JP3795405B2 - 多連ノイズ低減フィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多連ノイズ低減フィルターに関するもので、特にインダクタンス部を２個のコイル部から形成し、それぞれのコイル部の巻線方向を異ならせ相互干渉を相殺させることによって、実質的に発生する電磁気的干渉を最小化せしめる多連ノイズ低減フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、電子機器の作動の際、その内部には、様々な形態の電源ノイズまたはクロックパルス源ノイズなどのような電磁波ノイズが存在する。特に、移動通信端末機においては、電源周波数が高まるのにつれて大きな電磁波ノイズが発生するようになる。
【０００３】
こうした電磁波ノイズは、電子機器内部で回路電源ラインや信号ラインに沿って回路相互間を伝播して機器の誤動作を引き起こしたりする。また、電子機器セットの内部から発生した電源ノイズやクロックパルス源ノイズなどはセットの電源供給ラインに沿って他の電子機器セットに伝播されて他の電子機器セットの正常な動作に障害を起こしたりする。一方、他の電子機器セットからの電磁波ノイズの流入により当該電子機器セットの正常な動作に障害を起こすこともある。こうした電磁波ノイズによる障害現象を電磁波障害(Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ: ＥＭＩ)という。
【０００４】
したがって、電子機器の正常なる作動のために、設計の際に電磁波障害を防止すべく電磁波ノイズを低減する方案を考慮しなければならない。一般に、電磁波ノイズを低減する方案として、電子機器の各回路と回路電源の間、または各回路とクロックパルス源の間などにノイズ低減フィルターを挿入する方法が用いられている。
【０００５】
最近よく使われているノイズ低減フィルターとして多連ノイズ低減フィルターが脚光を浴びている。多連ノイズ低減フィルターは、単一チップ内に複数個のノイズ低減フィルターを内蔵する多連型(ａｒｒａｙ ｔｙｐｅ)から形成される。
【０００６】
図４(Ａ)は、従来の多連ノイズ低減フィルター１１０の概略断面図である。図４(Ａ)に示したように、前記多連ノイズ低減フィルター１１０は２個のノイズ低減フィルター１１０ａ、１１０ｂから成る。各ノイズ低減フィルター１１０ａまたは１１０ｂは、チップ１１１内の上部と下部にそれぞれ配置された第１および第２接地電極層１１２、１１３と、前記接地電極層１１２、１１３それぞれの内側に形成されたキャパシタンス部１１４ａ、１１５ａまたは１１４ｂ、１１５ｂおよびコイルパターンで形成されたインダクタンス部１１７ａまたは１１７ｂから成る。前記第１および第２接地電極層１１２、１１３は、２個のノイズ低減フィルター１１０ａ、１１０ｂが共有する共通電極の役目を果たす。そして、前記チップの正面および背面には、各ノイズ低減フィルターの入力ポート(図示せず)および出力ポート(図示せず)が形成されてあり、チップ前面に形成された入力ポートはインダクタンス部１１７ａ、１１７ｂの一端と第１キャパシタンス部１１４ａ、１１５ａとに連結され、チップ背面に形成された出力ポートはインダクタンス部１１７ａ、１１７ｂの他端と第２キャパシタンス１１４ｂ、１１５ｂとに連結される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記多連ノイズ低減フィルター１１０の配列構造においては、前記第１および第２インダクタンス部１１７ａ、１１７ｂは、チップ１１１の中央部に並んで隣り合うよう形成されるので、相互インダクタンスによる誘導結合が発生しかねない。すなわち、各ノイズ低減フィルター１１０ａまたは１１０ｂの間で相互電磁気的な干渉現象であるクロストーク(ｃｒｏｓｓ-ｔａｌｋ)現象を引き起こしかねない。結局、こうした相互干渉からフィルターの間に望まない影響を及ぼすことでノイズ低減フィルターの誤動作を引き起こすという問題を抱えていた。
【０００８】
