JP6186591B2 - コモンモードノイズフィルタ - 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３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は渦巻状の第１、第２のコイル導体４ａ、４ｂを接続して構成され、第２のコイル３は渦巻状の第３、第４のコイル導体５ａ、５ｂを接続して構成され、さらに、第２のコイル３を構成するコイル導体５ａ、５ｂは、第１のコイル２を構成する第１のコイル導体４ａと第２のコイル導体４ｂに挟まれた配置となっていた。また、最下面に設けられた絶縁体層１ａと最上面に設けられた絶縁体層１ｇは磁性材料で構成され、他の絶縁体層１ｂ〜１ｆは非磁性材料で構成されて、第１のコイル２、第２のコイル３は、非磁性材料に囲まれていた。そして、第１のコイル導体４ａと第３のコイル導体５ａとを磁気結合させ、かつ第２のコイル導体４ｂと第４のコイル導体５ｂとを磁気結合させて、コモンモードノイズを除去するようにしていた。

なお、第２のコイルを構成する２つのコイル導体が、第１のコイルを構成する２つのコイル導体に挟まれた配置となっているものとしては、例えば、特許文献１が知られている。

また、２つのコイルが非磁性材料に形成され、最上面および最下面に磁性材料を設けたものとしては、例えば、特許文献２が知られている。

特開２０００−１７３８３７号公報 特開２００１−６０５１４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、第２のコイル３を構成する第３、第４のコイル導体５ａ、５ｂは、磁性材料で構成された絶縁体層１ａ、１ｇから距離が離れているため、その磁界をほとんど活用できず、これにより、第３、第４のコイル導体５ａ、５ｂで発生する磁束が小さくなるため、第１のコイル導体４ａと第３のコイル導体５ａとの磁気結合、第２のコイル導体４ｂと第４のコイル導体５ｂとの磁気結合が低下し、これにより、コモンモード成分のインピーダンスが小さくなり、コモンモードノイズの減衰特性が悪化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減衰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。

上記目的を達成するために本発明は、複数の非磁性体層を有する絶縁体部と、前記絶縁体部の上下に積層された磁性材料からなる磁性体部と、前記絶縁体部に形成された第１、第２のコイルとを備え、前記第１のコイルを渦巻状の第１のコイル導体および第２のコイル導体で構成するとともに、前記第２のコイルを渦巻状の第３のコイル導体および第４のコイル導体で構成し、前記第２のコイルを構成する第３のコイル導体、第４のコイル導体を、前記第１のコイルを構成する第１のコイル導体と第２のコイル導体で挟むように配置、または前記第１のコイルを構成する第１、第２のコイル導体と前記第２のコイルを構成する第３、第４のコイル導体とを交互に配置し、かつ、前記第１〜第４のコイル導体のうち積層方向における中央部分に位置する２つのコイル導体間に磁性材料からなる磁性体層を形成し、前記磁性体層の上下層に形成された前記非磁性体層の厚みを他の前記非磁性体層の厚みより薄くしたもので、この構成によれば、積層方向における中央部分に位置する２つのコイル導体の近くに磁性材料からなる磁性体層を設けることができるため、この２つのコイル導体は、磁性体部から離れた位置に形成されても、この２つのコイル導体間にある磁性体層の磁界を活用でき、これにより、この２つのコイル導体で発生する磁束が小さくならないため、第１のコイル導体と第３のコイル導体との磁気結合、第２のコイル導体と第４のコイル導体との磁気結合が低下せず、これにより、コモンモード成分のインピーダンスが大きくなり、コモンモードノイズの減衰特性を向上させることができる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２のコイルを構成する第３のコイル導体、第４のコイル導体を、第１のコイルを構成する第１のコイル導体と第２のコイル導体で挟むように配置し、かつ、第３のコイル導体と第４のコイル導体との間に磁性材料からなる磁性体層を形成しているため、第３のコイル導体と第４のコイル導体の近くに磁性材料からなる磁性体層を設けることができ、これにより、第３のコイル導体、第４のコイル導体は、磁性体部から離れた位置に形成されても、第３のコイル導体と第４のコイル導体の間にある磁性体層の磁界を活用できるため、第３、第４のコイル導体で発生する磁束が小さくならず、この結果、第１のコイル導体と第３のコイル導体との磁気結合、第２のコイル導体と第４のコイル導体との磁気結合が低下しないため、コモンモード成分のインピーダンスが大きくなり、コモンモードノイズの減衰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 従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図

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６の非磁性体層１１ａ〜１１ｆを有する絶縁体部１２と、絶縁体部１２の上下に積層された磁性材料からなる磁性体部１３ａ、１３ｂと、絶縁体部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を渦巻状の第１のコイル導体１６および第２のコイル導体１７で構成するとともに、第２のコイル１５を渦巻状の第３のコイル導体１８および第４のコイル導体１９で構成し、第２のコイル１５を構成する第３のコイル導体１８、第４のコイル導体１９を、第１のコイル１４を構成する第１のコイル導体１６と第２のコイル導体１７で挟むように配置している。そして、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９との間に磁性材料からなる磁性体層２０を形成している。

