JP2014212296A

JP2014212296A - コモンモードフィルタ

Info

Publication number: JP2014212296A
Application number: JP2013232779A
Authority: JP
Inventors: シム・ウォン・チョル; Won Chul Shim; ユン・チャン; Chan Yoon; ユ・ヨン・スク; Yon-Suk Yu; ウィ・スン・グォン; Seung Gwon Wi
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-11-13
Also published as: US9160297B2; KR101495995B1; CN104113298B; KR20140124627A; US20140312992A1; CN104113298A

Abstract

【課題】本発明は、挿入損失特性をより向上させるために、１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンを含むコモンモードフィルタに関する。
【解決手段】上層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、下層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、を含み、上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが同一次のコイル電極パターンであるコモンモードフィルタを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コモンモードフィルタに関し、より詳細には、コモンモードフィルタの内部のコイル電極パターン構造に関する。

技術の発展により、携帯電話、家電製品、ＰＣ、ＰＤＡ、ＬＣＤなどの電子機器がアナログ方式からデジタル方式に変化されており、処理するデータ量の増加によって高速化されている傾向にある。これにより、高速信号送信インターフェースとしてＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０及び高解像度マルチメディアインターフェース（ｈｉｇｈ―ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＨＤＭＩ）が広範囲に普及されており、個人用コンピュータ及び高画質のデジタルテレビなどの多くのデジタルデバイスに用いられている。

これらインターフェースは、これまで一般的に用いられていたシングルエンド（ｓｉｎｇｌｅ―ｅｎｄ）送信システムと異なって、一対の信号ラインを用いて差動信号（差動モード信号）を送信する差動信号システムを採用する。しかし、デジタル化及び高速化された電子機器は外部からの刺激に敏感である。即ち、外部から小さい異常電圧及び高周波ノイズが電子機器の内部回路に流入される場合、回路の破損や信号の歪曲が発生する。

このような電子機器の回路破損や信号歪曲の発生を防止するために、フィルタを設けて異常電圧及び高周波ノイズが回路に流入されることを防止する。通常、高速の差動信号ラインなどには、コモンモードノイズ（Ｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅｎｏｉｓｅ）を除去するためにコモンモードフィルタ（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅＦｉｌｔｅｒ）が用いられている。

コモンモードノイズは差動信号ラインで発生するノイズであり、コモンモードフィルタは既存のＥＭＩフィルタでは除去できないノイズを除去する。コモンモードフィルタは、家電機器などのＥＭＣ特性及び携帯電話などのアンテナ特性を向上させる。

日本公開特許公報第２０１２-０１５４９４号を参照すると、従来の一般的なコモンモードフィルタは、絶縁樹脂で包まれた１、２次コイル電極パターンの周辺に金属-ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）複合体が満たされて形成される。

ここで、１、２次コイル電極パターンは電磁気的結合を強化するために絶縁樹脂を挟んで積層される。これにより、１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンは垂直方向に互いに向かい合って配置される。

日本公開特許公報第２０１２-０１５４９４号

本発明は上記の構造を有する従来のコモンモードフィルタに比べ、より向上された挿入損失特性を示すコモンモードフィルタを提供することを目的とする。

上記の目的を果たすためになされた本発明は、上層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、下層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、を含み、上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが同一次のコイル電極パターンである、コモンモードフィルタを提供する。

ここで、前記上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが前記１次コイル電極パターンであるか、または前記上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが前記２次コイル電極パターンであることができる。

また、前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンはその中心が垂直方向に同一線上にあるか、または前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンは垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれていることができる。

前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンが垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれている場合、前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンの間の水平中心間隔（ｘ）、及び前記１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンの間の水平中心間隔（Ｌ）の比（ｘ/Ｌ）は０．５未満であることができる。

また、前記上層のコイル電極パターンと下層のコイル電極パターンが互いに接触しない範囲で、前記上層のコイル電極パターンと下層のコイル電極パターンの間の垂直隔離距離（ｈ）、及び前記１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンの間の水平隔離距離（ｗ）の比（ｈ/ｗ）は１．５以下であることができる。

本発明のコモンモードフィルタに含まれたコイル電極パターン構造により、コイル電極パターンの周辺の磁束がより有機的に相互作用することができ、その結果、従来のコモンモードフィルタに比べ挿入損失特性がより向上されることができる。

