KR100799096B1 - 적층형 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배리스터(varistor)부와 인덕터(inductor)부의 박리가 생기기 어려운 적층형 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 적합한 실시형태의 적층형 필터(10)는 배리스터부(20)와 인덕터부가 적층된 구조를 갖고 있다. 배리스터부(30)는 내부 전극(31a, 32a)을 구비하는 배리스터층(31, 32)이 적층되어 이루어지고, 이 배리스터층은 ZnO를 주성분으로 하고, 첨가물로서 Pr 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 원소, Co 및 Al을 함유하고 있다. 또한, 인덕터부(20)는 도체 패턴(21a 내지 24a)을 구비하는 인덕터층(21 내지 24)이 적층되어 이루어지고, 이 인덕터층은 ZnO를 주성분으로 하고, Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않은 것이다.

도체층, 배리스터층, 인덕터층, 적층형 필터, 주성분, 첨가물

Description

적층형 필터{A laminating filter}

도 1은 실시형태의 적층형 필터를 도시하는 사시도.

도 2는 적층형 필터의 본체부분을 도시하는 분해 사시도.

도 3은 실시형태의 적층형 필터의 등가회로를 설명하기 위한 도면.

도 4는 실시형태의 적층형 필터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 흐름도.

도 5는 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 회로 구성을 도시하는 도면.

도 6은 도 5의 회로 구성을 등가적으로 변환한 회로 구성을 도시하는 도면.

도 7은 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 본체부분을 모식적으로 도시하는 분해 사시도.

도 8은 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 외형을 도시하는 사시도.

도 9는 인덕터부에 내부 전극이 설치된 상태의 본체의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 도면.

본 발명은 적층형 필터, 더욱 자세하게는 배리스터(varistor)부와 인덕터 (inductor)부가 적층되어 이루어지는 적층형 필터에 관한 것이다.

최근, 전자기기는 고속동작을 위한 전송신호의 고주파수화나, 전력 절감을 위한 저전압화 등이 진행되고 있다. 이러한 상황하에, 전자기기에 있어서는 우수한 신뢰성을 확보하는 관점에서, 노이즈나 서지(serge) 등을 제거하는 기술이 점점 더 중요하게 되었다. 그래서, 노이즈 및 서지의 양쪽을 하나의 칩으로 제거할 수 있는 소자로서, 배리스터부 및 인덕터부가 적층되어 이루어지는 적층형 필터가 주목을 모으고 있다.

이러한 적층형 필터로서는 반도체 자기와 자성재료 자기를 접합하고, 이것을 일체 소결하여 얻어진 복합 기능 소자가 알려져 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 제(평)7-220906호 참조).

그렇지만, 상술한 종래의 적층형 필터에서는 배리스터부와 인덕터부로 본체를 구성하고 있는 재료가 다르기 때문에, 소결시에 있어서의 양자의 부피 변화의 정도가 크게 다르고, 이 때문에, 일체 소결시에 양자의 경계에 응력이 발생하기 쉬운 경향이 있었다. 그리고, 이것에 기인하여, 배리스터부와 인덕터부가 박리하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배리스터부와 인덕터부의 박리가 생기기 어려운 적층형 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자 등은 우선, 적층형 필터에 있어서, 배리스터부와 인덕터부의 박리 를 저감하기 위해서, 인덕터부를, 배리스터부를 구성하고 있는 본체와 같은 재료에 의해 형성하는 것을 시도하였다. 그 결과, 일체 소결을 한 경우이어도, 배리스터부와 인덕터부의 박리가 극히 생기기 어려워지는 것이 판명하였다.

그런데, 통상 배리스터부의 본체를 구성하고 있는 재료는 극히 저저항이라는 특성을 갖고 있기 때문에 인덕터의 재료로서는 적합하지 않았다. 이 때문에, 이러한 적층형 필터는 고주파 용도에 대한 적용이 곤란한 것이었다.

그래서, 본 발명자 등은 이러한 지견에 기초하여 더욱 연구를 진행한 결과, 인덕터부를 배리스터부의 구성재료와 같은 본체로 구성하는 동시에, 양 구성재료의 첨가물을 다르게 함으로써, 인덕터부의 본체의 고저항화를 도모할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 적층형 필터는 도체층 및 배리스터층을 구비하는 배리스터부와, 도체층 및 인덕터층을 구비하는 인덕터부가 적층된 적층형 필터이며, 배리스터층은 ZnO를 주성분으로 하고, 첨가물로서, Pr 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 원소, Co 및 Al을 함유하고 있고, 인덕터층은 ZnO를 주성분으로 하고, Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않은 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에 관계되는 적층형 필터는 배리스터층 및 인덕터층의 본체가 같은 재료(ZnO)를 주성분으로 하고 있다. 따라서, 이들을 일체 소결한 경우이어도, 양층의 사이에 소결시의 본체의 부피 변화율의 상위에 근거하는 응력 등이 발생하기 어렵다. 그 결과, 배리스터부와 인덕터부의 박리가 대폭 저감되게 된다.

