JPWO2015181883A1 - コモンモードフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 コモンモードノイズの反射を抑制するとともに、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去する。【解決手段】 一方の差動信号線路に挿入接続される信号用コイル１Ａが多層の誘電体層中にスパイラル状に形成される。他方の差動信号線路に挿入接続される信号用コイル１Ｂがその誘電体層中に信号用コイル１Ａと誘電体層を介し対面するよう形成される。誘電体層中には、信号用コイル１Ａと同一方向に巻き線されが制御用コイル３が、第１および第２の信号用コイル１Ａ、１Ｂと誘電体層を介して挟まれるよう形成される。制御用コイル３の外周端又は内周端の少なくとも何れかには内蔵抵抗９が接続される。制御用コイル３および内蔵抵抗９で帰還ループ回路が形成される。【選択図】 図１

Description

本発明はコモンモードフィルタに係り、特に、コモンモードノイズの反射を抑制するとともにコモンモード除去特性の調整も可能な新規のコモンモードフィルタに関する。

従来、超高速差動信号の伝送線路においてコモンモードノイズを除去する電子部品としては、コモンモード・チョークコイルが広く使われている。

従来のコモンモード・チョークコイルは、磁性体の磁気損失の影響から、ＧＨｚ帯の超高速差動信号を通すことは難しいと言われているものの、差動信号通過帯域１０ＧＨｚ以上を実現するコモンモード・チョークコイルも製品化されている。

ところが、コモンモード・チョークコイルのコモンモードノイズ除去原理は、磁気結合を利用してコモンモード信号に対する高い直列インピーダンスを形成し、コモンモードノイズを入力側へ反射させて先の回路へは伝搬させないというものである。

周波数が低くて伝送回路パターンがアンテナとはなり難い装置では、ノイズが放射し難いので、伝導性ノイズだけを除去すれば良いから、このような手法を用いてノイズを反射させても問題は少なかった。

しかし、ＧＨｚ帯の超高速差動信号を伝送する装置においては、伝送回路パターンがアンテナとなり易いため、自身の回路パターンから発生する放射性ノイズによって自身の回路が誤動作し易い。

そのため、ＧＨｚ帯の超高速差動信号伝送においては、コモンモード・チョークコイルでノイズを反射させることは好ましくない。

このような問題に対応するために、特許文献１（特許第５３４１２０１号公報）および特許文献２（特開２００９−１０７２９号公報）のようなノイズ反射抑制を目的としたコモンモードフィルタが開示されている。

特許文献１に示すコモンモードフィルタは、差動遅延線の差動信号バランス点とグラウンド端子との間に抵抗を挿入することで、差動信号からはその抵抗が見えない一方、コモンモード信号はグラウンドに帰還するのでその抵抗を通過し吸収減衰させられる構成である。

他方、特許文献２に示すコモンモードフィルタは、分布定数型で構成することでノイズを吸収減衰させるという発想である。

いずれの構成も、グラウンド端子を有し、コモンモードノイズを装置の電源グラウンドに逃がすことを特徴としている。

特許第５３４１２０１号公報（ＷＯ２０１１／０５２３７４号公報） 特開２００９−１０７２９号公報

しかしながら、特許文献１に示すコモンモードフィルタでは、低い周波数のコモンモード信号が差動遅延線を通過してしまう心配がある。

例えば、１０Ｇビット／秒伝送向けに、クロック周波数５ＧＨｚで充分なノイズ除去を得られるようコモンモードフィルタを設計した場合、２ＧＨｚ以下でコモンモードノイズの除去能力が急激に劣化する特性となり、周辺に２ＧＨｚ以下の周波数で動作する回路があって、そこから飛来して来るノイズを除去したい場合に使い難い。

他方、特許文献２に示すコモンモードフィルタは、５ＧＨｚで充分なノイズ除去を得られるよう設計した場合でも、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去可能であるものの、特許文献１に示す程のノイズ吸収力はない。

特許文献２に基づくコモンモードフィルタを１０Ｇビット／秒伝送向けに電磁界シミュレータ上でモデリングし解析して図示すると、図１９のようになる。図１９中、符号Ｓｃｃ１１はコモンモード信号の反射特性、符号Ｓｃｃ２１はコモンモード信号の通過特性である。

図１９からは、符号Ｓｃｃ２１が最小となる５ＧＨｚ付近では減衰量がほぼ０ｄＢであり、全反射していることが分かる。すなわち、特許文献２の構成をもってしても、コモンモードノイズの反射は期待する程には抑制できないことが分かる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、コモンモードノイズの反射を抑制するとともに、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去可能なコモンモードフィルタを提供するものである。

そのような課題を解決するために本発明の請求項１に係るコモンモードフィルタは、多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、その誘電体層中にその第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、その誘電体層中においてそれら第１および第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して挟まれるようスパイラル状に形成され、その第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第１の制御用コイルと、その誘電体層中に形成され、その第１の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第１の内蔵抵抗と、を具備し、それら第１の制御用コイルおよび第１の内蔵抵抗を介して第１の帰還ループ回路が形成された構成である。

本発明の請求項２に係るコモンモードフィルタは、上記第１の制御用コイルおよび第１の内蔵抵抗を介して誘電体層中にてその第１の帰還ループ回路が形成されてなる構成である。

本発明の請求項３に係るコモンモードフィルタは、上記第１の制御用コイルの外周端が、その第１の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続されている第１の外部端子に直接又は第１の内蔵抵抗を介して接続され、その第１の制御用コイルの内周端が、その外部帰還回路に接続されている第２の外部端子に直接又は別の第１の内蔵抵抗を介して接続され、それら第１の外部端子および第２の外部端子を介してその第１の帰還ループ回路が形成されて構成されている。

本発明の請求項４に係るコモンモードフィルタは、多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、その誘電体層中に第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、その誘電体層中において第２の信号用コイルとは反対側にて前記第１の信号用コイルとの間に誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、その第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第２の制御用コイルと、その誘電体層中において第１の信号用コイルとは反対側にて第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、その第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第３の制御用コイルと、その誘電体層中に形成され、その第２の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第２の内蔵抵抗と、その誘電体層中に形成され、その第３の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第３の内蔵抵抗と、を具備し、それら第２の制御用コイルおよび第２の内蔵抵抗を介して第２の帰還ループ回路を形成し、それら第３の制御用コイルおよび第３の内蔵抵抗を介して第３の帰還ループ回路が形成される構成である。

本発明の請求項５に係るコモンモードフィルタは、それら第２の制御用コイルおよび第２の内蔵抵抗を介し誘電体層中にて第２の帰還ループ回路が形成され、それら第３の制御用コイルおよび第３の内蔵抵抗を介して誘電体層中にて第３の帰還ループ回路が形成されてなる構成である。

