JP2015141902A

JP2015141902A - インピーダンス素子及びその製造方法並びにそれを用いたノイズフィルタ及びその製造方法

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Publication number: JP2015141902A
Application number: JP2014011934A
Authority: JP
Inventors: 小島　靖; Yasushi Kojima; 靖小島; 布野大輔; Daisuke Funo; 靖弘盛川; Yasuhiro Morikawa
Original assignee: Maruwa Co Ltd
Current assignee: Maruwa Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-08-03

Abstract

【課題】高いインダクタンス値を有し、大電流を流すことのできるインピーダンス素子及びそれを用いたノイズフィルタを製造する。【解決手段】少なくとも４本の偶数本の貫通孔（４）を有する直方体状の磁性体（３）を形成する。逆Ｕ字状の導体（５）を形成する。貫通孔に導体の先端を挿入する。対角の２本を除く導体を電気的に接続する。すると、インピーダンス素子（２）内部に螺旋状コイルが形成される。この製造方法により、高いインダクタンス値を有し、大電流を流すことができるインピーダンス素子を得られる。さらに、前記インピーダンス素子を１個又は２個、ケース（６）と裏蓋（７）の内部に収納すると、前述の性能を有するノイズフィルタ（１）を製造できる。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源や電子機器のＤＣ電源等の入出力部におけるコモンモードノイズ、ディファレンシャルモードノイズを除去するのに適したインピーダンス素子及びその製造方法並びにそれを用いたノイズフィルタ及びその製造方法に関する。

従来から、電子機器への入力電流に含まれる高周波の電圧変化を除去し、安定した電気信号を電子機器に供給するための素子であるノイズフィルタやインピーダンス素子として、特許文献１（特許第２８３６０３９号公報）に示すインピーダンス素子が公知であり、この種のインピーダンス素子は、図１４に示すように導体が磁性体を巻回してチョークコイルを形成する構造となっている。

すなわち前記公知のインピーダンス素子５１は、磁性体５２に貫通孔５３を設け、前記貫通孔５３内に形成された内部導電路５４と前記磁性体５３の表面に形成された表面導電路５５とによって螺旋状の導電路を形成している。この螺旋状の導電路により、前記公知のインピーダンス素子５１は、高いインダクタンスを得られるという優れた効果を発揮する。

特許第２８３６０３９号公報

しかしながら、前記公知のインピーダンス素子５１は、前記内部導電路５４、前記表面導電路５５及び外部電極５６が焼き付けやめっき等の方法にて形成されているため、結果としてインピーダンス素子全体の抵抗値が高くなってしまい、大電流を流すことができないという問題があった。したがって、本発明の課題は、大電流を流すことのできるインピーダンス素子及びその製造方法並びにそれを用いたノイズフィルタ及びその製造方法を提供することにある。

前記の課題を解決するため、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体を形成する磁性体形成ステップと、逆Ｕ字状の導体を形成する導体形成ステップと、前記貫通孔に前記導体の先端を挿入する導体挿入ステップと、前記導体の先端部に電気的な接続をして１本の螺旋状内部コイルを形成する導体接続ステップとからなるインピーダンス素子の製造方法を採用する。

前記インピーダンス素子は、上記の製造方法により、前記インピーダンス素子に流せる電流量を大きくすることができるとともに、インダクタンス値を高くすることができる。

本発明に係るインピーダンス素子製造方法において、前記接続が、前記導体の先端を折り曲げ、折り曲げた導体の先端同士で行う電気的な接続である。この方法によって、前記導体が前記磁性体を挟持する構造となるとともに、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる。

本発明に係るインピーダンス素子製造方法において、前記接続が、前記導体の先端を、両端に穴を有する接続導体に挿入し、前記導体の先端と前記接続導体とで行う電気的な接続である。この方法によって、前記導体と前記接続導体とが前記磁性体を挟持する構造となるとともに、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる。

本発明に係るインピーダンス素子製造方法において、前記接続が、導体接続用回路と穴とを有する接続基板に前記導体の先端を挿入し、前記導体の先端と前記導体接続用回路とで行う電気的な接続である。この方法によって、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる、前記導体と前記絶族基板とが前記磁性体を挟持する構造となる、インピーダンス素子の凹凸を小さくすることができる等の効果を発揮する。

本発明に係るインピーダンス素子製造方法において、前記導体が、その一部分に前記貫通孔の直径より大きい抜け止め加工部を有する導体である。この構造によって、前記導体は前記貫通孔に固定される。

