JPWO2017138555A1 - リード線付き電子部品 - Google Patents

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Abstract

本発明は、キャパシタンス素子およびリード線の寄生インダクタンスを打ち消すことが可能な、キャパシタンス素子を備えるリード線付き電子部品を提供する。本発明は、リード線付き電子部品で3端子型コンデンサ(1)である。3端子型コンデンサ(1)は、コンデンサ(2)と、コンデンサ(2)に形成された一方の電極(2a)に接続されたリード線(3)と、コンデンサ(2)に形成された他方の電極(2b)に接続されたリード線(4)とを備えている。リード線(3)は、一方の端を端子(3a)、他方の端を端子(3b)とし、端子(3a)と端子(3b)との間に少なくとも1つのコイル部(3c)を有する。

Description

本発明は、リード線付き電子部品に関し、特に、キャパシタンス素子を備えるリード線付き電子部品に関する。
従来のリード線付き電子部品として、例えば、特許文献1に示す3端子型コンデンサがある。この3端子型コンデンサは、チップコンデンサの一端側に導電板を接続し、チップコンデンサの他端側に脚部を接続する。さらに、3端子型コンデンサは、導電板に2つのリード線を接続するとともに、脚部に別のリード線を接続する。導電板に接続されたリード線は、チップコンデンサの両側部に沿って延びるように配置され、脚部に接続されたリード線は、導電板に接続された2つのリード線の間に位置し、当該リード線と並行して延びている。なお、3端子型コンデンサは、例えば、導電板から延びるリード線にビーズコアが取り付けられ、ノイズフィルタとして用いられている。
特開2015−53448号公報
ノイズフィルタは、信号線を流れる電流のうち、必要な成分を通し、不要な成分を除去する回路であり、回路構成にキャパシタンス素子であるコンデンサが使用される。しかし、コンデンサを使用したノイズフィルタでは、当該コンデンサの寄生インダクタンスである等価直列インダクタンス(ESL:Equivalent Series Inductance)によりノイズ抑制効果が低下することが知られている。特許文献1で示した3端子型コンデンサでも、コンデンサの寄生インダクタンスの影響でノイズ抑制効果が低下する。
また、3端子型コンデンサの場合、脚部にリード線を接続する構成であることから、リード線1本分のインダクタンスが信号線と接地電極GNDとの間に入る事になる。そのため、3端子型コンデンサがコンデンサとして機能するのは、コンデンサとリード線とによる共振周波数までとなる。
そこで、本発明の目的は、キャパシタンス素子およびリード線の寄生インダクタンスを打ち消すことが可能な、キャパシタンス素子を備えるリード線付き電子部品を提供する。
本発明の一形態に係るリード線付き電子部品は、キャパシタンス素子と、キャパシタンス素子に形成された一対の電極の一方に接続された第1リード線と、キャパシタンス素子に形成された一対の電極の他方に接続された第2リード線とを備え、第1リード線は、一方の端を第1端子、他方の端を第2端子とし、第1端子と第2端子との間に少なくとも1つのコイル部を有する。
本発明によれば、リード線付き電子部品の第1リード線が、第1端子と第2端子との間に少なくとも1つのコイル部を有するので、等価的に負のインダクタンスを形成するような磁気結合する部分が形成され、キャパシタンス素子および第2リード線の寄生インダクタンスを打ち消すことができ、広帯域化を実現することができる。
本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の正面図である。 本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の側面図および平面図である。 本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の等価回路を示す回路図である。 本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態1の変形例1に係るリード線付き電子部品の正面図、側面図および平面図である。 本発明の実施の形態1の変形例2に係るリード線付き電子部品の正面図、側面図および平面図である。 本発明の実施の形態2に係るリード線付き電子部品の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態2の変形例に係るリード線付き電子部品の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態3に係るリード線付き電子部品の正面図である。 本発明の実施の形態4に係るリード線付き電子部品を説明するための図である。 本発明の実施の形態5に係るリード線付き電子部品の正面図である。 本発明の実施の形態6に係るリード線付き電子部品の正面図である。 本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品の正面図である。 本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。 図1に示すリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品を用いたモータを説明するための図である。 本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品の斜視図である。 本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品を用いたモータを説明するための図である。
以下に、本発明の実施の形態に係るリード線付き電子部品について説明する。
(実施の形態1)
以下に、本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の正面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の側面図および平面図である。図2(a)が実施の形態1に係るリード線付き電子部品の側面図および図2(b)が実施の形態1に係るリード線付き電子部品の平面図をそれぞれ示している。図3は、本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の等価回路を示す回路図である。
