JPH04369910A - Ｌｃフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンデンサとインダクタ
を複合したＬＣフィルタに関する。更に詳しくは回路基
板に直接実装するためのＬＣフィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】集積回路などの半導体素子を用いたデジ
タル機器は、機器外部から電源線、信号線を通じて、或
いは空中を伝播して侵入するノイズにより誤動作したり
、内部回路素子が破壊される弱点を持っている。一方、
デジタル機器は処理速度の高速化の趨勢にあり、クロッ
ク周波数はより高周波に移行される傾向のため、従来問
題にならなかった数１００ＭＨｚにも及ぶ高周波ノイズ
が影響するようになってきている。こうした問題点を解
消し、一般的に広帯域にわたり大きなノイズ除去効果を
得るために、各々の信号経路毎に回路基板上でコンデン
サとインダクタを組合わせてＬＣローパスフィルタ回路
を構成する方法や、それらを予め組合わせてローパスフ
ィルタを形成したものを実装する方法が採られている。

【０００３】しかし、公知のコンデンサやＬＣフィルタ
はアースに対する残留インダクタンスが大きく、しかも
回路基板の配線の引き回しによる残留インダクタンスの
増加等の影響により高周波でのノイズ除去効果が得られ
ない場合がある。この場合には複数の信号経路に各々ア
ース端子を接続しなければならず、回路基板の配線設計
が複雑化し、部品点数の増加によって基板面積が拡大す
る問題点があった。一方、残留インダクタンスが極めて
小さい貫通コンデンサとインダクタと組合わせたＬＣフ
ィルタが実用化されているが、個々の貫通コンデンサ素
子を金具等にはんだ付けにより固定しなければならず、
組立てが煩雑で多くの工数を要し、貫通コンデンサの大
きさや取得できる静電容量値の制約から、小型で高性能
のＬＣフィルタを得ることが困難な問題点があった。

【０００４】また、数１００ｋＨｚから数１００ＭＨｚ
の広帯域にわたって大きなノイズ除去効果を得るために
公知のディスクリート部品を組合わせても、残留インダ
クタンスの影響で目的の性能が得られない場合が多い。 更に、残留インダクタンスの極めて小さな貫通コンデン
サとフェライトコア等を組合わせてＬＣフィルタを構成
する場合、個々の貫通コンデンサの組込みが煩雑となる
ほか、コンデンサの形状や特性的な制約があるため、製
品化できるフィルタ特性が限定される問題点があった。

【０００５】従来、これらの問題点を解決するものとし
て、１個のコネクタピンに関連してコンデンサ及びイン
ダクタが形成されるコネクタ内蔵用のＬＣフィルタが提
案されている（特開平１−１８９２１６）。このＬＣフ
ィルタは、セラミック積層体に形成された貫通孔にコネ
クタピンを挿通し、このコネクタピンをセラミック積層
体の露出面上に形成された一方電極に導電接続し、他方
電極をアース電極としてセラミック積層体の別の面に一
方電極と対向してかつセラミック積層体の外面に引出し
て構成され、これにより高周波における挿入損失を大き
くとることができ、より大きなノイズ除去効果を期待で
きる特長がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＬＣフィ
ルタでは、コンデンサの一方電極が露出面上のコネクタ
ピンの周囲領域にしか形成されず、他方電極との対向面
積が僅かであるため、静電容量を大きくできない不具合
があった。また上記ＬＣフィルタは、１個のコネクタピ
ンに関連してコンデンサ及びインダクタが形成される貫
通型フィルタであるため、コネクタに内蔵したり、シー
ルドケースにアース側電極を接続する貫通型フィルタと
して利用する場合には好適であるが、回路基板上に実装
するオンボードフィルタとして利用する場合にはセラミ
ック積層体の外面に引き出された他方電極をアース電極
としても基板上のアース端子との接続において、依然と
して残留インダクタンスを極めて小さくすることは難し
い問題であった。更に、磁性体部分をコネクタピンが貫
通する部分においてのみインダクタ成分を得ているため
、巻き線によるインダクタのような大きなインダクタン
スを得ることは構造的に不可能であった。