本発明の請求項６に係るコモンモードフィルタは、上記第２の制御用コイルの外周端が、その第２の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される第２の外部端子に直接又は第２の内蔵抵抗を介して接続され、その第２の制御用コイルの内周端が、その外部帰還回路に接続される第３の外部端子に直接又は別の第２の内蔵抵抗を介して接続され、それら第２および第３の外部端子を介して第２の帰還ループ回路が形成され、上記第３の制御用コイルの外周端が、その第３の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される第４の外部端子に直接又は第３の内蔵抵抗を介して接続され、その第３の制御用コイルの内周端が、その外部帰還回路に接続される第５の外部端子に直接又は別の第３の内蔵抵抗を介して接続され、それら第４および第５の外部端子を介して第３の帰還ループ回路が形成されてなる構成である。

本発明の請求項７に係るコモンモードフィルタは、多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、その誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、その誘電体層中においてその第２の信号用コイルとは反対側にて第１の信号用コイルとの間に誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、その第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第４の制御用コイルと、その誘電体層中において第１の信号用コイルとは反対側にて第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して対面して形成され、その第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第５の制御用コイルと、その誘電体層中に形成され、それら第４および第５の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第４の内蔵抵抗と、を具備し、上記第４および第５の制御用コイルが並列接続されているとともに第４の内蔵抵抗を介して第４の帰還ループ回路が形成される構成である。

本発明の請求項８に係るコモンモードフィルタは、上記第４の制御用コイル、第５の制御用コイルおよび第４の内蔵抵抗を介し誘電体層中にて第４の帰還ループ回路が形成されてなる構成である。

本発明の請求項９に係るコモンモードフィルタは、多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、その誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、その誘電体層中において第１又は第２の信号用コイルを挟むように誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、そのの信号用コイルと同一方向に巻き線され、それら第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する複数の第６の制御用コイルと、その誘電体層中に形成され、複数の第６の制御用コイルに接続された第５の内蔵抵抗と、を具備し、複数の第６の制御用コイルが並列接続されているとともに第５の内蔵抵抗を介して第５の帰還ループ回路が形成される構成である。

本発明の請求項１０に係るコモンモードフィルタは、複数の第６の制御用コイルおよび第５の内蔵抵抗を介し誘電体層中にて第５の帰還ループ回路が形成されてなる構成である。

本発明の請求項１に係るコモンモードフィルタでは、差動信号線路に直列的に挿入接続される第１および第２の信号用コイルを、厚さ方向で重なるように多層の誘電体層中にスパイラル状に形成し、その誘電体層中においてそれら第１および第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して挟まれるように第１の制御用コイルをスパイラル状に形成し、その誘電体層中に、その第１の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第１の内蔵抵抗を配置し、それら第１の制御用コイルおよび第１の内蔵抵抗を介して第１の帰還ループ回路を形成したから、第１、第２の信号用コイルおよび第１の制御用コイルからなる構成において、第１の制御用コイルによって第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御するとともに、コモンモードノイズの反射を抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去が可能である。

本発明の請求項２に係るコモンモードフィルタでは、上記第１の制御用コイルおよび第１の内蔵抵抗からその第１の帰還ループ回路が誘電体層中にて形成されてなるから、外部接続構成が簡素化される。

本発明の請求項３に係るコモンモードフィルタは、上記第１の制御用コイルの外周端および内周端が、その第１の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続されている第１、第２の外部端子に直接又は第１の内蔵抵抗を介して接続され、それら第１および第２の外部端子を介してその第１の帰還ループ回路が形成される構成であるから、外部の第１の帰還ループ回路を介し、広範囲にわたって、第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御し、コモンモードノイズの反射抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズ除去することが可能である。

本発明の請求項４に係るコモンモードフィルタでは、差動信号線路に直列的に挿入接続される第１および第２の信号用コイルを、厚さ方向で重なるように多層の誘電体層中にスパイラル状に形成し、その誘電体層中において第１の信号用コイルとの間に誘電体層を介して第２の制御用コイルをスパイラル状に形成するとともに、第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して第３の制御用コイルをスパイラル状に形成し、それら第２、第３の制御用コイルおよび第２、第３の内蔵抵抗を介して第２、第３の帰還ループ回路を形成したから、第１、第２の信号用コイルおよび第２、第３の制御用コイルからなる構成において、第１、第２の信号用コイル間の磁気結合を良好に保った状態で、第２、第３の制御用コイルによって第１、第２の信号用コイル間の磁気結合を制御するとともに、コモンモードノイズの反射を抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズの除去が可能である。

本発明の請求項５に係るコモンモードフィルタでは、それら第２、第３の制御用コイルおよび第２、第３の内蔵抵抗を介して誘電体層中にて第２、第３の帰還ループ回路が形成されてなるから、外部接続構成が簡素化される。

本発明の請求項６に係るコモンモードフィルタでは、上記第２、第３の制御用コイルの外周端および内周端が、その第２、第３の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続されている第２、第３の外部端子に直接又は第２、第３の内蔵抵抗を介して接続され、それら第２、第３の外部端子を介してその第２、第３の帰還ループ回路が形成されるから、外部の第２、第３の帰還ループ回路を介し、広範囲にわたって、第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御、コモンモードノイズの反射抑制、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズ除去が可能である。

本発明の請求項７に係るコモンモードフィルタでは、差動信号線路に直列的に挿入接続される第１および第２の信号用コイルを、厚さ方向で重なるように多層の誘電体層中にスパイラル状に形成し、その誘電体層中において第１の信号用コイルとの間に誘電体層を介して第４の制御用コイルをスパイラル状に形成するとともに、第２の信号用コイルとの間に誘電体層を介して第５の制御用コイルをスパイラル状に形成し、それら第４、第５の制御用コイルを並列接続し、第４の内蔵抵抗を介して第４の帰還ループ回路を形成したから、第１、第２の信号用コイル間の磁気結合を良好に保った状態で、第４、第５の制御用コイルによって第１、第２の信号用コイル間の磁気結合を制御するとともに、コモンモードノイズの反射を抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去が可能である。

本発明の請求項８に係るコモンモードフィルタでは、第１、第２の信号用コイルおよび第４、第５の制御用コイルからなる構成において、第４の帰還ループ回路を誘電体層中にて構成可能となり、外部接続構成が簡素化される。

本発明に係るコモンモードフィルタの基本構成を示す分解斜視図である。 図１のコモンモードフィルタの外観図である。 図１のコモンモードフィルタの等価回路図である。 図１のコモンモードフィルタの周波数特性である。 図１のコモンモードフィルタの周波数特性である。 本発明に係るコモンモードフィルタの別の実施例を示す分解斜視図である。 図６のコモンモードフィルタの外観図である。 図６のコモンモードフィルタの周波数特性である。 図６のコモンモードフィルタの周波数特性である。 本発明に係るコモンモードフィルタの別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図１０のコモンモードフィルタの等価回路図である。 図１０のコモンモードフィルタの周波数特性である。 本発明に係るコモンモードフィルタの別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図１３のコモンモードフィルタの等価回路図である。 本発明に係るコモンモードフィルタの別の実施の形態を示す分解斜視図である。 図１５のコモンモードフィルタの外観図である。 図１５のコモンモードフィルタの等価回路図である。 図１５のコモンモードフィルタの周波数特性である。 従来のコモンモードフィルタの周波数特性図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るコモンモードフィルタＦの基本構成を示す分解斜視図である。

