JP3158529B2 - ノイズフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バリスタ特性を有する
焼結体を用いて構成されたノイズフィルタに関し、特
に、バリスタに抵抗が組み合わされた構造を有するノイ
ズフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロコンピュータの発達によ
り、産業用機器、家電製品及び通信機器等のあらゆる装
置にマイクロコンピュータが搭載されている。マイクロ
コンピュータが搭載された機器ではデジタル制御処理が
行われているため、ノイズによる破壊あるいは誤動作の
おそれがあり、実際に、ノイズに起因する事故も生じて
いる。ノイズの機器への侵入経路は、電源部分及び信号
配線部分であることが多く、従って、入出力部分に用い
られるノイズフィルタの役割が重要視されている。ＥＭ
Ｉノイズの問題を解消するためには、ノイズを機器から
出さず、かつ機器に侵入させないことが必要である。ノ
イズの出入は電線を経由するのが普通であり、従って機
器入出力部近傍において電線にノイズフィルタを接続す
る方法が多用されている。

【０００３】従来から用いられているノイズフィルタと
しては、（ａ）コンデンサ素子を用いたもの、（ｂ）コ
ンデンサ−インダクタ複合系のもの、（ｃ）インダクタ
素子を用いたもの、及び（ｄ）バリスタ素子を用いたも
のがある。（ａ）のコンデンサを用いたものは、微小ノ
イズを除去するという点で優れているが、コンデンサの
みでは静電気のような高電圧パルスを吸収することがで
きず、高電圧パルスに基づく装置の破壊や誤動作を防止
することができなかった。（ｂ）のコンデンサ−インダ
クタ複合系ノイズフィルタは、ホワイトノイズを吸収す
るのに適している。また、（ｄ）のバリスタ素子を用い
たものはトランジェント・ノイズを吸収するのに適して
いる。しかしながら、信号ラインにおけるノイズ吸収は
信号の周波数と密接な関係がある。また、最近では、デ
ジタル化が進んでいるため、波形に大きな歪みが生じて
はならない。よって、静電容量が大きすぎると信号ライ
ン用ノイズフィルタとして用いることができず、また、
ＩＣの耐電圧は６０〜７０Ｖ程度であるため、これ以下
にノイズ成分を抑える必要がある。

【０００４】コンデンサ−インダクタ系ノイズフィルタ
は、静電容量の点では問題はないが共振周波数帯のトラ
ンジェント・ノイズをそのまま通過させてしまい、回路
保護ができないという問題がある。また、高電圧のノイ
ズの場合には、波形を変えることは可能であるが、波高
値を大きく抑えることができない。他方、バリスタ素子
を用いたものでは、静電容量が５００ｐＦ以上あり、信
号ラインのような数１００ＫＨｚ〜数１０ＭＨｚの信号
を扱う場合には、信号までも吸収あるいは変形させるこ
とがあった。従って、現在のところ、バリスタは信号ラ
インのノイズ除去用素子としてはあまり用いられていな
い。

【０００５】本発明者らは、トランジェント・ノイズの
吸収に優れたバリスタ素子の特徴を生かしつつ、静電容
量が低減されており、信号の吸収や変形を生じさせ難い
ノイズフィルタを先に提案した（特願平１−１７６３７
０号）。このノイズフィルタは、バリスタ特性を有する
複数枚のセラミックグリーンシートを電極を介在させて
積層し一体焼成することにより得られた焼結体を利用し
て構成されている。すなわち、半導体セラミックスより
なる焼結体の側面の第１の部分から第２の部分に向かっ
て延びるように焼結体内に共通電極が形成されている。
そして、共通電極と厚み方向において焼結体層を介して
隔てられた高さ位置に、少なくとも一本のスルー電極が
焼結体側面の第３の部分から第４の部分に向かって延び
るように、かつ上記共通電極と交差するように形成され
ている。

