JP5909626B2

JP5909626B2 - コモンモードノイズフィルタ

Info

Publication number: JP5909626B2
Application number: JP2011180149A
Authority: JP
Inventors: 亮平原田; 兼司植野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: JP2013045784A

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、第１〜第４の絶縁層１ａ〜１ｄの各々の上面に第１、第２の渦巻状導体２ａ、３ａと、第１、第２の引出用導体２ｂ、３ｂとを設け、そして第１の渦巻状導体２ａと第１の引出用導体２ｂとをビア電極４ａを介して接続することにより１つのコイルを形成するとともに、第２の渦巻状導体３ａと第２の引出用導体３ｂとをビア電極４ｂを介して接続することにより他のコイルを形成し、さらに第２の引出用導体３ｂの上面と第１の絶縁層１ａの下面に磁性体からなる第５の絶縁層５をそれぞれ設けていた。そして、第１、第２の引出用導体２ｂ、３ｂの形状は、その外部電極（図示せず）とビア電極４ａ、４ｂとを最短距離で結ぶような直線状としたものである。

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

特開２００５−１５０１６８号公報

近年の高速デジタル信号伝送においては、信号の高速化に伴い伝送線路及びそこに使用される部品に対して、信号の反射、損失等によりデジタル信号が劣化しないようにインピーダンス整合が必要となっている。そして、伝送線路の伝送インピーダンスを規定する量として、特性インピーダンスが規定され、近年の高速差動信号データ伝送に用いられている伝送線路の特性インピーダンスは、一般に、ＵＳＢ２．０で９０Ω±１５％（７６．５Ω〜１０３．５Ω）、ＨＤＭＩで１００Ω±１５％（８５Ω〜１１５Ω）となるように要求されている。すなわち、この伝送線路上に配置されるコモンモードノイズフィルタにおいても特性インピーダンスが前述の規定の範囲内であれば信号の反射、損失が少なく信号の劣化が防げる。そして、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は単位長さあたりのコイル間の容量）。

しかしながら、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、第２の引出用導体２ｂ、３ｂ同士が上面視にて重ならないため、第１、第２の引出用導体２ｂ、３ｂ間の磁気結合が小さくなり、これにより、第１、第２の引出用導体２ｂ、３ｂにおいて残留インダクタンス成分が増加してしまう。このため、特性インピーダンスが高くなるため、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。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、信号の劣化が防げ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。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１のコイル導体と、前記第１のコイル導体と第１のビアを介して接続された第１の引出用導体と、前記第１のコイル導体と対向するように設けられた第２のコイル導体と、前記第２のコイル導体と第２のビアを介して接続された第２の引出用導体と、前記第１、第２のコイル導体、第１、第２の引出用導体を備えた複数の絶縁層と、これらを一体化した本体部と、前記本体部の側面に設けられ前記第１、第２のコイル導体、第１、第２の引出用導体のそれぞれと接続された第１〜第４の外部電極とを備え、前記第１の引出用導体と第２の引出用導体を、前記第１、第２のビアと前記本体部の側面との間の一部分において上面視にて重なるようにするとともに、前記第１の引出用導体と第２の引出用導体とが上面視にて重なる部分の終端部と前記本体部の側面との間は、前記終端部と前記第３、第４の外部電極とを最短距離で結ぶような直線状とし、さらに、前記第１の引出用導体と前記第２の引出用導体との上面視での重なる部分を、前記第１、第２のビアと前記本体部の側面との間の距離の１／３〜２／３としたもので、この構成によれば、第１の引出用導体と第２の引出用導体の一部が上面視にて重なるため、第１、第２の引出用導体間の磁気結合が大きくなり、これにより、第１、第２の引出用導体における残留インダクタンス成分が減少する。この結果、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が減り、これにより、信号の劣化を防ぐことができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明のコモンモードノイズフィルタは、第１の引出用導体と第２の引出用導体を、第１、第２のビアと本体部の側面との間の一部分において上面視にて重なるようにするとともに、前記第１の引出用導体と第２の引出用導体とが上面視にて重なる部分の終端部と本体部の側面との間は、前記終端部と第３、第４の外部電極とを最短距離で結ぶような直線状としているため、第１の引出用導体と第２の引出用導体の一部が上面視にて重なり、これにより、第１、第２の引出用導体間の磁気結合が大きくなるため、第１、第２の引出用導体における残留インダクタンス成分が減少する。この結果、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が減り、これにより、信号の劣化を防ぐことができるという優れた効果を奏するものである。

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の分解斜視図同コモンモードノイズフィルタの斜視図同コモンモードノイズフィルタの一部透過上面図同コモンモードノイズフィルタと異なる構造を示す一部透過上面図従来のコモンモードノイズフィルタの分解斜視図

