コモンモードフィルタ及びその実装構造
【課題】ＧＨｚ帯のコモンモードノイズを抑制する効果が高いコモンモードフィルタを提供する。
【解決手段】コモンモードフィルタ１００は、第１及び第２のセラミック基体１１ａ、１１ｂと、第１のセラミック基体１１ａと第２のセラミック基体１１ｂに挟まれた機能層１２とを備えている。機能層１２は、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体１７，１８を含み、第２のセラミック基体１１ｂからコイル導体１７，１８までの最短距離は、第１のセラミック基体１１ａからコイル導体１７，１８までの最短距離よりも短い。第１のセラミック基体１１ａは焼結フェライト、複合フェライト等の磁性材料からなる。一方、第２のセラミック基体１１ｂはアルミナ等の低誘電率材料からなり、第１のセラミック基体１１ａと共に機能層１２を物理的に保護すると共に、機能層１２内のコイル導体間の浮遊容量を低減する役割を果たす。
【解決手段】コモンモードフィルタ１００は、第１及び第２のセラミック基体１１ａ、１１ｂと、第１のセラミック基体１１ａと第２のセラミック基体１１ｂに挟まれた機能層１２とを備えている。機能層１２は、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体１７，１８を含み、第２のセラミック基体１１ｂからコイル導体１７，１８までの最短距離は、第１のセラミック基体１１ａからコイル導体１７，１８までの最短距離よりも短い。第１のセラミック基体１１ａは焼結フェライト、複合フェライト等の磁性材料からなる。一方、第２のセラミック基体１１ｂはアルミナ等の低誘電率材料からなり、第１のセラミック基体１１ａと共に機能層１２を物理的に保護すると共に、機能層１２内のコイル導体間の浮遊容量を低減する役割を果たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンモードフィルタに関し、特に、薄膜タイプのコモンモードフィルタの構造に関するものである。また、本発明は、そのようなコモンモードフィルタの実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速な信号伝送インターフェースとしてＵＳＢ２．０やＨＤＭＩなどの規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルハイビジョンテレビなど数多くのデジタル機器に用いられている。これらのインターフェースは、古くから一般的であったシングルエンド伝送方式とは異なり、一対の信号ラインを用いて差動信号（ディファレンシャルモード信号）を伝送する差動信号方式が採用されている。
【０００３】
差動伝送方式は、シングルエンド伝送方式と比べて信号ラインから発生する放射電磁界が少ないだけでなく、外来ノイズの影響を受けにくいという優れた特徴を有している。このため、信号の小振幅化が容易であり、小振幅化による立ち上がり時間及び立ち下がり時間の短縮によって、シングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送を行うことが可能となる。
【０００４】
図１２は、一般的な差動伝送回路の回路図である。
【０００５】
図１２に示す差動伝送回路は、一対の信号ライン１，２と、信号ライン１，２にディファレンシャルモード信号を供給する出力バッファ３と、信号ライン１，２からのディファレンシャルモード信号を受ける入力バッファ４とを備えている。かかる構成により、出力バッファ３に与えられる入力信号ＩＮは、一対の信号ライン１，２を経由して入力バッファ４へ伝えられ、出力信号ＯＵＴとして再生される。このような差動伝送回路は、上述の通り、信号ライン１，２から発生する放射電磁界が少ないという特徴を有しているが、信号ライン１，２に共通のノイズ（コモンモードノイズ）が重畳した場合には比較的大きな放射電磁界を発生させてしまう。コモンモードノイズによって発生する放射電磁界を低減するためには、図１２に示すように、信号ライン１，２にコモンモードフィルタ５を挿入することが有効である。
【０００６】
コモンモードフィルタ５は、信号ライン１，２を伝わる差動成分（ディファレンシャルモード信号）に対するインピーダンスが低く、同相成分（コモンモードノイズ）に対するインピーダンスが高いという特性を有している。このため、信号ライン１，２にコモンモードフィルタ５を挿入することにより、ディファレンシャルモード信号を実質的に減衰させることなく、一対の信号ライン１，２を伝わるコモンモードノイズを遮断することができる。
【０００７】
従来のコモンモードフィルタとしては、例えば特許文献１に示すように、非磁性基板の両面に第１及び第２のコイル導体を設け、さらにスペーサを介して非磁性基板の両面に磁性体層を設け、コイル導体の周囲を空洞化した構造が知られている。このコモンモードフィルタによれば、コイル導体内とコイル導体間の浮遊容量に起因する高周波帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失を低減し、コモンモードノイズを広帯域で低減することが可能となる。また特許文献２では、２つのスパイラルパターンを直列接続することによりコモンモードノイズに対するインダクタンスを高めたコモンモードフィルタが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６８１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＨＤＭＩ等の最新の高速デジタルインターフェースに使用するコモンモードフィルタには、１ＧＨｚ以上のコモンモードノイズを抑制できることが要求されている。しかしながら、従来の一般的なコモンモードフィルタでは、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果が十分でなかった。そのため特許文献１に記載のコモンモードフィルタでは、コイル導体の一部を空間部に表出させることにより浮遊容量の低減を図っているが、空間部の存在によって端子電極形成時のめっき液の侵入や機械的強度の低下といった問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズを抑制する効果が高く、加工性や機械的強度も優れたコモンモードフィルタを提供することにある。また、本発明の目的は、そのようなコモンモードフィルタのプリント基板上に実装する際にフィルタ特性が良好となる実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるコモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、第１のセラミック基体は磁性材料からなり、第２のセラミック基体の誘電率は第１のセラミック基体よりも低く、第２のセラミック基体からコイル導体までの最短距離は、第１のセラミック基体からコイル導体までの最短距離よりも短いことを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、コイル導体が一方のセラミック基体側に偏って配置された構造において、コイル導体と近い側のセラミック基体に低誘電率材料を用いているのでセラミック基体を介してコイル導体の隣接ターン間に生じる浮遊容量を低減することができる。これにより、インピーダンスの共振を意図的に鋭くしてコモンモード減衰特性を部分的に向上させることができ、共振周波数の高周波化を図ることができる。したがって、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１３】
本発明において、２つのコイル導体はそれぞれ２つのスパイラルパターンの直列接続を含むことが好ましい。誘電率の低いセラミック基体を使用した場合にはインダクタンスが低下するが、２つのスパイラルパターンを直列接続することにより、インダクタンスの低下を補うことができ、さらにライン内の容量の低減を図ることができる。したがって、所望のインダクタンスを有する高性能なコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１４】
