JP6484795B2 - コモンモードノイズフィルタの製造方法 - Google Patents

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コモンモードノイズフィルタ及びその製造方法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の製造方法は、まず、図５（ａ）に示すように、第１の積層部１ａとコイル２、３が内蔵された非磁性部４を形成し、図５（ｂ）に示すように、非磁性部４のコイル２、３の巻軸部にレーザを照射して凹部５を形成した後、図５（ｃ）に示すように、凹部５に磁性材料を充填して磁性体部６を形成し、その後、図５（ｄ）に示すように、非磁性部４に第２の積層部１ｂを積層してから焼成し、さらに、外部電極を形成するようにしていた。

また、コイル２、３を交差する磁界を磁性体部６で強め、コモンモード成分のインピーダンスを大きくして、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連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６−２２９１０５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、レーザを照射して形成された凹部５は、テーパ状になるため、その下側部分の直径が小さくなり、これにより、磁性体部６を通る磁束が少なくなるため、コイル２、３を交差する磁界を強くすることができず、この結果、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができないため、コモンモードノイズの除去機能が低下す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、コモンモードノイズの除去機能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。

上記目的を解決するために本発明は、磁性体部を、上方になるにつれて徐々に面積が大きくなる第１の磁性体部と、前記複数の非磁性体層のうち最下層に位置する非磁性体層に形成された第２の磁性体部とで構成し、上面視にて前記第２の磁性体部の面積を、第１の磁性体部の最も面積が小さい部分の面積よりも大きくするという構成を有する。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、最下層に位置する非磁性体層における磁性体部の面積を増加させることにより、コイルを交差する磁界を強くすることができ、これにより、コモンモードノイズの除去機能を向上することができるという効果を奏するものである。

また、断面から見て第１の磁性体部、第２の磁性体部を線対称に形成し、第１の磁性体部の対称軸と第２の磁性体部の対称軸を略一致させることにより、磁性体部を通る磁束を安定させることができ、これにより、コイルの磁気結合を強めることができ、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができるという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製造方法を示す断面図 同コモンモードノイズフィルタの製造方法を示す断面図 従来のコモンモードノイズフィルタの製造方法を示す断面図

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断面図、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２に示すように、磁性材料を充填された第１の磁性体部１１ａ、第２の磁性体部１１ｂを有する非磁性部１２と、非磁性部１２の上下に積層された磁性材料を有する第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂと、非磁性部１２に形成された第１、第２のコイル１４、１５とを備え、第１のコイル１４を２つの渦巻状のコイル導体で構成するとともに、第２のコイル１５を２つの渦巻状のコイル導体で構成し、第１のコイル１４を構成するコイル導体を、第２のコイル１５を構成する２つのコイル導体で挟むように配置している。

すなわち、磁性材料からなる第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂと、上下方向において前記第１の積層部１３ａと第２の積層部１３ｂに挟まれ、かつ複数の非磁性体層を積層することによって形成された非磁性部１２と、前記非磁性部１２の内部に形成された第１、第２のコイル１４、１５と、前記非磁性部１２において前記第１、第２のコイル１４、１５の巻軸部分に形成された磁性体部１１ａ、１１ｂとを備えている。

そして、前記磁性体部１１ａ、１１ｂを、前記複数の非磁性体層のうち最下層に位置しない非磁性体層で構成される部分において上方になるにつれて徐々に面積が大きくなる（テーパ状になっている）第１の磁性体部１１ａと、前記複数の非磁性体層のうち最下層に位置する非磁性体層１２ａに形成された第２の磁性体部１１ｂとからなり、上面視にて前記第２の磁性体部１１ｂの面積を、第１の磁性体部１１ａの最も面積が小さい部分の面積より大きくしている。

このとき、上面視で少なくとも第１の磁性体部１１ａの最も面積が小さい部分となる最下部を第２の磁性体部１１ｂが完全に覆うようにする。また、第１の磁性体部１１ａと第２の磁性体部１１ｂとが接触するようにして、両者を一体化させる。さらに、断面から見て第１の磁性体部１１ａ、第２の磁性体部１１ｂをそれぞれ線対称に形成し、第１の磁性体部１１ａの対称軸と第２の磁性体部１１ｂの対称軸を略一致させる。

上記構成において、非磁性部１２は、複数の非磁性体層を積層することによって形成され、また、この非磁性部１２は、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、非磁性部１２の内部には、第１、第２のコイル１４、１５が形成され、また、第１、第２のコイル１４、１５を構成するコイル導体は、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ている。

このとき、第２のコイル１５を構成する２つのコイル導体が、第１のコイル１４を構成するコイル導体を挟むように積層されている。ここで、上面視にて第１のコイル１４を構成するコイル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。同様に、上面視にて第２のコイル１５を構成するコイル導体を略同じ位置に配置し、巻き方向も同一方向としている。

