JPH07122955A

JPH07122955A - ノイズ・フィルタ

Info

Publication number: JPH07122955A
Application number: JP5288829A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ikeda; 毅池田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】極めて小型で優れたノイズ阻止特性を有する
ノイズ・フィルタを得ること。【構成】薄膜誘電体５を挟むように対向配置された少
なくとも２つのスパイラル電極3c、3dおよび4c、4dを切
断し、この切断部位において薄膜誘電体５を貫通する導
体を介して反対側のスパイラル電極3d、3cおよび4d、4c
と接続して、各スパイラル電極の表裏の配置を交互に入
れ換えて、第１のスパイラル電極3c、3dのどの位置にお
いても、隣接および対向する電極が第２のスパイラル電
極4c、4dとなるように構成したフィルタ素子を絶縁基板
１の表面に積層体として形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、デジタル信号を扱う
コンピュータのような各種の電子機器における電源回路
や信号通過回路などに適用してノイズの伝搬を阻止する
ノイズ・フイルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータなどのデジタル信号を扱う
電子機器においは、電源回路や信号通過回路にノイズ・
フイルタが使用されている。

【０００３】このような従来のノイズ・フイルタの一例
として、図５に示すように、セラミックのような板状誘
電体90の両面に２つのスパイラル電極91、92を対向配置
し、一方のスパイラル電極91を通電導体として、端子9
3、94を介して電源回路や信号通過回路へ直列に挿入
し、他方のスパイラル電極92を接地導体として、任意の
一端95を接地する。そして、図６の等価回路図に示すよ
うに、１対のスパイラル電極91、92間に分布容量を形成
するとともに、通電導体となるスパイラル電極91が有す
るインダクタンスによりシャープ・カットオフのローパ
ス・フィルタを形成したものが知られている。

【０００４】近年、携帯電話、携帯用パソコンなどのデ
ィジタル信号を扱う携帯用の電子機器が普及するにつれ
て、ノイズ・フィルタも小型化が要求されている。しか
し、このような従来のフィルタにおいては、誘電体を薄
くして分布容量を増すこと、印刷工程により長いスパイ
ラル電極を形成することには限度があり、著しい小型化
は困難であった。

【０００５】そこで、集積回路と同様な技術および設備
により、大量生産が可能であって、極めて小型のノイズ
・フィルタを得るために、高純度の半導体基板を絶縁基
板として使用し、この高純度の半導体基板の表面に、第
１のスパイラル状電極を形成し、この第１のスパイラル
状電極上に誘電体層を介して第２のスパイラル状電極を
形成したノイズ・フィルタが、本発明者により既に提案
（特願平４−３０４３５４号、特願平４−３１７９７２
号）されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなノ
イズ・フイルタにおいては、図７の断面図に示すよう
に、板状誘電体90の表面に配置した一方のスパイラル電
極91は、他方のスパイラル電極92との間に分布容量C₁を
形成するが、隣接する導体相互間にも存在する静電容量
C₂のために、最外側の導体より最内側の導体まで交流成
分、特に、高い周波数成分が通過するので、高い周波数
帯域にわたって良好な減衰特性を得ることは困難であっ
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明のノイ
ズ・フイルタは、このような問題点を解決するために考
えられたもので、薄膜誘電体を挟むように対向配置され
た少なくとも２つのスパイラル電極を切断し、この切断
部位において薄膜誘電体を貫通する導体を介して反対側
のスパイラル電極と接続して、各スパイラル電極の表裏
の配置を交互に入れ換えて、第１のスパイラル電極のど
の位置においても、隣接および対向する電極が第２のス
パイラル電極となるように構成したフィルタ素子を絶縁
基板の表面に積層体として形成したものである。

【０００８】

【実施例】（第１実施例）この発明のノイズ・フィルタ
の第１実施例を図１の斜視図に基づいて製造工程順に説
明する。 (1) まず、ガラス、合成樹脂、高純度のシリコン・ウエ
ハなどの絶縁基板１を用意する。特に、絶縁基板１に
は、バルク抵抗が大きい高純度のシリコン・ウエハが適
している。

