JPH11136065A - ノイズフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い周波数帯域で大きな減衰特性が得られ、
ＩＣの誤動作を低減することのできる分布定数型ノイズ
フィルタを提供する。 【解決手段】 分布定数型ノイズフィルタにおいて、グ
ランドライン導体コイルの導体抵抗を信号ライン導体コ
イルの導体抵抗よりも大きくすることにより、１ＭＨｚ
〜１ＧＨｚの間で反共振点が発生しないので、所定の動
作周波数よりも高周波の帯域においてノイズフィルタの
インピーダンスと挿入回路の入力インピーダンスとの差
を大きくすることができ、広い周波数帯域において大き
な減衰効果を発揮する。さらに、ノイズフィルタを通過
できなかった高周波成分であるノイズは、誘電体損失の
大きな絶縁体層を通過してグランドに流れ込むとき、絶
縁体層で消費されて熱エネルギーに変わので、グランド
に流れ込む電流が小さくなる。したがって、ＩＣの電源
ラインに流れる電流変動が小さくなり、ＩＣの誤動作を
低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノイズフィルタに
関し、特に広帯域で高周波特性に優れた分布定数型のノ
イズフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、分布定数型のノイズフィルタ
として、信号ライン導体コイルパターンとグランドライ
ン導体コイルパターンとが実質的に相対するようにセラ
ミックス等の絶縁体層を介し、かつこの絶縁体層を積層
して成るノイズフィルタが知られている。

【０００３】このようなノイズフィルタは、信号側のコ
イルとグランド側のコイルとによって発生するインダク
タンス成分、両コイル間に発生する相互インダクタンス
成分、ならびに両コイル間に発生する高いキャパシタン
ス成分によって構成される。このため、上記のノイズフ
ィルタは、複数の共振周波数が得られ、また、所定の減
衰特性が得られる。

【０００４】一般に、ノイズフィルタは、除去したい周
波数帯域において、外部回路（挿入回路）のインピーダ
ンス（入力インピーダンス）とノイズフィルタのインピ
ーダンスとの絶対値の差を大きくするように設定してい
る。現在、多用されている分布定数型のノイズフィルタ
のインピーダンスは、周波数１ＭＨｚにおいて数十Ω程
度に設計されており、さらに周波数が高くなるにつれて
１０００Ω以上になるように設計されている。これに対
して、挿入回路側の入力インピーダンスは、例えば周波
数１ＭＨｚにおいて約５００Ωであっても、周波数５０
〜２００ＭＨｚにかけて大きく低下し、２００〜６００
ＭＨｚの帯域で入力インピーダンスが１００Ω以下にな
る。例えば、１００ＭＨｚで挿入回路側の入力インピー
ダンスは２５０Ω程度となり、２００ＭＨｚで挿入回路
側の入力インピーダンスは１００Ω程度となり、４００
ＭＨｚで挿入回路側の入力インピーダンスは５０Ω程度
となる。したがって、分布定数型のノイズフィルタは、
フィルタのインピーダンスと挿入回路の入力インピーダ
ンスとの大きな差により、所定の動作周波数の帯域より
も高周波側に発生する高調波成分を減衰させる作用を発
揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分布定
数型のノイズフィルタは、複数の共振周波数の間の周波
数において、インピーダンスが数十Ω程度に減少する反
共振点が発生することがあった。この反共振点では、ノ
イズフィルタのインピーダンスと挿入回路の入力インピ
ーダンスとの絶対値の差が減少する。このため、反共振
点が発生する周波数帯域における減衰効果が劣化すると
いう問題があった。

【０００６】さらに、分布定数型のノイズフィルタにお
いては、低い周波数成分、すなわち必要な信号を通過さ
せ、高い周波数成分、すなわちノイズをグランドに流す
働きをする。このようなノイズフィルタは、ＩＣのゲー
トアレイやクロックの入力端子に挿入され、不要輻射対
策に効果を発揮する。しかし、グランドに流れる電流が
大きすぎると、ＩＣの電源ラインに流れる電流の変動が
大きくなり、ＩＣが誤動作する恐れがあるという問題が
あった。

