JP6596652B2

JP6596652B2 - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP6596652B2
Application number: JP2015096158A
Authority: JP
Inventors: 健志市原; 吉晴大森
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: JP2016213332A

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９に示すように、積層された複数の絶縁体層１ａ〜１ｊ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１のコイル２を構成する第１、第２のコイル導体４ａ、４ｂと、第２のコイル３を構成する第３、第４のコイル導体５ａ、５ｂとが交互に積層されていた。また、第１のコイル導体４ａと第３のコイル導体５ａとを磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部６を形成し、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第２のコモンモードフィルタ部７を形成し、第１のコモンモードフィルタ部６と第２のコモンモードフィルタ部７を直列接続することで、高いコモンモードインピーダンスを確保し、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２００２−３７３８１０号公報

上記したコモンモードノイズフィルタにおいては、ユーザの要望する特性に合致させる等の理由により、図９、図１０に示すように、第１のコモンモードフィルタ部６の巻き数より第２のコモンモードフィルタ部７の巻き数が少なくなった場合、第１のコモンモードフィルタ部６と比べて第２のコモンモードフィルタ部７の周囲には絶縁体層が多くなるため、焼成時に、第２のコモンモードフィルタ部７の周囲が第１のコモンモードフィルタ部６の周囲より多く収縮し、これにより、積層体の外形の形状が変形し、この結果、外部電極形成不良や実装不良が発生し易いという課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、外部電極形成不良や実装不良の発生を抑制す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、第１のコモンモードフィルタ部における第１、第３のコイル導体の巻き数より第２のコモンモードフィルタ部における第２、第４のコイル導体の巻き数を少なくなるようにし、少なくとも巻き数が少ない第２、第４のコイル導体の周囲、または巻き数が少ない第２、第４のコイル導体の積層方向の外側部分に、絶縁体層より収縮率が小さい拘束層、または金属層を設けた構成としている。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、拘束層や金属層によって第２のコモンモードフィルタ部の周囲の絶縁体層が収縮するのを阻止することができるため、積層体の外形の形状が変形するのを抑えることができ、この結果、外部電極形成不良や実装不良の発生を抑制することができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態１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同コモンモードノイズフィルタの断面図本発明の実施の形態２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他の例の断面図同コモンモードノイズフィルタの他の例の断面図同コモンモードノイズフィルタの他の例の断面図同コモンモードノイズフィルタの他の例の断面図従来の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断面図

（実施の形態１）
図１は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、図３は同コモンモードノイズフィルタの断面図である。なお。図３は正確には図１の断面図ではなく、説明を簡単にするために模式的に記載されたものであり、図４〜図８も同様としている。

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３に示すように、上下方向に積層された第１〜第７の絶縁体層１１ａ〜１１ｇと、前記第１〜第７の絶縁体層１１ａ〜１１ｇに形成された第１のコイル１２、第２のコイル１３とを備え、前記第１のコイル１２を渦巻状の第１のコイル導体１４および第２のコイル導体１５で構成するとともに、前記第２のコイル１３を渦巻状の第３のコイル導体１６および第４のコイル導体１７で構成し、前記第１のコイル１２を構成する第１、第２のコイル導体１４、１５と、前記第２のコイル１３を構成する第３、第４のコイル導体１６、１７とを積層方向で交互に配置している。

また、前記第１のコイル導体１４と第３のコイル導体１６を磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部１８を形成し、前記第２のコイル導体１５と第４のコイル導体１７を磁気結合させて第２のコモンモードフィルタ部１９を形成し、前記第１のコモンモードフィルタ部１８と第２のコモンモードフィルタ部１９を直列に接続している。

そして、前記第１のコモンモードフィルタ部１８におけるコイル導体１４、１６の巻き方向と前記第２のコモンモードフィルタ部１９におけるコイル導体１５、１７の巻き方向が逆方向になるようにし、磁束の発生の向きが互いに反対になっている。かつ前記第２のコモンモードフィルタ部１９における第２、第４のコイル導体１５、１７の巻き数が、前記第１のコモンモードフィルタ部１８における第１、第３のコイル導体１４、１６の巻き数より少なくなっている。

さらに、前記第２のコモンモードフィルタ部１９における第２、第４のコイル導体１５、１７の積層方向の外側部分、すなわち第２のコモンモードフィルタ部１９の下方に、他の絶縁体層１１ａ、１１ｃ〜１１ｇより収縮率が小さい拘束層２１が配置されている。