【０００９】(2) このシリコン・ウエハ１の表面に、化
学気相法(ＣＶＤ)により第１層目のシリコン酸化膜(Ｓi
０₂膜)２を形成したのち、(3) この第１層目のシリコン
酸化膜２上に、次の化学気相法の工程に耐え得る金属、
例えば、金、タングステン、モリブデン、タンタル、ニ
オブなどの金属膜を蒸着し、(4) 写真蝕刻法により、金
属膜上に、１ターンごとに切断された状態のスパイラル
状のフォトレジストのパターンを形成し、(5) このフォ
トレジストをマスクにして、１ターンごとに切断された
第１層目のスパイラル状金属電極3cおよび4cを形成した
のち、フォトレジストを洗い落とす（図１のａ）。

【００１０】(6) 切断した各端部をスルーホール接続部
として残し、両スパイラル状金属電極3c、4cの各端部お
よび端子部3aを露出させるように、両スパイラル状金属
電極3c、4cおよび第１層目のシリコン酸化膜２の上に化
学気相法により薄膜誘電体となる第２層目のシリコン酸
化膜５を形成する（図１のｂ）。このとき、スパイラル
状金属電極3a、3bの各端部において、第２層目のシリコ
ン酸化膜５を形成しなかった部分は、スルーホールとな
るものである。

【００１１】(7) この第２層目のシリコン酸化膜５上に
アルミニューム膜を蒸着する。(8) このアルミニューム
膜の表面において、第１層目のスパイラル状金属電極3
c、4c上に沿ってスパイラル状のフォトレジストのパタ
ーンを形成し、(9) このフォトレジストをマスクにし
て、第１層目のスパイラル状金属電極3c、4cの各端部と
スルーホールを介して連続するように第２層目のスパイ
ラル状金属電極3d、4dを形成した後、フォトレジストの
パターンを洗い落とす（図１のｃ）。なお、２層の各ス
パイラル状金属電極3c、3dおよび4c、4dの接続状態の詳
細は、図２の平面図に示すとおりであって、２つのスル
ーホール７を介して電極3c、3dおよび4c、4dの上下の配
置が反転するように接続されている。

【００１２】(10) スルーホールを介して接続した両ス
パイラル状金属電極の外側の端部3a、4aおよび通電導体
となる第２層目のスパイラル状金属電極4dの内側の端部
4eを露出させるように、第２層目のスパイラル状金属電
極3d、4dおよび第２層目のシリコン酸化膜５の上に化学
気相法により絶縁薄膜となる第３層目のシリコン酸化膜
６を形成する（図１のｄ）。

【００１３】(11) シリコン酸化膜６上において、第２
層目のスパイラル状金属電極4dの内側の端部4eと端子部
4bとの間にリード線4fを形成する（図１のｅ）。なお、
第３層目のシリコン酸化膜６を形成することなく、内側
の端部4eと端子部4bとの間をボンディングによって接続
してもよいのである。

【００１４】(12) このような一連の工程を経て、絶縁
基板となる１枚のシリコン・ウエハ１上に積層体として
形成された複数のノイズ・フィルタ素子は、シリコン・
ウエハ１を分割することにより、単一ノイズ・フィルタ
となり、各々の連続した２つのスパイラル状金属電極3
c、3dおよび4c、4dの端子電極3a、4a、4bにボンディン
グしてパッケージに収める。

【００１５】このようなスルーホール７による接続状態
を、対向するスパイラル電極3c、3dおよび4c、4dに沿っ
て切断して示した第３図より明らかなように、２つのス
パイラル電極3c、3dおよび4c、4dは、１ターンごとに交
互に表裏の配置を入れ換えている。

【００１６】さらに、スパイラル電極3c、3dおよび4c、
4dと直交する面で切断して示した第４図の断面図より明
らかなように、第１のスパイラル電極3c、3dのどの位置
においても、隣接する電極および対向する電極は、必ず
第２のスパイラル電極4c、4dとなるように構成されてい
る。

【００１７】（動作）コモン・モードのノイズを抑制す
べき回路に、この発明のノイズ・フイルタを適用する場
合には、電源回路や信号通過回路の途中に端子4aおよび
4bを接続して第２のスパイラル電極4c、4dを通電導体と
して挿入し、端子3aを接地して第１のスパイラル電極3
c、3dを接地導体とする。