本発明によるコモンモードフィルタは、第１及び第２のコイル導体の内側に設けられた磁性体をさらに備えることが好ましい。第２のセラミック基体が低誘電率材料からなる場合、コイル導体のインダクタンスが低下するが、コイル導体の内側に磁性体を設けた場合にはインダクタンスの低下を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の上記課題は、コモンモードフィルタと、コモンモードフィルタが実装されたプリント基板とを備え、コモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、第２のセラミック基体の誘電率は第１のセラミック基体よりも低く、第２のセラミック基体からコイル導体までの最短距離は、第１のセラミック基体からコイル導体までの最短距離よりも短く、コモンモードフィルタは、第２のセラミック基体がプリント基板側を向いて実装されていることを特徴とするコモンモードフィルタの実装構造によっても解決することができる。
【００１６】
本発明によれば、コモンモードフィルタを実装する際、プリント基板の実装領域にグランド配線があった場合、コイルパターンとの間で浮遊容量が発生するが、第２のセラミック基体がプリント基板側に配置されていることから、浮遊容量を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように、本発明によれば、コイル導体間に生じる浮遊容量を低く抑えることができ、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。また、内部に空洞が設けられていないため、めっき液の進入といった不具合もなく、加工性や機械的強度にも優れたコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、そのようなコモンモードフィルタのプリント基板上に実装する際にフィルタ特性が良好となる実装構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるコモンモードフィルタ１００の外観構成を示す略斜視図である。
【図２】コモンモードフィルタ１００の層構造の一例を示す略分解斜視図である。
【図３】コモンモードフィルタ１００の略断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、セラミック基体とコイル導体との関係を説明するための模式図である。
【図５】コモンモードフィルタ１００の実装構造を示す略断面図である。
【図６】本実施形態によるコモンモードフィルタ１００のコモンモード減衰特性を従来のコモンモードフィルタと比較して示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態によるコモンモードフィルタ２００の構成を示す略分解斜視図である。
【図８】第２の実施形態によるコモンモードフィルタの等価回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるコモンモードフィルタ３００の構成を示す略分解斜視図である。
【図１０】セラミック基体１１ｂの構造の変形例を示す略断面図である。
【図１１】実施例サンプルＡ１〜Ａ３及び比較例サンプルＢ１のコモンモード減衰特性の測定結果を示すグラフである。
【図１２】一般的な差動伝送回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるコモンモードフィルタの外観構成を示す略斜視図である。また、図２は、コモンモードフィルタ１００の層構造の一例を示す略分解斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００はいわゆる薄膜タイプであって、第１及び第２のセラミック基体１１ａ、１１ｂと、第１のセラミック基体１１ａと第２のセラミック基体１１ｂに挟まれた機能層１２とを備えている。第１のセラミック基体１１ａ、機能層１２及び第２のセラミック基体１１ｂからなる積層体の外周面には、第１〜第４の端子電極１３ａ〜１３ｄが形成されている。このうち、第１及び第２の端子電極１３ａ，１３ｂは第１の側面１０ａに形成され、第３及び第４の端子電極１３ｃ、１３ｄは第１の側面１０ａと対向する第２の側面１０ｂに形成されている。
【００２３】
第１のセラミック基体１１ａは、機能層１２を物理的に保護すると共に、コモンモードフィルタの閉磁路としての役割を果たすものである。第１のセラミック基体１１ａ，１１ｂの材料としては、焼結フェライト、複合フェライト（粉状のフェライトを含有した樹脂）等を用いることができる。
【００２４】
第２のセラミック基体１１ｂは、第１のセラミック基体１１ａと共に機能層１２を物理的に保護すると共に、機能層１２内のコイル導体間の浮遊容量を低減する役割を果たすものである。第２のセラミック基体１１ｂの材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を用いることが好ましい。アルミナはフェライトに比べて誘電率が低いことから、コイル導体による浮遊容量を抑制することができる。第２のセラミック基体１１ｂはアルミナを主成分として含むものであればよく、アルミナのみで形成されていなくてもよい。
【００２５】
図２に示すように、機能層１２は、接着層１５ａ，１５ｂと、絶縁層１６ａ〜１６ｄと、磁性層２７と、絶縁層１６ｂ上に形成された第１のコイル導体１７と、絶縁層１６ｃ上に形成された第２のコイル導体１８と、絶縁層１６ａ上に形成された第１の引き出し導体１９と、絶縁層１６ｄ上に形成された第２の引き出し導体２０とを備えている。
【００２６】
絶縁層１６ａ〜１６ｄは、各導体パターン間、或いは導体パターンと磁性層２７とを絶縁すると共に、導体パターンが形成される下地面の平坦性を確保する役割を果たす。絶縁層１６ａ〜１６ｄの材料としては、電気的及び磁気的な絶縁性に優れ、加工性のよい樹脂を用いることが好ましく、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いることが好ましい。導体パターンとしては、導電性及び加工性に優れたＣｕ、Ａｌ等を用いることが好ましい。導体パターンの形成は、フォトリソグラフィーを用いたエッチング法やアディティブ法（めっき）により行うことができる。
【００２７】
絶縁層１６ａ〜１６ｄの中央領域であって第１及び第２のコイル導体１７，１８の内側には、絶縁層１６ａ〜１６ｄを貫通する開口２５が設けられており、開口２５の内部には、第１のセラミック基体１１ａとの間に閉磁路を形成するための磁性体２６が充填されている。そのため、コモンモードフィルタ１００は半閉磁路構造となる。第２のセラミック基体がアルミナ等の低誘電率材料からなる場合、コイル導体１７，１８のインダクタンスが低下するが、コイル導体１７，１８の内側に磁性体を設けた場合にはインダクタンスの低下を抑制することができる。磁性体２６としては、複合フェライト等を用いることが好ましい。
【００２８】
さらに、絶縁層１６ｄの表面には磁性層２７が形成されている。開口２５内の磁性体２６は、複合フェライト（磁性粉含有樹脂）のペーストを硬化させて形成しているが、硬化時に樹脂の収縮が発生し、開口部分に凹凸が生じる。この凹凸をできるだけ少なくするためには、開口２５の内部のみならず絶縁層１６ｄの表面全体にもペーストを塗布することが好ましく、磁性層２７はそのような平坦性の確保を目的として形成される。
【００２９】
接着層１５ａはセラミック基体１１ａと磁性層２７との貼り合わせに必要な層であり、接着層１５ｂはセラミック基体１１ｂと絶縁層１６ａとの貼り合わせに必要な層である。また、２つの接着面の凹凸を緩和し、密着性を高める役割を果たす。特に限定されるものではないが、接着層１５ａ，１５ｂの材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることができる。
【００３０】
第１のコイル導体１７は、コモンモードフィルタの一方のコイルを構成する矩形のスパイラルパターンからなり、第１のコイル導体１７の内周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１及び引き出し導体１９を介して、第１の端子電極１３ａに接続されている。また、第１のコイル導体１７の外周端は、引き出し導体２３を介して第３の端子電極１３ｃに接続されている。
【００３１】