또한, 인덕터층을 구성하고 있는 재료, 즉, 주성분으로서 ZnO를 포함하고, Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않은 재료는 ZnO 단체(單體)나, 상기 배리스터층의 구성재료(ZnO에 Pr 또는 Bi, Co 및 Al을 첨가한 것)와 비교하여, 극히 고저항율이고, 저유전율이라는 특성을 갖고 있다. 따라서, 이러한 재료를 포함하는 인덕터층은 우수한 인덕터 특성을 갖게 된다.

또한, 본 발명의 적층형 필터는 표면에서 내부에 확산된 Li를 더욱 포함하는 것이면 더욱 바람직하다. 이것에 의해, 적층형 필터에 있어서의 인덕터부가, 한층 더 인덕터 특성이 우수한 것이 된다. 그 결과, 적층형 필터는 노이즈나 서지를 흡수하는 특성이 더욱 우수하게 된다.

이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 전체 도면을 통하여, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 설명에 있어서의 상하좌우 등의 위치관계는 모두 도면의 위치관계에 근거하는 것으로 한다.

우선, 도 1 내지 3을 참조하여, 제 1 실시형태에 관계되는 적층형 필터(10)의 구조에 관해서 설명한다.

도 1은 제 1 실시형태의 적층형 필터를 도시하는 사시도이다. 적층형 필터(10)는 본체(3)의 길이방향의 양단부에 형성된 한 쌍의 입출력 전극(5, 7)과, 마찬가지로 본체(3)의 측면에 형성된 한 쌍의 그랜드 전극(9, 11)을 구비하고 있다. 또, 본체(3)의 바닥면은 적층형 필터(10)가 외부기판(도시하지 않음)에 실장되었을 때에, 해당 외부기판에 대향하는 면이다.

도 2는 적층형 필터의 본체부분을 도시하는 분해 사시도이다. 도시되는 바 와 같이, 적층형 필터(10)에 있어서의 본체(3)는 한 쌍의 보호층(41, 42)의 사이에, 인덕터부(20)와 배리스터부(30)로 이루어지는 적층 구조가 사이에 있는 구조를 갖고 있다.

인덕터부(20)는 도체 패턴(21a, 22a, 23a, 24a; 도체층)이 각각 설치된 인덕터층(21, 22, 23, 24)이 적층된 것이다. 각 층의 도체 패턴(21a, 22a, 23a, 24a)은 나사형의 코일 패턴의 일부를 구성하는 것이다. 이들이 관통 전극(21b, 22b, 23b)에 의해서 순차 접속됨으로써, 코일 패턴이 구성된다. 이와 같이, 인덕터부(20)는 코일(L; 도 3 참조)을 포함하는 구조를 갖고 있다.

도체 패턴(21a)은 그 단부가 인덕터층(21)의 단부로 인출되어 있고, 이것이, 코일 패턴에 있어서의 한쪽의 단부가 된다. 코일 패턴의 해당 단부(도체 패턴(21a))는 본체(3)의 가장자리부로 인출되고, 한쪽의 입출력 전극(7)에 전기적으로 접속되게 된다.

또한, 도체 패턴(24a)은 그 단부가 인덕터층(24)의 단부로 인출되어 있고, 이것이, 코일 패턴의 또 한쪽의 단부가 된다. 코일 패턴의 해당 단부(도체 패턴(24a))는 본체(3)에 있어서의 상기 한쪽의 단부와 대향하고 있는 측의 가장자리부로 인출되고, 다른쪽의 입출력 전극(5)에 전기적으로 접속되게 된다.

도체 패턴(21a 내지 24a)은 인덕터의 코일 패턴의 구성재료로서 사용되는 금속재료 등으로 구성되는 것이다. 또한, 인덕터부(20)를 구성하는 각 인덕터층(21, 22, 23, 24)은 ZnO를 주성분으로 하는 세라믹재료로 구성되어 있다.

인덕터층(21 내지 24)을 구성하는 세라믹재료는 ZnO 외에, 첨가물로서 Pr, K, Na, Cs, Rb 등의 금속원소를 함유하고 있어도 좋다. 그 중에서도, Pr를 첨가하면 특히 바람직하다. Pr의 첨가에 의해, 인덕터층(21 내지 24)과 후술하는 배리스터층(31, 32)의 부피 변화율의 차를 용이하게 저감할 수 있다. 또한, 인덕터층(21 내지 24)에는 후술하는 배리스터부(30)의 접합성의 향상을 목적으로 하여, Cr, Ca나 Si가 더욱 포함되어 있어도 좋다. 인덕터층(21 내지 24) 중에 포함되는 이들의 금속원소는 금속 단체나 산화물 등의 여러가지의 형태로 존재할 수 있다. 인덕터층(21 내지 24)에 포함되는 첨가물의 적절한 함유량은 해당 인덕터층에 포함되는 ZnO의 총량 중, 0.02mol% 이상 2mol% 이하이면 바람직하다. 이들의 금속원소의 함유량은 예를 들면, 유도 결합 고주파 플라즈마 발광분석장치(ICP)를 사용하여 측정할 수 있다.

