JP5029726B2 - コモンモードノイズフィルタ - Google Patents

Description

本発明はコモンモードノイズフィルタに関し、特に、コモンモードノイズだけでなく特定の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを減衰することが可能なコモンモードノイズフィルタに関する。

近年、高速な信号伝送インターフェースとしてＵＳＢ２．０規格やＩＥＥＥ１３９４規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルカメラ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では一対の信号線を用いて差動信号（ディファレンシャル信号）を伝送する差動伝送方式が採用されており、従来のシングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送が実現されている。

高速差動伝送路上のノイズを除去するためのフィルタにはコモンモードフィルタが広く使用されている（特許文献１参照）。コモンモードフィルタは、一対の信号線を伝わる信号の差動成分（ディファレンシャル成分）に対するインピーダンスが低く、同相成分（コモンモード成分）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。そのため、一対の信号線上にコモンモードフィルタ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コモンモードノイズを遮断することができる。

特開平８−２０３７３７号公報

上述の通り、コモンモードフィルタはディファレンシャル成分に対するインピーダンスが低いため、必要な信号成分をほとんど減衰させない。しかしながら、ディファレンシャル成分の中には、必要な信号成分以外に不要なディファレンシャルモードノイズが含まれることがある。このような不要なディファレンシャルモードノイズは、従来のコモンモードフィルタではほとんど除去されないため、一対の信号線にコモンモードフィルタを挿入するだけでは、ノイズ対策が不十分となることがあった。特に、携帯電話機内の信号線路がディファレンシャルモードノイズの発生源になると、通信感度が低下することがあった。

したがって、本発明の目的は、コモンモードノイズだけでなく特定の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを減衰することが可能なコモンモードノイズフィルタを提供することである。

本発明の一側面によるコモンモードノイズフィルタは、一対の信号ラインに挿入されたコモンモードフィルタと、互いに容量結合する一対のコイルであって、一端がそれぞれ対応する前記信号ラインに接続され、他端がいずれも開放された一対のコイルと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、コモンモードフィルタによってコモンモードノイズが除去されるだけでなく、他端が開放された一対のコイルによって所望の周波数帯域のディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明においては、前記一対のコイルが同一の部品内に形成され、且つ、前記コモンモードフィルタと前記一対のコイルが互いに異なる部品内に形成されていても構わない。かかる態様によれば、従来のコモンモードフィルタに変更を加えることなく、所望の周波数帯域のディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明においては、前記コモンモードフィルタと前記一対のコイルが同一の部品内に形成されていても構わない。かかる態様によれば、単一の部品によってコモンモードノイズと特定の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明の他の側面によるコモンモードノイズフィルタは、基板と、前記基板上に設けられ、互いに磁気結合する第１及び第２のコイルと、前記基板上に設けられ、互いに容量結合する第３及び第４のコイルと、を備え、前記第３のコイルは、一端が前記第１のコイルの一端に接続され、他端が開放されており、前記第４のコイルは、一端が前記第１のコイルの前記一端と対を成す前記第２のコイルの一端に接続され、他端が開放されていることを特徴とする。

本発明によれば、単一の部品によって、コモンモードノイズと特定の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。しかも、各コイルが基板上に設けられたタイプであることから、表面実装に適したコモンモードノイズフィルタを提供することが可能となる。

本発明においては、前記第３及び第４のコイルが互いに磁気結合していることが好ましい。かかる態様によれば、比較的低い周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明においては、一方向から見た場合における前記第３のコイルの前記一端から他端への巻回方向と、前記一方向から見た場合における前記第４のコイルの前記一端から他端への巻回方向とが互いに同じである構成とすることが可能である。かかる態様によれば、比較的低い周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明においては、一方向から見た場合における前記第３のコイルの前記一端から他端への巻回方向と、前記一方向から見た場合における前記第４のコイルの前記一端から他端への巻回方向とが互いに逆である構成とすることも可能である。かかる態様によれば、比較的高い周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明においては、前記第３及び第４のコイルの前記一端は内周端及び外周端の一方であり、前記第３及び第４のコイルの前記他端は内周端及び外周端の他方である構成とすることも可能である。かかる態様によれば、第３のコイルと第４のコイルをほぼ同じ構造とすることができるため、これらの磁気結合及び容量結合を調整しやすくなる。