【０００７】本発明の目的は、簡単な構造でＬとＣを多
段にできるとともに、コンデンサ素子とアース間に発生
する残留インダクタンスを極めて小さく抑えることがで
き、更に、巻き線インダクタや抵抗素子との組み合わせ
により、数１００ｋＨｚから数１００ＭＨｚの広帯域に
わたり大きなノイズ除去効果が得られるＬＣフィルタを
提供することにある。本発明の別の目的は、複数の信号
経路に一括して回路基板に直接実装できるＬＣフィルタ
を提供することにある。また本発明の更に別の目的は、
薄くて小さな形状で大きな静電容量を有し、かつ安定し
た温度特性が得られる高性能のＬＣフィルタを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、図１に示すように本発明のＬＣフィルタは、複数の
誘電体層が積層され層毎に互いに電気的に独立した第１
、第２及び第３内部電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有す
るセラミック積層体１６に少なくとも一対の貫通孔１３
，１４が設けられ、第１内部電極１６ａが貫通孔の一方
１３に臨み、第２内部電極１６ｂが貫通孔の他方１４に
臨み、第３内部電極１６ｃが第１及び第２内部電極１６
ａ，１６ｂに対向しかつ一対の貫通孔１３，１４の周囲
領域を除いてセラミック積層体１６の外面に引出され、
貫通孔の一方１３の内面に第１内部電極１６ａに導電接
続する第１外部電極１７が形成され、貫通孔の他方１４
の内面に第２内部電極１６ｂに導電接続する第２外部電
極１８が形成され、セラミック積層体１６の外面に第３
内部電極１６ｃに導電接続する第３外部電極１９が形成
された積層貫通コンデンサアレイ１０と；　　一対のリ
ード端子２０，２１が一対の貫通孔１３，１４に挿通し
て第１及び第２外部電極１７，１８に導電接続されたイ
ンダクタ素子１１又は抵抗素子と；　　リード端子２０
，２１が貫通孔１３，１４に挿着されたインダクタ素子
１１又は抵抗素子と積層貫通コンデンサアレイ１０とを
リード端子２０，２１が突出した状態で収容し、第３外
部電極１９に導電接続するアース端子２６，２７がケー
ス端部に一体的に形成された金属ケース１２とを備えた
ものである。

【０００９】

【作用】積層貫通コンデンサアレイ１０の一対の貫通孔
１３，１４に挿着された一対のリード端子２０，２１と
金属ケース１２のアース端子２６，２７との間でコンデ
ンサが形成され、ＬＣ複合のパイ形回路ＬＣフィルタと
して機能する。一対のリード端子２０，２１が接続する
第１及び第２内部電極１７，１８に対向する第３内部電
極１９が金属ケース１２に形成されたアース端子２６，
２７に接続されるため、回路基板３０にリード端子２０
，２１及びアース端子２６，２７をはんだ付けにより接
続すると、回路基板に実装した後のアース側に発生する
残留インダクタンスを極めて小さく抑えられ、高周波ノ
イズを確実に除去することができる。更に、積層貫通コ
ンデンサアレイの貫通孔の数を増加することにより、複
数の信号経路に生じるノイズを一括して除去することが
できる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。図１〜図４に示すように、本実施例のＬＣ
フィルタは、積層貫通コンデンサアレイ１０とインダク
タ素子１１と金属ケース１２とを備える。積層貫通コン
デンサアレイ１０は複数の鉛ペロブスカイト系、チタン
酸バリウム系、酸化チタン系等の誘電体層が積層されか
つ一対の貫通孔１３，１４が穿設された四角板状のセラ
ミック積層体１６により構成される。このセラミック積
層体１６は層毎に互いに対向しかつ電気的に独立した第
１内部電極１６ａ、第２内部電極１６ｂ及び第３内部電
極１６ｃを有する。この例では第１及び第２内部電極１
６ａ，１６ｂはそれぞれ一層、第３内部電極１６ｃはこ
れらを挟むようにこれらに対向して二層設けられる。酸
化チタン系等の温度特性が安定した温度保証用誘電体材
料を積層させ、内部電極を複数対向させることにより、
大きな静電容量を有するのと同時に安定した温度特性が
得られる。

