JP4415530B2

JP4415530B2 - 差動線路とノイズフィルターとの接続構造体

Info

Publication number: JP4415530B2
Application number: JP2002235783A
Authority: JP
Inventors: 康介石田; 秀俊山本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP2003318687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動線路に介設してコモンモードノイズを減衰する差動線路とノイズフィルターとの接続構造体に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図１０に示されるような線路３０と線路３１から成る差動線路３２には、様々な原因によって、電磁雑音の放射の原因となるコモンモードノイズが流れてしまう。このため、差動線路３２にコモンモードチョークコイル３３を介設してコモンモードノイズを除去することが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、差動線路３２を流れているコモンモードノイズは差動線路３２とコモンモードチョークコイル３３との接続部分で反射することがある。また、コモンモードノイズの周波数によっては、例えば回路とコモンモードチョークコイル３３との間でコモンモードノイズの共振が生じてしまうことがある。このようなコモンモードノイズの反射や共振によって、差動線路３２を流れる信号の波形が乱れて、情報を正確に伝送することができないという問題発生の虞がある。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、差動線路の正確な情報伝送を妨げることなく差動線路のコモンモードノイズを減衰することができる差動線路とノイズフィルターとの接続構造体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、並設された２本の導体の線路によって構成される差動線路と、当該差動線路の分断部位に組み込まれて差動線路を流れるコモンモードノイズを減衰させるノイズフィルターとの接続構造体であって、当該ノイズフィルターは、基体と、当該基体の表裏両面に形成されたグランド部であるグランド電極と、これら表裏両面の各グランド電極の表面側にそれぞれ積層形成された磁性体層と、これら磁性体層のうちの少なくとも一方側の表面に間隔を介し並設された２本の線路によって形成されている対を成すフィルター内線路と、を有して構成されており、前記対を成すフィルター内線路を形成している２本の線路のうち一方側の線路は、前記差動線路を構成する２本の導体の線路のうちの一方側の導体の線路の前記分断部位の両端を連結する態様で当該一方側の導体の線路に直列に接続され、また、前記対を成すフィルター内線路を形成している２本の線路のうち他方側の線路は、前記差動線路を構成する２本の導体の線路のうちの他方側の導体の線路の前記分断部位の両端を連結する態様で当該他方側の導体の線路に直列に接続されて前記差動線路の分断部位に介設され、前記対を成すフィルター内線路を流れるコモンモードノイズを磁性損失によって減衰させることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。説明の都合上、本発明の実施形態例を説明する前に、先ず、本発明を説明するための参考例を説明する。
【０００７】
図１（ａ）には第１参考例のノイズフィルターが模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）に示すノイズフィルターの分解図が模式的に示されている。
【０００８】
第１参考例のノイズフィルター１において、基体２の表面にはグランド部であるグランド電極３が形成されており、このグランド電極３の表面側には磁性体層４が積層形成されている。この第１参考例では、グランド電極３が形成された基体２と、磁性体層４とは、例えば焼成により一体化されている。
【０００９】
なお、そのように基体２と磁性体層４を焼成一体化する場合には、焼成の際に基体２や磁性体層４に亀裂などが発生することを防止するために、基体２を構成する材料と、磁性体層４を構成する材料とは熱膨張率がほぼ等しいことが好ましい。このことを考慮すると、例えば、基体２と磁性体層４は、同じ磁性材料（例えばフェライトなど）により構成する。もちろん、基体２と磁性体層４を互いに異なる材料により構成してもよい。