本発明においては、前記第３のコイルの前記一端及び前記第４のコイルの前記他端は内周端及び外周端の一方であり、前記第３のコイルの前記他端及び前記第４のコイルの前記一端は内周端及び外周端の他方である構成とすることも可能である。かかる態様によれば設計の自由度を高めることが可能となる。

本発明において前記第３及び第４のコイルは、前記基板の主面に対して垂直な方向から見て互いに重なりを有している構成とすることも可能である。かかる態様によれば、比較的大きな容量結合を得ることが可能となる。

本発明においては、前記第１及び第３のコイルは前記基板上に設けられた第１の配線層に形成されており、前記第２及び第４のコイルは前記基板上に設けられた第２の配線層に形成されていることが好ましい。かかる態様によれば、配線層の数が通常のコモンモードフィルタと同じとなることから、製造コストの増大が防止されるとともに、製品の低背化を実現することが可能となる。

本発明において前記第１乃至第４のコイルは、前記基板上に設けられた第１乃至第４の配線層にそれぞれ形成されている構成とすることも可能である。かかる態様によれば、部品の平面サイズを縮小することが可能となる。また、コモンモードフィルタを構成する第１及び第２のコイルと、ディファレンシャルモードフィルタを構成する第３及び第４のコイルとの間に磁性体などを配置すれば、両者間の磁気的干渉を低減することも可能となる。

本発明におけるコモンモードノイズフィルタは、前記基板上に設けられ、互いに容量結合する第５及び第６のコイルをさらに備え、前記第５のコイルは、一端が前記第１のコイルの前記一端又は他端に接続され、他端が開放されており、前記第６のコイルは、一端が前記第２のコイルの前記一端又は他端に接続され、他端が開放されている構成とすることも可能である。かかる態様によれば、ディファレンシャルモードノイズの除去特性を高めることが可能となる。

このように、本発明のコモンモードノイズフィルタによれば、コモンモードノイズが除去されるだけでなく、所望の周波数帯域のディファレンシャルモードノイズを除去することが可能となる。

本発明によるコモンモードノイズフィルタの基本構成を示す回路図である。 （ａ）は一対のコイル３１，３２が形成された部品３０とコモンモードフィルタ２０を用いてコモンモードノイズフィルタを構成した例であり、（ｂ）はコモンモードフィルタ２０と一対のコイル３１，３２を同一の部品４０内に集積した例である。 （ａ）〜（ｄ）はコイル３１，３２の磁気結合方向と接続方向のバリエーションを示す図である。 ディファレンシャル成分の通過特性を示すグラフである。 本発明の好ましい第１の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００の外観を示す略斜視図である。 コモンモードノイズフィルタ１００の略分解斜視図である。 コモンモードノイズフィルタ１００の機能層１１０に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 変形例によるコモンモードノイズフィルタ１５０の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 第２の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ２００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 （ａ）は第３の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ３００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図であり、（ｂ）は第３の実施形態の変形例によるコモンモードノイズフィルタ３５０の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 第４の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ４００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 図１２はコイルパターン１３４とコイルパターン１３６の重なりを説明するためのＺ方向から見た透視平面図であり、（ａ）はこれらがほぼ完全な重なりを有している場合を示し、（ｂ）はこれらの重なりが部分的である場合を示している。 本発明の第５の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ５００の略分解斜視図である。 本発明の第６の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ６００の回路図である。 コモンモードノイズフィルタ６００を単一の部品に集積した場合における導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。 コイルパターン１３４とコイルパターン１３６の重なり、並びに、コイルパターン１３７とコイルパターン１３８の重なりを説明するためのＺ方向から見た透視平面図である。 第６の実施形態の変形例によるコモンモードノイズフィルタ６５０の回路図である。

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。

図１は、本発明によるコモンモードノイズフィルタの基本構成を示す回路図である。

図１に示すように、本発明の基本構成によるコモンモードノイズフィルタは、一対の信号ライン１１，１２に挿入されたコモンモードフィルタ２０と、信号ライン１１，１２にそれぞれ接続されたコイル３１，３２によって構成されている。信号ライン１１，１２は、差動信号（ディファレンシャル信号）を伝送するための一対の信号ラインであり、特に限定されるものではないが、プリント基板上の配線パターンなどによって構成される。

