(57)【要約】  【課題】安定した減衰特性を有し、広い帯域で減衰特性が得られるノイズフィルタの提供  【解決手段】信号伝送用導体21〜26および／または接地用導体32〜37を配置した複数の誘電体層11〜17を積層してなり、信号伝送用導体21〜26および接地用導体32〜37がそれぞれスルーホール41〜46、51〜56を介して信号伝送用コイルおよび接地用コイルを構成し、信号伝送用コイルの両端は入出力端であり、接地用コイルの両端は接地端および開放端であるノイズフィルタであって、それぞれの層の信号伝送用導体21〜26は、隣接する層の接地用導体32〜37の一部および一層隔てた層の信号伝送用導体21〜26の一部と電磁気的に結合しているとともに、それぞれの層の接地用導体32〜37は、隣接する層の信号伝送用導体21〜26の一部および一層隔てた層の接地用導体32〜37の一部と電磁気的に結合しており、接地用導体の一部35が幅広に配置されていることを特徴とするノイズフィルタ。  【選択図】図４
2007189387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送用導体および／または接地用導体を配置した複数の誘電体層を積層してなり、信号伝送用導体および接地用導体がそれぞれスルーホールを介して信号伝送用コイルおよび接地用コイルを構成し、信号伝送用コイルの両端は入出力端であり、接地用コイルの両端は接地端および開放端であるノイズフィルタであって、それぞれの層の信号伝送用導体は、隣接する層の接地用導体の一部および一層隔てた層の信号伝送用導体の一部と電磁気的に結合しているとともに、それぞれの層の接地用導体は、隣接する層の信号伝送用導体の一部および一層隔てた層の接地用導体の一部と電磁気的に結合しており、接地用導体の一部が幅広に配置されていることを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項２】
接地用導体を幅広にした部分が、接地用コイルの全長に対し、接地用コイルの接地端から１／３または１／５の箇所を含む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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズフィルタに係り、詳しくは、信号伝送用コイルおよび接地用コイルを有し、これらのコイルがお互いに絶縁されているが、電磁気的には結合されており、信号伝送用コイルの両端は入出力端であり、接地用コイルの両端は接地端および開放端である、いわゆる分布定数型ノイズフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のデジタル信号回路におけるノイズ問題が増加しており、多くの回路にはノイズフィルタが用いられる。ノイズフィルタには、その減衰特性が急峻であること、広帯域にわたり減衰量が確保されていること等の性能が求められる。
【０００３】
従来、ノイズフィルタとしては、例えば、特許文献１に示されるような、セラミックス等の誘電体上に信号コイルと接地コイルとを形成させ、これらのコイルが実質的に相対するように積層させてなるいわゆる分布定数型ノイズフィルタが知られている。
【０００４】
図１は、ノイズフィルタの外観を示す斜視図であり、図２は、従来のノイズフィルタにおけるコイルの接続状況を示す概略図である。
【０００５】
図１に示すように、ノイズフィルタ１は、積層体２の外表面の両端面に入出力用外部電極３および４を有し、積層体の外表面の両主面には接地用外部電極５および６を有してなるものである。
【０００６】
図２に示すように、従来のノイズフィルタにおいては、誘電体層61〜67の一方の表面に形成された信号伝送用導体71〜76および接地用導体82〜87が、それぞれスルーホール91〜95および101〜105によって接続され、それぞれがコイルを構成する。即ち、図示しない入出力用外部電極に接続された信号伝送用導体71は、スルーホール91を介して信号伝送用導体72と接続され、信号伝送用導体72はスルーホール92を介して信号伝送用導体73と接続される。同様に、信号伝送用導体73、74および75は、それぞれスルーホール93、94および95を介して信号伝送用導体74、75および76と接続される。そして、信号伝送用導体76は、図示しない入出力外部電極に接続される。これらの構成により両端が入出力外部電極に接続された信号伝送用コイルが得られる。