【００１０】
磁性体層４の表面には、対を成す２本のフィルター内線路５，６が間隔を介し並設されている。これらフィルター内線路５，６は、例えば磁性体層４の表面に蒸着や印刷等の成膜技術を利用して形成された金属膜により構成され、その形状はスパイラル形状となっている。また、フィルター内線路５とフィルター内線路６との間は、フィルター内線路５，６のほぼ全長に渡って、略等間隔となっており、その間隔は、フィルター内線路５，６が差動線路として機能可能な間隔と成している。
【００１１】
基体２とグランド電極３と磁性体層４との積層体７には線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂとグランド接続用電極１０ａ，１０ｂが、それぞれ、図１の例では表面の端縁部から側面を介し底面の端縁部にかけて形成されている。線路接続用電極８ａにはフィルター内線路５の一端部が接続され、線路接続用電極８ｂにはフィルター内線路５の他端部が接続されている。また、線路接続用電極９ａにはフィルター内線路６の一端部が接続され、線路接続用電極９ｂにはフィルター内線路６の他端部が接続されている。さらに、グランド接続用電極１０ａ，１０ｂは、それぞれ、グランド電極３に接続されている。
【００１２】
第１参考例のノイズフィルター１は上記のように構成されている。このノイズフィルター１は、例えば、差動線路が形成されている回路基板に表面実装されるが、このとき、例えば図２（ａ）に示されるように、線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが、それぞれ、回路基板等に形成された差動線路１２の接続対象の線路１３，１４に、また、グランド接続用電極１０ａ，１０ｂが、それぞれ、例えば回路基板等に形成されたグランド接続線路１５に、半田を介して接続するように、位置合わせが成される。
【００１３】
線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが、それぞれ、差動線路１２の接続対象の線路１３，１４に半田を介して接続されることにより、図２（ｂ）の等価回路に示されるように、フィルター内線路５，６は、それぞれ、差動線路１２を構成する別々の線路１３，１４に接続されて差動線路１２に介設される。
【００１４】
第１参考例のノイズフィルター１では、コモンモードノイズはフィルター内線路５，６に通電している電流の向きが同方向であることから、コモンモードノイズに対してフィルター内線路５，６は１本の線路の如くふるまう。また、フィルター内線路５，６は磁性体層４の表面に形成されている。このため、コモンモードノイズに対して、フィルター内線路５，６は、図３の等価回路に示されるように、インダクタンスＬを持ち、かつ、磁性体層４の誘電率によりグランド電極３との間に容量Ｃを持つ。
【００１５】
すなわち、フィルター内線路５，６は、コモンモードノイズに対しては分布定数回路と等価に機能して、当該フィルター内線路５，６を流れるコモンモードノイズは、インダクタンスＬ、容量Ｃが一定に保たれる周波数域においては、損失無しに伝送される。ところが、周波数が高くなるにつれ、磁性体層４の透磁率の変化に伴い、インダクタンスＬには、図４の等価回路の如く、磁性損失分Ｒが生じ、これによりコモンモードノイズは減衰するようになる。
【００１６】
これに対して、ノーマルモードの電流成分（つまり、正規の電流成分）は、フィルター内線路５，６を流れる電流の通電方向が互いに逆向きで、かつ、通電量がほぼ等しいことから、そのフィルター内線路５，６のノーマルモードの電流に基づいた磁束は打ち消し合う。このため、ノーマルモードの電流に対しては、フィルター内線路５，６はただの線路としてふるまい、磁性損失は発生しない。
【００１７】
第１参考例のノイズフィルター１は、コモンモードチョークコイルと異なり、磁性損失を利用してコモンモードノイズを減衰させて差動線路１２からコモンモードノイズをほぼ取り除くことができるものである。このノイズフィルター１は、差動線路１２に、チョークコイルではなく、フィルター内線路５，６を介設するだけなので、差動線路１２とノイズフィルター１との接続部分でコモンモードノイズが反射されたり、ノイズフィルター１と回路側との間でコモンモードノイズが共振する等の問題を抑制することができる。
【００１８】