【０００６】このノイズフィルタにおいては、共通電極
とスルー電極とが焼結体内で交差するように配置されて
いるため、バリスタ特性部分における電極重なり面積が
低減されており、従って静電容量が小さくされている。
さらに、バリスタ特性を有する焼結体の誘電体としての
性質をも利用することにより、コンデンサとしてのノイ
ズ吸収性能と、バリスタとしてのノイズ吸収性能の双方
を合わせ持つため、種々のノイズを効果的に吸収するこ
とが可能とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、バリスタの応
答速度は１ｎ秒以上といわれている。従って、１ｎ秒未
満のトランジェント・ノイズが侵入した場合には、バリ
スタでは十分に該トランジェント・ノイズを吸収するこ
とができない。よって、上記先行技術のノイズフィルタ
では、バリスタの応答速度が十分でないため、立ち上が
り部分のノイズを効果的に吸収することができなかっ
た。

【０００８】本発明の目的は、容量性バリスタとしての
ノイズ吸収性能を有しながら、さらに、立ち上がり部分
のノイズをも効果的に吸収し得る構造を備えたノイズフ
ィルタを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のノイズフィルタ
は、バリスタ特性を有する焼結体を用いて構成されてい
る。このようなバリスタ特性を有する焼結体としては、
従来より公知の半導体セラミックスからなるものが用い
られる。本発明のノイズフィルタでは、上記焼結体の側
面の第１の部分から第２の部分に向かって延びるよう
に、少なくとも１本の共通電極が形成されている。この
共通電極は、焼結体内に形成されていてもよく、焼結体
の外表面に形成されていてもよい。側面の第１の部分及
び第２の部分なる表現は、異なる側面間に共通電極が形
成されている構成だけでなく、同一側面の異なる部分間
に延びるように共通電極が形成されている構成をも含む
ことを意味する。

【００１０】本発明のノイズフィルタでは、焼結体の厚
み方向において焼結体層を介して上記共通電極と隔てら
れた高さ位置に、少なくとも１本のライン電極が、上記
共通電極と交差するように、焼結体の側面の第３の部分
から第４の部分に向かって延びるように形成されてい
る。従って、上述した先行技術のノイズフィルタの場合
と同様に、共通電極とライン電極とが焼結体層を介して
交差するように配置されているため、バリスタ特性部分
における両電極間の重なり面積が低減されており、それ
によって静電容量が適度な値となるように小さくされて
いる。また、バリスタ特性を有する焼結体の誘電体とし
ての性質をも利用することにより、コンデンサとしての
ノイズ吸収性能と、バリスタとしてのノイズ吸収性能の
双方を合わせ持つため、種々のノイズを効果的に吸収し
得るように構成されている。

【００１１】本発明のノイズフィルタの特徴は、上記ノ
イズフィルタにおいて、少なくとも１本のライン電極
が、共通電極と交差する部分以外の少なくとも１の部分
において切断されており、該切断部分の両側の部分ライ
ン電極間が、抵抗体層により接続されていることにあ
る。上記抵抗体層は、切断部の両側の部分ライン電極間
を電気的に接続するように配置されていればよく、従っ
て、切断部の両側の部分ライン電極に両端が重なり合う
ように形成されていてもよく、あるいは切断部の両側の
部分ライン電極が抵抗体層上に重るように抵抗体層がラ
イン電極の下面側に形成されていてもよい。上記抵抗体
層は、通常、数１００〜数キロΩ程度の抵抗値を有する
ように構成され、このような電気抵抗を与える任意の材
料により構成することができる。

【００１２】もっとも、抵抗ペーストをセラミック焼結
体の焼成時に焼き付けることにより抵抗体層を構成する
場合には、セラミックの焼成温度に耐え得る材料、例え
ば酸化パラジウム等により焼結体層を構成することが必
要である。また、バリスタ特性を有する焼結体を得た後
に焼結体表面に前記抵抗体層を形成する場合には、上記
焼成温度に関係なく適宜の抵抗性材料により構成するこ
とができる。上記ライン電極の切断部の幅、すなわち切
断部の両側の部分ライン電極間の距離は、必要とする抵
抗値及び使用する抵抗体層の材料によって異なるため、
一義的には限定され得ない。また、ライン電極に設けら
れる切断部は、複数形成されていてもよい。

【００１３】

【作用】本発明のノイズフィルタでは、共通電極とライ
ン電極とが焼結体層を介して隔てられており、かつ交差
するように配置されているため、容量性バリスタとして
機能し、種々の形態のノイズを効果的に吸収することが
できる。さらに、本発明のノイズフィルタでは、ライン
電極の少なくとも一部が切断されており、該切断部の両
側の部分ライン電極間に抵抗体層が接続されているた
め、該抵抗体層により出力電圧波高値を抑制することが
できる。従って、ノイズの立ち上がり部分を効果的に吸
収することが可能とされている。

