(57)【要約】【課題】  ノーマルモード動作時の良好な伝送特性を維持しつつ、しかも、コモンモード動作時のノイズ抑制特性を向上させた伝送線路型コモンモードフィルタを提供する。【解決手段】  外部電極１０−１，〜，１１−２をチップ２の外側に取り付けた構造をなす。チップ２は、一対の伝送線路４−１，４−２とグランド電極３−１，３−２とを有し、伝送線路４−１，４−２が断面矩形状の誘電体５で被覆され、磁性体６がグランド電極３−１，３−２間に充填された構造をなす。そして、誘電体５の幅ｐが伝送線路４−１，４−２の線幅ｗの２倍以上２０倍以下に設定され、誘電体５の厚さｑが伝送線路４−１，４−２間の距離ｙの１倍以上７倍以下に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に平行に配された一対のグランド電極と、これら一対のグランド電極の間に上下に平行に近接配置された一対の伝送線路と、これら一対の伝送線路を被覆した断面矩形状の非磁性の絶縁体と、この絶縁体を包むように一対のグランド電極の間に充填された磁性体とを備える伝送線路型コモンモードフィルタであって、
上記各伝送線路の線幅をｗとすると共に、一対の伝送線路の間の距離をｙとし、上記絶縁体の幅をｐとすると共に厚さをｑとした場合に、
当該幅ｐと厚さｑの範囲を、２０ｗ≧ｐ≧２ｗ、７ｙ≧ｑ≧ｙにそれぞれ設定した、
ことを特徴とする伝送線路型コモンモードフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、
上記絶縁体は、誘電体である、
ことを特徴とする伝送線路型コモンモードフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、
上記一対の伝送線路は、同形のミアンダ状コイルである、
ことを特徴とする伝送線路型コモンモードフィルタ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、
上記一対の伝送線路は、同形のスパイラル状コイルである、
ことを特徴とする伝送線路型コモンモードフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、差動伝送回路に利用されるＥＭＩ対策製品としての伝送線路型コモンモードフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速信号伝送路に発生するコモンモードノイズを抑制することを目的として、２本の伝送線路をペアとした伝送線路型コモンモードフィルタが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、このような従来のコモンモードフィルタ１００の断面図である。
このコモンモードフィルタ１００は、誘電体１１０と、誘電体１１０の内部に平行に配置された２本の伝送線路１２１，１２２と、誘電体１１０を挟むようにその上下に配置された磁性体１３１，１３２および誘電体１１１，１１２からなる複合体層１４１，１４２と、複合体層１４１，１４２のさらに外側に配置されたグランド電極１５１，１５２とで構成されている。
【０００４】
ここに、フェライトなどの磁性体１３１，１３２はコモンモードノイズの抑制効果を向上させるものであるが、ノーマルモード動作時における伝送信号も減衰させるおそれがある。そこで、コモンモードフィルタ１００では、磁気損失の少ない誘電体１１０の内部に伝送線路１２１，１２２を配置し、伝送線路１２１，１２２の周りに生じる磁界を誘電体１１０中に集中させ、できるだけ磁性体１３１，１３２に及ばないようにした構造を採っている。
かかる構造により、このコモンモードフィルタ１００は、ノーマルモード動作時に、伝送信号を通過させ、コモンモード動作時に、ノイズ信号を阻止するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８４１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した従来のコモンモードフィルタ１００では、次のような問題がある。
ノーマルモード動作時には、伝送線路１２１，１２２を流れる伝送信号の向きは逆である。したがって、伝送線路１２１，１２２の周囲には、図１０に示すような磁界Ｈ１が発生する。