実施の形態1に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1である。3端子型コンデンサ1は、ノイズフィルタとして使用することができる。まず、3端子型コンデンサ1は、図1に示すように、コンデンサ2、コンデンサ2に形成された電極2aに接続されたリード線3(第1リード線)と、コンデンサ2に形成された電極2bに接続されたリード線4(第2リード線)を備えている。
コンデンサ2は、キャパシタンス素子で、例えば3.2mm×2.5mm×2.5mmのチップコンデンサである。当該コンデンサ2は、一対の電極のうち一方の電極2aにリード線3をハンダで接続している。電極2aとリード線3との接続点を接続点T1とする。他方の電極2bは、リード線4を介して接地電極GND3に接続している。リード線3は、略中央部で電極2aに接続され、両端がコンデンサ2の両側部に沿って延びるように配置され、それぞれの端子3a,3bに至る。リード線4は、一方の端である端子4aを電極2bに接続し、端子4aから端子4bへと延びている。端子4bへと延びるリード線4は、端子3a(第1端子)に至るリード線3と端子3b(第2端子)に至るリード線3との間に位置し、当該リード線3と並行して延びている。リード線3,4には、例えばSnめっきを行ったCu線を用いる。
コンデンサ2は、図3に示すように、寄生インダクタンス(等価直列インダクタンス(ESL))としてインダクタL3、および寄生抵抗(等価直列抵抗(ESR))として抵抗R1とを有している。そのため、コンデンサ2は、インダクタL3および抵抗R1がキャパシタCに直列に接続された回路構成と等価である。なお、図3に示す等価回路では、リード線4の寄生インダクタンスおよび寄生抵抗も、インダクタL3および抵抗R1に含まれているものとして記載している。
リード線3は、図1に示すように一方の端である端子3aと、他方の端である端子3bとの間にコイル部3cを有している。つまり、リード線3は、端子3aと端子3bとの間で、円形のループ状に加工されたコイル部3cの部分を有している。コイル部3cは、リード線3の配線を同心円で図面の前後方向に約1.5回巻くことで形成されており、コンデンサ2の電極2aと接続点T1で接続されている。リード線3の配線を約1.5回巻くことで2本以上のリード線3が近接する部分ができ、当該部分での電流方向が同じになるため、磁気結合により負のインダクタンスが発生する。接続点T1においてコンデンサ2の電極2aと接続するコイル部3cの部分は、図2(a)に示すようにコイル部3cの下側に位置する配線である。端子3aから接続点T1までのコイル部3cの一部がインダクタL1を、接続点T1から端子3bまでのコイル部3cの一部がインダクタL2をそれぞれ形成している。図3に示す等価回路では、接続点T1にインダクタL1およびインダクタL2が接続している構成として表すことができる。
インダクタL1とインダクタL2とは密結合しており、擬似的に負のインダクタンス成分が生じる。この負のインダクタンス成分は、コンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消すことができ、コンデンサ2およびリード線4のインダクタンス成分を見かけ上小さくすることができる。また、信号線となるリード線3は、インダクタL1,L2を持ったとしても、信号線と接地電極GND3との間には入らないのでコンデンサ2の自己共振に影響を与えない。逆に、コンデンサ2、インダクタL1およびインダクタL2で構成される回路をノイズフィルタと考えた場合、当該ノイズフィルタは、インダクタL1とインダクタL2との負のインダクタンス成分で寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消すことにより、自己共振周波数が上がり高周波帯のノイズ抑制効果を向上させることができる。つまり、3端子型コンデンサ1は、リード線3にコイル部3cを設けることで、コンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消して広帯域化を実現することができ、高周波帯のノイズ抑制効果を向上させることができる。
例えば、コンデンサ2は、キャパシタCを1.0μF、インダクタL3を1nH、および抵抗R1を0.01Ωとする。インダクタL1,L2は、2nHとそれぞれする。さらに、インダクタL1とインダクタL2との結合係数K12は、0.5(50%)とする。この場合、3端子型コンデンサ1は、インダクタL3の1nHの寄生インダクタンスを、2nHのインダクタL1,L2を50%で結合したことで生じる負のインダクタンス成分(−1nH)で打ち消すことが可能である。
次に、図1に示す3端子型コンデンサ1を実際に作成し、コイル部3cの負のインダクタンス成分でコンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンスを打ち消し、高周波帯のノイズ抑制効果を向上していることを説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。図4に示すグラフでは、端子3aを入力端子、端子3bを出力端子として、入力信号の周波数に対する3端子型コンデンサ1の伝送特性を測定した結果を示してある。なお、図4に示すグラフには、比較例としてコイル部を有しない従来の2端子コンデンサA、コイル部を有しない従来の3端子コンデンサB、チップコンデンサCについても実際に作成し、周波数に対する伝送特性を測定した結果を示してある。図4に示すグラフは、横軸を周波数Freq(GHz)とし、縦軸を伝送特性S(dB)としている。
図4に示す伝送特性を見ると、チップコンデンサCを表面実装した場合に比べ、リード線付き2端子コンデンサAは寄生インダクタンスが大きくなり自己共振周波数が下がって高周波帯のノイズ抑制効果が悪くなっている。また、コイル部を有しない従来の3端子コンデンサBは、2端子コンデンサAより自己共振周波数が上がっているが、チップコンデンサCには及ばない。一方、実施の形態1に係る3端子型コンデンサ1は、図4に示すように、従来の2端子コンデンサA、従来の3端子コンデンサB、チップコンデンサCのいずれに対しても自己共振周波数が高くなっている。そして、3端子型コンデンサ1は、0.030GHz以上の周波数Freq(高周波帯)において伝送特性Sが低下している。そのため、3端子型コンデンサ1は、従来の2端子コンデンサAなどに比べ、0.030GHz以上の周波数Freqの出力信号を低減することができ、高周波帯のノイズ抑制効果を向上させることができる。特に、3端子型コンデンサ1は、0.550GHz付近の周波数Freqにおいて伝送特性Sが約25dB以上も低下しており、高周波帯のノイズ抑制効果が大幅に向上している。
