JP2020184571A

JP2020184571A - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP2020184571A
Application number: JP2019087961A
Authority: JP
Inventors: 吉晴大森; Yoshiharu Omori
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12

Abstract

【課題】本発明は、信号の劣化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。【解決手段】本発明のモンモードノイズフィルタは、複数の非磁性体層１１ａ〜１１ｇと、前記複数の非磁性体層１１ａ〜１１ｇに形成された複数のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂとを備え、前記複数のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ同士を電気的に接続することによって互いに独立する第１〜第３のコイル１３〜１５を形成し、第１のコイル１３を構成するコイル導体１３ａ、１３ｂで、第２のコイル１４を構成するコイル導体１４ａ、１４ｂおよび第３のコイル１５を構成するコイル導体１５ａ、１５ｂを挟み、第２のコイル１４を構成するコイル導体１４ａ、１４ｂで、第３のコイル１５を構成するコイル導体１５ａ、１５ｂを挟むように配置されている。【選択図】図１

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小形で薄型のコモンモードノイズフィルタに関する。

従来、モバイル機器においてメインＩＣとディスプレイやカメラを接続するデジタルデータ伝送規格としてｍｉｐｉ（ＭｏｂｉｌｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｏｃｅｓｓｏｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）Ｄ−ＰＨＹ規格が採用されており、２本の伝送ラインを用いた差動信号で伝送する方式が用いられている。

近年、カメラの解像度が飛躍的に高まり、更に高速な伝送方式として、３本の伝送線を用いて、送信側から各伝送線に異なる電圧を送り、受信側で各２線間の差分をとることで、３通りの差動信号を出力する方式がｍｉｐｉのＣ−ＰＨＹ規格として制定され実用化されている。

従来のＣ−ＰＨＹ規格に使用されるコモンモードノイズフィルタは、図２に示すように、複数の絶縁体層１と、３つの独立した第１〜第３のコイル２〜４を有し、第１〜第３のコイル２〜４はそれぞれ、コイル導体２ａ、２ｂ、コイル導体３ａ、３ｂ、コイル導体４ａ、４ｂ同士をそれぞれ電気的に接続することによって形成され、かつこの３つの第１〜第３のコイル２〜４を下から順に積層方向に配置していた。

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２００３−７７７２７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２と第３のコイル４との間に第２のコイル３を配置しているため、第１のコイル２と第３のコイル４との距離が遠く、これにより、第１のコイル２と第３のコイル４はほとんど磁気結合しなかった。また、第１のコイル２と第２のコイル３においては隣り合う箇所が１箇所、第２のコイル３と第３のコイル４においては隣り合う箇所が１箇所しかないため、磁気結合が小さくなり、コモンモード成分のインピーダンスを高くすることができず、その結果、コモンモードノイズの除去特性が低くなっていた。

これに対し、図３に示すように、第１のコイル２を構成するコイル導体２ａ、第２のコイル３を構成するコイル導体３ａ、第３のコイル４を構成するコイル導体４ａ、第１のコイル２を構成するコイル導体２ｂ、第２のコイル３を構成するコイル導体３ｂ、第３のコイル４を構成するコイル導体４ｂの順に積層して、第１のコイル２と第２のコイル３とが隣り合う箇所を２箇所とし、第２のコイル３と第３のコイル４とが隣り合う箇所を２箇所として、磁気結合を高めるようにすることが考えられる。

しかし、この場合、異なるコイル同士が隣接しているため、浮遊容量が増加し、これにより、特性インピーダンスが低くなるため、特性インピーダンスが規定の範囲内から外れ
てしまう場合があり、これにより、信号の劣化を防ぐことができない可能性があるという課題を有していた。

なお、特性インピーダンスは√（Ｌ／Ｃ）に比例する（Ｌは伝送線路の単位長さあたりのコイルのインダクタンス値、Ｃは単位長さあたりコイル間の容量）。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、コモンモードノイズの除去特性を向上させ、かつ信号の劣化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。

第１の態様に係るコモンモードノイズフィルタは、積層された複数の非磁性体層と、前記複数の非磁性体層に形成された複数のコイル導体と、前記複数の非磁性体層と前記複数のコイル導体で構成された略直方体の積層体とを備え、ビア電極を介して前記複数のコイル導体同士を電気的に接続することによって互いに独立する第１〜第３のコイルを形成し、第１のコイルを構成するコイル導体で、第２のコイルを構成するコイル導体および第３のコイルを構成するコイル導体を挟み、第２のコイルを構成するコイル導体で、第３のコイルを構成するコイル導体を挟むように配置されている。

第２の態様に係るコモンモードノイズフィルタでは、第１の態様において、前記複数の非磁性体層に、積層方向から見て前記複数のコイル導体の最内周より内側に位置している磁性部が存在している。

第３の態様に係るコモンモードノイズフィルタでは、第２の態様において、積層方向から見て、前記第１のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第１のビア電極と、前記第２のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第２のビア電極と、前記第３のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第３のビア電極とを互いに結ぶそれぞれの線が、前記積層体の長辺と略平行、または前記積層体の短辺と略平行、または前記磁性部を挟んで前記積層体の対角線上のいずれかに配置されている。

