JP2018061103A - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができるコモンモードノイズフィルタを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明のモンモードノイズフィルタは、積層体１２の内部に形成された第１のコイル１３、第２のコイル１４とを備え、第１のコイル１３を１ターン以上で渦巻状の第１、第２のコイル導体１３ａ、１３ｂ体で構成し、第２のコイル１４を１ターン以上で渦巻状の第３、第４のコイル導体１４ａ、１４ｂで構成し、第２の絶縁体層１１ｂの上面に第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａを形成し、第２の絶縁体層１１ｂに形成された第１、第３のコイル導体１３ａ、１４ａをほぼ平行で互いに短絡しないように形成し、さらに、第１のコイル１３と第２のコイル１４のうち長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積を大きくしたものである。【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等の各種電子機器に使用されるコモンモードノイズフィルタに関するものである。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、図５に示すように、複数の絶縁体層１ａ〜１ｄからなる積層体２と、積層体２の内部に形成された第１のコイル３、第２のコイル４とを備え、第１のコイル３は第１、第２のコイル導体３ａ、３ｂで構成され、第２のコイル４は第３、第４のコイル導体４ａ、４ｂで構成され、同一の絶縁体層１ｂ上に第１のコイル導体３ａと第３のコイル導体４ａが設けられ、他の同一の絶縁体層１ｃ上に第２のコイル導体３ｂと第４のコイル導体４ｂが設けられていた。また、第１のコイル導体３ａと第２のコイル導体３ｂとをビア電極５ａを介して接続して第１のコイル３を構成し、第３のコイル導体４ａと第４のコイル導体４ｂとをビア電極５ｂを介して接続して第２のコイル４を構成していた。また、第１〜第４のコイル導体３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂはそれぞれ積層体２の表面に形成された外部電極（以下、図示せず）と接続されていた。

そして、第１のコイル導体３ａと第３のコイル導体４ａは、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成され、第２のコイル導体３ｂと第４のコイル導体４ｂは、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成されていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００４−３０４１１８号公報

上記した従来のコモンモードノイズフィルタにおいては、第１のコイル３と第２のコイル４とでは、外部電極との接続部近傍の長さやビア電極近傍の引回しの長さが異なるため、第１のコイル３と第２のコイル４との長さが異なり、これにより、両者のインダクタンス値が異なるため、第１のコイル３と第２のコイル４が異なるインダクタンス値をもって磁気結合し、この結果、差動（ディファレンシャル）信号が入力されると、第１のコイル３と第２のコイル４を通るそれぞれの信号間の、振幅及び位相の差動バランスが理想状態（振幅差ゼロ及び位相差１８０度）からずれることになり、この結果、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力される割合が高くなるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができるコモンモードノイズフィルタを提供することを目的とするものである。

上記目的を解決するために本発明は、第１のコイルと第２のコイルのうち長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積を大きくした。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、長さが長いコイルのインダクタンス値や直流抵抗値を下げることができるため、第１のコイルと第２のコイルが同じインダクタンス値をもって磁気結合し、これにより、差動信号が入力されても、第１のコイルと第２のコイルを通るそれぞれの信号間の、振幅及び位相の差動バランスが理想状態からずれることを防止できるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 同コモンモードノイズフィルタの主要部の断面図 本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図 同コモンモードノイズフィルタの主要部の断面図 従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図である。

本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタは、図１に示すように、第１〜第５の絶縁体層１１ａ〜１１ｅと、第１〜第５の絶縁体層１１ａ〜１１ｅからなる積層体１２と、積層体１２の内部に形成された第１のコイル１３、第２のコイル１４とを備え、第１のコイル１３を第１のコイル導体１３ａ、第２のコイル導体１３ｂで構成し、第２のコイル１４を第３のコイル導体１４ａ、第４のコイル導体１４ｂで構成し、第２の絶縁体層１１ｂ上に第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａとを設け、第３の絶縁体層１１ｃ上に第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂとを設けている。

また、第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａは、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成し、第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂは、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成している。

上記構成において、前記第１〜第５の絶縁体層１１ａ〜１１ｅは、下から順に積層され、方形状でシート状に構成されている。これらを積層することによって積層体１２が構成される。

ここで、第２〜第４の絶縁体層１１ｂ〜１１ｄは、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、ガラスセラミック等の非磁性材料で構成され、第１、第５の絶縁体層１１ａ、１１ｅは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料で構成されている。

なお、第１〜第５の絶縁体層１１ａ〜１１ｅの枚数は、図１に記載の枚数に限定されない。また、磁性材料で構成されている第１、第５の絶縁体層１１ａ、１１ｅは無くてもよいし、第１、第５の絶縁体層１１ａ、１１ｅの代わりに、磁性体層と非磁性体層とを交互に積層したものとしてもよい。