本発明によるコモンモードフィルタの斜視図である。図１のＩ-Ｉ´線の断面図である。本発明のコイル電極パターンの配置で示される磁束の流れを表示した図面である。本発明の他の実施形態によるコモンモードフィルタの断面図である。図４ａのコイル電極パターンを拡大した図面である。ｘ／Ｌに応じた特性値をグラフで示した図面である。ｈ／ｗに応じた特性値をグラフで示した図面である。ｈ／ｗに応じた特性値をグラフで示した図面である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。

図１は本発明によるコモンモードフィルタの斜視図であり、図２は図１のＩ-Ｉ´線の断面図である。さらに、図面の構成要素は必ずしも縮尺に従って図示されたものではなく、例えば、本発明の理解を容易にするために、図面の一部構成要素のサイズは他の構成要素に比べ誇張されることがある。一方、各図面に表示された同一の参照符号は同一の構成要素を指称し、図示の簡略化及び明瞭化のために、図面は一般的な構成方式を図示して、本発明において説明された実施例の論議を不要に不明瞭にすることを避けるために、公知された特徴及び技術についての詳細な説明は省略する。

図１及び図２を参照すると、本発明によるコモンモードフィルタ１００は、パターンが交互に配置されて形成された１次コイル電極パターン１１０及び２次コイル電極パターン１２０を含むことができる。

前記１次及び２次コイル電極パターン１１０、１２０は磁性体基板１３０を下部において積層された絶縁樹脂層１４０に内設されており、前記絶縁樹脂層１４０上に金属-ポリマー複合体１５０が積層されて磁束の流れを円滑にしている。

前記１次及び２次コイル電極パターン１１０、１２０の構造をより詳細に説明すると、前記１次コイル電極パターン１１０は上層に形成された１次コイル電極パターン１１１及び下層に形成された１次コイル電極パターン１１２で構成され、前記２次コイル電極パターン１２０も上層に形成された２次コイル電極パターン１２１及び下層に形成された２次コイル電極パターン１２２で構成されている。

これにより、前記１次コイル電極パターン１１１及び２次コイル電極パターン１２１は上層でパターンが交互に配置されて形成され、前記１次コイル電極パターン１１２及び２次コイル電極パターン１２２は下層でパターンが交互に配置されて形成されており、上、下層の同一次のコイル電極パターンはビア（不図示）を介して互いに連結されることができる。また、前記１次コイル電極パターン１１０及び２次コイル電極パターン１２０の両端は、それぞれ外部電極端子１６０と連結されて外部回路と導通されることができる。

このような構造の本発明は、上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが同一次のコイル電極パターンであることを特徴とする。例えば、前記上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが、図２に図示されたように、前記１次コイル電極パターン１１０であることができ、またはこれと異なって前記２次コイル電極パターン１２０であることもできる。

ここで、前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンは、その中心が垂直方向に同一線上に位置することができる。

即ち、図２のように、前記上層の１次コイル電極パターン１１１と下層の１次コイル電極パターン１１２が垂直方向に同一線上に位置するように配置され、同様に、前記上層の２次コイル電極パターン１２１と下層の２次コイル電極パターン１２２が垂直方向に同一線上に位置するように配置されることができる。

図３はこのような配置構造でコイル電極パターンの周辺の磁束の流れを表示したものであって、前記１次コイル電極パターン１１０と２次コイル電極パターン１２０に異なる方向の電流、即ち、前記１次コイル電極パターン１１０には紙面に出てくる電流が流れ、前記２次コイル電極パターン１２０には紙面に入る電流が流れることを仮定した。

この場合、図３のように、前記上層の１次コイル電極パターン１１１と下層の１次コイル電極パターン１１２の間の磁束（または前記上層の２次コイル電極パターン１２１と下層の２次コイル電極パターン１２２の間の磁束）が互いに相殺することになり、その結果、差動モードインピーダンスが減少して挿入損失特性が改善される。

一方、前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンは、図４ａ及び図４ｂのように、垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれるように配置されることができる。即ち、上層の１次コイル電極パターン１１１と下層の１次コイル電極パターン１１２が垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれるように配置されて、同様に、前記上層の２次コイル電極パターン１２１と下層の２次コイル電極パターン１２２が垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれるように配置されることができる。

この際、前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンの間の水平中心間隔（ｘ）、及び前記１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンの間の水平中心間隔（Ｌ）の比（ｘ／Ｌ）は０．５未満となるように配置することができる。