コモンモードフィルタ２０は、２つのコイル２１，２２が同方向に磁気結合した回路である。つまり、コイル２１の一端２１ａから他端２１ｂへの巻回方向と、コイル２２の一端２２ａから他端２２ｂへの巻回方向とが同一であり、これによりコイル２１，２２は互いに同方向に磁気結合することになる。ここで、「互いに同方向に磁気結合」とは、同相成分に対しては互いに磁束を強め合い、差動成分に対しては互いに磁束を打ち消し合うように磁気結合していることを言う。一方、「互いに逆方向に磁気結合」とは、差動成分に対しては互いに磁束を強め合い、同相成分に対しては互いに磁束を打ち消し合うように磁気結合していることを言う。本例では、コモンモードフィルタ２０の一端側（２１ａ，２２ａ側）が信号入力側であり、コモンモードフィルタ２０の他端側（２１ｂ，２２ｂ側）が信号出力側である。

コイル３１，３２は互いに容量結合しており、それぞれの一端３１ａ，３２ａは対応する信号ライン１１，１２に接続され、他端はいずれも開放されている。図１に示す例では、コイル３１，３２がコモンモードフィルタ２０の一端側（２１ａ，２２ａ側）、つまり信号入力側に接続されているが、これとは逆に、コモンモードフィルタ２０の他端側（２１ｂ，２２ｂ側）、つまり信号出力側に接続されていても構わない。

かかる構成により、一対の信号ライン１１，１２を流れる信号のうち、必要なディファレンシャル信号成分については、実質的にコモンモードフィルタ２０及びコイル３１，３２の影響を受けることなく伝送される。これに対し、一対の信号ライン１１，１２を流れる信号のうち、コモンモードノイズ成分についてはコモンモードフィルタ２０によって減衰される。さらに、一対の信号ライン１１，１２を流れる信号のうち、所望の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズについてはコイル３１，３２によって減衰される。

ここで、コイル３１，３２によってディファレンシャルモードノイズが減衰される理由は、コイル３１，３２のインダクタンス成分（Ｌ成分）とコイル３１，３２間のキャパシタンス成分（Ｃ成分）とがＬＣ共振を起こすからである。したがって、コイル３１，３２によって減衰すべき周波数帯域は、これらＬ成分及びＣ成分によって調整することが可能である。

本発明において、コモンモードノイズフィルタを構成する各要素については、互いに別の部品を用いても構わないし、同じ部品の中に集積しても構わない。図２（ａ）に示す例は、一対のコイル３１，３２が形成された部品３０と、別部品であるコモンモードフィルタ２０とを用いてコモンモードノイズフィルタを構成した例である。これによれば、既存のコモンモードフィルタ２０に設計変更を加えることなくそのまま使用することが可能となる。一方、図２（ｂ）に示す例は、コモンモードフィルタ２０と一対のコイル３１，３２を同一の部品４０内に集積した例である。これによれば、部品点数の増大を防止することが可能となる。

上述の通り、コイル３１，３２は互いに容量結合している必要があるが、これらを磁気結合させても構わない。コイル３１，３２を磁気結合させると、ＬＣ共振特性が変化するため、除去されるディファレンシャルモードノイズの周波数帯域が変化する。

図３（ａ）〜（ｄ）はコイル３１，３２の磁気結合方向と接続方向のバリエーションを示す図である。図３（ａ）〜（ｄ）において、コイル３１，３２はいずれも平面スパイラルコイルであり、一端３１ａ，３２ａはスパイラルの外周端、他端３１ｂ，３２ｂはスパイラルの内周端である。

図３（ａ）に示す例は、コイル３１，３２の一端３１ａ，３２ａ（外周端）を信号ライン１１，１２にそれぞれ接続し、且つ、コイル３１，３２を同方向に磁気結合させた例を示している。本例では、一端３１ａ，３２ａから他端３１ｂ，３２ｂに向かう巻回方向が互いに同じであるとともに接続方向も同じであることから、互いに同方向の磁気結合となる。

図３（ｂ）に示す例は、コイル３１，３２の一端３１ａ，３２ａ（外周端）を信号ライン１１，１２にそれぞれ接続し、且つ、コイル３１，３２を逆方向に磁気結合させた例を示している。本例では、一端３１ａ，３２ａから他端３１ｂ，３２ｂに向かう巻回方向が互いに逆であるとともに接続方向が同じであることから、互いに逆方向の磁気結合となる。

図３（ｃ）に示す例は、コイル３１の一端３１ａ（外周端）及びコイル３２の他端３２ｂ（内周端）を信号ライン１１，１２にそれぞれ接続し、且つ、コイル３１，３２を一端３１ａ及び他端３２ｂから見て逆方向に磁気結合（一端３１ａ，３２ａから見れば同方向に磁気結合）させた例を示している。本例では、一端３１ａ，３２ａから他端３１ｂ，３２ｂに向かう巻回方向が互いに同じあるとともに接続方向が逆であることから、互いに逆方向の磁気結合となる。