ところが、コモンモード動作時には、伝送線路１２１，１２２を流れる信号の向きは同じである。したがって、伝送線路１２１，１２２の周囲に生じた磁界Ｈ２は、図１１に示すように、磁性体１３１，１３２の部分だけでなく、誘電体１１０の部分も通ることとなる。このため、コモンモード動作時の磁気損失がその分減少し、コモンモードノイズの抑制効果が十分に発揮されていないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ノーマルモード動作時の良好な伝送特性を維持しつつ、しかも、コモンモード動作時のノイズ抑制特性を向上させた伝送線路型コモンモードフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、上下に平行に配された一対のグランド電極と、これら一対のグランド電極の間に上下に平行に近接配置された一対の伝送線路と、これら一対の伝送線路を被覆した断面矩形状の非磁性の絶縁体と、この絶縁体を包むように一対のグランド電極の間に充填された磁性体とを備える伝送線路型コモンモードフィルタであって、各伝送線路の線幅をｗとすると共に、一対の伝送線路の間の距離をｙとし、絶縁体の幅をｐとすると共に厚さをｑとした場合に、当該幅ｐと厚さｑの範囲を、２０ｗ≧ｐ≧２ｗ、７ｙ≧ｑ≧ｙにそれぞれ設定した構成とする。
かかる構成により、ノーマルモードの場合には、互いに逆向きのノーマルモード信号が一対の伝送線路に流れるので、一対の伝送線路に生じる磁界は互いに逆向きになる。したがって、一対の伝送線路近傍の磁束密度が非常に高くなる。このとき、一対の伝送線路が非磁性の絶縁体で被覆されているので、磁束密度の高い磁界が絶縁体中に集中し、絶縁体の外側の磁性体中には、磁束密度が低い磁界が存在することとなる。しかも、絶縁体の幅ｐが伝送線路の線幅ｗの２倍以上に設定され、絶縁体の厚さｑが一対の伝送線路の上面から下面までの距離ｙの１倍以上に設定されているので、磁界のほとんどが絶縁体中に存在することとなる。また、コモンモードの場合には、互いに同じ向きのコモンモード信号が一対の伝送線路に流れるので、一対の伝送線路に生じる磁界は互いに同じ向きになる。したがって、一対の伝送線路近傍の磁束密度が非常に小さくなり、磁界は、絶縁体の外側に広がった状態になる。しかも、絶縁体の幅ｐが伝送線路の線幅ｗの２０倍以下に設定され、絶縁体の厚さｑが一対の伝送線路の間の距離ｙの７倍以下に設定されているので、コモンモード動作時における磁界の大部分を磁性体中に存在させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、絶縁体は、誘電体である構成とした。
かかる構成によれば、絶縁体が誘電体であるので、ノーマルモード動作時におけるノーマルモード信号の減衰を極めて小さく抑えることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、一対の伝送線路は、同形のミアンダ状コイルである構成とした。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の伝送線路型コモンモードフィルタにおいて、一対の伝送線路は、同形のスパイラル状コイルである構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１ないし請求項４の発明によれば、ノーマルモードの場合には、磁束密度の高い磁界が絶縁体中に集中し、磁界の大部分が絶縁体中に集中した状態になるので、ノーマルモード信号に対する磁性体による磁気損失を低減させて、一対の伝送線路に流すことができるという効果がある。しかも、絶縁体の幅ｐが伝送線路の線幅ｗの２倍以上に設定され、絶縁体の厚さｑが一対の伝送線路の間の距離ｙの１倍以上に設定されているので、磁界のほとんどが絶縁体中に存在することとなり、磁気損失をほとんど無くすことができる。さらに、絶縁体の幅ｐを伝送線路の線幅ｗの２０倍以下に設定すると共に、絶縁体の厚さｑを一対の伝送線路の間の距離ｙの７倍以下に設定して、コモンモード動作時における磁界の大部分を磁性体中に存在させるので、コモンモード信号を極めて効率よく減衰させることができる効果がある。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、絶縁体を誘電体として、ノーマルモード動作時におけるノーマルモード信号の減衰を極めて小さく抑えるので、伝送線路型コモンモードフィルタの特性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、この発明の第１実施例に係る伝送線路型コモンモードフィルタの分解斜視図であり、伝送線路を透視して示す。図２は、この図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図１に示すように、この伝送線路型コモンモードフィルタ１は、フィルタのチップ２に４つの外部電極１０−１，１０−２，１１−１，１１−２を取り付けた構造となっている。
