JP6007399B2 - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

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本発明は、デジタル機器やAV機器、情報通信端末等の各種電子機器に使用されるコモンモードノイズフィルタに関するものである。
従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、図7に示すように、積層された複数の絶縁体層1a〜1gに形成された第1のコイル2と第2のコイル3とを有し、第1のコイル2は第1、第2の渦巻き状導体4a、4bを接続して構成され、第2のコイル3は第3、第4の渦巻き状導体5a、5bを接続して構成され、さらに、第1のコイル2を構成する渦巻き状導体4a、4bと第2のコイル3を構成する渦巻き状導体5a、5bを交互に配置した構成となっていた。また、第1のコイル2の両端部2a、2b、第2のコイル3の両端部3a、3bはそれぞれコモンモードノイズフィルタの両端部に形成された外部電極(図示せず)に接続されていた。そして、最下面に設けられた絶縁層1aと最上面に設けられた絶縁層1gは磁性材料で構成され、他の絶縁層1b〜1fは非磁性材料で構成されていた。
さらに、第1の渦巻き状導体4aと第3の渦巻き状導体5aとを磁気結合させて第1のコモンモードフィルタ部6を構成し、かつ第2の渦巻き状導体4bと第4の渦巻き状導体5bとを磁気結合させて第2のコモンモードフィルタ部7を構成して、コモンモードノイズを除去するようにしていた。
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2002−373810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、小型化しようとすると、第1〜第4の渦巻き状導体4a、4b、5a、5bの1層あたりの巻き数を多くすることができないため、渦巻き状導体の積層数を増やしてコモンモードインピーダンスが低下しないようにする必要がある。
このとき、本来外部電極に接続されていた第1のコイル2、第2のコイル3の両端部2a、2b、3a、3bの近傍にさらにビア電極を形成し、そしてこの部分を当該ビア電極を介して他の渦巻き状導体に接続させる必要があるため、このビア電極が第1〜第4の渦巻き状導体4a、4b、5a、5bの外側に形成されることになるが、小型化のために前記渦巻き状導体4a、4b、5a、5bの外側に形成されたこのビア電極と外部電極との十分な絶縁距離が確保できず、これにより、前記ビア電極を湿気が浸入しやすい製品表層に近い位置に配置されることになるため、外部電極と前記ビア電極の間に電圧負荷がかかった際に絶縁信頼性が劣化するおそれがあるという課題を有していた。また、積層数を増やすため、製品の低背化が難しくなる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、小型化されても外部電極とビア電極との間の絶縁信頼性を確保でき低背化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、複数の絶縁体層と第1、第2のコイルを積み重ねて構成した積層体と、前記積層体の表面に形成された第1〜第4の外部電極とを備え、前記第1、第2の外部電極と前記第1のコイルの両端部を接続するとともに、前記第3、第4の外部電極と前記第2のコイルの両端部を接続し、前記第1のコイルは少なくとも3つ以上の渦巻き状導体で構成し、かつ前記第2のコイルは少なくとも3つ以上の渦巻き状導体で構成し、前記第1のコイルを構成する渦巻き状導体と前記第2のコイルを構成する渦巻き状導体とを積層方向に隣接させて設けられたコモンモードフィルタ部を少なくとも3つ形成し、さらに、前記第1のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第1のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第2のビア電極を介して互いに接続し、前記第2のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第3のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第4のビア電極を介して互いに接続し、上面視にて前記第2のビア電極を前記第1の外部電極または第2の外部電極の近傍に位置させ、前記第4のビア電極を前記第3の外部電極または第4の外部電極の近傍に位置させ、かつ前記第2のビア電極と前記第4のビア電極は上面視で前記積層体の対角線上の4隅近傍に形成されたもので、この構成によれば、第1の外部電極または第2の外部電極とその近傍に位置する第2のビア電極とは同電位であり、かつ第3の外部電極または第4の外部電極とその近傍に位置する第4のビア電極とは同電位であるため、小型化しても、第1、第2の外部電極と第2のビア電極との間、第3、第4の外部電極と第4のビア電極との間で絶縁性が劣化するのを防止できるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、同じコイルを構成する渦巻き状導体のうち少なくとも2つを積層方向で隣接させたもので、この構成によれば、第1のコイルを構成する渦巻き状導体間、または第2のコイルを構成する渦巻き状導体間で発生する浮遊容量を大幅に減らすことができるため、コモンモードフィルタの特性インピーダンスが低下するのを防ぐことができるという作用効果を有するものである。