図３（ｄ）に示す例は、コイル３１の一端３１ａ（外周端）及びコイル３２の他端３２ｂ（内周端）を信号ライン１１，１２にそれぞれ接続し、且つ、コイル３１，３２を一端３１ａ及び他端３２ｂから見て同方向に磁気結合（一端３１ａ，３２ａから見れば逆方向に磁気結合）させた例を示している。本例では、一端３１ａ，３２ａから他端３１ｂ，３２ｂに向かう巻回方向が互いに逆であるとともに接続方向も逆であることから、互いに同方向の磁気結合となる。

図３（ａ）に示すパターンと図３（ｄ）に示すパターンは、いずれもコイル３１，３２が同方向に磁気結合しており、したがってこれらのパターンはほぼ同じ特性が得られる。具体的には、相対的に低い周波数帯域のディファレンシャルモードノイズが除去される。これに対し、図３（ｂ）に示すパターンと図３（ｃ）に示すパターンは、いずれもコイル３１，３２が逆方向に磁気結合しており、したがってこれらのパターンはほぼ同じ特性が得られる。具体的には、相対的に高い周波数帯域のディファレンシャルモードノイズが除去される。

図４は、ディファレンシャル成分の通過特性を示すグラフである。

図４に示す特性Ａは、図３（ａ）又は（ｄ）に示すパターンを有するコモンモードノイズフィルタの通過特性である。また、図４に示す特性Ｂは、図３（ｂ）又は（ｃ）に示すパターンを有するコモンモードノイズフィルタの通過特性である。さらに、図４に示す特性Ｃは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すパターンからコイル３１，３２を除去したコモンモードノイズフィルタの通過特性である。いずれのコモンモードノイズフィルタもコモンモードフィルタ２０については同じ形状及びサイズである。また、特性Ａ，Ｂを有するコモンモードノイズフィルタについては、コイル３１，３２の形状及びサイズは実質的に同一である。

図４に示すように、コイル３１，３２が設けられていない通常のコモンモードフィルタは、特性Ｃに示すように高域に亘ってディファレンシャル成分の減衰が少ない。これに対し、同方向に磁気結合するコイル３１，３２を接続した場合、特性Ａに示すように周波数ｆ１において減衰のピークが現れている。また、逆方向に磁気結合するコイル３１，３２を接続した場合、特性Ｂに示すように周波数ｆ２（＞ｆ１）において減衰のピークが現れている。このように、コイル３１，３２を付加することにより、特定の周波数帯域におけるディファレンシャル成分を減衰させることができ、且つ、その周波数帯域は磁気結合の方向によって調整することが可能である。

以下、コモンモードノイズフィルタの好ましい具体的構成について説明する。

図５は、本発明の好ましい第１の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００の外観を示す略斜視図である。

図５に示すように、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００は、いわゆる表面実装型のチップ部品であり、磁性基板１０１，１０２と、磁性基板１０１と磁性基板１０２に挟まれた機能層１１０とを備えている。また、磁性基板１０１、機能層１１０及び磁性基板１０２からなる積層体の外周面には、４つの端子電極１２１〜１２４が形成されている。磁性基板１０１，１０２は、機能層１１０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。磁性基板１０１，１０２の材料としては、焼結フェライト、複合フェライト（フェライト粉含有樹脂）等を用いることができるが、機械的強度が高く磁気特性に優れた焼結フェライトを用いることが特に好ましい。

上述の通り、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００に設けられている端子電極の数は４つである。このうち、端子電極１２１，１２２は図１に示したコイル２１，２２の他端２１ｂ，２２ｂにそれぞれ対応する端子であり、端子電極１２３，１２４は図１に示したコイル２１，２２の一端２１ａ，２２ａにそれぞれ対応する端子である。したがって、実際の使用状態においては、端子電極１２１，１２３が信号ライン１１に挿入され、端子電極１２２，１２４が信号ライン１２に挿入されることになる。本実施形態においては、コイル３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂに対応する端子電極は設けられていない。これは、コイル３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂは開放されるため、外部との接続を取るための端子電極を設ける必要がないからである。

