CN111886800A

CN111886800A - 共模噪声滤波器

Info

Publication number: CN111886800A
Application number: CN201980019387.6A
Authority: CN
Inventors: 川岛讬司; 石田成白; 田中秀树
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: WO2019188215A1; JPWO2019188215A1; US12308816B2; CN111886800B; US20210028752A1

Abstract

提供能在宽的频率区域使共模噪声的衰减特性提升的共模噪声滤波器。本公开的共模噪声滤波器具备：包含磁性体的2个磁性体部(11)、磁性体部(12)；和在层叠方向上被磁性体部(11)、磁性体部(12)所夹且包含非磁性体的非磁性体部(13)。而且具备：内置于非磁性体部(13)的内部的相互对置的2个线圈(14)、线圈(15)；和形成于2个磁性体部(11)、磁性体部(12)当中的至少一方的内部且与接地连接的金属层(16)。金属层(16)位于与磁性体部(11)的上表面相比更靠近下表面的位置，位于与磁性体部(12)的下表面相比更靠近上表面的位置。

Description

共模噪声滤波器

技术领域

本公开涉及数字设备、AV设备、信息通信终端等各种电子设备中使用的共模噪声滤波器。

背景技术

现有的这种共模噪声滤波器如图5所示那样具备：非磁性体部1；设于非磁性体部1的内部的螺旋状的第1线圈2、第2线圈3；夹着绝缘部而形成的磁性体部4；和形成于磁性体部4的金属层5。

而且，使金属层5与第1线圈2、第2线圈3对置。进而，使金属层5与接地连接，通过在第1线圈2、第2线圈3与金属层5之间产生的寄生电容来使高频的共模噪声旁路(bypass)到接地，从而使高频区域的共模噪声衰减。

另外，作为与该现有的发明相关的现有技术文献信息，例如已知专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2003-318687号公报

发明内容

上述的现有的共模噪声滤波器由于不能使金属层5与第1线圈2、第2线圈3之间的寄生电容大，因此不能使低的频率区域中的共模噪声的衰减特性大。因此，有不能在宽的频率区域使共模噪声衰减的课题。

本公开为了解决上述现有的课题而提出，目的在于，提供能在宽的频率区域使共模噪声的衰减特性提升的共模噪声滤波器。

第1方案所涉及的共模噪声滤波器具备：分别具有包含磁性体的层的2个磁性体部；和具有包含非磁性体的层的非磁性体部。进一步具备：设于非磁性体部的内部的2个线圈；和设于2个磁性体部当中的至少一方的内部且接地的金属层。非磁性体部被2个磁性体部在层叠方向上所夹。2个线圈分别具备：中心部；和绕着中心部在平面上卷绕的导线。2个线圈的平面沿着包含非磁性体的层而配置。2个线圈相互对置。磁性体部具有：与所述非磁性体部的界面；和在所述层叠方向上与所述界面相反一侧的面。金属层配置成与界面相比更靠近相反一侧的面。

第2方案所涉及的共模噪声滤波器在第1方案基础上，具有：非磁性体部与具有金属层的磁性体部的边界面。在将边界面与存在于最靠近边界面的位置的线圈的距离设为d1，将边界面与金属层的距离设为d2时，满足d2/d1≥1的关系。

第3方案所涉及的共模噪声滤波器在第2方案基础上，在将非磁性体部的相对介电常数设为ε1、将磁性体部的相对介电常数设为ε2时，满足ε2＞2×ε1、ε2/ε1≥d2/d1的关系。

第4方案所涉及的共模噪声滤波器在第1～3的方案基础上，存在磁芯部，其包含磁性体，俯视观察下位于线圈的内侧，不与金属层重叠。

本公开的共模噪声滤波器由于不加厚磁性体部整体的厚度就能加大线圈与金属层之间的介电常数高的磁性体部的部分的尺寸，因此能增大线圈与金属层之间的寄生电容。由此能加大低的频率区域中的共模噪声的衰减特性。其结果，起到能在宽的频率区域使共模噪声的衰减特性提升这样卓越的效果。

附图说明

图1是本公开的一个实施方式中的共模噪声滤波器的截面图。

图2是该共模噪声滤波器的立体图。

图3是该共模噪声滤波器的分解立体图。

图4是比较该共模噪声滤波器的频率特性的图。

图5是现有的共模噪声滤波器的截面图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本公开的一个实施方式中的共模噪声滤波器。