以上のように、本発明の実施の形態に係る3端子型コンデンサ1では、リード線3にコイル部3cを設けることで、コンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消すことができ、広帯域化を実現することで高周波帯のノイズ抑制効果を向上させることができる。3端子型コンデンサ1のようにリード線付きの電子部品の場合、寄生インダクタンスをキャンセルするために別途配線を設けたり、部品を設けたりすることなくリード線を結合コイルとして利用することができ、製造が比較的容易である。
なお、コンデンサ2は、チップコンデンサであると説明したが、BaTiO3(チタン酸バリウム)を主成分とした積層セラミックコンデンサや、他の材料を主成分とした積層セラミックコンデンサでもよい。さらに、コンデンサ2は、積層セラミックコンデンサに限定されるものではなく、例えばアルミ電解コンデンサなどの他の種類のコンデンサでもよい。
コイル部3cは、図1に示すように端子3aから接続点T1までの形状と、接続点T1から端子3bまでの形状とがほぼ同じで、それぞれのインダクタL1,L2の大きさは同じである場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、端子3aから接続点T1までの形状と、接続点T1から端子3bまでの形状とを異ならせてもよい。また、コイル部3cは、図1に示すよう円形状のコイルであると説明したが、これに限定されるものではない。コイル部3cは、寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消することができる負のインダクタンス成分を得ることができるのであればいずれの形であってもよく、例えば、トラック形状や三角形状のコイルであってもよい。さらに、リード線3に設けられるコイル部は、図1に示すように1つのコイル部3cに限定されるものではなく、2つ以上のコイル部を設けてもよい。
(変形例1)
次に、実施の形態1の変形例1に係るリード線付き電子部品について説明する。図5は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るリード線付き電子部品の正面図、側面図および平面図である。ここで、図5(a)が変形例1に係るリード線付き電子部品の正面図、図5(b)が変形例1に係るリード線付き電子部品の側面図および図5(c)が変形例1に係るリード線付き電子部品の平面図をそれぞれ示している。変形例1に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1aである。なお、3端子型コンデンサ1aにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
3端子型コンデンサ1aでは、図5に示すようにリード線3がコイル部3dを有している。コイル部3dは、リード線3の配線を同心円で図面の前後方向に約2.5回巻くことで形成されており、図5に示すコイル部3cに比べてインダクタンスが大きくなる。そのため、3端子型コンデンサ1aでは、寄生インダクタンスの大きいコンデンサ2を用いても、当該寄生インダクタンスを打ち消すことが可能となる。
ただし、接続点T1においてコンデンサ2の電極2aに接続するコイル部3dの部分は、図5(b)に示すようにコイル部3dの下側に位置する1本の配線である。リード線3の配線を2回以上巻く場合、コイル部3dの下側に位置するリード線3の配線は複数存在することになる。そのため、接続点T1で電極2aと接続する配線と電極2aと接続しない配線とで少なくとも1mm以上離す必要がある。
図5(b)に示すコイル部3dでは、端子3aから接続点T1までの形状を、接続点T1から端子3bまでの形状に比べて小さくすることで、接続点T1で電極2aと接続する配線に対して、電極2aと接続しない配線を少し上側に位置し、少なくとも1mm以上離れた位置となる。そのため、電極2aと接続しない配線は、コイル部3dの下側でコンデンサ2に接触することがなく、リード線3がショートする危険を回避することができる。
(変形例2)
次に、実施の形態1の変形例2に係るリード線付き電子部品について説明する。図6は、本発明の実施の形態1の変形例2に係るリード線付き電子部品の正面図、側面図および平面図である。ここで、図6(a)が変形例2に係るリード線付き電子部品の正面図、図6(b)が変形例2に係るリード線付き電子部品の側面図および図6(c)が変形例2に係るリード線付き電子部品の平面図をそれぞれ示している。変形例2に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1bである。なお、3端子型コンデンサ1bにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
3端子型コンデンサ1bでは、図6に示すようにリード線3がコイル部3eを有している。コイル部3eは、図1に示すコイル部3cと異なり、リード線3の配線の巻き中心が図面の前後方向ではなく、上下方向である。そのため、コイル部3eは、図1に示すコイル部3cのように図面の上下方向に広がらず、前後方向に広がるため、3端子型コンデンサを実装するときに高さ方向に制限がある場合であっても有利な構造である。
また、3端子型コンデンサ1bは、図6(a)に示すように信号を入力するリード線3と、接地電極GND3に接続するリード線4とが直交する構造である。例えば、電源ラインに3端子型コンデンサを挿入する場合、直線状の電源ラインをカットして、その間に3端子型コンデンサを挿入することになる。図1に示すように端子3a,3bに至るリード線3と、端子4bに至るリード線4とが平行である構造の3端子型コンデンサ1であれば、端子3a,3bに至るリード線3を90度に折り曲げて電源ラインに挿入するため、電源ラインに対して3端子型コンデンサ1が大きく飛び出す形となり場所を取ることが考えられる。しかし、リード線3とリード線4とが直交する構造の3端子型コンデンサ1bであれば、電源ラインに対してリード線3が同一線上に位置するため、電源ラインに対しコンパクトに実装することができる。
