JPH06290946A

JPH06290946A - 低域通過フィルタ

Info

Publication number: JPH06290946A
Application number: JP9495293A
Authority: JP
Inventors: Taro Miura; 太郎三浦; Takashi Fujiwara; 隆藤原; Fumio Uchikoba; 文男内木場; Makoto Furubayashi; 真古林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】不要周波数成分の吸収遮断特性の優れている
低域通過フィルタを提供する。【構成】フィルタの遮断周波数以上の周波数において
自然共鳴を示すフェライト内部にらせん状に形成された
導体パターンからなるインダクタと、この導体パターン
の一部の幅を広げた形に形成されている内導体電極及び
該内導体電極にフェライトを挟んで対向する地導体電極
によって構成されるキャパシタとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波帯域で作動可能
な集中定数型の低域通過フィルタに関し、特にデジタル
機器内でパルスに付随した雑音を除去するのに好適な低
域通過フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルコンピュータのようなデジタル
機器においては、データ処理速度の迅速化がますます要
求され、クロック周波数が年々高くなっている。このよ
うな機器においては、多数のパルス及びその高調波成分
が信号線上に現れ、互いに妨害し合うような不都合が生
じることがある。このような不都合の発生を避けるため
には、各回路間の結合を必要な周波数帯域のみに限るよ
うに構成することが有効である。

【０００３】また、デジタル機器ではパルスを取り扱っ
ているため、このパルスに付随して余分な雑音が発生し
易くこれが誤動作の原因となり易い。このため、回路内
に適当な低域通過フィルタを挿入してパルスに付随した
雑音を取り除くことが行われる。従来のこの種の低域通
過フィルタは、通過周波数帯域内では信号を無損失で通
過させ、遮断周波数帯域では線路インピーダンスを増大
させて反射により必要な遮断性能を得るように設計され
ている。従って、このようなフィルタを回路内に挿入し
た場合、不要な周波数成分は、フィルタの入力端子で反
射されて元の発生源に送り返されてしまい新たな問題を
引き起こす恐れがある。

【０００４】不必要な信号成分が回路内に拡散されるの
を防止する一般的な方法として、図１２に示すごとく、
信号線１２０上にフェライトビーズ１２１を被せてイン
ダクタを構成し、フェライトの自然共鳴周波数（Ｆｍ）
以上の周波数の不要信号成分をこのフェライトに吸収さ
せることが行われている。

【０００５】フェライト複素透磁率は、図１３に示すよ
うな周波数特性を有しており、Ｆｍ以上の周波数低域に
おけるフェライトの透磁率μ′は、スネークの法則と呼
ばれる経験則から、 μ′＝５．６（ＧＨｚ）／Ｆ（ＧＨｚ）（１）のように、周波数Ｆに応じて変化することが知られてい
る。フェライトビーズの吸収特性ｔａｎδは、透磁率
μ′と損失μ″との比によって決定し、ｔａｎδ＝−μ″／μ′＞１（２）の関係が満足されるときに吸収が大きくなる。ｔａｎδ
＞１となる周波数は自然共鳴周波数にほぼ一致するの
で、フェライトの初透磁率をμ₀ とすると、Ｆｍはスネ
ークの法則から、Ｆｍ（ＧＨｚ）＝５．６／μ₀ （３）として導かれる。

【０００６】この自然共鳴周波数以上においてフェライ
トを被せた信号線は損失が大きくなり、その周波数成分
がフェライトに吸収されることとなる。

【０００７】不要信号を抑制可能なインダクタ素子単体
として、図１４に示すごとき印刷多層フェライト基板型
インダクタ（通称チップインダクタ）を本出願人は既に
提案している。同図において、１４０は印刷によって積
層されたコイル導体であり、１４１はこのコイル導体１
４０を囲むフェライト部材、１４２及び１４３は外部と
の接続に用いられる端子。１４４は端子１４２に対する
コイル導体１４０の接続部をそれぞれ示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たごときフェライトビーズやチップインダクタは、不要
成分の吸収にその材料（フェライト）の性能だけで対処
しているため、急峻な遮断特性を望むことができず、ま
た不要信号抑制効果も必ずしも充分ではない。