第２のコイル導体１８は、コモンモードフィルタの他方のコイルを構成する矩形のスパイラルパターンからなり、第２のコイル導体１８の内周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２及び引き出し導体２０を介して、第２の端子電極１３ｂに接続されている。また、第２のコイル導体１８の外周端は、引き出し導体２４を介して第４の端子電極１３ｄに接続されている。
【００３２】
第１及び第２のコイル導体１７，１８は共に同一の平面形状を有しており、しかも平面視で同じ位置に設けられている。第１及び第２のコイル導体１７，１８は完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、機能層１２内の２つのコイル導体はコモンモードフィルタを構成している。
【００３３】
図３は、コモンモードフィルタ１００の略断面図である。また図４（ａ）及び（ｂ）は、セラミック基体とコイル導体との関係を説明するための模式図である。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００は、コイル導体１７，１８が第２のセラミック基体１１ｂ側に偏って配置された積層構造を有しており、第１のセラミック基体１１ａはフェライト等の磁性材料からなり、セラミック基体１１ｂがアルミナ等の低誘電率材料で構成されている。すなわち、第１のセラミック基体１１ａとコイル導体１７，１８との間の最短距離（ここではセラミック基体１１ａの接着面Ｓ１から第２のコイル導体１８の一方の面Ｓ２までの距離）をＤ１とし、第２のセラミック基体１１ｂとコイル導体１７，１８との最短距離（ここではセラミック基体１１ｂの接着面Ｓ３から第１のコイル導体１７の一方の面Ｓ４までの距離）をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２なる関係が成立している。コイル導体１７，１８がセラミック基体１１ｂ側に偏っている理由は、セラミック基体１１ｂ上に絶縁層や導体層を順次積層し、導体層をパターニングし、最後に磁性層を形成することによりコモンモードフィルタ１００が完成するという製造上の理由によるものである。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、もしコイル導体１７，１８と近接する一方のセラミック基体１１ｂがフェライト等の強磁性体からなるとすると、セラミック基体１１を介してコイル導体１７，１８の隣接ターン間に生じる浮遊容量Ｃ１が大きくなってしまうという問題がある。しかし、図４（ｂ）に示すように、セラミック基体１１ｂがアルミナ等の低誘電率材料からなる場合には、セラミック基体１１を介してコイル導体１７，１８の隣接ターン間に生じる浮遊容量Ｃ２を小さくすることができる。これにより、インピーダンスの共振を意図的に鋭くしてコモンモード減衰特性を部分的に向上させることができ、共振周波数をより高くすることができる。したがって、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。
【００３６】
図５は、コモンモードフィルタ１００の実装構造を示す略断面図である。
【００３７】
図５に示すように、コモンモードフィルタ１００は、第２のセラミック基体１１ｂをプリント基板３０側に向けて実装される。プリント基板３０上に設けられたコモンモードフィルタ１００の実装領域３１内にグランド配線３２が存在する場合、コイル導体１７，１８とグランド配線３２との間に浮遊容量Ｃ３が発生するが、第２のセラミック基体１１ｂをプリント基板３０側に向けて実装した場合には、低誘電率材料からなる第２のセラミック基体１１ｂがコイル導体１７，１８とグランド配線３１との間に介在することから、フェライトからなる第１のセラミック基体１１ａが介在する場合に比べて、コイル導体１７，１８の浮遊容量Ｃ３を小さくすることができる。
【００３８】
図６は、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００のコモンモード減衰特性を従来のコモンモードフィルタと比較して示すグラフである。
【００３９】
図６に示すように、機能層１２を挟み込む第１及び第２のセラミック基板が共にフェライト等の共時性材料からなる従来のコモンモードフィルタの共振周波数は１ＧＨｚ付近であり、そのピークは比較的緩やかである。これに対し、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００の共振周波数は約２ＧＨｚとなり、そのピークも従来のコモンモードフィルタに比べて急峻となる。このように、本実施形態によれば、共振周波数をより高く且つ急峻にすることができ、よってＧＨｚ帯のコモンモードノイズを抑制する効果を高めることができる。
【００４０】
図７は、本発明の第２の実施形態によるコモンモードフィルタの構成を示す略分解斜視図である。また図８は、図７に示したコモンモードフィルタの等価回路図である。
【００４１】
図７に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ２００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８が共に２つのスパイラルパターンの直列接続によって構成されている点を特徴としている。すなわち、第１のコイル導体１７は第１及び第２のスパイラルパターン１７Ａ，１７Ｂの直列接続からなり、第２のコイル導体１８は第３及び第４のスパイラルパターン１８Ａ，１８Ｂの直列接続からなる。第１のスパイラルパターン１７Ａは図８に示すインダクタンスＬ１に対応するものであり、第２のスパイラルパターン１７ＢはインダクタンスＬ２に対応するものである。さらに、第３のスパイラルパターン１８ＡはインダクタンスＬ３に対応するものであり、第４のスパイラルパターン１８ＢはインダクタンスＬ４に対応するものである。その他の主要な構成は第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と実質的に同一であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
第１のスパイラルパターン１７Ａの内周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ａ及び引き出し導体１９Ａを介して、第１の端子電極１３ａに接続されている。また、第１のスパイラルパターン１７Ａの外周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ｂ、引き出し導体１９Ｂ、及び絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ｃを介して、第２のスパイラルパターン１７Ｂの内周端に接続されている。さらに、第２のスパイラルパターン１７Ｂの外周端は、引き出し導体１９Ｃを介して、第３の端子電極１３ｃに接続されている。
【００４３】
第３のスパイラルパターン１８Ａの内周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ａ及び引き出し導体２０Ａを介して、第２の端子電極１３ｂに接続されている。また、第３のスパイラルパターン１８Ａの外周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ｂ、引き出し導体２０Ｂ、及び絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ｃを介して、第４のスパイラルパターン１８Ｂの内周端に接続されている。さらに、第４のスパイラルパターン１８Ｂの外周端は、引き出し導体２０Ｃを介して、第４の端子電極１３ｄに接続されている。
【００４４】
スパイラルパターン１７Ａ，１８Ａの内側に対応する絶縁層１６ａ〜１６ｄの所定の領域には開口２５Ａが設けられており、開口２５Ａの内部には磁性体２６Ａが充填されている。また、スパイラルパターン１７Ｂ，１８Ｂの内側に対応する絶縁層１６ａ〜１６ｄの所定の領域には開口２５Ｂが設けられており、開口２５Ｂの内部には磁性体２６Ｂが充填されている。
【００４５】