【０００７】さらにまた、分布定数型のノイズフィルタ
においては、グランドに流れ込んだ電流が再びグランド
から流れ出て回路の正常な動作に害を及ぼす恐れがある
という問題があった。本発明は、このような問題を解決
するためになされたものであり、広い周波数帯域で大き
な減衰特性が得られる分布定数型ノイズフィルタを提供
することを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、ＩＣの誤動作を低減
することのできる分布定数型ノイズフィルタを提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、回路の動作に
悪影響を与えるのを防止することができる分布定数型ノ
イズフィルタを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ノイズフィルタによると、複数の絶縁体層を積層して成
る積層体の第１の層間に第１の信号ライン導体コイルパ
ターンと第１のグランドライン導体コイルパターンとを
配置し、第１の層間に隣接する第２の層間に第１のグラ
ンドライン導体コイルパターンと対向する第２の信号ラ
イン導体コイルパターンと、第１の信号ライン導体コイ
ルパターンと対向する第２のグランドライン導体コイル
パターンとを配置し、第１の信号ライン導体コイルパタ
ーンと第２の信号ライン導体コイルパターンとを接続し
て信号ライン導体コイルを形成し、第１のグランドライ
ン導体コイルパターンと第２のグランドライン導体コイ
ルパターンとを接続してグランドライン導体コイルを形
成して成る。このようなノイズフィルタは、分布定数型
ノイズフィルタと呼ばれ、複数の共振周波数を有するた
め、広い周波数帯域で大きな減衰特性を得ることができ
る。

【００１０】さらに、グランドライン導体コイルの導体
抵抗は信号ライン導体コイルの導体抵抗よりも大きいの
で、複数の共振周波数の間の周波数において、インピー
ダンスが数十Ω程度に減少する反共振点の発生がなくな
る。このため、ノイズフィルタのインピーダンスと挿入
回路の入力インピーダンスとの絶対値の差を大きくする
ことができる。したがって、複数の共振周波数の間の周
波数帯域で減衰効果が劣化するのを防止することがで
き、広い周波数帯域で大きな減衰特性が得られる。

【００１１】上記の理由を以下に説明する。分布定数型
ノイズフィルタの等価回路を図９〜図１１に示す。分布
定数型ノイズフィルタは、前述のとおり、信号側のコイ
ルＬ₁ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₇ とグランド側のコイルＬ₂ 、
Ｌ₄ 、Ｌ₆ 、Ｌ₈ とによって発生するインダクタンス成
分、両コイル間の相互インダクタンス成分、ならびに両
コイル間に発生する高いキャパシタンス成分によって構
成される。この両コイル間に発生するキャパシタンス成
分を構成するコンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ をイン
ダクタンスのない理想的なものとすれば、図９に示すと
おりである。しかし、このような理想的なコンデンサは
存在しない。したがって、図１０に示すように、両コイ
ル間に発生するキャパシタンス成分を構成するコンデン
サＣ₁₁、Ｃ₁₂、Ｃ₁₃、Ｃ₁₄には仮想コイルＬ₁₁、Ｌ₁₂、
Ｌ₁₃、Ｌ₁₄によるインダクタンスが存在する。このイン
ダクタンスとキャパシタンスからなる回路は、共振回路
であるため、共振周波数と反共振周波数が交互に存在す
る。この反共振点の存在がノイズフィルタの特性に悪影
響を与える。

【００１２】この反共振点の発生は、図１１に示すよう
に、コンデンサＣ₁₁、Ｃ₁₂、Ｃ₁₃、Ｃ₁₄に抵抗Ｒ₁ 、Ｒ
₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ を直列に挿入することで防止することが
できる。この抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ の挿入は、
グランドライン用導体の一部または全部に導体抵抗の大
きな導体材料を使用する、グランドライン用導体の導
体幅または導体厚みを小さくすることと等価である。

