つの入出力端子１３ａ、１３ａの距離が接近してしまう。その結果、プリント基板等の電子回路への取り付けが困難になったり、入出力端子同士がショートする虞れが生じたりしていた。

そこで、これらの欠点を解決するべく、図１７に示すように、円筒状の巻き軸Ｊを用いて帯状の構造体を巻き上げることにより、入出力端子１３ａ、１３ａの間隔距離を確保している。しかし、巻き軸Ｊを外した巻き終わりの状態は、図１８に示すように中心に空洞Ｖを有することとなる。また、他のノイズフィルタの製造方法としては、以下の特許文献１〜４に示すようなものが提案されている。

特開平０２−０２６１１５号公報 特開平０５−０３６５３５号公報 特開平０５−１２１９８７号公報 特開平０７−１２２４６０号公報

しかしながら、上記ノイズフィルタの製造方法では入出力端子１３ａ、１３ａの間隔を確保する巻き軸を使用するため、図１８に示すように円筒状のノイズフィルタの中心に空洞Ｖが生じるとともに、完成後の製品径が大きくなってしまう。このため、空間の利用効率が低下し、電子機器の小型薄型化に対応することができないという課題が存在した。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、円筒状のノイズフィルタの中心部に空間を生じさせることなく、なおかつプリント基板への実装が容易な入出力端子間隔を有するノイズフィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を実現するために、本発明のノイズフィルタの製造方法は、それぞれ帯状に形成されると共に長手方向の一端側と他端側とに二つの入出力端子が離間して設けられた第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体、前記第一の帯状導電体及び前記第二の帯状導電体を絶縁する誘電体シート、並びに、前記第二の帯状導電体の少なくとも一部を覆う第一の絶縁体シートを予め用意し、前記第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体の入出力端子が重ならないように、前記第一の帯状導電体と誘電体シートと第二の帯状導電体と絶縁体シートとをこの順番で重ねて積層体を形成する積層体形成工程と、前記第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体のそれぞれにおける前記一端側の入出力端子が含まれるように、前記積層体の長手方向の一端側を折り返して第一折返端部を形成する折り返し工程と、前記第一折返端部を中心起端として前記積層体を巻回する巻回工程とを含むことを特徴とする。

本発明のノイズフィルタは、それぞれ帯状に形成されると共に長手方向の一端側と他端側とに二つの入出力端子が離間して設けられた第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体、前記第一の帯状導電体及び前記第二の帯状導電体を絶縁する誘電体シート、並びに、前記第二の帯状導電体の少なくとも一部を覆う第一の絶縁体シートが、第一の帯状導電体、誘電体シート、第二の帯状導電体、絶縁体シートの順に重ねられてなる積層体を備え、この積層体が巻回されて形成されたノイズフィルタであって、前記巻回の中心起端が、前記積層体が折り返された第一折返端部となっており、前記入出力端子が周方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とする。

本発明のノイズフィルタの製造方法によれば、プリント基板への実装が容易な４端子型ノイズフィルタを得ることができる。
さらに、本発明のノイズフィルタの製造方法によれば、円筒ケースの中央に空洞を持たない、空間利用率に優れたノイズフィルタを得ることができる。
また、本発明のノイズフィルタによれば、プリント基板への実装が容易な４端子型ノイズフィルタを実現することができる。

