(57)【要約】【課題】高周波のノイズ減衰特性に優れ、小型で安価なノイズフィルタを提供する。【解決手段】軟磁性材料からなる磁心１３の両端部に外部電極１２を形成し、絶縁物を挿まずに直接磁心と導通するように磁心内部を貫通し、外部電極１２と接続する導体１４を形成して成るノイズフィルタにおいて、軟磁性材料の比抵抗（直流）を１５０Ωｍ以上１０００Ωｍ以下、１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部を５０以下とすることによって、高周波帯域でも磁心の複素インピーダンスの抵抗成分を高い値に保持し、良好な減衰特性を有するノイズフィルタを提供することが可能となった。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性材料からなる磁心の両端部に外部電極を形成するとともに、前記外部電極と導通するように前記軟磁性材料の内部に巻回され、またはその内部を貫通する導体を形成し、該導体は前記軟磁性材料からなる磁心との間に絶縁物を挿まずに配されてなるノイズフィルタにおいて、
前記軟磁性材料は比抵抗（直流）が１５０Ωｍ以上１０００Ωｍ以下であり、１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部が５０以下であることを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３  ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種０．１〜８．０  ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを、上記磁心に用いることを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【請求項３】
基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３  ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種  ０．１〜８．０ｍｏｌ％、ＣｕＯ    ０．１〜１６．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを、上記磁心に用いることを特徴とする請求項１に記載のノイズフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ、ＡＶ  デジタル機器等の信号伝送ラインに誘起されるノイズ対策として適用される部品に係り、特に信号伝送ラインにインダクタを挿入することによってノイズを抑圧するタイプのノイズフィルタのうち、小型のチップ形状のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
信号伝送ラインに誘起されるノイズを抑圧するために一般的に用いられる手段の一つとして、所定のラインにインダクタンスを挿入する方法がある。図６に示したのはそのような手段の実施に用いられる部品であるインダクタの等価回路である。インダクタには、インダクタンス成分５のみならず、導線の電気抵抗によるいわゆる銅損と、磁心のヒステリシス損や渦電流損等によるいわゆる鉄損による等価抵抗６が、上記インダクタンス成分に直列に加わる。さらに、巻線間、および巻線と磁心間に存在する静電容量による分布容量７が並列に加わる。
【０００３】
ここで、磁心を形成する材料の複素比透磁率は、ｊ  を虚数単位として以下のように表される。
μ  ＝  μ’  −  ｊμ’’  …（１）
図６に示したインダクタの等価回路において、Ｌは磁心材料の複素比透磁率実数部分μ’に比例する成分である。Ｒには銅損に加えて磁心の磁気損失分である複素比透磁率虚数部分μ’’に依存する部分が含まれる。渦電流損を低く抑えて伝送信号の損失を少なくするためには、高い比抵抗をもつ磁心材料を用いる必要がある。
【０００４】
また、近年の電子通信機器の発展に伴い、ノイズフィルタには高周波のノイズを効率よく減衰させることと共に、小型であることが要求されている。この要求に答えるものとして、小型のチップインダクタによるノイズフィルタがある。この種のフィルタには、積層タイプ、貫通タイプ等の種類があるが、いずれも、絶縁被覆のない巻線導体となるＡｇ、Ｎｉ、Ｐｄなどが、フェライトから成る磁心に、絶縁物を挿まずに直接導通された状態で、印刷もしくは卷回された構造をもち、それによって小型化が達成されている。
【０００５】