上記構成において、第１〜第７の絶縁体層１１ａ〜１１ｇは、下から順に積層され、また、第２〜第６の絶縁体層１１ｂ〜１１ｆは磁性体ではない材料、例えばＣｕ−Ｚｎフェライト、ガラスセラミック等の絶縁性の非磁性材料によりシート状に構成されている。そしてまた、第１、第７の絶縁体層１１ａ、１１ｇは、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎフェライト等の絶縁性の磁性材料によりシート状に構成されている。なお、第１〜第７の絶縁体層１１ａ〜１１ｇ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。

そして、第２の絶縁体層１１ｂは、他の絶縁体層１１ａ、１１ｃ〜１１ｇより収縮率が小さい拘束層２１となっている。収縮率を小さく方法として、第２の絶縁体層１１ｂ（拘束層２１）を、他より有機溶剤や可塑剤の量を少なくする、フィラーの量を多くする、フェライトやガラスの粒径を小さくするなどの方法がある。

さらに、第２〜第６の絶縁体層１１ｂ〜１１ｆの内部に第１、第２のコイル１２、１３が形成され、また、第１のコイル１２を、渦巻状の第１のコイル導体１４および渦巻状の第２のコイル導体１５で構成し、第２のコイル１３を、渦巻状の第３のコイル導体１６および渦巻状の第４のコイル導体１７で構成している。

そして、前記第１〜第４のコイル導体１４〜１７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１４は第５の絶縁体層１１ｅの上面、第２のコイル導体１５は第３の絶縁体層１１ｃの上面、第３のコイル導体１６は第４の絶縁体層１１ｄの上面、第４のコイル導体１７は第２の絶縁体層１１ｂ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１２を構成する第１、第２のコイル導体１４、１５と第２のコイル１３を構成する第３、第４のコイル導体１６、１７とを交互に配置するように積層されている。また、第１〜第４のコイル導体１４〜１７を上下方向に積層しているため、省スペースも実現できる。

ここで、上面視にて第１のコイル導体１４と第３のコイル導体１６の一部を略同じ位置に配置し、巻き方向も同一方向とすることによって磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部１８を形成し、同様に、上面視にて第２のコイル導体１５と第４のコイル導体１７の一部を略同じ位置に配置し、巻き方向も同一方向とすることによって磁気結合させて第２のコモンモードフィルタ部１９を形成している。

そしてさらに、第２のコモンモードフィルタ部１９における第２、第４のコイル導体１５、１７の巻き数（ターン数）が、第１のコモンモードフィルタ部１８における第１、第３のコイル導体１４、１６の巻き数（ターン数）より少なくなっている。このとき、第１〜第４のコイル導体１４〜１７は、それぞれ導体間ピッチは略同一で、第２、第４のコイル導体１５、１７は第１、第３のコイル導体１４、１６と上面視にて対向している。さらに、第２、第４のコイル導体１５、１７の最も内側に位置する部分が、第１、第３のコイル導体１４、１６の最も内側に位置する部分と対向する。

また、第１のコイル導体１４と第２のコイル導体１５とは、第４、第５の絶縁体層１１ｄ、１１ｅにそれぞれ形成された第１のビア電極２０ａを介して互いに接続され、第１のコイル１２が構成される。さらに、第３のコイル導体１６と第４のコイル導体１７とは、第３、第４の絶縁体層１１ｃ、１１ｄにそれぞれ形成された第２のビア電極２０ｂを介して互いに接続され、第２のコイル１３が構成される。

なお、第１のビア電極２０ａ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２０ｂ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２０ａ、第２のビア電極２０ｂは、各絶縁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、上記した構成により、図２に示すように、コモンモードノイズフィルタの積層体２２が形成される。また、この積層体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１４〜１７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実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタにおいては、第２のコモンモードフィルタ部１９を構成する第２、第４のコイル導体１５、１７の積層方向の外側部分に、他の絶縁体層１１ａ、１１ｃ〜１１ｇより収縮率が小さい拘束層２１（第２の絶縁体層１１ｂ）を設けた構成としているため、拘束層２１によって第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲の絶縁体層が収縮するのを阻止することができるため、積層体２２の外形の形状が変形するのを抑えることができ、この結果、外部電極形成不良や実装不良の発生を抑制することができるという効果が得られる。

すなわち、第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲に位置する絶縁体層が収縮しようとしても、拘束層２１は収縮しにくいため、拘束層２１に引っ張られてこの絶縁体層の収縮は小さくなる。

