JP6427765B2

JP6427765B2 - コモンモードノイズフィルタ

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Publication number: JP6427765B2
Application number: JP2015055657A
Authority: JP
Inventors: 成白石田; 兼司植野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: JP2016178140A

Description

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小形で薄型のコモンモードノイズフィルタに関するものである。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、図４に示されるような構成を有していた。

図４は従来のコモンモードノイズフィルタを示す分解斜視図である。この図４に示すように、従来のコモンモードノイズフィルタは、複数の絶縁体層１と複数のコイル導体２とを積層し、そして前記コイル導体２を構成する導体３ａ〜３ｄ、導体４ａ〜４ｄ、導体５ａ〜５ｄ同士をそれぞれ電気的に接続することによって３つの独立した螺旋状の第１〜第３のコイル３〜５を形成し、かつこの３つの第１〜第３のコイル３〜５を下から順に積層方向に配置していた。

なお、この出願の発明に関連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。

特開平１１−１８６０５６号公報

しかしながら、上記従来のコモンモードノイズフィルタは、第１のコイル３と第３のコイル５との間に第２のコイル４を配置しているため、第１のコイル３と第３のコイル５との距離が遠く、これにより、第１のコイル３と第３のコイル５はほとんど磁気結合しないため、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができず、その結果、コモンモードノイズの除去特性が低い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、コモンモードノイズの除去特性を向上させることが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。

本発明は上記課題を解決するために、複数の絶縁体層が積層された積層体と、前記積層体の内部に設けられた三つのコイル導体と、前記積層体に設けられ前記コイル導体と接続された外部電極とを備え、三つの前記コイル導体はそれぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が同じ寸法の長辺と短辺からなる矩形状に形成されるとともに、一つの前記絶縁体層上に設けられており、さらに、前記短辺に対する前記長辺の長さの比をＸとしたとき、２．０＜Ｘ≦２．５であり、三つの前記コイル導体の内、二つの前記コイル導体の前記長辺を対向させ、この二つの前記コイル導体それぞれの短辺と他の前記コイル導体の長辺とを対向させて配置したものである。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、三つのコイル導体はそれぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が長辺と短辺からなる矩形状に形成されるとともに、一つの絶縁体層上に設けられており、三つのコイル導体の内、二つのコイル導体の長辺を対向させ、この二つのコイル導体それぞれの短辺と他のコイル導体の長辺とを対向させて配置しているため、同一面上に３つの導体が設けられることになり、これにより、各コイル導体間の距離を短くでき、さらに、各コイル導体の外形形状の長辺、短辺で互いに対向しているので、各導体を互いに隣接させることができ、全ての導体間で磁気結合を向上させることができる。

これらの結果、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができるという優れた効果を奏するものである。

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同コモンモードノイズフィルタの斜視図本発明の一実施の形態における別のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図従来のコモンモードノイズフィルタの構造を示す分解斜視図

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を示す分解斜視図、図２は同コモンモードノイズフィルタの斜視図である。

本発明のコモンモードノイズフィルタは図１、図２のように、複数の絶縁体層１２が積層された積層体１１と、積層体１１の内部に設けられた第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の三つのコイル導体と、積層体１１に設けられ各コイル導体と接続された外部電極とを備えている。

そして、積層体１１は、Ｆｅ₂Ｏ₃をベースとしたフェライトやガラスセラミックなどの絶縁材料によりシート状に構成された第一絶縁体層〜第八絶縁体層１２ａ〜１２ｈの複数の絶縁体層１２を積層して構成されたものである。

この積層体１１の内、第一、第二絶縁体層１２ａ、１２ｂ、および第七、第八絶縁体層１２ｇ、１２ｈは積層体１１の寸法を調整するためのダミー層である。

ダミー層の枚数は、本実施の形態において、特に限定されるものではなく、積層体１１の寸法に合わせて適宜枚数の調整が可能である。

また、第三絶縁体層〜第五絶縁体層１２ｃ〜１２ｅには第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の三つのコイル導体が設けられている。

