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Dokumentenidentifikation DE102007021950A1 22.11.2007
Titel Filterschaltung und Filterelement
Anmelder TDK Corp., Tokyo, JP
Erfinder Terada, Yuji, Tokyo, JP;
Matsuoka, Dai, Tokyo, JP;
Ishii, Koichi, Tokyo, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 10.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007021950
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse H03H 7/01(2006.01)A, F, I, 20070510, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H03H 1/00(2006.01)A, L, I, 20070510, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Filterschaltung umfasst einen ersten und einen zweiten Varistor, einen Widerstand, einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss und einen Erdanschluss. Der Widerstand ist zwischen dem ersten und dem zweiten Varistor verbunden. Der Eingangsanschluss ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Varistor und dem Widerstand über eine erste Spule verbunden. Der Ausgangsanschluss ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Varistor und dem Widerstand über eine zweite Spule verbunden. Der Erdanschluss ist mit einer Seite des ersten Varistors gegenüber dem Widerstand und mit einer Seite des zweiten Varistors gegenüber dem Widerstand verbunden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterschaltung und ein Filterelement mit einem Varistor und einem Widerstand.

Als herkömmliche Filterschaltung bzw. herkömmliches Filterelement ist zum Beispiel ein mehrschichtiger Chip-Varistor bekannt, der in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 6-45109 angegeben wird. Der mehrschichtige Chip-Varistor der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 6-45109 umfasst einen keramischen Sinterkörper; erste und zweite Innenelektroden, die in dem keramischen Sinterkörper vergraben sind; eine Eingangselektrode, die an einer Endfläche des keramischen Snterkörpers vorgesehen ist und mit einer ersten Innenelektrode verbunden ist; eine Ausgangselektrode, die an der anderen Endfläche des keramischen Sinterkörpers vorgesehen ist und mit einer anderen ersten Innenelektrode verbunden ist; einen Widerstand, der auf der oberen Fläche des keramischen Sinterkörpers vorgesehen und zwischen der Eingangs- und der Ausgangselektrode verbunden ist; und Erdelektroden, die auf Seitenflächen des keramischen Sinterkörpers vorgesehen sind und mit den zweiten Innenelektroden verbunden sind. In einem derartigen mehrschichtigen Chip-Varistor bilden die ersten und zweiten Innenelektroden und der zwischen den ersten und zweiten Innenelektroden gehaltene keramische Schichtteil einen Varistorteil.

Das Filterelement des oben beschriebenen Standes der Technik dämpft hochfrequentes Rauschen durch die Kapazitätskomponente des Varistorteils. Die parasitäre Induktionskomponente, die in Reihe mit dem Varistorteil vorgesehen ist, verschlechtert jedoch die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filterschaltung und ein Filterelement anzugeben, die die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verbessern können.

Die Filterschaltung der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten und einen zweiten Varistor; eine erste und eine zweite Spule; einen Widerstand, der zwischen dem ersten und dem zweiten Varistor verbunden ist; einen Eingangsanschluss, der mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Varistor und dem Widerstand über die erste Spule verbunden ist; einen Ausgangsanschluss, der mit einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Varistor und dem Widerstand über die zweite Spule verbunden ist; und einen Erdanschluss, der mit einer Seite des ersten Varistors gegenüber dem Widerstand und mit einer Seite des zweiten Varistors gegenüber dem Widerstand verbunden ist.

In der Filterschaltung der vorliegenden Erfindung ist also die erste Spule zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Varistor verbunden, während die zweite Spule zwischen dem Ausgangsanschluss und dem zweiten Varistor verbunden ist. Die Spulen sind in Reihe mit Eingangs- und Ausgangsleitungen verbunden, wodurch ein Dämpfungseffekt für hohe Frequenzen erhalten wird. Dadurch wird die Verschlechterung der Dämpfungskennlinie kompensiert, die durch die parasitäre Induktionskomponente in Reihe mit dem ersten und dem zweiten Varistor verursacht wird, sodass die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verbessert wird.

Das Filterelement der vorliegenden Erfindung umfasst eine Varistorschicht, die eine nichtlineare Strom-Spannung-Kennlinie aufweist; eine erste und eine zweite Innenelektrode; eine dritte Innenelektrode mit einem Bereich, der der ersten und der zweiten Innenelektrode gegenüberliegt und dazwischen die Varistorschicht einschließt; einen ersten und einen zweiten inneren Leiter, die eine Spule bilden; einen Widerstand, der zwischen der ersten und der zweiten Innenelektrode verbunden ist; eine Eingangsanschlusselektrode, die mit der ersten Innenelektrode über den ersten inneren Leiter verbunden ist; eine Ausgangsanschlusselektrode, die mit der zweiten Innenelektrode über den zweiten inneren Leiter verbunden ist; und eine Erdanschlusselektrode, die mit der dritten Innenelektrode verbunden ist.