第１及び第２のスパイラルパターン１７Ａ，１７Ｂの直列接続からなる第１のコイル導体１７と、第３及び第４のスパイラルパターン１８Ａ，１８Ｂの直列接続からなる第２のコイル導体１８は、第１の実施形態と同様、共に同一の平面形状を有しており、しかも平面視で同じ位置に設けられている。第１のスパイラルパターン１７Ａと第２のスパイラルパターン１８Ａは完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。また、第３のスパイラルパターン１７Ｂと第４のスパイラルパターン１８Ｂも完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、機能層１２内の２つのコイル導体はコモンモードフィルタを構成している。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によるコモンモードフィルタ２００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８が共に２つのスパイラルパターンの直列接続からなり、単一のスパイラルパターンに比べてインダクタンスは約２倍、浮遊容量は約１／２となる。そのため、誘電率の低いセラミック基体を使用することによるインダクタンスの低下を補うことができるだけでなく、ライン内の容量の低減を図ることができ、所望のインダクタンスを有する高性能なコモンモードフィルタを提供することができる。
【００４７】
図９は、本発明の第３の実施形態によるコモンモードフィルタの構成を示す略分解斜視図である。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ３００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８の形状が矩形スパイラルではなく、曲線状のスパイラルパターン（円形スパイラル）である点を特徴としている。第１及び第２のコイル導体１７，１８の形状を円形スパイラルとした場合には、矩形スパイラルよりもその全長を短くすることができる。これにより、コモンモードフィルタのコモンモードのカットオフ周波数をより高くすることができる。一方、コイル導体の全長が短くなると直流抵抗が低下するため、円形スパイラルの場合には導体の厚みをより薄くする必要がある。その他の構成については第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と同様であることから、同一の構成に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、コモンモードフィルタにおけるコモンモードのカットオフ周波数をより高くすることができ、より高性能なコモンモードフィルタを実現することができる。
【００５０】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５１】
例えば、上記各実施形態においては、第２のセラミック基体１１ｂの全体がアルミナ等の低誘電率材料からなる場合を説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、例えば図１０に示すように、コイル導体１７，１８の略直下に位置する部分のみをアルミナ１１ｃとし、その他の大部分をフェライト１１ｄとするセラミック基体を使用することも可能である。
【００５２】
例えば、図５では第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００の実装構造について説明したが、第２の実施形態によるコモンモードフィルタ２００や第３の実施形態によるコモンモードフィルタ３００を図５に示す実装構造としてもよく、コモンモードフィルタ１００と同様の効果を奏することができる。
【実施例】
【００５３】
図１乃至３に示した構造を有するコモンモードフィルタの実施例サンプルＡ１〜Ａ３を用意した。また、セラミック基体が上下共にフェライトからなる点を除いて実施例サンプルＡ１と同一構成を有する比較例サンプルＢ１を用意した。コモンモードフィルタのサイズは各サンプル共通であり、１．２ｍｍ×１．０ｍｍ×０．６ｍｍとした。
【００５４】
ここで、実施例サンプルＡ１のスパイラルのターン数は４．５Ｔｓ、導体幅は２３μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は５μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は２０μｍとした。このとき、サンプルＡ１の特性インピーダンスは１００Ωであった。また、実施例サンプルＡ２のスパイラルのターン数は８．５Ｔｓ、導体幅は１０μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は４μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は８μｍとした。このとき、サンプルＡ２の特性インピーダンスは１２０Ωであった。また、実施例サンプルＡ３のスパイラルのターン数は６．５Ｔｓ、導体幅は１４μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は５μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は８μｍとした。このとき、サンプルＡ３の特性インピーダンスは９０Ωであった。なお、サンプルＡ１の絶縁距離を２０μｍとし、サンプルＡ２，Ａ３の絶縁距離を８Ωとした理由は、各サンプルの特性インピーダンスを１００Ω程度にするためである。
【００５５】
次に、これらの実施例Ａ１〜Ａ３及び比較例サンプルＢ１のコモンモード減衰特性を測定した。その結果を図１１に示す。
【００５６】
図１１から明らかなように、実施例サンプルＡ１の共振周波数は２．１ＧＨｚ、実施例サンプルＡ２は１．４ＧＨｚ、実施例サンプルＡ３は１．１ＧＨｚとなり、比較例サンプルＢ１よりも高い共振周波数となった。また、各実施例サンプルＡ１〜Ａ３において共振のピークは比較例サンプルＢ１よりも急峻なものとなった。これらに対し、比較例サンプルＢ１の共振周波数は１．０ＧＨｚとなり、その共振のピークは各実施例サンプルＡ１〜Ａ３よりも緩やかなものとなった。
【符号の説明】
【００５７】
１，２ 信号ライン
３ 出力バッファ
４ 入力バッファ
５ コモンモードフィルタ
１０ａ 第１の側面
１０ｂ 第２の側面
１１ａ 第１のセラミック基体
１１ｂ 第２のセラミック基体
１１ｃ 基体のアルミナ部分
１１ｄ 基体のフェライト部分
１１ａ 絶縁層
１２ 機能層
１３ａ 第１の端子電極
１３ｂ 第２の端子電極
１３ｃ 第３の端子電極
１３ｄ 第４の端子電極
１５ａ，１５ｂ 接着層
１６ａ〜１６ｄ 絶縁層
１７ 第１のコイル導体
１８ 第２のコイル導体
１７Ａ 第１のスパイラルパターン
１７Ｂ 第２のスパイラルパターン
１８Ａ 第３のスパイラルパターン
１８Ｂ 第４のスパイラルパターン
１９，１９Ａ〜１９Ｃ 引き出し導体
２０，２０Ａ〜２０Ｃ 引き出し導体
２１，２１Ａ〜２１Ｃ コンタクトホール導体
２２，２２Ａ〜２２Ｃ コンタクトホール導体
２３ 引き出し導体
２４ 引き出し導体
２５，２５Ａ，２５Ｂ 開口
２６，２６Ａ，２６Ｂ 磁性体
２７ 磁性層
３０ プリント基板
３１ コモンモードフィルタの実装領域
３２ グランド配線
１００ コモンモードフィルタ
２００ コモンモードフィルタ
３００ コモンモードフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンモードフィルタに関し、特に、薄膜タイプのコモンモードフィルタの構造に関するものである。また、本発明は、そのようなコモンモードフィルタの実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速な信号伝送インターフェースとしてＵＳＢ２．０やＨＤＭＩなどの規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルハイビジョンテレビなど数多くのデジタル機器に用いられている。これらのインターフェースは、古くから一般的であったシングルエンド伝送方式とは異なり、一対の信号ラインを用いて差動信号（ディファレンシャルモード信号）を伝送する差動信号方式が採用されている。
【０００３】
差動伝送方式は、シングルエンド伝送方式と比べて信号ラインから発生する放射電磁界が少ないだけでなく、外来ノイズの影響を受けにくいという優れた特徴を有している。このため、信号の小振幅化が容易であり、小振幅化による立ち上がり時間及び立ち下がり時間の短縮によって、シングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送を行うことが可能となる。