图1是本公开的一个实施方式中的共模噪声滤波器的截面图，图2是该共模噪声滤波器的立体图，图3是该共模噪声滤波器的分解立体图。另外，图1是图2的I-I线截面图。

将本公开的一个实施方式中的共模噪声滤波器在图1～图3示出。该共模噪声滤波器具备：包含磁性体的第1磁性体部11；包含磁性体的第2磁性体部12；和被第1磁性体部11和第2磁性体部12所夹且包含非磁性体的非磁性体部13。进而具备：内置于非磁性体部13的内部并相互对置的第1线圈14、第2线圈15；和形成于第1磁性体部11以及第2磁性体部12的内部并与接地(ground)连接的金属层16。另外，以下在从非磁性体部13来看时，将第1磁性体部11侧作为“下侧”、将第2磁性体部12侧作为“上侧”来定义上下方向。即，从第1磁性体部11前往第2磁性体部12的方向是上方向。若按照该定义，则第2磁性体部12位于第1磁性体部11之“上”(或“上方”)。

在该共模噪声滤波器的结构中，第1磁性体部11通过从下方起依次分别层叠包含Ni-Zn铁氧体等磁性材料的第1磁性体层11a、第2磁性体层11b以及第3磁性体层11c来构成。如此地，第1磁性体部11具有层叠了大量层的结构。将大量层依次层叠的方向在以下称作“层叠方向”。另外，将与层叠方向垂直且沿着该层的表面的方向称作“面内方向”。

第2磁性体部12通过从下方起依次分别层叠包含Ni-Zn铁氧体等磁性材料的第4磁性体层12a、第5磁性体层12b以及第6磁性体层12c来构成。第2磁性体部12位于第1磁性体部11的上方。

另外，非磁性体部13通过从下方起依次层叠包含Cu-Zn铁氧体、玻璃陶瓷等非磁性材料的第1非磁性体层17a～第5非磁性体层17e来构成。而且，第1磁性体部11和第2磁性体部12隔着非磁性体部13而层叠。在此，非磁性体部13的层叠方向的厚度h1成为第1磁性体部11、第2磁性体部12的厚度h2的1.0倍以上且3.0倍以下。

进而，第1线圈14包括通过螺旋状镀覆或印刷银等导电材料而形成的第1线圈导体14a以及第2线圈导体14b。第1线圈导体14a和第2线圈导体14b经由过孔电极18而连接。而且，第1线圈导体14a位于比第2线圈导体14b更下方的位置。

即，第1线圈14使第1线圈导体14a以及第2线圈导体14b分别绕着中心部形成为螺旋状并具有平面形状。

另外，第2线圈15包括通过螺旋状镀覆或印刷银等导电材料而形成的第3线圈导体15a以及第4线圈导体15b。第3线圈导体15a和第4线圈导体15b经由过孔电极19而连接。而且，第4线圈导体15b位于比第3线圈导体15a更上方的位置。

即，第2线圈15使第3线圈导体15a以及第4线圈导体15b分别绕着中心部形成为螺旋状并具有平面形状。

另外，第1线圈导体14a的中心部、第2线圈导体14b的中心部、第3线圈导体15a的中心部以及第3线圈导体15a的中心部大致一致，构成非磁性体部的中心部13e(图1的虚线部)。并且，将该中心部13e向上方而向第2磁性体部12延长的区域是中心部12e(图1的第2磁性体部12的一点划线部)，向下方而向第1磁性体部11延长的区域是中心部11e(图1的第1磁性体部11的一点划线部)。另外，该中心部11e、中心部12e以及中心部13e由于分别在第1磁性体部11、第2磁性体部12、非磁性体部13的层叠方向上延伸，因此有时称作层叠方向的中心部11e、层叠方向的中心部12e以及层叠方向的中心部13e。

第1线圈14和第2线圈15相互独立。

第1线圈导体14a形成在第1非磁性体层17a上。第2线圈导体14b形成在第3非磁性体层17c上。第3线圈导体15a形成在第2非磁性体层17b上。第4线圈导体15b形成在第4非磁性体层17d上。另外，在第4线圈导体15b上形成第5非磁性体层17e。

因此，第1线圈14以及第2线圈15都埋设于非磁性体部13，第1线圈14和第2线圈15交替层叠。另外，第1线圈14和第2线圈15相互在俯视观察下大致对置。

另外，第1线圈14以及第2线圈15并不限定于图1、图3所示的结构，可以设为用构成第2线圈15的第3线圈导体15a、第4线圈导体15b夹着第1线圈14。另外，也可以使位于第1线圈14的最下部的线圈导体14a和位于第2线圈15的最上部的线圈导体15b是螺旋状以外的形状，例如是直线状、L字状。

