JP5297432B2 - Transmission line and transmission device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission line and a transmission apparatus, capable of attenuating common-mode noise, being realized in a conventional silicon semiconductor manufacturing processes, and functioning as a common-mode noise filter which can be mounted in a same chip so as to integrate with a silicon semiconductor circuit. <P>SOLUTION: The transmission line and the transmission apparatus comprise two signal lines 101, 102 provided in parallel at regular intervals along the in-plain direction of a first virtual plane VP1; and a sealed body 110 having floating sealed pieces 110-1 to 110-n being a plurality of conductors having a predetermined length arranged in parallel to each other at regular intervals in a direction orthogonal to an extension direction of a projection image when two signal lines 101, 102 are projected to a second virtual plane VP2 along the in-plain direction of the second virtual plane VP2 in parallel to the first virtual plane VP1. The two signal lines and the sealed body are formed in silicon semiconductor manufacturing processes. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、同相信号を除去するフィルタ機能を有する伝送線路および伝送装置に関する。   The present invention relates to a transmission line and a transmission device having a filter function for removing an in-phase signal.

先ず、図12、および、図13を参照して、従来技術である伝送線路について説明し、そのコモンモード伝送特性上の問題点を説明する。
図12(a)は、差動CPW(co-planer wave guide)型伝送線路120の構成図である。
この差動CPW型伝送線路120は、互いに略平行の関係に位置し、信号を伝送するための2本の信号線121および122と、信号線121および122を挟むように両横に配置されたグランド部123および124と、グランド部123および124にも接続される底面のグランドシールド(底面導体)125と、で構成されている。2本の信号線121および122は、両横及び底面の3方をグランド部123、124、および、125で囲まれている。
First, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the transmission line which is a prior art is demonstrated and the problem in the common mode transmission characteristic is demonstrated.
FIG. 12A is a configuration diagram of a differential CPW (co-planer wave guide) type transmission line 120.
The differential CPW transmission line 120 is positioned in a substantially parallel relationship with each other, and is disposed on both sides so as to sandwich the two signal lines 121 and 122 for transmitting signals and the signal lines 121 and 122. The ground portions 123 and 124 and a ground shield (bottom conductor) 125 on the bottom surface connected to the ground portions 123 and 124 are configured. The two signal lines 121 and 122 are surrounded by ground portions 123, 124, and 125 on both sides and three sides.

ここで、X−X´は線対称の軸、wは信号線の幅、sは信号線の間隔、gは信号線とグランド部の側面との間隔、を示す。
信号線は最上層のメタル(トップメタル、Top Metal)で構成され、グランド面はトップメタルを含む全てのメタル層(導体層)と各メタル同士を接続するビア(VIA)層とで構成されている。最下層のメタルはグランドシールドとして利用されている。
Here, XX ′ is an axis of line symmetry, w is the width of the signal line, s is the distance between the signal lines, and g is the distance between the signal line and the side surface of the ground portion.
The signal line is composed of the top layer metal (top metal), and the ground plane is composed of all metal layers (conductor layers) including the top metal and via (VIA) layers that connect the metals to each other. Yes. The lowermost metal is used as a ground shield.

図12(b)は、図12(a)の伝送線路を線Y−Y´に沿って切断した断面図である。
ここで、図12(a)について既述のとおり、wは信号線の幅、sは信号線の間隔、gは信号線とグランド部の側面との間隔、を示し、更に、図12(b)において、h1は信号線121および122と底面導体125との距離、h2は底面導体と基板(例えばSi基板)との距離、を示す。
シールドの観点から考えると、g≒h1≒s/2程度で設計するほうが、電界と磁界が一様に分散されるので好ましい。
FIG. 12B is a cross-sectional view of the transmission line in FIG. 12A taken along line YY ′.
Here, as already described with reference to FIG. 12A, w represents the width of the signal line, s represents the distance between the signal lines, g represents the distance between the signal line and the side surface of the ground portion, and FIG. ), H1 represents the distance between the signal lines 121 and 122 and the bottom conductor 125, and h2 represents the distance between the bottom conductor and the substrate (for example, Si substrate).
From the viewpoint of shielding, designing with g≈h1≈s / 2 is preferable because the electric and magnetic fields are uniformly distributed.

図13(a)は、図12(a)および図12(b)を参照して説明した差動CPW型伝送線路120における差動モードでの電界分布を示す図である。
差動モードとは、注目する信号成分やノイズ成分が2本の信号線を互いに逆方向に流れる状態にある場合のことをいう。ここで、矢印は電界及びその向きを表し、丸内に黒点印で表している部分は、信号線において信号成分が向こうから手前に向かってくる様子を表し、丸内にバツ印で表している部分は、信号線において信号成分が手前から向こうへ遠ざかる様子を表している。
FIG. 13A is a diagram showing an electric field distribution in the differential mode in the differential CPW transmission line 120 described with reference to FIGS. 12A and 12B.
The differential mode refers to a case where a signal component or noise component of interest flows in two signal lines in opposite directions. Here, the arrow represents the electric field and its direction, and the portion indicated by a black dot in the circle represents a state in which the signal component moves from the far side to the near side in the signal line, and is represented by a cross in the circle. The part represents a state in which the signal component moves away from the near side in the signal line.

このとき、通常のCPW型伝送線路では2本の信号線間に電界が集中しないように、g1、h1<s/2に選ぶことが多い(ここに、g1は上述のgの特定の値である)。
次に、図13(b)は、図12(a)および図12(b)を参照して説明した差動CPW型伝送線路120における同相モードでの電界分布を示す図である。
同相モードとは、注目する信号成分やノイズ成分が2本の信号線を互いに同方向に流れる状態にある場合のことをいう。ここで、矢印は電界及びその向きを表し、丸内に×印で表している部分は、信号線において信号成分が手前から向こうへ遠ざかる様子を表している。
At this time, in a normal CPW transmission line, g1 and h1 <s / 2 are often selected so that the electric field is not concentrated between the two signal lines (where g1 is a specific value of g described above). is there).
Next, FIG.13 (b) is a figure which shows the electric field distribution in the common mode in the differential CPW type | mold transmission line 120 demonstrated with reference to Fig.12 (a) and FIG.12 (b).
The common-mode mode refers to a case where the signal component and noise component of interest flow in two signal lines in the same direction. Here, the arrow indicates the electric field and the direction thereof, and the portion indicated by a cross in the circle indicates a state in which the signal component moves away from the near side in the signal line.

図13(a)と図13(b)を比較する。図のX−X´よりも右側または左側同士で比較すると、信号線間を行き来する電界を除けば、両者に大差がないことが分かる。これは、通常のCPW型伝送線路では、g1、h1<s/2の条件に基づいて設計されているからである。
更に、図13(c)は、図12(a)および図12(b)を参照して説明した差動CPW型伝送線路における差動モードの磁界分布を示す図である。図13(d)は、図12(a)および図12(b)を参照して説明した差動CPW伝送線路における同相モードの磁界分布を示す図である。ここで、矢印は磁界及びその向きを表している。
FIG. 13A is compared with FIG. Comparing on the right side or the left side with respect to XX ′ in the figure, it can be seen that there is no great difference between the two except for the electric field that goes back and forth between the signal lines. This is because a normal CPW transmission line is designed based on the conditions of g1, h1 <s / 2.
Further, FIG. 13C is a diagram showing the magnetic field distribution in the differential mode in the differential CPW transmission line described with reference to FIGS. 12A and 12B. FIG. 13D is a diagram illustrating the common-mode magnetic field distribution in the differential CPW transmission line described with reference to FIGS. 12A and 12B. Here, the arrows represent the magnetic field and its direction.