誘電体層１１Ａには信号用コイル（第１の信号用コイル）１Ａが、誘電体層１１Ｃには信号用コイル（第２の信号用コイル）１Ｂが、誘電体層１１Ｂには制御用コイル（第１の制御用コイル）３が各々形成されている。

それら誘電体層１１Ａ〜１１Ｃは、方形の薄板状にしてほぼ同形状の公知の積層セラミック又は多層樹脂基板からなり、誘電体層１１Ｂを誘電体層１１Ａ、１１Ｃで挟むようにして積層されている。

それら信号用コイル１Ａ、１Ｂおよび制御用コイル３は、公知の導体材料から薄膜のフォトリソグラフィ、厚膜印刷又はエッチング等によって誘電体層１１Ａ〜１１Ｃの各々の片面にスパイラル状に形成され、誘電体層１１Ａ〜１１Ｃの積層厚み方向に制御用コイル３が信号用コイル１Ａおよび信号用コイル１Ｂとの間に挟まれている。

しかも、制御用コイル３は、信号用コイル１Ａと信号用コイル１Ｂとの積層厚み方向のちょうど中間に配置されている。

信号用コイル１Ａ、１Ｂは、同一の巻き線方向、同一の線幅および同一の線路間スペースでスパイラス状に形成され、厚み方向から見た場合、両端部分を除く線路部分が印刷ずれや積層ずれの誤差範囲内で重なるように配置される。すわなち、信号用コイル１Ａ、１Ｂは、両端部分を除く線路部分がほぼ重なるように配線されている。

信号用コイル１Ａの外周端は、誘電体層１１Ａの同一面に形成された入力側引出し線１５Ａを介して誘電体層１１Ａの端面まで導出され、図２に示す入力端子５Ａに接続されている。

信号用コイル１Ａの内周端は、誘電体層１１Ｂ、１１Ｃに形成されたビア２１Ａを介し、誘電体層１１Ｂとは反対側にて誘電体層１１Ｃに積層配置された誘電体層１１Ｄまで導出され、誘電体層１１Ｄの誘電体層１１Ｃ側面に形成された出力側引出し線１７Ａを介して誘電体層１１Ｄの端面まで導出され、図２に示す出力端子７Ａに接続されている。誘電体層１１Ｄは誘電体層１１Ｃとほぼ同様である。

信号用コイル１Ｂの外周端は、誘電体層１１Ｃの同一面に入力側引出し線１５Ａと重ならない位置に形成された入力側引出し線１５Ｂを介して誘電体層１１Ｂの端面まで導出され、図２の入力端子５Ｂに接続されている。

信号用コイル１Ｂの内周端は、誘電体層１１Ｃに形成されたビア２１Ｂを介し誘電体層１１Ｄまで導出され、誘電体層１１Ｄの誘電体層１１Ｃ側面にて出力側引出し線１７Ａとは異なる位置に形成された出力側引出し線１７Ｂを介して誘電体層１１Ｄの端面まで導出され、図２の出力端子７Ｂに接続されている。

制御用コイル３は、信号用コイル１Ａ、１Ｂと同一巻き線方向でスパイラル状に形成されているが、必ずしも信号用コイル１Ａ、１Ｂと同一の線幅、同一の線路間スペース（線間ピッチ）とは限らない。

制御用コイル３の外周端は、誘電体層１１Ｃに形成されたビア２１Ｃを介して誘電体層１１Ｄまで導出され、誘電体層１１Ｄの誘電体層１１Ｃ側面にて出力側引出し線１７Ａ、１７Ｂとは異なる位置に形成された一方の抵抗接続パッド１９Ｂに接続されている。

制御用コイル３の内周端は、誘電体層１１Ｃに形成されたビア２１Ｄを介して誘電体層１１Ｄまで導出され、誘電体層１１Ｄの誘電体層１１Ｃ側面にて出力側引出し線１７Ａ、１７Ｂ、抵抗接続パッド１９Ｂとは異なる位置に形成された他方の抵抗接続パッド１９Ａに接続されている。

抵抗接続パッド１９Ａ、１９Ｂとの間には、制御用コイル３に誘起された電力を終端する内蔵抵抗（第１の内蔵抵抗）９が形成されている。

内蔵抵抗９は、抵抗ペーストの印刷又は抵抗内蔵樹脂基板等によって形成されている。抵抗ペーストの場合はセラミックと同時に焼成され、その際、抵抗値が大きく変動するので、その変動を見込んで印刷寸法又は抵抗ペーストの抵抗率が設定される。

誘電体層１１Ａ〜１１Ｄは積層されるとともに、更に、誘電体層１１Ｂとは反対側にて誘電体層１１Ａに誘電体層１１Ｅおよびカバー層Ａを積層し、誘電体層１１Ｃとは反対側にて誘電体層１１Ｄにカバー層１３Ｂを積層し、例えば焼成加工して一体化されている。誘電体層１１Ｅは誘電体層１１Ａとほぼ同様である。

カバー層１３Ａ、１３Ｂが磁性体の場合、誘電体層１１Ａ〜１１Ｅが積層プレス・焼成され最初の固体となり、その固体上にカバー層１３Ａ、１３Ｂが接着され一体化される。

カバー層１３Ａ、１３Ｂが誘電体の場合、誘電体層１１Ａ〜１１Ｅの上下にカバー層１３Ａ、１３Ｂを配置して積層プレス・焼成し、一体化される。

それらいずれかの方法で一体化されたコモンモードフィルタＦは、一方の外周側面には、入力側引出し線１５Ａ、１５Ｂが接続された外部端子電極としての入力端子５Ａ、５Ｂが形成され、対向する他方の外周側面には、外部端子電極としての出力側引出し線１７Ａ、１７Ｂが接続された出力端子７Ａ、７Ｂが形成され、図２に示すチップ部品としてのコモンモードフィルタＦ（完成品）が構成されている。

図３は図１のコモンモードフィルタの等価回路である。誘電体層１１Ａで形成される容量と誘電体層１１Ｂで形成される容量とは等しくなる必要があり、そのために制御用コイル３は信号用コイル１Ａと１Ｂとの中間の層位置に形成され、しかも誘電体層１１Ａと誘電体層１１Ｂは同じ材質、同じ層厚であることが望ましい。

そのような構成では、制御用コイル３には信号用コイル１Ａと１Ｂとの平均電位が印加され、信号用コイル１Ａと１Ｂに差動信号が入力された場合、正極性と負極性との電位が相殺されてその平均電位が「ゼロ」であるため、差動信号からは制御用コイル３は見えない。

一方、コモンモードに対しては、信号用コイル１Ａと１Ｂとが両方同時に正極性又は負極性となり、その中間の電位が「ゼロ」にならないため、その分の電磁場が制御用コイル３に印加され、これに誘導起電力が発生する。

制御用コイル３は、内蔵抵抗９を介して第１の帰還ループ回路を形成しており、発生した誘導起電力によって電流が第１の帰還ループ回路に流れ、内蔵抵抗９によって電力消費され、結果的にコモンモードノイズが吸収除去される。