进而，金属层16包含Ag，通过印刷、镀覆、板状的金属的贴附而形成，分别设于第1磁性体层11a的上表面、第5磁性体层12b的上表面。

因此，金属层16埋设于第1磁性体部11、第2磁性体部12的内部。埋设于第1磁性体部11的金属层16配置在比第1磁性体部11的上表面更靠近第1磁性体部11的下表面的位置。另外，埋设于第2磁性体部12的金属层16配置在比第2磁性体部12的下表面更靠近第2磁性体部12的上表面的位置。

该金属层16在中央部具有缺口部16a，俯视观察下与第1线圈导体14a、第2线圈导体14b、第3线圈导体15a、第4线圈导体15b的主要部(除了引出部分以外的从最内周到最外周)重叠。

而且，通过该结构，通过在第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间产生的寄生电容使高频的共模噪声旁路到接地，能使高频区域中的共模噪声衰减。

进而，在第1磁性体部11的下表面、第2磁性体部12的上表面形成包含非磁性体的非磁性层20。另外，可以在该非磁性层20的层叠方向外侧进一步形成包含磁性体的磁性层。

而且，进一步地，俯视观察下在第1线圈导体14a、第2线圈导体14b、第3线圈导体15a、第4线圈导体15b的线圈的内侧(比最内周更内侧)形成包含磁性体的磁芯部21。磁芯部21配置于中心部13e。

磁芯部21形成在第1非磁性体层17a～第5非磁性体层17e以及第1磁性体层11a～第3磁性体层11c，一体地构成。由于通过磁芯部21，在第1线圈14和第2线圈15产生的磁场相互增强，因此能使共模阻抗提升。

磁芯部21与第1线圈导体14a、第2线圈导体14b、第3线圈导体15a、第4线圈导体15b均不接触，构成到与第1磁性体部11中的金属层16同一面。即，俯视观察下在缺口部16a配置磁芯部21。

而且，磁芯部21的密度比第1磁性体部11、第2磁性体部12的密度高。

由于通过提高磁芯部21的密度，相互增强的磁场变得更强，因此更能使共模阻抗提升。

另外，在将第1磁性体部11和非磁性体部13层叠后，用激光进行开孔加工，在该孔填充磁性材料，从而形成磁芯部21。然后，俯视观察下金属层16和磁芯部21不重叠，与缺口部16a重叠。这是为了防止由于形成磁芯部21时的激光而金属层16缺损。

进而，通过存在缺口部16a，第1磁性体层11a～第3磁性体层11c、第4磁性体层12a～第6磁性体层12c彼此的紧贴性提升，能抑制分层的发生。

另外，金属层16在上述说明中形成于第1磁性体部11和第2磁性体部12的两方，但也可以仅形成于单方。

另外，第1非磁性体层17a～第5非磁性体层17e、第1磁性体层11a～第3磁性体层11c、第4磁性体层12a～第6磁性体层12c各自的片数可以是与上述说明中图3所示的片数不同的片数。

然后，通过上述的结构来构成层叠体22。在层叠体22的两侧面形成与第1线圈导体14a、第2线圈导体14b、第3线圈导体15a、第4线圈导体15b的引出部分分别连接的第1外部电极23a、第2外部电极23b、第3外部电极23c、第4外部电极23d。在层叠体22的两端面形成与金属层16连接的第5外部电极24a、第6外部电极24b。该第5外部电极24a、第6外部电极24b与接地连接。

如上述那样，在本公开的一个实施方式中，能加大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的介电常数高的第1磁性体部11、第2磁性体部12的部分的尺寸。因此，能增大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的寄生电容。由此能使谐振频率低。

而且，通过在第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间产生的寄生电容使高频的共模噪声旁路到接地，从而能使高频区域的共模噪声衰减。因此，能得到能在从低的频率到高的频率的宽的频率区域使共模噪声的衰减特性提升的效果。

另外，仅将金属层16的位置设为从第1磁性体部11的层叠方向的中心部11e向面内方向远离的部位，设为从第2磁性体部12的层叠方向的中心部12e向面内方向远离的部位。因此，不需要改变第1磁性体部11、第2磁性体部12的厚度就能实现低矮化。

在此，图4是针对如下情况比较了频率特性(横轴是频率(Frequency、单位MHz)、纵轴是共模噪声衰减量(Common mode attenuation、单位dB))的图，所述情况为：将金属层16的位置配置在与第1磁性体部11的上表面相比更靠近第1磁性体部11的下表面的位置、将金属层16的位置配置在与第2磁性体部12的下表面相比更靠近第2磁性体部12的上表面的位置的情况A(d2＞d3)；和将金属层16的位置形成在第1磁性体部11的中央面以及第2磁性体部12的中央面的情况B(d2＝d3)。另外，在此，所谓“第1磁性体部11的中央面”，是指与第1磁性体部11的上表面以及第1磁性体部11的下表面平行且与第1磁性体部11的上表面的距离、和与第1磁性体部11的下表面的距离变得相等的面。即，也称作d2＝d3的面。关于“第2磁性体部12的中央面”也同样地称作d2＝d3的面。