なお、図6に示す3端子型コンデンサ1bでは、一対の電極2a,2bが長手方向に形成されたコンデンサ2に代えて、一対の電極2a,2bが短手方向に形成されたコンデンサ2Aを用いる。そのため、3端子型コンデンサ1bは、図面の高さ方向にさらに有利な構造となっている。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態1では、図1に示すように1本のリード線3を円形のループ状に加工してコイル部3cを形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、1本のリード線を加工してコイル部に形成するのではなく、複数のリード線を組合わせてコイル部を形成してもよい。そこで、本発明の実施の形態2では、複数のリード線を組合わせてコイル部を形成した3端子型コンデンサについて説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係るリード線付き電子部品の製造方法を説明するための図である。
図7に示すリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1cである。まず、図7(a)に示すように、3本のリード線を用意する。図面右側からリード線3A、リード線4、リード線3Bである。なお、3端子型コンデンサ1cにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、図7(b)に示すように、リード線3Bの一方の端をリード線3A側の方向に円形状に曲げる。さらに、図7(c)に示すように、リード線3Aの一方の端をリード線3B側の方向に円形状に曲げる。なお、リード線3Aの円形状の部分と、リード線3Bの円形状の部分とは直接重なっておらず、図面の前後方向にずらして形成してある。そのため、リード線3Aの円形状の部分と、リード線3Bの円形状の部分とを繋ぐと1つのコイル部3fが形成される。
次に、図7(d)に示すように、リード線3Aの円形状の部分と、リード線3Bの円形状の部分と、リード線4との隙間にコンデンサ2を接続することで、3端子型コンデンサ1cが完成する。つまり、3端子型コンデンサ1cのリード線3は、リード線3Aとリード線3Bとの2本で構成されている。端子3aからコンデンサ2までがリード線3Aで、コイル部3fの一部のインダクタL1を形成し、コンデンサ2から端子3bまでがリード線3Bで、コイル部3fの一部のインダクタL2を形成している。
このように、1本のリード線を円形のループ状に加工してコイル部を形成するのではなく、複数のリード線を組合わせてコイル部を形成することで、リード線の加工が容易になり、製造が簡単になる利点がある。また、図7(d)に示したように、コンデンサ2をリード線3A、リード線4、リード線3Bのそれぞれの端の3点で支えることができ、コンデンサ2を安定して接続することができる利点もある。
(変形例)
本発明の実施の形態2では、図7に示すように2本のリード線3A,3Bをそれぞれ円形に状に曲げてコイル部3fを形成した3端子型コンデンサ1cについて説明した。しかし、コイル部の形状は円形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。そこで、本発明の実施の形態2の変形例では、リード線3A,3Bのそれぞれの端を三角形状に曲げてコイル部を形成した3端子型コンデンサについて説明する。図8は、本発明の実施の形態2の変形例に係るリード線付き電子部品の製造方法を説明するための図である。
図8に示すリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1dである。まず、図8(a)に示すように、3本のリード線を用意する。図面右側からリード線3A、リード線4、リード線3Bである。なお、3端子型コンデンサ1dにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、図8(b)に示すように、リード線3Bの一方の端をリード線3A側の方向に曲げて一辺を形成する。さらに、図8(c)に示すように、図8(b)で曲げた部分の手前の部分をリード線3A側の方向に曲げて一辺を形成する。同じように、図8(d)に示すように、リード線3Aの一方の端をリード線3B側の方向に曲げて一辺を形成する。さらに、図8(e)に示すように、図8(d)で曲げた部分の手前の部分をリード線3B側の方向に曲げて一辺を形成する。なお、リード線3Aの三角形状の部分と、リード線3Bの三角形状の部分とは直接重なっておらず、図面の前後方向にずらして形成してある。そのため、リード線3Aの三角形状の部分と、リード線3Bの三角形状の部分とを繋ぐと1つのコイル部3gが形成される。
次に、図8(f)に示すように、リード線3Aおよびリード線3Bの先端を少しカットする。そして、図8(g)に示すように、リード線3Aの三角形状の部分と、リード線3Bの三角形状の部分と、リード線4との隙間にコンデンサ2を接続することで、3端子型コンデンサ1dが完成する。つまり、3端子型コンデンサ1dのリード線3は、リード線3Aとリード線3Bとの2本で構成されている。端子3aからコンデンサ2までがリード線3Aで、コイル部3gの一部のインダクタL1を形成し、コンデンサ2から端子3bまでがリード線3Bで、コイル部3gの一部のインダクタL2を形成している。
このように、複数のリード線を組合わせて三角形状のコイル部を形成することで、円形状のコイル部を形成すること比べてリード線の加工がさらに容易になり、製造が簡単になる利点がある。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態1では、図1に示すように1本のリード線3を円形のループ状に加工してコイル部3cを形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、1本のリード線にコイル部を形成するのではなく、コイル部を別に形成してリード線と組合わせて3端子型コンデンサを形成してもよい。そこで、本発明の実施の形態3では、基板にコイル部を形成してリード線と組合わせて形成した3端子型コンデンサについて説明する。図9は、本発明の実施の形態3に係るリード線付き電子部品の正面図である。