また、前記の課題を解決するため、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体を形成する磁性体形成ステップと、逆Ｕ字状の導体を形成する導体形成ステップと、前記貫通孔に前記導体の先端を挿入する導体挿入ステップと、前記導体の先端部に電気的な接続をして１本の螺旋状内部コイルを形成する導体接続ステップとからなるインピーダンス素子形成ステップと、そのインピーダンス素子１個又は２個を１組のケースと裏蓋との内部に収納するケーシングステップとを有するノイズフィルタの製造方法を採用する。

前記ノイズフィルタは、上記の製造方法により、ノイズフィルタに流せる電流量を大きくすることができるとともに、インダクタンス値を高くすることができる。さらに、前記ノイズフィルタは、一般的な実装装置によってノイズフィルタを実装する基板上に実装される。

本発明に係るノイズフィルタ製造方法において、さらに２個の前記インピーダンス素子同士の間に非磁性体層を設けるステップを加えたノイズフィルタの製造方法である。この方法によって、ディファレンシャルモードにおいて、２個のインピーダンス素子間の磁束の相殺を防ぐ構造となる。

本発明に係るノイズフィルタ製造方法において、前記接続が、前記導体の先端を折り曲げ、折り曲げた導体の先端同士で行う電気的な接続である。この方法によって、前記導体が前記磁性体を挟持する構造となるとともに、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる。

本発明に係るノイズフィルタ製造方法において、前記接続が、前記導体の先端を、両端に穴を有する接続導体に挿入し、前記導体の先端と前記接続導体とで行う電気的な接続である。この方法によって、前記導体と前記接続導体とが前記磁性体を挟持する構造となるとともに、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる。

本発明に係るノイズフィルタ製造方法において、本発明に係るインピーダンス素子製造方法において、前記接続が、導体接続用回路と穴とを有する接続基板に前記導体の先端を挿入し、前記導体の先端と前記導体接続用回路とで行う電気的な接続である。この方法によって、インピーダンス素子のインダクタンス値を高くすることができる、前記導体と前記絶族基板とが前記磁性体を挟持する構造となる、インピーダンス素子の凹凸を小さくすることができる等の効果を発揮する。

本発明に係るノイズフィルタ製造方法において、前記導体が、その一部分に前記貫通孔の直径より大きい抜け止め加工部を有する導体である。この構造によって、前記導体は前記貫通孔に固定される。この方法によって、前記導体は、前記貫通孔に固定される。

本発明に係るインピーダンス素子は、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子である。これによって、前記インピーダンス素子は、高いインダクタンス値を得ることができるとともに、前記インピーダンス素子に流せる電流量を大きくできる。

本発明に係るインピーダンス素子は、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなり、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルにするとともに、前記螺旋状内部コイルの先端を外方に露出させてなるインピーダンス素子である。これによって、前記インピーダンス素子は、高いインダクタンス値を得ることができる、前記インピーダンス素子に流せる電流量を大きくできる、螺旋状内部コイルの先端によって基板に接続される等の作用を有する。

本発明に係るノイズフィルタは、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子と、そのインピーダンス素子１個又は２個を内包する１組のケースと裏蓋とからなるノイズフィルタである。これによって、前記ノイズフィルタは、前記ノイズフィルタに流せる電流量を大きくできるとともに、高いインダクタンス値を得られる。また、一般的な実装装置によって、ノイズフィルタを実装する基板に実装される。

本発明に係るノイズフィルタは、少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子と、そのインピーダンス素子１個又は２個を内包する１組のケースと裏蓋とからなり、前記螺旋状内部コイルの先端を前記裏蓋の外方に露出させてなるノイズフィルタである。これによって、前記ノイズフィルタは、高いインダクタンス値を得られる、前記ノイズフィルタに流せる電流量を大きくできる、螺旋状内部コイルの先端によって基板に接続される等の効果を有する。また、一般的な実装装置によって、ノイズフィルタを実装する基板に実装される。

本発明は、上記の手段を採用することにより、ノイズフィルタに流す電流量を大きくすることができるという、優れた効果を発揮する。また、本発明は、上記の手段を採用することにより、コモンモード、ディファレンシャルモード両方において、高いノイズ除去性能を有するノイズフィルタを製造できるという、優れた効果を発揮する。