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、同じコイルを構成する積層方向で隣接させた2つの渦巻き状導体間の距離を、異なるコイルを構成する積層方向で隣接した2つの渦巻き状導体間の距離より短くしたもので、この構成によれば、同一コイルを構成する渦巻き状導体同士は同電位であるため、積層方向で同じコイルを構成する隣接する2つの渦巻き状導体間を薄くすることができるため、低背化が可能となり、さらに、互いの距離を短くしても当該渦巻き状導体間で絶縁劣化することはないという作用効果を有するものである。
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のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第1のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第2のビア電極を介して互いに接続し、第2のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第3のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第4のビア電極を介して互いに接続し、前記第2のビア電極を前記第1の外部電極または第2の外部電極の近傍に位置させ、前記第4のビア電極を前記第3の外部電極または第4の外部電極の近傍に位置させているため、第1の外部電極または第2の外部電極とその近傍に位置する第2のビア電極とは同電位であり、かつ第3の外部電極または第4の外部電極とその近傍に位置する第4のビア電極とは同電位であり、これにより、小型化しても、第1、第2の外部電極と第2のビア電極との間、第3、第4の外部電極と第4のビア電極との間で絶縁性が劣化するのを防止できるという優れた効果を奏するものである。
本発明の実施の形態1におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 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内部接続模式図 同コモンモードノイズフィルタの主要部の上面透過図 本発明の実施の形態2におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 同コモンモードノイズフィルタの内部接続模式図 従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1に記載の発明について説明する。
図1は本発明の実施の形態1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。
本発明の実施の形態1におけるコモンモードノイズフィルタは、図1、図2に示すように、第1〜第8の絶縁体層11a〜11hと、第1のコイル12、第2のコイル13を積み重ねて構成した積層体14と、積層体14の表面に形成された第1〜第4の外部電極15〜18とを備え、第1、第2の外部電極15、16と第1のコイル12の両端部12a、12bを接続するとともに、第3、第4の外部電極17、18と第2のコイル13の両端部13a、13bを接続し、第1のコイル12は第1〜第4の渦巻き状導体19〜22で構成し、かつ第2のコイル13は第5〜第8の渦巻き状導体23〜26で構成している。
さらに、第1のコイル12を構成する第1〜第4の渦巻き状導体19〜22は、第1〜第4の渦巻き状導体19〜22の内側に形成された第1のビア電極27およびその外側に形成された第2のビア電極28を介して互いに接続し、第2のコイル13を構成する第5〜第8の渦巻き状導体23〜26は、第5〜第8の渦巻き状導体23〜26の内側に形成された第3のビア電極29およびその外側に形成された第4のビア電極30を介して互いに接続している。
そして、上面視にて第2のビア電極28を第1の外部電極15の近傍に位置させ、第4のビア電極30を第4の外部電極18の近傍に位置させている。
上記構成において、第1〜第8の絶縁体層11a〜11hは、下から順に積層され、また、Cu−Znフェライト、ガラスセラミック等の非磁性材料によりシート状に構成されている。