【００１６】
チップ２は、伝送線路型コモンモードフィルタ１の本体をなすもので、一対のグランド電極３−１，３−２と、一対の伝送線路４−１，４−２と、誘電体５と、磁性体６とを有してなる。
【００１７】
グランド電極３−１，３−２は、Ｃｕ，ＡｌやＡｇで形成された導電板であり、図２に示すように、距離Ｄをおいて上下に平行に配されている。
伝送線路４−１，４−２は、Ｃｕ，ＡｕやＡｇで形成された線幅ｗのストレートな導電線であり、上記グランド電極３−１，３−２のほぼ中央に配されている。また、伝送線路４−１，４−２は、図２に示すように、伝送線路４−１と伝送線路４−２との間の距離ｙを保持した状態で上下に近接して配置されている。
誘電体５は、ポリイミドで形成された非磁性の絶縁体であり、上記伝送線路４−１，４−２全体を外側から被覆している。この誘電体５は、図２に示すように、幅ｐで厚さｑの断面矩形状をなす。
磁性体６は、Ｎｉ−Ｚｎフェライトで形成された厚さＤの板体であり、誘電体５を包むようにして、グランド電極３−１，３−２の間に充填されている。
【００１８】
すなわち、このチップ２は、図２に示すように、一対の伝送線路４−１，４−２を磁気損失の少ない誘電体５で被覆すると共に、磁気損失の大きな磁性体６を誘電体５の外側に充填し、磁性体６の上下面にグランド電極３−１，３−２をそれぞれ配設した構造になっており、この実施例では、グランド電極３−１，３−２間の距離Ｄ（即ち磁性体６の厚さ）と、誘電体５の幅ｐ及び厚さｑと、伝送線路４−１，４−２の線幅ｗ及び距離ｙとが１０４８μｍ、１２４μｍ及び１４８μｍ、２４μｍ及び４０μｍにそれぞれ設定されている。
【００１９】
外部電極１０−１，１０−２は、図１に示すように、このようなチップ２の両端に露出している伝送線路４−１の両端面に接触した状態で取り付けられ、また、外部電極１１−１，１１−２は伝送線路４−２の両端面に接触した状態で取り付けられている。
【００２０】
次に、この実施例の伝送線路型コモンモードフィルタ１が示す作用及び効果について説明する。
図３は、伝送線路型コモンモードフィルタ１の使用例を示す概略図であり、図４は、伝送線路型コモンモードフィルタ１の伝送線路４−１，４−２に生じる磁界の状態を示す断面図であり、図４（ａ）は、ノーマルモード動作時の磁界状態を示し、図４（ｂ）とコモンモード動作時の磁界状態を示す。
例えば、伝送線路型コモンモードフィルタ１をパーソナルコンピュータの液晶ディスプレイに接続された伝送ラインのフィルタとして使用する場合には、図３に示すように、液晶ディスプレイ２００と信号源２１０とを結ぶ伝送路２２０の伝送ライン２２１，２２２に伝送線路型コモンモードフィルタ１を接続する。具体的には、図１に示す外部電極１０−１，１０−２を伝送ライン２２１と信号源２１０とに接続すると共に、外部電極１１−１，１１−２を伝送ライン２２２と信号源２１０とに接続する。そして、グランド電極３−１，３−２を接地する。
【００２１】
かかる状態で、所定の伝送信号Ｓを信号源２１０から送ると、伝送信号Ｓが伝送線路型コモンモードフィルタ１の伝送線路４−１を通って液晶ディスプレイ２００に至り、伝送線路４−２を通って戻ってくる。すなわち、伝送線路型コモンモードフィルタ１の信号伝送状態は、ノーマルモードになり、伝送線路４−１を通る伝送信号Ｓと伝送線路４−２を通る伝送信号Ｓの向きが逆になる。
したがって、図４（ａ）に示すように、伝送線路４−１を通る伝送信号Ｓによって生じる磁界Ｈ１の向きと、伝送線路４−２を通る伝送信号Ｓによって生じる磁界Ｈ１の向きとが逆になる。このため、磁界Ｈ１，Ｈ１が誘電体５に集中して、誘電体５内の磁束密度が非常に大きくなり、誘電体５外の磁性体６中の磁束密度は非常に小さくなる。この結果、伝送線路４−１，４−２を通る伝送信号Ｓの磁性体６による磁界損失は非常に小さくなり、伝送信号Ｓがほとんど減衰することなく、伝送線路４−１，４−２を伝わることとなる。
【００２２】
ところで、外部回路の信号等がケース等を伝って伝送路２２０に侵入した場合は、そのノイズＮは、伝送ライン２２１，２２２を同方向に流れ、伝送線路型コモンモードフィルタ１の伝送線路４−１，４−２を通る。すなわち、伝送線路型コモンモードフィルタ１の信号伝送状態は、コモンモードになり、伝送線路４−１を通るノイズＮと伝送線路４−２を通るノイズＮの向きが同じになる。