上記構成において、第１〜第６の非磁性体層１１ａ〜１１ｆ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。そして、第１〜第６の非磁性体層１１ａ〜１１ｆを有する絶縁体部１２が構成される。

さらに、絶縁体部１２の内部に第１、第２のコイル１４、１５が形成され、また、第１のコイル１４を、渦巻状の第１のコイル導体１６および渦巻状の第２のコイル導体１７で構成し、第２のコイル１５を、渦巻状の第３のコイル導体１８および渦巻状の第４のコイル導体１９で構成している。

そして、前記第１〜第４のコイル導体１６〜１９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１のコイル導体１６は第１の非磁性体層１１ａの上面、第２のコイル導体１７は第５の非磁性体層１１ｅの上面、第３のコイル導体１８は第２の非磁性体層１１ｂの上面、第４のコイル導体１９は第４の非磁性体層１１ｄ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１４を構成する第１のコイル導体１６と第２のコイル導体１７が、第２のコイル１５を構成する第３、第４のコイル導体１８、１９を挟むように積層されている。ここで、上面視にて第１のコイル導体１６と第３のコイル導体１８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のコイル導体１７と第４のコイル導体１９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。

また、第１のコイル導体１６と第２のコイル導体１７とは、第２〜第５の非磁性体層１１ｂ〜１１ｅ、および磁性体層２０にそれぞれ形成された第１のビア電極２１ａを介して互いに接続され、第１のコイル１４が構成される。さらに、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９とは、第３の非磁性体層１１ｃ、第４の非磁性体１１ｄ、および磁性体層２０にそれぞれ形成された第２のビア電極２１ｂを介して互いに接続され、第２のコイル１５が構成される。これにより、第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄ、磁性体層２０に第１のビア電極２１ａおよび第２のビア電極２１ｂの両方が形成される。

なお、第１のビア電極２１ａはそれぞれ上面視にて同じ位置に設けられ、第２のビア電極２１ｂもそれぞれ上面視にて同じ位置に設けられている。また、第１のビア電極２１ａ、第２のビア電極２１ｂは、各非磁性体層、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、第１の非磁性体層１１ａの下面、第６の非磁性体層１１ｆの上面に、それぞれ磁性材料からなる磁性体部１３ａ、１３ｂが設けられ、この磁性体部１３ａ、１３ｂは、シート状に構成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等で形成されている。

さらに、前記磁性体層２０は、シート状で、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料で構成され、かつ、第３の非磁性体層１１ｃと第４の非磁性体層１１ｄの間に設けられている。これにより、磁性体層２０と第３のコイル導体１８との間に第３の非磁性体層１１ｃが、磁性体層２０と第４のコイル導体１９との間に第４の非磁性体層１１ｄが形成され、したがって、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９の間に磁性体層２０および第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄが位置する。また、絶縁体部１２は、第１〜第６の非磁性体層１１ａ〜１１ｆ、および磁性体層２０で構成される。

なお、第１〜第６の非磁性体層１１ａ〜１１ｆ、磁性体層２０、磁性体部１３ａ、１３ｂを構成するシートの枚数は、図１に示された枚数に限られるものではない。また、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９は磁気結合しないため、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９の間に磁性体層２０を形成しても、特性面での問題はない。

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２２が形成される。また、この本体部２２の両端面には、第１〜第４の外部電極２３ａ〜２３ｄが設けられ、そしてこの第１〜第４の外部電極２３ａ〜２３ｄはそれぞれ第１〜第４のコイル導体１６〜１９と接続されている。さらに、第１〜第４の外部電極２３ａ〜２３ｄは、本体部２２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。

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、第２のコイル１５を構成する第３のコイル導体１８、第４のコイル導体１９を、第１のコイル１４を構成する第１のコイル導体１６と第２のコイル導体１７で挟むように配置し、かつ、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９との間に磁性材料からなる磁性体層２０を形成しているため、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９の近くに磁性材料からなる磁性体層２０を設けることができ、これにより、第３のコイル導体１８、第４のコイル導体１９は、磁性体部１３ａ、１３ｂから離れた位置に形成され、この磁性体部１３ａ、１３ｂの磁界を活用できなくても、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９との間にある磁性体層２０の磁界を活用できるため、第３、第４のコイル導体１８、１９で発生する磁束が小さくならず、この結果、第１のコイル導体１６と第３のコイル導体１８との磁気結合、第２のコイル導体１７と第４のコイル導体１９との磁気結合が低下しないため、コモンモード成分のインピーダンスが大きくなり、コモンモードノイズの減衰特性を向上させることができるという効果が得られるものである。