【０００７】
一方、接地用導体82は、開放端を有し、他方の端部でスルーホール101を介して接地用導体83と接続され、接地用導体83はスルーホール102を介して接地用導体84と接続される。同様に、接地用導体84、85および86は、それぞれスルーホール103、104および105を介して接地用導体85、86および87と接続される。そして、接地用導体87は、図示しない接地用外部電極５および６に接続される。これらの構成により、一端を開放端とし、他端を接地端とした接地用コイルが得られる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３６０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３は、分布定数型ノイズフィルタの基本動作を説明するための等価回路図である。
【００１０】
図３(a)に示すように、分布定数型ノイズフィルタは、分布結合型カップラの変形と解することができる。すなわち、カップラにおいて、一方の電極の両端をそれぞれ外部入出力端子に接続して信号電送コイルとなし、他方の電極の一端を接地、一端を開放して接地用コイルとなしたものである。両コイルは、基本的に同一の電気長で構成され、コイル間の結合は、周波数に依存して増減する。その結合は、１／４波長またはその奇数倍がコイルの電気長に相当する周波数で最大となり、１／４波長の偶数倍がコイルの電気長に相当する周波数でゼロになる。結合が最大となる周波数では減衰量が極大（減衰極）となり、結合がゼロとなる周波数では減衰も極小となる。
【００１１】
例えば、分布定数型ノイズフィルタを単純な直線電送線路で構成した場合には、減衰量の増減が周期的に繰り返される。しかし、前述のように、実際のコイルは積層セラミックス中に螺旋状に形成されるため、図３(b)に示すように、層間に容量（層間容量）が発生する。高次の減衰極は、この層間容量により低周波数側にシフトし、重なり合う。また、偶モードと奇モードとでは層間容量の影響が異なるため、減衰の極大極小点は明確ではなくなり、低域通過フィルタのような波形を示す。
【００１２】
このように、減衰ピークの周波数は、主として接地コイルの電気長および層間容量により決定されるのであるが、部品寸法、誘電率、セラミックス層の厚さ等が複雑に影響するため、自由に調整できるものではない。また、減衰極の間隔が広すぎるとその間で減衰量が不十分となり、高周波ノイズを遮断するという本来の役割が達成できない。
【００１３】
本発明は、減衰極の位置および減衰量を調整したノイズフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記の問題を解決するために、接地コイルの一部に幅広部分を設ける、ステップインピーダンスと呼ばれる手法を適用することを考えた。すなわち、この手法によれば、結合が最大となる周波数と最小となる周波数とを変化させることができるので、例えば、１番目の減衰極の周波数と３番目および５番目の周波数比を意図的に１：３：５からずらすことも可能となる。本発明者は、ステップインピーダンスを適用することにより減衰極配置に対する設計自由度が増すことができる点に着目し、これを上手く利用することによりフィルタ特性を向上させることを見出したのである。
【００１５】
本発明は、「信号伝送用導体および／または接地用導体を配置した複数の誘電体層を積層してなり、信号伝送用導体および接地用導体がそれぞれスルーホールを介して信号伝送用コイルおよび接地用コイルを構成し、信号伝送用コイルの両端は入出力端であり、接地用コイルの両端は接地端および開放端であるノイズフィルタであって、それぞれの層の信号伝送用導体は、隣接する層の接地用導体の一部および一層隔てた層の信号伝送用導体の一部と電磁気的に結合しているとともに、それぞれの層の接地用導体は、隣接する層の信号伝送用導体の一部および一層隔てた層の接地用導体の一部と電磁気的に結合しており、接地用導体の一部が幅広に配置されていることを特徴とするノイズフィルタ」を要旨とする。