【０００９】従って本発明は、不要周波数成分の吸収遮
断特性の優れている低域通過フィルタを提供するもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、低域通
過フィルタは、フィルタの遮断周波数以上の周波数にお
いて自然共鳴を示すフェライト内部にらせん状に形成さ
れた導体パターンからなるインダクタと、この導体パタ
ーンの一部の幅を広げた形に形成されている内導体電極
及び該内導体電極にフェライトを挟んで対向する地導体
電極によって構成されるキャパシタとを備えている。

【００１１】インダクタが、フェライトによる複数の層
と複数の略半ターン分のコイルを形成する印刷導体パタ
ーンとの交互積層体であることが好ましい。

【００１２】

【作用】インダクタを構成する導体パターンの一部の幅
を広げた形にキャパシタの一方の電極を形成しているの
で、リード線の存在なしにフィルタを構成することがで
き、またこの電極自体が信号線路を構成しているので、
信号は必ずキャパシタ内部を通過し従って広い周波数範
囲にわたってキャパシタとして動作可能となる。さら
に、導体パターンを囲むフェライトとして、フィルタの
遮断周波数以上の周波数において自然共鳴を示すフェラ
イト材料を用いることにより、遮断周波数以上の周波数
で信号成分を確実に吸収し、反射が少なく遮断特性の優
れた低域通過フィルタを得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例としてＴ型１段低
域通過フィルタの構造の一部を概略的に示す分解斜視図
であり、図２はその等価回路図である。

【００１５】これらの図において、１０はフェライトに
よる基板層、１１は基板層１０の上に図示されてないフ
ェライト層と交互に積層されてらせん状に形成された導
体パターンをそれぞれ示しており、この導体パターン１
１によってインダクタ１２及び１３が構成されている。
フェライト材料としては、例えばニッケル亜鉛系のフェ
ライト、マグネシウム系のフェライト又は銅系のフェラ
イト等が用いられ、導体材料としては、例えば銀、銀パ
ラジウム又はパラジウム等が用いられる。

【００１６】導体パターン１１の一部は、線路幅が広げ
られた形に形成されており、この幅広の部分がキャパシ
タの内導体電極（キャパシタ電極）１４を構成してい
る。内導体電極１４とこの内導体電極１４に対して図示
されていないフェライトを挟んで対向する地導体電極１
５とがキャパシタ１６を構成している。地導体電極１５
は、内導体電極１４とほぼ等しい幅を有しており、本実
施例においては、導体パターン１１とは異なる層内に形
成されている。なお、本実施例では、内導体電極の片側
のみに地導体電極が設けられているが、これは両側に設
けてもよく、その数等についてもフィルタの回路定数に
応じて適宜定められる。

【００１７】基板層１０上には、導電パターン１１の一
端に接続されている入出力端子１７が形成されている。
なお、導電パターン１１の他端に接続されている入出力
端子は基板層１０とは反対側の最上層部にあり、図１に
は示されていない。

【００１８】本実施例の構造では、インダクタの導体パ
ターン１１の一部が広がってキャパシタを構成してお
り、導体全部がキャパシタ電極１４として動作する。即
ち、通常のリード線の付いた２端子容量素子と異なり、
入出力端子が分離されている超パス型の容量素子となっ
ている。このように、リード線が無いので浮遊リアクタ
ンス（この場合インダクタンス）が小さく自己共振周波
数が高くなる。しかも、電極自体が信号線路を構成して
いるので、信号は必ずキャパシタ内部を通過し従って高
い周波数まで動作可能となる低域通過フィルタを提供す
ることができる。

【００１９】また、本実施例においては、フェライト材
料としてその自然共鳴周波数が遮断周波数に一致するも
のを選択している（実際には、自然共鳴周波数が遮断周
波数以上であればよい）。自然共鳴周波数以上の周波数
帯域では損失が増大するので、これにより遮断周波数以
上の信号成分が吸収されることとなり、反射が少なく遮
断性能の優れたフィルタを得ることができる。

