(57)【要約】【課題】インピーダンス特性の劣化の抑制に好適なコモンモードフィルタ等のコイル部品搭載の回路基板および差動伝送機器を提供する。【解決手段】一方の主面にコイル部品が実装され、他方の主面にグランド電極が形成された回路基板であって、前記コイル部品の基体に形成された端子電極と、前記回路基板の一方の主面に形成された電極パッドとが電気的に接続されており、  前記他方の主面には、前記端子電極及び前記電極パッドのうち前記コイル部品の基体と前記一方の主面との間に位置する複数の介設部分を、平面視で含むように電極非形成部が形成され、前記電極非形成部は前記グランド電極によって２以上に分割して形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面にコイル部品が実装され、他方の主面にグランド電極が形成された回路基板であって、
前記コイル部品の基体に形成された端子電極と、前記回路基板の一方の主面に形成された電極パッドとが電気的に接続されており、
前記他方の主面には、前記端子電極及び前記電極パッドのうち前記コイル部品の基体と前記一方の主面との間に位置する複数の介設部分を、平面視で含むように電極非形成部が形成され、
前記電極非形成部は前記グランド電極によって２以上に分割して形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記電極非形成部は、前記複数の介設部分ごとに形成されるとともに、互いに前記グランド電極を介して離間していることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記コイル部品を構成するコイルの巻回軸方向が前記グランド電極と略直交する方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記コイルは平面スパイラルコイルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回路基板。
【請求項５】
前記コイル部品はコモンモードフィルタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回路基板。
【請求項６】
請求項５に記載の回路基板を搭載した差動伝送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に関し、特にコモンモードフィルタ等のコイル部品を搭載した回路基板およびそれを搭載した差動伝送機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの高速伝送線路におけるノイズ対策電子部品には、外部接続ケーブルの外周に取り付けるフェライトコアや、基板上に実装し伝送線路に接続するチップビーズインダクタやコモンモードフィルタ等がある。フェライトコアやチップビーズインダクタはノイズの周波数帯でフェライトの高い透磁率により高インピーダンスとなりノイズを遮断する働きをする。コモンモードフィルタは、差動伝送において同相モードのノイズに対しフェライトの高い透磁率により高インピーダンスとなりノイズを遮断する働きをする。このような部品は主にパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯機器などに使用されるが、データ処理の高速化に伴い、数百ＭＨｚ、さらにはＧＨｚ帯域の高周波帯域でも機能するコモンモードフィルタが要求されている。このような高周波帯域での使用を想定したコモンモードフィルタは例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、コモンモードフィルタの電極パッド間に生じる浮遊容量を小さくする構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＣＰＵの高速化に伴いＨＤＭＩやＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓなどのさらなる高速伝送に対応したノイズ対策電子部品が求められている。上記浮遊容量の問題など高周波化に伴いさまざまな問題が顕在化する。例えば、特許文献１に開示の構成は、コモンモードフィルタ自体の浮遊容量の問題を解決しようとするものであるが、浮遊容量はコモンモードフィルタ自体に限らず、周辺回路との関係においても生じる。コモンモードフィルタは通常、プリント基板等の回路基板に搭載されるが、基板の裏側にはグランド電極が設けてある、かかるグランド電極はシールド効果も含めて回路基板に必須のものであるが、このグランド電極との関係でも寄生容量が形成されてしまう。