【００１６】
上記の接地用導体を幅広にした部分が、接地用コイルの全長に対し、接地用コイルの接地端から１／３または１／５の箇所を含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、減衰極の位置および減衰量を調整することができるので、安定した減衰特性を有するとともに、広い帯域で減衰特性を得ることができるノイズフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図４は、本発明に係るノイズフィルタにおけるコイルの接続状況の例を示す概略図である。なお、図４では７層構造のノイズフィルタを示しているが、層の数は求められる減衰極の位置および減衰量によって適宜調整される。また、外観形状については図１に示すものと同様である。即ち、本発明に係るノイズフィルタも、積層体２の外表面の両端面に入出力用外部電極３および４を有し、積層体の外表面の両主面には接地用外部電極５および６を有してなるものである。
【００１９】
図４に示すように、本発明に係るノイズフィルタにおいては、誘電体層11〜17の一方の表面に形成された信号伝送用導体21〜26および接地用導体32〜37が、それぞれスルーホール41〜45および51〜55によって接続され、それぞれがコイルを構成する。即ち、図示しない入出力用外部電極に接続された信号伝送用導体21は、スルーホール41を介して信号伝送用導体22と接続され、信号伝送用導体22はスルーホール42を介して信号伝送用導体23と接続される。同様に、信号伝送用導体23、24および25は、それぞれスルーホール43、44および45を介して信号伝送用導体24、25および26と接続される。そして、信号伝送用導体26は、図示しない入出力外部電極に接続される。これらの構成により両端が入出力外部電極に接続された信号伝送用コイルが得られる。
【００２０】
一方、接地用導体32は、開放端を有し、他方の端部でスルーホール51を介して接地用導体33と接続され、接地用導体33はスルーホール52を介して接地用導体34と接続される。同様に、接地用導体34、35および36は、それぞれスルーホール53、54および55を介して接地用導体35、36および37と接続される。そして、接地用導体37は、図示しない接地用外部電極に接続される。これらの構成により、一端を開放端とし、他端を接地端とした接地用コイルが得られる。
【００２１】
例えば、信号伝送用導体24は、隣接する層の接地用導体33および35と図中のｘ方向に形成された導体の部分で電磁気的に結合し、一層隔てた層の信号伝送用導体22および26と図のｙ方向に形成された導体部分で電磁気的に結合しており、同様に、接地用導体35は、隣接する層の信号伝送用導体24および26と図中のｘ方向に形成された導体の部分で電磁気的に結合し、一層隔てた層の接地用導体33と図中のｙ方向に形成された導体の部分で電磁気的に結合している。そして、接地用導体35は、その一部が幅広に配置されている。
【００２２】
前述のように、１／４波長となる周波数で信号伝送用コイルおよび接地用コイルの電磁気的結合が最大となるが、上記のようにそれぞれのコイルを配置すると、接地用コイルも共振することになる。そして、信号伝送用導体および接地用導体の、それぞれ一層隔てた層の信号伝送用導体および接地用導体との電磁気的結合により高次共振モードの短縮効果をもたらし、減衰極が低周波側に集まる。これにより、共振周波数の間隔が狭くなり、これらの間の減衰量を増加させることができる。
【００２３】
図５は、接地用導体の一部を幅広にすることにより生じる効果を理論的に説明する図であり、(a)は１／４波長共振電圧の分布を示す図、(b)は３／４波長共振電圧の分布を示す図、(c)は通常の接地用コイルを形成する導体の形状を示す概略図、(d)は一部を幅広にした接地用コイルを形成する導体の形状を示す概略図である。なお、導体は、実際には図４に示すように、略コの字状の導体などで構成されるが、図５(c)および(d)では、説明の都合上、直線状の導体を示している。
【００２４】