図13(c)と図13(d)を比較する。図13(a)および図13(b)の電界分布と同様に、図のX−X´よりも右側または左側同士で比較すると、両者ともアンペールの右ねじの法則に従っており、両者に大差がないことが分かる。
図14(a)は、差動信号を印加したときの差動モードにおける伝送線路の挿入損失の周波数特性を示す。図14(b)は、同相信号を印加したときの同相モードにおける伝送線路の挿入損失の周波数特性を示す。
FIG. 13C is compared with FIG. Similar to the electric field distributions in FIGS. 13A and 13B, when compared on the right side or the left side with respect to XX ′ in the drawings, both follow the law of Ampere's right-hand thread, and there is no significant difference between the two. I understand that.
FIG. 14A shows the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission line in the differential mode when a differential signal is applied. FIG. 14B shows the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission line in the in-phase mode when the in-phase signal is applied.

図に示すように、g1、h1<s/2の条件に基づいて設計される通常のCPW型伝送線路では、差動モードおよび同相モードの両モードにおける周波数特性に差異がなく、略フラットな周波数特性を示すことが分かる。このように、従来のCPW型伝送線路では、差動モードおよび同相モードの何れにおいても、挿入損失が減衰することはない。
しかし、近年、伝送線路において、スキュー増加や電磁放射の主な原因でもある同相信号ノイズ(コモンモードノイズ)の除去が求められている。
この要請に応えるべく、例えば、特許文献1に示すようなコモンモードノイズフィルタが提案されている。このコモンモードノイズフィルタは、伝送線路に挿入することにより、差動の信号線を伝播する信号のコモンモードノイズを減少させることができる。
As shown in the figure, in a normal CPW type transmission line designed based on the conditions of g1, h1 <s / 2, there is no difference in frequency characteristics in both the differential mode and the common mode, and the frequency is substantially flat. It can be seen that it exhibits characteristics. As described above, in the conventional CPW type transmission line, the insertion loss is not attenuated in any of the differential mode and the common mode.
However, in recent years, in transmission lines, removal of common-mode signal noise (common mode noise), which is a main cause of skew increase and electromagnetic radiation, has been demanded.
In order to meet this demand, for example, a common mode noise filter as shown in Patent Document 1 has been proposed. By inserting this common mode noise filter into the transmission line, it is possible to reduce the common mode noise of the signal propagating through the differential signal line.

特開2005−64976号公報JP 2005-64976 A

しかし、このコモンモードノイズフィルタは磁性体を用いてコモンモードノイズ(同相雑音)を磁性損失で減衰させており、通常のシリコン半導体製造プロセスにおいて実現することが困難であり、シリコン半導体回路と一体化するよう同一のチップ内で実現するのも容易ではないという問題がある。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたものであり、コモンモードノイズを減衰することができ、通常のシリコン半導体製造プロセスにおいて実現でき、シリコン半導体回路と一体化するよう同一のチップ内に実装可能なコモンモードノイズフィルタとして機能する伝送線路および伝送装置を提供することを目的としている。
However, this common mode noise filter uses a magnetic material to attenuate common mode noise (common-mode noise) with magnetic loss, and is difficult to realize in the normal silicon semiconductor manufacturing process. There is a problem that it is not easy to realize in the same chip.
The present invention has been made in view of the above situation, can attenuate common mode noise, can be realized in a normal silicon semiconductor manufacturing process, and is integrated into a silicon semiconductor circuit in the same chip. An object of the present invention is to provide a transmission line and a transmission device that function as a mountable common mode noise filter.

上記目的を達成するべく、本願では次に列記するような回路を提案する。
(1)第1の仮想平面の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられ、差動信号が印加される2本の信号線と、
前記第1の仮想平面とは異なる第2の仮想平面の面内方向に沿って互いに所定の間隔で設けられ平面視で見て前記2本の信号線と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片を含んで構成されたシールド体と、
を備え
前記各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する前記差動信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあることを特徴とする伝送線路。
上記(1)の伝送線路では、2本の信号線とシールド体との作用によってコモンモードノイズを減衰することができる。
また、上記(1)の伝送線路では、特に、各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあるため、上記差の長さを選択することによって所望の信号減衰特性を得ることができる。
In order to achieve the above object, the present invention proposes the following circuits.
(1) two signal lines provided in parallel at a predetermined interval along the in-plane direction of the first virtual plane and to which a differential signal is applied ;
Each predetermined length provided at a predetermined interval along the in-plane direction of the second virtual plane different from the first virtual plane and arranged in a direction intersecting with the two signal lines when seen in a plan view A shield body configured to include each floating shield piece that is a plurality of conductors of
Equipped with a,
The length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the interval between the two signal lines is proportional to the frequency of the in-phase component attenuated from the differential signal propagating through the two signal lines. A transmission line characterized by being in a relationship .
In the transmission line of (1), common mode noise can be attenuated by the action of the two signal lines and the shield body.
In the transmission line of (1), the length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the distance between the two signal lines is particularly determined from the signal propagating through the two signal lines. Since it is proportional to the frequency of the in-phase component to be attenuated, a desired signal attenuation characteristic can be obtained by selecting the length of the difference.

(2)第1の仮想平面の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられ、差動信号が印加される2本の信号線と、
前記第1の仮想平面と平行な第2の仮想平面の面内方向に沿って互いに所定の間隔で平行に設けられ前記2本の信号線を前記第2の仮想平面に投影したときの投影像の延長方向と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片を含んで構成されたシールド体と、
を備え
前記各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する前記差動信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあることを特徴とする伝送線路。
上記(2)の伝送線路では、2本の信号線とシールド体との作用によってコモンモードノイズを減衰することができる。
また、上記(2)の伝送線路では、特に、各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあるため、上記差の長さを選択することによって所望の信号減衰特性を得ることができる。
(2) two signal lines provided in parallel at a predetermined interval along the in-plane direction of the first virtual plane, to which a differential signal is applied ;
A projection image obtained by projecting the two signal lines onto the second virtual plane provided in parallel with each other at a predetermined interval along the in-plane direction of the second virtual plane parallel to the first virtual plane. A shield body configured to include each floating shield piece that is a plurality of conductors of each predetermined length arranged in a direction crossing the extending direction of
Equipped with a,
The length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the interval between the two signal lines is proportional to the frequency of the in-phase component attenuated from the differential signal propagating through the two signal lines. A transmission line characterized by being in a relationship .
In the transmission line of (2), common mode noise can be attenuated by the action of the two signal lines and the shield body.
In the transmission line of (2) above, the length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the interval between the two signal lines is particularly determined from the signal propagating through the two signal lines. Since it is proportional to the frequency of the in-phase component to be attenuated, a desired signal attenuation characteristic can be obtained by selecting the length of the difference.

(3)前記2本の信号線はシリコン半導体製造プロセスにより形成された上層のメタル層で構成され、且つ、前記シールド体は、前記シリコン半導体製造プロセスにより形成された下層のメタル層で構成されたものであることを特徴とする(1)または(2)の伝送線路。
上記(3)の伝送線路では、(1)または(2)の伝送線路において特に、伝送線路が通常のシリコン半導体製造プロセスによって形成される。
(3) The two signal lines are constituted by an upper metal layer formed by a silicon semiconductor manufacturing process, and the shield body is constituted by a lower metal layer formed by the silicon semiconductor manufacturing process. The transmission line according to (1) or (2), wherein the transmission line is a thing.
In the transmission line of (3) above, the transmission line is formed by a normal silicon semiconductor manufacturing process, particularly in the transmission line of (1) or (2).

(4)前記2本の信号線および前記シールド体は、所定の同一のチップ内でシリコン半導体回路と一体化するように構成されたものであることを特徴とする(3)の伝送線路。
上記(4)の伝送線路では、(3)の伝送線路において特に、伝送線路が通常のシリコン半導体製造プロセスによって形成され量産に適し、品質の均一性を確保できる。
(4) The transmission line according to (3), wherein the two signal lines and the shield body are configured to be integrated with a silicon semiconductor circuit in a predetermined same chip.
In the transmission line of (4) above, the transmission line of (3) is particularly suitable for mass production because the transmission line is formed by a normal silicon semiconductor manufacturing process, and quality uniformity can be ensured.