よって、コモンモードノイズの反射や共振に起因した信号波形の乱れを防止することができる。これにより、情報の伝達を妨げることなく、効果的にコモンモードノイズを減衰することができる。
【００１９】
ところで、第１参考例のノイズフィルター１は、コモンモードノイズの周波数が低い場合には当該コモンモードノイズを透過させるという性質を有し、ローパスフィルターの如く動作する。つまり、ノイズフィルター１には、周波数によるコモンモードノイズの透過域と減衰域がある。この透過域と減衰域は、磁性体層４の構成材料によって定まるものである。第１参考例では、コモンモードノイズの周波数を考慮し、減衰対象のコモンモードノイズを確実に減衰させることができるように磁性体層４の構成材料が選定されている。
【００２０】
また、フィルター内線路５，６とグランド電極３間に容量を持たせるために、フィルター内線路５，６とグランド電極３との間の間隔は、ある程度狭い間隔にする必要がある。このために、磁性体層４は例えば１００μｍというように非常に薄く形成される。また、基体２を磁性体層４と同程度に薄く形成すると、ノイズフィルター１全体が非常に薄いものとなり、ノイズフィルター１の強度が弱くなってしまう。このことから、ノイズフィルター１の強度を強化するために、第１参考例では、基体２を磁性体層４よりも厚く形成する。
【００２１】
以下に、第２参考例を説明する。なお、第２参考例の説明において、第１参考例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２２】
図５（ａ）には第２参考例のノイズフィルターが模式的な斜視図により示され、図５（ｂ）には図５（ａ）のノイズフィルターの分解図が模式的に示されている。
【００２３】
この第２参考例では、第１参考例の構成に加えて、フィルター内線路５，６の表面側に絶縁層１７が積層され、この絶縁層１７の表面にグランド部であるグランド電極１８が形成されている。さらに、グランド電極１８の表面側には絶縁層１９が積層されている。この絶縁層１９によりグランド電極１８を保護することができる。
【００２４】
グランド電極３が形成された基体２と、フィルター内線路５，６が形成された磁性体層４と、グランド電極１８が形成された絶縁層１７と、絶縁層１９とは、例えば焼成により一体化される。第１参考例でも述べたように、その焼成の際に、基体２や磁性体層４や絶縁層１７，１９に亀裂などが生じることを防止するために、それら基体２と磁性体層４と絶縁層１７，１９との各構成材料は熱膨張率がほぼ等しいことが好ましい。例えば、基体２と磁性体層４と絶縁層１７，１９を、同じ磁性材料により構成する。
【００２５】
この第２参考例においても、第１参考例と同様に、基体２とグランド電極３と磁性体層４とフィルター内線路５，６と絶縁層１７とグランド電極１８と絶縁層１９から成る積層体２０には、フィルター内線路５，６の各端部にそれぞれ接続される線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが形成され、また、グランド電極３，１８に共通に接続するグランド接続用電極１０ａ，１０ｂが形成されている。これら線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂを利用して、フィルター内線路５，６は、それぞれ、差動線路１２を構成する別々の線路１３，１４に接続されて差動線路１２に介設される。また、グランド電極３，１８は、グランド接続用電極１０ａ，１０ｂを介して、グランドに接地される。
【００２６】
この第２参考例のノイズフィルター１は、第１参考例と同様に、差動線路１２の正確な情報伝送を妨げることなく、差動線路１２を流れるコモンモードノイズを減衰することができる。
【００２７】
また、第２参考例では、フィルター内線路５，６は、基体２の表面に形成されたグランド電極３と、絶縁層１７の表面に形成されたグランド電極１８とによって、挟み込まれている。このため、フィルター内線路５，６のシールドが強化されて、フィルター内線路５，６から外部への電磁雑音の放射を大幅に減少させることができる。また、外部からの電磁界による誘導も受け難くなる。
【００２８】
以下に、本発明の実施形態例を説明する。なお、この実施形態例の説明では、第１参考例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２９】