【００１３】さらに、グランドライン導体コイルの導体
抵抗を信号ライン導体コイルの導体抵抗よりも大きくす
ることにより、低い周波数成分である必要な信号はノイ
ズフィルタを通過し、ノイズフィルタを通過できなかっ
た高周波成分であるノイズは、誘電体損失の大きな絶縁
体層を通過してグランドに流れ込むとき、その絶縁体層
で消費され熱エネルギーに変わる。このため、グランド
に流れ込む電流が小さくなるという作用が生ずる。した
がって、ＩＣの電源ラインに流れる電流変動が小さくな
り、ＩＣの誤動作を低減することができる。

【００１４】さらにまた、グランドライン導体コイルの
導体抵抗が信号ライン導体コイルの導体抵抗よりも大き
いと、グランドに流れ込む電流を小さくすることができ
るので、グランドに流した電流が回路の動作に悪影響を
与えるのを防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の一実施例による分布定数型ノ
イズフィルタを図１〜図６に示す。本実施例のノイズフ
ィルタは、図２〜図４に示すように、８層のセラミック
層１１、１２、１３、１４、１５、１６、ｌ７、１８が
積層して構成された積層体１と、この積層体１の外表面
に形成した入出力用外部電極６および７とグランド用外
部電極８および９とから主に構成されている。

【００１６】積層体１は、ドクターブレード法によって
製造されたＢａＴｉＯ₃ 系のセラミックス層１１〜１８
から成り、それぞれのセラミック層間１１と１２、１２
と１３、１３と１４、１４と１５、１５と１６、１６と
１７、および１７と１８には、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ
−ＰｄのようなＡｇ合金）材料を主成分とする導体ペー
ストをスクリーン印刷法により形成した信号ライン導体
コイルパターン２２〜２７、グランドライン導体コイル
パターン３２〜３６とグランド電極接続パターン３１が
形成され、また、各セラミック層１３〜１７の厚み方向
には、それぞれの信号ライン導体コイルパターン２２〜
２６の一端部と厚み方向に隣接する信号ライン導体コイ
ルパターン２３〜２７の他端部を接続するＡｇ系材料に
よるビアホール導体４３〜４７が形成されている。本ビ
アホール導体もスクリーン印刷法により形成した。ま
た、それぞれのグランドライン導体コイルパターン３２
〜３５の一端部と厚み方向に隣接するグランドライン導
体コイルパターン３３〜３６の他端部を接続するＡｇ系
材料によるビアホール導体５３〜５６が形成されてい
る。ここで、信号ライン導体コイルパターン２２、２４
および２６は、第１の信号ライン導体コイルパターンを
構成し、信号ライン導体コイルパターン２３、２５およ
び２７は、第２の信号ライン導体コイルパターンを構成
する。また、グランドライン導体コイルパターン３２、
３４および３６は、第１のグランドライン導体コイルパ
ターンを構成し、グランドライン導体コイルパターン３
３および３５は、第２のグランドライン導体コイルパタ
ーンを構成する。また、セラミック層間１２と１３、１
４と１５、および１６と１７は、第１の層間を構成し、
セラミック層間１３と１４、１５と１６、および１７と
１８は、第２の層間を構成する。

【００１７】本発明品は、例えばドクターブレード法に
よって製造されたセラミック層にビアホール導体を充填
するための穴を開けた後、所定の導体パターンをスクリ
ーン印刷法によって形成し、その印刷されたセラミック
層の熱圧着、部品サイズに切断、約１１００℃の大気中
で焼成、外部電極用ペースト塗布、その外部電極の焼き
付け、外部電極のＮｉメッキ、半田メッキという工程に
よって製造される。

【００１８】積層体１は、例えば、図５（Ａ）に示すセ
ラミック層１３、１５となるシートと、図５（Ｂ）に示
すセラミック層１４、１６となるシートが交互に積層さ
れて構成されている。なお、図５（Ａ）には、セラミッ
ク層１３となるシート上に形成された各コイルパターン
を示し、図５（Ｂ）には、セラミック層１４となるシー
ト上に形成された各コイルパターンを示した。