また、第１のコイル１４を構成するコイル導体同士はビア電極１４ａを介して互いに接続され、第２のコイル１５を構成するコイル導体同士はビア電極１５ａを介して互いに接続される。なお、ビア電極１４ａはそれぞれ上面視にて同じ位置に設けられ、ビア電極１５ａもそれぞれ上面視にて同じ位置に設けられている。また、ビア電極１４ａ、１５ａは、各非磁性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。

そして、非磁性部１２の上下層には、それぞれ磁性材料からなる第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂが設けられ、この第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂは、シート状に構成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料からなる磁性体層で構成されている。

なお、非磁性部１２を構成する非磁性体層、第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂを構成する磁性体層のシートの枚数は、図１に示された枚数に限られるものではない。また、第１のコイル１４を構成するコイル導体と、第２のコイル１５を構成するコイル導体との配置が、交互になるようにしてもよく、第１のコイル１４を構成するコイル導体、第２のコイル１５を構成するコイル導体の一部を引出用電極としたものであってもよい。

そして、上記した構成により、コモンモードノイズフィルタの本体部１６が形成される。また、この本体部１６の両端面には、４つの外部電極１７が設けられ、そしてこの外部電極１７はそれぞれ第１のコイル１４の両端部、第２のコイル１５の両端部と接続されている。さらに、外部電極１７は、本体部１６の端面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。

以下、図３、図４において、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説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、ガラスセラミック、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等からなる非磁性体層１２ａの第１、第２のコイル１４、１５の最も内側にある部分よりも内側でコイル巻軸中心となる部分に、この非磁性体層１２ａを貫通する貫通孔１８を形成する。

なお、この非磁性体層１２ａは、非磁性部１２を構成する複数の非磁性体層のうち最下層に積層されるものであり、また、貫通孔１８は、レーザ照射の方法で設ける。

次に、図３（ｂ）に示すように、積層部１３ａに前記貫通孔１８が形成された磁性体層１２ａを積層する。

次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔１８が形成された非磁性体層１２ａの上面に複数の非磁性層を積層して、非磁性部１２を形成する。このとき、非磁性層と渦巻状のコイル導体とを交互に積層し、このコイル導体によって第１、第２のコイル１４、１５を構成する。さらに、第１、第２のコイル１４、１５は、所定の非磁性体層に設けられたビア電極１４ａ、１５ａを介してコイル導体同士をそれぞれ接続して形成され、非磁性部１２に内蔵される。なお、非磁性体層はガラスセラミック、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等からなる非磁性材料で構成されている。

次に、図３（ｄ）に示すように、第１、第２のコイル１４、１５の巻軸部に、非磁性部１２の上方からレーザを照射し、他の貫通孔１８を形成する。ここで、巻軸部は上面視にて第１、第２のコイル１４、１５の最も内側にある部分よりも内側に位置する部分である。そして、この貫通孔１８は少なくとも下部の第１の積層部１３ａを貫通しないようにし、また、最下層の非磁性層１２ａに形成された貫通孔１８と繋がるようにレーザの条件を調整する。さらに、２つの貫通孔１８の中心軸は一致し、また、上面視での形状も相似形になっている。なお、他の貫通孔１８は、上方になるにつれて徐々に面積が大きくなっている（テーパ状になっている）。

次に、図４（ａ）に示すように、２つの貫通孔１８の内部をＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等からなる磁性材料で充填、印刷し、第１の磁性体部１１ａと第２の磁性体部１１ｂを形成する。なお、最下層の非磁性体層１２ａを貫通する貫通孔１８に、先に磁性材料で充填しておいてもよいが、本実施の形態のように、貫通孔１８をすべて形成した後に、磁性材料を充填する方が、生産性がよくなり、さらに、第１の磁性体部１１ａと第２の磁性体部１１ｂとが一体化されるため、好ましい。すなわち、第１の磁性体部１１ａと第２の磁性体部１１ｂとの間に隙間ができないため、磁束低下を防ぐことができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、非磁性部１２の上面に、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等からなる磁性体層を積層して上部の第２の積層部１３ｂを形成し、本体部１６を構成する。

また、第１の積層部１３ａおよび第２の積層部１３ｂと磁性体部１１ａ、１１ｂとが接触するようにする。その後、この本体部１６を所定の温度で焼成する。

最後に、本体部１６の端部に銀を印刷して、第１、第２のコイル１４、１５と接続する外部電極１７を形成する。

なお、必要に応じて、この後に、外部電極１７の表面にＮｉ、Ｓｎからなるめっき層を形成する。

さらに、第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂは、磁性体層のみで構成するのではなく、非磁性体層と磁性体層を交互に配置して構成してもよく、また、積層部１３ａ、１３ｂを形成せずに非磁性体層のみで構成してもよい。