(5)前記交差する方向は、直交する方向であることを特徴とする(1)〜(4)の何れか一の伝送線路。
上記(5)の伝送線路では、(1)〜(4)の何れか一の伝送線路において特に、各フローティングシールド片は、2本の信号線を前記第2の仮想平面に投影したときの投影像の延長方向と交差する方向に沿った配置となるため2本の信号線に対する不必要な電磁界の鎖交が回避される。
(5) The transmission line according to any one of (1) to (4), wherein the intersecting direction is an orthogonal direction.
In the transmission line of (5) above, in particular in each transmission line of (1) to (4), each floating shield piece is a projection when two signal lines are projected onto the second virtual plane. Since the arrangement is along the direction intersecting with the extending direction of the image, unnecessary electromagnetic linkage between the two signal lines is avoided.

(6)前記各フローティングシールド片の長さは、前記2本の信号線の間隔よりも長いことを特徴とする(1)〜(5)の何れか一の伝送線路。
上記(6)の伝送線路では、(1)〜(5)の何れか一の伝送線路において特に、各フローティングシールド片の長さを前記2本の信号線の間隔よりも長くなるように構成することによって、コモンモードノイズの抑圧がより低周波で顕著になるような特性を得ることができる。
(6) The transmission line according to any one of (1) to (5), wherein a length of each floating shield piece is longer than an interval between the two signal lines.
In the transmission line of (6) above, particularly in the transmission line of any one of (1) to (5), the length of each floating shield piece is configured to be longer than the interval between the two signal lines. As a result, it is possible to obtain such characteristics that the suppression of common mode noise becomes significant at a lower frequency.

)接地された基板を更に備え、
前記シールド体は前記基板とは所定の間隔を設けて配置され、
前記2本の信号線は前記シールド体とさらに所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする(1)〜()の何れか一の伝送線路。
上記()の伝送線路では、(1)〜()の何れか一の伝送線路において特に、2本の信号線は前記シールド体とさらに所定の間隔を設けて配置されている。上記間隔に応じて特定の信号減衰特性を得ることができる。
( 7 ) further comprising a grounded substrate;
The shield body is disposed at a predetermined interval from the substrate,
The transmission line according to any one of (1) to ( 6 ), wherein the two signal lines are arranged at a predetermined distance from the shield body.
In the transmission line ( 7 ) above, particularly in the transmission line of any one of (1) to ( 6 ), the two signal lines are arranged with a predetermined distance from the shield body. A specific signal attenuation characteristic can be obtained according to the interval.

)上記(1)〜()の何れか一の伝送線路と、
前記伝送線路の両端に接続された終端器と、
を備えることを特徴とする伝送装置。
上記()の伝送装置では、2本の信号線とシールド体との作用によってコモンモードノイズを減衰することができる伝送装置が得られる。
( 8 ) The transmission line according to any one of (1) to ( 7 ) above,
A terminator connected to both ends of the transmission line;
A transmission apparatus comprising:
With the transmission device of ( 8 ), a transmission device capable of attenuating common mode noise by the action of the two signal lines and the shield body is obtained.

)さらに、前記伝送線路と前記終端器との間に、前記伝送線路の複数の各フローティングシールド片の互いの間隔よりも広い間隔の複数の導体を有する別の伝送線路を夫々備えることを特徴とする()の伝送装置。
上記()の伝送装置では、(8)の伝送装置において特に、効率的に同相成分を除去できると共に、伝送線路の波長短縮の効果により、伝送装置の端子間の長さを短くすることができ、小型化がはかれる。
( 9 ) Further, another transmission line having a plurality of conductors spaced apart from each other between the plurality of floating shield pieces of the transmission line is provided between the transmission line and the terminator. ( 8 ) The transmission apparatus characterized by the above.
In the transmission device of ( 9 ), in-phase components can be efficiently removed particularly in the transmission device of (8), and the length between terminals of the transmission device can be shortened due to the effect of shortening the wavelength of the transmission line. It is possible to reduce the size.

(1)前記終端器は、前記2本の信号線を伝播する信号の差動成分に対しては前記伝送線路の特性インピーダンスと整合がとれた値をとり、前記2本の信号線を伝播する信号の同相成分に対しては前記伝送線路の特性インピーダンスと異なる値をとることを特徴とする()又は()の伝送装置。
上記(1)の伝送装置では、()又は()の伝送装置において特に、2本の信号線を伝播する信号の、差動成分は極力反射させず、同相成分はよく反射する特性の伝送装置が実現される。
(1 0 ) The terminator takes a value that matches the characteristic impedance of the transmission line for the differential component of the signal propagating through the two signal lines, and propagates through the two signal lines. The transmission device according to ( 8 ) or ( 9 ), wherein the in-phase component of the signal is different from the characteristic impedance of the transmission line.
In the transmission device of (1 0 ), in the transmission device of ( 8 ) or ( 9 ), the differential component of the signal propagating through the two signal lines is not reflected as much as possible, and the in-phase component is reflected well. The transmission apparatus is realized.

本発明によれば、コモンモードノイズを減衰することができる。そして、その特定の態様においては、通常のシリコン半導体製造プロセスにおいて実現でき、更にその特定の態様においては、所定の同一のチップ内にシリコン半導体回路と一体化するように実装可能である。   According to the present invention, common mode noise can be attenuated. In the specific mode, it can be realized in a normal silicon semiconductor manufacturing process, and in the specific mode, it can be mounted so as to be integrated with a silicon semiconductor circuit in a predetermined same chip.

本発明の実施の形態としての伝送線路を示す図である。It is a figure which shows the transmission line as embodiment of this invention. 本発明の実施の形態としてのフローティングノイズフィルタ(伝送線路)の動作を説明するための等価回路の図である。It is a figure of the equivalent circuit for demonstrating operation | movement of the floating noise filter (transmission line) as embodiment of this invention. 本発明の実施の形態としてのフローティングノイズフィルタ(伝送線路)の動作を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating operation | movement of the floating noise filter (transmission line) as embodiment of this invention. 本発明の実施の形態としての伝送線路の挿入損失の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission line as embodiment of this invention. 本発明の実施例1に係る伝送装置を示す図である。It is a figure which shows the transmission apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 図5の伝送装置の挿入損失の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission apparatus of FIG. 本発明の実施例2に係る伝送装置を示す図である。It is a figure which shows the transmission apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 図7の伝送装置に適用される終端器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the termination | terminus device applied to the transmission apparatus of FIG. 本発明の実施例3に係る伝送装置を示す図である。It is a figure which shows the transmission apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 図9の伝送装置に適用されるフローティングシールド片の間隔と信号の波長との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the space | interval of the floating shield piece applied to the transmission apparatus of FIG. 9, and the wavelength of a signal. 図9の伝送装置における波長短縮(小型化)の作用を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the effect | action of wavelength shortening (miniaturization) in the transmission apparatus of FIG. 従来の差動CPW型伝送線路の構成図である。It is a block diagram of the conventional differential CPW type | mold transmission line. 図12の差動CPW型伝送線路の差動モードでの電界分布を示す図である。It is a figure which shows the electric field distribution in the differential mode of the differential CPW type | mold transmission line of FIG. 図12の差動CPW型伝送線路の挿入損失の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the insertion loss of the differential CPW type | mold transmission line of FIG.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態につき詳述することによって本発明を明らかにする。
図1(a)は、本発明の実施の形態としての伝送線路を示す図であり、基板に対して上部から見た図である。
図1(b)は、図1(a)の伝送線路を線Y−Y´に沿って切断した断面図である。
この伝送線路は、コモンモードノイズフィルタとして構成されており、コモンモードノイズを減衰させるフィルタ機能を有している。よって、以下ではこの伝送経路100を、適宜、コモンモードノイズフィルタと称する。
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a figure which shows the transmission line as embodiment of this invention, and is the figure seen from the upper part with respect to the board | substrate.
FIG. 1B is a cross-sectional view of the transmission line in FIG. 1A cut along line YY ′.
This transmission line is configured as a common mode noise filter, and has a filter function for attenuating common mode noise. Therefore, hereinafter, the transmission path 100 is appropriately referred to as a common mode noise filter.