또한, 상기 구성을 갖는 인덕터층(21 내지 24)은 후술하는 배리스터층(31, 32)에 포함되는 Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않은 것이다. 여기에서, 「실질적으로 함유하지 않았다」는 상태는, 이들의 원소를, 인덕터층(21 내지 24)을 형성할 때에 원료로서 의도적으로 함유시키지 않은 경우의 상태를 말하는 것으로 한다. 예를 들면, 배리스터부(30)로부터 인덕터부(20)로의 확산 등에 의해서 의도하지 않고 이들의 원소가 포함되는 경우는 「실질적으로 함유하지 않았다」는 상태에 해당한다. 또, 인덕터층(21 내지 24)은 상술한 조건을 만족시키는 한, 더욱 특성의 향상 등을 목적으로 하여, 그 밖의 금속원소 등을 더욱 포함하고 있어도 좋다.

배리스터부(30)는 내부 전극(31a, 32a; 도체층)이 각각 설치된 배리스터층(31, 32)이 적층되어 이루어지는 것이다. 내부 전극(31a, 32a)은 각각 배리스터층 (31, 32)상에 약 직사각형상으로 형성되어 있다. 이들은 적층방향에서 대략 전면이 겹치도록 배치되어 있다. 여기에서, 내부 전극(31a)은 그 일부가, 본체(3)의 측면을 구성하는 배리스터층(31)의 가장자리부로 인출되어 있고, 이것에 의해 입출력 전극(5)과 전기적으로 접속되게 된다.

또한, 내부 전극(32a)은 내부 전극(31a)이 인출된 가장자리부와 직교하고 있는 가장자리부의 양측에 인출되어 있고, 이 인출부에서 그랜드 전극(9, 11)과 각각 전기적으로 접속한다. 이와 같이, 배리스터부(30)에 있어서는 내부 전극(31a, 32a)과, 이들의 사이에 배치된 배리스터층(31)으로 배리스터(V; 도 3 참조)가 구성되어 있다.

내부 전극(31a, 32a)은 배리스터의 내부 전극에 통상 사용되는 Pd나 Ag-Pd 합금 등으로 이루어지는 것을 적용할 수 있다.

배리스터층(31, 32)은 ZnO를 주성분으로 하는 세라믹재료로 구성되어 있다. 이 세라믹재료 중에는 첨가물로서, Pr 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 원소, Co 및 Al이 더욱 포함되어 있다. 여기에서, 배리스터층(31, 32)은 Pr에 첨가하여 Co를 포함하는 것이기 때문에, 우수한 전압 비직선 특성, 즉 배리스터 특성을 가진 것이 되는 것 외에, 높은 유전율(ε)을 갖게 된다. 또한, Al을 더욱 포함하는 것이기 때문에, 저저항이 된다. 반대로 말하면, 상술한 인덕터층(21 내지 24)은 Co 및 Al을 포함하지 않는 것이기 때문에, 배리스터 특성을 갖지 않고, 또한 유전율이 작고, 더구나 저항율이 높기 때문에, 인덕터부의 구성재료로서 적합한 특성을 갖고 있다.

이들의 첨가물로서의 금속원소는 배리스터층(31, 32)에 있어서, 금속 단체나 산화물 등의 형태로 존재할 수 있다. 또, 배리스터층(31, 32)은 더욱 특성의 향상을 목적으로 하여, 첨가물로서 상술한 것 이외의 금속원소 등(예를 들면, Cr, Ca, Si, K 등)을 더욱 함유하고 있어도 좋다.

상술한 인덕터부(20)에 있어서의 인덕터층(21 내지 24)은 그 내부에 Li를 더욱 함유하는 것이다. 단지, 이 Li는 원료로서 이들의 층에 첨가된 것이 아니라, 후술하는 바와 같은 제조방법에 있어서, 인덕터부(20) 및 배리스터부(30)를 구비하는 적층체를 형성한 후에, 이 적층체의 표면에 Li를 포함하는 원료를 부착시키고, 이것이 확산됨으로써 첨가된 것이다. 단지, 배리스터부(30)에 있어서는 배리스터층(31)의 내부 전극(31a) 및 내부 전극(32a)의 사이에 있는 영역이 배리스터 특성을 발현하지만, 이러한 영역에는 Li는 될 수 있는 한 포함되지 않는 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는 상술과 같이 적층체의 표면으로부터 Li를 확산시키고 있는 것이기 때문에, 배리스터층(31)의 상기한 영역까지 Li가 확산되는 것이 극히 적고, 이 영역에는 Li가 실질적으로 포함되지 않는 상태로 되어 있다. 또, 적층형 필터(10)는 반드시 Li가 확산된 것이 아니어도 좋다.