図５に示すように、(c)に示す通常の接地用コイルを用いた場合、共振電圧のピークは、１／４波長では開放端付近にあり、３／４波長では接地用コイルの全長に対し、接地用コイルの接地端から１／３の位置にある。しかし、(d)に示すように、この位置を幅広の導体で構成した場合には、この部分のインピーダンスが低下し、３／４波長付近の共振周波数を下げるが、１／４波長付近の共振周波数には影響がない。同様に、５／４波長付近の共振周波数を下げるためには、接地用コイルの全長に対し、接地用コイルの接地端から１／５の位置に幅広の部分を形成すればよい。これらにより、１／４波長に関する共振周波数を下げることなく、高次の共振周波数のみを下げることができ、これにより、減衰極の位置を調整できるとともに、減衰量を増加できる。
【００２５】
上記の幅広部分を形成する場所は、接地用コイルの全長に対し、接地用コイルの接地端から１／３または１／５を含む箇所であればよい。例えば、１／３の箇所に形成する場合には、１／３の箇所を中心として前後１／６の範囲に幅広部分を形成すればよいし、１／５の箇所に形成する場合には、１／５の箇所を中心として前後１／１０の範囲に幅広部分を形成すればよい。
【００２６】
ただし、導体とスルーホールとの位置関係によって、そのような箇所に幅広部分を形成できない場合もあるので、その場合は、多少、幅広部分の中心位置がずれてもよい。また、図４に示す例では、幅広形状の接地用導体35は、その幅広部分の一部に凹部201を有するが、これは、凹部がない場合にはスルーホール53および54を介して形成される接地用コイルの長さが短くなり、導体の配線パターンについての設計変更を余儀なくされるからである。
【００２７】
なお、本発明に係るノイズフィルタの製造方法については特に限定しないが、たとえば、薄膜法、活性金属法などのほかに、厚膜法など予めセラミックスを焼結した後、メタライズする、いわゆるポスト・ファイア法、セラミックスの焼結とメタライズとを同時に行う、いわゆるコ・ファイア法を採用することができる。
【００２８】
コ・ファイア法による場合は、例えば、セラミックス粉末に焼結助剤、結合剤、可塑剤、分散剤および水、アルコール等の溶剤を添加してスラリー化し、このスラリーからドクターブレード法などによりグリーンシートを作製する。このグリーンシートにスルーホールを設け、その表面に金属粉末ペーストをスクリーン印刷などにより塗布して、所定の信号伝送用導体パターンおよび／または接地用導体パターンを形成させる。次いで、これらのグリーンシートを積層し、脱脂、脱炭し、これを概ね９００℃の大気中で同時焼成し、これに外部電極ペーストを塗布し、外部電極の焼き付けなどをおこなって製造される。
【００２９】
誘電体層を構成するセラミックスとしては、例えば、チタン酸バリウム等を用いることができる。また、導体を構成する金属としては、例えばAgのほか、Agに10質量％程度のPdを添加した合金等を用いることができる。コストおよび損失を低減するにはAgを用いるのが望ましいが、セラミックスの焼成温度との関係で、適量のPdを添加して導体の融点を上げるのがよい。
【実施例１】
【００３０】
接地用導体の一部が幅広に配置されたノイズフィルタにおける効果を確認するため、比較例として、図６に示す構成のノイズフィルタを作製し、本発明例として、図７に示す構成のノイズフィルタを作製し、それぞれの挿入損失を測定した。
【００３１】
ドクターブレード法により作製したグリーンシートにスルーホールを設け、その表面に金属粉末ペーストをスクリーン印刷により塗布して、所定の信号伝送用導体パターンおよび／または接地用導体パターンを形成させ、次いで、これらのグリーンシートを図６または図７に示す構成となるように積層した後、脱脂、脱炭し、これを９００℃の大気中で同時焼成し、これらに外部電極ペーストを塗布し、外部電極の焼き付けをおこない、2.0mm×1.2mmのノイズフィルタを作製した。いずれのノイズフィルタにおいても、誘電体層は比誘電率75であり、誘電体層の厚みは約25μm（導体の厚み約5μm）である。
【００３２】
なお、図６および図７において、(1)〜(25)は、それぞれ積層した誘電体層の層番号であり、○は上層（一つ数字が小さい層）へ接続されるスルーホールであり、◎は下層（一つ数字が大きい層）へ接続されるスルーホールを意味する。いずれの例においても、誘電体層は総数25層とし、導体を形成させた層は19層とした。
【００３３】