本発明のコモンモードノイズフィルタは、異なるコイルが隣り合う箇所を増やしているため、磁気結合が高まり、これにより、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができる。また、第３のコイルを構成する２つのコイル導体が隣接することになり、さらにこの第３のコイルを構成する２つのコイル導体は同電位であるため、第３のコイルにおいて浮遊容量が発生しなくなり、これにより、特性インピーダンスが低くなるため、特性インピーダンスが規定の範囲内から外れてしまう可能性を低減でき、この結果、信号の劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

本開示の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの分解斜視図従来の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他の例を示す分解斜視図

図１は本開示の一実施の形態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。

本開示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、積層された第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇと、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１
１ｇの所定箇所に設けられた磁性材料からなる磁性部１２と、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇに形成された第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂとを備え、２つのコイル導体同士を電気的に接続することによってそれぞれ構成され、かつ互いに独立する第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５を形成している。

上記構成において、前記第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇは、下から順に積層され、方形状でシート状に構成された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ている。

また、前記磁性部１２は、積層方向から見て第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇそれぞれの中心部に設けられたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料で構成されている。この磁性部１２は、積層方向から見て同じ位置に設けられており、かつ円形または楕円形の形状をしている。なお、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇの所定位置に貫通孔を形成し、この貫通孔に磁性材料を充填して形成される。

さらに、前記第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５は、それぞれ２つの渦巻状のコイル導体を電気的に接続して形成されている。また、各コイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、それぞれ第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇに銀等の導電材料を渦巻状にめっきまたは印刷することにより形成されている。

そしてまた、第１のコイル１３は第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂとで構成され、第２のコイル１４は第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂとで構成され、第３のコイル１５は第３のコイル導体１５ａと第６のコイル導体１５ｂとで構成されている。

そして、第１のコイル導体１３ａは第１の非磁性体層１１ａの上面に形成され、第２のコイル導体１４ａは第２の非磁性体層１１ｂの上面に形成され、第３のコイル導体１５ａは第３の非磁性体層１１ｃの上面に形成され、この構成により積層部１６ａが設けられる。また、積層部１６ａ上において、第４のコイル導体１３ｂは第６の非磁性体層１１ｆの上面に形成され、第５のコイル導体１４ｂは第５の非磁性体層１１ｅの上面に形成され、第６のコイル導体１５ｂは第４の非磁性体層１１ｄの上面に形成され、この構成により他の積層部１６ｂが設けられる。これにより、積層部１６ａに他の積層部１６ｂが積層される。

すなわち、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａ、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａ、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａ、第３のコイル１５を構成する第６のコイル導体１５ｂ、第２のコイル１４を構成する第５のコイル導体１４ｂ、第１のコイル１３を構成する第４のコイル導体１３ｂが順に積層されている。

したがって、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂの間には、第２のコイル１４を構成する第２、第５のコイル導体１４ａ、１４ｂと、第３のコイル１５を構成する第３、第６のコイル導体１５ａ、１５ｂとが位置し、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂの間には、第３のコイル１５を構成する第３、第６のコイル導体１５ａ、１５ｂが位置することになる。すなわち、積層部１６ａと他の積層部１６ｂでは、第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５の積層順が逆になっている。

なお、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは、
積層方向から見て主要部が重なっている。

また、積層方向から見て磁性部１２は、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの最内周より内側に位置している。

さらに、第１のコイル１３を構成する第１のコイル導体１３ａと第４のコイル導体１３ｂは、第２〜第６の非磁性体層１１ｂ〜１１ｆにそれぞれ形成された５つの第１のビア電極１７ａで電気的に接続され、第２のコイル１４を構成する第２のコイル導体１４ａと第５のコイル導体１４ｂは、第３〜第５の非磁性体層１１ｃ〜１１ｅにそれぞれ形成された３つの第２のビア電極１７ｂで電気的に接続され、第３のコイル１５を構成する第３のコイル導体１５ａと第６のコイル導体１５ｂは、第４の非磁性体層１１ｄに形成された１つの第３のビア電極１７ｃで電気的に接続されている。

５つの第１のビア電極１７ａ、３つ第２のビア電極１７ｂはそれぞれ、積層方向から見て略同じ箇所に位置し、また、第１のビア電極１７ａ、第２のビア電極１７ｂ、第３のビア電極１７ｃは、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの最内周端に接続されている。

このような構成によって、３つの独立した第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５が設けられ、第１のコイル１３と第２のコイル１４、第２のコイル１４と第３のコイル１５、第３のコイル１５と第１のコイル１３がそれぞれ磁気結合する。

また、第１のコイル１３（第１のコイル導体１３ａ、第４のコイル導体１３ｂ）、第２のコイル１４（第２のコイル導体１４ａ、第５のコイル導体１４ｂ）、第３のコイル１５（第３のコイル導体１５ａ、第６のコイル導体１５ｂ）は、すべて信号ライン専用コイルとなっている。