【０００４】
図１２は、一般的な差動伝送回路の回路図である。
【０００５】
図１２に示す差動伝送回路は、一対の信号ライン１，２と、信号ライン１，２にディファレンシャルモード信号を供給する出力バッファ３と、信号ライン１，２からのディファレンシャルモード信号を受ける入力バッファ４とを備えている。かかる構成により、出力バッファ３に与えられる入力信号ＩＮは、一対の信号ライン１，２を経由して入力バッファ４へ伝えられ、出力信号ＯＵＴとして再生される。このような差動伝送回路は、上述の通り、信号ライン１，２から発生する放射電磁界が少ないという特徴を有しているが、信号ライン１，２に共通のノイズ（コモンモードノイズ）が重畳した場合には比較的大きな放射電磁界を発生させてしまう。コモンモードノイズによって発生する放射電磁界を低減するためには、図１２に示すように、信号ライン１，２にコモンモードフィルタ５を挿入することが有効である。
【０００６】
コモンモードフィルタ５は、信号ライン１，２を伝わる差動成分（ディファレンシャルモード信号）に対するインピーダンスが低く、同相成分（コモンモードノイズ）に対するインピーダンスが高いという特性を有している。このため、信号ライン１，２にコモンモードフィルタ５を挿入することにより、ディファレンシャルモード信号を実質的に減衰させることなく、一対の信号ライン１，２を伝わるコモンモードノイズを遮断することができる。
【０００７】
従来のコモンモードフィルタとしては、例えば特許文献１に示すように、非磁性基板の両面に第１及び第２のコイル導体を設け、さらにスペーサを介して非磁性基板の両面に磁性体層を設け、コイル導体の周囲を空洞化した構造が知られている。このコモンモードフィルタによれば、コイル導体内とコイル導体間の浮遊容量に起因する高周波帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失を低減し、コモンモードノイズを広帯域で低減することが可能となる。また特許文献２では、２つのスパイラルパターンを直列接続することによりコモンモードノイズに対するインダクタンスを高めたコモンモードフィルタが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６８１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＨＤＭＩ等の最新の高速デジタルインターフェースに使用するコモンモードフィルタには、１ＧＨｚ以上のコモンモードノイズを抑制できることが要求されている。しかしながら、従来の一般的なコモンモードフィルタでは、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果が十分でなかった。そのため特許文献１に記載のコモンモードフィルタでは、コイル導体の一部を空間部に表出させることにより浮遊容量の低減を図っているが、空間部の存在によって端子電極形成時のめっき液の侵入や機械的強度の低下といった問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズを抑制する効果が高く、加工性や機械的強度も優れたコモンモードフィルタを提供することにある。また、本発明の目的は、そのようなコモンモードフィルタのプリント基板上に実装する際にフィルタ特性が良好となる実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるコモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、第１のセラミック基体は磁性材料からなり、第２のセラミック基体の誘電率は第１のセラミック基体よりも低く、第２のセラミック基体からコイル導体までの最短距離は、第１のセラミック基体からコイル導体までの最短距離よりも短いことを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、コイル導体が一方のセラミック基体側に偏って配置された構造において、コイル導体と近い側のセラミック基体に低誘電率材料を用いているのでセラミック基体を介してコイル導体の隣接ターン間に生じる浮遊容量を低減することができる。これにより、インピーダンスの共振を意図的に鋭くしてコモンモード減衰特性を部分的に向上させることができ、共振周波数の高周波化を図ることができる。したがって、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１３】
本発明において、２つのコイル導体はそれぞれ２つのスパイラルパターンの直列接続を含むことが好ましい。誘電率の低いセラミック基体を使用した場合にはインダクタンスが低下するが、２つのスパイラルパターンを直列接続することにより、インダクタンスの低下を補うことができ、さらにライン内の容量の低減を図ることができる。したがって、所望のインダクタンスを有する高性能なコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１４】
本発明によるコモンモードフィルタは、第１及び第２のコイル導体の内側に設けられた磁性体をさらに備えることが好ましい。第２のセラミック基体が低誘電率材料からなる場合、コイル導体のインダクタンスが低下するが、コイル導体の内側に磁性体を設けた場合にはインダクタンスの低下を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の上記課題は、コモンモードフィルタと、コモンモードフィルタが実装されたプリント基板とを備え、コモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、第２のセラミック基体の誘電率は第１のセラミック基体よりも低く、第２のセラミック基体からコイル導体までの最短距離は、第１のセラミック基体からコイル導体までの最短距離よりも短く、コモンモードフィルタは、第２のセラミック基体がプリント基板側を向いて実装されていることを特徴とするコモンモードフィルタの実装構造によっても解決することができる。
【００１６】
本発明によれば、コモンモードフィルタを実装する際、プリント基板の実装領域にグランド配線があった場合、コイルパターンとの間で浮遊容量が発生するが、第２のセラミック基体がプリント基板側に配置されていることから、浮遊容量を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように、本発明によれば、コイル導体間に生じる浮遊容量を低く抑えることができ、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。また、内部に空洞が設けられていないため、めっき液の進入といった不具合もなく、加工性や機械的強度にも優れたコモンモードフィルタを提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、そのようなコモンモードフィルタのプリント基板上に実装する際にフィルタ特性が良好となる実装構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるコモンモードフィルタ１００の外観構成を示す略斜視図である。
【図２】コモンモードフィルタ１００の層構造の一例を示す略分解斜視図である。
【図３】コモンモードフィルタ１００の略断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、セラミック基体とコイル導体との関係を説明するための模式図である。
【図５】コモンモードフィルタ１００の実装構造を示す略断面図である。
【図６】本実施形態によるコモンモードフィルタ１００のコモンモード減衰特性を従来のコモンモードフィルタと比較して示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態によるコモンモードフィルタ２００の構成を示す略分解斜視図である。
【図８】第２の実施形態によるコモンモードフィルタの等価回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるコモンモードフィルタ３００の構成を示す略分解斜視図である。
【図１０】セラミック基体１１ｂの構造の変形例を示す略断面図である。
【図１１】実施例サンプルＡ１〜Ａ３及び比較例サンプルＢ１のコモンモード減衰特性の測定結果を示すグラフである。