本発明の実施形態に係るノイズフィルタの全体斜視図である。 本発明の実施形態に係るノイズフィルタを入出力端子側から見た底面図である。 本発明の実施形態において、ノイズフィルタに係る積層体の各構成部材を示す平面図である。 本発明の実施形態において、積層体の各構成部材を示す斜視図である。 本発明の実施形態において、積層体の各構成部材を重ねた状態および折り返し線を示す平面図である。 本発明の実施形態において、積層体を折り返した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態において、折り返した積層体と絶縁体シートとを示す平面図である。 本発明の実施形態において、折り返した積層体と絶縁体シートとを重ねた状態を示す平面図である。 本発明の実施形態において、折り返した積層体と絶縁体シートとを巻回する様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態において、折り返した積層体と絶縁体シートとが巻回された状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態において、巻回部が円筒ケースと底蓋とに収納される様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るノイズフィルタの等価回路図である。 関連技術における各構成要素を示す平面図である。 関連技術における積層体の各構成部材が重ね合わされた状態を示す斜視図である。 関連技術における積層体の各構成部材を巻き軸を使用せず巻回する状態を示す斜視図である。 関連技術における巻き軸を使用せず巻回した場合の巻回部を示す斜視図である。 関連技術における積層体の各構成部材を巻き軸を使用して巻回する状態を示す斜視図である。 関連技術における巻き軸を使用して巻回した場合の巻回部を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係るノイズフィルタの一実施形態を示す全体斜視図、図２は本発明のノイズフィルタを入出力端子側から見た底面図である。ここで、ノイズフィルタＮは、円筒ケースＣと、底蓋Ｆと、巻回部Ｋと、入出力端子Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）とを備えており、円筒ケースＣ及び底蓋Ｆは、巻回部Ｋを保護するためのもので、合成樹脂等の絶縁性材料から構成されている。

巻回部Ｋは、後述するように、長手方向における両端に入出力端子Ｔを有する金属等の良導体からなる帯状導電体と、合成樹脂等の材質からなる誘電体シートとが交互に積層された積層体の端部を中央に向かって折り曲げ、折り曲げられて形成された新たな端部（折返端部）を中心起端として巻回して形成されたものである。
巻回部Ｋは、空洞を生じることなく密に巻回され、円筒ケースＣの中央に収納設置されている。

入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、金属等の良導体からなり、本ノイズフィルタＮを電気回路に接続するために使用される。これら入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ帯状導電体に溶接等により電気的に接続固定されており、底蓋Ｆから突出して設けられている。

これら入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、周方向に間隔を空けて設けられている。
具体的には、入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、図２に示すように、円板状の底蓋Ｆの中心点２ａを中心とする仮想円２ｂの円周上に配設されており、隣り合う二つの入出力端子Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）と中心点２ａとが形成する中心角θがそれぞれ等しく９０°となるように、等間隔に配置されている。
つまり、入出力端子Ｔ１とＴ４、入出力端子Ｔ２とＴ３は、仮想円２ｂの同一直径上に対向配置されており、それぞれの直径は、直交している。
このように、それぞれの入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が、近接することなく配設されている。

入出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、穴開きプリント基板等への実装が容易となるようリード状の形状を有するが、表面実装を容易とするために、板状等の形状としても良い。なお、円筒ケースＣと、底蓋Ｆは、絶縁物でなくても良く、また、巻回部Ｋ全体を樹脂等でコーティングすることにより、円筒ケースＣと底蓋Ｆの代わりとし、円筒ケースＣと底蓋Ｆを省略しても良い。更に、帯状導電体は、表面を粗面化処理を施したアルミ箔、誘電体シートは、電解液を含浸させたセパレータ紙等であっても良い。

次に、本発明のノイズフィルタの製造方法について説明する。
（準備工程）
準備工程として、図３に示すように、両端近傍にリード状の入出力端子Ｔ１、Ｔ２を有する帯状導電体（第一の帯状導電体）Ｂ１と、両端にリード状の入出力端子Ｔ３、Ｔ４を有する帯状導電体（第二の帯状導電体）Ｂ２と、帯状導電体Ｂ１，Ｂ２を絶縁する誘電体シートＤと、長さ寸法の短い帯状の絶縁体シート（第一の絶縁シート）Ｚ１とを用意する。