コモンモードノイズフィルタ100は、2本の信号線101、102と、信号線101、102の下部に配置された複数本のフローティングシールド(Floating Shield)片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−n(以下、適宜、フローティングシールドという)と、を備える。
これら2本の信号線101、102は図1(b)に仮想線で表された第1の仮想平面VP1の面内方向に沿って設けられ、また、複数本のフローティングシールド(Floating Shield)片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは図1(b)に仮想線で表された第2の仮想平面VP2の面内方向に沿って設けられている。
The common mode noise filter 100 includes two signal lines 101 and 102 and a plurality of floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3 disposed below the signal lines 101 and 102. ..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n (hereinafter, appropriately referred to as floating shield).
These two signal lines 101 and 102 are provided along the in-plane direction of the first virtual plane VP1 represented by a virtual line in FIG. 1B, and a plurality of floating shield pieces are provided. 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n are second virtual planes VP2 represented by phantom lines in FIG. It is provided along the in-plane direction.

そして、第1の仮想平面VP1の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられた2本の信号線101、102と、第1の仮想平面VP1と平行な第2の仮想平面VP2の面内方向に沿って互いに所定の間隔で平行に設けられ上述の2本の信号線101、102を第2の仮想平面VP2に投影したときの投影像の延長方向と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nを含んで構成されたシールド体110とを備えて伝送線路100が構成されている。   Then, two signal lines 101 and 102 provided in parallel at a predetermined interval along the in-plane direction of the first virtual plane VP1, and a second virtual plane VP2 parallel to the first virtual plane VP1 Along the in-plane direction, they are provided in parallel with each other at a predetermined interval, and are arranged in a direction intersecting with the extension direction of the projected image when the above-described two signal lines 101 and 102 are projected onto the second virtual plane VP2. Each floating shield piece 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n, each of which is a plurality of conductors each having a predetermined length. A transmission line 100 is configured including the shield body 110.

上述のように複数のフローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは、互いに平行に配置されているが、図1(a)に示すように、第2の仮想平面VP2上の2本の信号線101、102の投影像の延長方向とこれら複数のフローティングシールド片とが交差する方向は、直角あるいは略直角に配置されている。このように配置するのは、電磁界の不必要な鎖交を避けるためである。   As described above, the plurality of floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n are arranged in parallel to each other. As shown in FIG. 1A, the extension direction of the projected image of the two signal lines 101 and 102 on the second virtual plane VP2 and the direction in which the plurality of floating shield pieces intersect each other are at right angles or substantially They are arranged at right angles. This arrangement is for avoiding unnecessary linkage of electromagnetic fields.

さらに、各フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは同じ長さであって、フローティングシールド片の端部は、上から見ると、信号線101、102から所定の長さで外側に突き出しており、この部分をフローティングシールド片の突き出し部と称する。
図1において、X−X´はコモンモードノイズフィルタの線対称となる軸、tはフローティングシールド片の導体の幅、dはフローティングシールド片の導体の間隔、wは信号線の導体の幅、sは信号線の導体の間隔、ovはフローティングシールド片の突き出し部の長さ、を示す。
Further, each of the floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n has the same length, and is the end of the floating shield piece. When viewed from above, the portion protrudes outward from the signal lines 101 and 102 by a predetermined length, and this portion is referred to as a protruding portion of the floating shield piece.
In FIG. 1, XX ′ is an axis of line symmetry of the common mode noise filter, t is the width of the conductor of the floating shield piece, d is the distance between the conductors of the floating shield piece, w is the width of the conductor of the signal line, s Is the interval between the conductors of the signal line, and ov is the length of the protruding portion of the floating shield piece.

突き出し部の長さovは、任意の値に設定できるものであるが、減衰させたいコモンモードノイズの周波数に適合する所定の値に設定されている。
既述のフローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは、換言すれば、同一の仮想平面(第2の仮想平面VP2)上に形成されている。そして、これらフローティングシールド片が形成される面(第2の仮想平面VP2)と2本の信号線が形成される仮想平面(第1の仮想平面VP1)とは既述のように互いに平行となるよう配置されている。
The length ov of the protruding portion can be set to an arbitrary value, but is set to a predetermined value that matches the frequency of the common mode noise to be attenuated.
In other words, the above-described floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n are the same virtual plane (second Are formed on the virtual plane VP2). The surface on which these floating shield pieces are formed (second virtual plane VP2) and the virtual plane on which two signal lines are formed (first virtual plane VP1) are parallel to each other as described above. It is arranged as follows.

更に、シリコン基板1200の面に対して、両仮想平面VP1およびVP2は共に互いに平行になるよう配置されている。
ここで、wは信号線101、102の導体の幅、h1は信号線からフローティングシールド片(シールド体110)までの距離、h2はフローティングシールド片(シールド体110)から基板(例えばシリコン基板1200までの距離)となっている。
上記構成の、コモンモードノイズフィルタ100は、通常のシリコン半導体製造プロセスにおいて実現でき、例えば、フローティングシールド片を下層のメタル層で、また、信号線をその上層のメタル層でそれぞれ実現することができる。更にまた、シリコン半導体回路と一体化するよう同一のチップ内で実現できる。
Further, both virtual planes VP1 and VP2 are arranged parallel to each other with respect to the surface of the silicon substrate 1200.
Here, w is the width of the conductor of the signal lines 101 and 102, h1 is the distance from the signal line to the floating shield piece (shield body 110), and h2 is the floating shield piece (shield body 110) to the substrate (for example, the silicon substrate 1200). Distance).
The common mode noise filter 100 having the above configuration can be realized in a normal silicon semiconductor manufacturing process. For example, the floating shield piece can be realized by a lower metal layer, and the signal line can be realized by an upper metal layer. . Furthermore, it can be realized in the same chip so as to be integrated with the silicon semiconductor circuit.

フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは、信号線101、102と電磁的・静電的には結合するが、電気的・物理的にはフローティングの状態となっている。フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nと信号線101、102との間は、例えばSiO2等の絶縁体により電気的に分離されている。フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nと信号線101、102は、例えばシリコン基板等の半導体の基板上に形成され、基板は接地されている。   The floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n are electromagnetically and electrostatically connected to the signal lines 101, 102. Although they are coupled, they are electrically and physically floating. Floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n and the signal lines 101, 102 are insulated from, for example, SiO2. It is electrically separated by the body. The floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n and the signal lines 101, 102 are, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate. Formed above, the substrate is grounded.

尚、上述の実施の形態では、第1の仮想平面VP1と第2の仮想平面VP2とは並行であり、且つ、フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは並行であり、更に、2本の信号線101、102を第2の仮想平面VP2に投影したときの投影像の延長方向と各フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nは交差する方向(上掲の例では、直交する方向)であった。しかしながら、上述における第1の仮想平面VP1と第2の仮想平面VP2とは厳密に並行でなくとも相応の効果が期待でき、且つ、当該交差する方向も、厳密に直交する方向でなくとも相応の効果が期待できる。   In the above-described embodiment, the first virtual plane VP1 and the second virtual plane VP2 are parallel, and the floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,. -N-2, 110-n-1, and 110-n are parallel, and further, the extension direction of the projected image and the floating shields when the two signal lines 101 and 102 are projected onto the second virtual plane VP2. The pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n were intersecting directions (orthogonal directions in the above example). . However, even if the first virtual plane VP1 and the second virtual plane VP2 in the above are not strictly parallel, a corresponding effect can be expected, and the intersecting direction is not necessarily strictly orthogonal. The effect can be expected.