そして、第六絶縁体層１２ｆは三つのコイル導体を保護するための保護層である。

また、第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の三つのコイル導体は、それぞれ二つに分割された分割コイル導体を接続することにより構成されている。

第一コイル導体１３は、二つの第一分割コイル導体１３ａ、１３ｂを接続することにより構成され、第二コイル導体１４は、二つの第二分割コイル導体１４ａ、１４ｂを接続することにより構成され、第三コイル導体１５は、二つの第三分割コイル導体１５ａ、１５ｂを接続することにより構成されている。

これらの各分割コイル導体は、絶縁体層１２上に銀等の導電材料をめっきや印刷することにより形成されるもので、それぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が長辺と短辺からなる矩形状に形成されている。

ここで、外形形状が長辺と短辺からなる矩形状とは、最外周の長辺と短辺に沿う直線で囲まれる形状のことを意味したものであり、長辺と短辺との角部を丸めたアールを設けたり面取りしたテーパーを設けたりしてもよい。

そして、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａが一つの絶縁体層１２上の同一面に設けられ、第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂが別の一つの絶縁体層１２の同一面に設けられる。

本実施の形態では、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａを第三絶縁体層１２ｃに設け、第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを第五絶縁体層１２ｅに設けている。

一方の、第三絶縁体層１２ｃ上において、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａを設ける配置については、まず、三つの分割コイル導体の内、二つの分割コイル導体の最外周の長辺同士を短絡させないように隣接させ、長辺同士が平行になるように対向させている。

そして、この二つの分割コイル導体それぞれの最外周の短辺と他の残りの分割コイル導体の最外周の長辺とを短絡させないように隣接させ、短辺と長辺とが平行になるように対向させて各分割コイル導体が配置される。

本実施の形態では、図１のように、第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ａの最外周の長辺を対向させ、これら第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ａのそれぞれの短辺と第三分割コイル導体１５ａの最外周の長辺とを対向させて配置したものである。

このようにすることにより、同一面上に３つの分割コイル導体が設けられるために、各分割コイル導体間の距離を短くでき、さらに、各分割コイル導体の外形形状の長辺、短辺を短絡させないように隣接させ、平行になるように互いに対向しているので、各分割コイル導体を互いに隣接させることができ、全ての分割コイル導体間で磁気結合を向上させることができる。

このとき、長辺を対向させた第一分割コイル導体１３ａの長辺と第二分割コイル導体１４ａの長辺の長さを同じ長さとすることがよく、このようにすることにより、第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ａとを効率的に磁気結合を向上させることができるので好ましい。

また、長辺を対向配置させた第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ａの短辺側を合計した長さを、第三分割コイル導体１５ａの長辺の長さと同じ長さにすることがよく、このようにすることにより、第三分割コイル導体１５ａと第一分割コイル導体１３ａとの間、また第三分割コイル導体１５ａと第二分割コイル導体１４ａとの間をそれぞれ効率よく磁気結合させることができる。

そして、第一分割コイル導体１３ａの短辺と第二分割コイル導体１４ａの短辺の長さを同じ長さにすることがよく、このようにすることにより、第三分割コイル導体１５ａと第一分割コイル導体１３ａとの間、第三分割コイル導体１５ａと第二分割コイル導体１４ａとの間の磁気結合の強さのバランスを合わせることができる。

すなわち、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａの外形形状を同じ寸法の矩形状にすることが好ましい。

この場合、矩形状の長辺と短辺の比は、矩形状の短辺に対する長辺の長さの比をＸとしたとき、Ｘが２．０以下だと、第一分割コイル導体１３ａの長辺と第二分割コイル導体１４ａの長辺との間の間隔によって、第一、第二分割コイル導体１３ａ、１４ａの短辺の一部に第三分割コイル導体１５ａの長辺と対向しない部分ができ、磁気結合が悪くなるので好ましくない。