したがって、図４（ｂ）に示すように、伝送線路４−１，４−２を通るノイズＮによって生じる磁界Ｈ２の向きは同じになる。このため、伝送線路４−１，４−２近傍の誘電体５内の磁束密度は小さくなり、磁界Ｈ２の大部分が誘電体５の外側の磁性体６に存在した状態になる。この結果、伝送線路４−１，４−２を通るノイズＮは、磁性体６による磁気損失を受け、伝送線路４−１，４−２を伝わる間に大部分が減衰することとなる。
【００２３】
図５は、この実施例に係る伝送線路型コモンモードフィルタ１の磁気損失を示す線図であり、横軸は信号の周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は磁気損失に対応した数値量であるＳ２１（ｄＢ）を示す。
発明者は、誘電体５の幅ｐ及び厚さｑと、伝送線路４−１，４−２の線幅ｗ及び距離ｙとを１２４μｍ及び１４８μｍ，２４μｍ及び４０μｍに設定したこの実施例の伝送線路型コモンモードフィルタ１について、伝送線路４−１，４−２に通す信号の周波数を１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ範囲で変えながら、ノーマルモード動作時のＳ２１とコモンモード動作時のＳ２１とを測定したところ、図５に示すような結果を得た。
図５において、曲線Ｍ１はノーマルモード動作時のＳ２１を示す。この曲線Ｍ１に示すように、ノーマルモード動作時のＳ２１は、１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚという広範囲の周波数において、０ｄＢから約−２．５ｄＢの範囲で減衰するだけであり、伝送線路型コモンモードフィルタ１が良好な伝送特性を有することを示している。
また、曲線Ｍ２は、コモンモード動作時のＳ２１を示す。この曲線Ｍ２に示すように、コモンモード動作時のＳ２１は、信号の周波数を増加させると、約−１３ｄＢから急激に減衰しており、伝送線路型コモンモードフィルタ１が良好なノイズ抑制特性を有していることを示している。
このように、この実施例の伝送線路型コモンモードフィルタ１によれば、ノーマルモード動作時において、優れた伝送特性を有し、しかも、コモンモード動作時においては、優れたノイズ抑制特性を有するという効果を奏する。
【００２４】
ところで、上記したように、ノーマルモード動作時に伝送線路型コモンモードフィルタ１が優れた伝送特性を奏するためには、図４（ａ）に示したように、伝送線路４−１，４−２の周りに生じる磁界Ｈ１の大部分が誘電体５内に含まれる構造にする必要がある。また、コモンモード動作時に優れたノイズ抑制特性を奏するようにするためには、図４（ｂ）に示すように、伝送線路４−１，４−２の周りで生じる磁界Ｈ２の大部分が磁性体６内に含まれる構造にする必要がある。
しかし、ノーマルモード動作時の伝送特性を上げるために、誘電体５の断面積を大きくすると、コモンモード動作時に磁性体６内に存在する磁界が少なくなり、ノイズ抑制特性が劣化する。かといって、誘電体５の断面積を小さくして、コモンモード動作時のノイズ抑制特性を上げようとすると、ノーマルモード動作時に誘電体５内に存在する磁界が小さくなり、伝送特性が劣化する。
【００２５】
そこで、発明者は、伝送特性とノイズ抑制特性の双方が良好な誘電体５の断面の大きさを求めるべく、シュミレーションを行った。
図６は、ノーマルモード動作時のシュミレーションの結果を示す線図であり、図７はコモンモード動作時のシュミレーションの結果を示す線図である。
このシュミレーションでは、伝送線路型コモンモードフィルタ１におけるノーマルモードのカットオフ周波数を３ＧＨｚ（３０００ＭＨｚ）に設定する。そして、伝送線路型コモンモードフィルタ１においては、周波数１００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの信号に対して、ノーマルモードでＳ２１が−３ｄＢ以上の伝送特性を要求し、コモンモードでＳ２１が−１５ｄＢ以下のノイズ抑制特性を要求した。
したがって、このシュミレーションでは、上記双方の要求を満たす誘電体５の断面の大きさを求めることを目的とし、シュミレーションの対象として、ｐ＝２ｗ且つｑ＝ｙの誘電体５を有するコモンモードフィルタ１−１と、ｐ＝２ｗ且つｑ＝７ｙの誘電体５を有するコモンモードフィルタ１−２と、ｐ＝２０ｗ且つｑ＝ｙの誘電体５を有するコモンモードフィルタ１−３と、ｐ＝２０ｗ且つｑ＝７ｙの誘電体５を有するコモンモードフィルタ１−４とを適用した。
【００２６】