制御用コイル３に誘起された電流が第１の帰還ループ回路を流れて抵抗で電力消費されないと、コモンモードノイズは吸収除去されないので、特許文献２のような制御用コイル３の一端だけが回路グラウンドに接続された構成となり、コモンモードノイズが充分には吸収されない。

このように構成された本発明のコモンモードフィルタＦにおいて、１０Ｇビット／秒向けに設計されたコモンモードフィルタＦの電磁界シミュレーションによる周波数特性例を図４に示す。

図４は、周波数特性はコモンモード信号反射特性Ｓｃｃ１１およびコモンモード信号通過特性Ｓｃｃ２１についてのみ示す。差動信号通過特性Ｓｄｄ２１は省略するが、−３ｄＢ通過帯域は２０ＧＨｚ以上が得られている。

図４において、符号Ｓｃｃ１１、符号Ｓｃｃ２１の後に「−１〜−３」の枝番が付与されているが、これらは各コイルの線路幅および線路間スペースに対応するものであり、それらの仕様は以下のとおりである。

信号用コイル１Ａ、１Ｂでは、全ての枝番に対して線路幅を１０μｍ、線路間スペースを２０μｍとし、制御用コイル３については次の設定とする。

枝番 −１：線路幅１０μｍ、線路間スペース１０μｍ
枝番 −２：線路幅１０μｍ、線路間スペース２０μｍ
枝番 −３：線路幅１０μｍ、線路間スペース３０μｍ

なお、制御用コイル３は、信号用コイル１Ａ、１Ｂの厚さ方向の中間位置に配置するのはもちろんであるが、更に、誘電体１１Ａ〜１１Ｃが同じ材質であることも必要であり、カバー層１３Ａ、１３Ｂおよび誘電体１１Ｄ、１１Ｅも誘電体１１Ａ〜１１Ｃと同じ材質の誘電体としている。

上述した構成において、カバー層１３Ａ、１３Ｂを磁性体にすると、若干ではあるが、コモンモードノイズ除去量の改善が見られるが、同時に磁気損失による差動信号通過特性の劣化も発生し、差動信号通過特性の犠牲に見合う程にはコモンモードノイズ除去量が改善される訳ではないため、少なくとも１０Ｇビット／秒向けには、カバー層１３Ａ、１３Ｂを磁性体にする利点はないと考えられる。以降の構成でも、カバー層１３Ａ、１３Ｂは全て誘電体としている。

図４において、枝番−１の構成では、制御用コイル３の導体密度が濃く、信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁場の通り道を塞ぐため、信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の充分な磁気結合が得られず、４ＧＨｚ以下で符号Ｓｃｃ２１が若干大きめ、すなわちコモンモードノイズ除去量が若干悪くなっている。しかしながら、５Ｇ〜１０ＧＨｚでのコモンモードノイズ除去量は最も良くなっている。

枝番−２の構成では、制御用コイル３と信号用コイル１Ａおよび１Ｂとで、厚さ方向に透視して線路が重なり、線路間スペース部を空けて磁場の通り道が確保され、枝番−１の構成よりも信号用コイル１Ａおよび１Ｂとの磁気結合が大きくなっている。そのため、枝番−２の構成では、枝番−１の構成に比べ、４ＧＨｚ以下のＳｃｃ２１が改善されている。

枝番−３の構成では、制御用コイル３のスペースが最も大きく、信号用コイル１Ａおよび１Ｂとの磁気結合が最も大きく得られるので、コモンモードノイズ除去のピーク周波数が低めにずれるとともに、コモンモード反射量Ｓｃｃ１１が最も大きくなっている。すなわち、枝番−３の構成は、従来のコモンモード・チョークコイルと同様に反射型のノイズ除去原理に近い。

上述した構成において、コモンモードノイズ反射量の違いをより明確にするために、入力電力を「１００」とした場合の反射電力および内部での吸収電力の比率を求め、その結果を図５に示す。

図５から、枝番−１の構成は５ＧＨｚ以下のコモンモード吸収量が最も大きく、逆に枝番−３の構成は５ＧＨｚ以下のコモンモード吸収量が最も小さく、枝番−２の構成はそれらの中間であることが分かる。

このように、制御用コイル３は、第１および第２の信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を制御するものであり、制御用コイル３を配置することにより、除去したコモンモードノイズを制御用コイル３に誘起させるとともに内蔵抵抗９で吸収させ、更に、制御用コイル３の構造を変えることで、コモンモードノイズの除去特性や吸収特性を変えることが可能となる。

本発明において、制御用コイル３のピッチを変える以外の構造変化としては、外形サイズを小さくする、又は線路幅を信号用コイルとは異なるものにする等が考えられる（以下同じ。）。

以降の説明では、制御用コイルは、線路幅および線路間スペースを、信号用コイルと同じとし、それらコイルの線路が厚さ方向に透視して重なる配置とする。

このように上述したコモンモードフィルタＦは、多層の誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている信号用コイル１Ａと、その誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中に信号用コイル１Ａに厚さ方向で重なるように誘電体層１１Ａ〜１１Ｅを介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている信号用コイル１Ｂと、その誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中において第１および第２の信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間に誘電体層１１Ａ〜１１Ｅを介して挟まれるようスパイラル状に形成され、その信号用コイル１Ａと同一方向に巻き線され、信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を制御する制御用コイル３と、誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中に形成され制御用コイル３の外周端および内周端に接続された内蔵抵抗９と、を具備し、それら制御用コイル３および内蔵抵抗９を介して誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中にて第１の帰還ループ回路が形成されている。

そのため、信号用コイル１Ａ、１Ｂおよび制御用コイル３からなる構成において、制御用コイル３を配置することにより、除去したコモンモードノイズを制御用コイル３に誘起させて内蔵抵抗９で吸収させ、更に、制御用コイル３の形状を変えることで、コモンモードノイズの除去特性や吸収特性を変えることが可能となる。

そのため、制御用コイル３によって信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を制御するとともに、コモンモードノイズの反射を抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去することが可能である。

しかも、制御用コイル３および内蔵抵抗９を介して誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中にてその第１の帰還ループ回路が形成されてなるから、第１の帰還ループ回路を誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中にて構成可能となり、外部接続構成が簡素化される。

図６は、本発明に係るコモンモードフィルタＦの別の実施の形態を示す分解斜視図である。

図１の構成では、制御用コイル３の両端末どうしが内蔵抵抗９を介して接続され、制御用コイル３および内蔵抵抗９が第１の帰還ループ回路を形成していた。これに対し、図６の構成では、制御用コイル３の各端末が、別々の内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを介して、外部端子に接続するための制御用引出し線１５Ｃ、１７Ｃに接続されている。図６の構成においては、便宜上、内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを第１の内蔵抵抗とする。

制御用コイル３の外周端は、誘電体層１１Ａ、１１Ｅ間に配置された同様な誘電体層１１Ｆ上に形成した抵抗接続パッド１９Ｄにビア２１Ｃを経由して接続され、外周端位置もビア２１Ｃが信号用コイル１Ａに接近しない位置に移動している。