In dem Filterelement der vorliegenden Erfindung ist der erste innere Leiter zwischen der Eingangsanschlusselektrode und der ersten Innenelektrode verbunden, während der zweite innere Leiter zwischen der Ausgangsanschlusselektrode und der zweiten Innenelektrode verbunden ist. Die erste Innenelektrode, die dritte Innenelektrode und die Varistorschicht entsprechend dem ersten Varistor in der oben genannten Filterschaltung, während die zweite Innenelektrode, die dritte Innenelektrode und die Varistorschicht dem zweiten Varistor in der oben genannten Filterschaltung entsprechen. Der erste innere Leiter entspricht der ersten Spule in der oben genannten Filterschaltung, während der zweite innere Leiter der zweiten Spule in der oben genannten Filterschaltung entspricht. Das Filterelement bildet also die oben genannte Filterschaltung. Wie weiter oben genannt, wird die durch die parasitäre Induktionskomponente in Reihe mit dem ersten und dem zweiten Varistor verursachte Verschlechterung in der Dämpfungskennlinie kompensiert, wodurch die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verbessert wird.

Wenn eine Filterschaltung durch zwei Varistoren gebildet wird, und ein Widerstand durch die Varistorschicht, die erste bis dritte Innenelektrode und den Widerstand zu bilden ist, muss ein Verbindungsleiter, der die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse und den Widerstand (die erste und die zweite Innenelektrode) verbindet, in dem mehrschichtigen Körper angeordnet werden. Weil der erste und der zweite innere Leiter, die die Spule bilden, als der oben genannte Verbindungsleiter funktionieren, müssen der erste und der zweite innere Leiter, die die Spule bilden, und der Verbindungsleiter nicht separat in dem mehrschichtigen Körper in dem Filterelement der vorliegenden Erfindung angeordnet werden. Dadurch kann eine Größenreduktion des Elements sichergestellt werden.

Vorzugsweise bilden die Varistorschicht, die erste, die zweite und die dritte Innenelektrode sowie der erste und der zweite innere Leiter einen mehrschichtigen Körper; der Widerstand wird auf einer ersten Fläche parallel zu der Laminierungsrichtung in dem mehrschichtigen Körper vorgesehen; und die Eingangsanschlusselektrode, die Ausgangsanschlusselektrode und die Erdanschlusselektrode werden auf einer zweiten Fläche gegenüber der ersten Fläche in dem mehrschichtigen Körper vorgesehen. Wenn in diesem Fall die Eingangsanschlusselektrode, die Ausgangsanschlusselektrode und die Erdanschlusselektrode mit den entsprechenden Elektroden auf einer Leiterplatte verbunden werden, sind die erste, die zweite und dritte Innenelektrode vertikal in Bezug auf die Leiterplatte angeordnet, sodass eine zwischen den Innenelektroden und den Elektroden der Leiterplatte auftretende Streukapazität reduziert werden kann.

Vorzugsweise sind der erste und der zweite innere Leiter in derselben Schicht in dem mehrschichtigen Körper angeordnet wie die erste, zweite und dritte Innenelektrode. In diesem Fall kann die Filtereinrichtung einfach gebildet werden, indem der erste und der zweite innere Leiter gleichzeitig mit der ersten, zweiten und dritten Innenelektrode ausgebildet werden.

Die vorliegende Erfindung kann die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen in der Filterschaltung und in dem Filterelement verbessern.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, die jeweils beispielhaft sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.

Der weitere Anwendungsumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung verdeutlicht. Es ist jedoch zu beachten, dass die folgende ausführliche Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft erläutert, wobei der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen an denselben vornehmen kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

1 ist eine schematische Seitenansicht eines Filterelements gemäß einer Ausführungsform.

2 ist eine schematische Draufsicht auf das Filterelement von 1.

3 ist eine schematische Rückansicht des Filterelements von 1.

4 ist eine Explosionsansicht des mehrschichtigen Körpers von 1.

5 ist eine Explosionsansicht des mehrschichtigen Körpers von 1.

6 ist ein Diagramm einer äquivalenten Schaltung (Filterschaltung) zu dem Filterelement von 1.

7 ist ein Diagramm einer herkömmlichen Filterschaltung mit Varistoren und einem Widerstand.

8 ist ein Kurvendiagramm, das die Bewertungsergebnisse zu der Dämpfungskennlinie in den Filterelementen zeigt.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Filterschaltung und des Filterelements gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

Das Filterelement gemäß einer ersten Ausführungsform von 1-3 ist ein Antistatikelement des Kugelgitteranordnungstyps.