また、前記第１のコイル１３は、ともに１ターン以上の渦巻状の第１のコイル導体１３ａと第２のコイル導体１３ｂとで構成される。第１のコイル導体１３ａは、第２の絶縁体層１１ｂの上面に形成され、第２のコイル導体１３ｂは、第３の絶縁体層１１ｃの上面に形成され、第１のコイル導体１３ａと第２のコイル導体１３ｂは第１のビア電極１５ａを介して電気的に接続される。

さらに、前記第２のコイル１４は、ともに１ターン以上の渦巻状の第３のコイル導体１
４ａと第４のコイル導体１４ｂとで構成される。第３のコイル導体１４ａは、第２の絶縁体層１１ｂの上面に形成され、第４のコイル導体１４ｂは、第３の絶縁体層１１ｃの上面に形成され、第３のコイル導体１４ａと第４のコイル導体１４ｂは第２のビア電極１５ｂを介して電気的に接続される。

第１、第２のビア電極１５ａ、１５ｂは、第３の絶縁体層１１ｃに形成されている。

そして、第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａは、第２の絶縁体層１１ｂの上面において、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成され、第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂは、第３の絶縁体層１１ｃの上面において、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成される。

すなわち、積層体１２の積層方向と直交する方向から見て、第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａとが交互に配置され、第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂとが交互に配置される。

積層体１２の両端面には４つの外部電極が設けられ、第１〜第４のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂのそれぞれの端部と接続されている。

第１〜第４のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、印刷、めっき等の方法で形成することができる。

ここで、第１のコイル導体１３ａと第２のコイル導体１３ｂで構成される第１のコイル１３のトータルの長さが、第３のコイル導体１４ａと第４のコイル導体１４ｂで構成される第２のコイル１４のトータルの長さより長い場合、図２に示すように、第１のコイル１３を構成するコイル導体の高さを、第２のコイル１４を構成するコイル導体の高さより高くして、第１のコイル１３を構成するコイル導体の断面積を、第２のコイル１４を構成するコイル導体の断面積より大きくしている。このとき、コイル導体の幅は同一とする。

なお、図２は、第１、第２のコイル１３、１４としての第１、第３のコイル導体１３ａ、１４ａと、第２の絶縁体層１１ｃの断面を模式的に表した図面である。

ここでは、第１のコイル１３のトータルの長さが、第２のコイル１４のトータルの長さより長い場合を示したが、逆に第２のコイル１４のトータルの長さが、第１のコイル１３のトータルの長さより長い場合は、第２のコイル１４を構成するコイル導体の断面積を、第１のコイル１３を構成するコイル導体の断面積より大きくする。

第１のコイル１３のトータルの長さと、第２のコイル１４のトータルの長さのどちらが長いかは、外部電極近傍の長さやビア電極１５ａ、１５ｂ近傍の引き回し方によるため、一概に断定はできない。

さらに、断面積を異なるようにするために、図２ではコイル導体の高さを異なるようにしたが、幅を異なるようにしてもよい。

上記したように本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタにおいては、第１のコイル１３と第２のコイル１４のうち長さが長い方のコイルを構成するコイル導体の断面積を大きくしているため、長さが長いコイルのインダクタンス値、直流抵抗値を下げることができ、これにより、第１のコイル１３と第２のコイル１４が同じインダクタンス値をもって磁気結合し、差動信号が入力されても、第１のコイル１３と第２のコイル１４を通るそれぞれの信号間の、振幅及び位相の差動バランスが理想状態からずれること
を防止でき、この結果、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができるという効果が得られるものである。

また、第１のコイル１３と第２のコイル１４との断面積を変更することにより、各コイルの特性インピーダンスも調整することが可能となる。特性インピーダンスは各通信規格に応じて所定の範囲が定められており、差動信号の品質波形を均一にするためには、第１のコイル１３と第２のコイル１４との特性インピーダンス差分は少ないほうが望ましい。本発明によれば、上記のように特性インピーダンスを調整する効果も有する。

なお、図１では、第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａ、第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂの両方を、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成しているが、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成するのを第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａのみとしてもよい。

さらに、第５のコイル導体１６ａと第６のコイル導体１６ｂで構成された第３のコイル１６を設けてもよい。

このとき、第５のコイル導体１６ａを第２の絶縁体層１１ｂ上に形成し、第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａに対してほぼ平行で互いに短絡しないように配置し、第６のコイル導体１６ｂを第３の絶縁体層１１ｃ上に形成し、第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂに対してほぼ平行で互いに短絡しないように配置する。

第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１６のうち、最も長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ１、次に長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ２、最も長さが短いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ３とすると、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３の関係となっている。

コイルが３つの場合でも、３つのコイルが同じインダクタンス値をもって磁気結合するため、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、図３に示すように、第３のコイル１６を形成し、第２の絶縁体層１１ｂの下面に第３のコイル１６を構成する第５のコイル導体１６ａを形成し、第３の絶縁体層１１ｃの下面に第３のコイル１６を構成する第６のコイル導体１６ｂを形成した点である。