図9に示すリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1eである。なお、3端子型コンデンサ1eにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図9に示す3端子型コンデンサ1eは、アルミナ基板5に形成したコイル部3hを備えている。コイル部3hは、アルミナ基板5の一面に円形状の配線パターン51、コンデンサ2の電極2aと接続する接続点T1にスルーホール52、アルミナ基板5の反対面に円形状の配線パターン53で構成されている。つまり、コイル部3hは、配線パターン51と配線パターン53とをスルーホール52で結合した結合コイルである。配線パターン51がインダクタL2を、配線パターン53がインダクタL1をそれぞれ形成している。
さらに、アルミナ基板5には、配線パターン51とリード線3Bとを接続するための端子部54、コンデンサ2の電極2bと接続するための端子部55、および配線パターン53とリード線3Aとを接続するための端子部56も形成してある。なお、端子部54,55,56は、金属のリードフレームで形成する。
このように、本発明の実施の形態3に係る3端子型コンデンサ1eでは、アルミナ基板5に形成したコイル部3hにリード線を組合わせて形成するので、リード線を加工する必要がなく、製造が簡単になる利点がある。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態1では、図1に示すようにコンデンサ2に接続されるリード線3,4が同じ規格(線の太さ、材質など)の材料で形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、リード線3とリード線4とが同じ規格の材料で形成されている必要はなく、異なる規格のリード線で3端子型コンデンサを形成してもよい。そこで、本発明の実施の形態4では、異なる規格のリード線で形成した3端子型コンデンサについて説明する。図10は、本発明の実施の形態4に係るリード線付き電子部品を説明するための図である。
実施の形態4に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1である。図10に示す例では、当該3端子型コンデンサ1をモータ6に使用している。具体的に、端子61に3端子型コンデンサ1の端子3aを、モータ6に3端子型コンデンサ1の端子3bを、接地電極GNDに3端子型コンデンサ1の端子4aをそれぞれ接続している。端子3aから端子3bまでのリード線3には、モータに供給される10A以上の大電流が流れるが、端子4aから接地電極GNDまでのリード線4には1A以下のノイズ成分が流れる。
しかし、コンデンサ2が破壊した場合、リード線3とリード線4とがショートすることになり、リード線3に流れる大電流がリード線4に流れ、重大な故障が乗じる可能性がある。そこで、本発明の実施の形態4に係る3端子型コンデンサ1では、リード線4をリード線3に比べて線を細くしたり、異なる材質を使用したりして規格を異ならせ、リード線4にヒューズとしての機能を持たせている。
リード線には、例えばSnめっきしたCu線や、CuめっきまたはSnめっきしたFe線(CP線)などが使用される。3端子型コンデンサ1が、例えば、車載のモータ6に使用される場合、リード線3には10A〜30Aの電流が流れるとして線の太さが直径0.78mmのCu線を使用する。
一方、本実施の形態4に係る3端子型コンデンサ1では、リード線3とリード線4とがショートしてリード線4に10A〜30Aが流れた場合に、ヒューズとして溶断する規格の材料をリード線4に使用する。具体的に、約9Aの電流が流れると溶断する線の太さが直径0.50mmのCP線をリード線4に使用する。
このように、本実施の形態4に係る3端子型コンデンサ1では、通常、多くても数A程度の電流しか流れないリード線4がリード線3とショートしても、リード線4が溶断してヒューズとして機能し重大な故障を回避することができる。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態1では、図1に示すように1本のリード線3を円形のループ状に加工してコイル部3cを形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、コイル部3cのようにリード線3の配線を同心円で図面の前後方向に巻くことでコイル部を形成するのではなく、リード線の配線を同一平面にループ状に巻いてコイル部を形成してもよい。そこで、本発明の実施の形態5では、リード線の配線を同一平面にループ状に巻いてコイル部を形成した3端子型コンデンサについて説明する。図11は、本発明の実施の形態5に係るリード線付き電子部品の正面図である。
図11に示すリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1fである。なお、3端子型コンデンサ1fにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
リード線3は、図11に示すように一方の端である端子3aと、他方の端である端子3bとの間にコイル部3iを有している。つまり、リード線3は、端子3aと端子3bとの間で、同一平面上で円形のループ状に加工されたコイル部3iの部分を有している。コイル部3iは、リード線3の配線を同一平面上で約2.5回巻くことで形成されており、コンデンサ2の電極2aとは、接続点T1において接続されている。そのため、端子3aから接続点T1までのコイル部3cの一部がインダクタL1を、接続点T1から端子3bまでのコイル部3cの一部がインダクタL2をそれぞれ形成している。なお、端子3aに至るリード線3の途中には、リード線同士のショートを避けるためループ状に加工されたコイル部3iの部分を跨ぐ部分が設けられている。
このように、本発明の実施の形態5に係る3端子型コンデンサ1では、リード線3の配線を同一平面にループ状に巻いてコイル部3iを形成しているので、図面の前後方向でサイズを小さくすることができる利点がある。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態1では、図1に示すように1本のリード線3を円形のループ状に加工してコイル部3cを形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、リード線3を円形のループ状に加工してコイル部3cを形成するだけでなく、リード線4を円形のループ状に加工してコイル部を形成してもよい。そこで、本発明の実施の形態6では、2本のリード線を円形のループ状に加工してそれぞれコイル部を形成したリード線付き電子部品について説明する。図12は、本発明の実施の形態6に係るリード線付き電子部品の正面図である。