Das Filterelement 1 umfasst einen mehrschichtigen Körper 2, der im wesentlichen in der Form einer rechteckigen Platte ausgebildet ist. Der mehrschichtige Körper 2 weist eine Vielzahl von Varistorschichten 3 auf, die eine nicht-lineare Strom-Spannung-Kennlinie (Varistorkennlinie) aufwiesen, eine Vielzahl von (hier fünf) Innenelektrodengruppen 4 und eine Vielzahl von (hier fünf) Innenelektrodengruppen 5. Die Innenelektrodengruppen 4 und 5 sind alternierend mit den Varistorschichten 3 angeordnet.

Die Varistorschichten 3 bestehen hauptsächlich aus zum Beispiel ZnO und enthalten weiterhin elementare Substanzen oder Oxide aus Metallen wie etwa Seltenerdmetallen, CO, Elementen der Gruppe IIIb (B, Al, Ga, In), Si, Cr, Mo, Alkalimetallelementen (K, Rb, Cs), Alkalierdmetallelementen (Mg, Ca, Sr und Ba) und ähnlichem als zusätzliche Komponenten.

Wie in 4 gezeigt weist jede der Innenelektrodengruppen 4 eine Innenelektrode 6, Innenelektroden 7, 8 und eine Innenelektrode 9 auf. Die Innenelektrode 6, die Innenelektroden 7, 8 und die Innenelektrode 9 sind entlang einer Richtung (der horizontalen Richtung) senkrecht zu der vertikalen Richtung des mehrschichtigen Körpers 2 mit dazwischen der Varistorschicht 3 laminiert. Die Innenelektroden 6 bis 9 bilden eine längliche Elektrodenstruktur. Die Innenelektroden 7, 8 sind in einer Reihe in derselben Schicht des mehrschichtige Körpers 2 angeordnet. Die Innenelektroden 7, 8 sind derart geführt, dass sie an der oberen Fläche 2a (der Fläche parallel zu der Laminierungsrichtung) des mehrschichtigen Körpers 2 freiliegen, während die Innenelektroden 6, 9 derart geführt sind, dass sie an der unteren Fläche 2b (der Fläche gegenüber der oberen Fläche 2a) des mehrschichtigen Körpers 2freiliegen. Die Innenelektroden 6 bis 9 sind aus einem leitenden Material wie zum Beispiel Pb oder einer Ag/Pb-Legierung ausgebildet.

Die Innenelektrode 7 überlappt Bereiche der Innenelektroden 6, 9 auf einer Endseite, während die Innenelektrode 8 Bereiche der Innenelektroden 6, 9 auf der anderen Endseite überlappt. Deshalb funktionieren die Bereiche zwischen der Innenelektrode 7 und den Innenelektroden 6 und 9 sowie die Bereiche zwischen der Innenelektrode 8 und den Innenelektroden 6 und 9 in der Varistorschicht 3 als Bereiche, die eine Varistorkennlinie aufweisen. Die Innenelektroden 6, 7, 8 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 7 und den Innenelektroden 6 und 9 in der Varistorschicht 3 bilden einen Varistorteil. Die Innenelektroden 6, 8, 9 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 8 und den Innenelektroden 6 und 9 in der Varistorschicht bilden einen anderen Varistorteil.

In derselben Schicht des mehrschichtigen Körpers 2 wie die Innenelektrode 6 sind die inneren Leiter 10, 11, die einen Teil einer Spule bilden, mit dazwischen der Innenelektrode 6 angeordnet. In derselben Schicht des mehrschichtigen Körpers 2 wie die Innenelektrode 9 sind die inneren Leiter 12, 13, die einen Teil einer Spule bilden, mit dazwischen der Innenelektrode 9 angeordnet. Die inneren Leiter 10, 12 bilden eine Spule 14, und die inneren Leiter 11, 13 bilden eine Spule 15.

Die inneren Leiter 10, 11 werden derart geführt, dass sie an der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 auf einer Endseite und an der unteren Fläche 2b auf der anderen Endseite freiliegen. Beide Endseiten der inneren Leiter 12, 13 werden derart geführt, dass sie an der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 freiliegen. Die inneren Leiter 10 bis 13 sind wie die oben beschriebenen Innenelektroden 6 bis 9 aus einem leitenden Material wie zum Beispiel Pb oder einer Ag/Pb-Legierung ausgebildet.

Wie in 5 gezeigt, weist jeder der Innenelektrodengruppen 5 eine Innenelektrode 16, Innenelektroden 17, 18 und eine Innenelektrode 19 auf. Die Innenelektrode 16, die Innenelektroden 17, 18 und die Innenelektrode 19 werden entlang der horizontalen Richtung des mehrschichtigen Körpers 2 mit dazwischen der Varistorschicht 3 laminiert. Die Innenelektroden 16 bis 19 bilden ebenfalls eine längliche Elektrodenstruktur. Die Innenelektroden 17, 18 sind in einer Reihe in derselben Schicht des mehrschichtigen Körpers 2 angeordnet. Die Innenelektroden 17, 18 sind derart geführt, dass sie an der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 freiliegen, während die Innenelektroden 16, 19 derart geführt sind, dass sie an der unteren Fläche 2b des mehrschichtigen Körpers 2 freiliegen. Die Innenelektroden 16 bis 19 sind aus dem gleichen Material ausgebildet wie die weiter oben beschriebenen Elektroden 6 bis 9.

