CN104113298A - 共模滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共模滤波器。该共模滤波器具有改进的插入损耗特性。该共模滤波器包括：形成在上层并交替地布置的第一线圈电极图案和第二线圈电极图案；以及形成在下层并交替地布置的第一线圈电极图案和第二线圈电极图案，其中，上层的最外面的图案和下层的最外面的图案是具有相同次序的线圈电极图案。

Description

共模滤波器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年4月17日提交的题为“共模滤波器”的韩国专利申请第10-2013-0042384号的权益，其全部内容通过引用结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及共模滤波器，更具体地，涉及共模滤波器中的线圈电极图案结构。

背景技术

随着技术的发展，诸如移动电话、家用电器、个人计算机（PC）、个人数字助理（PDA）、液晶显示器（LCD）等电子装置已从模拟方案变革为数字方案并且由于数据处理量增加而提高了电子装置的速度。因此，通用串行总线（USB）2.0、USB3.0和高清晰度多媒体接口（HDMI）作为高速信号传输接口已广泛地普及并且已用于诸如个人计算机和数字高清晰度电视等的多种数字装置中。

这些接口采用利用一对信号线传输差分信号（差模信号）的差分信号系统，该系统不同于已普遍使用很长时间的单端传输系统。然而，数字化并且速度提升的电子装置对来自外界的激励灵敏。即，在异常电压和高频噪声从外界传入电子装置的内部电路的情况下，可能会损坏电路并且可能使信号失真。

为了避免对电子装置的电路造成损坏以及信号失真的产生，安装滤波器以防止高频噪声引入电路中。通常，共模滤波器已用于高速差分信号线等中，以去除共模噪声。

共模噪声表示在差分信号线中产生的噪声，以及共模滤波器去除可能未被现有的电磁干扰（EMI）滤波器所去除的噪声。共模滤波器有助于改进家用电器等的EMI特性，以及改进蜂窝电话等的天线特性。

参照日本专利特开第2012-015494号，根据现有技术的普通滤波器包括填充在由绝缘树脂封住的第一和第二线圈电极图案周围的金属-聚合物复合材料。

这里，在堆叠第一和第二线圈图案的同时使得在其间具有绝缘树脂，以便增强其间的电磁耦合。因此，第一和第二线圈电极图案被布置成在垂直方向上彼此面对。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开第2012-015494号

发明内容

本发明的一个目标是提供一种与根据现有技术具有上述结构的共模滤波器相比，具有改进的插入损耗特性的共模滤波器。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种共模滤波器，包括：形成在上层并且交替地布置的第一和第二线圈电极图案；以及形成在下层并且交替地布置的第一和第二线圈电极图案，其中，上层的最外面的图案和下层最外面的图案是具有相同次序的线圈电极图案。

上层的最外面图案和下层的最外面图案可以是第一线圈电极图案或者第二线圈电极图案。

布置在上层和下层的、并且具有相同次序的线圈电极图案可具有在垂直方向上位于同一条线上的中心，或者在垂直方向上彼此重叠，但具有不重叠的中心。

在布置于上层和下层的、并且具有相同次序的线圈电极图案在垂直方向上彼此重叠但中心彼此不重叠的情况下，布置于上层和下层的、并且具有相同次序的线圈电极图案之间的水平中心间距x与在第一和第二线圈电极图案之间的水平中心间距L的比值（x/L）可小于0.5。

在上层的线圈电极图案和下层的线圈电极图案彼此未接触的范围内，上层线圈电极图案与下层线圈电极图案之间的垂直间隔距离h与第一和第二线圈电极图案之间的水平间隔距离w的比值（h/w）可为1.5以下。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的共模滤波器的透视图；

图2是沿着图1的线I-I’截取的剖视图；

图3是示出了在配置有根据本发明的示例性实施方式的线圈电极图案中产生的磁通量流（magnetic flux flow）的示图；

图4A是根据本发明的另一实施方式的共模滤波器的剖视图；

图4B是图4A的线圈电极图案的放大示图；

图5是示出了取决于x/L的特征值的图表；以及

图6和图7是示出了取决于h/w的特征值的图表。

具体实施方式

参照附图，通过以下对示例性实施方式的描述，本发明的种种优点和特征以及其实现方法将变得显而易见。然而，可以按照多个不同形式对本发明进行修改并且本发明并不局限于本文所阐述的示例性实施方式。提供这些示例性实施方式以使本公开透彻和完整，进而向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。

本说明书中使用的术语是为了解释实施方式，而不是对本发明进行限制。除非有明确的相反描述，否则在本说明书中的单数形式也包括复数形式，词“包含（comprise）”和诸如“包含（comprises）”或者“包含（comprising）”的变形将被理解为包括所述的构成、步骤、操作和/或元件，但并不排除任何其他的构成、步骤、操作和/或元件。