【００１９】図５（Ａ）において、セラミック層１３と
なるシート上にセラミック層１３と１４との層間に配置
される略コ字状の信号ライン導体コイルパターン２３
と、その信号ライン導体コイルパターン２３とセラミッ
ク層１２となるシート上に形成された信号ライン導体コ
イルパターン２２とを接続するビアホール導体４３と、
略コ字状のグランドライン導体コイルパターン３３と、
そのグランドライン導体コイルパターン３３とセラミッ
ク層１２となるシート上に形成されたグランドライン導
体コイルパターン３２とを接続するビアホール導体５３
とが形成されている。

【００２０】また、図５（Ｂ）において、セラミック層
１４となるシート上にセラミック層１４と１５との層間
に配置される略コ字状の形成された信号ライン導体コイ
ルパターン２４と、その信号ライン導体コイルパターン
２４とセラミック層１３となるシート上に形成された信
号ライン導体コイルパターン２３とを接続するビアホー
ル導体４４と、略コ字状のグランドライン導体コイルパ
ターン３４と、そのグランドライン導体コイルパターン
３４とセラミック層１３となるシート上に形成されたグ
ランドライン導体コイルパターン３３とを接続するビア
ホール導体５４とが形成されている。

【００２１】また、セラミック層１７となるシート上に
は、セラミック層１７と１８との層間に配置される略コ
字状の信号ライン導体コイルパターン２６と、その信号
ライン導体コイルパターン２６とセラミック層１８とな
るシート上に形成された信号ライン導体コイルパターン
２７とを接続するビアホール導体４７が形成されてい
る。

【００２２】また図２に示すように、積層体１の外表面
の両端面には人出力用外部電極６および７が形成され、
積層体１の外表面の両主面には複数のグランド用外部電
極８および９が形成されている。ビアホール導体４３〜
４７によって接続された信号ライン導体コイルパターン
２２〜２７の両端である信号ライン導体コイルパターン
２２と信号ライン導体コイルパターン２７とは、人出力
用外部電極６と人出力用外部電極７とにそれぞれ接続さ
れ、全体として図１に示すように、人出力用外部電極６
と人出力用外部電極７との間に信号ライン導体コイルを
形成する。

【００２３】図６（Ａ）に示すように、セラミック層１
２となるシート上には、略Ｎ字型のグランドライン導体
コイルパターン３２と、略Ｉ字型の信号ライン導体コイ
ルパターン２２とが形成される。ビアホール導体５３〜
５６によって接続されたグランドライン導体コイルパタ
ーン３２〜３６の一端である導体コイルパターン３２
は、グランド用外部電極８に接続される。その結果、グ
ランドライン導体コイルパターン３６の一端が開放さ
れ、グランドライン導体コイルパターン３２の他端がグ
ランド用外部電極８に直接接続され、全体として図１に
示すように、グランドライン導体コイルを形成する。

【００２４】さらに、グランド用外部電極９をグランド
ライン導体コイルパターン３２〜３６と電気的に接続さ
せるため、図６（Ｂ）に示すように、グランド用外部電
極８とグランド用外部電極９とを接続する略Ｉ字型のグ
ランド電極接続パターン３１がセラミック層１１となる
シート上に設けられる。この結果、グランド用外部電極
９は、グランド用外部電極８を介して間接的にグランド
ライン導体コイルパターン３２〜３６と接続される。

【００２５】以上の構成により、信号ライン導体コイル
パターン２２〜２７とグランドライン導体コイルパター
ン３２〜３６とは、各セラミック層１３〜１７の厚みを
介して静電容量を発生させるため、コイルとコンデンサ
とを一素子内に分布的に存在させた分布定数型ノイズフ
ィルタが得られる。なお、積層体の絶縁体層は、ＢｉＴ
ｉＯ₃ 系セラミックスを使用したが、この他、アルミ
ナ、ＴｉＯ₂ 、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎ等のセラミック
ス、または樹脂材料を使用できる。また、コイル用導体
にはＡｇ系材料を使用したが、ＰｄやＣｕ系材料等も使
用できる。