【００１４】

【実施例の説明】以下、本発明の具体的な実施例を説明
することにより、本発明のノイズフィルタの構成及び効
果を明らかにする。第１の実施例 焼結体原料として、純度９９％以上のＺｎＯ、Ｂｉ₂ Ｏ
₃ 、ＣｏＯ、ＭｎＯ₂ 及びＳｂ₂ Ｏ₃ を、それぞれ９８
モル％、０．５モル％、０．５モル％、０．５モル％及
び０．５モル％の割合となるように秤量し、純水を用い
てボールミルにより２４時間混合し、混合物を得た。得
られた混合物を、濾過・乾燥し、８００℃の温度で２時
間仮焼し、仮焼物を得た。得られた仮焼物を粉砕し、有
機質バインダと共に溶媒中に分散させて、セラミック・
スラリーを得た。

【００１５】上記のようにして得たセラミック・スラリ
ーを、ドクターブレード法にて５０μｍの厚みの均一な
セラミックグリーンシートに成形した。このセラミック
グリーンシートを、所定の大きさの矩形形状に打ち抜
き、図２に示す複数枚のセラミックグリーンシート１〜
５を得た。なお、セラミックグリーンシート２の上面に
は、スクリーン印刷法により、銀−パラジウムからなる
合金を主体とする導電ペーストを、一方端縁２ａから他
方端縁２ｂに至るように印刷することにより、共通電極
用導電ペースト層６を形成した。共通電極用導電ペース
ト層６は、後述の焼成工程により焼付けられて、共通電
極として完成される。

【００１６】セラミックグリーンシート１〜５を、図示
の順序で積層し、厚み方向に圧着した後、１０００℃の
温度で２時間焼成し、焼結体を得た。得られた焼結体７
を図３に示す。焼結体７では、前述した共通電極用導電
ペーストが焼成に際して焼付けられて、内部電極の形態
で共通電極６が形成されている。すなわち、焼結体の第
１の部分としての第１の側面７ａから第２の部分として
の第２の側面７ｂに至るように、共通電極６が延ばされ
ている。次に、焼結体７の第１の側面７ａ，７ｂ（図３
参照）を覆うように、図４に示す一対の端子電極用導電
ペースト層８ａ，８ｂ及び部分ライン電極用導電ペース
ト層９ａ₁ 〜９ｃ₂ を形成する。上記端子電極用導電ペ
ースト層８ａ，８ｂ及び部分ライン電極用導電ペースト
層９ａ₁ 〜９ｃ₂ は、焼結体７の表面に、銀−パラジウ
ム合金を主体とする導電ペーストをスクリーン印刷法に
より塗布することにより形成される。

【００１７】上記端子電極用導電ペースト層８ａ，８ｂ
及びライン電極用導電ペースト層９ａ₁ 〜９ｃ₂ は、後
述の焼付け処理により焼付けられて、それぞれ、端子電
極及び部分ライン電極を構成する。部分ライン電極用導
電ペースト９ａ₁ 及び部分ライン電極用導電ペースト９
ａ ₂ は、一本のライン電極９ａを構成するために設けら
れているものであり、両部分ライン電極用導電ペースト
９ａ₁ ，９ａ₂ 間が、本発明によるライン電極の切断部
分を構成している。他の部分ライン電極用導電ペースト
９ｂ₁ 〜９ｃ₂ についても同様である。これらの部分ラ
イン電極用導電ペースト９ａ₁ 〜９ｃ₂ で構成されるラ
イン電極９ａ，９ｂ，９ｃ（図４参照）は、いずれも焼
結体の側面の第３の部分としての側面７ｃと第４の部分
としての側面７ｄとを結ぶように焼結体７の上面に形成
されており、かつ共通電極６と焼結体層を介して交差す
るように配置されている。また、上記各部分ライン電極
間の間の領域すなわち切断部は、共通電極６と交差して
いる部分以外に配置されている。