そのため、この種のノイズフィルタの等価回路は、図７に示すように、図６に示したインダクタの等価回路に対して、磁心自体の持つインピーダンス８が並列に加わる形になる。したがって、磁心と導体との間に十分な絶縁を保つには、磁心自体のインピーダンスの抵抗成分を、銅損、鉄損による抵抗６と比較して大きな値に保持する必要があり、この意味でも高い比抵抗を持つ材料を用いて磁心を形成することが重要となる。従来、このような高比抵抗という条件を満たす軟磁性材料として、ノイズフィルタの磁心材料にはＮｉＺｎフェライトが選択されてきた（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１３２４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＮｉＺｎフェライトの電気抵抗も高周波帯域では大幅に減少することが知られている。したがって、高周波帯域では、図７の等価回路におけるインピーダンス８の抵抗成分が無視できなくなる。すなわち、直流での比抵抗の大きいＮｉＺｎフェライトを磁心に用いても、高周波では磁心自体のインピーダンスの抵抗成分が減少して磁心と導体間の絶縁が取れなくなり、その結果インダクタのインピーダンス特性、ひいてはフィルタとしての減衰特性が劣化してしまうという問題がある。また、ＮｉＺｎフェライトは原料に高価なＮｉを含むため、これを用いて作製したノイズフィルタが高価な部品となってしまう問題もある。
【０００８】
これに対して、軟磁性材料として良好な特性を示し、かつ安価である材料としてＭｎＺｎフェライトがあるが、比抵抗が０．ｌ〜１Ωｍと非常に低いため、導体が磁心と直接導通された状態で配されるような構造を有するノイズフィルタの磁心材料には適していない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載のノイズフィルタは、軟磁性材料からなる磁心の両端部に外部電極を形成するとともに、前記外部電極と導通するように前記軟磁性材料の内部に巻回され、またはその内部を貫通する導体を形成し、該導体は前記軟磁性材料からなる磁心との間に絶縁物を挿まずに配されてなるノイズフィルタにおいて、前記軟磁性材料は比抵抗（直流）が１５０Ωｍ以上１０００Ωｍ以下であり、１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部が５０以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載のノイズフィルタは、基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３  ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種  ０．１〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを、上記磁心に用いることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項３記載のノイズフィルタは、基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３    ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種  ０．１〜８．０ｍｏｌ％、ＣｕＯ    ０．１〜１６．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを、上記磁心に用いることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、ノイズフィルタの構成要素である軟磁性磁心の材料として、比抵抗（直流）が１５０Ωｍ以上１０００Ωｍ以下であり、１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部が５０以下であるような材料を使用することによって、高周波のノイズ減衰特性に優れ、小型で安価なノイズフィルタを提供するものである。
【００１３】
多結晶フェライト磁心の両端に、表皮効果の影響がない程度の小さい面積をもつ電極を設けた場合の等価回路を図８に示す。図８で、Ｃｐ  はフェライトの粒内および粒界の並列容量成分であり、Ｒｐ  はフェライトの粒内および粒界の抵抗成分である。これによると、ｊ  を虚数単位として、上述した磁心のインピーダンス８を、
Ｚ  ＝  Ｒｃ    ＋  ｊＸ                    …（２）
とおけば、
Ｒｃ  ＝  Ｒｐ／（１  ＋  ω２Ｃｐ２Ｒｐ２）            …（３）
Ｘ    ＝  −  ωＣｐＲｐ／（１  ＋  ω２Ｃｐ２Ｒｐ２）  …（４）
と書ける。ここで、ωは角周波数である。
【００１４】
発明者らは、比抵抗の低いＭｎＺｎフェライトは、比抵抗の高いＮｉＺｎフェライトと比較して周波数の増大に対する抵抗Ｒｃの減少が緩やかであること、および比抵抗が同じで、複素比誘電率実数部の異なるＭｎＺｎフェライトでは、複素比誘電率実数部が小さいほど周波数の増大に対する抵抗Ｒｃの減少が緩やかであることを確認した。この結果は、直流における比抵抗の値が正の相関をもってＲｐに反映され、同様に、複素比誘電率実数部の値が正の相関をもってＣｐに反映されるという自然な推測の下で、図８に示した等価回路および式（３）と整合的である。