图1是根据本发明的示例性实施方式的共模滤波器的透视图；图2是沿着图1的线I-I’截取的剖视图。此外，附图中所示的元件无需按比例示出。例如，与其他元件相比，附图中所示的一些元件的尺寸可被放大以便有利于对本发明实例性实施方式的理解。同时，通篇附图中，将使用相同的参考标号描述相同的元件。为了说明的简化和明白，将在附图中示出总体构造方案，以及为了避免使本发明的示例性实施方式的讨论变得不必要的晦涩，可省略本领域中众所周知的特征和技术的详细描述。

参照图1和图2，根据本发明的示例性实施方式的共模滤波器100可被配置为包括具有交替布置图案的第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120。

第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120被嵌入堆叠在磁基板130上的绝缘树脂层140中，以及金属-聚合物复合材料150被堆叠在绝缘树脂层140上使得磁通量流平滑。

将在下面详细描述第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120的结构。第一线圈电极图案110包括形成在上层的第一线圈电极图案111和形成在下层的第一线圈电极图案112，第二线圈电极图案120也包括形成在上层的第二线圈电极图案121和形成在下层的第二线圈电极图案122。

因此，第一线圈电极图案111和第二线圈电极图案121可交替地布置在上层，第一线圈电极图案112和第二线圈电极图案122可被交替地布置在下层，以及具有相同次序的线圈电极图案可通过通孔（未示出）彼此连接。此外，第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120两者的远端可分别连接到外部电极端子160，从而与外部电路传导。

在该结构中，本发明的特征在于：上层的最外面图案和下层的最外面图案是具有相同次序的线圈电极图案。例如，上层的最外面图案和下层的最外面图案可以是图2中所示的第一线圈电极图案110。可替代地，上层的最外面图案和下层的最外面图案可以是第二线圈电极图案120。

这里，在上层以及下层布置的、并且具有相同次序的线圈电极图案可具有在垂直方向上位于同一线上的中心。

即，如图2中所示，上层的第一线圈电极图案111和下层的第一线圈电极图案112可被布置为在垂直方向上位于同一条线上。同样地，上层的第二线圈电极图案121和下层的第二线圈电极图案122可被布置为在垂直方向上位于同一条线上。

在图3中示出了在按照如上所述的线圈电极图案所布置的结构的线圈电极图案周围的磁通量流，假定第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120中的电流的流动方向不同。即，假定在第一线圈电极图案110中流动出离纸面的电流，而在第二线圈电极图案120中流动进入纸面的电流。

在这种情况下，如图3所示，上层的第一线圈电极图案111和下层的第一线圈电极图案112之间的磁通量（或者上层的第二线圈电极图案121和下层的第二线圈电极图案122之间的磁通量）彼此抵消。因此，差模阻抗降低，从而改进插入损耗特性。

同时，如图4A和图4B所示，布置在上层和下层的并且具有相同次序的线圈电极图案可在垂直方向上彼此重叠，但具有彼此未对准的中心。即，将上层的第一线圈电极图案111和下层的第一线圈电极图案112布置为使得它们在垂直方向上彼此重叠，但具有彼此未对准的中心。同样的，将上层的第二线圈电极图案121和下层的第二线圈电极图案122布置为使得它们在垂直方向上彼此重叠，但具有彼此未对准的中心。

在这种情况下，布置在上层和下层的并且具有相同次序的线圈电极图案之间的水平中心间距x与第一线圈电极图案和第二线圈电极图案之间的水平中心间距L的比值（x/L）可小于0.5。

下表1是示出取决于x/L的特征值的表，图5是示出特征值的曲线图。

【表1】

这里，当x/L等于0.0时，上层的第一线圈电极图案111与下层的第一线圈电极图案112（或者上层的第二线圈电极图案121与下层的第二线圈电极图案122）之间的水平中心间距x等于0，这对应于图2所示结构相同的结构。

此外，当x/L等于1.0时，上层的第一线圈电极图案111和下层的第二线圈电极图案122（或者上层的第二线圈电极图案121和下层的第一线圈电极图案）的中心在垂直方向上位于同一线上。

从表1和图5可以理解，随着x/L变得接近于1，共模阻抗（CM_阻抗）几乎不改变，但截止频率（Cutoff frequency）降低，并且尤其是自x/L等于0.5该截止频率骤降。

可以确认的是，在共模滤波器的线圈电极图案以如上所述的图2或者图4A和图4B的结构进行布置的情况下，第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120周围的磁通量更有组织地（organically）彼此相互作用，使得截止频率被保持为常数值，而共模阻抗未发生变化，因此，改进了插入损耗特性。