すなわち、第５のコイル導体１６ａは第２の絶縁体層１１ｂと異なる絶縁体層に、第６のコイル導体１６ｂを第３の絶縁体層１１ｃと異なる絶縁体層に形成している。

このとき、第５のコイル導体１６ａは、非磁性材料からなる第６の絶縁体層１１ｆの上面に形成され、第６のコイル導体１６ｂは、非磁性材料からなる第７の絶縁体層１１ｇの上面に形成される。第６の絶縁体層１１ｆの上面には第５のコイル導体１６ａのみが、第７の絶縁体層１１ｇの上面には第６のコイル導体１６ｂのみが設けられる。

すなわち、第２の絶縁体層１１ｂの上面において、ほぼ平行で互いに短絡しないように
形成された第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａの下方に、１つの第５のコイル導体１６ａが設けられ、第３の絶縁体層１１ｃの上面において、ほぼ平行で互いに短絡しないように形成される第２のコイル導体１３ｂと第４のコイル導体１４ｂの下方に（かつ第１のコイル導体１３ａと第３のコイル導体１４ａの上方に）、１つの第６のコイル導体１６ｂが設けられる。

第５のコイル導体１６ａ、第６のコイル導体１６ｂは、１ターン以上の渦巻状で、第３のビア電極１５ｃを介して互いに接続される。

図４は、第１、第２のコイル１３、１４としての第１、第３のコイル導体１３ａ、１４ａと、第２の絶縁体層１１ｃ、および第３のコイル１６としての第５のコイル導体１６ａと、第６の絶縁体層１１ｆの断面を模式的に表した図面である。

第１のコイル導体１３ａ、第３のコイル導体１４ａ、第５のコイル導体１６ａは、互いの距離が略同一で、第１、第２、第３のコイル１３、１４、１６の互いの磁気結合のバランスをよくすることができ、かつ差動信号を劣化させることがなくなる。

第２のコイル導体１３ｂ、第４のコイル導体１４ｂ、第６のコイル導体１６ｂについても同様である。

第５のコイル導体１６ａ、第６のコイル導体１６ｂの断面積は、コイルのトータルの長さが短いコイルを構成するコイル導体と同じとなっている（図４では、第１のコイル１３のトータルの長さが、第２のコイル１４のトータルの長さより長く、第２のコイル１４を構成する第３のコイル導体１４ａと同じ断面積となっている場合を示す）。

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１のコイル１３と第２のコイル１４のうち長さが長い方のコイルを構成するコイル導体の断面積を大きくすると、長さが長いコイルのインダクタンス値、直流抵抗値を下げることができ、これにより、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができる。

また、このように、第３のコイル１６をさらに設けることによって、高速な伝送方式であるｍｉｐｉＣ−ＰＨＹ規格（３本の伝送ラインを用いて、送信側から各伝送ラインに異なる電圧を送り、受信側で各ライン間の差分をとることで差動出力をする方式）に採用可能となる。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、入力された差動信号成分がコモンモードに変換され出力されることを防ぐことができるという効果を有するものであり、特にデジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等に使用される小形で薄型のコモンモードノイズフィルタ等において有用となるものである。

１１ａ〜１１ｇ 絶縁体層
１２ 積層体
１３ 第１のコイル
１３ａ 第１のコイル導体
１３ｂ 第２のコイル導体
１４ 第２のコイル
１４ａ 第３のコイル導体
１４ｂ 第４のコイル導体
１６ 第３のコイル
１６ａ 第５のコイル導体
１６ｂ 第６のコイル導体

Claims (3)

1. 複数の絶縁体層からなる積層体と、前記積層体の内部に形成された第１のコイル、第２のコイルとを備え、前記第１のコイルを少なくとも１つの１ターン以上で渦巻状のコイル導体で構成し、前記第２のコイルを少なくとも１つの１ターン以上で渦巻状のコイル導体で構成し、同一の前記絶縁体層の上面に前記第１のコイルを構成するコイル導体と前記第２のコイルを構成するコイル導体を形成し、前記同一の前記絶縁体層に形成されたコイル導体をほぼ平行で互いに短絡しないように形成し、さらに、前記第１のコイルと前記第２のコイルのうち長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積を大きくしたコモンモードノイズフィルタ。
2. 第３のコイルを構成するコイル導体を、前記第１のコイルを構成するコイル導体と前記第２のコイルを構成するコイル導体が形成された前記絶縁体層とは同一の前記絶縁体層に形成し、第３のコイルを構成するコイル導体を他のコイル導体とほぼ平行で互いに短絡しないようにし、前記第１のコイル、前記第２のコイル、前記第３のコイルのうち長さが最も長いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ１、次に長さが長いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ２、最も短いコイルを構成するコイル導体の断面積をＳ３としたとき、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３の関係となっている請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
3. 第３のコイルを構成するコイル導体を、前記第１のコイルを構成するコイル導体と前記第２のコイルを構成するコイル導体が形成された前記絶縁体層とは異なる前記絶縁体層に形成し、前記第１のコイルを構成するコイル導体、前記第２のコイルを構成するコイル導体、前記第３のコイルを構成するコイル導体の、互いの距離を略同一とした請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。