보호층(41, 42)은 각각 세라믹재료로 이루어지는 층이고, 인덕터부(20) 및 배리스터부(30)로 이루어지는 적층 구조를, 그 적층방향의 양측으로부터 사이에 두는 것으로, 각 부(20, 30)를 보호하는 것이다. 이 보호층(41, 42)의 구성재료는 특별히 한정되지 않고, 여러가지의 세라믹재료 등을 적용 가능하다. 상술한 적층 구조의 박리를 저감하는 관점에서는 ZnO를 주성분으로서 포함하는 재료가 바람직하 다.

도 3은 실시형태의 적층형 필터의 등가회로를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 구성을 갖는 적층형 필터(10)는 도 3에 도시되는 바와 같은 등가회로를 구성하는 것이 된다. 즉, 적층형 필터(10)는 인덕터(L) 및 배리스터(V)로 L형의 회로를 구성하고 있다.

다음에, 도 4를 참조하여 본 실시형태의 적층형 필터를 제조하는 방법에 관해서 설명한다.

도 4는 실시형태의 적층형 필터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 흐름도이다. 적층형 필터(10)의 제조에 있어서는 우선, 인덕터층(21 내지 24), 및, 배리스터층(31, 32)의 원료가 되는 세라믹재료를 포함하는 페이스트를 제조한다(스텝 S11). 구체적으로는 배리스터층 형성용 페이스트는 주성분인 ZnO에 대하고, 첨가물로서, Pr 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 원소, Co 및 Al 외에, 필요에 따라서 Cr, Ca, Si, K 등을, 소성 후에 원하는 함유량이 되도록 첨가하고, 이들에 결합제(binder) 등을 첨가하여 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이 경우의 금속원소는 예를 들면, 산화물로서 첨가할 수 있다.

또한, 인덕터층 형성용 페이스트는 주성분인 ZnO에 대하여, 필요에 따라서, 첨가물로서 Pr, Bi 등의 금속원소를 첨가하고, 또 이들에 결합제 등을 첨가하여 혼합함으로써 조제 가능하다. 또, 인덕터층 형성용 페이스트에는 배리스터층 형성용 페이스트와는 달리, Co 및 Al은 첨가하지 않는다. 여기에서, 상기 금속원소는 예를 들면, 산화물, 수산염, 탄산염 등의 화합물의 형태로 첨가할 수 있다. 또한, 이들의 첨가량은 후술하는 바와 같은 소성을 한 후의 본체(3)에 있어서, 금속원소가 상술한 바와 같은 원하는 함유량이 되도록 조정한다.

이들의 페이스트를, 플라스틱 필름 등의 위에 닥터브래이드법 등에 의해 도포한 후에 건조시키고, 세라믹재료로 이루어지는 그린 시트를 형성한다(스텝 S12). 이것에 의해, 인덕터층(21 내지 24) 형성용 그린 시트(이하, 「인덕터 시트」라고 함), 및, 배리스터층(31, 32) 형성용 그린 시트(이하, 「배리스터 시트」라고 함)를, 각각 소요의 매수씩 얻는다. 이어서, 얻어진 인덕터 시트에 대하여, 레이저나 펀칭 등에 의해 원하는 위치에 스루홀을 형성한다. 또, 상기 그린 시트의 형성에 있어서, 플라스틱 필름 등은 도포·건조 후 곧 각 시트로부터 박리하여도 좋고, 후술하는 적층의 직전에 박리하여도 좋다. 또한, 이 그린 시트의 형성공정에서는 이들의 시트와 동시에, 상기와 같은 방법으로 ZnO를 포함하는 보호층(41, 42) 형성용 그린 시트를 형성한다.

다음에, 인덕터 시트 또는 배리스터 시트의 위에, 도체 패턴(21a 내지 24a; 인덕터부(20)) 또는 내부 전극(31a, 32a; 배리스터부(30))을 형성하기 위한 도체 페이스트를, 각각의 시트에 대하여 원하는 패턴이 되도록 스크린 인쇄한다(스텝 S13). 이것에 의해, 원하는 패턴을 갖는 도체 페이스트층이 설치된 각 시트를 얻는다. 예를 들면, 도체 패턴 형성용 도체 페이스트로서는 Pd나 Ag-Pd 합금을 주성분으로서 포함하는 도체 페이스트를 들 수 있고, 내부 전극 형성용 페이스트로서는 Pd나 Ag-Pd 합금을 주성분으로서 포함하는 도체 페이스트를 들 수 있다.

계속해서, 보호층 형성용 그린 시트의 위에, 내부 전극(31a 및 32a)에 각각 대응하는 도체 페이스트층이 설치된 배리스터 시트를 순차 적층한다(스텝 S14). 계속해서, 이 위에, 도체 패턴(24a, 23a, 22a 및 21a)에 각각 대응하는 도체 페이스트층이 설치된 인덕터 시트를 순차 적층한다(스텝 S15). 또, 이들의 적층 구조의 위에, 보호층 형성용 그린 시트를 더욱 겹치고, 이들을 압착함으로써, 본체(3)의 전구체인 적층체를 얻는다.