さらに、前記第1のコイル12は、第1〜第4の渦巻き状導体19〜22で構成されている。また、この第1〜第4の渦巻き状導体19〜22は、それぞれ銀等の導電材料を渦巻状にめっきまたは印刷することにより形成され、さらに、第1の渦巻き状導体19は第1の絶縁体層11aの上面、第2の渦巻き状導体20は第3の絶縁体層11cの上面、第3の渦巻き状導体21は第5の絶縁体層11eの上面、第4の渦巻き状導体22は第7の絶縁体層11gの上面にそれぞれ形成されている。
そして、これらの第1〜第4の渦巻き状導体19〜22を第1のビア電極27、第2のビア電極28で直列に接続することによって独立した第1のコイル12が形成され、また、第1の渦巻き状導体19の第1の絶縁体層11aから露出した部分が第1のコイル12の一端部12aとなり、第4の渦巻き状導体22の第7の絶縁体層11gから露出した部分が第1のコイル12の他端部12bとなる。
そしてまた、前記第2のコイル13は、第5〜第8の渦巻き状導体23〜26で構成されている。また、この第5〜第8の渦巻き状導体23〜26は、それぞれ銀等の導電材料を渦巻状にめっきまたは印刷することにより形成され、さらに、第5の渦巻き状導体23は第2の絶縁体層11bの上面、第6の渦巻き状導体24は第4の絶縁体層11dの上面、第7の渦巻き状導体25は第6の絶縁体層11fの上面、第8の渦巻き状導体26は第8の絶縁体層11hの上面にそれぞれ形成されている。
すなわち、第1のコイル12を構成する渦巻き状導体と第2のコイル13を構成する渦巻き状導体が交互に積層されている。
また、第5〜第8の渦巻き状導体23〜26を第3のビア電極29、第4のビア電極30で直列に接続することによって独立した第2のコイル13が形成され、さらに、第5の渦巻き状導体23の第2の絶縁体層11bから露出した部分が第2のコイル13の一端部13aとなり、第8の渦巻き状導体26の第8の絶縁体層11hから露出した部分が第2のコイル13の他端部13bとなる。
そして、図3に示すように、第1の渦巻き状導体19と第5の渦巻き状導体23とが1つのコモンモードフィルタ部となり、第2の渦巻き状導体20と第6の渦巻き状導体24とが1つのコモンモードフィルタ部となり、第3の渦巻き状導体21と第7の渦巻き状導体25とが1つのコモンモードフィルタ部となり、第4の渦巻き状導体22と第8の渦巻き状導体26とが1つのコモンモードフィルタ部となっている。すなわち、4つのコモンモードフィルタが積層方向に直列に接続された構成となっている。このとき、上面視にて各渦巻き状導体の一部を略同じ位置に配置し、巻き方向も同一方向としている。
なお、第8の渦巻き状導体26の上面には他の非磁性体層(図示せず)が形成され、さらに、この他の非磁性体層の上面と第1の絶縁体層11aの下面には、Ni−Cu−Znフェライト等の磁性材料で形成された磁性体層(図示せず)が構成されている。
上記したように構成することによって、積層体14が形成される。
そして、この積層体14の積層方向の稜線を含む部分、すなわち上面視にて積層体14の表面の4隅に、第1〜第4の外部電極15〜18を形成し、第1、第2の外部電極15、16と第1のコイル12の両端部12a、12bを接続するとともに、第3、第4の外部電極17、18と第2のコイル13の両端部13a、13bを接続する。なお、前記第1〜第4の外部電極15〜18は、積層体14に銀を印刷することにより形成され、またこれらの表面にめっきによってニッケルめっき層を形成するとともに、このニッケルめっき層の表面にめっきによってすずやはんだ等の低融点金属めっき層を形成する。さらに、第1〜第4の外部電極15〜18は積層体14の4隅ではなく、積層体14の両端面のみ、両側面のみに形成してもよい。
前記第1のビア電極27は、上面視にて第2の絶縁体層11b、第3の絶縁体層11c、第6の絶縁体層11f、第7の絶縁体層11gにおける第1〜第4の渦巻き状導体19〜22の内側(最も内側にある導体よりも内側)に形成されている。そして、第1のビア電極27によって第1の渦巻き状導体19と第2の渦巻き状導体20とを接続し、第3の渦巻き状導体21と第4の渦巻き状導体21とを接続する。
前記第2のビア電極28は、上面視にて第4の絶縁体層11d、第5の絶縁体層11eにおける第1〜第4の渦巻き状導体19〜22の外側(最も外側にある導体よりも外側)で、第1の外部電極15の近傍に形成されている。そして、第2のビア電極28によって第2の渦巻き状導体20と第3の渦巻き状導体21とを接続する。
前記第3のビア電極29は、上面視にて第3の絶縁体層11c、第4の絶縁体層11d、第7の絶縁体層11g、第8の絶縁体層11hにおける第5〜第8の渦巻き状導体23〜26の内側に形成されている。そして、第3のビア電極29によって、第5の渦巻き状導体23と第6の渦巻き状導体24とを接続し、第7の渦巻き状導体25と第8の渦巻き状導体26とを接続する。