【図１２】一般的な差動伝送回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるコモンモードフィルタの外観構成を示す略斜視図である。また、図２は、コモンモードフィルタ１００の層構造の一例を示す略分解斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００はいわゆる薄膜タイプであって、第１及び第２のセラミック基体１１ａ、１１ｂと、第１のセラミック基体１１ａと第２のセラミック基体１１ｂに挟まれた機能層１２とを備えている。第１のセラミック基体１１ａ、機能層１２及び第２のセラミック基体１１ｂからなる積層体の外周面には、第１〜第４の端子電極１３ａ〜１３ｄが形成されている。このうち、第１及び第２の端子電極１３ａ，１３ｂは第１の側面１０ａに形成され、第３及び第４の端子電極１３ｃ、１３ｄは第１の側面１０ａと対向する第２の側面１０ｂに形成されている。
【００２３】
第１のセラミック基体１１ａは、機能層１２を物理的に保護すると共に、コモンモードフィルタの閉磁路としての役割を果たすものである。第１のセラミック基体１１ａ，１１ｂの材料としては、焼結フェライト、複合フェライト（粉状のフェライトを含有した樹脂）等を用いることができる。
【００２４】
第２のセラミック基体１１ｂは、第１のセラミック基体１１ａと共に機能層１２を物理的に保護すると共に、機能層１２内のコイル導体間の浮遊容量を低減する役割を果たすものである。第２のセラミック基体１１ｂの材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を用いることが好ましい。アルミナはフェライトに比べて誘電率が低いことから、コイル導体による浮遊容量を抑制することができる。第２のセラミック基体１１ｂはアルミナを主成分として含むものであればよく、アルミナのみで形成されていなくてもよい。
【００２５】
図２に示すように、機能層１２は、接着層１５ａ，１５ｂと、絶縁層１６ａ〜１６ｄと、磁性層２７と、絶縁層１６ｂ上に形成された第１のコイル導体１７と、絶縁層１６ｃ上に形成された第２のコイル導体１８と、絶縁層１６ａ上に形成された第１の引き出し導体１９と、絶縁層１６ｄ上に形成された第２の引き出し導体２０とを備えている。
【００２６】
絶縁層１６ａ〜１６ｄは、各導体パターン間、或いは導体パターンと磁性層２７とを絶縁すると共に、導体パターンが形成される下地面の平坦性を確保する役割を果たす。絶縁層１６ａ〜１６ｄの材料としては、電気的及び磁気的な絶縁性に優れ、加工性のよい樹脂を用いることが好ましく、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いることが好ましい。導体パターンとしては、導電性及び加工性に優れたＣｕ、Ａｌ等を用いることが好ましい。導体パターンの形成は、フォトリソグラフィーを用いたエッチング法やアディティブ法（めっき）により行うことができる。
【００２７】
絶縁層１６ａ〜１６ｄの中央領域であって第１及び第２のコイル導体１７，１８の内側には、絶縁層１６ａ〜１６ｄを貫通する開口２５が設けられており、開口２５の内部には、第１のセラミック基体１１ａとの間に閉磁路を形成するための磁性体２６が充填されている。そのため、コモンモードフィルタ１００は半閉磁路構造となる。第２のセラミック基体がアルミナ等の低誘電率材料からなる場合、コイル導体１７，１８のインダクタンスが低下するが、コイル導体１７，１８の内側に磁性体を設けた場合にはインダクタンスの低下を抑制することができる。磁性体２６としては、複合フェライト等を用いることが好ましい。
【００２８】
さらに、絶縁層１６ｄの表面には磁性層２７が形成されている。開口２５内の磁性体２６は、複合フェライト（磁性粉含有樹脂）のペーストを硬化させて形成しているが、硬化時に樹脂の収縮が発生し、開口部分に凹凸が生じる。この凹凸をできるだけ少なくするためには、開口２５の内部のみならず絶縁層１６ｄの表面全体にもペーストを塗布することが好ましく、磁性層２７はそのような平坦性の確保を目的として形成される。
【００２９】
接着層１５ａはセラミック基体１１ａと磁性層２７との貼り合わせに必要な層であり、接着層１５ｂはセラミック基体１１ｂと絶縁層１６ａとの貼り合わせに必要な層である。また、２つの接着面の凹凸を緩和し、密着性を高める役割を果たす。特に限定されるものではないが、接着層１５ａ，１５ｂの材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることができる。
【００３０】
第１のコイル導体１７は、コモンモードフィルタの一方のコイルを構成する矩形のスパイラルパターンからなり、第１のコイル導体１７の内周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１及び引き出し導体１９を介して、第１の端子電極１３ａに接続されている。また、第１のコイル導体１７の外周端は、引き出し導体２３を介して第３の端子電極１３ｃに接続されている。
【００３１】
第２のコイル導体１８は、コモンモードフィルタの他方のコイルを構成する矩形のスパイラルパターンからなり、第２のコイル導体１８の内周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２及び引き出し導体２０を介して、第２の端子電極１３ｂに接続されている。また、第２のコイル導体１８の外周端は、引き出し導体２４を介して第４の端子電極１３ｄに接続されている。
【００３２】
第１及び第２のコイル導体１７，１８は共に同一の平面形状を有しており、しかも平面視で同じ位置に設けられている。第１及び第２のコイル導体１７，１８は完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、機能層１２内の２つのコイル導体はコモンモードフィルタを構成している。
【００３３】
図３は、コモンモードフィルタ１００の略断面図である。また図４（ａ）及び（ｂ）は、セラミック基体とコイル導体との関係を説明するための模式図である。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００は、コイル導体１７，１８が第２のセラミック基体１１ｂ側に偏って配置された積層構造を有しており、第１のセラミック基体１１ａはフェライト等の磁性材料からなり、セラミック基体１１ｂがアルミナ等の低誘電率材料で構成されている。すなわち、第１のセラミック基体１１ａとコイル導体１７，１８との間の最短距離（ここではセラミック基体１１ａの接着面Ｓ１から第２のコイル導体１８の一方の面Ｓ２までの距離）をＤ１とし、第２のセラミック基体１１ｂとコイル導体１７，１８との最短距離（ここではセラミック基体１１ｂの接着面Ｓ３から第１のコイル導体１７の一方の面Ｓ４までの距離）をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２なる関係が成立している。コイル導体１７，１８がセラミック基体１１ｂ側に偏っている理由は、セラミック基体１１ｂ上に絶縁層や導体層を順次積層し、導体層をパターニングし、最後に磁性層を形成することによりコモンモードフィルタ１００が完成するという製造上の理由によるものである。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、もしコイル導体１７，１８と近接する一方のセラミック基体１１ｂがフェライト等の強磁性体からなるとすると、セラミック基体１１を介してコイル導体１７，１８の隣接ターン間に生じる浮遊容量Ｃ１が大きくなってしまうという問題がある。しかし、図４（ｂ）に示すように、セラミック基体１１ｂがアルミナ等の低誘電率材料からなる場合には、セラミック基体１１を介してコイル導体１７，１８の隣接ターン間に生じる浮遊容量Ｃ２を小さくすることができる。これにより、インピーダンスの共振を意図的に鋭くしてコモンモード減衰特性を部分的に向上させることができ、共振周波数をより高くすることができる。したがって、ＧＨｚ帯のコモンモードノイズ抑制効果の高いコモンモードフィルタを提供することができる。
【００３６】
図５は、コモンモードフィルタ１００の実装構造を示す略断面図である。
【００３７】