図４(Ｂ)は、従来の多連ノイズ低減フィルターの電磁気的干渉特性を示したグラフである。図４(Ｂ)において、実線は多連ノイズ低減フィルター内の個別ノイズ低減フィルターの特性を示し、点線はノイズ低減フィルターの間で発生する電磁気的干渉特性を示す。点線で示すように、従来の多連ノイズ低減フィルターは、ノイズ低減フィルターの相互間にクロストーク現象を強く現す。これは、先に説明したように、単一チップ内に配列されたフィルターの間で発生する相互インダクタンスに起因するものである。結局、こうした相互インダクタンスは、フィルターの間の電磁気的干渉を起こし多連ノイズ低減フィルターの特性を低下させるという問題があった。
【０００９】
従って、当該技術分野では、それぞれのノイズ低減フィルターのインダクタンス部の間で発生しうるクロストークを効果的に防止できる新たな多連ノイズ低減フィルターが要望されていた。
【００１０】
本発明は、前記問題を解決すべく案出されたもので、その目的は、各インダクタンス部を複数個のコイルから形成し、前記複数個のコイルのうち、一部のコイルの巻線方向を逆に調節して相互インダクタンスによりノイズ低減フィルターのコイルの間で発生する相互干渉を相殺することにより、電磁気的干渉現象を最小化するための多連ノイズ低減フィルターを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、単一チップ内に、略垂直方向に連結された第１コイルおよび第２コイルから成るインダクタンス部と、前記インダクタンス部の上部または下部に配置された接地部と、前記接地部の上面または下面上に配置されたキャパシタンス部とからそれぞれ形成されており、前記チップ内に水平方向に配列された複数個のノイズ低減フィルターを含み、前記インダクタンス部の第２コイルは隣の他のインダクタンス部の第２コイルの逆方向へ巻線されるよう設けられたことを要旨とする。従って、ノイズ低減フィルターのコイルの間で発生する相互干渉を相殺することにより、電磁気的干渉現象を最小化できる。
【００１２】
本発明の好ましき実施の形態においては、前記第１コイルと前記第２コイルのインダクタンス値がほぼ同じになるように構成することにより、相互に逆方向へ巻線されて隣り合ったコイルから発生する相互インダクタンスを効果的に相殺させることができる。さらに、本発明の他の実施の形態においては、接地部を前記インダクタンス部の上部に配置される第１接地部と、前記インダクタンス部の下部に配置される第２接地部とで構成することもできる。こうした構造では、前記キャパシタンスを前記第１接地電極の下部に配置される第１キャパシタンス部と、前記第２接地電極の上部に配置される第２キャパシタンス部とで構成することが好ましい。これと異なって、本発明のさらに他の実施の形態においては、接地部を前記チップ内の上部または下部中一部分にのみ配置させ、前記キャパシタンス部は前記接地部の上面に配置された第１キャパシタンス部と、前記第１キャパシタンス部と対向するよう前記接地部の下面に配置された第２キャパシタンス部とで構成し、パイ(π)型構造のノイズ低減フィルターを形成することができる。一方、前記接地部は、複数個のノイズ低減フィルターが共有する単一層に形成して、複数個のノイズ低減フィルターのための共通の接地電極として提供することが好ましい。本発明の最も好ましき実施の形態においては、前記第１および第２コイルの間に形成されて前記第１および第２コイルの間の電磁気的影響を遮断するための隔離手段をさらに具備する。こうした隔離手段としては、前記第１および第２コイルの連結のための貫通孔を設けた導体層が好ましい。
【００１３】
上記目的を達成するために、違った観点から見ると、本発明は、単一チップ形態から成る多連ノイズ低減フィルターにおいて、前記チップ内で略垂直方向に連結された第１コイルおよび第２コイルから成り水平方向に配列される複数個のインダクタンス部と、前記複数個のインダクタンス部の配列方向によって前記インダクタンス部の上部または下部中少なくとも一部に配置される接地部と、前記複数個のインダクタンス部それぞれにほぼ同じ垂直方向で前記接地部の上面または下面上に配置される複数個のキャパシタンス部とを含み、前記インダクタンス部の第２コイルは該インダクタンス部の第１コイルとの電磁気的影響を遮断するための隔離手段を含み、隣り合った他のインダクタンス部の第２コイルと逆方向へ巻線されるよう設けられたことを要旨とする。