制御用コイル３の内周端は、ビア２１Ｄを経由して誘電体層１１Ｄ上の抵抗接続パッド１９Ａに接続されている点は図１の構成と同じであるが、抵抗接続パッド１９Ｂは図１とは異なり、制御用引出し線１５Ｃに接続されている。他の構成は図１とほぼ同様である。

この構成では、誘電体層１１Ｆを新たに設け、これに抵抗接続パッド１９Ｃ、１９Ｄ、内蔵抵抗９Ｂおよび制御用引出し線１７Ｃを配置しているが、これらが誘電体層１１Ａ〜１１Ｄの空いているスペースに配置できるのであれば、新たに誘電体層１１Ｆを設ける必要はない。

上述したカバー層１３Ａ、１３Ｂおよび誘電体層１１Ａ〜１１Ｆは一体化されるとともに積層・焼成され、図７に示すようなコモンモードフィルタＦが構成されている。

このコモンモードフィルタＦにおいて、一方の外周側面には入力端子５Ａ、５Ｂに加え、制御用引出し線１５Ｃが接続された第１の外部端子としての制御端子５Ｃが形成され、対向する他方の外周側面には出力端子７Ａ、７Ｂに加え、制御用引出し線１７Ｃが接続された第２の外部端子としての制御端子７Ｃが形成され、チップ部品としてのコモンモードフィルタＦ（完成品）が構成されている。

この図６に示すコモンモードフィルタＦは、外部において制御端子５Ｃ、７Ｃ間を短絡したり回路グラウンド（図示せず。）に接地したりすることで、制御用コイル３から内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを介する第１の帰還ループ回路をコモンモードフィルタＦの外部で接続する構成である。

図６のコモンモードフィルタＦにおいても、各信号用コイル１Ａ、１Ｂおよび制御用コイル３の線路幅を１０μｍに、線路間スペースを２０μｍに設定し、１０Ｇビット／秒向けとした場合の周波数特性を図８に示す。図８における枝番は下記の意味である。

枝番 −Ｓｈｏｒｔ：制御端子５Ｃと７Ｃとの間を短絡
枝番 −ＧＮＤ ：制御端子５Ｃ、７Ｃともに回路グラウンドへ接地
枝番 −Ｏｐｅｎ ：制御端子５Ｃ、７Ｃともに開放（未接続）

図８において、枝番−Ｓｈｏｒｔは、制御用コイル３が、内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを直接介して第１の帰還ループ回路を形成するから、図１と同じ構成となり、その特性である図４の枝番−２と一致するはずであるが、結果は大きく異なる。

その理由は、図７の外形のコモンモードフィルタＦを基板に実装した際に、制御端子５Ｃ、７Ｃは基板実装パッドにはんだ付けされ、基板実装パッド（図示せず。）と回路グラウンド間に形成されるパッド容量が、制御端子５Ｃ、７Ｃに接続されていることによる。その等価回路を図８のグラフの中に記載している。

これによりＧＨｚ帯のコモンモードノイズは、パッド容量を伝わって回路グラウンドに帰還する。

すなわち、図６の構成は特許文献１の構成に近い動作原理であると言える。ただし、特許文献１の構成によっては除去困難な２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズも除去可能となっており、特許文献１の構成から進歩したものとも言える。

なお、図８における枝番−Ｓｈｏｒｔでは、パッド容量は０．２５ｐＦとしているが、パッドどうしが電気的に接続されているので、パッド容量も並列接続されて合計０．５ｐＦとして機能する。

図８の枝番−ＧＮＤは、制御端子５Ｃ、７Ｃが回路グラウンドに電気的に直接接続されている構成であり、第１の帰還ループ回路の経路として回路グラウンドを用いると同時にコモンモードノイズの回路グラウンドへの帰還経路も形成するものである。枝番−Ｓｈｏｒｔより特許文献１の動作原理に近いものであるが、枝番−Ｓｈｏｒｔ同様２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズも除去可能であり、特許文献１の構成から進歩したものと言える。

枝番−Ｏｐｅｎは、制御端子５Ｃ、７Ｃともに何も接続せず、開放状態で使う構成であるが、やはり搭載基板側のパッド容量０．２５ｐＦおよび１ｐＦが接続され、これらのパッド容量を介して第１の帰還ループ回路が形成されるとともにパッド容量を伝わってコモンモードノイズが回路グラウンドに帰還する構成である。

パッド容量０．２５ｐＦの場合は、２．５Ｇ〜５ＧＨｚで他の枝番より若干コモンモードノイズの除去量が少ないが、図１の構成よりは除去量は多くなっており、パッド容量１ｐＦの場合は、枝番−ＧＮＤとほぼ同じ特性で、この程度のパッド容量があると、ＧＨｚ帯のコモンモード信号にとっては直接回路グラウンドに接続するのとほぼ同等であることが示されている。

ところで、図８の各符号Ｓｃｃ１１を見ると、図４の符号Ｓｃｃ１１よりも減衰が大きくなっており、反射量がより抑制されていることが分かる。

そこで、図５と同様に、入力電力を「１００」とした場合の反射電力および内部での吸収電力の比率を図９に示す。図５と比較して、全ての枝番で吸収の比率が上がり、その分反射の比率が下がっており、コモンモードノイズを抵抗を介して回路グラウンドへ逃がすことの有効性が示されている。

なお、図示はしないが、図７の制御端子５Ｃ、７Ｃと回路グラウンドとの間に抵抗、インダクタンス又は抵抗とインダクタンスの直列接続回路や並列接続回路等を接続することも可能である。ただし、これによって大幅な特性改善となる訳ではなく、外付け部品が増える割に利点は少ない。

このように、図６に示すコモンモードフィルタＦは、制御用コイル３の外周端が、第１の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される制御端子５Ｃに直接又は内蔵抵抗９Ｂを介して接続され、制御用コイル３の内周端が、外部帰還回路に接続される制御端子７Ｃに直接又は別の内蔵抵抗９Ａを介して接続され、外部端子どうしを、例えば短絡回路や容量接続を介して第１の帰還ループ回路が形成されてなる。

このような構成のコモンモードフィルタＦでも、外部の第１の帰還ループ回路を介し、広範囲にわたって、第１および第２の信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を制御可能で、コモンモードノイズの反射抑制、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズ除去が可能である。

図１０は、本発明に係るコモンモードフィルタＦの別の実施の形態を示す分解斜視図である。

図１の構成では、信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間に制御用コイル３が入るため、磁場の通り道が塞がれ、信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間の磁気結合が弱まるという問題があった。

その問題を回避するために、図１０の構成は、信号用コイル１Ａと１Ｂとの間には制御用コイル３を配置せず、信号用コイル１Ａの上側に誘電体層１１Ｇを介して制御用コイル（第２の制御用コイル）３Ａを配置し、信号用コイル１Ｂの下側に誘電体層１１Ｈを介して制御用コイル（第３の制御用コイル）３Ｂを配置したものである。