また、Ｘが２．５より大きいと、第三分割コイル導体１５ａの長辺に第一、第二分割コイル導体１３ａ、１４ａの短辺と対向しない部分が増えて磁気結合が悪くなるので好ましくない。

よって、２．０＜Ｘ≦２．５とすることで効率よく磁気結合を向上させることができるので好ましい。

また、長辺を対向させた第一分割コイル導体１３ａの長辺と第二分割コイル導体１４ａの長辺との間隔よりも、第一、第二分割コイル導体１３ａ、１４ａの各短辺と第三分割コイル導体１５ａの長辺との間隔を小さくするこが好ましい。

これは、短辺側は、長辺同士に比べて磁気結合が弱くなるので、このようにすることにより短辺側の磁気結合を強くして、各分割コイル導体の磁気結合のバランスをよくすることができるものである。

そしてこれらの結果から、一つの第三絶縁体層１２ｃ上において、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａの磁気結合を向上させることができ、各分割コイル導体間の磁気結合のバランスをよくすることができるものである。

また、他方の第五絶縁体層１２ｅ上の同一面において、第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを設ける配置についても、同様に三つの分割コイル導体の内、二つの分割コイル導体の最外周の長辺同士を対向させている。

そして、この二つの分割コイル導体それぞれの最外周の短辺と他の分割コイル導体の最外周の長辺とを対向させている。

そしてさらに、第五絶縁体層１２ｅ上では、絶縁体層１２の積層方向から見たときに、接続された分割コイル導体同士が重ならないように、各分割コイル導体を第三絶縁体層１２ｃとは位置を変えて配置させている。

本実施の形態では、図１のように、まず、絶縁体層１２の積層方向（図１において図面の上下方向）から見たときに、第三絶縁体層１２ｃ上の第一分割コイル導体１３ａが配置されていた位置に、第五絶縁体層１２ｅ上では第二分割コイル導体１４ｂを配置させている。そして、第二分割コイル導体１４ｂと第三分割コイル導体１５ａの最外周の長辺を対向させ、これら第二分割コイル導体１４ｂと第三分割コイル導体１５ｂのそれぞれの短辺と第三分割コイル導体１５ｂの最外周の長辺とを対向させて配置したものである。

このようにすることにより、上述した第三絶縁体層１２ｃ上に形成した第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａと同様に、一つの第五絶縁体層１２ｅ上において、第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの磁気結合を向上させることができ、各分割コイル導体間の磁気結合のバランスをよくすることができる。

さらに、絶縁体層１２の積層方向から見たときに、接続された分割コイル導体同士が重ならないように、第三絶縁体層１２ｃとは位置を変えて配置したために、第三絶縁体層１２ｃ上では第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ａが長辺を対向させて磁気結合が強くなっていたが、第五絶縁体層上１２ｅではこれとは異なり、第二分割コイル導体１４ｂと第三分割コイル導体１５ｂの別の組み合わせで長辺を対向させて磁気結合を強くすることができる。

また、絶縁体層１２の積層方向において、第一分割コイル導体１３ａと第二分割コイル導体１４ｂが積層され、第二分割コイル導体１４ａと第三分割コイル導体１５ｂが積層され、第三分割コイル導体１５ａと第一分割コイル導体１３ｂが積層され、積層方向で互いに異なる分割コイル導体を磁気結合させることができる。

そして、これらの結果から、各分割コイル導体がそれぞれ接続されたときに、第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の磁気結合をより向上させることができ、磁気結合のバランスをよりよくすることができるものである。

さらに、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの上面視での面積を略同一にして、第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５のコモンモード成分のインピーダンスを略等しくしたり、第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５それぞれの互いの磁気結合を同一になるようにしたりするのが好ましい。そしてさらに、第三絶縁体層１２ｃ上の第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａの上面視での中心部分を正三角形の頂点部分に位置させ、第五絶縁体層１２ｅ上の第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの上面視での中心部分を正三角形の頂点部分に位置させれば、より互いの磁気結合を同一にし易くなる。