帯状導電体Ｂ１は、帯状に形成されたものであり、長手方向の一端ｅ１側と他端ｅ２側とに二つの入出力端子Ｔ１，Ｔ２が離間して設けられたものである。これら二つの入出力端子Ｔ１，Ｔ２は、一端ｅ１、他端ｅ２からそれぞれ距離ｋ１だけ離れた位置において、溶接等により電気的に接続固定されている。
帯状導電体Ｂ２は、図３に示すように、帯状導電体Ｂ１と形状寸法がほぼ同一に形成されたものであるが、入出力端子Ｔ３，Ｔ４が、一端ｅ３、他端ｅ４からそれぞれ距離ｋ２（ｋ２＞ｋ１）だけ離れた位置に接続固定されている。

誘電体シートＤは、帯状に形成されており、長手方向及び幅方向の寸法が、帯状導電体Ｂ１，Ｂ２よりもやや大きく形成されている。
絶縁体シートＺ１は、帯状に形成されており、長手方向の寸法が帯状導電体Ｂ１，Ｂ２の長手方向の寸法半分よりも、やや大きくなるように形成されている。
これらの部材が予め用意された上でノイズフィルタＮは、積層体形成工程と、折り返し工程と、絶縁体シート設置工程と、巻回工程とを経て形成される。

（積層体形成工程）
帯状導電体Ｂ１と誘電体シートＤと帯状導電体Ｂ２と絶縁体シートＺ１とを、この順番で重ねる。
この際、図４に示すように、帯状導電体Ｂ１の入出力端子Ｔ１，Ｔ２と、帯状導電体Ｂ２の入出力端子Ｔ３，Ｔ４とがそれぞれ重ならないように積層する。
本実施形態においては、帯状導電体Ｂ１，Ｂ２が略同大の形状寸法で形成されると共に、帯状導電体Ｂ１の入出力端子Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）が一端ｅ１、他端ｅ２から距離ｋ１だけ離間して設けられ、帯状導電体Ｂ２の入出力端子Ｔ（Ｔ３，Ｔ４）が一端ｅ３、他端ｅ４から距離ｋ２だけ離間して設けられている。
すなわち、一端ｅ１，ｅ３と、他端ｅ２，ｅ４とを誘電体シートＤを介してそれぞれ重ねると、結果的に、入出力端子Ｔ１，Ｔ３と、入出力端子Ｔ２，Ｔ４とが距離ｍ（ｋ２−ｋ１）だけ離間することとなる。

また、誘電体シートＤは、帯状導電体Ｂ１，Ｂ２とが接触しないように重ねられる。
また、絶縁体シートＺ１は、帯状導電体Ｂ２の中央側に位置するように帯状導電体Ｂ２の一部を被覆させると共に、その他の一部が略同大の面積となって外部に露出するように重ねられる。
このようにして、図５に示す積層体Ｓを形成する。

（折り返し工程）
次に、積層体形成工程において形成された積層体Ｓの一端Ｅ１を、この一端Ｅ１から所定の距離にある折り返し線５ｂで折り返す。
次に、積層体形成工程において形成された積層体Ｓの一端Ｅ２を、この一端Ｅ２から所定の距離にある折り返し線５ｄで折り返す。
この場合において、積層体Ｓの一端Ｅ１は、入出力端子Ｔ１，Ｔ２が含まれるように、折り返し線５ｂで積層体Ｓの中心５ｃに向かって折り返す。また、積層体Ｓの他端Ｅ２は、入出力端子Ｔ３，Ｔ４が含まれるように、折り返し線５ｄで積層体Ｓの中心５ｃに向かって折り返す。

