JP2011004324A

JP2011004324A - 積層複合フィルタ

Info

Publication number: JP2011004324A
Application number: JP2009147599A
Authority: JP
Inventors: Fujiyuki Nakamoto; 藤之中本; Takeshi Uchida; 雄内田; Chiharu Miyazaki; 千春宮崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】実装面積が小さく、実装コストを低減でき、インダクタンス特性を向上させ、残留インダクタンスを低減でき、コモンモードノイズに対し、除去能力を設計する。
【解決手段】コモンモードチョークコイル１０を有するコイル部１ａと２つの線対地コンデンサ１３，１４を有するコンデンサ部１ｂを備えた積層複合フィルタにおいて、コイル部は、電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃが形成された複数のシート６ａ〜６ｄを積層し、電極パターンを接続することにより構成され、コンデンサ部は、コイル部とワンチップ化され、電極パターン１１ａ〜１１ｃが形成された複数のシート１２ａ〜１２ｃを積層して構成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、２線式伝送路に発生するコモンモードノイズを除去する積層複合フィルタに関するものである。

２線式伝送路において、２つの信号線の通信特性のアンバランスにより発生するコモンモードノイズを除去する方法としてコモンモードチョークコイル及び線対地コンデンサを有する積層複合フィルタを用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示される積層複合フィルタは、複数のトロイダル状のフェライトコアと複数の電極板とが交互に積層された積層体構造を有している。また、複数の電極板はその外周の一端から突出したリード端子を備えている。この各リード端子は交互に反対側を向くように配置され、一方の側に突出した複数のリード端子はグランド線に接続され、もう一方の側に突出した複数のリード端子は信号線に接続される。また、この積層体にはコイル用導線が巻回される。

上記のように構成することによって、複数のフェライトコアとコイル用導線とによってコモンモードノイズに対して磁束を発生しインダクタンスとして作用することにより除去するコモンモードチョークコイルが構成され、フェライトコアを挟み込むように両側に設けられた複数の電極板によってコモンモードノイズをグランドに流すことにより除去する線対地コンデンサが構成される。

特開２００６−２３８３１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の積層複合フィルタでは、複数のトロイダル状のフェライトコアと、複数の電極板とが交互に積層された構造を有しているため、実装面積が大きくなってしまうとともに実装コストがかかるという課題があった。また、積層体にコイル用導線を巻回するため、巻線間の浮遊容量が増大してインダクタンス特性が低下してしまう課題があった。さらに、積層体とコイル用導線の密着性が悪くなると、コイル用導線によって、残留インダクタンスが増加する課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、実装面積が小さく、実装コストを低減でき、また、インダクタンス特性を向上させ、残留インダクタンスを低減でき、コモンモードノイズに対して、除去能力を設計することが可能な積層複合フィルタを提供することを目的とする。

この発明に係る積層複合フィルタは、コモンモードチョークコイルを有するコイル部と２つの線対地コンデンサを有するコンデンサ部を備えた積層複合フィルタにおいて、コイル部は、電極パターンが形成された複数のシートを積層し、電極パターンを接続することにより構成され、コンデンサ部は、コイル部とワンチップ化され、電極パターンが形成された複数のシートを積層して構成されるものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、電極パターンが形成されるシートを積層して構成されるコイル部と、電極パターンが形成されるシートを積層して構成されるコンデンサ部とをワンチップ化することにより、実装面積を小さくでき、実装コストを低減させることができる。また、コイル用導線を用いないため、浮遊容量を低下させることができるため、インダクタンス特性を向上させることができ、残留インダクタンスを低減させることができ、コモンモードチョークノイズに対して、広帯域な挿入損失特性を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタのコイル部を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタのコンデンサ部を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタの等価回路を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタを示す斜視図である。
積層複合フィルタは、図１に示すように、コイル部１ａとコンデンサ部１ｂとが積層される直方体のセラミック積層体１と、セラミック積層体１面の中央部に沿って設けられる接地用端子２と、セラミック積層体１の前後側面の左右に、接地用端子２に対して線対称に設けられる４つの信号線用端子３ａ〜３ｄとにより構成される。