図12に示すリード線付き電子部品は、例えば、4端子型コンデンサ1gである。なお、4端子型コンデンサ1gにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図12に示す4端子型コンデンサ1gは、図1に示す3端子型コンデンサ1と異なりリード線4にもコイル部を有している。
リード線4は、図12に示すように一方の端である端子4aと、他方の端である端子4bとの間にコイル部4cを有している。つまり、リード線4は、端子4aと端子4bとの間で、円形のループ状に加工されたコイル部4cの部分を有している。コイル部4cは、リード線4の配線を同心円で図面の前後方向に約1.5回巻くことで形成されており、コンデンサ2の電極2bとは、接続点T2において接続されている。リード線4の配線を約1.5回巻くことで2本以上のリード線4が近接する部分ができ、当該部分での電流方向が同じになるため、磁気結合により負のインダクタンスが発生する。接続点T2においてコンデンサ2の電極2bに接続するコイル部4cの部分は、コイル部4cの上側に位置する配線である。そのため、端子4aから接続点T2までのコイル部4cの一部がインダクタL4を、接続点T2から端子4bまでのコイル部4cの一部がインダクタL5をそれぞれ形成している。
インダクタL4とインダクタL5とは密結合しており、擬似的に負のインダクタンス成分が生じる。この負のインダクタンス成分は、コンデンサ2の寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消すことができ、コイル部3cのインダクタL1,L2と合わせコンデンサ2のインダクタンス成分を見かけ上小さくすることができる。
このように、本実施の形態6に係る4端子型コンデンサ1gでは、2本のリード線3,4を円形のループ状に加工してそれぞれコイル部3c,4Cを形成するので、コンデンサ2の寄生インダクタンス(インダクタL3)を打ち消広帯域化を実現することができ、高周波帯のノイズ抑制効果を向上させることができる。4端子型コンデンサ1gは、例えばモータのAC電源ライン間に挿入してXコンデンサとして使用することができる。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態1では、図1に示すようにコンデンサ2に接続されるリード線3,4が同じ形状(配線の幅など)の配線で形成した3端子型コンデンサ1について説明した。しかし、コイル部3cの負のインダクタンス成分でコンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンスを完全に打ち消してインダクタンス成分を0(ゼロ)にできる条件は、一点のみである。したがって理想的には、負のインダクタンス成分と同じ値になるように、コンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンスを合わせることが望ましい。コンデンサ2の寄生インダクタンスは製品によってある程度決まった値となるが、リード線4の寄生インダクタンスは、リード線4のカット位置やコンデンサ2との接続のハンダの盛り量などで変動する。そのため、例えば、リード線4の長さのバラツキでリード線4の寄生インダクタンスが変化すると高周波帯のノイズ抑制効果が低下することがあった。そこで、本発明の実施の形態7では、リード線4の長さなどの変動に対する高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑える構成について説明する。図13は、本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品の正面図である。本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1hである。なお、3端子型コンデンサ1hにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
3端子型コンデンサ1hは、図13に示すように、コンデンサ2、コンデンサ2に形成された電極2aに接続されたリード線3(第1リード線)と、コンデンサ2に形成された電極2bに接続されたリード線4(第2リード線)を備えている。ただし、3端子型コンデンサ1hは、図1に示す3端子型コンデンサ1と異なり、リード線4は配線4d1と配線4d2により構成される。配線4d2は配線4d1より配線の幅が広い。配線4d2は、図13において板状の配線であり、コンデンサに形成された電極2bに接続された配線4d1に接続した構成となっている。リード線4の一部として板状の配線4d2を用いることで、単位長さ当たりの寄生インダクタンスを下げることができ、例えばリード線4のうち配線4d2のカット位置が変動した場合であっても、リード線4の寄生インダクタンスの変動を抑えることができる。また、配線4d2の寄生インダクタンスを下げることで、寄生インダクタンスを打ち消すことができるリード線4の長さを長くすることが可能になり、GND線として用いるリード線4をより長くして作業性を向上させることができる。
なお、配線4d2は、配線4d1とは別の部材である必要はなく、リード線4の一部を板状に加工して形成してもよい。また、配線4d2の形状は、板状である必要はなく、配線4d1よりも太い配線の形状であってもよい。つまり、配線4d2は、少なくとも配線の一方向の幅が配線4d1の幅より広い形状であればよい。
具体的に、リード線4の一部に配線4d2を用いた3端子型コンデンサ1hが、リード線4の長さの変動に対して高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑えることができることについて説明する。図14は、本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。図15は、対比のために示す図1に示すリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。図14および図15に示すグラフでは、端子3aを入力端子、端子3bを出力端子として、入力信号の周波数に対する3端子型コンデンサ1h,1の伝送特性を測定した結果を示してある。図14および図15に示すグラフは、横軸を周波数Freq(GHz)とし、縦軸を伝送特性S(dB)としている。