Die Innenelektrode 17 überlappt Bereiche der Innenelektrode 16, 19 auf einer Endseite, und die Innenelektrode 18 überlappt Bereiche der Innenelektroden 16, 19 auf der anderen Endseite. Deshalb funktionieren die Bereiche zwischen der Innenelektrode 17 und den Innenelektroden 16 und 19 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 18 und den Innenelektroden 16 und 19 in der Varistorschicht 3 als Bereiche mit einer Varistorkennlinie. Die Innenelektroden 16, 17, 19 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 17 und den Innenelektroden 16 und 19 in der Varistorschicht 3 bilden einen Varistorteil. Die Innenelektroden 16, 18, 19 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 18 und den Innenelektroden 16 und 19 in der Varistorschicht 3 bilden einen anderen Varistorteil.

In derselben Schicht des mehrschichtigen Körpers 2 wie die Innenelektrode 16 sind die inneren Leiter 20, 21, die einen Teil einer Spule bilden, mit dazwischen der Innenelektrode 16 angeordnet. In derselben Schicht des mehrschichtigen Körpers 2 wie die Innenelektrode 19 sind die inneren Leiter 22, 23, die einen Teil einer Spule bilden, mit dazwischen der Innenelektrode 19 angeordnet. Die inneren Leiter 20, 22 bilden eine Spule 24, und die inneren Leiter 21, 23 bilden eine Spule 25.

Die inneren Leiter 20, 21 sind derart geführt, dass sie an der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 auf einer Endseite und an der unteren Fläche 2b auf der anderen Endseite freiliegen. Beide Endseiten der inneren Leiter 22, 23 sind derart geführt, dass die an der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 freiliegen. Die Innenelektroden 20 bis 23 sind aus demselben leitenden Material ausgebildet wie die weiter oben beschriebenen inneren Leiter 10 bis 13.

Wie in 2 gezeigt, sind die Verbindungselektroden 26, die jeweils einen Endteil des inneren Leiters 10 und einen Endteil des inneren Leiters 12 elektrisch miteinander verbinden, die Verbindungselektroden 27, die jeweils einen Endteil des inneren Leiters 11 und einen Endteil des inneren Leiters 13 elektrisch miteinander verbinden, die Verbindungselektroden 28, die jeweils die Innenelektrode 7 und den anderen Endteil des inneren Leiters 12 elektrisch miteinander verbinden, und die Verbindungselektroden 29, die jeweils die Innenelektrode 8 und den anderen Endteil des inneren Leiters 13 elektrisch miteinander verbinden, auf der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 angeordnet. Diese Verbindungselektroden 26 bis 29 werden durch die Anzahl von Sätzen in Entsprechung zu der Anzahl von Innenelektrodengruppen 4 vorgesehen. Jede der Verbindungselektroden 26 bis 29 weist einen zweischichtigen Aufbau auf, der zum Beispiel aus einer unteren Elektrodenschicht aus Pb oder einer Ag/Pb-Legierung und einer oberen Elektrodenschicht aus Au oder Pt besteht.

Über dem mehrschichtigen Körper 2 sind Widerstände 30 angeordnet, um die entsprechenden Paare von Verbindungselektroden 28 und 29 zu überbrücken. Ein Ende jedes Widerstands 20 ist nämlich elektrisch mit der Innenelektrode 7 verbunden, während das andere Ende mit der Innenelektrode 8 verbunden ist.

Die Widerstände 30 werden durch das Beschichten mit einer Widerstandspaste auf der Basis von Ru, Sn oder La ausgebildet. Als Ru-basierte Widerstandspaste kann eine Paste verwendet werden, in der zum Beispiel ein Glas aus Al2O3-B2O3-SiO2 oder ähnlichem mit RuO2 gemischt ist. Als S–basierte Widerstandspaste kann eine Paste verwendet werden, in der zum Beispiel ein Glas aus Al2O3-B2O3-SiO2 oder ähnlichem mit SnO2 gemischt ist. Als La-basierte Widerstandspaste kann eine Paste verwendet werden, in der zum Beispiel ein Glas aus Al2O3-B2O3-SiO2 oder ähnlichem mit LaB6 gemischt ist.