このセラミック積層体１のコイル部１ａは、信号線用端子３ａ〜３ｄに接続され、セラミック積層体１のコンデンサ部１ｂは、信号線用端子３ａ，３ｂ及び接地用端子２に接続される。

次に、上記のように構成される積層複合フィルタのコイル部１ａ及びコンデンサ部１ｂの構成について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタのコイル部１ａを示す分解斜視図である。また、図３はこの発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタのコンデンサ部１ｂを示す分解斜視図である。

コイル部１ａは、図２に示すように、信号線用端子３ａ及び信号線用電極パターン４ｂに接続される信号線用電極パターン４ａと信号線用端子３ｂ及び信号線用電極パターン５ｂに接続される信号線用電極パターン５ａが表面に形成される磁性体シート６ａと、信号線用電極パターン５ａ及び信号線用電極パターン５ｃに接続されるコの字型の信号線用電極パターン５ｂが表面に形成される磁性体シート６ｂと、信号線用電極パターン４ａ及び信号線用電極パターン４ｃに接続されるコの字型の信号線用電極パターン４ｂが表面に形成される磁性体シート６ｃと、信号線用端子３ｃ及び信号線用電極パターン４ｂに接続される信号線用電極パターン４ｃと信号線用端子３ｄ及び信号線用電極パターン５ｂに接続される信号線用電極パターン５ｃが表面に形成される磁性体シート６ｄとにより構成される。

この磁性体シート６ａ〜６ｄは、例えば、磁性体材料と結合剤とを混練して作成したスラリー原料をシート状にしたものである。また、この磁性体シート６ａ〜６ｄの表面に形成される信号線用電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃは、例えば、Ａｇ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｂ等からなり、印刷等の手法により形成される。

また、磁性体シート６ａ〜６ｄは、積層される磁性体シート６ａ〜６ｄに形成される信号線用電極パターン４ａ〜４ｃを互いに接続するためのスルーホール７ａ及び信号線用電極パターン５ａ〜５ｃを互いに接続するためのスルーホール７ｂをそれぞれ有して構成される。

このように形成される磁性体シート６ａ〜６ｄは、図２に示すように、信号線用電極パターン４ａ，５ａが表面に形成される磁性体シート６ａ、信号線用電極パターン５ｂが表面に形成される磁性体シート６ｂ、信号線用電極パターン４ｂが表面に形成される磁性体シート６ｃ、信号線用電極パターン４ｃ，５ｃが表面に形成される磁性体シート６ｄの順に積層される。
また、このコイル部１ａの信号線用電極パターン４ａは信号線用端子３ａに接続され、信号線用電極パターン５ａは信号線用端子３ｂに接続され、信号線用電極パターン４ｃは信号線用端子３ｃに接続され、信号線用電極パターン５ｃは信号線用端子３ｄに接続される。さらに、図２に点線で示すように、信号線用電極パターン４ａと信号線用電極パターン４ｂ間及び信号線用電極パターン４ｂと信号線用電極パターン４ｃ間はスルーホール７ａにより接続され、信号線用電極パターン５ａと信号線用電極パターン５ｂ間及び信号線用電極パターン５ｂと信号線用電極パターン５ｃ間はスルーホール７ｂにより接続される。

このようにコイル部１ａを構成することにより、信号線用電極パターン４ａが表面に形成される磁性体シート６ａ、信号線用電極パターン４ｂが表面に形成される磁性体シート６ｃ及び信号線用電極パターン４ｃが表面に形成される磁性体シート６ｄの３層で第一の線側コイル８が形成され、信号線用電極パターン５ａが表面に形成される磁性体シート６ａ、信号線用電極パターン５ｂが表面に形成される磁性体シート６ｂ及び信号線用電極パターン５ｃが表面に形成される磁性体シート６ｄの３層で第二の線側コイル９が形成される。この第一の線側コイル８及び第二の線側コイル９により、２つの信号線を流れるコモンモードノイズを除去するためのコモンモードチョークコイル１０が形成される。ここで、第一の線側コイル８及び第二の線側コイル９は同一方向に巻回するように電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃが形成されている。