図1に示す3端子型コンデンサ1では、コンデンサ2からのリード線4の長さが5.1mmとなった場合に、コイル部3cの負のインダクタンス成分でコンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンスを打ち消すことができる。そのため、図15に示す伝送特性では、コンデンサ2からのリード線4の長さを5.1mmとした場合が示されている(グラフF)。なお、リード線4の太さは、0.78mmである。また、図15に示すグラフには、比較例としてコイル部を有しない従来の2端子コンデンサの周波数に対する伝送特性を測定した結果(グラフE)も示してある。さらに、図15に示すグラフには、リード線4のカット位置を変動させてリード線4の長さが、5.1±1mmとなった場合の伝送特性をグラフF1に、5.1±2mmとなった場合の伝送特性をグラフF2にそれぞれ示している。例えば、周波数Freqが0.100GHz(100MHz)において、リード線4のカット位置が変動しなければ伝送特性Sが約68dB低下しているが、長さが±1mm変動すると伝送特性Sが約50dBしか低下せず、長さが±2mm変動すると伝送特性Sが約40dBしか低下しない。
一方、図13に示す3端子型コンデンサ1hでは、コンデンサ2からのリード線4の長さが8.3mmとなった場合に、コイル部3cの負のインダクタンス成分でコンデンサ2およびリード線4の寄生インダクタンスを打ち消すことができる。そのため、図14に示す伝送特性では、コンデンサ2からのリード線4の長さを8.3mmとした場合が示されている(グラフH)。なお、リード線4のうち配線4d1の太さは、0.78mmであるが、途中から6mm幅の板状の配線4d2となっている。板状の配線4d2を用いることで、寄生インダクタンスを打ち消すことができるリード線4の長さを8.3mmに延ばすことができる。また、図14に示すグラフには、比較例としてコイル部を有しない従来の2端子コンデンサの周波数に対する伝送特性を測定した結果(グラフE)も示してある。さらに、図14に示すグラフには、リード線4のカット位置が変動してリード線4の長さが、8.3±1mmとなった場合の伝送特性をグラフH1に、8.3±2mmとなった場合の伝送特性をグラフH2にそれぞれ示している。例えば、周波数Freqが0.100GHz(100MHz)において、リード線4のカット位置が変動しなければ伝送特性Sが約65dBも低下し、長さが±1mm変動しても伝送特性Sが約60dBも低下し、長さが±2mm変動しても伝送特性Sが約55dBも低下している。つまり、3端子型コンデンサ1hは、リード線4の一部に板状の配線4d2を用いることで、リード線4のうち配線4d2のカット位置などが変動しても十分な高周波帯のノイズ抑制効果が得られる。なお、板状の配線4d2の方向は、図13において図中の左右方向になっているが、図中の手前奥方向であっても同じ効果が得られる。
次に、3端子型コンデンサ1hをモータ6に使用した場合について説明する。図16は、本発明の実施の形態7に係るリード線付き電子部品を用いたモータを説明するための図である。図16に示すモータ6の2つの端子のそれぞれに3端子型コンデンサ1hが設けてある。3端子型コンデンサ1hは、端子3bがモータ6の端子に接続されるとともに、リード線4の一部を構成する板状の配線4d2がモータ6の筺体部分に接続されている。3端子型コンデンサ1hは、板状の配線4d2を用いてリード線4をより長くして、図16のようにモータ6に取付けている。そのため、短いリード線4の3端子型コンデンサをモータ6に取付ける場合に比べて、板状の配線4d2を用いてリード線4を長くした3端子型コンデンサ1hをモータ6に取付ける方が作業性を向上させることができる。
このように、本実施の形態7に係る3端子型コンデンサ1hでは、リード線4(第2リード線)が、コンデンサ2側に接続される一方の端に比べ、他方の端の方が少なくとも配線の幅が広くなるように配線4d2を備えるので、リード線4の単位長さ当たりの寄生インダクタンスを下げて、リード線4のうち配線4d2のカット位置などの変動に対しても十分な高周波帯のノイズ抑制効果が得られる。
(実施の形態8)
本発明の実施の形態7では、図13に示すようにコンデンサ2に接続されるリード線4に板状の配線4d2を用いることで、リード線4の長さなどの変動に対する高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑える構成について説明した。しかし、リード線4に板状の配線4d2を用いる以外の構成であってもリード線4の長さなどの変動に対する高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑えることは可能である。そこで、本発明の実施の形態8では、リード線4の長さなどの変動に対する高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑える別の構成について説明する。図17は、本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品の斜視図である。本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品は、例えば、3端子型コンデンサ1iである。なお、3端子型コンデンサ1iにおいて、3端子型コンデンサ1と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
3端子型コンデンサ1iは、図17に示すように、コンデンサ2、コンデンサ2に形成された電極2aに接続されたリード線3(第1リード線)と、コンデンサ2に形成された電極2bに接続された複数のリード線4e,4f(複数の第2リード線)を備えている。3端子型コンデンサ1iは、図1に示す3端子型コンデンサ1と異なり、1本のリード線4ではなく、2本のリード線4e,4fがコンデンサ2の電極2bにそれぞれ接続されている構成である。1本のリード線4に代えて2本のリード線4e,4fを用いることで、単位長さ当たりの寄生インダクタンスを下げることができ、例えばリード線4e,4fのカット位置が変動する場合であっても、リード線4e,4fの寄生インダクタンスの変動を抑えることができる。また、リード線4e,4fの寄生インダクタンスを下げることで、寄生インダクタンスを打ち消すことができるリード線4e,4fの長さを長くすることが可能になり、GND線として用いるリード線4e,4fをより長くして作業性を向上させることができる。