かかる寄生容量の影響はＧＨｚ帯など特に高周波帯域になればなるほど、その影響が顕著になってなる。コモンモードフィルタのインピーダンス特性を劣化させてしまう。コモンモードフィルタに限らず、他の高周波用のコイル部品もかかる問題を抱える。本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、高速伝送に伴う高周波化に対応し、インピーダンス特性の劣化の抑制に好適なコイル部品搭載の回路基板および差動伝送機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の回路基板は、一方の主面にコイル部品が実装され、他方の主面にグランド電極が形成された回路基板であって、前記コイル部品の基体に形成された端子電極と、前記回路基板の一方の主面に形成された電極パッドとが電気的に接続されており、前記他方の主面には、前記端子電極及び前記電極パッドのうち前記コイル部品の基体と前記一方の主面との間に位置する複数の介設部分を、平面視で含むように電極非形成部が形成され、前記電極非形成部は前記グランド電極によって２以上に分割して形成されていることを特徴とする。かかる構成によればコイル部品に近接した電極部分とグランドとの間に形成される寄生容量を抑制することができるため、コイル部品のインダクタンスに寄生容量が結合してインピーダンス特性が劣化することを防止することができる。電極非形成部が２以上に分割して形成されていれば、分割形成された電極非形成部以外の部分にはグランド電極を配することができるため、シールド効果も維持することができる。また、グランド電極を経由したリターン電流がある場合に、電極非形成部間に該リターン電流の経路を確保できるため、グランド電極を削除したことによるノイズ発生の抑制に寄与する。
【０００６】
また、前記回路基板において、前記電極非形成部は、前記複数の介設部分ごとに形成されるとともに、互いに前記グランド電極を介して離間していることが好ましい。該構成によれば、電極非形成部を必要最小限の部分に形成すればよいので、それだけグランド電極部の割合を増加させることができるため、シールド効果を維持するうえで好適である。
【０００７】
さらに、前記回路基板において、前記コイル部品を構成するコイルの巻回軸方向が前記グランド電極と略直交する方向であることが好ましい。コイル部品に形成されたコイルの巻回軸、すなわちコイル面に垂直な方向が回路基板に設けられたグランド電極と略直交する場合は、コイル導体がグランド電極と対向する面積が増えるので、寄生容量を形成しやすい。したがって、上述の構成は、コイルの巻回軸方向が前記グランド電極と略直交する場合に適用すればより効果的なものとなる。
【０００８】
さらに、前記回路基板において、前記コイルは平面スパイラルコイルであることが好ましい。平面スパイラルコイルを用いたコイル部品は、低背化に寄与する一方、グランド電極との対向面積が大きくなる。前記構成を採用することにより寄生容量を抑制することが可能であり、インピーダンス特性に優れた低背型のコイル部品を実現可能である。
【０００９】
さらに、前記回路基板において、前記コイル部品はコモンモードフィルタであることが好ましい。上述の構成は、チップ素子として実装され、高周波対応が要求されるコモンモードフィルタを用いる場合に好適な構成である。
【００１０】
また、本発明の差動伝送機器は、前記回路基板を搭載した差動伝送機器である。前記回路基板は、差動伝送の送信および／または受信機能を備えた機器、ケーブル等に搭載して差動伝送機器を構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子部品によれば、インピーダンス特性の劣化の抑制に好適なコイル部品搭載の回路基板および差動伝送機器を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。本発明のコイル部品の第１の実施の形態として、コモンモードフィルタを例として図１を用いて説明する。コイル部品はコモンモードフィルタに限らず、他のノイズフィルタやインダクタなどであってもよい。但し、コモンモードフィルタは高周波化対応、低背化対応の要求が強く、本願発明に係る構成の適用に好適なコイル部品である。図１の（ａ）はコモンモードフィルタの正面図、（ｂ）はコモンモードフィルタの底面図、（ｃ）は回路基板の一方の主面を見た平面図、（ｄ）はコモンモードフィルタを実装した回路基板の主面を見た平面図、（ｅ）は（ｄ）の断面図、（ｆ）はコモンモードフィルタを実装した回路基板の他方の主面を見た底面図である。