図６（ａ）には本実施形態例のノイズフィルターが模式的な斜視図により示され、図６（ｂ）には図６（ａ）のノイズフィルターの分解図が模式的に示され、図６（ｃ）には図６（ａ）のＡ−Ａ部分の模式的な断面図が示されている。
【００３０】
この実施形態例では、基体２の表面にグランド電極３が、また、基体２の裏面にグランド電極２２が、それぞれ、形成されている。さらに、グランド電極３の表面には磁性体層４が積層され、また、グランド電極２２の表面には磁性体層２３が積層されている。この実施形態例では、グランド電極３とグランド電極２２が、基体２に対して表裏対称となるような構成材料や形状でもって構成されている。また、磁性体層４と磁性体層２３に関しても同様に、基体２に対して、表裏対称となるような構成材料や厚みでもって構成されている。
【００３１】
図６の例では、磁性体層４の表面にフィルター内線路５，６が形成されている。
【００３２】
本実施形態例においても、第１や第２の各参考例と同様に、表裏両面にグランド電極３，２２が形成された基体２と、フィルター内線路５，６が形成された磁性体層４と、磁性体層２３とは、例えば焼成などにより一体化される。基体２と磁性体層４，２３を焼成により一体化する場合には、焼成の際の亀裂発生を防止する観点から、基体２と磁性体層４，２３との各構成材料は熱膨張率がほぼ等しいことが好ましく、例えば、同じ磁性材料により構成される。
【００３３】
また、基体２とグランド電極３，２２と磁性体層４，２３との積層体２４には、フィルター内線路５，６の各端部に接続する線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが、また、グランド電極３，２２に共通に接続するグランド接続用電極１０ａ，１０ｂが、それぞれ、形成されている。本実施形態例のノイズフィルターも参考例と同様に図２に示されるように、差動線路１２の線路１３，１４の分断部位に実装される。
【００３４】
本実施形態例のノイズフィルター１は次に示すように製造することができる。例えば、まず、図７（ａ）に示すように基体２の表面にグランド電極３を、また、基体２の裏面にグランド電極２２を、それぞれ、例えば蒸着や印刷などにより形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、その基体２の表裏両面側にそれぞれ磁性体層４，２３を配置し、それら基体２と磁性体層４，２３を例えば焼成などにより一体化して、図７（ｃ）に示すような積層体２４を形成する。
【００３５】
そして、図７（ｄ）に示すように積層体２４の表面にフィルター内線路５，６を形成し、また、線路接続用電極８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂとグランド接続用電極１０ａ，１０ｂを形成する。
【００３６】
このようにして本実施形態例のノイズフィルター１を製造することができる。このような製造工程において、積層体２４にフィルター内線路５，６を形成する際に、積層体２４は基体２に対して表裏対称な形態となっていることから、積層体２４の表裏を気にすることなく、積層体２４にフィルター内線路５，６を形成することができる。積層体２４は焼成一体化されているし、微細であることが多いため、積層体２４の表裏を区別するのは非常に大変であるが、本実施形態例の構成を備えることにより、積層体２４の表裏を判別する必要がないので、ノイズフィルター１の製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、本実施形態例では、基体２は、磁性体層４と同じ磁性材料により構成される例を示したが、例えば、磁性体層４の構成材料とは異なる磁性材料により基体２を構成してもよいし、磁性体以外の誘電体により基体２を構成してもよい。
【００３８】
さらに、本実施形態例では、積層体２４の表面と裏面の一方側にのみフィルター内線路５，６が形成されていたが、例えば、積層体２４の表裏両面にフィルター内線路５，６を形成してもよい。
【００３９】
さらに、実施形態例では、ノイズフィルター１は直方体状であったが、ノイズフィルター１の形状は直方体状に限定されるものではなく、例えば円柱状や多角柱状等の他の形状であってもよい。
【００４０】