【００１５】
以上により、特定の周波数帯域内でＲｃが十分な大きさを保つためには、磁心材料の直流における比抵抗は、磁心と導体との絶縁を保つために十分な大きさを有する必要があることは当然であるが、同時に、高周波におけるＲｃの減少を緩やかにするためにあまり大き過ぎないことが必要であり、具体的には、大きくとも１０００Ωｍ以下であることが望ましい。一方、複素誘電率実数部は小さければ小さい程良い。結論として、軟磁性材料を磁心として用いたフィルタが１０ＭＨｚ以上の高周波帯域において良好な減衰特性を有するには、軟磁性材料の電気的特性について、直流における比抵抗が１５０Ωｍ以上１０００Ωｍ以下であり、１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部が５０以下であるという条件を満たす必要がある。本発明は、軟磁性磁心材料が、比抵抗および誘電率に関する上記条件を満たすことによって初めて所望の効果を発揮するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のノイズフィルタについて詳細に説明する。図１は、本発明の実施例におけるノイズフィルタの斜視図である。本実施例のノイズフィルタ１０は、磁心１３の両端部に外部電極１２、１２を、内部に磁心１３を貫通する内部導体１４を有している。また、外部電極および内部電極は銀ペーストによって形成されている。
【００１７】
本発明は、ノイズフィルタの構成要素である軟磁性磁心材料として、基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３  ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種  ０．１〜８．０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを用いるものである。
【００１８】
また、本発明は、ノイズフィルタの構成要素である軟磁性磁心材料として、基本成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３  ４４．０〜５０．０ｍｏｌ％（ただし、５０．０  ｍｏｌ％は除く）、ＺｎＯ    ４．０〜２６．５ｍｏｌ％、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうち１種または２種  ０．１〜８．０  ｍｏｌ％、ＣｕＯ    ０．１〜１６．０  ｍｏｌ％、残部ＭｎＯであるＭｎＺｎフェライトを用いるものである。
【００１９】
上記ＭｎＺｎフェライトの組成に関して発明者らは、基本組成を上記のように限定することによってＭｎＺｎ  フェライトの比抵抗を１５０Ωｍ以上に高めることができることを特許第３１０８８０３号、特許第３１０８８０４号等において明らかにしている。
【００２０】
以下、上記ＭｎＺｎフェライトが実際に本発明に係る磁心材料として使用し得ることを確認した測定結果を示し、さらに上記材料を用いて作製した本発明に係るノイズフィルタの有する効果を実施例に基づいて説明する。
【００２１】
【実施例１】
測定に用いた試料の準備方法は、次のようなものである。まずＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＣｕＯ、ＭｎＯおよびＮｉＯ、ＭｇＯを、表１に示した最終組成になるよう各原料粉末をボールミルにて混合した後、大気中、９００℃で２時間仮焼した。次に、ボールミルにて平均結晶粒径がおよそ１．４μｍになるまで微粉砕した。さらに、この混合粉末にポリビニルアルコールを加えて造粒し、８０ＭＰａの圧力でトロイダル形状、ならびに円板形状に成形した。トロイダル形状は、焼き上がりで外径２５  ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ５ｍｍであった。同じく円板形状は、焼き上がりで外径１０．００ｍｍ、厚さ３ｍｍであった。その後、試料１〜試料３は、窒素を流入して酸素分圧を制御した雰囲気中、１３５０  ℃で３時間焼成した。試料４〜試料５は、大気中、１１５０  ℃で３時間焼成した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１において、確認の対象となる試料は試料１および試料２である。試料３、４、５は比較のための試料であり、試料３は一般的なＭｎＺｎフェライト、試料４はＮｉＺｎフェライト、試料５は、ＭｇＺｎフェライトである。上記のようにして得た各試料の内、トロイダル形状の磁心について０．１ＭＨｚにおける初透磁率μｉ、複素透磁率虚数部μ’’の最大値および共鳴周波数、さらに円板形状の磁心の両面をＡｕ蒸着する事によって電極とした試料を用いて、比抵抗ρｖ、および１ＭＨｚにおける複素比誘電率実数部ε’を測定した。この結果を、表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