【００２６】ここで、本発明の特徴的なところは、グラ
ンドライン導体コイルの導体抵抗が信号ライン導体コイ
ルの導体抵抗よりも大きいことである。本実施例におい
て、グランドライン導体コイルパターン３２、３３、３
４、３５、３６からなるグランド導体コイルの導体抵抗
を信号ライン導体コイルパターン２２、２３、２４、２
５、２６、２７からなる信号ライン導体コイルの導体抵
抗よりも大きくするには、グランドライン導体コイル
パターン３２、３３、３４、３５、３６を構成する金属
材料にシート抵抗が比較的大きな材料を用いたり、グ
ランドライン導体コイルパターン３２、３３、３４、３
５、３６の導体幅を狭くして抵抗を大きくしたりするこ
とができる。

【００２７】例えば、グランドライン導体コイルパター
ン３２、３３、３４、３５、３６の導体材料によりグラ
ンド導体コイルの導体抵抗を制御するには、グランドラ
イン導体コイルパターン３２、３３、３４、３５、３６
の一部または全部にＲｕ０₂やＡｇ−Ｐｄ合金等のシー
ト抵抗５０ｍΩ／□以上の高抵抗金属材料を用いる。な
お、信号ライン導体コイルパターン２２、２３、２４、
２５、２６、２７には、従来のようにＡｇ系、Ｃｕ系な
どの低抵抗金属材料を主成分とする導体を用いる。

【００２８】上記の方法により、グランドライン導体コ
イルの導体抵抗を例えば１０Ωに設定することができ
る。このとき、信号ライン導体コイルの導体抵抗を例え
ば２Ωに設定する。この状態を等価回路で示すと、図１
１に示すように、グランド側のコイルＬ₂ 、Ｌ₄ 、
Ｌ₆ 、Ｌ₈ に抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ が付加される
ことになる。

【００２９】次に、グランドライン導体コイルの導体抵
抗を１０Ωに設定し、信号ライン導体コイルの入出力端
子間の導体抵抗を２Ωに設定した本実施例の１ＭＨｚ〜
１ＧＨｚの間におけるインピーダンスを調べた。結果を
図７に示す。図７に示した本実施例の測定結果は、ＨＰ
製ネットワークアナライザ８７５３Ｃを用いて、入出力
インピーダンス５０ΩのときのＳ１１パラメータを測定
することでインピーダンスの測定を行った。図７に示す
ように、本実施例の１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間におけるイ
ンピーダンスは１０００Ω以上であり、１ＭＨｚ〜１Ｇ
Ｈｚの間に反共振点は存在しなかった。

【００３０】次に、グランドライン導体コイルの導体抵
抗と、信号ライン導体コイルの入出力端子間の導体抵抗
とを２Ωに設定した比較例の１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間で
インピーダンスの測定を行った。比較例は、本実施例と
同一構成であり、グランドライン導体コイルの導体抵抗
のみが本実施例と異なる。また、本実施例と同一の測定
装置を用いてインピーダンスの測定を行った。結果を図
８に示す。