図６に示す比較例では、第１層〜第３層は導体を形成していない誘電体層のみの層、第４層は、信号伝送用導体が図の上方で入出力用外部電極（図示しない）と接続され、図の下方でスルーホールを有する。第５層では、左側に接地用導体、右側に信号伝送用導体がそれぞれ形成され、接地用導体は図の左方で接地用外部電極（図示しない）と接続され、上方でスルーホールを有し、信号伝送用導体は上下に伸びた直線状で、両端のスルーホールを有する。
【００３４】
第６層〜第２１層では、左側に接地用導体、右側に信号伝送用導体がそれぞれ形成され、いずれの導体も、直線状の導体とコの字状の導体とがスルーホールを介して交互に配置されており、第２１層において、接地用導体の一端が開放されている。第２２層では、信号伝送用導体が図の下方で入出力用外部電極（図示しない）と接続される。そして、第２３層〜第２５層は導体を形成していない誘電体層のみの層である。これにより、両端が入出力用外部電極に接続された信号伝送用コイルと、一方が開放端であり、他方が接地端である接地用コイルとで構成されるノイズフィルタとなる。
【００３５】
図７に示す本発明例は、第９層および第１１層における接地用導体の形状を除いて、図６に示す比較例と同様の構成を有するノイズフィルタである。即ち、第９層および第１１層においては、コの字状の接地用導体の右側部分を幅広に構成している。なお、幅広に構成した部分の一部に凹部を設けているが、これは、接地用コイルの長さを調整するためである。
【００３６】
図８には、本発明例（実線）および比較例（破線）における挿入損失と周波数との関係を示す。図８に示すように、比較例においては、基本周波数における挿入損失が-20dB程度であり、0.35MHz付近で、-12dB程度と不十分である。これに対し、本発明例においては、基本周波数における挿入損失が-28dB程度であり、全体的に減衰量が大きく、しかも、-20dBを下回る周波数の間隔が0.8MHzと広く、BEF（帯域除去フィルタ）として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、減衰極の位置および減衰量を調整することができるので、安定した減衰特性を有するとともに、広い帯域で減衰特性を得ることができる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】
【００３８】
【図１】ノイズフィルタの外観を示す斜視図。
【図２】従来のノイズフィルタにおけるコイルの接続状況を示す概略図。
【図３】分布定数型ノイズフィルタの基本動作を説明するための等価回路図。
【図４】本発明に係るノイズフィルタにおけるコイルの接続状況の例を示す概略図。
【図５】接地用導体の一部を幅広にすることにより生じる効果を説明する図。(a)は１／４波長共振電圧の分布を示す図、(b)は３／４波長共振電圧の分布を示す図、(c)は通常の接地用コイルを形成する導体の形状を示す概略図、(d)は一部を幅広にした接地用コイルを形成する導体の形状を示す概略図。
【図６】比較例のノイズフィルタにおける各積層体の構成を示す図。
【図７】本発明例のノイズフィルタにおける各積層体の構成を示す図。
【図８】本発明例および比較例における挿入損失と周波数との関係を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１．ノイズフィルタ
２．積層体
３、４．入出力用外部電極
５、６．接地用外部電極
11〜17．誘電体層
21〜26．信号伝送用導体
32〜37．接地用導体
41〜46．スルーホール
51〜56．スルーホール
61〜67．誘電体層
71〜76．信号伝送用導体
82〜87．接地用導体
91〜96．スルーホール
101〜106．スルーホール
201．凹部
【図１】
2007189387.tif 000003
【図２】
2007189387.tif 000004
【図３】
2007189387.tif 000005
【図４】
2007189387.tif 000006
【図５】
2007189387.tif 000007
【図６】
2007189387.tif 000008
【図７】
2007189387.tif 000009
【図８】
2007189387.tif 000010