すなわち、誘電体層１１Ａと１１Ｅの間に図１の誘電体層１１Ｂと同様な誘電体層１１Ｇを配置するとともに図１の制御用コイル３と同様な制御用コイル３Ａを形成して制御用コイル３が省略され、誘電体層１１Ｂと１１Ｄの間に同様な誘電体層１１Ｈを配置するとともに、図１の制御用コイル３と同様な制御用コイル３Ｂが形成されている。

さらに、制御用コイル３Ａの両端が、誘電体層１１Ｆのビア２１Ｅ、２１Ｆを介して誘電体層１１Ｆに形成された抵抗接続パッド１９Ｃ、１９Ｄに接続されているとともに、抵抗接続パッド１９Ｃ、１９Ｄ間に内部抵抗９と同様な内蔵抵抗（第２の内蔵抵抗）９Ｂが形成されている。

制御用コイル３Ｂの両端が、誘電体層１１Ｈのビア２１Ｃ、２１Ｄを介して誘電体層１１Ｄに形成された抵抗接続パッド１９Ａ、１９Ｂに接続され、抵抗接続パッド１９Ａ、１９Ｂ間に内部抵抗９と同様な内蔵抵抗（第３の内蔵抵抗）９Ａが形成されている。他の構成は図１とほぼ同様である。

図１１は図１０に示すコモンモードフィルタＦの等価回路である。
図１０の構成では、制御用コイル３Ａおよび内蔵抵抗９Ｂ、制御用コイル３Ｂおよび内蔵抵抗９Ａによって別々の第２、第３の帰還ループ回路を構成している。

ここでの注意点としては、誘電体層１１Ｂを挟んで信号用コイル１Ｂおよび制御用コイル３Ｂ間で形成される容量と、誘電体層１１Ｇを挟んで信号用コイル１Ａおよび制御用コイル３Ａ間で形成される容量とは同じ定数である必要がある。そのためには、誘電体層１１Ｂと誘電体層１１Ｇとは同じ厚さ、同じ材質であることが望ましく、制御用コイル３Ａと３Ｂとが略同じ形状であることが必要である。

このような構成のコモンモードフィルタＦにおいて、１０Ｇビット／秒向けに設計した場合の電磁界シミュレーションによる周波数特性例を図１２に示す。

上述したとおり、誘電体層１１Ｂで形成される容量と、誘電体層１１Ｇで形成される容量が同じ定数となるよう、信号用コイル１Ａおよび制御用コイル３Ａとの厚さ方向間隔は、信号用コイル１Ｂおよび制御用コイル３Ｂとの厚さ方向間隔と同じにしており、各コイル１Ａ、１Ｂ、３Ａ、３Ｂ全て線路幅が１０μｍ、線路間スペースが２０μｍである。

従って、図１の構成に対する優位性を確認するためには、図３に示す枝番−２と図１４との比較を行えば良い。

その結果、図１０の構成の方が５ＧＨｚで約５ｄＢ程、コモンモードノイズ除去量が大きくなることがわかる。ただし、５ｄＢ改善するために層数を２層増やしていることになり、費用対効果を考えると、図１の構成は図１２の構成に対して決して劣る訳ではないと言える。

このような図１０に示すコモンモードフィルタＦは、信号用コイル１Ａ、ｂＢおよび制御用コイル３Ａ、３Ｂからなる構成において、信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を良好に保った状態で、制御用コイル３Ａ、３Ｂによって信号用コイル１Ａ、１Ｂ間の磁気結合を制御するとともに、コモンモードノイズの反射を抑制し、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズを充分除去が可能である。

しかも、制御用コイル３Ａ、３Ｂおよび内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを介して第２、第３の帰還ループ回路を形成するから、第２、第３の帰還ループ回路が誘電体層中にて構成可能となり、外部接続構成が簡素化される。

さらに、図１０のコモンモードフィルタＦにおいても、上述した構成と同様に、制御用コイル３Ａ、３Ｂの外周端および内周端が、第２、第３の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される上述した制御端子（便宜上、第３、第４の外部端子とする。）５Ｃ、７Ｃに直接又は第２、内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを介して接続され、それら制御端子５Ｃ、７Ｃを介して第２、第３の帰還ループ回路が形成されれば、外部の第２、第３の帰還ループ回路を介し、広範囲にわたって、第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御、コモンモードノイズの反射抑制、２ＧＨｚ以下のコモンモードノイズ除去が可能である。

図１３は、本発明のコモンモードフィルタＦの別の実施の形成を示す分解斜視図である。

図１３の構成では、図１０の構成に比べると、制御用コイル（第４、第５の制御用コイル）３Ａと３Ｂの内周端どうしと外周端どうしをビア２１Ｃ、２１Ｄで並列接続し、制御用コイル３Ａ、３Ｂの第４の帰還ループ回路も誘電体層１１Ｄ上の内蔵抵抗（第４の内蔵抵抗）９を経由したものであり、誘電体層１１Ｆとその上の電極パターンが不要となる。しかも、第４の帰還ループ回路が誘電体層１１Ａ〜１１Ｅ中に形成されている。

この構成も、図１２とほぼ同じ特性が得られる。ただし、上述したとおり、制御用コイル３Ａ、３Ｂの外周端から誘電体層１１Ｄへ接続するビア２１Ｃ、２１Ｄが、信号用コイル１Ａ、１Ｂに接近してショートを起こさないよう、パターン設計に工夫が要求される。

図１４は、図１３に示すコモンモードフィルタＦの等価回路図である。
上述した各構成で得られる効果も同様に得られることに変わりはない。
さらに、図示はしないが、制御用コイル３Ａと３Ｂの内周端どうしをビア接続する一方、外周端どうしはビア接続せず、制御用コイル３Ａの外周端と制御用コイル３Ｂの外周端との間を電気的に内蔵抵抗９を接続することで帰還ループ回路を構成する構成も考えられる。

この構成では、制御用コイル３Ａから内蔵抵抗９に流入する電流と制御用コイル３Ｂから内蔵抵抗９に流入する電流との向きが逆のため、内蔵抵抗９の中で互いの電流が打ち消され、内蔵抵抗９での電力消費が発生せず、除去したノイズの反射低減は減少する。

図１５は、本発明に係るコモンモードフィルタＦの別の実施の形態を示す分解斜視図である。

図１５に示すコモンモードフィルタＦでは、誘電体層１１Ａに信号用コイル１Ａが、誘電体層１１Ｃに信号用コイル１Ｂが構成されているが、各誘電体層１１Ａ、１１Ｃにおいて、１個の誘電体層内に点対称で配置され同一の２個のコイルの外周端どうしを接続して信号用コイル１Ａ、１Ｂが形成されている。