尚、敢えてコイル３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂに対応する端子電極を設けるとともに、これら端子電極への接続を行わない、或いはオープンな導体パターンにのみ接続する場合にも図１に示す回路を実現することができる。しかしながら、この場合、コモンモードノイズフィルタ１００の外形寸法が無駄に大型化するばかりでなく、端子電極やオープンな導体パターンの影響によって、実際に得られる特性がコイル３１，３２の設計値からずれてしまうおそれがある。このような点を考慮すれば、コイル３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂに対応する端子電極については設けないことが好ましい。つまり、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００は４端子であることが重要である。

図６は、コモンモードノイズフィルタ１００の略分解斜視図である。また、図７は、コモンモードノイズフィルタ１００の機能層１１０に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

図６に示すように、機能層１１０は、磁性基板１０１からから磁性基板１０２側に向かって順に積層された絶縁層１１１〜１１３と、接着層１１４と、絶縁層１１１〜１１３の表面に形成された各種の導体パターンとを備えている。

絶縁層１１１〜１１３は、上下に重なる導体パターン同士を絶縁すると共に、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１１１〜１１３の材料としては、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、全面に導体を形成した後フォトリソグラフィーを用いてエッチングするサブトラクティブ法や、メッキによって導体パターンを選択的に形成するアディティブ法などにより行うことができる。

接着層１１４は、磁性基板１０２を絶縁層１１３上に貼り付けるために必要な層である。また、接着層１１４は、磁性基板１０２の表面の凹凸を緩和し、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１１４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。

絶縁層１１１の表面の配線層には、引き出し導体１３１，１３２が形成されている。引き出し導体１３１の一端は端子電極１２１に接続され、引き出し導体１３１の他端は絶縁層１１２，１１３を貫通するスルーホール導体１４１を介してコイルパターン１３５に接続されている。同様に、引き出し導体１３２の一端は端子電極１２２に接続され、引き出し導体１３２の他端は絶縁層１１２を貫通するスルーホール導体１４２を介してコイルパターン１３３に接続されている。

絶縁層１１２の表面の配線層には、コイルパターン１３３，１３４が形成されている。コイルパターン１３３は図１に示すコイル２２に相当し、コイルパターン１３４は図１に示すコイル３２に相当する。コイルパターン１３３の外周端１３３ａは、コイル２２の一端２２ａに相当し、端子電極１２４に接続されるとともに、コイルパターン１３４の外周端１３４ａに接続されている。コイルパターン１３４の外周端１３４ａは、コイル３２の一端３２ａに相当する。また、コイルパターン１３３の内周端１３３ｂは、コイル２２の他端２２ｂに相当し、スルーホール導体１４２及び引き出し導体１３２を介して端子電極１２２に接続されている。さらに、コイルパターン１３４の内周端１３４ｂはいずれの導体にも接続されておらず、開放されている。

絶縁層１１３の表面の配線層には、コイルパターン１３５，１３６が形成されている。コイルパターン１３５は図１に示すコイル２１に相当し、コイルパターン１３６は図１に示すコイル３１に相当する。コイルパターン１３５の外周端１３５ａは、コイル２１の一端２１ａに相当し、端子電極１２３に接続されるとともに、コイルパターン１３６の外周端１３６ａに接続されている。コイルパターン１３６の外周端１３６ａは、コイル３１の一端３１ａに相当する。また、コイルパターン１３５の内周端１３５ｂは、コイル２１の他端２１ｂに相当し、スルーホール導体１４１及び引き出し導体１３１を介して端子電極１２１に接続されている。さらに、コイルパターン１３６の内周端１３６ｂはいずれの導体にも接続されておらず、開放されている。

コイルパターン１３３とコイルパターン１３５は、互いに同一の平面形状を有しており、積層方向に沿ったＺ方向、つまり磁性基板１０１の主面１０１ａに対して垂直なＺ方向から見てほぼ完全な重なりを有している。これにより、コイルパターン１３３，１３５に電流を流すと、発生する磁界が互いに結合する。本例では、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３３の内周端から外周端への巻回方向が左回り（反時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３５の内周端から外周端への巻回方向も左回り（反時計回り）である。したがって、コイルパターン１３３，１３５の内周端側又は外周端側から電流を流すと、互いに同方向に磁気結合することになる。

特に限定されるものではないが、本例ではコイルパターン１３４とコイルパターン１３６もＺ方向から見て互いに重なりを有している。これにより、コイルパターン１３４，１３６に電流を流すと、発生する磁界が互いに結合する。また、Ｚ方向への重なりによってコイルパターン１３４とコイルパターン１３６との間に容量が生じる。本例では、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が左回り（反時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向も左回り（反時計回り）である。したがって、コイルパターン１３４，１３６の外周端側から電流を流すと、互いに同方向に磁気結合することになる。