Verbindungselektroden 31, die jeweils einen Endteil des inneren Leiters 20 und einen Endteil des inneren Leiters 22 elektrisch miteinander verbinden, Verbindungselektroden 32, die jeweils einen Endteil des inneren Leiters 21 und einen Endteil des inneren Leiters 23 elektrisch miteinander verbinden, Verbindungselektroden 33, die jeweils die Innenelektrode 17 und den anderen Endteil des inneren Leiters 22 elektrisch miteinander verbinden, und Verbindungselektroden 34, die jeweils die Innenelektrode 18 und den anderen Endteil des inneren Leiters 23 elektrisch miteinander verbinden, sind auf der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2 angeordnet. Diese Verbindungselektroden 31 bis 34 werden durch die Anzahl von Sätzen in Entsprechung zu der Anzahl von Innenelektrodengruppen 5 vorgesehen. Jede der Verbindungselektroden 31 bis 34 weist wie die weiter oben beschriebenen Verbindungselektroden 26 bis 29 einen zweischichtigen Aufbau auf.

Über dem mehrschichtigen Körpers 2 sind Widerstände 35 derart angeordnet, dass sie die entsprechenden Paare von Verbindungselektroden 33 und 34 überbrücken. Ein Ende jedes Widerstands 35 ist nämlich mit der Innenelektrode 17 verbunden, während das andere Ende mit der Innenelektrode 18 verbunden ist. Die Widerstände 35 sind aus demselben Material wie die weiter oben genannten Widerstände 30 ausgebildet.

In 3 sind die Eingangsanschlusselektroden 36, die jeweils elektrisch mit dem anderen Endteil des inneren Leiters 10 verbunden sind, die Eingangsanschlusselektroden 37, die jeweils elektrisch mit dem anderen Endteil des inneren Leiters 20 verbunden sind, die Ausgangsanschlusselektroden 38, die jeweils elektrisch mit dem anderen Endteil des inneren Leiters 11 verbunden sind, die Ausgangsanschlusselektroden 39, die jeweils elektrisch mit dem anderen Endteil des inneren Leiters 21 verbunden sind, und die Erdanschlusselektroden 40, die elektrisch mit den Innenelektroden 6, 9 und den Innenelektroden 16, 19 verbunden sind, auf der unteren Fläche 2b des mehrschichtigen Körpers 2 angeordnet.

Die Eingangsanschlusselektroden 36, 37, die Ausgangsanschlusselektroden 38, 39 und die Erdanschlusselektroden 40, die zum Beispiel jeweils eine rechteckige Form aufweisen, werden durch die Anzahl von Sätzen (hier fünf) in Entsprechung zu derjenigen der Innenelektrodengruppen 4, 5 vorgesehen. Diese Anschlusselektroden 36 bis 40 sind zum Beispiel aus demselben Material wie die oben beschriebenen Verbindungselektroden 31 bis 34 ausgebildet. Lötkugeln 41 sind auf den entsprechenden Flächen der Anschlusselektroden 36 bis 40 wie in 1 gezeigt ausgebildet. Indem die Lötkugeln 41 mit den Stegen eines externen Substrats (nicht gezeigt) verbunden werden, wird das Filterelement 1 an dem externen Substrat montiert.

Das vorstehend beschriebene Filterelement 1 weist eine Vielzahl von Filterschaltungen 42 wie die in 6 gezeigte auf. Die Filterschaltung 42 weist Varistoren 43, 44 auf, wobei ein Widerstand 45 in Reihe zwischen den Varistoren 43, 44 verbunden ist. Ein Ende der Spule 46 ist mit dem Verbindungspunkt S1 zwischen dem Varistor 43 und dem Widerstand 45 verbunden. Das andere Ende der Spule 46 ist mit einem Eingangsanschluss 47 verbunden. Ein Ende der Spule 48 ist mit dem Verbindungspunkt S2 zwischen dem Varistor 44 und dem Widerstand 45 verbunden. Das andere Ende der Spule 48 mit einem Ausgangsanschluss 49 verbunden. Ein Erdanschluss 50 ist mit den Varistoren 43, 44 auf der Seite gegenüber dem Widerstand 45 verbunden.

Der Varistor 43 entspricht dem Varistorteil, der durch die Innenelektroden 6, 7, 9 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 7 und den Innenelektroden 6 und 9 in der Varistorschicht 3 in dem oben genannten Filterelement 1 gebildet wird. Der Varistor 43 entspricht weiterhin dem Varistorteil, der durch die Innenelektroden 16, 17, 19 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 17 und den Innenelektroden 16 und 19 in der Varistorschicht 3 in dem oben genannten Filterelement 1 gebildet wird. Der Varistor 44 entspricht dem Varistorteil, der durch die Innenelektroden 6, 8, 9 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 8 und den Innenelektroden 6 und 9 in der Varistorschicht 3 in dem oben genannten Filterelement 1 gebildet wird. Der Varistor 44 entspricht weiterhin dem Varistorteil, der durch die Innenelektroden 16, 18, 19 und die Bereiche zwischen der Innenelektrode 18 und den Innenelektroden 16 und 19 in der Varistorschicht 3 in dem oben genannten Filterelement 1 gebildet wird.