従って、上述した本発明の実施の形態としてのフローティングノイズフィルタ(伝送線路)は、第1の仮想平面VP1の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられた2本の信号線101、102と、第1の仮想平面VP1とは異なる第2の仮想平面VP2の面内方向に沿って互いに所定の間隔で設けられ平面視で見て2本の信号線101、102と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片110−1、110−2、110−3、………、110−n−2、110−n−1、110−nを含んで構成されたシールド体110と、を備えることを特徴とする伝送線路であると敷衍しても技術思想としての本質を些かも違えるものではない。   Therefore, the above-described floating noise filter (transmission line) according to the embodiment of the present invention includes two signal lines 101 provided in parallel at predetermined intervals along the in-plane direction of the first virtual plane VP1. 102 and a second virtual plane VP2 that is different from the first virtual plane VP1 are provided at predetermined intervals along the in-plane direction of the second virtual plane VP2, and in a direction intersecting the two signal lines 101 and 102 when viewed in plan Including floating shield pieces 110-1, 110-2, 110-3,..., 110-n-2, 110-n-1, 110-n, which are a plurality of conductors of a predetermined length. Even if the transmission line is characterized by including the shield body 110 configured, the essence as a technical idea is not slightly different.

次に、本発明の実施の形態としてのフローティングノイズフィルタの動作を、図2を参照しつつ式を用いて説明する。
図2(a)は、フローティングシールド(シールド体)がない場合の、単位長U0の無損失伝送線路の等価回路を示す。ここで、Lは伝送線路の単位長U0当たりのインダクタ、Cは伝送線路の単位長U0当たりの容量、を示す。このとき、特性インピーダンスZ0はZ0=√(L/C)である。尚、モデルを単純化するため、基板とグランドとの間の寄生抵抗は無視する。
Next, the operation of the floating noise filter according to the embodiment of the present invention will be described using equations with reference to FIG.
FIG. 2A shows an equivalent circuit of a lossless transmission line having a unit length U0 when there is no floating shield (shield body). Here, L represents an inductor per unit length U0 of the transmission line, and C represents a capacity per unit length U0 of the transmission line. At this time, the characteristic impedance Z0 is Z0 = √ (L / C). In order to simplify the model, the parasitic resistance between the substrate and the ground is ignored.

次に、図2(b)および図2(c)は、フローティングシールドがある場合の、単位長U0の無損失伝送線路の等価回路を示す。ここで、L1はフローティングシールドの単位長U0当たりのインダクタ、Cはフローティングシールドの単位長U0当たりの容量、を示す。
この等価回路には、直列に接続されたC、L1、C1の部分が存在し、この直列接続部分の直列共振でコモンモードノイズを抑圧することになる。
Next, FIGS. 2B and 2C show an equivalent circuit of a lossless transmission line having a unit length U0 in the case where there is a floating shield. Here, L1 represents an inductor per unit length U0 of the floating shield, and C represents a capacity per unit length U0 of the floating shield.
In this equivalent circuit, there are C, L1, and C1 portions connected in series, and common mode noise is suppressed by series resonance of the series connection portions.

図2(c)より、単位長U0において、入力電圧をVin、出力電圧をVoutとすると、
(Vout−Vin)/jωL1=(Vout−0)/Z1=0
ここで、
Z1=jωL1−j(1/ωC−1/ωC1)
=j{(ω2C・C1・L1−(C+C1))/ωC・C1}
よって、
Vout・(1/jωL1−1/Z1)=Vin/jωL1
このとき、伝達関数は、
Vout/Vin=Z1/(Z1+jωL1)
と表せる。これから、Z1=0すなわち直列共振でコモンモード損失が最大になることが分かる。Z1=0の条件は、
ω2C・C1・L1−(C+C1)=0
より、
ω=√{(C+C1)/C・C1・L1}
である。上記の式より、C1、L1が大きくなると、ωが小さくなることが分かる。
From FIG. 2C, in the unit length U0, when the input voltage is Vin and the output voltage is Vout,
(Vout−Vin) / jωL1 = (Vout−0) / Z1 = 0
here,
Z1 = jωL1-j (1 / ωC-1 / ωC1)
= J {(ω 2 C · C1 · L1- (C + C1)) / ωC · C1}
Therefore,
Vout · (1 / jωL1-1 / Z1) = Vin / jωL1
At this time, the transfer function is
Vout / Vin = Z1 / (Z1 + jωL1)
It can be expressed. From this, it can be seen that the common mode loss is maximized at Z1 = 0, that is, in series resonance. The condition of Z1 = 0 is
ω 2 C · C1 · L1− (C + C1) = 0
Than,
ω = √ {(C + C1) / C · C1 · L1}
It is. From the above equation, it can be seen that ω decreases as C1 and L1 increase.

このように、フローティングシールドがあるとコモンモードノイズを抑圧できることが分かる。更に、フローティングシールドの長さ(S+2×(W+ov))が長くなる(突き出し部ovが長くなる)と、C1、L1が大きくなり、ωが小さくなる、すなわち、コモンモードノイズの抑圧がより低周波で顕著になることが分かる。
即ち、各フローティングシールド片110−1,110−2,…,110−nの長さ(S+2×(W+ov))前記2本の信号線101,102の間隔Sとに各対応する差の長さ(突き出し部の長さovは、2本の信号線101,102を伝播する信号が減衰される同相成分の周波数と比例関係にある。このため、上記差の長さovを選択することによって所望の信号減衰特性を得ることができる。
Thus, it can be seen that common mode noise can be suppressed if there is a floating shield. Furthermore, when the length of the floating shield (S + 2 × (W + ov)) becomes longer (the protruding portion ov becomes longer), C1 and L1 become larger and ω becomes smaller, that is, the suppression of common mode noise has a lower frequency. It turns out that becomes remarkable.
That is, each floating shield piece 110-1, 110-2, ..., 110-n lengths of the (S + 2 × (W + ov)), of the difference each corresponding to the spacing S of the two signal lines 101, 102 The length (length ov of the protruding portion) is proportional to the frequency of the in-phase component at which the signal propagating through the two signal lines 101 and 102 is attenuated. Therefore, a desired signal attenuation characteristic can be obtained by selecting the difference length ov .

次に、図3を参照して、本発明の実施の形態としてのフローティングノイズフィルタの動作を説明する。
図3(a)は、本発明の実施の形態としての伝送線路を説明するために、信号線101、102に差動信号(差動電流)が流れる場合の様子を示す図である。また、図中、110はシールド体110である。
差動信号を、シリコン基板上に実現された、上掲の図1示す伝送線路に印加する。電界は図3(a)に示すように振舞う。一方の信号線101(102)から放射された電界は、リターンパスとなる他方の信号線102(101)に、信号線間の層(シリコン層や絶縁層等)中、及び、インピーダンスの低いフローティングシールド中を経由して、到達する。ここで、リターンパスとは、一般的に、信号電流の戻り道(戻り電流の経路)のことをいい、グランドへ至る最もインピーダンスの低い道がリターンパスになるといわれている。
Next, the operation of the floating noise filter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which a differential signal (differential current) flows through the signal lines 101 and 102 in order to explain the transmission line according to the embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 110 denotes a shield body 110.
A differential signal is applied to the transmission line shown in FIG. 1 above realized on a silicon substrate. The electric field behaves as shown in FIG. The electric field radiated from one signal line 101 (102) floats on the other signal line 102 (101) serving as a return path in a layer between the signal lines (silicon layer, insulating layer, etc.) and low impedance. Reach via the shield. Here, the return path generally refers to the return path of signal current (return current path), and the path with the lowest impedance to the ground is said to be the return path.