本発明のノイズフィルタの斜視図である。本発明のインピーダンス素子に使用する磁性体の斜視図である。本発明のインピーダンス素子に使用する導体の正面図である。本発明のインピーダンス素子に使用する導体のＡ部の部分拡大図である。本発明のインピーダンス素子に使用する導体のＡ部の第一実施例の部分拡大図である。本発明のインピーダンス素子に使用する導体のＡ部の第二実施例の部分拡大図である。本発明のインピーダンス素子に使用する導体のＡ部の第三実施例の部分拡大図である。本発明のインピーダンス素子の製造方法における、導体挿入ステップを示す斜視図である。本発明のインピーダンス素子の製造方法における、導体挿入ステップの上下を反転して示す斜視図である。本発明のインピーダンス素子の製造方法における、導体接続ステップを示す斜視図である。本発明のインピーダンス素子の製造方法における、ケーシングステップを示す斜視図である。本発明のノイズフィルタと基板との接続状態を示す断面図である。本発明のインピーダンス素子を２個使用するノイズフィルタの分解斜視図である。本発明のインピーダンス素子の導体接続ステップの接続用金属片を用いた実施例を示す斜視図である。本発明のインピーダンス素子の導体接続ステップの接続基板を用いた実施例を示す斜視図である。本発明のインピーダンス素子の磁性体に貫通孔を６個設ける場合の実施例を示す斜視図である。従来のインピーダンス素子を示す斜視図である。

次に、本発明の好ましい実施形態を説明する。まず、図１に示す本発明に係るノイズフィルタ１の製造方法を説明する。前記製造方法は、磁性体形成ステップ、別途用意した導体を直線状から逆Ｕ字状に変形させる導体変形ステップと導体に抜け止め加工部を設ける抜け止め加工ステップ（なお、導体変形ステップと抜け止め加工ステップとをあわせて「導体成形ステップ」という。）、得られた磁性体に設けられた貫通孔に抜け止め加工済み逆Ｕ字状導体（以下、「加工済み導体」という。）を挿入する導体挿入ステップ、導体の先端部同士を電気的に接続する導体接続ステップ、及びケースと裏蓋を取り付けるパッケージステップからなる。以下、各ステップを順次説明する。

（磁性体形成ステップ）前記磁性体３として図２に示すような、直方体状をなす１個の塊状磁性体からなり、上面３ａから底面３ｂに向かって４個の貫通孔４が垂直に形成されているとともに、前記上面３ａ又は前記底面３ｂから見ると前記貫通孔は縦２列、横２列となるように配置されている磁性体を用意する。前記磁性体３の材料は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトであることが好ましい。

（導体形成ステップ：導体変形ステップ）別途用意した直線状の導体５を、図３に示すように、頂部５ｅが導体先端部５ａ（５ｃ）及び５ｂ（５ｄ）側に対して直角になるようにプレス加工によって逆Ｕ字状に折り曲げて変形させ、逆Ｕ字状導体５ｆを得る。

（導体形成ステップ：抜け止め加工ステップ）導体変形ステップにて得られた前記逆Ｕ字状導体５ｆの、前記先端部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと前記頂部５ｅとの間に、プレス加工によって、図４（ａ）に示す形状の抜け止め加工部５ｇを設け、加工済み導体５ｈを得る。前記抜け止め加工部５ｇの形状は、図４（ａ）に示す以外にも、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示す形状のものを選択することができる。前記抜け止め加工部５ｇの幅又は直径は、前記貫通孔４の直径よりもわずかに大きくなるように設定される。なお、前記抜け止め加工部５ｇは、特に強調する場合を除いて、図面には表示しない。

前記導体５は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎから選択される１つの金属又はこれらの合金を使用する。また、導体５の断面の形状は、前記抜け止め加工部５ｇ以外は円形であることが好ましいが、長方形であってもよい。前記金属を使用することにより、前記導体５は、抵抗値を下げてノイズ以外の電気信号が減衰されることを抑制する、表面の酸化を防止する、剛性を上げて壊れにくくする等の効果を得られる。

（導体挿入ステップ）図５に示すように、前記磁性体３の４個の貫通孔４のうち、隣り合う２個の貫通孔４ａ、４ｂに、上面３ａ側から加工済み導体５ｈの先端部５ａ、５ｂを挿入する。残る２つの貫通孔４ｃ、４ｄにも、同様に上面３ａ側から加工済み導体５ｈの先端部５ｃ、５ｄを挿入する。したがって、加工済み導体５ｈは、一部分が前記貫通孔４の内部に保持され、４個の先端部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが露出する。