【００２０】フェライトの自然共鳴周波数は、スネーク
の法則によって初透磁率μ₀ で決まり、これは材質固有
の定数である。一般に、フェライトの初透磁率μ₀ は１
００以上であるから、自然共鳴周波数は前述の（３）式
より５６ＭＨｚとなる。従って、このような構造のフィ
ルタは５６ＭＨｚ以下の周波数帯域でしか使用できない
こととなるが、（ａ）デジタル回路における不要信号に
は、５０ＭＨｚ以下の周波数成分が多いこと、（ｂ）本
実施例のごとき構造のフィルタを強誘電体の周波数分散
を利用して構成しても、素材の周波数分散が５０ＭＨｚ
以上なので５０ＭＨｚ以下の周波数で動作する素子を期
待することができないこと、等の理由から、本実施例の
ごとくフェライトを用いた吸収型の低域通過フィルタ
は、強誘電体の周波数分散を利用して構成したフィルタ
では達成できない低い周波数において利用価値の非常に
高いものである。しかも、フェライトは吸収遮断特性が
強誘電体に比して格段に優れているから、本実施例のフ
ィルタはこの点からも有利といえる。

【００２１】本実施例の低域通過フィルタの製造工程に
ついては、図６〜図１１を用いて後に説明する本発明の
他の実施例の場合とほぼ同様であるのでここでは説明を
省略する。

【００２２】図３は本発明の他の実施例としてＴ型２段
低域通過フィルタの構造を概略的に示す分解斜視図であ
り、図４はその等価回路図、図５はその外観斜視図であ
る。

【００２３】これらの図において、３０はフェライトに
よる基板層、３１は基板層３０の上に図示されてないフ
ェライト層と交互に積層されてらせん状に形成された導
体パターンをそれぞれ示しており、この導体パターン３
１によってインダクタ３２、３３、３４及び３５が構成
されている。導体パターン３１の一部は、線路幅が広げ
られた形に形成されており、この幅広の部分がキャパシ
タの内導体電極（キャパシタ電極）３６及び３７を構成
している。

【００２４】フェライト材料としては、例えばニッケル
亜鉛系のフェライト、マグネシウム系のフェライト又は
銅系のフェライト等が用いられ、導体材料としては、例
えば銀、銀パラジウム又はパラジウム等が用いられる。

【００２５】内導体電極３６とこの内導体電極３６に対
して図３には示されていないフェライトを挟んで対向す
る地導体電極３８、３９、４０及び４２とがキャパシタ
４１を構成している。また、内導体電極３７とこの内導
体電極３７に対して図示されていないフェライトを挟ん
でそれぞれ対向する地導体電極４２、４３、４４及び４
５とがキャパシタ４６を構成している。これら地導体電
極は、内導体電極とほぼ等しい幅を有しており、本実施
例においては、導体パターン３１とは異なる層内に形成
されている。なお、本実施例では、内導体電極の両側に
地導体電極が設けられているが、これは片側であっても
よく、その数等についてもフィルタの回路定数に応じて
適宜定められる。

【００２６】基板層３０上には、導電パターン３１の両
端にそれぞれ接続されている入出力端子４７及び４８が
形成されている。これら入出力端子４７及び４８は、図
５からも明らかのように、フィルタの側表面に形成され
た端子電極４９及び５０にそれぞれ電気的に接続されて
いる。また、地導体電極３８、３９、４４及び４５もフ
ィルタの正面に形成された接地端子電極５１に電気的に
接続されている。地導体電極４０、４２及び４３は、フ
ィルタの裏面に形成された図５には示されていない接地
端子電極５２に電気的に接続されている。

【００２７】本実施例の構造においても、インダクタの
導体パターン３１の一部が広がってキャパシタを構成し
ており、導体全部がキャパシタ電極３６及び３７として
動作する。即ち、通常のリード線の付いた２端子容量素
子と異なり、入出力端子が分離されている超パス型の容
量素子となっている。このように、リード線が無いので
浮遊リアクタンス（この場合インダクタンス）が小さく
自己共振周波数が高くなる。しかも、電極自体が信号線
路を構成しているので、信号は必ずキャパシタ内部を通
過し従って高い周波数まで動作可能となる低域通過フィ
ルタを提供することができる。