また、第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄのそれぞれの厚みが薄い方が好ましい。このようにすることによって、コモンモードノイズフィルタの厚みを薄くすることができ、さらに、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９の間の、第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄにそれぞれ形成される第１のビア電極２１ａ、第２のビア電極２１ｂの合計長さを短くすることができるため、第１、第２のコイル１４、１５の直流抵抗値を下げることができる。なお、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９は同電位であるため、第３のコイル導体１８と第４のコイル導体１９の間の距離をある程度短くしても、ショートする可能性は低い。

このとき、第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄの各厚みを他の非磁性体層１１ａ、１１ｂ、１１ｅ、１１ｆの厚みより薄く、例えばその厚みの１／３〜１／２とすれば、第３、第４のコイル導体１８、１９と磁性体層２０の距離が短くなるため、第３、第４のコイル導体１８、１９で発生する磁束を大きくすることができる。

このように、第３、第４の非磁性体層１１ｃ、１１ｄのそれぞれの厚みを他の非磁性体層１１ａ、１１ｂ、１１ｅ、１１ｆの厚みより薄くすれば、上記したような直流抵抗値を下げる等の効果に加え、各層に形成される第１のビア電極２１ａ、第２のビア電極２１ｂの長さ（深さ）が短いことから、第１、第２のビア電極２１ａ、２１ｂへの銀の充填不足による接続不良を防止することも可能となる。

さらに、磁性体層２０の厚みは、非磁性体層１１ａ〜１１ｆの厚みより厚い方がコモンモード成分のインピーダンスが大きくなるため、好ましいが、製品の薄型化を考慮すると、磁性体部１３ａ、１３ｂの厚みより薄くすることがより好ましい。

なお、上記した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、第２のコイル１５を構成する第３のコイル導体１８、第４のコイル導体１９を、第１のコイル１４を構成する第１のコイル導体１６と第２のコイル導体１７で挟むように配置したが、第１のコイル１４を構成する第１、第２のコイル導体１６、１７と、第２のコイル１５を構成する第３、第４のコイル導体１８、１９を交互に配置してもよい。

この場合も、第１〜第４のコイル導体１６〜１９のうち積層方向における中央部分に位置する２つのコイル導体間に磁性材料からなる磁性体層２０を形成する。この２つのコイル導体は磁性体部１３ａ、１３ｂから遠いが、この場合も、この２つのコイル導体の近くに磁性材料からなる磁性体層２０を設けることができるため、この２つのコイル導体は、この２つのコイル導体間にある磁性体層２０の磁界を活用でき、これにより、コモンモードノイズの減衰特性を向上させることができるという効果が得られる。また、この２つのコイル導体は、異なるコイルを構成するコイル導体となる。

本発明に係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減衰特性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、情報通信端末等の各種電子機器のノイズ対策として使用される小形で薄型の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〜１１ｆ 第１〜第６の非磁性体層
１２ 絶縁体部
１３ａ、１３ｂ 磁性体部
１４ 第１のコイル
１５ 第２のコイル
１６ 第１のコイル導体
１７ 第２のコイル導体
１８ 第３のコイル導体
１９ 第４のコイル導体
２０ 磁性体層

Claims (4)

1. 複数の非磁性体層を有する絶縁体部と、前記絶縁体部の上下に積層された磁性材料からなる磁性体部と、前記絶縁体部に形成された第１、第２のコイルとを備え、前記第１のコイルを渦巻状の第１のコイル導体および第２のコイル導体で構成するとともに、前記第２のコイルを渦巻状の第３のコイル導体および第４のコイル導体で構成し、前記第２のコイルを構成する第３のコイル導体、第４のコイル導体を、前記第１のコイルを構成する第１のコイル導体と第２のコイル導体で挟むように配置、または前記第１のコイルを構成する第１、第２のコイル導体と前記第２のコイルを構成する第３、第４のコイル導体を交互に配置し、かつ、前記第１〜第４のコイル導体のうち積層方向における中央部分に位置する２つのコイル導体間に磁性材料からなる磁性体層を形成し、前記磁性体層の上下層に形成された前記非磁性体層の厚みを他の前記非磁性体層の厚みより薄くしたコモンモードノイズフィルタ。
2. 前記第１のコイル導体と前記第２のコイル導体とを第１のビア電極、前記第３のコイル導体と前記第４のコイル導体を第２のビア電極でそれぞれ接続し、前記第１のビア電極、前記第２のビア電極を前記非磁性体層に形成した請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
3. 前記磁性体層の上下層に形成された前記非磁性体層の厚みを他の前記非磁性体層の厚みの１／３〜１／２とした請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
4. 前記磁性体部の厚みを前記非磁性体層の厚みより厚くした請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。

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