【００１１】図１及び図５に示すように、第１内部電極
１６ａは一方の貫通孔１３に臨み、第２内部電極１６ｂ
は他方の貫通孔１４に臨み、第３内部電極１６ｃは一対
の貫通孔１３，１４の周囲領域を除いてセラミック積層
体１６の外面に引出されてそれぞれ形成される。一方の
貫通孔１３の内面には第１内部電極１６ａに導電接続す
る第１外部電極１７が形成され、他方の貫通孔１４の内
面には第２内部電極１６ｂに導電接続する第２外部電極
１８が形成され、セラミック積層体１６の外面には引出
された第３内部電極１６ｃに導電接続する第３外部電極
１９が形成される。この第３外部電極１９は第１及び第
２外部電極１７，１８の共通のアース電極として図２に
示すようにセラミック積層体１６の４つの側面に形成さ
れる。外部電極１７〜１９はセラミック積層体１６の上
面及び下面をマスクした状態で無電解めっき処理するこ
とにより、或いは導電性ペーストを貫通孔１３，１４内
に導入しかつセラミック積層体１６の外面に塗布して焼
付けることにより、形成される。

【００１２】図１及び図３に示すように、この例ではイ
ンダクタ素子１１はフェライト等からなる磁性体２２と
この磁性体の一対の透孔２３，２４に挿通されたＵ字状
の導線２５からなり、この導線の両端部にリード端子２
０，２１が形成される。一対の透孔２３，２４はセラミ
ック積層体１６の一対の貫通孔１３，１４に相応する位
置に設けられる。また磁性体２２はセラミック積層体１
６に積重ね可能な四角板状をなし、セラミック積層体１
６と同一投影面積を有する。磁性体２２をセラミック積
層体１６に積重ねた後、リード端子２０，２１を透孔２
３，２４及び貫通孔１３、１４に挿通する。この状態で
リード端子２０，２１をはんだ付けにより第１及び第２
外部電極１７，１８に導電接続してインダクタ素子１１
と積層貫通コンデンサアレイ１０とを一体化する。

【００１３】図１及び図４に示すように、この例では金
属ケース１２は一体化したインダクタ素子１１と積層貫
通コンデンサアレイ１０とをリード端子２０，２１が突
出した状態で収容する。この金属ケース１２ははんだ付
け可能に表面処理された金属からなり、例えばＦｅ−Ｓ
ｎ合金，Ｃｕ−Ｚｎ合金（真鍮）等が挙げられる。また
金属ケース１２は磁性体２２とセラミック積層体１６の
外形とほぼ同一の内部形状をなし、リード端子２０，２
１が突出するその開放端部に一対のアース端子２６，２
７が突出して一体的に形成される。積層貫通コンデンサ
アレイ１０を収容した後、その外面を金属ケース１２に
はんだ付けすることにより、第３外部電極１９がアース
端子２６，２７に導電接続される。この金属ケース１２
に収容された積層貫通コンデンサアレイ１０の露出面は
、ＬＣフィルタの耐湿性、耐塵埃性等の耐環境特性を向
上させるために、リード端子２０，２１を残して封止材
２８により封止される。封止材２８としてはエポキシ系
、シリコーン系の合成樹脂が用いられる。

【００１４】上記構造のＬＣフィルタは、図６に示され
るパイ形ＬＣローパスフィルタの等価回路を構成し、そ
のリード端子２０，２１及びアース端子２６，２７を回
路基板３０に設けられた所定のスルーホール（図示せず
）に挿入してはんだ付けすると、積層貫通コンデンサア
レイ１０の第３外部電極１９があたかも基板３０に直接
導電接続されたと同じ状態になるため、回路基板に実装
した後のアース側に発生する残留インダクタンスを極め
て小さく抑えられ、高周波ノイズを確実に除去すること
ができる。

【００１５】なお、上記例では導線２５を四角板状の磁
性体２２に挿通してリード端子２０，２１を設けたイン
ダクタ素子１１を示したが、本発明はこれに限らず、一
対のリード端子を有するものであれば、図７に示すよう
に単体のビーズコア磁性体３１，３２にそれぞれ導線２
５を挿通してリード端子２０，２１を設けたインダクタ
素子３３や、図８に示すようにドラムコア磁性体３４に
導線２５を巻回してリード端子２０，２１を設けたイン
ダクタ素子３６や、図９に示すように円柱形コア磁性体
３７に導線２５を巻回してリード端子２０，２１を設け
たインダクタ素子３８を用いることができる。またイン
ダクタ素子の代わりに抵抗素子を用いてもよい。