かかる構成により、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ１００は、図３（ａ）に示した回路を構成することになる。したがって、コモンモード成分を除去することはもちろん、図４を用いて説明したように比較的低い周波数帯域のディファレンシャル成分を減衰することが可能となる。しかも、コイルパターン１３３，１３４が同じ配線層に形成され、コイルパターン１３５，１３６が同じ配線層に形成されていることから、絶縁層の枚数を最小限に抑えることが可能となる。さらに、コイルパターン１３４，１３６の一端がそれぞれコイルパターン１３３，１３５の対応する一端（外周端１３３ａ，１３５ａ）に接続されており、且つ、コイルパターン１３４，１３６が互いにほぼ同じ構成を有していることから、通過させたい必要なディファレンシャル成分に対する悪影響もほとんどない。

図８は、変形例によるコモンモードノイズフィルタ１５０の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

変形例によるコモンモードノイズフィルタ１５０は、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が右回り（時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向も右回り（時計回り）である点において、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と相違している。その他の点は、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本例においても、コイルパターン１３４，１３６の外周端側から電流を流すと、互いに同方向に磁気結合することになり、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と同じ効果を得ることが可能となる。

このように、コイルパターン１３３，１３５の巻回方向とコイルパターン１３４，１３６の巻回方向は、同じであっても構わないし、逆であっても構わない。

図９は、第２の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ２００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

図９に示すように、第２の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ２００は、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が右回り（時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向が左回り（反時計回り）である点において、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と相違している。その他の点は、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

かかる構成により、コイルパターン１３４，１３６は逆方向に磁気結合する。したがって、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ２００は、図３（ｂ）に示した回路を構成することになる。これにより、コモンモード成分を除去することはもちろん、図４を用いて説明したように比較的高い周波数帯域のディファレンシャル成分を減衰することが可能となる。

図１０（ａ）は、第３の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ３００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図であり、図１０（ｂ）は、第３の実施形態の変形例によるコモンモードノイズフィルタ３５０の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

図１０（ａ）に示すように、第３の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ３００は、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が左回り（反時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向も左回り（反時計回り）である。しかしながら、コイルパターン１３４は、内周端１３４ｂが端子電極１２４に接続されており、外周端１３４ａが開放されている。その他の点は、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

かかる構成により、コイルパターン１３４，１３６は逆方向に磁気結合する。したがって、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ３００は、図３（ｃ）に示した回路を構成することになる。これにより、コモンモード成分を除去することはもちろん、図４を用いて説明したように比較的高い周波数帯域のディファレンシャル成分を減衰することが可能となる。

図１０（ｂ）に示す変形例によるコモンモードノイズフィルタ３００は、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が右回り（時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向も右回り（時計回り）である点において、上述したコモンモードノイズフィルタ３００と相違している。その他の点は、上述したコモンモードノイズフィルタ３００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本例においても、コイルパターン１３４，１３６が逆方向に磁気結合することから、上述したコモンモードノイズフィルタ３００と同じ効果を得ることが可能となる。

図１１は、第４の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ４００の機能層に含まれる導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

図１１に示すように、第４の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ４００は、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４の外周端から内周端への巻回方向が右回り（時計回り）であり、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３６の外周端から内周端への巻回方向が左回り（反時計回り）である。しかしながら、コイルパターン１３４は、内周端１３４ｂが端子電極１２４に接続されており、外周端１３４ａが開放されている。その他の点は、上述したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

かかる構成により、コイルパターン１３４，１３６は同方向に磁気結合する。したがって、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ４００は、図３（ｄ）に示した回路を構成することになる。これにより、コモンモード成分を除去することはもちろん、図４を用いて説明したように比較的低い周波数帯域のディファレンシャル成分を減衰することが可能となる。

以上説明したように、コイルパターン１３４，１３６の巻回方向は任意であり、且つ、内周端及び外周端のいずれを開放するかも任意である。これらは、減衰させるべきディファレンシャルモードノイズの周波数帯域や、設計の容易さなどを考慮して、適宜選択すればよい。

図１２はコイルパターン１３４とコイルパターン１３６の重なりを説明するためのＺ方向から見た透視平面図であり、（ａ）はこれらがほぼ完全な重なりを有している場合を示し、（ｂ）はこれらの重なりが部分的である場合を示している。