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は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の分解斜視図、図２は同コモンモードノイズフィルタの斜視図である。

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、図２に示すように、第１〜第３の非磁性層１１〜１３で形成された非磁性体部１４と、この非磁性体部１４の内部に形成された第１、第２のコイル導体１５、１６と、前記非磁性体部１４の上方および下方にそれぞれ設けられた複数の磁性層１７からなる磁性体部１８と、前記非磁性体部１４と磁性体部１８の間に形成された第１、第２の引出用導体１９、２０と、第１、第２のコイル導体１５、１６と第１、第２の引出用導体１９、２０とそれぞれ接続する第１、第２のビア２１、２２を備えている。このような構成により、コモンモードノイズフィルタの本体部２３が構成されるものである。

上記構成において、前記第１〜第３の非磁性層１１〜１３は、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、ガラスセラミックス等の非磁性材料によりシート状に構成されているもので、絶縁性を有している。また、この第１〜第３の非磁性層１１〜１３は、下から順に積層されて非磁性体部１４を構成し、そして、第２の非磁性層１２の厚みは、他の非磁性層１１、１３よりその厚みが厚くなっている。そしてまた、第１、第３の非磁性層１１、１３の所定位置にはそれぞれ第１、第２のビア２１、２２が形成されている。なお、この第１、第２のビア２１、２２は、第１の非磁性層１１、第３の非磁性層１３に貫通する孔をそれぞれ形成し、そして、この孔に銀等の導電体を充填することにより構成する。さらに、第１のビア２１、第２のビア２２は上面視にて互いに重なるように位置している。

また、前記第１のコイル導体１５は、第１の非磁性層１１の上面に、銀等の導電材料を渦巻状にめっきすることにより形成されている。そして、第１の非磁性層１１に形成された第１のビア２１を介して第１の磁性層１１の下面に形成された第１の引出用導体１９と接続され、一つのコイルが構成される。そしてまた、前記第２のコイル導体１６は、第２の非磁性層１２の上面に銀等の導電材料を渦巻状にめっきすることにより形成されている。そして、第３の非磁性層１３に形成された第２のビア２２を介して第３の非磁性層１３の上面に形成された第２の引出用導体２０と接続され、他のコイルが構成される。

さらに、前記第１のコイル導体１５と第２のコイル導体１６は第２の非磁性層１２を介して上下方向に隣り合うように形成され、かつ前記第２のコイル導体１６は、その大部分が第１のコイル導体１５と第２の非磁性層１２を介して上面視にて重なるように対向している。これにより、第１のコイル導体１５と第２のコイル導体１６は、互いに磁気的な影響を及ぼし合うため、第１のコイル導体１５と第２のコイル導体１６との間で磁気結合することになり、これにより、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。

そして、前記磁性層１７は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の磁性材料によりシート状に構成されているもので、絶縁性を有している。さらに、所定枚数の磁性層１７で構成された磁性体部１８を２つ設け、２つの磁性体部１８の間に非磁性体部１４が介在するように積層することにより、磁性層、非磁性層の集合体であるコモンモードノイズフィルタの本体部２３が形成される。

なお、全ての絶縁層１１〜１３、１７は、磁性体で構成してもよい。また、絶縁層１１〜１３、１７の枚数は、図１に記載された枚数に限定されるものではない。そして、第１のコイル導体１５、第２のコイル導体１６は、渦巻状ではなく、らせん状であってもよい。

さらに、前記本体部２３には、その両側面２３ａ、２３ｂに、図２に示すように、第１〜第４の外部電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが設けられ、そしてこの第１〜第４の外部電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄはそれぞれ前記第１、第２のコイル導体１５、１６、第１、２の引出用導体１９、２０と接続されている。このとき、本体部２３の一方の側面２３ａには、第１、第２のコイル導体１５、１６と接続された第１、第２の外部電極２４ａ、２４ｂが、本体部２３の他方の側面２３ｂには、第１、２の引出用導体１９、２０と接続された第３、第４の外部電極２４ｃ、２４ｄが形成されている。なお、第１〜第４の外部電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、本体部２３の側面２３ａ、２３ｂに銀を印刷することにより形成され、またこれらの表面にめっきによってニッケルめっき層を形成するとともに、このニッケルめっき層の表面にめっきによってすずやはんだ等の低融点金属めっき層を形成する。