下記表１はｘ／Ｌに応じた特性値を示した表であり、図５はこれをグラフ化したものである。

ここで、ｘ／Ｌが０．０であるものは、上層の１次コイル電極パターン１１１と下層の１次コイル電極パターン１１２（または上層の２次コイル電極パターン１２１と下層の２次コイル電極パターン１２２）の間の水平中心間隔（ｘ）が０であるものであり、結局、図２のような配置構造となる。

また、ｘ／Ｌが１．０であるものは、上層の１次コイル電極パターン１１１と下層の２次コイル電極パターン１２２（または上層の２次コイル電極パターン１２１と下層の１次コイルパターン）の中心が垂直方向に同一線上に位置する構造となる。

表１及び図５を参照すると、ｘ／Ｌが１に近いほど、コモンモードインピーダンス（ＣＭ＿Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）はほとんど変化しないがカットオフ周波数（Ｃｕｔｏｆｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が低下し、特に０．５を基点として急激に低くなることが分かる。

このようにコモンモードフィルタのコイル電極パターンが図２や図４のような構造に配置される場合、前記１、２次コイル電極パターン１１０、１２０の周辺の磁束がより有機的に相互作用し、その結果、コモンモードインピーダンス（ＣＭ＿Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が変化することなくカットオフ周波数（Ｃｕｔｏｆｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が一定値以上に維持されて、これにより挿入損失特性が改善されることを確認することができる。

一方、図２や図４のコイル電極パターン構造で、前記上層のコイル電極パターン１１１、１２１と下層のコイル電極パターン１１２、１２２の間の垂直隔離距離（ｈ）、及び前記１次コイル電極パターン１１０と２次コイル電極パターン１２０の間の水平隔離距離（ｗ）の比（ｈ／ｗ）は１．５以下であることができる。

この際、ｈ／ｗが０になると上層のコイル電極パターン１１１、１２１と下層のコイル電極パターン１１２、１２２が互いに接触することを意味するため、前記数値範囲はｈ／ｗが０を超過、即ち、上層のコイル電極パターン１１１、１２１と下層のコイル電極パターン１１２、１２２が互いに接触しない範囲内であることを前提とする。

下記表２はｈ／ｗに応じた特性値を示した表であり、図６及び図７はこれをグラフ化したものである。

表２及び図６、図７を参照すると、ｈ／ｗが０．２５に近いほど、即ち、上層のコイル電極パターン１１１、１２１と下層のコイル電極パターン１１２、１２２が近いほど、カットオフ周波数（Ｃｕｔｏｆｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）及びコモンモードインピーダンス（ＣＭ＿Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が上昇し、ｈ／ｗが１．５０を超過すると、カットオフ周波数及びコモンモードインピーダンスが急激に低下することを確認することができる。

これは、上層のコイル電極パターン１１１、１２１と下層のコイル電極パターン１１２、１２２が近いほど、その間で発生する磁束の損失が減少し、特に、対角線方向に隣接する前記１次コイル電極パターン１１０と２次コイル電極パターン１２０の間の相互効果がさらに大きくなるためである。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合せ、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された特許請求の範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００本発明によるコモンモードフィルタ
１１０１次コイル電極パターン
１１１上層の第１コイル電極パターン
１１２下層の第１コイル電極パターン
１２０２次コイル電極パターン
１２１上層の第２コイル電極パターン
１２２下層の第２コイル電極パターン
１３０磁性体基板
１４０絶縁樹脂層
１５０金属ポリマー複合体
１６０外部電極端子

Claims

上層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、
下層に形成され、パターンが交互に配置された１次コイル電極パターン及び２次コイル電極パターンと、を含み、
上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが同一次のコイル電極パターンである、コモンモードフィルタ。
前記上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが前記１次コイル電極パターンである、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
前記上層の最外側パターンと下層の最外側パターンが前記２次コイル電極パターンである、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンはその中心が垂直方向に同一線上にある、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンは垂直な方向に重なり、その中心が互いにずれている、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
前記上層及び下層に配置された同一次のコイル電極パターンの間の水平中心間隔（ｘ）、及び前記１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンの間の水平中心間隔（Ｌ）の比（ｘ/Ｌ）は０．５未満である、請求項５に記載のコモンモードフィルタ。
前記上層のコイル電極パターンと下層のコイル電極パターンが互いに接触しない範囲で、前記上層のコイル電極パターンと下層のコイル電極パターンの間の垂直隔離距離（ｈ）、及び前記１次コイル電極パターンと２次コイル電極パターンの間の水平隔離距離（ｗ）の比（ｈ/ｗ）は１．５以下である、請求項１に記載のコモンモードフィルタ。