【００３１】図８に示すように、比較例は、６００ＭＨ
ｚ近傍においてインピーダンスが１００Ω未満に低下し
ており、１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間に反共振点が存在して
いる。以上説明した本発明の一実施例では、グランドラ
イン導体コイルの導体抵抗を信号ライン導体コイルの導
体抵抗よりも大きくすることにより、１ＭＨｚ〜１ＧＨ
ｚの間で反共振点が発生しないので、所定の動作周波数
よりも高周波の帯域においてノイズフィルタのインピー
ダンスと挿入回路の入力インピーダンスとの差を大きく
することができる。したがって、広い周波数帯域におい
て大きな減衰効果を発揮する。さらに、ノイズフィルタ
を通過できなかった高周波成分であるノイズは、誘電体
損失の大きな絶縁体層を通過してグランドに流れ込むと
き、絶縁体層で消費されて熱エネルギーに変わので、グ
ランドに流れ込む電流が小さくなる。したがって、ＩＣ
の電源ラインに流れる電流変動が小さくなり、ＩＣの誤
動作を低減することができる。さらにまた、グランドに
流れ込む電流を小さくすることにより、グランドに流し
た電流が回路の動作に悪影響を与えるのを防止すること
ができる。

【００３２】本実施例では、積層体１の外表面の両主面
に複数のグランド用外部電極８および９を形成したが、
本発明では、積層体の外表面の両端面に複数のグランド
用外部電極を形成してもよいし、積層体の外表面の一主
面あるいは一端面に一つのグランド用外部電極を形成し
てもよい。また本実施例では、積層体１の外表面の両端
面に人出力用外部電極６および７が形成したが、本発明
では、積層体の外表面の両主面に人出力用外部電極を形
成してもよい。

【００３３】また本実施例では、グランド用外部電極８
とグランド用外部電極９とを接続する導体パターン３１
をセラミック層１１となるシート上に形成したが、本発
明では、複数のグランド用外部電極を接続する導体パタ
ーンを積層体の外表面に形成してもよい。また本発明で
は、積層体の積層構造あるいは積層数を任意に変更する
ことは可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるノイズフィルタの実体
的な各コイルパターンの接続状態を示す概略図である。

【図２】本発明の一実施例によるノイズフィルタの外観
斜視図である。

【図３】本発明の一実施例によるノイズフィルタの平面
図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】本発明の一実施例のシートのコイルパターンを
示す概略平面図である。

【図６】本発明の一実施例のシートのコイルパターンを
示す概略平面図である。

【図７】本発明の一実施例によるノイズフィルタのイン
ピーダンス周波数特性を示すデータ図である。

【図８】比較例のインピーダンス周波数特性を示すデー
タ図である。

【図９】従来のノイズフィルタの等価的な回路図であ
る。

【図１０】従来のノイズフィルタの実際に近い等価的な
回路図である。

【図１１】本発明のノイズフィルタの等価的な回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 積層体 ６、７ 入出力用外部電極 ８、９ グランド用外部電極 １１〜１８ セラミック層 ２２、２４、２６ 信号ライン導体コイルパターン
（第１の信号ライン導体コイルパターン） ２３、２５、２７ 信号ライン導体コイルパターン
（第２の信号ライン導体コイルパターン） ３１ グランド電極接続パターン ３２、３４、３６ グランドライン導体コイルパタ
ーン（第１のグランドライン導体コイルパターン） ３３、３５ グランドライン導体コイルパターン
（第２のグランドライン導体コイルパターン） ４３〜４７ ビアホール導体 ５３〜５６ ビアホール導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の絶縁体層を積層して成る積層体の
   第１の層間に第１の信号ライン導体コイルパターンと第
   １のグランドライン導体コイルパターンとを配置し、 前記第１の層間に隣接する第２の層間に前記第１のグラ
   ンドライン導体コイルパターンと対向する第２の信号ラ
   イン導体コイルパターンと、前記第１の信号ライン導体
   コイルパターンと対向する第２のグランドライン導体コ
   イルパターンとを配置し、 前記第１の信号ライン導体コイルパターンと前記第２の
   信号ライン導体コイルパターンとを接続して信号ライン
   導体コイルを形成し、 前記第１のグランドライン導体コイルパターンと前記第
   ２のグランドライン導体コイルパターンとを接続してグ
   ランドライン導体コイルを形成して成るノイズフィルタ
   であって、 前記グランドライン導体コイルの導体抵抗は、前記信号
   ライン導体コイルの導体抵抗よりも大きいことを特徴と
   するノイズフィルタ。