なお、コイル部１ａのインダクタンスは、図２に示す、磁性体シート６ａ〜６ｄの４層の下にさらに磁性体シート６ｂ〜６ｄの３層を必要に応じて追加していくことで増加させることができる。

一方、コンデンサ部１ｂは、図３に示すように、信号線用端子３ａに接続される信号線用電極パターン１１ａが表面に形成される誘電体シート１２ａと、信号線用端子３ｂに接続される信号線用電極パターン１１ｂが表面に形成される誘電体シート１２ｂと、接地用端子２に接続される接地用電極パターン１１ｃが表面に形成される誘電体シート１２ｃとにより構成される。

この誘電体シート１２ａ〜１２ｃは、例えば、誘電体材料と結合剤とを混練して作成したスラリー原料をシート状に形成したものである。また、この誘電体シート１２ａ〜１２ｃの表面に形成される信号線用電極パターン１１ａ，１１ｂ及び接地用電極パターン１１ｃは、例えば、Ａｇ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｂ等からなり、印刷等の手法により形成される。

このように形成される誘電体シート１２ａ〜１２ｃは、図３に示すように、信号線用電極パターン１１ａが表面に形成される誘電体シート１２ａ、接地用電極パターン１１ｃが表面に形成される誘電体シート１２ｃ、信号線用電極パターン１１ｂが表面に形成される誘電体シート１２ｂの順に積層される。
また、このコンデンサ部１ｂの信号線用電極パターン１１ａは信号線用端子３ａに接続され、信号線用電極パターン１１ｂは信号線用端子３ｂに接続され、接地用電極パターン１１ｃは接地用端子２に接続される。

このようにコンデンサ部１ｂを構成することにより、信号線用端子３ａと接地用端子２の間に、信号線用端子３ａを有する信号線を流れるコモンモードノイズを除去する第一の線対地コンデンサ１３が形成され、信号線用端子３ｂと接地用端子２の間に、信号線用端子３ｂを有する信号線を流れるコモンモードノイズを除去する第二の線対地コンデンサ１４が形成される。

なお、コンデンサ部１ｂの容量は、図３に示す、誘電体シート１２ａ〜１２ｃの３層の上にさらに誘電体シート１２ｃを積層した４層を必要に応じて追加していくことで増加させることができる。

上記のように構成されるコイル部１ａを構成する磁性体シート６ａ〜６ｄ及びコンデンサ部１ｂを構成する誘電体シート１２ａ〜１２ｃを積み重ねて、さらに、最外層の電極パターンを保護するための外装用として電極パターンが表面に形成されていない絶縁体シートを上下に配置してプレスを行った後、一体焼成することによって、図１に示すコイル部１ａとコンデンサ部１ｂがワンチップ化された直方体形状のセラミック積層体１を形成し、信号線用端子３ａ〜３ｄ及び接地用端子２にそれぞれ接続することにより積層複合フィルタを形成する。

次に上記のように構成される積層複合フィルタの等価回路について説明する。
図４はこの発明の実施の形態１に係る積層複合フィルタの等価回路を示す図である。
図４に示すように、積層複合フィルタの等価回路では、信号線用端子３ａ，３ｃを有する信号線に両端が接続される第一の線側コイル８と、信号線用端子３ｂ，３ｄを有する信号線に両端が接続される第二の線側コイル９とによりコモンモードチョークコイル１０が形成されている。また、信号線用端子３ａを有する信号線に一端が接続され、接地用端子２を有するグランド線に他端が接続される第一の線対地コンデンサ１３と、信号線用端子３ｂを有する信号線が一端に接続され、接地用端子２を有するグランド線に他端が接続される第二の線対地コンデンサ１４とが形成されている。