前記第4のビア電極30は、上面視にて第5の絶縁体層11e、第6の絶縁体層11fにおける第5〜第8の渦巻き状導体23〜26の外側で、第4の外部電極18の近傍に形成されている。そして、第4のビア電極30によって第6の渦巻き状導体24と第7の渦巻き状導体25とを接続する。
また、第1〜第4のビア電極27〜30は、各絶縁体層の所定の箇所に、レーザで孔あけ加工をし、この孔に銀を充填して形成する。
ここで、図4に、積層体14を上方から見たときの第1〜第4のビア電極27〜30と第1〜第4の外部電極15〜18の位置関係を示す。また、第8の渦巻き状導体26の位置もあわせて図示する。
なお、第2のビア電極28は、第1の外部電極15の近傍ではなく、第2の外部電極16の近傍に形成してもよい。また、第4のビア電極30は、第4の外部電極18の近傍ではなく、第3の外部電極17の近傍に形成してもよい。そして、第1〜第8の絶縁体層11a〜11hの枚数は、図1に示された枚数に限られるものではない。
上記したように本発明の実施の形態1におけるコモンモードノイズフィルタにおいては、第1のコイル12を構成する渦巻き状導体19〜22は、前記渦巻き状導体19〜22の内側に形成された第1のビア電極27および前記渦巻き状導体19〜22の外側に形成された第2のビア電極28を介して互いに接続し、第2のコイル13を構成する渦巻き状導体23〜26は、前記渦巻き状導体23〜26の内側に形成された第3のビア電極29および前記渦巻き状導体23〜26の外側に形成された第4のビア電極30を介して互いに接続し、第2のビア電極28を第1の外部電極15または第2の外部電極16の近傍に位置させ、第4のビア電極30を第3の外部電極17または第4の外部電極18の近傍に位置させているため、第1の外部電極15とその近傍に位置する第2のビア電極28とは同電位であり、かつ第4の外部電極18とその近傍に位置する第4のビア電極30とは同電位であり、これにより、小型化して外部電極15〜18とビア電極28、30との十分な距離が確保できない場合でも、第1、第2の外部電極15、16と第2のビア電極28との間、第3、第4の外部電極17、18と第4のビア電極30との間で絶縁性が劣化するのを防止できるという効果が得られるものである。
すなわち、第1、第2の外部電極15、16、第2のビア電極28はともに第1のコイル12に接続されているため、両者の電位は略等しく、これにより、小型化によって第2のビア電極28と第1の外部電極15、第2の外部電極16とが接近しても、両者の間の絶縁性を確保することができる。また、第3、第4の外部電極17、18、第4のビア電極30についても同様である。そして、この結果、ビア電極28、30を湿気が浸入しやすい製品表層に近い位置に配置されることになっても、外部電極15〜18とビア電極28、30の間に電圧負荷がかかった際、絶縁信頼性が劣化することを防ぐことができる。
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項2、3に記載の発明について説明する。
図5は本発明の実施の形態2におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図である。なお、この本発明の実施の形態2においては、上記した本発明の実施の形態1と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。
本発明の実施の形態2が上記した本発明の実施の形態1と相違する点は、図5に示すように、第2の渦巻き状導体20と第6の渦巻き状導体24とを入れ替え、第4の渦巻き状導体22と第8の渦巻き状導体26とを入れ替えて、第1のコイル12を構成する第1〜第4の渦巻き状導体19〜22のうち、第2の渦巻き状導体20と第3の渦巻き状導体21を積層方向で隣接させ、第2のコイル13を構成する第5〜第8の渦巻き状導体23〜26のうち、第5の渦巻き状導体23と第6の渦巻き状導体24、第7の渦巻き状導体25と第8の渦巻き状導体26を積層方向で隣接させた点である。
ここで、図6に本発明の実施の形態2における内部接続模式図を示す。
図6から明らかなように、本発明の実施の形態2では、異なるコイルを構成する積層方向で隣接した2つの渦巻き状導体、すなわち、第1の渦巻き状導体19と第5の渦巻き状導体23とで1つのコモンモードフィルタ部、第2の渦巻き状導体20と第6の渦巻き状導体24とが1つのコモンモードフィルタ部、第3の渦巻き状導体21と第7の渦巻き状導体25とが1つのコモンモードフィルタ部、第4の渦巻き状導体22と第8の渦巻き状導体26とが1つのコモンモードフィルタ部が形成される。また、ともに第1のコイル12を構成する第2の渦巻き状導体20と第3の渦巻き状導体21、ともに第2のコイル13を構成する第5の渦巻き状導体23と第6の渦巻き状導体24、ともに第2のコイル13を構成する第7の渦巻き状導体25と第8の渦巻き状導体26が積層方向で隣接している。