信号用コイル１Ａ、１Ｂにおいて、入力側となる内周端がビア２１Ａ、２１Ｂに接続され、出力側となる内周端がビア２１Ｇ、２１Ｈに接続されている。

信号用コイル１Ａと１Ｂとの中間位置の誘電体層１１Ｂ上には、信号用コイル１Ａ、１Ｂと同一形状の制御用コイル（第６の制御用コイル）３Ａ、３Ｄが、これらも誘電体層１１Ｂ内で点対称となるよう配置されている。ただし、制御用コイル３Ａ、３Ｄの外周端どうしは接続されず、それぞれ独立してビア２１Ｃ、２１Ｅに接続されている。同様に内周端もビア２１Ｄ、２１Ｆに接続されている。

信号用コイル１Ａの誘電体層１１Ａを介して上側に配置された誘電体層１１Ｅには、制御用コイル３Ａ、３Ｄと同一形状の制御用コイル３Ｂ、３Ｅが形成され、信号用コイル１Ｂの誘電体層１１Ｃを介して下側に配置された誘電体層１１Ｆには、制御用コイル３Ａ、３Ｄと同一形状の制御用コイル３Ｃ、３Ｆが形成され、それらの外周端はビア２１Ｃ、２１Ｅに接続され、内周端はビア２１Ｄ、２１Ｆに接続されている。なお、図１５の構成では、それら制御用コイル３Ａ〜３Ｆを、便宜上、第６の制御用コイルとする。他の構成は、上述した図１，図６、図１０、図１３とほぼ同様である。

信号用コイル１Ａ、１Ｂに接続されたビア２１Ａ、２１Ｂは、最下層の誘電体１１Ｄ上に配置された入力側信号引出し線１５Ａ、１５Ｂに接続し、信号用コイル１Ａ、１Ｂに接続されたビア２１Ｇ、２１Ｈは、誘電体１１Ｄ上に配置された出力側信号引出し線１７Ａ、１７Ｂに接続され、制御用コイル３Ａ〜３Ｆに接続されたビア２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆは、誘電体１１Ｄ上に配置された制御用引出し線１７Ｃ、１５Ｃ、１５Ｄ、１７Ｄに接続されている。

制御用引出し線１７Ｃ、１５Ｃ、１５Ｄ、１７Ｄは抵抗接続パッドも兼ね、制御用引出し線１５Ｃと１７Ｃとの間には内蔵抵抗９Ａが、制御用引出し線１５Ｄと１７Ｄとの間には内蔵抵抗９Ｂが接続されている。なお、図１５の構成では、便宜上、それら内蔵抵抗９Ａ、９Ｂを第５の内蔵抵抗とする。

これらの誘電体層１１Ａ〜１１Ｆに加え、最上層に誘電体１１Ｇを被せ、これらを積層・焼成し一体化されている。一体化後は側面に露出した各信号引出し線および制御用引出し線の断面を覆うように端子電極を形成し、図１６に示すチップ形状のコモンモードフィルタＦが構成されている。

図１６において、制御端子５Ｃ、７Ｃは図１５中の出力側引出し線１５Ｃ、１７Ｃに接続され、制御端子５Ｄ、７Ｄは図１５中の出力側引出し線１５Ｄ、１７Ｄに接続されている。

制御端子５Ｃ、７Ｃに外部帰還回路（図示せず。）を接続し、制御端子５Ｄ、７Ｄに別の外部帰還回路（図示せず。）を接続し、第５の帰還ループ回路が別々に形成される。第５の帰還ループ回路を誘電体層１１Ａ〜１１Ｆ中に形成することも可能である。

図１７は図１５の構成のコモンモードフィルタＦの等価回路である。
図１７から分かるように、制御用コイル３Ａ〜３Ｆは、信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間の層に配置されるコイルに加え、信号用コイル１Ａ、１Ｂの上下の層にも配置されるため、その分各誘電体層で形成される容量が増加する。これにより信号用コイル１Ａ、１Ｂとで形成される差動信号すなわちノーマルモード信号に対する特性インピーダンスは低くなる。

一般的に、差動信号向けコモンモードフィルタの差動モード特性インピーダンスは９０〜１００Ωであるが、図１５のコモンモードフィルタＦはノーマルモード特性インピーダンスを５０Ωとすることを目的としている。

その理由は、５０Ωの同軸ケーブル（図示せず。）で微弱な信号を伝播させる際に、同軸ケーブルのシールド線には、大地を共通グラウンドとするコモンモード電流が流れ、ノイズとなることが問題視されるケースがあり、そのコモンモードを除去することを目的としているからである。その適用例の一つが磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）である。

ＭＲＩでは、微弱な共鳴信号を検出するため、コモンモードノイズが問題となるが、磁性体を用いたコモンモードフィルタは磁場を乱すので使用できず、同軸ケーブルを巻いたバランや、格子型ＬＣ回路によってコモンモード電流を抑制している。

図１５のコモンモードフィルタＦは、そのようなバランに代わる磁性体不使用のコモンモードフィルタを提供するものであり、同図から分かるとおり、全層とも非磁性の誘電体層で構成されている。

このような構成で、全てのコイル１Ａ、１Ｂ、３Ａ〜３Ｅについて線路幅を５０μｍ、線路間スペースを１００μｍとした場合の電磁界シミュレーションによる特性を図１８に示す。ここで図１６の入力端子５Ａ、５Ｂ、出力端子７Ａ、７Ｂには５０Ωの同軸ケーブルが接続される。ここでも各枝番は制御端子３Ａ〜３Ｆに対する接続状態を示している。

枝番−Ｏｐｅｎ ：全制御端子開放（未接続）
枝番−１８ｐＦ ：制御端子５Ｃ−７Ｃ間、５Ｄ−７Ｄ間ともに１８ｐＦの容量を接続
枝番−７０ｐＦ ：制御端子５Ｃ−７Ｃ間、５Ｄ−７Ｄ間ともに７０ｐＦの容量を接続
枝番−２０ｐＦ／７０ｐＦ ：制御端子５Ｃ−７Ｃ間に２０ｐＦ、５Ｄ−７Ｄ間に７０ｐＦの容量を接続

全制御端子開放時はブロードなコモンモード除去特性であるが、枝番−１８ｐＦの構成ではコモンモード除去ピークが１２８ＭＨｚ付近となり、枝番−７０ｐＦの構成ではコモンモード除去ピークが６４ＭＨｚ付近となる。そして枝番−２０ｐＦ／７０ｐＦでは６４ＭＨｚと１２８ＭＨｚの両方のコモンモード除去ピークが得られている。

ＭＲＩにおいては、人体へ印加する局所強磁場の強さによって、人体から発生する共鳴周波数が決まり、標準的な磁場強度１．５テスラのＭＲＩでは共鳴周波数６４ＭＨｚ、最新の磁場強度３．０テスラのＭＲＩでは共鳴周波数１２８ＭＨｚである。

そして、本発明のコモンモードフィルタＦは、これらの共鳴周波数でコモンモード除去ピークが最大となるような、ＭＲＩ向けに最適な構成となっていることが分かる。

以上の説明では、各制御用コイルは、信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間の層にも、信号用コイル１Ａ、１Ｂの上下の層にも配置したが、ノーマルモードインピーダンスを所望の値に設定できるのであれば、図１のように信号用コイル１Ａ、１Ｂとの間の層だけに制御用コイルを配置することでも良く、図５のように信号用コイル１Ａ、１Ｂの上下の誘電体層だけに制御用コイルを配置することでも良い。