同时，在图2或者图4A和图4B的结构中，上层的线圈电极图案111和线圈电极图案121与下层的线圈电极图案112和线圈电极图案122之间的垂直间隔距离h与第一线圈电极图案110和第二线圈电极图案120之间的水平间隔距离的比值（h/w）可为1.5以下。

这里，当h/w是0时，这意味着上层的线圈电极图案111和线圈电极图案121与下层的线圈电极图案112和线圈电极图案122彼此接触。因此，假定上述数字范围是h/w超过0的范围，即，上层的线圈电极图案111和线圈电极图案121与下层的线圈电极图案112和线圈电极图案122彼此不接触。

下表2是示出取决于h/w的特征值的表，图6和图7是示出特征值的曲线图。

【表2】

比值[x/L]	CM_阻抗[Ω]	截止频率(Cutoff frequency)[GHz]
			0.25	35.78	9.3128
0.40	35.22	8.995
			0.55	34.83	8.531
0.70	33.43	8.185
			0.85	33.99	7.925
1.00	33.33	7.674
			1.50	31.86	7.345
2.00	26.67	5.961

从表2以及图6和图7可以确认，随着h/w变得接近0.25，即，上层的线圈电极图案111和线圈电极图案121与下层的线圈电极图案112和线圈电极图案122变得彼此接近，截止频率（Cutoff frequency）和共模阻抗（CM_阻抗）增加，并且当h/w超过1.50时，截止频率和共模阻抗骤降。

原因如下，随着上层的线圈电极图案111和121与下层的线圈电极图案112和122变得彼此接近，上层的线圈电极图案111和121与下层的线圈电极图案112和122之间的磁通量的损失减少，尤其是对角线方向上彼此相邻的第一线圈电极图案110与第二线圈电极图案120之间的相互作用进一步增强。

线圈电极图案周围的磁通量通过包含在根据本发明的示例性实施方式的共模滤波器中的线圈电极图案的结构更加有组织地相互作用，因此，与根据现有技术的滤波器相比，这使得易于进一步改进插入损耗特性。

已经结合目前对实用示例性实施方式所考虑内容描述了本发明，虽然已经描述了本发明的示例性实施方式，但是还可以将本发明用于各种其他的组合、修改和环境中。换言之，在本发明书所公开的发明的原理范围、本公开的等同范围和/或在本发明从属领域中的技术和知识的范围内，还可对本发明进行改变或者改进。已提供上述示例性实施方式以解释用最佳结构实施的本发明。因此，在使用诸如本发明的其它发明时，它们也可用本发明从属领域内众所周知的其它结构实施，以及它们也可根据特定应用领域和本发明的用法所需要的各种形式进行修改。因此，应当理解，本发明不对所公开的实施方式进行限制。应当理解，其他的实施方式也包含在所附权利要求的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种共模滤波器，包括：

形成在上层并且交替布置的第一线圈电极图案和第二线圈电极图案；以及

形成在下层并且交替布置的第一线圈电极图案和第二线圈电极图案；

其中，所述上层的最外图案和所述下层的最外图案是具有相同次序的线圈电极图案。

2.根据权利要求1所述的共模滤波器，其中，所述上层的所述最外图案和所述下层的所述最外图案是所述第一线圈电极图案。

3.根据权利要求1所述的共模滤波器，其中，所述上层的所述最外图案和所述下层的所述最外图案是所述第二线圈电极图案。

4.根据权利要求1所述的共模滤波器，其中，具有相同次序的、布置在所述上层的所述线圈电极图案和布置在所述下层的所述线圈电极图案具有在垂直方向上位于同一条线上的中心。

5.根据权利要求1所述的共模滤波器，其中，具有相同次序的、布置在所述上层的所述线圈电极图案和布置在所述下层的所述线圈电极图案在垂直方向上彼此重合但具有彼此未对准的中心。

6.根据权利要求5所述的共模滤波器，其中，具有相同次序的、布置在所述上层的所述线圈电极图案和布置在所述下层的所述线圈电极图案之间的水平中心间距x与所述第一线圈电极图案和所述第二线圈电极图案之间的水平中心间距L的比率（x/L）小于0.5。

7.根据权利要求1所述的共模滤波器，其中，在所述上层的所述线圈电极图案与所述下层的所述线圈电极图案未彼此接触的范围内，所述上层的所述线圈电极图案与所述下层的所述线圈电极图案之间的垂直间隔距离h与所述第一线圈电极图案和所述第二线圈电极图案之间的水平间隔距离w的比率（h/w）是1.5以下。