Der Widerstand 45 entspricht den Widerständen 30, 35 in dem oben genannten Filterelement 1. Die Spule 46 entspricht den Spulen 14, 24 in dem oben genannten Filterelement 1, Die Spule 48 entspricht den Spulen 15, 25 in dem oben genannten Filterelement 1. Der Eingangsanschluss 47 entspricht den Eingangsanschlusselektroden 36, 37 in dem oben genannten Filterelement 1. Der Ausgangsanschluss 49 entspricht den Ausgangsanschlusselektroden 38, 39 in dem oben genannten Filterelement 1. Der Erdanschluss 50 entspricht der Erdanschlusselektrode 40 in dem oben genannten Filterelement 1.

Im Folgenden wird kurz ein Verfahren zum Herstellen des oben genannten Filterelements 1 beschrieben. Zuerst wird eine vorbestimmte Anzahl von Grünschichten für die oben genannten Varistorschichten 3 hergestellt. Insbesondere wird eine Aufschlämmung hergestellt, indem ein organisches Bindemittel, ein organisches Lösemittel und ähnliches zu einem hauptsächlich aus ZnO bestehenden Varistormaterial hinzugefügt werden, das dann mit einer Rakel auf einen Film aufgetragen wird und trocknen gelassen wird, um die Grünschichten zu bilden.

Dann werden Muster zum Ausbilden der oben genannten Innenelektroden 6 bis 9, der Innenelektroden 16 bis 19 und der inneren Leiter 20 bis 23 auf den Oberflächen der Grünschichten ausgebildet. Diese Muster werden durch das Siebdrucken einer leitenden Paste, die zum Beispiel hauptsächlich aus Pd besteht, auf die Flächen der Grünschichten und das anschließende Trocknen ausgebildet. Auf diese Weise werden die Innenelektrode 6 und die inneren Leiter 10, 11 gleichzeitig ausgebildet, werden die Innenelektrode 9 und die inneren Leiter 12, 13 gleichzeitig ausgebildet, werden die Innenelektrode 16 und die inneren Leiter 20, 21 gleichzeitig ausgebildet und werden die Innenelektrode 19 und die inneren Leiter 22, 23 gleichzeitig ausgebildet, wodurch der Herstellungsprozess für das Filterelement 1 vereinfacht werden kann.

Dann werden die Grünschichten mit den ausgebildeten Mustern und andere Grünschichten ohne Muster in einer vorbestimmten Reihenfolge übereinander geschichtet, um einen mehrschichtigen Körper zu bilden, der dann zu einer vorbestimmten Größe geschnitten wird.

Dann werden die Verbindungselektroden 26 bis 29 und die Verbindungselektroden 31 bis 34 auf der oberen Fläche des mehrschichtigen Körpers ausgebildet, während die Eingangsanschlusselektroden 36, 37, die Ausgangsanschlusselektroden 38, 39 und die Erdanschlusselektroden 40 auf der unteren Fläche des mehrschichtigen Körpers ausgebildet werden. Diese Außenelektroden werden zum Beispiel wie folgt ausgebildet. Eine hauptsächlich aus Pb bestehende leitende Paste wird zu Beginn auf eine Fläche des mehrschichtigen Körpers siebgedruckt und getrocknet, um eine untere Elektrodenschicht zu bilden. Weiterhin wird eine hauptsächlich aus Au oder Pt bestehende leitende Paste auf die Fläche der unteren Elektrodenschicht siebgedruckt und getrocknet, um eine obere Elektrodenschicht zu bilden.

Dann wird der mehrschichtige Körper von den Bindemitteln befreit und gesintert, um den oben genannten mehrschichtigen Körper 2 vorzusehen. Die Grünschichten werden dabei zu den oben genannten Varistorschichten 3. Dann werden Widerstände 30, 35 auf der oberen Fläche 2a des mehrschichtigen Körpers 2ausgebildet. Insbesondere wird die Widerstandspaste zu Beginn auf eine Fläche des mehrschichtigen Körpers 2 siebgedruckt und dann getrocknet und gebacken, um die Widerstände 30, 35 zu bilden.

Danach werden Lötkugeln 41 auf den Eingangsanschlusselektroden 36, 37, den Ausgangsanschlusselektroden 38, 39 und den Erdanschlusselektroden 40 ausgebildet. Auf diese Weise wird das oben genannte Filterelement 1 fertig gestellt.