【００１６】また、第１及び第２内部電極１６ａ，１６
ｂがそれぞれ一層、第３内部電極１６ｃがこれらを挟む
ようにこれらに対向して二層設けた例を示したが、これ
らの内部電極の層数は要求される静電容量に応じて適宜
増加することができる。また、図１０及び図１１に示す
ように、積層貫通コンデンサアレイのセラミック積層体
１６の貫通孔及びインダクタ素子の磁性体２２の透孔の
数は一対に限らず、信号経路が６経路ある場合には、そ
の数に応じて貫通孔及び透孔を６対ずつ穿設し、前記実
施例と同様に積層貫通コンデンサアレイ１０とインダク
タ素子１１を一体化して金属ケースに組込んだ後、積層
貫通コンデンサアレイ１０の第３外部電極１９と金属ケ
ースを導電接続してもよい。これにより、このＬＣフィ
ルタは６個のフィルタ回路が一括して形成され、パイ形
回路構成のローパスフィルタアレイとなり、図１２に示
されるＬＣフィルタの等価回路を構成する。この貫通孔
及び透孔の数及び配列は必要に応じて適宜変更すること
ができ、上記例に限られるものではない。

【００１７】図１３は本発明の別の実施例のＬＣフィル
タを示す。この例の特徴ある構成は、それぞれ同一投影
面積を有する２枚の磁性体２２，２２と２枚のセラミッ
ク積層体１６，１６とが交互に積重ねられ、Ｕ字状に成
形した導線２５のリード端子２０，２１を透孔２３，２
４及び貫通孔１３，１４に挿通したことにある。リード
端子２０，２１は貫通孔１３，１４の第１及び第２外部
電極１７，１８と導電接続され、前記実施例と同様に積
層貫通コンデンサアレイ１０とインダクタ素子１１を一
体化して金属ケース１２に組込まれる。また開放端に近
い積層貫通コンデンサアレイ１０の露出面は封止材２８
で封止される。このように構成されたＬＣフィルタは図
１４の等価回路に示すようにＬとＣを多段で連結した高
性能のフィルタとなる。なお、積層貫通コンデンサアレ
イとインダクタ素子の積重ね数や積重ね順序は本実施例
に限らず、必要に応じて変更することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
効果を奏する。■　　残留インダクタンスが極めて小さ
い積層貫通コンデンサアレイをアース端子付きの金属ケ
ースに直接はんだ付け等で接続することにより、構造が
簡単である上、回路基板に実装後にコンデンサ素子とア
ース間に発生する残留インダクタンスを極めて小さく抑
えることができ、集積回路などの半導体素子を用いたデ
ジタル機器の処理速度の向上に障害となった数１００Ｍ
Ｈｚにもおよぶ高周波ノイズを容易に除去することがで
きる。また、巻き線を施したインダクタ素子や抵抗素子
との組み合わせにより数１００ｋＨｚから数１００ＭＨ
ｚの広帯域にわたり大きなノイズ除去効果が得られる。 ■　　用途に合せて積層貫通コンデンサアレイの貫通孔
の数、ピッチ、配列を変更して複数の高性能ＬＣフィル
タを一体化し、アース側の電極を内部で共通化すること
により、回路基板の複数の信号経路に一括して接続でき
るようになり、回路パターンの設計を簡素化できるとと
もに取付工数の低減並びに機器の小型化が可能となる。 ■　　積層貫通コンデンサアレイを用いることにより、
内部の誘電体層の層数、内部電極の重ね合わせ枚数、誘
電体の誘電率等の変更により、薄くて小さな形状で大き
な静電容量を有し、かつ安定した温度特性を具備した高
性能で信頼性の高いＬＣフィルタが得られる。■　　積
層貫通コンデンサアレイと磁性体を交互に複数積重ねて
ＬＣ回路を多段で構成すれば、高機能ＬＣフィルタが小
型で簡単に作製でき、従来複数の部品で構成していた回
路の小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例ＬＣフィルタの断面図。