また、第１のコモンモードフィルタ部１８と第２のコモンモードフィルタ部１９が磁束の発生方向が逆になるようにし、かつ第１のコモンモードフィルタ部１８における第１、第３のコイル導体１４、１６の巻き数と、第２のコモンモードフィルタ部１９における第２、第４のコイル導体１５、１７の巻き数を異なるようにしているため、第１のコモンモードフィルタ部１８と第２のコモンモードフィルタ部１９とで異なる周波数特性が発生し、これにより、２つの周波数帯域においてコモンモードノイズ減衰量を得ることができる。

なお、上記した実施の形態１では、第２の絶縁体層１１ｂを拘束層２１としたが、第１、第３、第４の絶縁体層１１ａ、１１ｃ、１１ｄのいずれかを拘束層２１としてもよいし、第１〜第４の絶縁体層１１ａ〜１１ｄのうち複数を拘束層２１としてもよい。

また、第１〜第４の絶縁体層１１ａ〜１１ｄのうち少なくとも１つの層において、第２、第４のコイル導体１５、１７の周囲を上面視で囲む部分を拘束層２１としてもよい。このとき、拘束層２１が形成された絶縁体層は、拘束層２１と拘束層２１でない部分で形成される。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの断面図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、第２、第４のコイル導体１５、１７の周囲に、拘束層２１と同様の役割をする金属層２４を設けた点である。

また、金属層２４は、銀などの金属または合金をめっきや印刷の方法で、第２、第４のコイル導体１５、１７が形成された絶縁体層と同じ絶縁体層に形成されている。

このとき、金属層２４は、渦巻状になっており、その最外部は上面視で第１、第３のコイル導体の最外部と略同一、または第１、第３のコイル導体から露出するようになっている。金属層２４を第１、第３のコイル導体１４、１６から露出させれば、金属層２４によって第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲の絶縁体層が収縮するのを阻止する効果が高まる。

上記したように本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタにおいては、金属層２４によって第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲の金属の量を増やしているため、第２のコモンモードフィルタ部１９の金属量を第１のコモンモードフィルタ部１８の金属量に近づけることができ、これにより、第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲の絶縁体層が収縮するのを阻止することができるため、積層体２２の外形の形状が変形するのを抑えることができ、この結果、外部電極形成不良や実装不良の発生を抑制することができる。

また、渦巻状の金属層２４を、図５に示すように、第２、第４のコイル導体１５、１７の積層方向の外側部分（下方）に形成してもよい。

このとき、この金属層２４を、第２、第４のコイル導体１５、１７と上面視で重なるように形成してもよい。これにより、金属層２４と第２のコモンモードフィルタ部１９との間の浮遊容量Ｃと、第２のコモンモードフィルタ部１９のＬ成分で特定の周波数で共振し、この共振周波数と第１、２のコモンモードフィルタ部１８、１９の共振周波数の２つの周波数でコモンモードノイズを除去できる。

または、第２、第４のコイル導体１５、１７と上面視で重ならないように形成してもよい。これにより、磁束が金属層２４に妨げられることはなく周回し、第２のコイル導体１５と第４のコイル導体１７との間の結合が強まるため、第２のコモンモードフィルタ部１９の減衰特性が劣化するのを防止できる。

なお、上記の金属層２４は、その最外部が上面視で第１、第３のコイル導体の最外部と略同一、または第１、第３のコイル導体から露出するようにしてさえいれば、必ずしも渦巻状でなくてもよい。

そして、図６に示すように、金属層２４の幅を、第２、第４のコイル導体１５、１７より広くしてもよい。

なお、図７に示すように、第２、第４のコイル導体１５、１７の積層方向の外側部分（下方）において、金属層２４を渦巻状ではなく、板状としてもよく、この場合、金属の量を多くすることができるため、第２のコモンモードフィルタ部１９の周囲の絶縁体層が収縮するのを阻止する効果をより高めることができる。

そして、金属層２４を、グランドと接続するようにしてもよい。第２のコモンモードフィルタ部１９との間で浮遊容量が発生するため、減衰特性が向上する。

さらに、金属層２４を、第２、第４のコイル導体１５、１７と接続してもよい。金属層２４と第２、第４のコイル導体１５、１７との間に発生する浮遊容量によって減衰特性が向上する。