ノーマルモード動作時においては、周波数１００ＭＨｚの信号を用いると、図６に示すように、コモンモードフィルタ１−１，〜，１−４のすべてのＳ２１が０ｄＢ以上であった。そして、周波数を高くしていくと、Ｓ２１が漸時低くなっていったが、周波数が３ＧＨｚにおいて、コモンモードフィルタ１−３，１−４のＳ２１が−３ｄＢ以上でり、コモンモードフィルタ１−１のＳ２１が最も低く、約−５ｄＢであった。したがって、コモンモードフィルタ１−１の誘電体５の大きさよりも大きい誘電体５を有するコモンモードフィルタ１を用いることにより、ほぼ許容しうる伝送特性を得ることができる。この結果、誘電体５の幅ｐ，厚さｑをｐ≧２ｗ且つｑ≧ｙに設定する必要があることが判明した。
【００２７】
一方、コモンモード動作時においては、周波数１００ＭＨｚの信号を用いると、図７に示すように、コモンモードフィルタ１−１，〜，１−４のすべてのＳ２１が−１５ｄＢ以下であった。そして、周波数を高くしていくと、Ｓ２１が低くなり、周波数が３ＧＨｚにおいて、コモンモードフィルタ１−１，〜１−４のすべてのＳ２１が−１５ｄＢより小さくなる。そして、３ＧＨｚにおいて、コモンモードフィルタ１−４のＳ２１が、図７に示すように、−１５ｄＢに最も近かった。したがって、コモンモードフィルタ１−４の誘電体５よりも大きな誘電体５を有するコモンモードフィルタ１では、−１５ｄＢを上廻るおそれがあり、しかも、コモンモードフィルタ１−４の誘電体５の大きさ以下の誘電体５を有するコモンモードフィルタ１である限り、Ｓ２１が必ず−１５ｄＢ以下になると想定される。この結果、−１５ｄＢ以下のノイズ抑制特性を得るためには、誘電体５の幅ｐ，厚さｑをｐ≦２０ｗ且つｑ≦７ｙに設定すれば、３ＧＨｚにおいても良好なノイズ抑制特性を得ることができることが判明した。
【００２８】
以上のシュミレーションの結果、伝送線路型コモンモードフィルタ１の誘電体５の幅ｐを伝送線路４−１，４−２の線幅ｗの２倍以上で２０倍以下に設定すると共に、誘電体５の厚さｑを伝送線路４−１，４−２の距離ｙの１倍以上で７倍以下に設定することにより、良好な伝送特性とノイズ抑制特性の双方を得ることができる。したがって、この発明の実施例において、このような誘電体５を有した伝送線路型コモンモードフィルタ１を適用することが好ましいと考えられる。
【００２９】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、一対の伝送線路として、ストレートな導電線を用いたが、図８に示すように、ミアンダ状コイル７−１，７−２を平行に近接配置することで、一対の伝送線路を構成することもできる。
また、図９に示すように、スパイラル状コイル８−１，８−２を平行に近接配置することで、一対の伝送線を構成することもできる。なお、この場合には、スパイラル状コイル８−１，８−２の端子部８１，８２は、ビアホール８１ａ，８２ａを用いてスパイラル状コイル８−１，８−２の本体の下側に位置させる。そして、スパイラル状コイル８−１の端子部８１をスパイラル状コイル８−２の端子部８２と本体との間隙Ｂに挿入した状態にすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１実施例に係る伝送線路型コモンモードフィルタの分解斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】伝送線路型コモンモードフィルタの使用例を示す概略図である。
【図４】伝送線路型コモンモードフィルタの伝送線路に生じる磁界の状態を示す断面図であり、図４（ａ）は、ノーマルモード動作時の磁界状態を示し、図４（ｂ）とコモンモード動作時の磁界状態を示す。
【図５】この実施例に係る伝送線路型コモンモードフィルタの磁気損失を示す線図である。
【図６】ノーマルモード動作時のシュミレーションの結果を示す線図である。
【図７】コモンモード動作時のシュミレーションの結果を示す線図である。
【図８】一対の伝送線路の変形例を示す斜視図である。
【図９】一対の伝送線路の他の変形例を示す斜視図である。
【図１０】従来のコモンモードフィルタの断面図である。
【図１１】従来例のモンモード動作時における磁界状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…伝送線路型コモンモードフィルタ、  ２…チップ、  ３−１，３−２…グランド電極、  ４−１，４−２，７−１，７−２，８−１，８−２…伝送線路、  ５…誘電体、  ６…磁性体、  １０−１，１０−２，１１−１，１１−２…外部電極、  Ｈ１，Ｈ２…磁界、  Ｎ…ノイズ、Ｓ…伝送信号。
【図１】
2005175577.tif 000003
【図２】
2005175577.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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