【図２】図１の積層貫通コンデンサアレイの斜視図。

【図３】図２の積層貫通コンデンサアレイに対応したイ
ンダクタ素子の斜視図。

【図４】図２の積層貫通コンデンサアレイ及び図３のイ
ンダクタ素子を収容する金属ケースの斜視図。

【図５】図２の要部を破断した図。

【図６】図１のＬＣフィルタの等価回路。

【図７】別のインダクタ素子の斜視図。

【図８】別のインダクタ素子の斜視図。

【図９】別のインダクタ素子の斜視図。

【図１０】本発明の別の実施例ＬＣフィルタを構成する
積層貫通コンデンサアレイの斜視図。

【図１１】図１０の積層貫通コンデンサアレイに対応し
たインダクタ素子の斜視図。

【図１２】図１０の積層貫通コンデンサアレイと図１１
のインダクタ素子により構成されるＬＣフィルタの等価
回路。

【図１３】本発明の更に別の実施例ＬＣフィルタの断面
図。

【図１４】図１３のＬＣフィルタの等価回路。 １０　　積層貫通コンデンサアレイ １１，３３，３６，３８　　インダクタ素子１２　　金
属ケース １３，１４　　一対の貫通孔 １６　　セラミック積層体 １６ａ　　第１内部電極 １６ｂ　　第２内部電極 １６ｃ　　第３内部電極 １７　　第１外部電極 １８　　第２外部電極 １９　　第３外部電極 ２０，２１　　一対のリード端子 ２２　　磁性体 ２３，２４　　一対の透孔 ２５　　導線 ２６，２７　　アース端子 ２８　　封止材 ３０　　回路基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の誘電体層が積層され層毎に互い
   に電気的に独立した第１、第２及び第３内部電極（１６
   ａ，１６ｂ，１６ｃ）を有するセラミック積層体（１６
   ）に少なくとも一対の貫通孔（１３，１４）が設けられ
   、前記第１内部電極（１６ａ）が前記貫通孔の一方（１
   ３）に臨み、前記第２内部電極（１６ｂ）が前記貫通孔
   の他方（１４）に臨み、前記第３内部電極（１６ｃ）が
   前記第１及び第２内部電極（１６ａ，１６ｂ）に対向し
   かつ前記一対の貫通孔（１３，１４）の周囲領域を除い
   て前記セラミック積層体（１６）の外面に引出され、前
   記貫通孔の一方（１３）の内面に前記第１内部電極（１
   ６ａ）に導電接続する第１外部電極（１７）が形成され
   、前記貫通孔の他方（１４）の内面に前記第２内部電極
   （１６ｂ）に導電接続する第２外部電極（１８）が形成
   され、前記セラミック積層体（１６）の外面に前記第３
   内部電極（１６ｃ）に導電接続する第３外部電極（１９
   ）が形成された積層貫通コンデンサアレイ（１０）と、
   一対のリード端子（２０，２１）が前記一対の貫通孔（
   １３，１４）に挿通して前記第１及び第２外部電極（１
   ７，１８）に導電接続されたインダクタ素子（１１）又
   は抵抗素子と、前記リード端子（２０，２１）が前記貫
   通孔（１３，１４）に挿着されたインダクタ素子（１１
   ）又は抵抗素子と前記積層貫通コンデンサアレイ（１０
   ）とを前記リード端子（２０，２１）が突出した状態で
   収容し、前記第３外部電極（１９）に導電接続するアー
   ス端子（２６，２７）がケース端部に一体的に形成され
   た金属ケース（１２）とを備えたＬＣフィルタ。
2. 【請求項２】　　インダクタ素子（１１）が磁性体（２
   ２）とこの磁性体に挿通又は巻回された導線（２５）か
   らなり、前記導線の両端部にリード端子（２０，２１）
   が形成された請求項１記載のＬＣフィルタ。
3. 【請求項３】　　磁性体（２２）がセラミック積層体（
   １６）と同一の投影面積を有し、かつ前記セラミック積
   層体の一対の貫通孔（１３，１４）に相応する位置に一
   対のリード端子（２０，２１）が挿通可能な透孔（２３
   ，２４）が設けられた請求項２記載のＬＣフィルタ。
4. 【請求項４】　　磁性体（２２）とセラミック積層体（
   １６）とが交互に積重ねられ、一対のリード端子（２０
   ，２１）が透孔（２３，２４）及び貫通孔（１３，１４
   ）に挿通して第１及び第２外部電極（１７，１８）に導
   電接続された請求項３記載のＬＣフィルタ。
5. 【請求項５】　　金属ケース（１２）に収容された積層
   貫通コンデンサアレイ（１０）がその露出面を一対のリ
   ード端子（２０，２１）を残して封止材（２８）により
   封止された請求項１記載のＬＣフィルタ。