この構成によって、積層方向で隣接し、第1のコイル12を構成する第2の渦巻き状導体20と第3の渦巻き状導体21間、第2のコイル13を構成する第5の渦巻き状導体23と第6の渦巻き状導体24間、第2のコイル13を構成する第7の渦巻き状導体25と第8の渦巻き状導体26間を略等電位化することができるため、第1のコイル12を構成する渦巻き状導体間、第2のコイル13を構成する渦巻き状導体間で発生する浮遊容量を大幅に減らすことができ、これにより、第1のコイル12と第2のコイル13で形成される差動信号線路間の特性インピーダンスが低下するのを防ぎ、差動信号の劣化を防止することができる。
なお、上記した構成では、同じコイルを構成する渦巻き状導体のうち積層方向で隣接するものを3対としているが、1対であってもよい。
さらに、同じコイルを構成し積層方向で隣接させた2つの渦巻き状導体間、すなわち、第2の渦巻き状導体20と第3の渦巻き状導体21間、第5の渦巻き状導体23と第6の渦巻き状導体24間、第7の渦巻き状導体25と第8の渦巻き状導体26間の距離、つまり第3、第5、第7の絶縁体層11c、11e、11gの厚みを、異なるコイルを構成し積層方向で隣接した2つの渦巻き状導体間、すなわち、第1の渦巻き状導体19と第5の渦巻き状導体23との間、第2の渦巻き状導体20と第6の渦巻き状導体24との間、第3の渦巻き状導体21と第7の渦巻き状導体25との間、第4の渦巻き状導体22と第8の渦巻き状導体26との間の距離、つまり第2、第4、第6、第8の絶縁体層11b、11d、11f、11hの厚みより薄くした場合でも、上述したように同一コイルし積層方向で隣接配置された渦巻き状導体同士は同電位であるため、当該渦巻き状導体間で絶縁劣化することはなく、また前記のように浮遊容量の影響も少ないため、製品の低背化が可能となる。
なお、同一コイルを構成し積層方向で隣接配置された渦巻き状導体間の絶縁体層の層数を、異なるコイルを構成し積層方向で隣接した2つの渦巻き状導体間の絶縁体層の層数より減らすようにしてもよい。
また、上記した本発明の実施の形態1、2においては、第1のコイル12、第2のコイル13を構成する渦巻き状導体を4つとしたが、それぞれ3つ以上であれば異なる数であってもよい。
本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、小型化されても外部電極と内部導体接続用のビア電極との間の絶縁信頼性を確保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。
11a〜11h 第1〜第8の絶縁体層
12 第1のコイル
12a、12b 第1のコイルの両端部
13 第2のコイル
13a、13b 第2のコイルの両端部
14 積層体
15〜18 第1〜第4の外部電極
19〜26 第1〜第8の渦巻き状導体
27〜30 第1〜第4のビア電極

Claims (3)

  1. 複数の絶縁体層と第1、第2のコイルを積み重ねて構成した積層体と、前記積層体の表面に形成された第1〜第4の外部電極とを備え、前記第1、第2の外部電極と前記第1のコイルの両端部を接続するとともに、前記第3、第4の外部電極と前記第2のコイルの両端部を接続し、前記第1のコイルは少なくとも3つ以上の渦巻き状導体で構成し、かつ前記
    第2のコイルは少なくとも3つ以上の渦巻き状導体で構成し、前記第1のコイルを構成する渦巻き状導体と前記第2のコイルを構成する渦巻き状導体とを積層方向に隣接させて設けられたコモンモードフィルタ部を少なくとも3つ形成し、さらに、前記第1のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第1のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第2のビア電極を介して互いに接続し、前記第2のコイルを構成する渦巻き状導体は、前記渦巻き状導体の内側に形成された第3のビア電極および前記渦巻き状導体の外側に形成された第4のビア電極を介して互いに接続し、上面視にて前記第2のビア電極を前記第1の外部電極または第2の外部電極の近傍に位置させ、前記第4のビア電極を前記第3の外部電極または第4の外部電極の近傍に位置させ、かつ前記第2のビア電極と前記第4のビア電極は上面視で前記積層体の対角線上の4隅近傍に形成されたコモンモードノイズフィルタ。

  2. 同じコイルを構成する渦巻き状導体のうち少なくとも2つを積層方向で隣接させた請求項1に記載のコモンモードノイズフィルタ。
  3. 同じコイルを構成する積層方向で隣接させた2つの渦巻き状導体間の距離を、異なるコイルを構成する積層方向で隣接した2つの渦巻き状導体間の距離より短くした請求項2に記載のコモンモードノイズフィルタ。
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