図3(a)の実施の形態では、上述のように一方の信号線101(102)に対して他方の信号線102(101)がリターンパスとして機能するため、別段の接地を行う必要がない。
ここで、一部の電界は他方の信号線に到達できずに損失となるために、伝送線路の挿入損失の周波数特性は、図4(a)に示すようになる。しかし、所定の長さの突き出し部を有するフローティングシールドによって、多くの電界を集めることができるため、挿入損失が少なくなっている。
図4(a)に示すように、突き出し部の長さovが100μm(図中「突出し長」と表記)とovが20μm(図中「突出し短」と表記)とを比較すると、突き出し部の長さovが長い程、より挿入損失が少なくなることが分かる。
図3(b)は、本発明の実施の形態としての伝送線路を説明するために、信号線に同相信号(差動電流)が流れる場合の様子を示す図である。
In the embodiment of FIG. 3A, as described above, the other signal line 102 (101) functions as a return path with respect to one signal line 101 (102), so there is no need to perform separate grounding. .
Here, since some electric fields cannot reach the other signal line and are lost, the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission line is as shown in FIG. However, since a large amount of electric field can be collected by the floating shield having the protruding portion having a predetermined length, insertion loss is reduced.
As shown in FIG. 4A, when the length ov of the protruding portion is 100 μm (indicated as “protruding length” in the drawing) and ov is 20 μm (indicated as “protruding short” in the drawing), It can be seen that the longer the length ov , the smaller the insertion loss.
FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which an in-phase signal (differential current) flows through the signal line in order to explain the transmission line as the embodiment of the present invention.

同相信号を、シリコン基板上に実現された、上掲の図1示す伝送線路に印加する。電界は図3(b)に示すように振舞う。この場合、リターンパスが基板上に存在するグランドになるため、信号線はフローティングシールド(シールド体110)に電界を供給する供給点のように振る舞い、フローティングシールドはダイポールアンテナのように振舞う。
従って、伝送線路の挿入損失の周波数特性は、図4(b)に示すようになり、ダイポールアンテナとみなせるフローティングシールドにより、共振点を有するので、フローティングシールドを備えた伝送線路は、コモンモードノイズを選択的に抑圧することができる。即ち、波長選択性のあるコモンモードノイズフィルタとして機能することがわかる。
The in-phase signal is applied to the transmission line shown in FIG. 1 above realized on a silicon substrate. The electric field behaves as shown in FIG. In this case, since the return path is a ground existing on the substrate, the signal line behaves like a supply point for supplying an electric field to the floating shield (shield body 110), and the floating shield behaves like a dipole antenna.
Therefore, the frequency characteristic of the insertion loss of the transmission line is as shown in FIG. 4B, and has a resonance point due to the floating shield that can be regarded as a dipole antenna. It can be selectively suppressed. That is, it is understood that the filter functions as a common mode noise filter having wavelength selectivity.

図4(b)に示すように、突き出し部の長さovが100μmと20μmを比較すると、突き出し部の長さovが長い程、比較的低い周波数で共振することになり、突き出し部の長さovが短い程、高い周波数で共振する。尚、突き出し部の長さovが短いときの共振点は、図示されておらず、高周波側のレンジ外にある。
このように、フローティングシールドを備えた伝送線路は、同相信号を選択的に除去できる。さらに、差動信号のリターンパスと同相信号のリターンパスを分離したので、差動信号の低損失化および同相信号の高減衰化が同時に達成できる。
As shown in FIG. 4 (b), when the length ov of the protruding portion is compared to 100 μm and 20 μm, the longer the length ov of the protruding portion, the more the resonance occurs at a relatively low frequency. The shorter ov , the higher the frequency. Note that the resonance point when the length ov of the protruding portion is short is not shown and is outside the range on the high frequency side.
Thus, the transmission line provided with the floating shield can selectively remove the in-phase signal. Further, since the differential signal return path and the in-phase signal return path are separated, the loss of the differential signal and the high attenuation of the in-phase signal can be achieved simultaneously.

(実施例1)
次に、既述の本発明の実施の形態に係る実施例1を図を参照して説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係る実施例1に係る伝送装置を示す図である。この伝送装置は、入力端子及び出力端子を兼ねる両端の2つの伝送線路501および502の間に、図1で示した本発明の実施の形態としての伝送線路100であるコモンモードノイズフィルタを接続した構成を示している。
コモンモードノイズフィルタ100は、所望の周波数でのコモンモードノイズの減衰が最大となるように、フローティングシールド片の長さ(突き出し部の長さ)が調整されている。
Example 1
Next, Example 1 according to the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram illustrating a transmission apparatus according to Example 1 according to the embodiment of the present invention. In this transmission apparatus, a common mode noise filter which is the transmission line 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is connected between the two transmission lines 501 and 502 at both ends which also serve as an input terminal and an output terminal. The configuration is shown.
In the common mode noise filter 100, the length of the floating shield piece (length of the protruding portion) is adjusted so that the attenuation of the common mode noise at a desired frequency is maximized.

図6は、突き出し部が100μmの図5に示す伝送装置に同相成分(例えば同相ノイズ)を含む差動信号を印加したときの、挿入損失の周波数特性を示す図である。
図6において、差動信号に対しては周波数に対して単調減少な特性を示しているが、同相成分に対してはノッチを有し、同相成分が所定の周波数で減衰していることが分かり、ノッチ付近で同相信号除去比が大きいことが分かる。この例では、27GHzにおける同相信号除去比が20dBの場合を示しており、実使用上は十分な値である。本実施例では、特に、10GHz以上の高周波信号の帯域に適合した、シリコンチップ上に形成されるコモンモードノイズフィルタとして有用である。
以上のように、図5および図6を参照して説明した実施例では、同相信号を選択的に除去することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the frequency characteristics of insertion loss when a differential signal including an in-phase component (for example, in-phase noise) is applied to the transmission device illustrated in FIG. 5 having a protruding portion of 100 μm.
In FIG. 6, the differential signal shows a monotonically decreasing characteristic with respect to the frequency, but the in-phase component has a notch and the in-phase component is attenuated at a predetermined frequency. It can be seen that the common-mode rejection ratio is large near the notch. This example shows a case where the in-phase signal rejection ratio at 27 GHz is 20 dB, which is a sufficient value in actual use. This embodiment is particularly useful as a common mode noise filter formed on a silicon chip that is suitable for a high-frequency signal band of 10 GHz or more.
As described above, in the embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6, the in-phase signal can be selectively removed.

(実施例2)
次に、既述の本発明の実施の形態に係る実施例2を図を参照して説明する。
図7は、本発明の実施の形態に係る実施例2に係る伝送装置を示す図である。この伝送装置は、入力端子及び出力端子を兼ねる両端の2つの伝送線路501および502の間に、図1で示した本発明の伝送線路100であるコモンモードノイズフィルタを接続した構成であり、更に、両端の2つの伝送線路501および502に各対応して終端器701および702を付加している。
終端器701および702は、差動信号に対しては伝送線路の特性インピーダンスと整合させるように、同相信号に対しては反射させるようになっているものであり、更に、コモンモードフィルタ100を、終端器701および702により同相信号の定在波の大きくなったところに配置することで、同相成分をより減衰させることができる。
(Example 2)
Next, Example 2 according to the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a diagram illustrating a transmission apparatus according to Example 2 according to the embodiment of the present invention. This transmission apparatus has a configuration in which a common mode noise filter, which is the transmission line 100 of the present invention shown in FIG. 1, is connected between two transmission lines 501 and 502 at both ends that also serve as an input terminal and an output terminal. Terminators 701 and 702 are respectively added to the two transmission lines 501 and 502 at both ends.
The terminators 701 and 702 are configured to reflect the common-mode signal so as to match the differential signal with the characteristic impedance of the transmission line. The in-phase component can be further attenuated by arranging the standing wave of the in-phase signal by the terminators 701 and 702.