7 zeigt eine herkömmliche Filterschaltung mit Varistoren und einem Widerstand als Vergleichsbeispiel. Die Filterschaltung 100 in dieser Figur weist einen Schaltungsaufbau ohne die Spulen 46, 48 der oben genannten Filterschaltung 42 auf. Der Eingangsanschluss 47 ist direkt mit dem Verbindungspunkt S1 zwischen dem Varistor 43 und dem Widerstand 45 verbunden, und der Ausgangsanschluss 49 ist direkt mit dem Verbindungspunkt S2 zwischen dem Varistor 44 und dem Wiederstand 45 verbunden. In einer derartigen Filterschaltung 100 ist eine parasitäre Induktionskomponente in Reihe mit den Varistoren 43, 44 vorgesehen, wodurch die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verschlechtert wird.

In der Filterschaltung 42 der vorliegenden Ausführungsform dagegen ist die Spule 46 zwischen dem Verbindungspunkt S1 und dem Eingangsanschluss 47 verbunden und ist die Spule 48 zwischen dem Verbindungspunkt S2 und dem Ausgangsanschluss 49 wie in 6 gezeigt verbunden. Die Spulen 46, 48 sind in Reihe mit Eingangs- und Ausgangsleitungen verbunden, wodurch die Dämpfungskennlinie bei hohen Frequenzen erhalten wird.

Dadurch wird eine Verschlechterung der Dämpfungskennlinie der hohen Frequenzen kompensiert, die durch die parasitäre Induktionskomponente in Reihe mit den Varistoren 43, 44 verursacht wird, sodass die Frequenzkennlinie der Filterschaltung 42 verbessert werden kann.

Wenn dabei die dielektrische Konstante der Spulen 46, 48 kleiner ist, ist die Selbstresonanzfrequenz der Spulen 46, 48 höher, wodurch die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verbessert wird. Deshalb wird vorzugsweise ein Material mit einer niedrigeren dielektrischen Konstante für die Varistorschichten 3 in dem Filterelement 1 verwendet. In dem Filterelement 1 werden die inneren Leiter 10, 12, die die Spule 14 bilden, durch ein leitendes Material gebildet, das hauptsächlich aus Pb besteht und einen hohen Widerstand aufweist, sodass es den Einfluss der Selbstresonanz der Spule 14 abschwächen kann. Dasselbe gilt für die anderen Spulen 15, 24, 25. Folglich kann die Dämpfungskennlinie für hohe Frequenzen verbessert werden.

Die inneren Leiter 10, 12, die die Spule 14 bilden, dienen auch als Verbindungsleiter, die den Widerstand 30 (die Innenelektrode 7) und die Eingangsanschlusselektrode 36 in dem mehrschichtigen Körper 2 miteinander verbinden. Die inneren Leiter 10, 12, die die Spule 14 bilden, werden als Ersatz für einen Verbindungsleiter vorgesehen, der den Widerstand 30 (die Innenelektrode 7) und die Eingangsanschlusselektrode 36 in dem mehrschichtigen Körper 2 miteinander verbindet, sodass die Spule 14 mit einer vorteilhaften Raumeffizienz gebildet wird. Dasselbe gilt für die anderen Spulen 15, 24, 25. Außerdem sind die inneren Leiter 10, 11 in derselben Schicht angeordnet wie die Innenelektrode 6, sind die inneren Leiter 12, 13 in derselben Schicht angeordnet wie die Innenelektrode 16 und sind die inneren Leiter 22, 23 in derselben Schicht angeordnet wie die Innenelektrode 19. Deshalb kann das Filterelement 1 kleiner vorgesehen werden.

Weiterhin weisen die Innenelektroden 6 bis 9 und die Innenelektroden 16 bis 19 längliche Elektrodenstrukturen auf und können deshalb einfach zu den Hauptflächen (der oberen Fläche 2a und der unteren Fläche 2b) des mehrschichtigen Körpers 2 geführt werden, sodass die Außenelektroden wie etwa die Eingangsanschlusselektroden 36, 37, die Ausgangsanschlusselektroden 38, 39, die Erdanschlusselektroden 40 und die Verbindungselektroden 26 bis 29 einfach auf dem mehrschichtigen Körper 2 ausgebildet und angeordnet werden können. Wenn das Filterelement 1 an einem externen Substrat (nicht dargestellt) montiert wird, sind die Innenelektroden 6 bis 9 und die Innenelektroden 16 bis 19 aufrecht in Bezug auf die externe Platte ausgerichtet, wodurch das Auftreten einer Streukapazität zwischen den Innenelektroden und den entsprechenden Elektrodenflächen der externen Platte unterbunden wird.