그 후, 얻어진 적층체를, 원하는 사이즈가 되도록 칩 단위로 절단한 후, 이 칩을, 소정 온도(예를 들면, 1000 내지 1400℃)로 소성하여, 본체(3)를 얻는다(스텝 S16). 계속해서, 얻어진 본체(3)의 표면으로부터 그 내부에 Li를 확산시킨다. 여기에서는 얻어진 본체(3)의 표면에 Li 화합물을 부착시킨 후, 열처리 등을 한다. Li 화합물의 부착에는 밀폐 회전 포트를 사용할 수 있다. Li 화합물로서는 특별히 한정되지 않지만, 열처리함으로써 Li가 본체(3)의 표면으로부터 도체 패턴(21a 내지 24a)이나 내부 전극(31a, 32a)의 근방에까지 확산할 수 있는 화합물이다. 예를 들면, Li의 산화물, 수산화물, 염화물, 초산염, 붕산염, 탄산염 및 수산염 등을 들 수 있다. 또, 적층형 필터(10)의 제조에 있어서, 이 Li 확산의 공정은 반드시 필수는 아니다.

그리고, 이 Li 확산된 본체(3)의 측면에, 은을 주성분으로 하는 페이스트를 전사한 후에 베이킹한 후, 더욱 도금을 실시함으로써, 입출력 전극(5, 7) 및 그랜드 전극(9, 11)을 각각 형성하여, 적층형 필터(10)를 얻는다(스텝 S17). 도금은 전기도금에 의해 행할 수 있다. 원료로서는 예를 들면, Cu와 Ni와 Sn, Ni와 Sn, Ni와 Au, Ni와 Pd와 Au, Ni와 Pd와 Ag, 또는 Ni와 Ag 등을 사용할 수 있다.

상기 구성을 갖는 적층형 필터(10)에 있어서는 상술과 같이, 인덕터부(20) 및 배리스터부(30)를 각각 구성하는 인덕터층(21 내지 24) 및 배리스터층(31, 32)이, 모두 ZnO를 주성분으로 하는 세라믹재료로 형성되어 있다. 이 때문에, 인덕터부(20)와 배리스터부(30)에서는 소성시에 생기는 부피 변화의 차가 극히 작다. 따라서, 이들을 동시에 소성하였다고 해도, 양자의 사이에 왜곡이나 응력 등이 발생하기 어렵다. 그 결과, 얻어진 적층형 필터(10)는 인덕터부와 배리스터부가 다른 재료에 의해 형성된 종래의 적층형 필터와 비교하여, 양자의 박리가 극히 생기기 어려운 것이 된다.

또한, 인덕터층(21 내지 24)은 상술과 같이, ZnO를 주성분으로 하고, 첨가물로서 Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않는 세라믹재료로 구성된다. 이러한 재료는 인덕터의 구성재료로서 충분한 정도로 높은 저항율을 갖고 있다. 구체적으로는 인덕터재료로서 적합한 1MΩ을 초과하는 저항율을 갖는 것이 되기 쉽다. 이 때문에, 인덕터부(20)는 단독으로는 저항율의 점에서 특성이 불충분하였던 ZnO를 주성분으로서 포함하고 있음에도 불구하고, 우수한 인덕터 특성을 발휘할 수 있게 된다.

다음에, 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터에 관해서, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 5는 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 적층형 필터는 외부의 접속을 하는 입력단자(51), 출력단자(52), 공통단자(53), 코일(L₅₁) 및 코일(L₅₂)로 이루어지는 상호 유도 소자(54), 콘덴서(57), 및, 배리스터(V)로 이루어지는 회로 구성을 갖고 있다.

이 회로에서, 입력단자(51), 출력단자(52) 및 공통단자(53)는 외부의 접속에 공급된다. 콘덴서(57)는 입력단자(51) 및 출력단자(52)에 접속되어 있다. 또한, 상호 유도 소자(54)에 있어서, 코일(L₅₁; 일차)측의 한쪽의 단자가 입력단자(51)에 접속되고, 코일(L₅₂; 2차)측의 반전 유도되는 한쪽의 단자가 출력단자(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(L₅₁)과 코일(L₅₂)의 다른쪽의 단자끼리는 접속단자(55)에 있어서 접속되어 있다. 배리스터(V)는 한쪽의 단자가 상호 유도 소자(54)에 있어서의 코일(L₅₁)과 코일(L₅₂)의 접속점(접속단자(55))에 접속되고, 다른쪽의 단자가 공통단자(53)에 접속되어 있다.

이러한 회로 구성에 있어서는 입력단자(51)와 출력단자(52)가 교체하고 있어도 좋다. 또한, 공통단자(53)는 그랜드에 접지되는 것이 바람직하다. 또, 상호 유도 소자(54)는 예를 들면, 코먼 모드 초크 코일 또는 트랜스에 의해서 구성할 수 있다.

여기에서, 도 5에 도시하는 회로 구성은 등가적으로 도 6에 도시하는 회로 구성으로 변환할 수 있다. 도 6은 도 5의 회로 구성을 등가적으로 변환한 회로 구성을 도시하는 도면이다. 이 회로 구성은 입력단자(61), 출력단자(62), 공통단자 (63), 코일(L₆₁), 코일(L₆₂), 코일(L₆₃) 및 배리스터(V)로 구성되어 있다.