図8は、終端器701および702の構成例を表す図である。
図8(a)に例示する終端器は、2本の信号線801および802の終端部に対し互いに接続される抵抗素子R81およびR82を有する。
終端器の条件としては、差動信号に対しては、差動成分が反射しないように、伝送線路の特性インピーダンスと整合がとれていることが求められる。同相信号に対しては、できるだけ多く反射するように、伝送線路の特性インピーダンスに比べ十分大きいか若しくは十分小さいことが求められる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the terminators 701 and 702.
The terminator illustrated in FIG. 8A includes resistance elements R81 and R82 that are connected to the terminal portions of the two signal lines 801 and 802.
As a condition of the terminator, the differential signal is required to be matched with the characteristic impedance of the transmission line so that the differential component is not reflected. The in-phase signal is required to be sufficiently larger or smaller than the characteristic impedance of the transmission line so as to reflect as much as possible.

一例として、最も一般的な差動の場合の伝送線路の特性インピーダンスが100Ω、同相の場合の伝送線路の特性インピーダンスが25Ω、の場合を考える。この終端器によれば、図8(b)に示すように、差動の場合の終端器として100Ωと見なされるので、差動信号が反射しないことが分かる。さらに、図8(c)に示すように、同相の場合の終端器として開放(抵抗値が無限大)と見なされるので、同相信号が全反射していることが分かる。
このように、減衰させたい周波数成分の定在波を発生させることができ、フィルタ内で発生する定在波の振幅に応じてフローティング導体群の長さを調節することで、同相信号の減衰を増大させることができる。
As an example, consider the case where the characteristic impedance of the transmission line in the most common differential is 100Ω and the characteristic impedance of the transmission line in the same phase is 25Ω. According to this terminator, as shown in FIG. 8B, since it is regarded as 100Ω as a terminator in the case of differential, it can be seen that the differential signal is not reflected. Further, as shown in FIG. 8C, since the terminator in the case of the in-phase is considered to be open (resistance value is infinite), it can be seen that the in-phase signal is totally reflected.
In this way, a standing wave having a frequency component to be attenuated can be generated, and by adjusting the length of the floating conductor group according to the amplitude of the standing wave generated in the filter, the in-phase signal is attenuated. Can be increased.

(実施例3)
次に、既述の本発明の実施の形態に係る実施例3を図を参照して説明する。
図9は、本発明の実施の形態に係る実施例3に係る伝送装置を示す図である。この伝送装置は、入力端子及び出力端子を兼ねる両端の2つの伝送線路901および902の間に、図1で示した本発明の伝送線路100である複数個のコモンモードノイズフィルタ(図示の例では100a、100b、100cの3個)を接続し、両端の2つの伝送線路901および902に各対応して終端器903および904を付加している。
(Example 3)
Next, Example 3 according to the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a diagram illustrating a transmission apparatus according to Example 3 according to the embodiment of the present invention. This transmission apparatus includes a plurality of common mode noise filters (in the example shown in the figure) that are the transmission lines 100 of the present invention shown in FIG. 1 between two transmission lines 901 and 902 at both ends that also serve as input terminals and output terminals. 100a, 100b, and 100c) are connected, and terminators 903 and 904 are added to the two transmission lines 901 and 902 at both ends, respectively.

終端器903および904は、実施例2と同様に、差動信号に対して整合し、同相信号に対しては反射をする。
ここで、複数のコモンモードノイズフィルタ100a、100b、100cの夫々はフローティングシールド片の配置の間隔dが異なる。コモンモードフィルタ100bおよび100cのフローティングシールド片の配置の間隔はd1であり、コモンモードフィルタ100aのフローティングシールド片の配置の間隔はd2であり、d2<<d1となるように形成されている。
The terminators 903 and 904 match the differential signal and reflect the in-phase signal as in the second embodiment.
Here, each of the plurality of common mode noise filters 100a, 100b, and 100c has a different spacing d between the floating shield pieces. The interval between the floating shield pieces of the common mode filters 100b and 100c is d1, and the interval of the floating shield pieces of the common mode filter 100a is d2, and d2 << d1.

フローティングシールド片の配置の間隔dが狭いコモンモードフィルタ100bおよび100cは、終端器により同相信号の定在波の大きくなったところに配置され、フローティングシールド片の配置の間隔dが比較的広いコモンモードフィルタ100aをその両脇に配置することで、同相成分をより減衰させることができる。
フローティングシールド片の間隔dが狭い程、実効比誘電率εrは高くなる。また、誘電体を通過する電磁波の波長λeffは、真空中の波長をλ0とすれば、
λeff=λ0/εr
と表され、誘電体の実効比誘電率εrが高くなるほどこの波長λeffが短くなることが知られている。
従って、フローティングシールド片の間隔dを狭くする程、信号の波長が短くなる、すなわち、限られた長さの中によりたくさんの波が分布できることがわかる。
Common mode filters 100b and 100c having a narrow spacing d of the floating shield pieces are arranged where the standing wave of the in-phase signal is increased by the terminator, and the common gaps d of the floating shield pieces are relatively wide. By disposing the mode filter 100a on both sides, the in-phase component can be further attenuated.
The narrower the distance d between the floating shield pieces, the higher the effective relative dielectric constant εr. In addition, the wavelength λeff of the electromagnetic wave passing through the dielectric is λ0 when the wavelength in vacuum is λ0.
λeff = λ0 / εr
It is known that the wavelength λeff becomes shorter as the effective relative dielectric constant εr of the dielectric becomes higher.
Therefore, it can be seen that the smaller the distance d between the floating shield pieces, the shorter the wavelength of the signal, that is, more waves can be distributed in a limited length.

図10は、フローティングシールド片の間隔と信号の波長との関係を模式的に表した図である。図10(a)は、フローティングシールド片の間隔がd1における波形(波長λ1)の伝搬の様子を示し、図10(b)は、フローティングシールド片の間隔がより短いd2における波形(波長λ2)の伝搬の様子を示している。フローティングシールド片の間隔がより短い図10(b)に示すほうが、限られた長さの中によりたくさんの波が分布できることが分かる。尚、フローティングシールド片の間隔dが変わるところで実効比誘電率εrも変化する、すなわち、特性インピーダンスも変わるので、ここでも信号の反射が生じている。   FIG. 10 is a diagram schematically showing the relationship between the interval between the floating shield pieces and the signal wavelength. FIG. 10A shows a state of propagation of the waveform (wavelength λ1) when the distance between the floating shield pieces is d1, and FIG. 10B shows the waveform (wavelength λ2) when the distance between the floating shield pieces is shorter than d2. The state of propagation is shown. It can be seen that a larger number of waves can be distributed in a limited length when the distance between the floating shield pieces is shorter as shown in FIG. Note that the effective relative dielectric constant εr also changes when the distance d between the floating shield pieces changes, that is, the characteristic impedance also changes, and signal reflection occurs here as well.

図11は、各ブロック内での信号の様子を示す図である。フローティングシールド片の間隔がd1である伝送線路(コモンモードフィルタ)100bおよび100cにおいては波長λ1となり、フローティングシールド片の間隔がd2である伝送線路(コモンモードフィルタ)100aにおいては波長λ2となる。終端器903および904により、差動信号に対して整合し、同相信号に対しては反射をする。フローティングシールド片の間隔dが変わる伝送線路100bおよび100cと伝送線路100aの境界により、差動信号、同相信号に対して反射をする。   FIG. 11 is a diagram illustrating a state of signals in each block. In the transmission lines (common mode filter) 100b and 100c in which the distance between the floating shield pieces is d1, the wavelength is λ1, and in the transmission line (common mode filter) 100a in which the distance between the floating shield pieces is d2, the wavelength is λ2. Terminators 903 and 904 match the differential signal and reflect the in-phase signal. A differential signal and an in-phase signal are reflected by the boundary between the transmission lines 100b and 100c and the transmission line 100a where the distance d of the floating shield pieces changes.