なお、3端子型コンデンサ1iでは、1本のリード線4に代えて2本のリード線4e,4fを用いるとしたが、2本に限定されるものではなく2本以上の複数のリード線をコンデンサ2の電極2bにそれぞれ接続する構成でもよい。また、複数のリード線のそれぞれの形状は、リード線4の形状と同じである必要はなく、実施の形態7で説明したように少なくとも配線の一方向の幅がリード線4の幅より広い形状であってもよい。
具体的に、1本のリード線4に代えて2本のリード線4e,4fを用いた3端子型コンデンサ1iが、リード線4e,4fの長さの変動に対して高周波帯のノイズ抑制効果の低下を抑えることができることについて説明する。図18は、本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品の周波数に対する伝送特性を示すグラフである。図18に示すグラフでは、端子3aを入力端子、端子3bを出力端子として、入力信号の周波数に対する3端子型コンデンサ1iの伝送特性を測定した結果を示してある。図18に示すグラフは、横軸を周波数Freq(GHz)とし、縦軸を伝送特性S(dB)としている。
図17に示す3端子型コンデンサ1iでは、コンデンサ2からのリード線4e,4fのそれぞれの長さが9.6mmの場合に、コイル部3cの負のインダクタンス成分でコンデンサ2およびリード線4e,4fの寄生インダクタンスを打ち消すことができる。そのため、図18に示す伝送特性は、コンデンサ2からのリード線4e,4fのそれぞれの長さを9.6mmとした場合が示されている(グラフI)。なお、リード線4e,4fのそれぞれの太さは、0.78mmであるが、2本のリード線4e,4fとすることで単位長さ当たりの寄生インダクタンスが1本のリード線4の場合に比べて約半分となる。そのため、寄生インダクタンスを打ち消すことができるリード線4e,4fのそれぞれの長さを9.6mmに延ばすことができる。また、図18に示すグラフには、比較例としてコイル部を有しない従来の2端子コンデンサの周波数に対する伝送特性を測定した結果(グラフE)も示してある。さらに、図18に示すグラフには、リード線4e,4fのそれぞれのカット位置が変動してリード線4e,4fのそれぞれの長さが、9.6±1mmとなった場合の伝送特性をグラフI1に、9.6±2mmとなった場合の伝送特性をグラフI2にそれぞれ示している。例えば、周波数Freqが0.100GHz(100MHz)において、リード線4e,4fのそれぞれのカット位置が変動しなければ伝送特性Sが約60dB低下し、長さが±1mm変動しても伝送特性Sが約57dBも低下し、長さが2mm変動しても伝送特性Sが約51dBも低下している。つまり、3端子型コンデンサ1Iは、1本のリード線4に代えて2本のリード線4e,4fを用いることで、リード線4e,4fのそれぞれのカット位置などが変動しても十分な高周波帯のノイズ抑制効果が得られる。
次に、3端子型コンデンサ1Iをモータ6に使用した場合について説明する。図19は、本発明の実施の形態8に係るリード線付き電子部品を用いたモータを説明するための図である。図19に示すモータ6の2つの端子のそれぞれに3端子型コンデンサ1Iが設けてある。3端子型コンデンサ1Iは、端子3bがモータ6の端子に接続されるとともに、2本のリード線4e,4fのそれぞれがモータ6の筺体部分に接続されている。3端子型コンデンサ1Iは、1本のリード線4に代えて2本のリード線4e,4fを用いてそれぞれのリード線4e,4fをより長くして、図19のようにモータ6に取付けている。そのため、短いリード線の3端子型コンデンサをモータ6に取付ける場合に比べて、長いリード線4e,4fの3端子型コンデンサ1Iをモータ6に取付ける方が作業性を向上させることができる。
このように、本実施の形態8に係る3端子型コンデンサ1Iでは、第2リード線が2本のリード線4e,4fであって、各々のリード線4e,4fがコンデンサ2の電極2bにそれぞれ接続しているリード線4e,4fの単位長さ当たりの寄生インダクタンスを下げることができ、リード線4e,4fのカット位置などの変動に対しても十分な高周波帯のノイズ抑制効果が得られる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 3端子型コンデンサ、2 コンデンサ、3,4 リード線、L1〜L5 インダクタ、R1 抵抗。

Claims (8)

  1. キャパシタンス素子と、
    前記キャパシタンス素子に形成された一対の電極の一方に接続された第1リード線と、
    前記キャパシタンス素子に形成された一対の電極の他方に接続された第2リード線とを備え、
    前記第1リード線は、一方の端を第1端子、他方の端を第2端子とし、前記第1端子と前記第2端子との間に少なくとも1つのコイル部を有する、リード線付き電子部品。
  2. 前記第2リード線は、一方の端を前記キャパシタンス素子に形成された一対の電極の他方に接続し、他方の端を第3端子とする、請求項1に記載のリード線付き電子部品。
  3. 前記第2リード線は、前記第1リード線に比べて低い電流値で溶断する、請求項2に記載のリード線付き電子部品。
  4. 前記第2リード線は、一方の端を第3端子、他方の端を第4端子とし、前記第3端子と前記第4端子との間に少なくとも1つのコイル部を有する、請求項1に記載のリード線付き電子部品。
  5. 前記第1リード線は、複数の配線を組み合わせて構成されている、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリード線付き電子部品。
  6. 前記第1リード線が有するコイル部は、平面コイルである、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリード線付き電子部品。
  7. 前記第2リード線は、前記キャパシタンス素子側に接続される一方の端に比べ、他方の端の方が少なくとも配線の幅が広い、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリード線付き電子部品。
  8. 前記第2リード線は、複数の配線であって、
    各々の前記第2リード線が、一方の端を前記キャパシタンス素子に形成された一対の電極の他方にそれぞれ接続している、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリード線付き電子部品。
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