이러한 회로에서, 입력단자(61), 출력단자(62) 및 공통단자(63)는 외부와의 접속에 공급된다. 코일(L₆₁) 및 코일(L₆₂)은 입력단자(61)와 출력단자(62)의 사이에 직렬로 접속되어 있다. 또한, 코일(L₆₃)과 배리스터(V)는 접속단자(65)에 있어서 직렬로 접속되어 있다. 또, 코일(L₆₃)에 있어서의 접속단자(65)에 대하여 반대측의 단자는 코일(L₆₁)과 코일(L₆₂)의 접속점에 접속되어 있고, 배리스터(V)에서의 접속단자(65)에 대하여 반대측의 단자는 공통단자(63)에 접속되어 있다.

상술한 회로 구성을 갖는 제 2 실시형태의 적층형 필터는 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같은 구조를 갖고 있다. 도 7은 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 본체부분을 도시하는 분해 사시도이다. 또한, 도 8은 제 2 실시형태에 관계되는 적층형 필터의 외형을 도시하는 사시도이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 적층형 필터(200)의 본체부분(본체(113))은 배리스터부(120), 인덕터부(110) 및 보호층(91)이 아래 쪽으로부터 차례로 적층된 구조를 갖고 있다. 또한, 도 8에 도시되는 바와 같이, 적층형 필터(200)는 본체(113)의 길이방향의 양단부에 형성된 한 쌍의 입출력 전극(105, 106)과, 마찬가지로 본체(113)의 측면에 서로 대향하도록 형성된 공통 전극(107a) 및 단자 전극(107b)을 구비하고 있다. 공통 전극(107a)은 그랜드에 접속되는 그랜드 전극이다(상기 회로 구성에 있어서의 공통단자(53) 또는 공통단자(63)).

인덕터부(110)는 도체 패턴(96, 97; 도체층)이 각각 설치된 인덕터층(93a, 93b)이 적층된 것이다. 도체 패턴(96) 및 도체 패턴(97)은 상술한 회로 구성에 있어서, 1차측의 코일(L₅₁; 코일(L₆₁)) 및 2차측의 코일(L₅₂; 코일(L₆₂))을 각각 구성하는 것이다. 이 인덕터부(110)에 있어서의 도체 패턴(96, 97)이나 인덕터층(93a, 93b)의 구성재료로서는 상술한 제 1 실시형태에 있어서의 도체 패턴(21a 내지 24a)이나 인덕터층(21 내지 24)의 구성재료와 같은 것을 들 수 있다.

도체 패턴(96)의 한쪽의 단부(98)는 인덕터층(93a)의 1변으로 인출되어, 입력 전극(105)에 접속되어 있다. 도체 패턴(97)의 한쪽의 단부(99)는 인덕터층(93b)의 1변으로 인출되어, 출력 전극(106)에 접속되어 있다. 또한, 도체 패턴(96, 97)의 다른쪽의 단부(100, 101)끼리는 본체(113)의 측면에 형성된 단자 전극(107b)에 접속되어 있다. 이와 같이, 도체 패턴(96) 및 도체 패턴(97)에 의해서, 상호 유도 소자(54)가 구성되어 있다. 또, 도체 패턴(96)과 도체 패턴(97)은, 서로 대향하는 영역에서 용량 결합하고 있고, 상술한 회로 구성에 있어서의 콘덴서(57)를 구성하고 있다. 또, 도체 패턴(96 및 97)은 상기와 같은 단자 전극이 아니라, 스루홀 등에 의해서 접속되어도 좋다.

배리스터부(120)는 내부 전극(102, 103)이 각각 설치된 배리스터층(94, 95)이 적층되어 이루어지는 것이다. 내부 전극(102)은 스트레이트 라인형의 패턴을 갖고 있고, 배리스터층(94)의 길이가 짧은 방향을 따라 설치되어 있다. 이 내부전극(102)의 한쪽의 단부(102a)는 배리스터층(94)의 가장자리부로 인출되어, 본체 (113)의 측면에 형성된 단자 전극(107b)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 내부 전극(102)이, 도체 패턴(96, 97)의 단부(100, 101)에 각각 접속되어 있다(상술한 회로 구성에 있어서의 접속단자(55) 또는 접속단자(65)).

또한, 내부 전극(103)은 스트레이트 라인형의 패턴을 갖고 있고, 배리스터층(95)의 길이가 짧은 방향을 따라, 내부 전극(102)과 대략 평행하게 설치되어 있다. 이 한쪽의 단부(104)는 배리스터층(95)의 가장자리부로 인출되어, 본체(113)의 측면에 형성된 공통 전극(107a)에 접속되어 있다.