電界が、伝送線路100aに閉じ込められているため、効率的に同相成分を除去できると共に、伝送線路100b、100c、および、100aの波長短縮の効果により、伝送装置の端子間の長さを短くすることができ、小型化がはかれる。
このように、或る一の伝送線路における定在波の波長に対応するフローティングシールド片の間隔(密度)が、該一の伝送線路の前後に接続された伝送線路における定在波の波長に対応するフローティングシールド片の間隔(密度)とは異なるように構成することによって、実効比誘電率を変化させ、それに付随する電磁界閉じ込め効果を利用することによって、一層顕著に同相信号を減衰させることができる。
さらに、定在波の振幅と、フローティングシールド片の長さを調節することによって、決められた面積内での同相信号減衰を極大化する事が可能になる。
Since the electric field is confined in the transmission line 100a, the in-phase component can be efficiently removed, and the length between the terminals of the transmission apparatus is shortened by the effect of shortening the wavelengths of the transmission lines 100b, 100c, and 100a. Can be reduced in size.
As described above, the distance (density) of the floating shield pieces corresponding to the standing wave wavelength in one transmission line corresponds to the standing wave wavelength in the transmission line connected before and after the one transmission line. By changing the effective relative permittivity by making it different from the spacing (density) of the floating shield pieces to be used, the common-mode signal is attenuated more significantly by using the accompanying electromagnetic confinement effect. Can do.
Furthermore, by adjusting the amplitude of the standing wave and the length of the floating shield piece, it is possible to maximize the common-mode signal attenuation within a predetermined area.

100,100a,100b,100c……コモンモードノイズフィルタ
101,102…………………………………信号線
110……………………………………………シールド体
110−1,110−2,…,110−n…フローティングシールド片
120……………………………………………差動CPW型伝送線路
121,122…………………………………信号線
123,124,125………………………グランド部
501,502…………………………………伝送線路
701,702…………………………………終端器
801,802…………………………………信号線
901,902…………………………………伝送線路
903,904…………………………………終端器
1200…………………………………………シリコン基板
100, 100a, 100b, 100c .. Common mode noise filters 101, 102... 110, 110-2,..., 110-n Floating shield piece 120... Differential CPW transmission lines 121 and 122. …………………… Signal lines 123, 124, 125 ……………………… Ground portions 501, 502 ………………………………… Transmission lines 701, 702 ……… ………………………… Terminators 801, 802 ………………………………… Signal lines 901,902 ………………………………… Transmission line 903 904 ………………………………… Terminator 1200 ………………………………………… Silicone group

Claims (10)

第1の仮想平面の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられ、差動信号が印加される2本の信号線と、
前記第1の仮想平面とは異なる第2の仮想平面の面内方向に沿って互いに所定の間隔で設けられ平面視で見て前記2本の信号線と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片を含んで構成されたシールド体と、
を備え
前記各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する前記差動信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあることを特徴とする伝送線路。
Two signal lines provided in parallel at predetermined intervals along the in-plane direction of the first virtual plane, to which a differential signal is applied ;
Each predetermined length provided at a predetermined interval along the in-plane direction of the second virtual plane different from the first virtual plane and arranged in a direction intersecting with the two signal lines when seen in a plan view A shield body configured to include each floating shield piece that is a plurality of conductors of
Equipped with a,
The length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the interval between the two signal lines is proportional to the frequency of the in-phase component attenuated from the differential signal propagating through the two signal lines. A transmission line characterized by being in a relationship .
第1の仮想平面の面内方向に沿って既定の間隔で並行に設けられ、差動信号が印加される2本の信号線と、
前記第1の仮想平面と平行な第2の仮想平面の面内方向に沿って互いに所定の間隔で平行に設けられ前記2本の信号線を前記第2の仮想平面に投影したときの投影像の延長方向と交差する方向に配された各所定長の複数の導体である各フローティングシールド片を含んで構成されたシールド体と、
を備え
前記各フローティングシールド片の長さと前記2本の信号線の間隔とに各対応する差の長さは、前記2本の信号線を伝播する前記差動信号から減衰される同相成分の周波数と比例関係にあることを特徴とする伝送線路。
Two signal lines provided in parallel at predetermined intervals along the in-plane direction of the first virtual plane, to which a differential signal is applied ;
A projection image obtained by projecting the two signal lines onto the second virtual plane provided in parallel with each other at a predetermined interval along the in-plane direction of the second virtual plane parallel to the first virtual plane. A shield body configured to include each floating shield piece that is a plurality of conductors of each predetermined length arranged in a direction crossing the extending direction of
Equipped with a,
The length of the difference corresponding to the length of each floating shield piece and the interval between the two signal lines is proportional to the frequency of the in-phase component attenuated from the differential signal propagating through the two signal lines. A transmission line characterized by being in a relationship .
前記2本の信号線はシリコン半導体製造プロセスにより形成された上層のメタル層で構成され、且つ、前記シールド体、前記シリコン半導体製造プロセスにより形成された下層のメタル層で構成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の伝送線路。   The two signal lines are composed of an upper metal layer formed by a silicon semiconductor manufacturing process, and are composed of the shield body and a lower metal layer formed by the silicon semiconductor manufacturing process. The transmission line according to claim 1 or 2. 前記2本の信号線および前記シールド体は、所定の同一のチップ内でシリコン半導体回路と一体化するように構成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の伝送線路。   The transmission line according to claim 3, wherein the two signal lines and the shield body are configured to be integrated with a silicon semiconductor circuit in a predetermined same chip. 前記交差する方向は、直交する方向であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の伝送線路。   The transmission line according to claim 1, wherein the intersecting direction is an orthogonal direction. 前記各フローティングシールド片の長さは、前記2本の信号線の間隔よりも長いことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の伝送線路。   The transmission line according to claim 1, wherein a length of each floating shield piece is longer than an interval between the two signal lines. 接地された基板を更に備え、
前記シールド体は前記基板とは所定の間隔を設けて配置され、
前記2本の信号線は前記シールド体とさらに所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の伝送線路。
Further comprising a grounded substrate;
The shield body is disposed at a predetermined interval from the substrate,
The transmission line according to any one of claims 1 to 6 , wherein the two signal lines are arranged at a predetermined distance from the shield body.
請求項1〜7の何れか一項に記載の伝送線路と、
前記伝送線路の両端に接続された終端器と、
を備えることを特徴とする伝送装置。
The transmission line according to any one of claims 1 to 7 ,
A terminator connected to both ends of the transmission line;
A transmission apparatus comprising:
さらに、前記伝送線路と前記終端器との間に、前記伝送線路の複数の各フローティングシールド片の互いの間隔よりも広い間隔の複数の導体を有する別の伝送線路を夫々備えることを特徴とする請求項に記載の伝送装置。 In addition, another transmission line having a plurality of conductors spaced apart from each other between the plurality of floating shield pieces of the transmission line is provided between the transmission line and the terminator. The transmission apparatus according to claim 8 . 前記終端器は、前記2本の信号線を伝播する信号の差動成分に対しては前記伝送線路の特性インピーダンスと整合がとれた値をとり、前記2本の信号線を伝播する信号の同相成分に対しては前記伝送線路の特性インピーダンスと異なる値をとることを特徴とする請求項8又は9に記載の伝送装置。 The terminator takes a value matched to the characteristic impedance of the transmission line for the differential component of the signal propagating through the two signal lines, and is in phase with the signal propagating through the two signal lines. The transmission device according to claim 8 or 9 , wherein the component takes a value different from a characteristic impedance of the transmission line.
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