図１２（ａ）に示す例では、コイルパターン１３４とコイルパターン１３６がＺ方向から見てほぼ完全な重なりを有していることから、両者の容量結合及び磁気結合は比較的強くなる。これに対し、図１２（ｂ）に示す例では、コイルパターン１３４とコイルパターン１３６の形状がほぼ同一であるものの、これらの中心軸がずれているため重なりが部分的となっている。このため、図１２（ａ）に示す例と比べて両者の容量結合及び磁気結合は弱くなる。このように、コイルパターン１３４，１３６の重なりを調整すれば、図１に示したコイル３１，３２間の容量結合及び磁気結合を調整することができる。また、磁気結合の度合いを大幅に変更することなく容量結合の度合いを変化させたい場合には、コイルパターン１３４，１３６を構成する導体パターンの幅を調整したり、一部に面積の広いキャパシタ電極パターンを設けることが好ましい。尚、本発明においてコイルパターン１３４，１３６が重なりを有していることは必須でなく、容量結合又は磁気結合を十分に弱くしたい場合には、重なりが生じないよう設計しても構わない。

図１３は、本発明の第５の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ５００の略分解斜視図である。

図１３に示すように、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ５００においては、機能層５１０は、磁性基板１０１からから磁性基板１０２側に向かって順に積層された絶縁層５１１〜５１５と、接着層５１６と、絶縁層５１１〜５１５の表面に形成された各種の導体パターンとを備えている。そして、絶縁層５１１の表面の配線層には、引き出し導体１３１，１３２が形成され、絶縁層５１２〜５１５の表面に設けられた配線層には、それぞれコイルパターン１３３，１３５，１３４，１３６が形成されている。その他の点については図６に示したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ５００は、回路構成としては図６に示したコモンモードノイズフィルタ１００と同一であるため、コモンモードノイズフィルタ１００とほぼ同じ特性が得られる。しかしながら、４つのコイルパターン１３３〜１３６がそれぞれ異なる配線層に形成されていることから、部品の平面サイズを縮小することが可能となる。

また、図示しないが、絶縁層５１３と絶縁層５１４との間に磁性体を配置することも可能である。かかる構成によれば、コモンモードフィルタを構成するコイルパターン１３３，１３５と、ディファレンシャルモードフィルタを構成するコイルパターン１３４，１３６との間の磁気的干渉が低減されることから、コモンモードフィルタを本来の特性により近づけることが可能となる。

図１４は、本発明の第６の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ６００の回路図である。

図１４に示すように、第６の実施形態によるコモンモードノイズフィルタ６００は、図３（ｂ）に示したコイル３１，３２がコモンモードフィルタ２０の両側に接続された構成を有している。より具体的に説明すると、本実施形態によるコモンモードノイズフィルタ６００は、一対の信号ライン１１，１２に挿入されたコモンモードフィルタ２０と、信号ライン１１，１２にそれぞれ接続された互いに容量結合するコイル３１，３２と、信号ライン１１，１２にそれぞれ接続された互いに容量結合するコイル３３，３４によって構成されている。

コイル３１，３２の一端３１ａ，３２ａは、それぞれコモンモードフィルタ２０の一端２１ａ，２２ａに接続され、コイル３１，３２の他端３１ｂ，３２ｂは開放されている。一方、コイル３３，３４の一端３３ａ，３４ａは、それぞれコモンモードフィルタ２０の他端２１ｂ，２２ｂに接続され、コイル３３，３４の他端３３ｂ，３４ｂは開放されている。図１３に示す例では、コイル３１，３２が互いに逆方向に磁気結合し、コイル３３，３４が互いに逆方向に磁気結合している。

かかる構成により、所望の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズをより効果的に減衰させることが可能となる。例えば、コイル３１，３２からなるディファレンシャルモードフィルタの特性と、コイル３３，３４からなるディファレンシャルモードフィルタの特性を同じとすれば、当該周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズをより大きく減衰させることが可能となる。また、コモンモードフィルタ２０の両側に同じ特性を有するコイルが接続されているため、単一の部品に集積した場合、部品の方向性を無くすることも可能となる。これに対し、コイル３１，３２からなるディファレンシャルモードフィルタの特性と、コイル３３，３４からなるディファレンシャルモードフィルタの特性を異ならせれば、複数の周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを減衰させることが可能となる。