ここで、積層体Ｓの一端Ｅ１から折り返し線５ｂまでの距離は、ｄであり、折り返し線５ｂから積層体Ｓの中心５ｃまでの距離はＬである。そして、距離Ｌは距離ｄよりも、大きくなるように設定している。
また、折り返し線５ｄから積層体Ｓの中心５ｃまでの距離は、Ｌであり、折り返し線５ｄと積層体Ｓの他端Ｅ２までの距離はｄである。ここでも、距離Ｌは、距離ｄよりも大きくなるように設定する。このようにして、積層体Ｓの両端（一端Ｅ１，他端Ｅ２）を中心５ｃに向かって折り返した後、互いに接触しないように、一端Ｅ１と他端Ｅ２とを絶縁体シートＺ１上で対向させる。この状態においては、入出力端子Ｔ１，Ｔ２と入出力端子Ｔ３，Ｔ４とが積層体Ｓの略中央に位置することとなる。
このように、積層体Ｓを折り返すことで、折り返し線５ｂ上に第一折返端部Ｒ１が、折り返し線５ｂに第二折返端部Ｒ２が新たに形成される。

（絶縁体シート設置工程）
次に、帯状導電体Ｂ１と帯状導電体Ｂ２との短絡を防止するため、折り返しを終えた積層体Ｓの上に帯状の第二の絶縁体シートＺ２を設ける。図８に示すように、第二の絶縁体シートＺ２は、帯状導電体Ｂ１を絶縁するために必要な最小限の幅と長さを有している。このような第二の絶縁体シートＺ２を、間隙を介して対向した一端Ｅ１と他端Ｅ２とを被覆するように、積層体Ｓに重ねる。

（巻回工程）
次に、折り返し工程において形成された第一折返端部（折り返し線５ｂ）Ｒ１を中心起端Ｏとして積層体Ｓを巻回していくことにより、筒体を形成する。また、図８、９に示すように、巻き始めを第一折返端部（折り返し線５ｂ）として紙面手前側に向かって巻回していく。なお、このとき、従来のような巻き軸等を使用する必要がないので、巻き半径を小さくしたまま密に（中実状に）巻回することができる。
このようにして、巻回作業を終えた巻回部Ｋを図１０に示す。図１０に示すように、巻回の中心起端は、第一折返端部Ｒ１となり、終端Ｐは、第二折返端部Ｒ２となる。

図１１は、巻回部Ｋを円筒ケースＣと底蓋Ｆとに収納する様子を示す斜視図である。図に示すように製造した巻回部Ｋを筒状の円筒ケースＣに収納する。さらに、入出力端子Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）を底蓋Ｆに形成された穴Ａに挿通して突出させる。底蓋Ｆを円筒ケース１１ａの開口部と接着することにより固定し、図１に示すノイズフィルタＮを製造することができる。
このように、本願発明のノイズフィルタの製造方法によれば、ノイズフィルタの中心部に空洞を生じることなく、入出力端子の間隔を充分に確保することができる。したがって、空間の有効利用を図ることができ、電子機器の小型薄型化を実現できる。

図１２は、本発明に係るノイズフィルタの等価回路図である。ここで、帯状導電体Ｂ１が巻回されることによりインダクタンスＬ１を有するコイルとして機能する。同様に、帯状導電体Ｂ２が巻回されることによりインダクタンスＬ２を有するコイルとして機能する。また、２枚の帯状導電体Ｂ１、Ｂ２は、誘電体シートＤを介して近接配置されることにより、帯状導電体Ｂ１、Ｂ２間に容量Ｃのコンデンサが分布定数的に存在することとなる。

以上説明したように、両端近傍に入出力端子Ｔを有する帯状導電体と誘電体シート及び絶縁体シートとを重ね合わせて積層体とするとともに、積層体の端部から所定の距離で折り返して形成された新たな端部を起端として、筒体を巻回して形成するので、筒体中央に空洞を生じることがない。
また、周方向に間隔を空けて入出力端子が配置されるので、プリント基板等の電子回路への取り付け作業が容易である。
従って、空間利用率に優れたノイズフィルタを得ることができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、積層体Ｓの一端Ｅ１及び他端Ｅ２を折り返す構成としたが、一方だけであっても構わない。
また、上述した実施形態では、帯状導電体Ｂ１及び帯状導電体Ｂ２の両端近傍に入出力端子Ｔを設ける構成としたが、これは端子間距離を大きくとるためであり、長手方向の中央側に設けてもよい。
また、第二の絶縁体Ｚ２は、必ずしも設ける必要はない。