【００２８】また、本実施例においても、フェライト材
料としてその自然共鳴周波数が遮断周波数に一致するも
のを選択している（実際には、自然共鳴周波数が遮断周
波数以上であればよい）。自然共鳴周波数以上の周波数
帯域では損失が増大するので、これにより遮断周波数以
上の信号成分が吸収されることとなり、反射が少なく遮
断性能の優れたフィルタを得ることができる。さらに、
本実施例のごとくフェライトを用いた吸収型の低域通過
フィルタは、強誘電体の周波数分散を利用して構成した
フィルタでは達成できない低い周波数において利用価値
の非常に高いものである。しかも、フェライトは吸収遮
断特性が強誘電体に比して格段に優れているから、本実
施例のフィルタはこの点からも有利といえる。

【００２９】図１の実施例のフィルタにおいては、その
上下方向に入出力端子を取り付ける構成であるため、小
型化を要求される面実装型のフィルタ素子としては不利
であるが、本実施例においては、２段のフィルタを折り
返すように構成して基板層３０側に入出力端子４７及び
４８の両方を設けているので、小型化された表面実装型
フィルタとなっている。しかも、１段目のＴ型フィルタ
と２段目のＴ型フィルタとの間に共用の地導体電極を配
置しているため、これら地導体電極がこれら両側のフィ
ルタを静電的に遮蔽する効果を生ずることとなる。

【００３０】図６〜図１１の（Ａ）から（Ｒ）は、本実
施例の低域通過フィルタの製造工程を示しており、以下
これらの図を用いて本実施例のフィルタの製造手順を説
明する。

【００３１】まず、図６の（Ａ）に示すように、フェラ
イトシートによる基板層３０を形成し、その上に導電パ
ターンを印刷して入出力端子４７及び４８を形成する。
基板層３０は、その上半分３０ａが低く下半分３０ｂが
これより高い２段構造となっており、両者間は斜めの傾
斜面によって結ばれている。

【００３２】フェライトシートは、例えばニッケル亜鉛
系のフェライト、マグネシウム系のフェライト又は銅系
のフェライトの粉末をメチルセルロース、ブチラール樹
脂等のバインダ及び溶剤と混練りしたペーストを押出成
形やドクターブレード法でシート状に成形するか、又は
印刷によってシート状に成形して得られる。導体パター
ンは、例えば銀、銀パラジウム又はパラジウム等の金属
粉末とバインダからなるペーストを所望のパターンに印
刷することによって得られる。

【００３３】次に、図６の（Ｂ）に示すように、基板層
３０の上半分３０ａ上のみにフェライトシート６０を積
層する。このフェライトシート６０も斜めの傾斜面６０
ａを有している。このフェライトシート６０上に、入出
力端子４７及び４８と電気的にそれぞれ接続される導電
パターン６１及び６２を印刷により形成する。

【００３４】次に、図６の（Ｃ）に示すように、基板層
３０の下半分３０ｂ上のみに通常のフェライトシートよ
り薄い（例えば半分の層厚の）フェライトシート６３を
積層し、その上に導体パターン６４を印刷形成する。こ
の導体パターン６４は、図３に示した地導体電極４５に
相当し、他の導体パターンとは電気的に分離されてい
る。

【００３５】次いで、図７の（Ｄ）に示すように、下半
分側にあるフェライトシート６３上のみにこれも薄いフ
ェライトシート６５を積層し、その上に導電パターン６
１及び６２と電気的にそれぞれ接続される導電パターン
６６及び６７を印刷により形成する。

【００３６】次に、図７の（Ｅ）に示すように、上半分
側にあるフェライトシート６０上に薄い（例えば半分の
層厚の）フェライトシート６８を積層し、その上に導体
パターン６９を印刷形成する。この導体パターン６９
は、図３に示した地導体電極４３に相当し、他の導体パ
ターンとは電気的に分離されている。

【００３７】次に、図７の（Ｆ）に示すように、上半分
側にあるフェライトシート６８上のみにこれも薄いフェ
ライトシート７０を積層し、その上に導電パターン６６
及び６７と電気的にそれぞれ接続される導電パターン７
１及び７２を印刷により形成する。ここで、導電パター
ン７２（及び６７）は、その一部の線路幅が広げられた
形の導体部分７３を有するように形成される。この導体
部分７３が、図３の内導体電極３７に相当しており、フ
ェライトシート６５を挟んで導体パターン６４（地導体
電極４５）に対向し、さらにフェライトシート７０を挟
んで導体パターン６９（地導体電極４３）に対向して配
置されている。本実施例においては、導体部分７３（内
導体電極３７）の幅は、導体パターン６４（地導体電極
４５）及び導体パターン６９（地導体電極４３）の幅に
ほぼ等しく設定されている。