【００１８】次に、図１（ａ）に示すように、各部分ラ
イン電極用導電ペースト９ａ₁ 〜９ｃ₂ のうち、一対の
部分ライン電極用導電ペースト間の切断部を被覆するよ
うに、抵抗ペーストがスクリーン印刷法により塗布さ
れ、それによって抵抗ペースト層１０ａ〜１０ｃが形成
される。例えば、抵抗ペースト層１０ａは、部分ライン
電極用導電ペースト層９ａ₁ と部分ライン電極用導電ペ
ースト層９ａ₂ とを接続するように形成される。しかる
後、１０００℃の温度で上記焼結体７の表面に形成され
た各ペースト層を３０分間焼き付けることにより、端子
電極８ａ，８ｂ及び部分ライン電極９ａ ₁ 〜９ａ₂ 並び
に抵抗体層１０ａ〜１０ｃが形成される。さらに、図５
に示すように、焼結体７の上面を密封するために、ガラ
スペースト１１を焼結体７の上面のうち端子電極８ａ，
８ｂで挟まれている領域の大部分を覆うように印刷し、
８００℃の温度で焼き付けることにより、第１の実施例
のノイズフィルタ１２を得る。

【００１９】得られたノイズフィルタ１２では、各ライ
ン電極９ａ〜９ｃの両端が入出力端子として用いられ、
共通電極６に接続されている端子８ａ，８ｂをアース電
位に接続することにより、例えば図１（ｂ）に示すノイ
ズフィルタユニットが３個構成される。すなわち、各ノ
イズフィルタユニットは、バリスタに加えて、上記抵抗
体層に基づく抵抗Ｒが組み合わされた３端子型のノイズ
フィルタである。

【００２０】第２の実施例 図６〜図８は、第２の実施例を説明するための各斜視図
である。第２の実施例では、図６に示すように、焼結体
７の上面に、内部の共通電極６と平行に、但し共通電極
６と重ならないように、共通電極６の設けられている領
域の両側に、第１の抵抗体層１３ａ，１３ｂが形成され
ている。そして、図７に示すように、第１の抵抗体層１
３ａ，１３ｂを形成した後に、Ａｇ−Ｐｄ合金を主体と
する導電ペーストを塗布することにより、各ライン電極
が形成されている。第２の実施例では、１のライン電極
９ａは、３個の部分ライン電極９ａ₁ 〜９ａ₃ より構成
されている。すなわち、１本のライン電極９ａが、２個
の切断部により分断された構成を有する。他のライン電
極９ｂ，９ｃも同様に構成されている。第２の実施例の
ように、各ライン電極は、２以上の切断部を有するよう
に構成されていてもよい。

【００２１】さらに、図８（ａ）に示すように、上記ラ
イン電極９ａ〜９ｃを形成した後に、第１の抵抗体層１
３ａ，１３ｂが設けられている領域上に、第２の抵抗体
層１４ａ，１４ｂを形成する。従って、切断部の両側の
部分ライン電極間が上下の第１，第２の抵抗体層により
接続される。例えば、部分ライン電極９ａ₁ と部分ライ
ン電極９ａ₂ とが第１の抵抗体層１３ａ及び第２の抵抗
体層１４ａにより挟持されて相互に接続されている。他
の部分ライン電極間も同様に第１，第２の抵抗体層１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂにより挟持されて接続され
ている。図８（ａ）で示した焼結体７の上面に、図５に
示したガラスペースト１１を同様に焼き付けることによ
り第２の実施例のノイズフィルタを作製することができ
る。第２の実施例のノイズフィルタでは、各ライン電極
９ａ〜９ｃの共通電極６と交差している部分の両側にお
いて、第１，第２の抵抗体層１３ａ〜１４ｂが設けられ
ていることになるため、各ノイズフィルタユニットの等
価回路は、図８（ｂ）に示す通りとなる。

【００２２】第１，第２の実施例のノイズフィルタの評
価 上記のようにして得た第１，第２の実施例のノイズフィ
ルタの特性を測定した。結果を、下記の表１に示す。な
お、表１において、＊の記号は３０Ａ波高値の８／２０
μ秒の三角電流波を印加したときのバリスタ電圧の変化
率を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、市販のノイズシュミレータを用い、
５０ｎ秒及び２ｋＶの矩形波電圧パルスを印加したとき
の出力波形を図９に示す。図９において、実線Ｐ及び一
点鎖線Ｑは、それぞれ、第１，第２の実施例のノイズフ
ィルタの出力波形を示し、破線Ｒは抵抗体層を接続して
いない従来のノイズフィルタの出力波形を示す。図９か
ら明らかなように、第１，第２の実施例のノイズフィル
タでは、立ち上がり部分のノイズが効果的に吸収されて
いるのに対し、従来のノイズフィルタでは立ち上がり部
分のノイズ吸収性能が十分でないことがわかる。