Ｂ１…帯状導電体（第一の帯状導電体）
Ｂ２…帯状導電体（第二の帯状導電体）
Ｃ…円筒ケース
Ｄ…誘電体シート
Ｅ１…一端（積層体の一端）
Ｅ２…他端（積層体の他端）
ｅ１…一端（第一の帯状導電体の一端）
ｅ２…他端（第一の帯状導電体の他端）
ｅ３…一端（第二の帯状導電体の一端）
ｅ４…他端（第二の帯状導電体の他端）
Ｆ…底蓋
Ｋ…巻回部
Ｎ…ノイズフィルタ
Ｏ…中心起端
Ｐ…終端
Ｒ１…第一折返端部
Ｒ２…第二折返端部
Ｓ…積層体
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）…入出力端子
Ｚ１…絶縁体シート（第一の絶縁体シート）
Ｚ２…絶縁体シート（第二の絶縁体シート）

Claims (7)

1. それぞれ帯状に形成されると共に長手方向の一端側と他端側とに二つの入出力端子が離間して設けられた第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体、前記第一の帯状導電体及び前記第二の帯状導電体を絶縁する誘電体シート、並びに、前記第二の帯状導電体の少なくとも一部を覆う第一の絶縁体シートを予め用意し、前記第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体の入出力端子が重ならないように、前記第一の帯状導電体と誘電体シートと第二の帯状導電体と絶縁体シートとをこの順番で重ねて積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体のそれぞれにおける前記一端側の入出力端子が含まれるように、前記積層体の長手方向の一端側を折り返して第一折返端部を形成する折り返し工程と、
   前記第一折返端部を中心起端として前記積層体を巻回する巻回工程とを含むことを特徴とするノイズフィルタ製造方法。
2. 前記折り返し工程において、前記積層体の一端側を折り返した後に、前記第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体のそれぞれにおける前記他端側の入出力端子が含まれるように、かつ、前記折り返した一端側と重ならないように、前記積層体の長手方向の他端側を折り返して第二折返端部を形成することを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ製造方法。
3. 前記折り返し工程において、前記積層体の長手方向の一端側及び他端側をそれぞれ折り返して、前記積層体の長手方向の中央部にそれぞれの入出力端子を位置せしめることを特徴とする請求項２に記載のノイズフィルタ製造方法。
4. 前記折り返し工程と前記巻回工程との間において、前記第一の帯状導電体の折り返された部分と折り返されていない部分との短絡を防止する第二の絶縁体シートを、前記折り返された積層体の一端からと他端まで設ける絶縁体シート設置工程を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のノイズフィルタ製造方法。
5. それぞれ帯状に形成されると共に長手方向の一端側と他端側とに二つの入出力端子が離間して設けられた第一の帯状導電体及び第二の帯状導電体、前記第一の帯状導電体及び前記第二の帯状導電体を絶縁する誘電体シート、並びに、前記第二の帯状導電体の少なくとも一部を覆う第一の絶縁体シートが、第一の帯状導電体、誘電体シート、第二の帯状導電体、絶縁体シートの順に重ねられてなる積層体を備え、
   この積層体が巻回されて形成されたノイズフィルタであって、
   前記巻回の中心起端が、前記積層体が折り返された第一折返端部となっており、
   前記入出力端子が周方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とするノイズフィルタ。
6. 前記巻回の終端が、前記積層体が折り返された第二折返端部となっていることを特徴とする請求項５に記載のノイズフィルタ。
7. 前記第一の帯状導電体の折り返された部分と折り返されていない部分との短絡を防止する第二の絶縁体シートが、前記折り返された積層体の一端から他端まで設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載のノイズフィルタ。

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