如从图4所显而易见的那样，可以理解的是，对于A，更宽的频率带中的共模噪声的衰减量大。

进而，将第2磁性体部12与非磁性体部13的(第5非磁性体层17a与第4磁性体层12a的)边界面25、与存在于最靠近边界面25的位置的第2线圈15(第4线圈导体15b)的距离(以下称作金属层侧的距离)设为d1，将边界面25与金属层16的距离(以下称作线圈侧的距离)设为d2，这时成为d2/d1≥1的关系。

即，使金属层侧的距离d2比线圈侧的距离d1长。另外，这对第1磁性体部11与非磁性体部13的边界面也同样。另外，对以下的叙述也同样。

另外，在将第2磁性体部12与非磁性体层20的边界面26、与金属层16的距离设为d3时，d3＜d2。

由此，能加大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的介电常数高的第1磁性体部11、第2磁性体部12的部分的尺寸。因此，能增大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的寄生电容。

在此，金属层16与第4线圈导体15b之间的总电容C是将边界面25与第4线圈导体15b之间的电容C1和边界面25与金属层16之间的电容C2加起来的电容。因而成为C＝(C1×C2)/(C1+C2)＝{(ε1/d1)×(ε2/d2)}/{(ε1/d1)+(ε2/d2)}。另外，将非磁性体部13的相对介电常数设为ε1，将第1、第2磁性体部11、12的相对介电常数设为ε2。

在d1＝d2＝1、ε1＝ε2的情况下成为C＝ε1/2，但若设为d2＝2×d1，就成为C＝ε1×(2/3)，总电容C增大。因而，优选设为d2≥d1。但若考虑第1、第2磁性体部11、12的厚度h2、制品厚度(低矮化)的极限，则优选设为d2＝2×d1以下。

另外，由于ε1＝ε2是不可能的，因此若进一步设为ε1＝2×ε2，则成为C＝ε1/2，总电容C不变。因而，优选设为ε1＞2×ε2。

而且，适当设定各层的厚度、片数、材料，使得成为上述那样的厚度的关系、介电常数的关系。

另外，为了增大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的寄生电容，如上述那样，使金属层侧的距离d2比线圈侧的距离d1长而设为d2/d1≥1即可。另外，关于介电常数是ε2/ε1＞1。这时满足ε2/ε1≥d2/d1(≥1)的关系。

这是因为，对于增大第1线圈14、第2线圈15与金属层16之间的寄生电容，与厚度尺寸的影响相比，提高介电常数的影响更有利于制品的低矮化。

产业上的可利用性

本公开所涉及的共模噪声滤波器具有能在宽的频率区域使共模噪声的衰减特性提升这样的效果。特别在作为数字设备、AV设备、信息通信终端等各种电子设备的噪声对策而使用的共模噪声滤波器等中变得有用。

附图标记的说明

11 第1磁性体部

12 第2磁性体部

13 非磁性体部

14 第1线圈

15 第2线圈

16 金属层。

Claims

1.一种共模噪声滤波器，具备：

分别具有包含磁性体的层的2个磁性体部；

具有包含非磁性体的层的非磁性体部；

设于所述非磁性体部的内部的2个线圈；和

设于所述2个磁性体部当中的至少一方的内部且接地的金属层，

所述非磁性体部被所述2个磁性体部在层叠方向上所夹，

所述2个线圈分别包含中心部和绕着所述中心部在平面上卷绕的导线，

所述2个线圈的平面沿着包含所述非磁性体的层而配置，

所述2个线圈相互对置，

所述磁性体部具有：与所述非磁性体部的界面；和所述层叠方向上与所述界面相反一侧的面，

所述金属层配置成与所述界面相比更靠近所述相反一侧的面。

2.根据权利要求1所述的共模噪声滤波器，其中，

所述共模噪声滤波器具有所述非磁性体部与具有所述金属层的磁性体部的边界面，在将所述边界面与存在于最靠近所述边界面的位置的所述线圈的距离设为d1，将所述边界面与所述金属层的距离设为d2时，满足d2/d1≥1的关系。

3.根据权利要求2所述的共模噪声滤波器，其中，

在将所述非磁性体部的相对介电常数设为ε1，将所述磁性体部的相对介电常数设为ε2时，满足ε2＞2×ε1、ε2/ε1≥d2/d1的关系。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的共模噪声滤波器，其中，

所述共模噪声滤波器存在磁芯部，其包含磁性体，俯视观察下位于所述线圈的内侧，不与所述金属层重叠。