（導体接続ステップ）図６に示すように、前記加工済み導体５ｈが挿入された前記磁性体３を、下面３ｂが上になるように図示しない台に載せ、前記先端部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうち、２個の先端部５ｂ、５ｃを、図７に示すように内側に折り曲げて接触させる。その後、はんだ付けやカシメ止め等の方法によって、前記先端部５ｂ、５ｃを電気的に接続させる。このステップにより、インピーダンス素子２が完成する。すなわち、４本の貫通孔４を有する直方体状の磁性体３と、前記貫通孔４に挿通される２本の逆Ｕ字状の導体５とからなるとともに、前記導体５の先端部５ｂ、５ｃを電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子２が完成する。

（パッケージステップ）図８に示すように、開口部６ａを有する直方体状の樹脂製のケース６を用意し、前記開口部６ａを上にして図示しない台の上に置き、前記インピーダンス素子２を前記磁性体３の下面３ｂが上になるようにして前記ケース６に収める。さらに、２個の貫通孔９を有する裏蓋７を、前記先端部５ａ、５ｄが前記貫通孔９を貫通するように前記開口部６ａに設置し、係止め突起８により固定する。以上の方法により、再び図１に示す形状・構造を有するノイズフィルタ１が完成する。すなわち、４本の貫通孔４を有する直方体状の磁性体３と、前記貫通孔４に挿通される２本の逆Ｕ字状の導体５とからなるとともに、前記導体５の先端部５ｂ、５ｃを電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子２と、そのインピーダンス素子２を１個内包する１組のケース６と裏蓋７とからなるノイズフィルタ１が完成する。これにより、前記磁性体３の上面３ａ側が、前記ケース６によって平らになり、前記ノイズフィルタ１は、一般的な実装装置によってノイズフィルタを実装する基板上に実装される。

再び図７に示すように、導体５は、磁性体３の内部及び表面を巻回することにより螺旋状内部コイルを形成する。この構造によって、インピーダンス素子２及びそれを内包するノイズフィルタ１は、高いインダクタンス値を得られるため、高いノイズ除去性能を発揮できる。

図９に示すように、先端部５ａ、５ｄは、外方に露出して外部接続用の端子となる。この構造によって、ノイズフィルタ１を設置する基板２６と磁性体３との間に隙間が存在するため、基板２６が変形したときに磁性体３が受ける応力を導体５が緩和して、磁性体３が破損しにくくなる。

また、この構造により、基板２６と導体５とが電気的に接続される。再び図１４に示す従来のインピーダンス素子５１の外部電極５６の断面積よりも導体５の断面積の方が大きい場合、基板から磁性体３に至るまでの電気抵抗が下がり、インピーダンス素子２に大電流を流すことが可能になる。

再び図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、導体５は、抜け止め加工部５ｇを有するため、導体５を磁性体３に固定することができ、貫通孔４の内部において振動することを抑制することができる。

ここで、本発明の第二実施例は、図１０に示すように、２個のインピーダンス素子２が、ケース６と裏蓋７との内部に収納されるとともに、インピーダンス素子２同士の間に非磁性体層２８が存在する構造をとる。この構造によって、ディファレンシャルモードにおいて２個のインピーダンス素子２同士が磁束を打ち消し合うことを防止し、高いノイズ除去性能を発揮できる。

ここで、本発明の他の実施形態を示す。（１）例えば、インピーダンス素子の製造方法において、磁性体成形ステップと導体成形ステップは独立しているため、先に導体形成ステップを行い、その後磁性体成型ステップを行うことができる。

（２）導体成形ステップにおいて、先に抜け止め加工ステップを行い、その後、導体変形ステップを行うことも可能である。

（３）加工済み導体５ｈの接続方法は、前記加工済み導体５ｈを折り曲げるのみならず、図１１に示すように導体５と同じ材質からなり、両端に穴３０を有する接続用金属片２９を先端部５ｂ、５ｃの間に橋渡しをした後に電気的に接続する方法、図１２に示すように導体接続用回路３１をと穴３３とを有する接続基板３２を、前記穴３３に先端部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを挿通するように磁性体３の底面３ｂに載せ、前記導体接続用回路と導体５とを電気的に接続する方法等をとることができる。

（４）また、接続された導体がなす螺旋状内部コイルの巻線方向は、図示しないが、必要に応じて右巻と左巻きを選択することができる。

（５）磁性体に設ける貫通孔及び逆Ｕ字状の導体の数は、貫通孔２本に対して導体を１本通す状態を１組と表現すれば、その状態を２組だけでなく必要なインダクタンス値を得られるように図１３に示す３組の場合や、図示しないが４組以上に増やすことが可能である。