図１に示すコモンモードフィルタは積層型のコモンモードフィルタであり、その構造は図５に示す。図５の（ａ）はコモンモードフィルタの断面図である。図５の（ｂ）は、（ａ）のうち、端子電極１以外の基体２の内部の層構成と電極構造を示す分解斜視図である。なお、絶縁層の厚さは誇張して表現してある。第１の平面スパイラル線路１３ａは絶縁層１２ａ上に形成され、第２の平面スパイラル線路１３ｂは絶縁層１２ｂ上に形成されており、絶縁層１２ｂを介して第１の平面スパイラル線路１３ａと第２の平面スパイラル線路１３ｂが対向して配置されている。第１の平面スパイラル線路１３ａと第２の平面スパイラル線路１３ｂの対向する側とは反対の側にそれぞれ磁性層１１ａと磁性層１１ｂが配置される。図５に示す構成では、絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからなる絶縁層部１６は磁性層１１ａおよび磁性層１１ｂに挟まれる状態で密着して固定してある。絶縁層部１６は非磁性層である。第１の引き出し線路１５ａは絶縁層１２ｃ上に形成されており、第１の平面スパイラル線路１３ａのスパイラル中心側の一端とは絶縁層１２ａに形成されたビア電極１４ａを通じて電気的に接続されている。また、第２の引き出し線路１５ｂは絶縁層１２ｄ上に形成されており、第２の平面スパイラル線路１３ｂのスパイラル中心側の一端とは絶縁層１２ｄに形成されたビア電極１４ｂを通じて電気的に接続されている。第１の平面スパイラル線路１３ａと第２の平面スパイラル線路１３ｂの他端は基体２の一方の側面に導出され、それぞれ別々の電極端子１に接続され、一対の入力端子または一対の出力端子を構成する。一方、第１の引き出し線路１５ａと第２の引き出し線路１５ｂの他端は基体２の前記一方の側面に対向する他方の側面に導出され、それぞれ別々の電極端子１に接続され、一対の出力端子または一対の入力端子を構成する。
【００１３】
図５に示す構成のコモンモードフィルタの端子電極の構成を示したのが図１（ａ）、（ｂ）である。また、図１（ｃ）に示すように、コモンモードフィルタが搭載される配線基板１７の一方の主面３には、コモンモードフィルタに形成された端子電極と電気的に接続するための４つの電極パッドが、それぞれコモンモードフィルタの端子電極に対応する位置に形成されている。電極パッドはコモンモードフィルタの端子電極の実装面側部分よりも大きく形成されており、図１（ｄ）に示すように、コモンモードフィルタを実装した状態では、電極パッドがはみ出している状態となっている。コモンモードフィルタの端子電極１と回路基板の電極パッド４とは、ハンダによって電気的に接合されている（図示せず）。また、電極パッドに接続されている回路基板上の配線部分の図示は省略してある。図１（ｆ）に示すように、回路基板１７の他方の主面５にはコモンモードフィルタ実装部分も含めて広くグランド電極６が形成されている。
【００１４】
ここで図１に示す実施形態では、回路基板１７の他方の主面５にグランド電極を形成していない電極非形成部７が形成されている。しかも、電極非形成部７は、端子電極１及び電極パッド４のうちコモンモードフィルタの基体２と一方の主面３との間に位置する複数の介設部分８を、平面視で含むように形成されている。ここで介設部分とは、断面図（ｅ）にも示すように、端子電極１のうち基体２と一方の主面３との間に挟まれて位置する部分と、電極パッド４のうち基体２と一方の主面３との間に挟まれて位置する部分とを合わせた部分である。図１（ｆ）に示す横線部分が、該介設部分８となり、電極パッドのうち点線で囲まれる部分に相当する部分は前記介設部分とはならない。図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、電極非形成部７は介設部分８を回路基板の主面に垂直な方向から見た平面視で含むように形成されているため、回路基板１７の他方の主面には、該介設部分８に対向するグランド電極がない。コモンモードフィルタおよびその実装に係る電極部分のうち、前記介設部分が他方の主面に近く、寄生容量を形成しやすい。これに対して、電極非形成部に係る上記構成を具備することによって、寄生容量を形成しにくい構成となる。
【００１５】