【００２５】変形例 第１，第２の実施例では、共通電極６のみが内部電極の
形態で焼結体内に形成されていたが、ライン電極及び抵
抗体層についても、焼結体内に配置し、焼結体と同時焼
成することにより形成してもよい。もっとも、ライン電
極や抵抗体層も焼結体と同時焼成する場合には、収縮率
等を考慮して抵抗体ペースト等の材料を検討する必要が
ある。また、第１，第２の実施例では、焼結体７の上面
に各ライン電極９ａ〜９ｃを形成し、内部の共通電極６
とで挟まれた焼結体の上方部分のみをバリスタ特性部と
して用いたが、焼結体７の下面側にも同様にライン電極
を形成し、それによって、より多くのノイズフィルタユ
ニットを構成することが可能である。さらに、共通電極
６は内部電極の形態に構成されていたが、共通電極６を
焼結体７の下面に形成しても、第１，第２の実施例と同
様の効果を得ることができる。また、各ライン電極９ａ
〜９ｃについても、焼結体７の上面や下面のような外表
面ではなく、焼結体７内に内部電極の形態で形成しても
よい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明では、バリスタ特
性を有する焼結体を用いて構成されたノイズフィルタに
おいて、共通電極と焼結体層を介して交差するように設
けられたライン電極の一部を切断し、該切断部の両側の
部分ライン電極間を抵抗体層で接続した構成を有するた
め、静電容量が低められた容量性バリスタとしてのノイ
ズ吸収性能と、出力電圧波高値を抑制する性能とを合わ
せ持った複合機能型ノイズフィルタを提供することが可
能となる。よって、本発明のノイズフィルタを用いるこ
とにより、種々の形態のノイズだけでなく、立ち上がり
部分のノイズをも効果的に吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１の実施例
のノイズフィルタの斜視図及び等価回路図。

【図２】第１の実施例のノイズフィルタの製造に用いら
れるセラミックグリーンシート及び共通電極の形状を説
明するための分解斜視図。

【図３】焼結体を示す斜視図。

【図４】ライン電極及び端子電極を形成した状態を示す
斜視図。

【図５】第１の実施例のノイズフィルタの斜視図。

【図６】第２の実施例における第１の抵抗体層を説明す
るための斜視図。

【図７】第１の抵抗体層上にライン電極を形成した状態
を示す斜視図。

【図８】（ａ）は第２の実施例のノイズフィルタの斜視
図、（ｂ）は第２の実施例のノイズフィルタの等価回路
図。

【図９】第１，第２の実施例及び従来例の各ノイズフィ
ルタの出力波形を示す図。

【符号の説明】

６…共通電極 ７…焼結体 ７ａ，７ｂ…第１，第２の部分としての第１，第２の側
面 ７ｃ，７ｄ…第３，第４の部分としての第３，第４の側
面 ９ａ〜９ｃ…ライン電極 ９ａ₁ ，９ａ₂ 〜９ｃ₁ ，９ｃ₂ …部分ライン電極 １０，１０ａ，１０ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４
ｂ…抵抗体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平３−89613（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01C 7/10 H01C 13/02 H03H 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バリスタ特性を有する材料により構成さ
   れた焼結体と、前記焼結体の側面の第１の部分から第２
   の部分に向かって延びるように形成された共通電極と、 前記焼結体の厚み方向において焼結体層を隔てて前記共
   通電極と交差するように、かつ前記焼結体の側面の第３
   の部分から第４の部分に向かって延びるように形成され
   た少なくとも１本のライン電極とを備えるノイズフィル
   タにおいて、 前記ライン電極が前記共通電極と交差する部分以外の部
   分の少なくとも１の部分で切断されており、前記切断部
   分の両側の部分ライン電極間を接続するように抵抗体層
   が設けられていることを特徴とする、ノイズフィルタ。