図３は、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０を上面視したときの構成を示す図である。図３から明らかなように、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０は、第１、第２のビア２１、２２と本体部２３の側面２３ｂとの間の途中の部分までは上面視にて重なり、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０の重なる部分の終端部２５（前記途中の部分）と本体部２３の側面２３ｂとの間は、終端部２５と第３、第４の外部電極２４ｃ、２４ｄとを最短距離で結ぶような直線状となり、両者は重ならない。すなわち、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０は、第１、第２のビア２１、２２と本体部２３の側面２３ｂとの間で、上面視にて重なる部分と重ならない部分とからなる。そして、重なる部分は本体部２３の側面２３ｂよりも第１、第２のビア２１、２２の側に存在し、重ならない部分は、それぞれ当該重なる部分の終端部２５で折れ曲がり、この重なる部分に対して斜めになっている。この結果、第１、第２の引出用導体１９、２０を上面から視るとＹ字形状となる。なお、図３では、説明を簡単にするために構成の一部を省略している。また、太線は第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０が重なっている部分、直線は第１の引出用導体１９のみの部分、破線は第２の引出用導体２０のみの部分を示す。

ここで、第１、第２の引出用導体１９、２０が折れ曲がる終端部２５は第１、第２のコイル導体１５、１６の最外部から２ターンか３ターン内側に入った部分であり、好ましくは、前記第１の引出用導体１９と、第２の引出用導体２０との上面視での重なりが、第１、第２のビア２１、２２と本体部２３の側面２３ｂとの間の距離の１／３〜２／３となるようにする。

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の引出用導体１９と第２の引出用導体２０を、第１、第２のビア２１、２２と本体部２３の側面２３ｂとの間の一部分において上面視にて重なるようにするとともに、前記第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０とが上面視にて重なる部分の終端部２５と本体部２３の側面２３ｂとの間は、前記終端部２５と第３、第４の外部電極２４ｃ、２４ｄとを最短距離で結ぶような直線状としているため、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０の一部が上面視にて重なり、これにより、第１、第２の引出用導体１９、２０間の磁気結合が大きくなるため、第１、第２の引出用導体１９、２０における残留インダクタンス成分が減少する。この結果、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が減り、これにより、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。

一方、図４に示すように、終端部２５を本体部２３の側面２３ｂ近傍に位置させて終端部２５と第３、第４の外部電極２４ｃ、２４ｄとの間の第１、第２の引出用導体１９、２０を略直線状になるようにして、本体部２３の側面２３ｂ近傍まで第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０とが上面視にて重なるようにした（第１、第２の引出用導体１９、２０を上面から視るとＴ字形状となるようにした）場合、直流抵抗値が増加し、さらに、終端部２５と第３、第４の外部電極２４ｃ、２４ｄとの間における第１、第２の引出用導体１９、２０の略直線状となった部分と、第１、第２のコイル導体１５、１６の最外周の直線状となった部分とで上面視にて直線的に重なり、結合容量が増加して、コモンインピーダンスのピーク周波数が低周波側にシフトするため、周波数特性が悪くなってしまう。

これに対し、本発明のように、第１の引出用導体１９と第２の引出用導体２０とが上面視にて重なるのが、第１、第２のビア２１、２２と本体部２３の側面２３ｂとの間の途中の部分までとすれば、直流抵抗値の増加を抑えつつ、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減らして、信号の劣化を防ぐことができ、さらに、第１、第２の引出用導体１９、２０と第１、第２のコイル導体１５、１６の最外周は上面視で交差するだけで直線的に重なることはないため、結合容量が増加することはなく、これにより、周波数特性の悪化を防止できる。

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、情報通信端末等の各種電子機器のノイズ対策として使用される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。

１１第１の非磁性層（絶縁層）
１２第２の非磁性層（絶縁層）
１３第３の非磁性層（絶縁層）
１５第１のコイル導体
１６第２のコイル導体
１７磁性層（絶縁層）
１９第１の引出用導体
２０第２の引出用導体
２１第１のビア
２２第２のビア
２３本体部
２３ａ、２３ｂ本体部の側面
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ第１〜第４の外部電極
２５終端部

Claims

第１のコイル導体と、前記第１のコイル導体と第１のビアを介して接続された第１の引出用導体と、前記第１のコイル導体と対向するように設けられた第２のコイル導体と、前記第２のコイル導体と第２のビアを介して接続された第２の引出用導体と、前記第１、第２のコイル導体、第１、第２の引出用導体を備えた複数の絶縁層と、これらを一体化した本体部と、前記本体部の側面に設けられ前記第１、第２のコイル導体、第１、第２の引出用導体のそれぞれと接続された第１〜第４の外部電極とを備え、前記第１の引出用導体と第２の引出用導体を、前記第１、第２のビアと前記本体部の側面との間の一部分において上面視にて重なるようにするとともに、前記第１の引出用導体と第２の引出用導体とが上面視にて重なる部分の終端部と前記本体部の側面との間は、前記終端部と前記第３、第４の外部電極とを最短距離で結ぶような直線状とし、さらに、前記第１の引出用導体と前記第２の引出用導体との上面視での重なる部分を、前記第１、第２のビアと前記本体部の側面との間の距離の１／３〜２／３としたコモンモードノイズフィルタ。