さらに、図１に示す実施形態では、電極非形成部７がグランド電極によって２つに分割して形成されていることに大きな特徴がある。仮に介設部分に起因する寄生容量を抑制するために、コモンモードフィルタに対向する部分全体にグランド電極を形成しないようにすると、グランド電極によるシールド効果が損なわれ、ノイズの出入りが顕著になってしまう。また、グランド電極を経由したコモンモードのリターン電流がある場合には、該リターン電流がグランド電極を削除した周囲を迂回するため電流が集中し経路も長くなり新たなノイズ発生源となる恐れがある。これに対して、図１に示すように、平面視で介設部分８を含むように形成された電極非形成部７を分割して形成し、分割された電極非形成部の間にグランド電極を設けることが好ましい。コモンモードフィルタに対向する全てのグランド電極を除去しないため、シールド効果も維持され、コモンモードのリターン電流の経路を短くし、電流を分散させることにも寄与する。図１に示す実施形態では、各電極非形成部がそれぞれ一対の入力端子に係る介設部分、一対の出力端子に係る介設部分を含むように構成されている。また、電極非形成部７は介設部８を平面視で含むように形成するが、これが大きすぎるとマイクロストリップラインの特性インピーダンスが変化してしまうので、電極非形成部７の面積は、介設部８を含む限りにおいて、必要最小限とすることがより好ましい。例えば、電極非形成部７の外縁と介設部８の外縁とを略一致させてもよい。
【００１６】
また、図１で示す実施形態では、図５に示すコモンモードフィルタを用いているので、コモンモードフィルタを構成するコイルの巻回軸方向がグランド電極６と略直交する方向である。このような構成のコイルでは、グランド電極に近接して対向するコイル面の割合が大きくなり、寄生容量を形成しやすいが、図１の構成では、コモンモードフィルタに対向する部分に電極非形成部を形成しているので寄生容量の形成を抑制することができる。したがって、図１の構成は、このような構成を有するコモンモードフィルタを実装する場合に好適な構成となる。図１では、図５に示す平面スパイラルコイルを備えたコモンモードフィルタを用いているが、ヘリカルコイルを備えたコモンモードフィルタ用いることも可能である。ただし、平面スパイラルコイルを備えたコモンモードフィルタを用いる場合には、回路基板１７の他方の主面に形成されたグランド電極に対向する割合が特に大きくなりやすい。したがって図１に示す構成は、平面スパイラルコイルを備えたコモンモードフィルタを実装する場合に特に好適なものである。
【００１７】
（第２の実施形態）
図２には、本発明に係る第２の実施形態を示す。図２に示す構成は、図１に示す構成と同様電極非形成部を分割して形成する構成であるが、各電極非形成部７が同じ線路の入力端子および出力端子に係る介設部分を含むように形成されている点で図１の構成と異なる。図２に示す構成では、電極非形成部を分かつグランド電極が、ラインの延設方向と一致するため、コモンモードのリターン電流がある場合に、その経路を短くできる利点がある。
【００１８】
（第３の実施形態）
上述の電極非形成部は、２以上に分割するものであればよく、２分割して形成する場合に限らない。図３には、電極非形成部の構成が異なる別の実施形態を示す。図３も図１と同様、（ａ）はコモンモードフィルタの正面図、（ｂ）はコモンモードフィルタの底面図、（ｃ）は回路基板の一方の主面を見た平面図、（ｄ）はコモンモードフィルタを実装した回路基板の主面を見た平面図、（ｅ）は（ｄ）の断面図、（ｆ）はコモンモードフィルタを実装した回路基板の他方の主面を見た底面図を示す。図３の（ｆ）に示したように、本実施形態では、電極非形成部分を４つに分割して形成している。すなわち、該実施形態は、電極非形成部を複数の介設部分８ごとに形成し、互いにグランド電極を介して離間している構成である。該構成においても、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、電極非形成部７は介設部分８を回路基板の主面に垂直な方向から見た平面視で含むように形成されている。かかる構成の場合、介設部分８が回路基板１７の他方の主面のグランド電極と対向しないようにしつつ、図１に示す第１の実施形態に比べて、さらに電極非形成部の割合を少なくし、グランド電極の割合を増やすことができる。したがって、シールドやリターン電流に関する上述の効果をさらに発揮しやすくなる。なお、図３の構成では、電極パッド４の大きさを図１の構成よりもやや大きくし、端子電極の実装面側部分よりも電極パッドを大きくしているが、この場合は、図３の（ｅ）に示すように、電極パッド４のうち端子電極１と重なっていないコモンモードフィルタの中央よりの部分も、介設部分に該当する。
【００１９】
（第４の実施形態）