従って、ノイズ低減フィルターのコイルの間で発生する相互干渉を相殺することにより、電磁気的干渉現象を最小化できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による多連ノイズ低減フィルター２０の概略図である。図１を参照すると、前記多連ノイズ低減フィルター２０は、一個のチップ２１内に２個のノイズ低減フィルター２０ａ、２０ｂを含み、前記ノイズ低減フィルター２０ａ、２０ｂは、それぞれ第１および第２接地部２２、２３と、前記第１接地部２２とにその一端が連結されて入力端(図示せず)にその他端が連結された第１キャパシタンス部２４ａまたは２４ｂと、前記第２接地部２３にその一端が連結されて出力端(図示せず)にその他端が連結された第２キャパシタンス部２５ａまたは２５ｂと、前記入力端にその一端が連結されて前記出力端にその他端が連結されたインダクタンス部とから成っている。特に、本発明においては、前記インダクタンス部はそれぞれ第１コイル２７’ａまたは２７'ｂと第２コイル２７"ａまたは２７"ｂから形成されており、前記第１コイル２７'ａまたは２７'ｂと、前記第２コイル２７"ａまたは２７"ｂの間には電磁気的な隔離手段として導体層（隔離層）２９ａまたは２９ｂが形成されている。
【００１５】
図１に示したように、各インダクタンス部は上下方向に連結された第１および第２コイル２７'ａ、２７’ｂ及び２７"ａ、２７"ｂから形成される。前記第１コイル２７'ａは他のインダクタンス部の第１コイル２７'ｂと同一な巻線方向で形成されているが、前記第２コイル２７"ａは他のインダクタンス部の第２コイル２７"ｂの巻線方向と逆になるよう形成されている。従って、第２コイル２７"ａ、２７"ｂの間では、第１コイル２７’ａ、２７’ｂの間で誘導される相互インダクタンスと反対符号を有する相互インダクタンスが誘導される。こうした構造は、第１コイルの間と第２コイルの間で、互いに反対符号を有する相互インダクタンスを発生させるので、これを互いに相殺することができる。ここで、前記インダクタンス部は、第１および第２コイルが他のインダクタンス部の第１および第２コイルとほぼ同じ垂直高さ上に配置することが好ましい。さらに、前記第１および第２コイルは、互いに同一な電圧が印加される際に同じインダクタンス値(L_a)を示すよう具現することが好ましい。これは、前記第１コイルの間で誘導される相互インダクタンス(M)と第２コイルの間で誘導される相互インダクタンス(-M)とを完全に相殺させ、全体として電磁気的干渉を最小化すべく具現するためである。
【００１６】
しかし、本発明の特徴は、前記インダクタンスを２個のコイルから形成しそれぞれのコイル方向を調整することによって、反対符号を有する相互インダクタンスの間の相殺作用から電磁気的干渉を現象させることにあるので、第１および第２コイルの位置が相互同一な水平上に配置されなくなれば、第１および第２コイルが同じインダクタンス値を示さずとも、電磁気的干渉を最小化するために第１および第２コイルのうち、いずれか一つのコイルの方向を異ならせることは、本発明の範囲に該当するものと言える。さらに、本実施の形態では、第１および第２接地部２２、２３を２個のノイズ低減フィルターの共通電極に構成したが、それぞれのノイズ低減フィルターの接地電極に分割して構成してもよい。
【００１７】
さらに、本実施の形態では、第１コイルと第２コイルを電磁気的影響を遮断できる隔離手段である導体層を形成する。すなわち、前記導体層は、相互の第１および第２コイル間の影響によるインダクタンス値の変化を防止する役目を果たす。こうした導体層は、第１コイルと第２コイルとを連結しながら相互電磁気的な影響を遮断するための構造であり、第１および第２コイルの連結のための貫通孔を有する板状導体層を使用することが好ましい。前記導体層のような隔離手段は下記に詳しく説明することにする。
【００１８】
図２(Ａ)は、本発明の実施の形態による４個のノイズ低減フィルターを具備した多連ノイズ低減フィルターの概略的な回路図である。図２(Ａ)では、各フィルターのインダクタンス部と該インダクタンス部に含まれた導体層の役目を説明するために、キャパシタンスと接地部を省略して図示した。