また、図１５では一つの誘電体層内に同一形状のコイルを点対称に２個配置したが、必ずしも点対称とする必要はない。

そもそも２個の構成にする必要もない。図１５の実施例では、枝番−２０ｐＦ／７０ｐＦのような２つの周波数でコモンモードノイズ除去ピークを形成する例を示すために２個の構成例を示した。

また、この２個のコイルは必ずしも同一誘電体内に配置される必要はなく、例えば図１や図６の構成を複数段、厚さ方向に重ねることも可能である。

さらに、上述した図１、図６、図１０、図１３および図１５の構成も含めて、制御用コイルの導体にニクロムやタンタル等の抵抗率の高い金属を用いると、内蔵抵抗の値をその分減らすことも可能で、極端な例では、内蔵抵抗を「ゼロΩ」すなわち内蔵抵抗を省略して導体で接続する構成も可能である。

１Ａ、１Ｂ 信号用コイル（第１、第２の信号用コイル）
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ 制御用コイル（第１〜第６の制御用コイル）
５Ａ、５Ｂ 入力端子
５Ｃ、５Ｄ、７Ｃ、７Ｄ 制御端子（第１〜第４の外部端子）
７Ａ、７Ｂ 出力端子
９、９Ａ、９Ｂ 内蔵抵抗（第１〜第５の内蔵抵抗）
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｈ 誘電体層
１３Ａ、１３Ｂ カバー層
１５Ａ、１５Ｂ 入力側引出し線
１７Ａ、１７Ｂ 出力側引出し線
１５Ｃ，１５Ｄ、１７Ｃ、１７Ｄ 制御用引出し線
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ 抵抗接続パッド
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈ ビア
Ｆ コモンモードフィルタ

Claims (10)

1. 多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、
   前記誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように前記誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の前記差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第１および第２の信号用コイルとの間に前記誘電体層を介して挟まれるようスパイラル状に形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第１の制御用コイルと、
   前記誘電体層中に形成され、前記第１の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第１の内蔵抵抗と、
   を具備し、
   前記第１の制御用コイルおよび前記第１の内蔵抵抗を介して第１の帰還ループ回路が形成されることを特徴とするコモンモードフィルタ。
2. 前記第１の制御用コイルおよび前記第１の内蔵抵抗を介して前記誘電体層中にて前記第１の帰還ループ回路が形成されてなる請求項１記載のコモンモードフィルタ。
3. 前記第１の制御用コイルの外周端は、前記第１の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続されている第１の外部端子に直接又は前記第１の内蔵抵抗を介して接続され、前記第１の制御用コイルの内周端は、前記外部帰還回路に接続されている第２の外部端子に直接又は別の前記第１の内蔵抵抗を介して接続され、前記第１の外部端子および前記第２の外部端子を介して前記第１の帰還ループ回路が形成されてなる請求項１記載のコモンモードフィルタ。
4. 多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、
   前記誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように前記誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の前記差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第２の信号用コイルとは反対側にて前記第１の信号用コイルとの間に前記誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第２の制御用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第１の信号用コイルとは反対側にて前記第２の信号用コイルとの間に前記誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第３の制御用コイルと、
   前記誘電体層中に形成され、前記第２の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第２の内蔵抵抗と、
   前記誘電体層中に形成され、前記第３の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第３の内蔵抵抗と、
   を具備し、
   前記第２の制御用コイルおよび前記第２の内蔵抵抗を介して第２の帰還ループ回路を形成し、前記第３の制御用コイルおよび前記第３の内蔵抵抗を介して第３の帰還ループ回路が形成されることを特徴とするコモンモードフィルタ。
5. 前記第２の制御用コイルおよび前記第２の内蔵抵抗を介し前記誘電体層中にて前記第２の帰還ループ回路が形成され、前記第３の制御用コイルおよび前記第３の内蔵抵抗を介して前記誘電体層中にて前記第３の帰還ループ回路が形成されてなる請求項４記載のコモンモードフィルタ。
6. 前記第２の制御用コイルの外周端は、前記第２の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される第２の外部端子に直接又は前記第２の内蔵抵抗を介して接続され、前記第２の制御用コイルの内周端は、前記外部帰還回路に接続される第３の外部端子に直接又は別の前記第２の内蔵抵抗を介して接続され、前記第２および第３の外部端子を介して前記第２の帰還ループ回路が形成され、
   前記第３の制御用コイルの外周端は、前記第３の帰還ループ回路を形成するために外部帰還回路に接続される第４の外部端子に直接又は前記第３の内蔵抵抗を介して接続され、前記第３の制御用コイルの内周端は、前記外部帰還回路に接続される第５の外部端子に直接又は別の前記第３の内蔵抵抗を介して接続され、前記第４および第５の外部端子を介して前記第３の帰還ループ回路が形成されてなる請求項４記載のコモンモードフィルタ。
7. 多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、
   前記誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように前記誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の前記差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第２の信号用コイルとは反対側にて前記第１の信号用コイルとの間に前記誘電体層を介して対面しスパイラル状に形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第４の制御用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第１の信号用コイルとは反対側にて前記第２の信号用コイルとの間に前記誘電体層を介して対面して形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する第５の制御用コイルと、
   前記誘電体層中に形成され、前記第４および第５の制御用コイルの外周端又は内周端の少なくともいずれかに接続された第４の内蔵抵抗と、
   を具備し、
   前記第４および第５の制御用コイルが並列接続されているとともに前記第４の内蔵抵抗を介して第４の帰還ループ回路が形成されることを特徴とするコモンモードフィルタ。
8. 前記第４の制御用コイル、前記第５の制御用コイルおよび前記第４の内蔵抵抗を介し前記誘電体層中にて前記第４の帰還ループ回路が形成されてなる請求項７記載のコモンモードフィルタ。
9. 多層の誘電体層中にスパイラル状に形成され、一方の極性の差動信号線路に直列的に挿入接続されている第１の信号用コイルと、
   前記誘電体層中に前記第１の信号用コイルに厚さ方向で重なるように前記誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、他方の極性の前記差動信号線路に直列的に挿入接続されている第２の信号用コイルと、
   前記誘電体層中において前記第１又は第２の信号用コイルを挟むように前記誘電体層を介し対面してスパイラル状に形成され、前記第１の信号用コイルと同一方向に巻き線され、前記第１および第２の信号用コイル間の磁気結合を制御する複数の第６の制御用コイルと、
   前記誘電体層中に形成され、複数の前記第６の制御用コイルに接続された第５の内蔵抵抗と、
   を具備し、
   複数の前記第６の制御用コイルが並列接続されているとともに前記第５の内蔵抵抗を介して第５の帰還ループ回路が形成されることを特徴とするコモンモードフィルタ。
10. 複数の前記第６の制御用コイルおよび前記第５の内蔵抵抗を介し前記誘電体層中にて前記第５の帰還ループ回路が形成されてなる請求項９記載のコモンモードフィルタ。

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