以上、本発明の詳細について、実施例を示しながら説明したが、ここで示したのは本発明の一実施形態であり、その技術思想を踏まえた上で、発明の効果を著しく損なわない程度において、前記実施形態の一部を変更して実施することが可能である。

本発明を利用すると、簡便かつ効率的に、ノイズ除去を必要とする電子機器の分野に対して、幅広く使用できるインピーダンス素子やノイズフィルタを提供できる。

１：ノイズフィルタ
２：インピーダンス素子
３：磁性体
３ａ：上面
３ｂ：底面
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：貫通孔
５：導体
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：先端部
５ｅ：頂部
５ｆ：逆Ｕ字状導体
５ｇ：抜け止め加工部
５ｈ：加工済み導体
６：ケース
６ａ：開口部
７：裏蓋
８：係止め部
９：貫通孔
２６：基板
２７：はんだ
２８：非磁性体層
２９：接続用金属片
３０：穴
３１：導体接続用回路
３２：接続基板
３３：穴
５１：インピーダンス素子
５２：磁性体
５３：貫通孔
５４：内部導電路
５５：表面導電路
５６：外部電極

Claims

少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体を形成する磁性体形成ステップと、逆Ｕ字状の導体を形成する導体形成ステップと、前記貫通孔に前記導体の先端を挿入する導体挿入ステップと、前記導体の先端部に電気的な接続をして１本の螺旋状内部コイルを形成する導体接続ステップとからなるインピーダンス素子の製造方法。
前記接続が、前記導体の先端を折り曲げ、折り曲げた導体の先端同士で行う電気的な接続である、請求項１に記載のインピーダンス素子の製造方法。
前記接続が、前記導体の先端を、両端に穴を有する接続導体に挿入し、前記導体の先端と前記接続導体とで行う電気的な接続である請求項１に記載のインピーダンス素子の製造方法。
前記接続が、導体接続用回路と穴とを有する接続基板に前記導体の先端を挿入し、前記導体の先端と前記導体接続用回路とで行う電気的な接続である請求項１に記載のインピーダンス素子の製造方法。
前記導体が、その一部分に前記貫通孔の直径より大きい抜け止め加工部を有する導体である請求項１乃至４の何れか１項に記載のインピーダンス素子の製造方法。
少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体を形成する磁性体形成ステップと、逆Ｕ字状の導体を形成する導体形成ステップと、前記貫通孔に前記導体の先端を挿入する導体挿入ステップと、前記導体の先端部に電気的な接続をして１本の螺旋状内部コイルを形成する導体接続ステップとからなるインピーダンス素子形成ステップと、そのインピーダンス素子１個又は２個を１組のケースと裏蓋との内部に収納するケーシングステップとを有するノイズフィルタの製造方法。
請求項６に記載の製造方法において、さらに２個の前記インピーダンス素子同士の間に非磁性体層を設けるステップを加えたノイズフィルタの製造方法。
前記接続が、前記導体の先端を折り曲げ、折り曲げた導体の先端同士で行う電気的な接続である、請求項６に記載のノイズフィルタの製造方法。
前記接続が、前記導体の先端を、両端に穴を有する接続導体に挿入し、前記導体の先端と前記接続導体とで行う電気的な接続請求項６に記載のノイズフィルタの製造方法。
前記接続が、導体接続用回路と穴とを有する接続基板に前記導体の先端を挿入し、前記導体の先端と前記導体接続用回路とで行う電気的な接続である請求項１に記載のノイズフィルタの製造方法。
前記導体が、前記導体が、その一部分に前記貫通孔の直径より大きい抜け止め加工部を有する導体である請求項６乃至１０の何れか１項に記載のノイズフィルタの製造方法。
少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子。
少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなり、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルにするとともに、前記螺旋状内部コイルの先端を外方に露出させてなるインピーダンス素子。
少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子と、そのインピーダンス素子１個又は２個を内包する１組のケースと裏蓋とからなるノイズフィルタ。
少なくとも４本の偶数本の貫通孔を有する直方体状の磁性体と、前記貫通孔に挿通される逆Ｕ字状の導体とからなるとともに、前記導体の先端部を電気的に接続してなる１本の螺旋状内部コイルを有するインピーダンス素子と、そのインピーダンス素子１個又は２個を内包する１組のケースと裏蓋とからなり、前記螺旋状内部コイルの先端を前記裏蓋の外方に露出させたノイズフィルタ。