【００１９】
図２(Ａ)を参照すると、４個のノイズ低減フィルター２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの各インダクタンスは、第１および第２コイル(インダクタンスＬａで示す)に分離されて形成されている。本発明において採用されるインダクタンス部のように２個のコイルに分離してインダクタンス部を形成する場合には、２個のコイルによる総インダクタンス値を正確に調節し難いという問題がある。すなわち、第１コイルと第２コイルの各インダクタンス値をＬａとすると、両コイルが同じ方向に形成された場合は全体のインダクタンス値は２Ｌａより大きくなり、互いに巻線方向が異なる場合は全体のインダクタンス値が２Ｌａより小さくなり、４個のノイズ低減フィルターのインダクタンス部において所望の同一値で総インダクタンス値を予め設定することが困難である。結局、各ノイズ低減フィルターの特性を正確に予測して設計することが困難であるという問題が生じる。
【００２０】
従って、前記第１および第２コイルの間の相互コイルによる電磁気的な影響を防止するための導体層２９を形成することにより、２個のコイルの相互作用による総インダクタンス値の変化を防止することができる。これにより、各インダクタンス部は同一なインダクタンス値に具現でき、それぞれのインダクタンス部を他の所望の値で採用する場合には、第１および第２コイルの各インダクタンス値を選択することで総インダクタンス値を容易に調節することができる。
【００２１】
図２(Ｂ)および図２(Ｃ)は、各ノイズ低減フィルターの特性とを示したグラフである。図２(Ｂ)は図２（Ａ）の第１および第３ノイズ低減フィルターの特性を示し、図２(Ｃ)は図２（Ａ）の第２および第４ノイズ低減フィルターの特性を示す。第１および第３ノイズ低減フィルターは、各インダクタンス部の第２コイルが第１コイルと同じ巻線方向であり、第２および第４ノイズ低減フィルターは、各インダクタンス部の第２コイルが第１コイルと逆の巻線方向を有する。
【００２２】
このような場合、通常、第１および第３ノイズ低減フィルターのインダクタンス部の総インダクタンス値は各コイルのインダクタンス値の合計より大きくなり、第２および第４ノイズ低減フィルターのインダクタンス部の総インダクタンス値は各コイルのインダクタンス値の合計より小さくなる。しかし、前記実施の形態では、第１および第２コイルの電磁気的な影響を遮断するための導体層を形成することによって、全てのインダクタンス部は２個のコイルのインダクタンス合計とほぼ同じ値を示す。従って、図２(Ｂ)および図２(Ｃ)のように、第２コイルの巻線方向が異なる場合にもほぼ同じローパス特性を示す。
【００２３】
図３は、本発明の異なる実施の形態による４個のノイズ低減フィルター４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを含む多連ノイズ低減フィルター４０の概略図である。図３に示すように、接地電極４２とキャパシタンス部４４、４５をチップ４１の下端部分に集中させて具現することができ、前記接地電極４２は４個のノイズ低減フィルター４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに共有される共通電極として形成されてもよい。このように、前記接地電極４２を、一つの電極を採用することにより、２個の接地電極を採用する図１の実施の形態よりも一つの接地電極が少なくて済む。従って、製造コストの節減はもちろん、工程を簡素化できるという利点がある。本実施の形態において、接地電極４２とキャパシタンス部４４、４５をチップの上端部分に集中させる方法でも同じく適用可能である。
【００２４】
図３に示すように、接地電極の上下面上にそれぞれキャパシタンス部が配置されたパイ型ノイズ低減フィルターから、第１キャパシタンス部と第２キャパシタンス部のうち、一つを略した形態に変形することもできる。このような構造では、同じ特性を具現するためにそれぞれのノイズ低減フィルターの入力端子または出力端子のうち、いずれかにのみキャパシタンス部を連結する構造を取ることが好ましい。
【００２５】