さらに、実施形態例では、フィルター内線路５，６はスパイラル形状に形成されていたが、例えば、フィルター内線路５，６を、図８に示されるようにジグザグ形状に形成してもよいし、図９に示されるように蛇行形状に形成してもよく、フィルター内線路５，６の形状はスパイラル形状に限定されない。フィルター内線路５，６をスパイラル形状やジグザグ形状や蛇行形状に形成することにより、ノイズフィルター１を大型化することなく、フィルター内線路５，６の線路長を長くすることができる。これにより、ノイズフィルター１の大型化を回避しつつ、磁性損失によるコモンモードノイズの減衰量を増加させることができる。なお、ノイズフィルター１の大型化を気にしない場合には、フィルター内線路５，６を直線状に形成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の差動線路とノイズフィルターとの接続構造体は、フィルター内線路の対を流れるコモンモードノイズを磁性損失により減衰させる構成を備えるものであり、コモンモードチョークコイルとは異なる原理によりコモンモードノイズを減少させる。この発明では、差動線路を構成する線路に、チョークコイルではなく、フィルター内線路を介設するだけなので、差動線路とノイズフィルター（フィルター内線路）との接続部分でコモンモードノイズが反射されたり、ノイズフィルターと回路側との間でコモンモードノイズが共振するのを抑制することができる。このため、コモンモードノイズの反射や共振に起因した信号波形の乱れを防止することができる。よって、情報伝達を妨げることなくコモンモードノイズを減衰させることができる差動線路とノイズフィルターとの接続構造体を提供することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、基体の表裏両面にグランド電極が形成され、これら表裏両面の各々のグランド電極の表面側に磁性体層が形成されており、これら磁性体層のうちの少なくとも一方側の表面にフィルター内線路の対が形成されているので、基体に対してグランド電極を表裏対称に配置し、かつ、磁性体層を表裏対称に配置することにより、製造工程において、表面側の磁性層と裏面側の磁性層とのうちの一方側にフィルター内線路の対を形成する場合に、表裏を気にすることなく、フィルター内線路を形成することができる。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための第１参考例を説明するための図である。
【図２】第１参考例のノイズフィルターを回路基板に実装する形態例を説明するための図である。
【図３】コモンモードノイズに対するフィルター内線路の等価回路を示す回路図である。
【図４】磁性損失によるコモンモードの減衰を説明するための等価回路図である。
【図５】第２参考例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態例を説明するための図である。
【図７】本実施形態例のノイズフィルターの製造工程の一例を説明するための図である。
【図８】フィルター内線路のその他の形態例を示すモデル図である。
【図９】さらに、フィルター内線路のその他の形態例を説明するための図である。
【図１０】コモンモードを除去するための従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ノイズフィルター
２基体
３，２２グランド電極
４，２３磁性体層
５，６フィルター内線路
１２差動線路

Claims

並設された２本の導体の線路によって構成される差動線路と、当該差動線路の分断部位に組み込まれて差動線路を流れるコモンモードノイズを減衰させるノイズフィルターとの接続構造体であって、当該ノイズフィルターは、基体と、当該基体の表裏両面に形成されたグランド部であるグランド電極と、これら表裏両面の各グランド電極の表面側にそれぞれ積層形成された磁性体層と、これら磁性体層のうちの少なくとも一方側の表面に間隔を介し並設された２本の線路によって形成されている対を成すフィルター内線路と、を有して構成されており、前記対を成すフィルター内線路を形成している２本の線路のうち一方側の線路は、前記差動線路を構成する２本の導体の線路のうちの一方側の導体の線路の前記分断部位の両端を連結する態様で当該一方側の導体の線路に直列に接続され、また、前記対を成すフィルター内線路を形成している２本の線路のうち他方側の線路は、前記差動線路を構成する２本の導体の線路のうちの他方側の導体の線路の前記分断部位の両端を連結する態様で当該他方側の導体の線路に直列に接続されて前記差動線路の分断部位に介設され、前記対を成すフィルター内線路を流れるコモンモードノイズを磁性損失によって減衰させることを特徴とする、差動線路とノイズフィルターとの接続構造体。