また、このように各分割コイル導体を接続する構成は、複数の接続ビア１９と、各分割コイル導体を接続する第一、第二、第三コイル接続導体２０、２１、２２により構成されている。

接続ビア１９は、第四、第五絶縁体層１２ｄ、１２ｅに設けられ、各絶縁体層に穴をあけ銀等の導電材料を充填したものであり、第四絶縁体層１２ｄにおいては、第一、第二、第三分割コイル導体１３ａ、１４ａ、１５ａの内周端の位置にあわせて設けられ、第五絶縁体層１２ｅに置いては、第一、第二、第三分割コイル導体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂの内周端の位置にあわせて設けられている。

また、第一、第二、第三コイル接続導体２０、２１、２２は、第四絶縁体層１２ｄ上に銀等の導電性材料をめっきや印刷することにより形成されたものである。

そして、第一分割コイル導体１３ａ、１３ｂの内周端間を接続ビア１９と第一コイル接続導体２０で接続することにより第一コイル導体１３が構成されている。第二、第三コイル導体１４、１５も同様にして構成されている。

この第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の両端には、それぞれ、銀等の導電材料をめっきや印刷により形成された第一コイル引き出し導体１６ａ、１６ｂ、第二コイル引き出し導体１７ａ、１７ｂ、第三コイル引き出し導体１８ａ、１８ｂの一端が接続され、他端が積層体１１を挟んで対向する位置に引き出されている。

各コイル引き出し導体が他のコイル引き出し導体や各コイル導体と交差する場合には、図１における第二コイル引き出し導体１７ｂのように、接続ビア１９を設けて他の絶縁体層１２にコイル引き出し導体を設けるとよい。

また、各コイル引き出し導体の他端は、銀、ニッケル、錫等の導電材料により積層体１１の側面に形成された外部電極２３ａ〜２３ｆに接続されている。

外部電極２３は、図２のように、積層体１１の対向する側面に設けられ、一方の側面に外部電極２３ａ〜２３ｃが設けられ、他方の側面の対向する位置に外部電極２３ｄ〜２３ｆが設けられている。

そして、外部電極２３ａ、２３ｄに第一コイル導体１３が接続され、外部電極２３ｂ、２３ｅに第二コイル導体１４が接続され、外部電極２３ｃ、２３ｆに第三コイル導体１５が接続され、外部電極２３ａ〜２３ｃ側から外部電極２３ｄ〜２３ｆを見たときに、渦巻き状に形成した各コイル導体の巻回方向が同じ方向になるように接続されている。

以上のように構成された本実施の形態のコモンモードノイズフィルタは、各コイル導体間で磁気結合をバランスよく強くすることができ、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができるため、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができるものである。

なお、本実施の形態では、二つの異なる絶縁体層１２に、第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５を分割して形成した例で説明したが、この例に限らず一つの絶縁体層１２に第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５を分割せずに形成してもよい。

このようなコモンモードノイズフィルタについて図３を用いて説明する。

図３は本発明の一実施の形態における別のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図である。

図３に示すように、前述した実施の形態と同様に、複数の絶縁体層１２が積層された積層体１１と、積層体１１の内部に設けられた第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の三つのコイル導体と、積層体１１に設けられ各コイル導体と接続された外部電極とを備えている。

そして、積層体１１は、第一絶縁体層〜第八絶縁体層１２ａ〜１２ｈの複数の絶縁体層１２を積層して構成されている。

この積層体１１の内、第一、第二、第三絶縁体層１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび第七、第八絶縁体層１２ｇ、１２ｈは積層体１１の寸法を調整するためのダミー層である。

また、第四絶縁体層１２ｄには第一、第二、第三コイル導体１３、１４、１５の三つのコイル導体が設けられている。

第五絶縁体層１２ｅには各コイル導体の内周端を積層体１１の側面に引き出す第一、第二、第三引き出し導体１６ｂ、１７ｂ、１８ｂと、接続ビア１９が設けられている。

第六絶縁体層１２ｆは各コイル引き出し導体を保護するための保護層である。

第一、第二、第三コイル導体は、それぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が長辺と短辺からなる矩形状に形成されている。