배리스터부(120)에 있어서는 내부 전극(102, 103)과, 이들의 사이에 설치된 배리스터층(94)에 의하여, 배리스터(V)가 구성되어 있다. 이러한 배리스터부(120)에 있어서의 내부 전극(102, 103)이나 배리스터층(94, 95)의 구성재료로서는 상술한 제 1 실시형태의 내부 전극(31a, 32a)이나 배리스터층(31, 32)과 같은 구성재료를 들 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시형태의 적층형 필터도, 제 1 실시형태와 같은 구성재료로 이루어지는 인덕터층 및 배리스터층을 구비하기 때문에, 인덕터부(110)와 배리스터부(120)의 박리가 생기기 어렵게 된다. 또한, 인덕터층은 ZnO를 주성분으로서 포함하고 있음에도 불구하고 고저항이며, 우수한 인덕터 특성을 발휘할 수 있게 된다.

또, 본 실시형태의 적층형 필터는 도 5 또는 도 6에 도시하는 바와 같은 회로 구성을 갖고 있기 때문에, 특성 임피던스에 대한 입력 임피던스의 정합이 용이해진다. 이 때문에, 이러한 적층형 필터는 예를 들면, 고압의 정전기 등으로부터 의 보호를 가능하게 하면서, 고속신호에 대해서도 임피던스 정합이 우수한 것이 된다.

이상, 본 발명의 적층형 필터 및 그 제조방법의 적합한 실시형태에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 인덕터부로서, 코일형의 패턴을 형성할 수 있는 도체 패턴이 적층되어 이루어지는 것을 예시하였지만, 이것에 한정되지 않고, 인덕터부는 예를 들면, 스트레이트 라인형의 도체 패턴이 형성된 인덕터층으로 이루어지는 것이어도 좋다. 구체적으로는 양단부를 연결하는 직선형의 도체 패턴이 설치된 인덕터층을 준비하고, 이 단독층 또는 복수층으로 이루어지는 것을 인덕터부로 하여도 좋다. 이 경우, 직선형의 도체 패턴은 적층형 필터에 있어서의 한 쌍의 입출력 전극을 접속하는 방향에 설치한다. 이러한 구성을 갖는 인덕터부이어도, 충분히 우수한 인덕터 특성을 갖게 된다.

또, 본 발명의 적층형 필터는 상술한 등가회로나 이것과 동등한 기능을 갖는 것을 구성할 수 있으면, 그 적층 구조나 전극 등의 형성위치를 임의로 변화시킬 수 있다. 즉, 상술한 실시형태에서는 배리스터부의 위에 인덕터부가 설치된 구조를 예시하였지만, 예를 들면, 한 쌍의 배리스터부의 사이에 인덕터부가 사이에 있는 구조로 하여도 좋다. 또한, 입출력 전극의 위치관계는 임의로 변경하여도 좋다. 이들의 구조를 갖는 경우이어도, 상술한 바와 같은 효과가 우수한 적층형 필터를 얻을 수 있다.

또한, 인덕터부 및 배리스터부의 적층수는 반드시 상술한 실시형태에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면, 도체 패턴을 구비하는 인덕터층을 반복 적층하는 것으로, 코일 패턴에 있어서의 턴수를 더욱 증가시켜도 좋다. 또한, 내부 전극이 설치된 배리스터층을 더욱 반복하여 적층하여도 좋다. 이들의 적층수는 원하는 적층형 필터의 특성을 맞추어 적절하게 조정할 수 있다.

그런데, 적층형 필터의 인덕터부에서 도체 패턴을 적층하고 있으면, 인덕터층을 구성하는 재료가 고유전율을 갖는 경우, 적층방향에 인접하는 도체 패턴이 결합하여, 상기 도체 패턴간에 기생용량이 생기게 된다. 따라서, 인덕터부에서 도체 패턴을 적층한 구성의 것에서는 특히, 고주파 용도에 대한 적용이 곤란한 경향이 있다. 이러한 관점에서, 인덕터층은 그 유전율이 낮은 것이 바람직하고, 구체적으로는 비유전율이 50 이하이면 바람직하다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것이 아니다.

[실시예1]

(적층형 필터의 제작)

우선, 상술한 실시형태에 있어서 도 4를 참조하여 설명한 방법에 따라서, 적층형 필터의 각 샘플을 제조하였다. 즉, 우선, ZnO에 Pr₆O₁₁, CoO, Cr₂O₃, CaCO₃, SiO₂, K₂CO₃ 및 Al₂O₃을 첨가한 배리스터층 형성용 페이스트를 준비하는 동시에, ZnO 에 Pr₆O₁₁, Cr₂O₃, CaCO₃, SiO₂ 및 K₂CO₃을 첨가한 인덕터층 형성용 페이스트를 준비하였다.

계속해서, 이들의 페이스트를 사용하여, 배리스터 시트 및 인덕터 시트를 제조하였다. 또한, 이것과 함께, ZnO만을 포함하는 보호층 형성용 그린 시트를 얻었다. 그 후, 각 시트상에, 각각 도 2에 도시하는 바와 같은 패턴이 되도록, 스크린 인쇄법에 의해 내부 전극(배리스터부) 또는 도체 패턴(인덕터부) 형성용 도체 페이스트를 도포하였다. 또, 내부 전극 형성용 페이스트로서는 Pd를 주성분으로서 포함하는 것을 사용하고, 도체 패턴 형성용 페이스트로서는 마찬가지로 Pd를 주성분으로서 포함하는 것을 사용하였다.