そしてまた、図８に示すように、第２、第４のコイル導体１５、１７の幅を、第１、第３のコイル導体１４、１６の幅より広くしてもよい。金属を別途形成することなく、第２のコモンモードフィルタ部１９の金属の量を増やすことができる。

なお、上記した本発明の実施の形態１、２において、第１のコイル１２を構成する第１、第２のコイル導体１４、１５と第２のコイル１３を構成する第３、第４のコイル導体１６、１７とを交互に配置したものについて説明したが、第２のコイル導体１５と第４のコイル導体１７を入れ替えて、第２のコイル１３を構成する第３のコイル導体１６、第４のコイル導体１７を、第１のコイル１２を構成する第１のコイル導体１４と第２のコイル導体１５で挟むように配置してもよい。

また、全ての第１〜第７の絶縁体層１１ａ〜１１ｇを非磁性材料で構成し、積層体２２を磁性体が含まれず非磁性層のみで構成して、特性の周波数でより多くの減衰量を得るようにしてもよい。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、外部電極形成不良や実装不良の発生を抑制す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〜１１ｇ第１〜第７の絶縁体層
１２第１のコイル
１３第２のコイル
１４第１のコイル導体
１５第２のコイル導体
１６第３のコイル導体
１７第４のコイル導体
１８第１のコモンモードフィルタ部
１９第２のコモンモードフィルタ部
２１拘束層
２４金属層

Claims

複数の積層された絶縁体層と、前記絶縁体層に形成された第１、第２のコイルと、前記絶縁体層および前記第１、第２のコイルからなる積層体とを備え、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、さらに、前記第１のコイル導体と第３のコイル導体を磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第２のコイル導体と第４のコイル導体を磁気結合させて第２のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第１のコモンモードフィルタ部と第２のコモンモードフィルタ部を直列に接続し、かつ、前記第１のコモンモードフィルタ部における第１、第３のコイル導体の巻き数より前記第２のコモンモードフィルタ部における第２、第４のコイル導体の巻き数を少なくなるようにし、少なくとも巻き数が少ない前記第２、第４のコイル導体の周囲、または巻き数が少ない前記第２、第４のコイル導体の積層方向の外側部分に、前記絶縁体層より収縮率が小さい拘束層を設けたコモンモードノイズフィルタ。
複数の積層された絶縁体層と、前記絶縁体層に形成された第１、第２のコイルと、前記絶縁体層および前記第１、第２のコイルからなる積層体とを備え、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、さらに、前記第１のコイル導体と第３のコイル導体を磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第２のコイル導体と第４のコイル導体を磁気結合させて第２のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第１のコモンモードフィルタ部と第２のコモンモードフィルタ部を直列に接続し、かつ、前記第１のコモンモードフィルタ部における第１、第３のコイル導体の巻き数より前記第２のコモンモードフィルタ部における第２、第４のコイル導体の巻き数を少なくなるようにし、巻き数が少ない前記第２、第４のコイル導体の周囲、または巻き数が少ない前記第２、第４のコイル導体の積層方向の外側部分に、金属層を設けたコモンモードノイズフィルタ。
前記金属層は、渦巻状の金属で構成した請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記第２、第４のコイル導体の積層方向の外側部分に形成された前記渦巻状の金属は、前記第２、第４のコイル導体と上面視で重なるように形成した請求項３に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記第２、第４のコイル導体の積層方向の外側部分に形成された前記渦巻状の金属は、前記第２、第４のコイル導体と上面視で重ならないように形成した請求項３に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記金属層は、板状の金属で構成した請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記金属層は、グランドと接続された請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記金属層は、前記第２、第４のコイル導体と接続された請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
前記金属層は、上面視で前記第１、第３のコイル導体から露出する請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。
複数の積層された絶縁体層と、前記絶縁体層に形成された第１、第２のコイルと、前記絶縁体層および前記第１、第２のコイルからなる積層体とを備え、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、さらに、前記第１のコイル導体と第３のコイル導体を磁気結合させて第１のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第２のコイル導体と第４のコイル導体を磁気結合させて第２のコモンモードフィルタ部を形成し、前記第１のコモンモードフィルタ部と第２のコモンモードフィルタ部を直列に接続し、かつ、前記第１のコモンモードフィルタ部における第１、第３のコイル導体の巻き数より前記第２のコモンモードフィルタ部における第２、第４のコイル導体の巻き数を少なくなるようにし、巻き数が少ない前記第２、第４のコイル導体の線幅を、前記第１、第３のコイル導体の線幅より広くしたコモンモードノイズフィルタ。