図５に示すように、コモンモードフィルタ１００は、第２のセラミック基体１１ｂをプリント基板３０側に向けて実装される。プリント基板３０上に設けられたコモンモードフィルタ１００の実装領域３１内にグランド配線３２が存在する場合、コイル導体１７，１８とグランド配線３２との間に浮遊容量Ｃ３が発生するが、第２のセラミック基体１１ｂをプリント基板３０側に向けて実装した場合には、低誘電率材料からなる第２のセラミック基体１１ｂがコイル導体１７，１８とグランド配線３１との間に介在することから、フェライトからなる第１のセラミック基体１１ａが介在する場合に比べて、コイル導体１７，１８の浮遊容量Ｃ３を小さくすることができる。
【００３８】
図６は、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００のコモンモード減衰特性を従来のコモンモードフィルタと比較して示すグラフである。
【００３９】
図６に示すように、機能層１２を挟み込む第１及び第２のセラミック基板が共にフェライト等の共時性材料からなる従来のコモンモードフィルタの共振周波数は１ＧＨｚ付近であり、そのピークは比較的緩やかである。これに対し、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００の共振周波数は約２ＧＨｚとなり、そのピークも従来のコモンモードフィルタに比べて急峻となる。このように、本実施形態によれば、共振周波数をより高く且つ急峻にすることができ、よってＧＨｚ帯のコモンモードノイズを抑制する効果を高めることができる。
【００４０】
図７は、本発明の第２の実施形態によるコモンモードフィルタの構成を示す略分解斜視図である。また図８は、図７に示したコモンモードフィルタの等価回路図である。
【００４１】
図７に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ２００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８が共に２つのスパイラルパターンの直列接続によって構成されている点を特徴としている。すなわち、第１のコイル導体１７は第１及び第２のスパイラルパターン１７Ａ，１７Ｂの直列接続からなり、第２のコイル導体１８は第３及び第４のスパイラルパターン１８Ａ，１８Ｂの直列接続からなる。第１のスパイラルパターン１７Ａは図８に示すインダクタンスＬ１に対応するものであり、第２のスパイラルパターン１７ＢはインダクタンスＬ２に対応するものである。さらに、第３のスパイラルパターン１８ＡはインダクタンスＬ３に対応するものであり、第４のスパイラルパターン１８ＢはインダクタンスＬ４に対応するものである。その他の主要な構成は第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と実質的に同一であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
第１のスパイラルパターン１７Ａの内周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ａ及び引き出し導体１９Ａを介して、第１の端子電極１３ａに接続されている。また、第１のスパイラルパターン１７Ａの外周端は、絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ｂ、引き出し導体１９Ｂ、及び絶縁層１６ｂを貫通するコンタクトホール導体２１Ｃを介して、第２のスパイラルパターン１７Ｂの内周端に接続されている。さらに、第２のスパイラルパターン１７Ｂの外周端は、引き出し導体１９Ｃを介して、第３の端子電極１３ｃに接続されている。
【００４３】
第３のスパイラルパターン１８Ａの内周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ａ及び引き出し導体２０Ａを介して、第２の端子電極１３ｂに接続されている。また、第３のスパイラルパターン１８Ａの外周端は、絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ｂ、引き出し導体２０Ｂ、及び絶縁層１６ｄを貫通するコンタクトホール導体２２Ｃを介して、第４のスパイラルパターン１８Ｂの内周端に接続されている。さらに、第４のスパイラルパターン１８Ｂの外周端は、引き出し導体２０Ｃを介して、第４の端子電極１３ｄに接続されている。
【００４４】
スパイラルパターン１７Ａ，１８Ａの内側に対応する絶縁層１６ａ〜１６ｄの所定の領域には開口２５Ａが設けられており、開口２５Ａの内部には磁性体２６Ａが充填されている。また、スパイラルパターン１７Ｂ，１８Ｂの内側に対応する絶縁層１６ａ〜１６ｄの所定の領域には開口２５Ｂが設けられており、開口２５Ｂの内部には磁性体２６Ｂが充填されている。
【００４５】
第１及び第２のスパイラルパターン１７Ａ，１７Ｂの直列接続からなる第１のコイル導体１７と、第３及び第４のスパイラルパターン１８Ａ，１８Ｂの直列接続からなる第２のコイル導体１８は、第１の実施形態と同様、共に同一の平面形状を有しており、しかも平面視で同じ位置に設けられている。第１のスパイラルパターン１７Ａと第２のスパイラルパターン１８Ａは完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。また、第３のスパイラルパターン１７Ｂと第４のスパイラルパターン１８Ｂも完全に重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、機能層１２内の２つのコイル導体はコモンモードフィルタを構成している。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によるコモンモードフィルタ２００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８が共に２つのスパイラルパターンの直列接続からなり、単一のスパイラルパターンに比べてインダクタンスは約２倍、浮遊容量は約１／２となる。そのため、誘電率の低いセラミック基体を使用することによるインダクタンスの低下を補うことができるだけでなく、ライン内の容量の低減を図ることができ、所望のインダクタンスを有する高性能なコモンモードフィルタを提供することができる。
【００４７】
図９は、本発明の第３の実施形態によるコモンモードフィルタの構成を示す略分解斜視図である。
【００４８】
図９に示すように、本実施形態によるコモンモードフィルタ３００は、第１及び第２のコイル導体１７，１８の形状が矩形スパイラルではなく、曲線状のスパイラルパターン（円形スパイラル）である点を特徴としている。第１及び第２のコイル導体１７，１８の形状を円形スパイラルとした場合には、矩形スパイラルよりもその全長を短くすることができる。これにより、コモンモードフィルタのコモンモードのカットオフ周波数をより高くすることができる。一方、コイル導体の全長が短くなると直流抵抗が低下するため、円形スパイラルの場合には導体の厚みをより薄くする必要がある。その他の構成については第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と同様であることから、同一の構成に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、コモンモードフィルタにおけるコモンモードのカットオフ周波数をより高くすることができ、より高性能なコモンモードフィルタを実現することができる。
【００５０】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５１】
例えば、上記各実施形態においては、第２のセラミック基体１１ｂの全体がアルミナ等の低誘電率材料からなる場合を説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、例えば図１０に示すように、コイル導体１７，１８の略直下に位置する部分のみをアルミナ１１ｃとし、その他の大部分をフェライト１１ｄとするセラミック基体を使用することも可能である。
【００５２】
例えば、図５では第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００の実装構造について説明したが、第２の実施形態によるコモンモードフィルタ２００や第３の実施形態によるコモンモードフィルタ３００を図５に示す実装構造としてもよく、コモンモードフィルタ１００と同様の効果を奏することができる。
【実施例】
【００５３】