そしてさらに、第１の非磁性体層１１ａの下方、第７の非磁性体層１１ｇの上方には、シート状に構成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料からなる複数の磁性体層１８が構成されている。なお、第１〜第７の非磁性体層１１ａ〜１１ｇ、磁性体層１８の枚数は、図１に記載の枚数に限定されない。また、磁性体層１８は無くてもよいし、磁性体層１８を他の非磁性体層と交互に積層したものとしてもよい。

また、上記した構成により、積層方向から見て長辺と短辺を有する略直方体の積層体１９が形成される。また、この積層体１９の両端面には、第１〜第６のコイル導体１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの他端部と接続する６つの外部電極（図示せず）が設けられる。

上記したように本開示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３のコイル１５を構成する２つのコイル導体１５ａ、１５ｂが隣接することになり、さらにこの第３のコイル１５を構成する２つのコイル導体１５ａ、１５ｂは同電位であるため、第３のコイル１５において浮遊容量が発生しなくなり、これにより、特性インピーダンスが低くなるため、特性インピーダンスが規定の範囲内から外れてしまう可能性を低減でき、この結果、信号の劣化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、異なるコイルが隣り合う箇所を増やしているため、磁気結合が高まり、これにより、コモンモードノイズの除去特性を向上させることができる。

ここで、積層方向から見て、第１のビア電極１７ａと第２のビア電極１７ｂとを結ぶ線は、積層体１９の長辺と略平行になり、第２のビア電極１７ｂと第３のビア電極１７ｃと
を結ぶ線は、積層体１９の短辺と略平行になっている。また、第１〜第３のビア電極１７ａ〜１７ｃは、第１〜第３のコイル１３〜１５と電気的に絶縁性が保持できる程度に近づけている（例えば、３０〜８０μｍ）。

この構成により、上面視で円形状または楕円形状となっている磁性部１２を、第１〜第３のビア電極１７ａ〜１７ｃ近辺まで配置することができ、磁性部１２を形成するためのスペースを大きくすることができる。この結果、磁性部１２の断面積を大きくすることができ、これにより、各コイルの間を交差する磁界が強くなって磁気結合が高まり、コモンモードノイズの除去特性をより向上させることができる。

なお、磁性部１２と第１〜第３のビア電極１７ａ〜１７ｃ、第１〜第３のコイル１３〜１５とは、７０〜１００μｍ離れている。

また磁性部１２により、第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５の磁気結合が強くなるため、同じコモンモードインピーダンスを得るために第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５の巻き数を減らすことができる。

第１のコイル１３、第２のコイル１４、第３のコイル１５の巻き数を減らすことができるため、磁性部１２、第１〜第３のビア電極１７ａ〜１７ｃを形成するためのスペースを大きくすることができる。

さらに、第１〜第３のビア電極１７ａ〜１７ｃの互いの距離を長くすることができるため、絶縁性が劣化するのを抑制できる。

特に、一対の信号ライン専用コイルに接続する第１のビア電極１７ａと第３のビア電極１７ｃを、磁性部１２を挟んで積層体１９の対角線上に配置することができるため、一対の信号ライン同士の絶縁性が確保できる。

なお、上記した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、積層部１６ａ、１６ｂを２つとしたが、積層部を３つ以上とし、第１のコイル１３を構成するコイル導体を３つ以上、第２のコイル１４を構成するコイル導体を３つ以上、第３のコイル１５を構成するコイル導体を３つ以上としてもよい。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタは、信号の劣化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非磁性体層
１２磁性部
１３第１のコイル
１３ａ第１のコイル導体
１３ｂ第４のコイル導体
１４第２のコイル
１４ａ第２のコイル導体
１４ｂ第５のコイル導体
１５第３のコイル
１５ａ第３のコイル導体
１５ｂ第６のコイル導体

Claims

積層された複数の非磁性体層と、前記複数の非磁性体層に形成された複数のコイル導体と、前記複数の非磁性体層と前記複数のコイル導体で構成された略直方体の積層体とを備え、ビア電極を介して前記複数のコイル導体同士を電気的に接続することによって互いに独立する第１〜第３のコイルを形成し、第１のコイルを構成するコイル導体で、第２のコイルを構成するコイル導体および第３のコイルを構成するコイル導体を挟み、第２のコイルを構成するコイル導体で、第３のコイルを構成するコイル導体を挟むように配置されているコモンモードノイズフィルタ。
前記複数の非磁性体層に、積層方向から見て前記複数のコイル導体の最内周より内側に位置している磁性部が存在している請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
積層方向から見て、前記第１のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第１のビア電極と、前記第２のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第２のビア電極と、前記第３のコイルを構成する前記コイル導体同士を接続する第３のビア電極とを互いに結ぶそれぞれの線が、前記積層体の長辺と略平行、または前記積層体の短辺と略平行、または前記磁性部を挟んで前記積層体の対角線上のいずれかに配置されている請求項２に記載のコモンモードノイズフィルタ。