ここで、表２の試料番号は、表１のものと対応する。表２によれば、ＭｇＺｎフェライトである試料５は、初透磁率が小さく、さらに複素透磁率虚数部μ’’の最大値も小さいため、ノイズ減衰特性の優れたノイズフィルタの磁心材料としては不適格である。一般的なＭｎＺｎフェライトである試料３は、初透磁率が良好な値を示すものの、比抵抗が非常に低く、導体と磁心とが絶縁物を挿まずに直接接触するようなノイズフィルタを作製することはできない。ＮｉＺｎ  フェライトである試料４は、初透磁率の値は良好であり、比抵抗も  １００００Ωｍと非常に高い。最後に試料１、試料２は初透磁率が良好な値を示し、比抵抗も１０００Ωｍと１５０Ωｍ以上である。
【００２６】
【実施例２】
初透磁率が小さく、さらに複素透磁率虚数部μ’’も小さい試料５を除き、実施例１にて作製した円盤形状の磁心について、磁心の複素インピーダンスの実数部Ｒｃを測定した。測定結果を図２に示す。
【００２７】
直流における比抵抗が１００００Ωｍと高い値を示す試料４は、周波数の増加に従い急激にＲｃが減少する。一方、試料１、試料２は周波数の増加に伴うＲｃの減少が緩やかである。試料４は、試料１および試料２と比較して、低周波（１ｋＨｚ）では大きなＲｃを示すが、高周波（１ＭＨｚ）では大きさが逆転しているのが判る。これによって、比抵抗が１５０Ωｍ以上、１０００Ωｍ以下であり、１ＭＨｚでの複素誘電率実数部が５０以下である試料１、試料２が、高周波帯域において高い電気抵抗を保持するという所望の特性を有し、本発明に係る磁心材料として用い得ることが確認された。
【００２８】
【実施例３】
図１に示す構成により、本発明に係るノイズフィルタを作製し、その特性を評価した。作製したノイズフィルタの内、表１における試料１および２を用いて磁心を形成したものが本発明品であり、試料３、４を用いて磁心を形成し、同様の構造をもって作製したフィルタが比較品である。
【００２９】
試料１、２、３、４を用いて作製したノイズフィルタのインピーダンスの周波数特性を測定した結果を図３に示す。また、試料１、２、４を用いて作製したノイズフィルタの挿入損失の周波数特性を測定した結果を図４に示す。挿入損失の測定の際には、測定試料の終端に５０Ωの抵抗を挿入した。
【００３０】
図３によれば、本発明に係る試料１および試料２を用いて磁心を形成したノイズフィルタは、従来のＮｉＺｎフェライトである試料４を用いて磁心を形成したノイズフィルタと比較して、１  ＭＨｚ以上の高周波帯域において高いインピーダンス値を示しており、同様に図４から、減衰特性も大きいことが判る。すなわち、いずれの特性においても、本発明に係るノイズフィルタは、従来のものと比較して優れた特性を有するものである。
【００３１】
本発明の別の実施形態を図５に示す。この実施形態において、本発明に係るノイズフィルタ１は、磁心３の両端部に外部電極２、２を、磁心３内部に巻回された導体４を有している。なお、本発明は、ここに記載した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しないものを含むものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るノイズフィルタは、磁心材料として高価なＮｉを使用しない上、１ＭＨｚ以上の高周波帯域でのノイズを減衰する能力において従来のノイズフィルタよりも優れた機能を有する。これによって、高周波のノイズ減衰特性に優れ、小型で安価なノイズフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るノイズフィルタの実施例を示す斜視図である。（ａ）は外観を示す斜視図であり、（ｂ）は内部可視化のためフェライト磁心の上半部を透明化して描いた斜視図である。
【図２】本発明に係る磁心材料および比較品の複素インピーダンス実数部分の周波数特性図である。
【図３】本発明に係るノイズフィルタおよび比較品のインピーダンスの周波数特性図である。
【図４】本発明に係るノイズフィルタおよび比較品の挿入損失の周波数特性図である。
【図５】本発明に係るノイズフィルタの別の実施例を、内部可視化のため一部を透明化して描いた斜視図である。
【図６】インダクタの等価回路図である。
【図７】ノイズフィルタの等価回路図である。
【図８】フェライト磁心の等価回路図である。
【符号の説明】
１０    ノイズフィルタ
１２    外部電極
１３    フェライト磁心
１４    内部導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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