次に、コモンモードフィルタの構成を変えた他の実施形態を図４示す。図４に示す実施形態は、コモンモードフィルタとして、巻き線型の表面実装型のコモンモードフィルタを用いた構成である。巻き線型のコモンモードフィルタは、磁性フェライトコアからなる基体２に一対の巻き線１０を施し、該巻き線の端部を基体２の片面側の端子電極１に接続し、該片面側に他の磁性フェライトコア９を接着して構成してある。基体２の逆面側の端子電極を実装面側の端子電極として、回路基板１７に実装する。電極非形成部の構成や実装の仕方は第１の実施形態と同様である。この場合も、電極非形成部７は、端子電極１及び電極パッド４のうちコモンモードフィルタの基体２と一方の主面３との間に位置する複数の介設部分８を、平面視で含むように形成されている。図４に示す構成では、コモンモードフィルタのコイルの巻回軸が、回路基板の他方の主面に形成されたグランド電極と平行になる構成であるが、かかる場合であっても、電極非形成部に係る上記構成を適用することによって、端子電極に起因する寄生容量を抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る回路基板は、例えば通常のプリント配線基板（ＰＣＢ）等を用いればよい。回路基板は単層基板であってもよいし、多層基板であってもよい。多層基板の場合は、多層基板を構成する各層の基板が本発明における回路基板に相当する。したがって、この場合は、例えば多層基板の基板と基板の間に形成されたグランド電極が、他方の主面に形成されたグランド電極に相当する。また、コイル部品は、コモンモードフィルタアレイのように、一つのチップの中に複数のコイル部を形成したアレイ型のものであってもよい。
【００２１】
コモンモードフィルタに代表されるコイル部品の製造方法はこれを特に限定するものではない。図５を用いて製造方法の一例を説明する。磁性層１１ａ、１１ｂには、フェライトの焼結板基板を所定の厚さと寸法に加工して供する。磁性層１１ａであるフェライト基板の上にフォトリソグラフィにより、ポリイミド等の耐熱性樹脂からなる絶縁層１６と銀または銅からなる平面スパイラル線路１３ａ、１３ｂ、および引き出し線路１５ａ、１５ｂとを積層する。引き出し線路と平面スパイラル線路はビア等により電気的接続を取る。その上に磁性層１１ｂとしてフェライト基板を接合する。接合は例えば接着剤を用いて行う。切断後、電極端子１をメッキ、スパッタ、塗布等によりチップ外部に形成する。絶縁層１６と平面スパイラル線路１３ａおよび１３ｂ、引き出し線路１５ａおよび１５ｂは、セラミックグリーンシート上に銀ペーストを印刷して積層し、焼成するＬＴＣＣプロセスを適用してもよい。また、本発明に係るコイル部品は、電極パターンを形成したポリイミド等の薄シートを貼り合せて積層した多層フレキシブル基板により作製してもよい。
【００２２】
コイル部品としてコモンモードフィルタを用いた前記回路基板は広く差動伝送の送信および／または受信機能を備えた機器、ケーブル等の差動伝送機器に適用することができる。本発明の回路基板を差動伝送を行なうＤＶＤプレーヤ、デジタルＴＶ、ＨＤＴＶ、ディスプレイ、プロジェクタ等に搭載することで、これらの機器の高性能化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の回路基板の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の回路基板の他の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の回路基板の他の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の回路基板の他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の回路基板に実装するコモンモードフィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１：端子電極  ２：基体  ３：一方の主面  ４：電極パッド  ５：他方の主面
６：グランド電極  ７：電極非形成部  ８：介設部分  ９：磁性フェライトコア
１０：巻き線  １１ａ、１１ｂ：磁性層  １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：絶縁層
１３ａ、１３ｂ：平面スパイラル線路  １４ａ、１４ｂ：ビア電極
１５ａ、１５ｂ：引き出し線路  １６：絶縁層  １７：回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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