このコモンモードチョークコイル１０は、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９が同一方向に巻回されているため、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９が同一方向に電磁気的結合する。そのため、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９に接続される異なる２つの信号線の通信特性のアンバランスにより発生し、２つの信号線を同一方向に流れるコモンモードノイズに対して、磁束を発生しインダクタンスとして作用することにより、このコモンモードノイズを除去する。

また、第一の線対地コンデンサ１３及び第二の線対地コンデンサ１４は、一端にそれぞれ接続される２つの信号線から流れるコモンモードノイズをもう一端にそれぞれ接続される接地用端子２を介してグランドに流すことにより、このコモンモードノイズを除去する。

このように、信号線用電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃが形成される磁性体シート６ａ〜６ｄにより形成されるコイル部１ａと信号線用電極パターン１１ａ，１１ｂ及び接地線用電極パターン１１ｃが形成される誘電体シート１２ａ〜１２ｃにより形成されるコンデンサ部１ｂとを積層するように構成したので、２線式伝送路で発生するコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイル１０及び２つの線対地コンデンサ１３，１４を一体成形した積層複合フィルタを得ることができるため、実装面積を小さくすることができ、実装コストを低減させることができる。

また、信号線用電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃが表面に形成される磁性体シート６ａ〜６ｄを積層することにより、コイル用導線を用いずにコイル部１ｂを形成したので、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９との間の電位差を小さくすることができるため、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９との間に発生する浮遊容量を低下させることができ、インダクタンス特性を向上させることができる。また、第一の線側コイル８と第二の線側コイル９との間に発生する浮遊容量を低下させることにより、コモンモードチョークコイル１０は高周波帯域に対しても良好にコモンモードノイズを除去することができるため、コモンモードノイズに対して広帯域な挿入損失特性を有するコモンモードチョークコイル１０を得ることができる。

また、コイル用導線を用いずに積層複合フィルタを構成することにより、従来のフェライトコア及び電極板を積層した積層体とコイルとの密着性の悪化により発生していた残留インダクタンスを低減させることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、信号線用電極パターン４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃを形成した磁性体シート６ａ〜６ｃを積層することにより形成されるコイル部１ａと信号線用電極パターン１１ａ，１１ｂ及び接地用電極パターン１１ｃを形成した誘電体シート１２ａ〜１２ｃを積層することにより形成されるコンデンサ部１ｂとを積層することにより積層複合フィルタを構成したので、２線式伝送路に伝導するコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイル１０及び２つの線対地コンデンサ１３，１４を一体成形できるため実装面積を小さくでき、実装コストを低減させることができる。また、コイル用導線を用いない構成とすることにより、コイルの巻線間の浮遊容量を低下させることができるため、インダクタンス特性を向上でき、また残留インダクタンスを低減することができる。さらに、コモンモードノイズに対して広帯域な挿入損失特性を有するコモンモードチョークコイル１０を得ることができる。

１セラミック積層体、１ａコイル部、１ｂコンデンサ部、２接地用端子、３ａ〜３ｄ信号線用端子、４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ信号線用電極パターン６ａ〜６ｄ磁性体シート、７ａ，７ｂスルーホール、８第一の線側コイル、９第二の線側コイル、１０コモンモードチョークコイル、１１ａ，１１ｂ信号線用電極パターン、１１ｃ接地用電極パターン、１２ａ〜１２ｃ誘電体シート、１３第一の線対地コンデンサ、１４第二の線対地コンデンサ。

Claims

コモンモードチョークコイルを有するコイル部と２つの線対地コンデンサを有するコンデンサ部を備えた積層複合フィルタにおいて、
前記コイル部は、電極パターンが形成された複数のシートを積層し、前記電極パターンを接続することにより構成され、
前記コンデンサ部は、前記コイル部とワンチップ化され、電極パターンが形成された複数のシートを積層して構成されることを特徴とする積層複合フィルタ。