【００１８】また、ノーマル・モードのノイズを抑制す
べき回路に適用する場合には、電源回路や信号通過回路
の途中に、第１のスパイラル電極3c、3dの両端部および
第２のスパイラル電極4c、4dの両端部を接続して２つの
スパイラル電極をそれぞれ通電導体として接続する。

【００１９】そして、２つのスパイラル電極3c、3dおよ
び4c、4dの間に有効な電位差を発生させて分布容量を形
成するとともに、通電導体となるスパイラル電極が有す
るインダクタンスにより、ノイズを有効に抑制するロー
パス・フィルタとして動作することができ、疑似分布定
数型ノイズ・フイルタを得ることができる。

【００２０】（第２の実施例）図１ないし図４に示した
実施例においては、薄膜誘電体５の両面にスパイラル電
極を形成した１組のノイズ・フイルタであるが、中間の
薄膜誘電体（絶縁層）を介して２組以上重ね合わせた積
層体とすることができる。

【００２１】下層組の両スパイラル電極の各内側端部を
中間の薄膜誘電体（絶縁層）に設けられたスルーホール
を介して、それぞれ上層組の両スパイラル電極の内側端
部と相互に接続する。このようにして、多層組に形成す
ることにより、インダクタンスおよび／または静電容量
を増加することができる。

【００２２】この場合にも、中間の薄膜誘電体（絶縁
層）を介して対向する第１のスパイラル電極は、どの位
置においても、必ず第２のスパイラル電極となるように
配置することができる。

【００２３】（第３の実施例）以上で説明した第１およ
び第２の実施例においては、この発明のノイズ・フイル
タを部品として構成しているが、これをプリント配線基
板、ＩＣカード基板などの基板上に形成してもよいので
ある。

【００２４】すなわち、電子部品を搭載するプリント配
線基板あるいはＩＣカード基板などの基板自体を絶縁基
板として利用し、その表面に、第１および第２の実施例
で説明したように、２つのスパイラル電極3c、3dおよび
4c、4dを１組あるいは複数組、積層体として形成しても
よいのである。

【００２５】さらに、プリント配線基板上に他の電子部
品とともに、複数のノイズ・フイルタを形成した集合体
を搭載することもできる。

【００２６】（第４実施例）既に集積回路を形成したシ
リコン・ウエハの表面上に、ノイズ・フィルタを立体的
に形成することも可能である。

【００２７】すなわち、既に集積回路を形成したシリコ
ン・ウエハの上に、化学気相法によりシリコン酸化膜を
形成し、このシリコン酸化膜の上に、第１〜第２実施例
で説明した工程を経て、ノイズ・フィルタを形成する。

【００２８】このように、ノイズ・フィルタを立体的に
形成すると、シリコン・ウエハの面積を有効利用するこ
とができる。

【００２９】（その他の実施例）スパイラル状金属電極
のインダクタンスを増加させたい場合には、絶縁基板と
してフェライトのような磁性絶縁体を使用すればよいの
である。

【００３０】また、絶縁基板に複数個のノイズ・フィル
タを形成して、一体化することにより、単一部品であり
ながら、複数ビットの伝送信号より発生するノイズの伝
搬を阻止することができる。

【００３１】２つのスパイラル状金属電極間の薄膜誘電
体の静電気による破壊を防止するために、電極間に放電
ギャップを設けたり、複数の直列接続されたダイオード
を接続してその順方向の閾値電圧以下で動作させたり、
ツェナー・ダイオードを接続すればよいのである。

【００３２】２つのスパイラル状金属電極間に存在する
薄膜誘電体として、シリコン酸化膜に代えて誘電率が比
較的大きいシリコン窒化膜(Ｓi₃Ｎ₄膜)を使用してもよ
いのである。

【００３３】高純度の半導体基板、例えば、高純度のシ
リコン・ウエハは、そのバルク抵抗がスパイラル状金属
電極などの金属導電体に比して極めて高く、絶縁基板と
して充分使用することができる。