다음에, 도체 페이스트가 도포된 각 시트(배리스터 시트 및 인덕터 시트)를, 도 2에 도시하는 순서로 적층하고, 또 이들을 한 쌍의 보호층 형성용 그린 시트로 상하방향으로부터 사이에 둔 후, 압착하여 본체의 전구체인 적층체를 얻었다. 이렇게 해서 얻어진 적층체를 소성함으로써 본체를 형성시켰다. 그리고, 이 본체에, Ag 페이스트를 베이킹함으로써 입출력 전극 및 그랜드 전극을 형성하여, 도 1 및 2에 도시하는 구조를 갖는 적층형 필터의 샘플을 얻었다.

또, 이 실시예에 있어서는 후술하는 바와 같은 인덕터부의 특성 평가를 하기 위해서, 각 샘플의 적층형 필터에 있어서의 인덕터부 중에, 적층방향에서 평행하게 배치된 한 쌍의 내부 전극을 설치하였다. 도 9는 인덕터부에 내부 전극이 설치된 상태의 본체의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도시되는 바와 같이, 각 내부 전극(50)은 각각의 한쪽의 단부가 본체의 대향하는 다른 끝면에 각각 노출되도록 설치되어 있고, 이들의 다른쪽의 단부는 적층방향에서 보아 서로 겹치도록 설치되어 있다. 또한, 이들의 내부 전극은 모두 코일을 구성하는 도체 패턴과는 접하지 않도록 설치되어 있다.

(인덕터부와 배리스터부의 사이의 박리의 평가)

상술한 방법에 의해 얻어진 적층형 필터를 관찰한 바, 모두, 인덕터부와 배리스터부의 사이에서의 박리는 인식되지 않았다.

(인덕터부의 비유전율 및 저항율의 측정)

얻어진 적층형 필터를 사용하여, 각 샘플에 있어서의 인덕터부의 비유전율(ε') 및 저항율(10⁶Ωcm)을 측정하였다. 또, 비유전율 및 저항율의 측정은 이하에 개시하는 바와 같이 하여 행하였다.

즉, 비유전율(ε')은 임피던스 애널라이저(analyzer; 4284A, 휴렛 팩커드사 제조)를 사용하여, 각 샘플의 1MHz, 입력신호 레벨(측정전압) 1Vrms의 조건에 있어서의 정전용량(C)을 측정하고, 얻어진 결과를, ε'=Cd/ε₀S의 식에 대입함으로써 산출하였다. 또한, 저항율(ρ)은 각 샘플에 1V의 직류전압을 인가하였을 때에 흐르는 전류값으로부터 저항(R)을 구하고, 얻어진 결과를, ρ=RS/d의 식에 대입함으로써 산출하였다. 또, 각 식 중, ε₀은 진공의 유전율, d는 도 9에 도시한 내부 전극(50)간의 거리, S는 내부 전극(50)의 중첩 면적을 각각 나타낸다.

상기한 측정의 결과, 인덕터부의 비유전율은 20 내지 30이고, 저항율은 1× 10⁶Ωcm 이었다.

이상과 같이, ZnO를 주성분으로 하고, 첨가물로서 Pr, Co 및 Al을 포함하는 배리스터층과, ZnO를 주성분으로 하고, Co 및 Al을 실질적으로 함유하지 않은 인덕터층을 갖는 적층형 필터에 있어서는 배리스터부와 인덕터부의 박리가 극히 생기기 어려운 것이 확인되었다. 또한, 이 적층형 필터에 있어서의 인덕터부는 비유전율이 50을 하회하고, 또한, 저항율이 1MΩ 초과하는 것으로부터, 인덕터로서 충분히 실용 가능한 것이 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 배리스터부와 인덕터부의 박리가 생기기 어렵고, 또한, 이들의 배리스터 특성 및 인덕터 특성이 극히 양호한 적층형 필터를 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명의 적층형 필터에 따르면 배리스터부와 인덕터부의 박리 현상이 거의 발생하지 않는다는 효과를 가질 수 있다.

Claims (2)

1. 도체층 및 배리스터층을 구비하는 배리스터부와, 도체층 및 인덕터층을 구비하는 인덕터부가 적층된 적층형 필터로서,

   상기 배리스터층은 ZnO를 주성분으로 하고, 첨가물로서, Pr 및 Bi로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 원소, Co 및 Al을 함유하고,

   상기 인덕터층은 ZnO를 주성분으로 하고, Co 및 Al을 의도적으로 함유하지 않은 것을 특징으로 하는, 적층형 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인덕터부 및 상기 배리스터부를 구비하는 적층체의 표면에 Li를 포함하는 원료를 부착하여, 이것이 확산되는 것에 의해 첨가되는, 표면에서 내부로 확산된 Li를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층형 필터.

Images