8 ist ein Kurvendiagramm, das die Auswertungsergebnisse zu der Dämpfungskennlinie in den Filterelementen zeigt. Die durchgezogene Linie P in dem Kurvendiagramm gibt die Auswertungsergebnisse zu der Dämpfungskennlinie in dem Filterelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform wieder, während die Streichlinie Q in dem Kurvendiagramm die Auswertungsergebnisse zu der Dämpfungskennlinie in dem Filterelement des oben genannten Vergleichsbeispiels wiedergibt. In dem Filterelement des Vergleichsbeispiels sind Verbindungsleiter, die die Eingangs- und Ausgangsanschlusselektroden und den Widerstand verbinden, anstelle der die Spulen bildenden inneren Leiter ausgebildet.

Aus dem Kurvendiagramm von 8 wird deutlich, dass zwar einige Fluktuationen gegeben sind, dass jedoch das Filterelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Dämpfung in einem Frequenzband vorsieht, das höher ist als bei dem Filterelement des Vergleichsbeispiels, wodurch die Dämpfungskennlinie verbessert wird. Dadurch wird eindeutig der Effekt der vorliegenden Erfindung belegt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel können die inneren Leiter, die die Spulen bilden, auf Schichten ohne Innenelektroden in dem mehrschichtigen Körper 2 angeordnet werden. Die Anzahl der Windungen einer Spule kann bestimmt werden, indem die Anzahl der Schichten der die Spule bildenden inneren Leiter entsprechend geändert wird.

Die eine Spule bildenden inneren Leiter können miteinander über einen Durchgangslochleiter anstatt über eine Verbindungselektrode verbunden werden. In diesem Fall kann auf die Verbindungselektrode verzichtet werden, wodurch der Freiheitsgrad bei der Anordnung von anderen Elektroden in dem Element erhöht wird. Die Elektroden können einfacher gedruckt werden, sodass das Filterelement einfacher hergestellt werden kann.

Das Filterelement 1 der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein angeordnete Filteranordnung mit einer Vielzahl von Filterschaltungen 42 wie der in 6 gezeigten. Das Filterelement der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf keine spezielle Anordnung beschränkt, sondern kann auch auf nur eine einzelne Filterschaltung angewendet werden.

Aus den vorstehenden Erläuterungen sollte deutlich geworden sein, dass die Erfindung auf verschiedene Weise realisiert werden kann, ohne dass deshalb der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.


Anspruch[de]
Filterschaltung, die umfasst:

einen ersten und einen zweiten Varistor (43, 44),

eine erste und eine zweite Spule (46, 48),

einen Widerstand (45), der zwischen dem ersten und dem zweiten Varistor (43, 44) verbunden ist,

einen Eingangsanschluss (47), der mit einem Verbindungspunkt (S1) zwischen dem ersten Varistor (43) und dem Widerstand (45) über die erste Spule (46) verbunden ist,

einen Ausgangsanschluss (49), der mit einem Verbindungspunkt (V2) zwischen dem zweiten Varistor (44) und dem Widerstand (45) über die zweite Spule (48) verbunden ist, und

einen Erdanschluss (50), der mit einer Seite des ersten Varistors (43) gegenüber dem Widerstand (45) und einer Seite des zweiten Varistors (44) gegenüber dem Widerstand (45) verbunden ist.
Filterelement, das umfasst:

eine Varistorschicht, die eine nicht-lineare Strom-Spannung-Kennlinie aufweist,

eine erste und eine zweite Innenelektrode,

eine dritte Innenelektrode, die einen Bereich gegenüber der ersten und der zweiten Innenelektrode aufweist, wobei dazwischen die Varistorschicht angeordnet ist,

einen ersten und einen zweiten inneren Leiter, die eine Spule bilden,

einen Widerstand, der zwischen der ersten und der zweiten Innenelektrode verbunden ist,

eine Eingangsanschlusselektrode, die mit der ersten Innenelektrode über den ersten inneren Leiter verbunden ist,

eine Ausgangsanschlusselektrode, die mit der zweiten Innenelektrode über den zweiten inneren Leiter verbunden ist, und

eine Erdanschlusselektrode, die mit der dritten Innenelektrode verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Varistorschicht, die erste, die zweite und die dritte Innenelektrode sowie der erste und der zweite innere Leiter einen mehrschichtigen Körper bilden,

wobei der Widerstand auf einer ersten Fläche parallel zu der Laminierungsrichtung in dem mehrschichtigen Körper vorgesehen ist, und

wobei die Eingangsanschlusselektrode, die Ausgangsanschlusselektrode und die Erdanschlusselektrode auf einer zweiten Fläche gegenüber der ersten Fläche in dem mehrschichtigen Körper vorgesehen sind.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite innere Leiter in derselben Schicht in dem mehrschichtigen Körper angeordnet sind wie die erste, zweite und dritte Innenelektrode. Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite innere Leiter in derselben Schicht in dem mehrschichtigen Körper angeordnet sind wie die erste, zweite und dritte Innenelektrode.






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