【００３４】スパイラル状の各金属電極は、膜厚および
幅に応じた抵抗を有しており、その厚みおよび／または
幅を変えて抵抗を調整することにより、分布定数的な回
路のＱを調整することができる。

【００３５】Ｑが高い場合には、減衰特性において、特
定の周波数で急峻な減衰または共振点をもつが、Ｑが低
い場合には、広い周波数帯域にわたって一様な減衰特性
を得ることができるので、絶縁基板となるシリコン・ウ
エハのバルク抵抗、スパイラル状の金属電極の長さ、厚
み、幅および絶縁性酸化皮膜となるシリコン酸化膜の厚
みなどを選択することにより、所望の減衰特性のノイズ
・フィルタを得ることができる。

【００３６】また、２つのスパイラル状金属電極間の容
量が大き過ぎる場合および／または一方のスパイラル状
電極のインダクタンスが不足する場合には、一方のスパ
イラル状電極の長さを、他方のものより長くすればよい
のである。

【００３７】

【発明の効果】以上で説明したように、この発明のノイ
ズ・フイルタは、薄膜誘電体を介して対向された２つの
スパイラル電極の表裏の配置を１ターンごとに交互に入
れ換えて、第１のスパイラル電極のどの位置において
も、隣接および対向するスパイラル電極は、必ず第２の
電極となるように構成しているので、３端子のノーマル
・モード・フイルタとして、あるいは、４端子のコモン
・モード・ノイズ・フイルタとして使用することによ
り、薄くて小型であるのにもかかわらず、比較的低域通
過性で広帯域の減衰特性を有する疑似分布定数型ノイズ
・フイルタを得ることができる。

【００３８】また、この発明のシリコン・ウエハを絶縁
基板とするノイズ・フィルタによると、集積回路の製造
技術と類似な技術によって製造することができるので、
小型化が容易であり、新たな設備投資を要することな
く、大量生産に適し、廉価に製造することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のノイズ・フィルタの第１実施例を製
造工程順に示した斜視図、

【図２】図１の工程で製造したノイズ・フィルタのスル
ーホール接続部を示す平面図、

【図３】図１の工程で製造したノイズ・フィルタのスパ
イラル電極に沿って切断して示した断面図、

【図４】図１の工程で製造したノイズ・フィルタのスパ
イラル電極と直交する面に沿って切断して示した断面
図、

【図５】従来のノイズ・フィルタの一例を示す表面図
(ａ)、側面図(ｂ)、裏面図(ｃ)、

【図６】従来のノイズ・フィルタの等価回路図、

【図７】従来のノイズ・フィルタのスパイラル電極と直
交する面に沿って切断して示した断面図である。

【符号の説明】

１シリコン・ウエハ（絶縁基板）２、５シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜（誘電体
層） 3c、3d、4c、4d スパイラル状金属電極 3a、4a、4b 端子電極７スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜誘電体を挟むように対向配置された
少なくとも２つのスパイラル電極を切断し、該切断部位
において上記薄膜誘電体を貫通する導体を介して反対側
のスパイラル電極と接続して、各スパイラル電極の表裏
の配置を交互に入れ換えて、第１のスパイラル電極のど
の位置においても、隣接および対向する電極が第２のス
パイラル電極となるように構成したフィルタ素子を絶縁
基板の表面に積層体として形成したことを特徴とするノ
イズ・フイルタ。
【請求項２】一方のスパイラル状電極の少なくとも１
つの端部を接地し、他方のスパイラル状電極の両端を伝
送信号通過回路に直列に接続して、ノーマルモードで動
作させ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】両スパイラル状電極の各両端部を伝送信
号通過回路に直列に接続して、コモンモードで動作させ
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４】絶縁基板として高純度の半導体基板を用
いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のノ
イズ・フィルタ。
【請求項５】絶縁基板として磁性絶縁体基板を用いた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のノイズ
・フィルタ。
【請求項６】絶縁基板に複数個のノイズ・フィルタを
形成して、一体化したことを特徴とする請求項１乃至請
求項３に記載のノイズ・フィルタ。
【請求項７】集積回路が形成されている基板の上に形
成したことを特徴とする請求項１に記載のノイズ・フィ
ルタ。