【００３８】以下同様にして、図８〜図１１の（Ｇ）〜
（Ｐ）の工程を処理する。このように、フェライトシー
トと導体パターンとが上半分及び下半分（略半ターン分
づつ）のコイルで交互に積層されかつ各層の導体パター
ン（地導体電極に相当する部分を除く）が相互に接続さ
れて行くことによりらせん状のコイルが積層形成されて
各インダクタ３２〜３５が形成されることとなる。さら
に、内導体電極と地導体電極とにより、キャパシタ４１
及び４６もその途中に同時形成されることとなる。

【００３９】図１１の（Ｑ）においては、接続線７４の
導体パターンを印刷し、インダクタ３３及び３４を最上
部で相互接続して折り返させる。次いで図１１の（Ｒ）
に示すように、その上にフェライトシートを積層して仕
上がったブロックを焼成した後、その側表面に入出力端
子４７及び４８に導通する端子電極４９及び５０を、ま
た、正面（及び裏面）に地導体電極３８、３９、４４及
び４５（４０、４２及び４３）に導通する接地端子電極
５１（５２）を所定のパターンに形成して低域通過フィ
ルタが完成する。

【００４０】端子電極４９及び５０並びに接地端子電極
５１（５２）は、銀又は銀パラジウムを焼き付け、その
上にニッケルめっき又はすずめっきを行うことによって
形成される。

【００４１】以上述べた実施例は、いずれもＴ型低域通
過フィルタに関しているが、本発明が、π型低域通過フ
ィルタ、Ｌ型低域通過フィルタ又はその他の低域通過フ
ィルタであっても適用できることは明らかである。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、低域通過フィルタは、フィルタの遮断周波数以上の
周波数において自然共鳴を示すフェライト内部にらせん
状に形成された導体パターンからなるインダクタと、こ
の導体パターンの一部の幅を広げた形に形成されている
内導体電極及び該内導体電極にフェライトを挟んで対向
する地導体電極によって構成されるキャパシタとを備え
ているため、面実装が容易であり不要周波数成分の吸収
遮断特性の優れている低域通過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】本発明の一実施例としてＴ型低域通過フィルタ
の構造の一部を概略的に示す分解斜視図である。

【図２】図１の低域通過フィルタの等価回路図である。

【図３】本発明の他の実施例としてＴ型２段低域通過フ
ィルタの構造を概略的に示す分解斜視図である。

【図４】図３の低域通過フィルタの等価回路図である。

【図５】図３の低域通過フィルタの外観斜視図である。

【図６】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を説
明する斜視図である。

【図７】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を説
明する斜視図である。

【図８】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を説
明する斜視図である。

【図９】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を説
明する斜視図である。

【図１０】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を
説明する斜視図である。

【図１１】図３の低域通過フィルタの製造工程の一部を
説明する斜視図である。

【図１２】従来のフェライトビーズによるインダクタを
示す斜視図である。

【図１３】フェライト透磁率の周波数特性図である。

【図１４】チップインダクタ素子の一部透視斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０、３０基板層１１、３１導体パターン１２、１３、３２、３３、３４、３５インダクタ１４、３６、３７内導体電極１５、３８、３９、４０、４２、４３、４４、４５地
導体電極１６、４１、４６キャパシタ１７、４７、４８入出力端子５９、５０端子電極５１、５２接地端子電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古林真東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルタの遮断周波数以上の周波数にお
いて自然共鳴を示すフェライト内部にらせん状に形成さ
れた導体パターンからなるインダクタと、該導体パター
ンの一部の幅を広げた形に形成されている内導体電極及
び該内導体電極に前記フェライトを挟んで対向する地導
体電極によって構成されるキャパシタとを備えたことを
特徴とする低域通過フィルタ。
【請求項２】前記インダクタが、前記フェライトによ
る複数の層と複数の略半ターン分のコイルを形成する印
刷導体パターンとの交互積層体であることを特徴とする
請求項１に記載の低域通過フィルタ。