すなわち、一つのキャパシタンス部を採用したノイズ低減フィルターを具現する場合には、各キャパシタンス部を接地電極の上部または下部のうち、いずれか一部分にのみ配置する際、各キャパシタンスと連結される入力端子または出力端子の配列を同一位置上に配列することができるので工程上好ましい。
【００２６】
以上説明した本発明は、上述した実施の形態および添付した図面により限定されるものではなく、添付された請求の範囲により限定される。従って、請求の範囲に記載された本発明における技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形および変更が可能なことは、当技術分野において通常の知識を有する者には明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明による多連ノイズ低減フィルターは、ノイズ低減フィルターの各インダクタンス部を第１および第２コイルで形成し、前記コイルのうち、一部のコイルの巻線方向を逆に構成することから、相互インダクタンスによりノイズ低減フィルターのコイルの間で発生する相互干渉を相殺することができる。さらに、本発明は前記コイルの間に第１および第２コイル間の相互影響を遮断すべく導体層を形成することで、相互電磁気的干渉現象を最小化すると共に、正確なインダクタンス値を具現して所望のフィルター特性を設計できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施の形態による２個のノイズ低減フィルターをした多連ノイズ低減フィルターの斜視図である。
【図２】 (Ａ)は、本発明における一実施の形態による４個のノイズ低減フィルターの回路図であり、(Ｂ)および(Ｃ)は(Ａ)の実施の形態に具現された各ノイズ低減フィルターの特性を示したグラフである。
【図３】本発明における他の実施の形態による４個のノイズ低減フィルターを具備した多連ノイズ低減フィルターの概略断面図である。
【図４】 (Ａ)は、従来の多連ノイズ低減フィルターの概略断面図であり、(Ｂ)は、従来の多連ノイズ低減フィルターの電磁気的干渉特性を示したグラフである。
【符号の説明】
２０ 多連ノイズ低減フィルター
２０ａ、２０ｂ ノイズ低減フィルター
２２、２３ 第１および第２接地部
２４ａ、２４ｂ 第１キャパシタンス部
２５ａ、２５ｂ 第２キャパシタンス部
２７'ａ、２７'ｂ 第１コイル部
２７"ａ、２７"ｂ 第２コイル部
２９ａ、２９ｂ 隔離層

Claims (2)

1. 単一チップ内に配列された複数個のノイズ低減フィルターを具備した多連ノイズ低減フィルターにおいて、
   前記複数個のノイズ低減フィルターの各フィルターは、
   前記チップ内で略垂直方向に連結された第１コイルおよび第２コイルから成り、前記第１コイルと前記第２コイルのインダクタンス値は、ほぼ同じであるインダクタンス部と、
   前記インダクタンス部の上部に配置される第１接地部と、前記インダクタンス部の下部に配置される第２接地部とから成り、複数個のノイズ低減フィルターが共有する単一層から成る共通電極である接地部と、
   前記接地部の上面に配置された第１キャパシタンス部と、前記接地部の下面に配置された第２キャパシタンス部と前記接地部の上面または下面上に配置されたキャパシタンス部とを含み、
   前記インダクタンス部の第２コイルは隣り合う他のインダクタンス部の第２コイルと逆方向へ巻線されるよう形成され、前記インダクタンス部の第１コイルは隣り合う他のインダクタンス部の第１コイルと同一な巻線方向で形成され、前記インダクタンス部は第１および第２コイルが隣り合う他のインダクタンス部の第１および第２コイルとほぼ同じ垂直高さ上に配置されることを特徴とする多連ノイズ低減フィルター。
2. 前記第１および第２コイルの間に形成され、前記第１および第２コイルの連結のための貫通孔を有する導体層から成り前記第１および第２コイルの間の電磁気的影響を遮断するための隔離手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多連ノイズ低減フィルター。

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