図１乃至３に示した構造を有するコモンモードフィルタの実施例サンプルＡ１〜Ａ３を用意した。また、セラミック基体が上下共にフェライトからなる点を除いて実施例サンプルＡ１と同一構成を有する比較例サンプルＢ１を用意した。コモンモードフィルタのサイズは各サンプル共通であり、１．２ｍｍ×１．０ｍｍ×０．６ｍｍとした。
【００５４】
ここで、実施例サンプルＡ１のスパイラルのターン数は４．５Ｔｓ、導体幅は２３μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は５μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は２０μｍとした。このとき、サンプルＡ１の特性インピーダンスは１００Ωであった。また、実施例サンプルＡ２のスパイラルのターン数は８．５Ｔｓ、導体幅は１０μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は４μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は８μｍとした。このとき、サンプルＡ２の特性インピーダンスは１２０Ωであった。また、実施例サンプルＡ３のスパイラルのターン数は６．５Ｔｓ、導体幅は１４μｍ、導体厚は１４μｍ、隣接ターン間のスペース幅は５μｍ、上下のコイル導体間の絶縁距離は８μｍとした。このとき、サンプルＡ３の特性インピーダンスは９０Ωであった。なお、サンプルＡ１の絶縁距離を２０μｍとし、サンプルＡ２，Ａ３の絶縁距離を８Ωとした理由は、各サンプルの特性インピーダンスを１００Ω程度にするためである。
【００５５】
次に、これらの実施例Ａ１〜Ａ３及び比較例サンプルＢ１のコモンモード減衰特性を測定した。その結果を図１１に示す。
【００５６】
図１１から明らかなように、実施例サンプルＡ１の共振周波数は２．１ＧＨｚ、実施例サンプルＡ２は１．４ＧＨｚ、実施例サンプルＡ３は１．１ＧＨｚとなり、比較例サンプルＢ１よりも高い共振周波数となった。また、各実施例サンプルＡ１〜Ａ３において共振のピークは比較例サンプルＢ１よりも急峻なものとなった。これらに対し、比較例サンプルＢ１の共振周波数は１．０ＧＨｚとなり、その共振のピークは各実施例サンプルＡ１〜Ａ３よりも緩やかなものとなった。
【符号の説明】
【００５７】
１，２ 信号ライン
３ 出力バッファ
４ 入力バッファ
５ コモンモードフィルタ
１０ａ 第１の側面
１０ｂ 第２の側面
１１ａ 第１のセラミック基体
１１ｂ 第２のセラミック基体
１１ｃ 基体のアルミナ部分
１１ｄ 基体のフェライト部分
１１ａ 絶縁層
１２ 機能層
１３ａ 第１の端子電極
１３ｂ 第２の端子電極
１３ｃ 第３の端子電極
１３ｄ 第４の端子電極
１５ａ，１５ｂ 接着層
１６ａ〜１６ｄ 絶縁層
１７ 第１のコイル導体
１８ 第２のコイル導体
１７Ａ 第１のスパイラルパターン
１７Ｂ 第２のスパイラルパターン
１８Ａ 第３のスパイラルパターン
１８Ｂ 第４のスパイラルパターン
１９，１９Ａ〜１９Ｃ 引き出し導体
２０，２０Ａ〜２０Ｃ 引き出し導体
２１，２１Ａ〜２１Ｃ コンタクトホール導体
２２，２２Ａ〜２２Ｃ コンタクトホール導体
２３ 引き出し導体
２４ 引き出し導体
２５，２５Ａ，２５Ｂ 開口
２６，２６Ａ，２６Ｂ 磁性体
２７ 磁性層
３０ プリント基板
３１ コモンモードフィルタの実装領域
３２ グランド配線
１００ コモンモードフィルタ
２００ コモンモードフィルタ
３００ コモンモードフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、
前記２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、
前記第１のセラミック基体は磁性材料からなり、
前記第２のセラミック基体の誘電率は前記第１のセラミック基体よりも低く、
前記第２のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離は、前記第１のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離よりも短いことを特徴とするコモンモードフィルタ。
【請求項２】
前記第１及び第２のコイル導体はそれぞれ２つのスパイラルパターンの直列接続を含むことを特徴とする請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３】
前記第１及び第２のコイル導体は共に曲線状のスパイラルパターンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項４】
前記第１及び第２のコイル導体の内側に設けられた磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項５】
コモンモードフィルタと、前記コモンモードフィルタが実装されたプリント基板とを備え、
前記コモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、前記２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、前記第２のセラミック基体の誘電率は前記第１のセラミック基体よりも低く、前記第２のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離は、前記第１のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離よりも短く、
前記コモンモードフィルタは、前記第２のセラミック基体が前記プリント基板側を向いて実装されていることを特徴とするコモンモードフィルタの実装構造。
【請求項１】
互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、
前記２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、
前記第１のセラミック基体は磁性材料からなり、
前記第２のセラミック基体の誘電率は前記第１のセラミック基体よりも低く、
前記第２のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離は、前記第１のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離よりも短いことを特徴とするコモンモードフィルタ。
【請求項２】
前記第１及び第２のコイル導体はそれぞれ２つのスパイラルパターンの直列接続を含むことを特徴とする請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３】
前記第１及び第２のコイル導体は共に曲線状のスパイラルパターンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項４】
前記第１及び第２のコイル導体の内側に設けられた磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項５】
コモンモードフィルタと、前記コモンモードフィルタが実装されたプリント基板とを備え、
前記コモンモードフィルタは、互いに磁気結合した積層方向に重なる２つのコイル導体と、前記２つのコイル導体を挟む第１及び第２のセラミック基体とを備え、前記第２のセラミック基体の誘電率は前記第１のセラミック基体よりも低く、前記第２のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離は、前記第１のセラミック基体から前記コイル導体までの最短距離よりも短く、
前記コモンモードフィルタは、前記第２のセラミック基体が前記プリント基板側を向いて実装されていることを特徴とするコモンモードフィルタの実装構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１７７３８０（Ｐ２０１０−１７７３８０Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７２７２（Ｐ２００９−１７２７２）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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