そして、これらの各コイル導体は、第四絶縁体層１２ｄ上の同一面に、分割されることなく設けられ、第一コイル導体１３と第二コイル導体１４の最外周の長辺を対向させ、これら第一コイル導体１３と第二コイル導体１４のそれぞれの短辺と第三コイル導体１５の最外周の長辺とを対向させて配置したものである。

このようにすることにより、前述した実施の形態と同様に、同一面上に３つのコイル導体が設けられるために、各コイル導体間の距離を短くでき、さらに、各コイル導体の外形形状の長辺、短辺を互いに対向しているので、各分割コイル導体を互いに隣接させることができ、全ての分割コイル導体間で磁気結合を向上させることができるものである。

そして、これらの結果から、各分割コイル導体がそれぞれ接続されたときに、第一、第二、第三のコイル導体１３、１４、１５の磁気結合をより向上させることができ、磁気結合のバランスをよりよくすることができるものである。

本発明にかかるコモンモードノイズフィルタは、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができ、携帯電話、情報機器等のノイズ対策等として有用である。

１１積層体
１２絶縁体層
１２ａ〜１２ｉ第一絶縁体層〜第八絶縁体層
１３第一コイル導体
１３ａ、１３ｂ第一分割コイル導体
１４第二コイル導体
１４ａ、１４ｂ第二分割コイル導体
１５第三コイル導体
１５ａ、１５ｂ第三分割コイル導体
１６ａ、１６ｂ第一コイル引き出し導体
１７ａ、１７ｂ第二コイル引き出し導体
１８ａ、１８ｂ第三コイル引き出し導体
１９接続ビア
２０第一コイル接続導体
２１第二コイル接続導体
２２第三コイル接続導体
２３ａ〜２３ｆ外部電極

Claims

複数の絶縁体層が積層された積層体と、前記積層体の内部に設けられた三つのコイル導体と、前記積層体に設けられ前記コイル導体と接続された外部電極とを備え、三つの前記コイル導体はそれぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が同じ寸法の長辺と短辺からなる矩形状に形成されるとともに、一つの前記絶縁体層上に設けられており、さらに、前記短辺に対する前記長辺の長さの比をＸとしたとき、２．０＜Ｘ≦２．５であり、三つの前記コイル導体の内、二つの前記コイル導体の前記長辺を対向させ、この二つの前記コイル導体それぞれの短辺と他の前記コイル導体の長辺とを対向させて配置されていることを特徴とするコモンモードノイズフィルタ。
三つの前記コイル導体がそれぞれ二つの分割コイル導体を接続することによって設けられており、前記分割コイル導体はそれぞれ渦巻き状で１ターン以上に設けられ、その巻回軸と直交する面の外形形状が同じ寸法の長辺と短辺からなる矩形状に形成されており、さらに、前記短辺に対する前記長辺の長さの比をＸとしたとき、２．０＜Ｘ≦２．５であり、それぞれの前記分割コイル導体の内、一方の前記分割コイル導体を一つの前記絶縁体層上に設けるとともに、三つの前記分割コイル導体の内、二つの前記分割コイル導体の前記長
辺を対向させ、この二つの前記分割コイル導体それぞれの短辺と他の前記分割コイル導体の長辺とを対向させており、また、前記分割コイル導体の内、他方の前記分割コイル導体を別の前記絶縁体層上に設けるとともに、三つの前記分割コイル導体の内、二つの前記分割コイル導体の前記長辺を対向させ、この二つの前記分割コイル導体それぞれの短辺と他の前記分割コイル導体の長辺とを対向させており、さらに前記絶縁体層の積層方向において接続された前記分割コイル導体同士が重ならない位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載のコモンモードノイズフィルタ。