しかし、第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂを構成する磁性体層と非磁性部１２を構成する非磁性体層の焼成時の収縮率が大きく異なる場合、クラックの発生する可能性があるため、上記のように第１、第２の積層部１３ａ、１３ｂを磁性体層と非磁性体層の両方で構成し、両者間の収縮率の違いを吸収するのが好ましい。また、第１、第２の積層部１３ａ、１３とコイル導体とを接触させてもよい。

上記したよう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においては、上面視にて第２の磁性体部１１ｂの面積を、第１の磁性体部１１ａの最も面積が小さい部分となる最下部の面積よりも大きくし、最下層に位置する非磁性体層１２ａに形成された第２の磁性体部１１ｂの面積を増加させているため、磁性体部１１ｂを通る磁束を増やすことができ、この結果、第１、第２のコイル１４、１５を交差する磁界を強めることができるため、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができ、コモンモードノイズの除去機能を向上することができるという効果が得られるものである。

すなわち、従来のように最下層に位置する非磁性体層１２ａまでテーパ状になった磁性体部よりも、上面視での面積を大きくすることができ、その分だけ磁性体部を通る磁束を多くすることができる。

また、第２の磁性体部１１ｂの面積が、第１の磁性体部１１ａの最も面積が小さい部分となる最下部の面積よりも大きくしているため、磁性材料の持ち返りを防ぐアンカー効果を備えることができる。

さらに、断面から見て第１の磁性体部１１ａ、第２の磁性体部１１ｂをそれぞれ線対称に形成し、第１の磁性体部１１ａの対称軸と第２の磁性体部１１ｂの対称軸を略一致させているため、磁性体部１１ａ、１１ｂを通る磁束を安定させることができ、これにより、コイル１４、１５の磁気結合を強めることができ、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。

そして、最下層に位置する非磁性体層１２ａに第２の磁性体部１１ｂを形成しているため、第１の磁性体部１１ａを形成するためのレーザ照射での貫通距離を短くすることができ、これにより、テーパが減少するため、第１の磁性体部１１ａの体積を増やすことができ、この結果、磁性体部１１ａ、１１ｂを通る磁束を増やすことができる。

この場合、最上層に位置する非磁性体層に、第１の磁性体部１１ａの上面視で最も面積が大きい部分となる最上部の面積以上の大きさの面積を有する他の磁性体部を形成すれば、第１の磁性体部１１ａを形成するためのレーザ照射での貫通距離をより短くすることができるため、テーパ状となる第１の磁性体部１１ａの高さ方向（積層方向）の寸法が短くなり、第１の磁性体部１１ａの体積をもっと増やすことができる。

また、最下層に位置する非磁性体層１２ａに第２の磁性体部１１ｂを形成しておくことによって、下部の第１の積層部１３ａと第２の磁性体部１１ｂの接触面積を増加することができるため、磁束低下を防ぐことができる。

なお、上面視にて第２の磁性体部１１ｂの面積を第１の磁性体部１１ａの最も面積が大きい部分となる最上部の面積よりも大きくすれば、より大きな磁束を通すことができ、また、アンカー効果が向上し、下部の第１の積層部１３ａとの接触面積がさらに増加する。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタの製造方法は、コモンモードノイズの除去機能を向上させることが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、情報通信端末等に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 第１の磁性体部
１１ｂ 第２の磁性体部
１２ 非磁性部
１３ａ、１３ｂ 第１、第２の積層部
１４ 第１のコイル
１５ 第２のコイル
１８ 貫通孔

Claims (1)

1. 磁性材料を有する第１、第２の積層部と、上下方向において前記第１の積層部と第２の積層部に挟まれ、かつ複数の非磁性体層を積層することによって形成された非磁性部と、前記非磁性部の内部に形成されたコイルと、前記非磁性部において前記コイルの巻軸部分に一体的に形成された磁性体部とを備え、前記磁性体部を、前記複数の非磁性体層のうち最下層に位置しない非磁性体層で構成される非磁性部において上方になるにつれて徐々に面積が大きくなる第１の磁性体部と、前記複数の非磁性体層のうち最下層に位置する非磁性体層に形成された第２の磁性体部とからなり、上面視にて前記第２の磁性体部の面積を、第１の磁性体部の最も面積が小さい部分の面積よりも大きくしたコモンモードノイズフィルタにおいて、前記第１の積層部の上面に形成された最下層に位置する前記非磁性体層に貫通孔を設けた後、その上に他の非磁性体層を形成して前記非磁性部を設けるとともに、前記非磁性部の内部に前記コイルを設け、その後、前記コイルの巻軸部分に上方になるにつれて徐々に径が大きくなるように前記他の非磁性体層に貫通孔を形成し、さらに、前記貫通孔に磁性材料を充填するようにしたコモンモードノイズフィルタの製造方法。

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