図１５は、コモンモードノイズフィルタ６００を単一の部品に集積した場合における導体パターンを抜き出して示す略透過斜視図である。

図１５に示す例では、コイルパターン１３３，１３４，１３７が同じ配線層に形成され、コイルパターン１３５，１３６，１３８が同じ配線層に形成されている。コモンモードフィルタを構成するコイルパターン１３３，１３５は略中央に形成されており、一対のコイルパターン１３４，１３６は端子電極１２３，１３４側に配置され、一対のコイルパターン１３７，１３８は端子電極１２１，１３２側に配置されている。

図１５に示すように、コイルパターン１３４，１３６，１３７，１３８は、それぞれ外周端が対応する端子電極１２４，１２３，１２２，１２１に接続されており、内周端はいずれも開放されている。また、Ｚ方向から見た場合におけるコイルパターン１３４，１３７の外周端から内周端への巻回方向が左回り（反時計回り）である一方、コイルパターン１３６，１３８の外周端から内周端への巻回方向が右回り（時計回り）である。一対のコイルパターン１３４，１３６は、図１４に示すコイル３１，３２に相当し、一対のコイルパターン１３７，１３８は、図１４に示すコイル３３，３４に相当する。

図１６は、コイルパターン１３４とコイルパターン１３６の重なり、並びに、コイルパターン１３７とコイルパターン１３８の重なりを説明するためのＺ方向から見た透視平面図である。

図１６に示すように、本例では、コイルパターン１３４とコイルパターン１３６がＺ方向から見てほぼ完全な重なりを有していることから、両者の容量結合及び磁気結合は比較的強くなる。同様に、コイルパターン１３７とコイルパターン１３８がＺ方向から見てほぼ完全な重なりを有していることから、両者の容量結合及び磁気結合は比較的強くなる。しかも、本例では、コイルパターン１３４，１３６が約３ターンであるのに対し、コイルパターン１３７，１３８が約４ターンである。また、コイルパターン１３４，１３６の外径及び内径が相対的に小さいのに対し、コイルパターン１３７，１３８の外径及び内径が相対的に大きい。これらの相違により、コイルパターン１３４，１３６の容量結合及び磁気結合と、コイルパターン１３７，１３８の容量結合及び磁気結合との間に違いが生じることから、それぞれ異なる周波数帯域におけるディファレンシャルモードノイズを減衰させることが可能となる。

図１７は、第６の実施形態の変形例によるコモンモードノイズフィルタ６５０の回路図である。図１７に示す例では、コイル３１，３２とコイル３３，３４がコモンモードフィルタ２０の片側にまとめて接続されている。このような構成によっても、図１４に示したコモンモードノイズフィルタ６００と同様の特性を得ることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、本発明においてコモンモードフィルタの構成については特に限定されず、差動信号が伝送される一対の信号線に対して互いに同方向に磁気結合するものであればその構成は問わない。同様に、容量結合する一対のコイル（ディファレンシャルモードフィルタ）の構成についても特に限定されず、それぞれ一端が対応する信号線に接続され、他端が開放されていればその構成は問わない。したがって、図６に示したような平面的なスパイラル導体を用いるのではなく、立体的な螺旋状のヘリカル導体を用いても構わない。立体的な螺旋状のヘリカル導体を用いる場合、一対のヘリカル導体を異なる配線層に形成しても構わないし、一対のヘリカル導体を同じ配線層に形成することによって二重螺旋構造としても構わない。

また、各コイルパターンの平面形状については特に限定されず、図６に示したように略矩形状であっても構わないし、円形又は楕円形であっても構わない。

さらに、ディファレンシャルモードフィルタを構成する一対のコイルは、互いに容量結合している限り、磁気結合していることは必須でない。磁気結合の有無、磁気結合の度合い並びに磁気結合の方向は、減衰させるべきディファレンシャルモードノイズの周波数帯域によって調整すればよい。

１１，１２ 信号ライン
２０ コモンモードフィルタ
２１，２２，３１，３２ コイル
３０，４０ 部品
１００，１５０，２００，３００，４００，５００，６００，６５０ コモンモードノイズフィルタ
１０１，１０２ 磁性基板
１０１ａ 主面
１１０，５１０ 機能層
１１１〜１１３，５１１〜５１５ 絶縁層
１２１〜１２４ 端子電極
１３３〜１３８ コイルパターン
１１４〜５１６ 接着層
１２１〜１２４ 端子電極
１３１，１３２ 引き出し導体
１４１，１４２ スルーホール導体

Claims (13)

1. 一対の信号ラインに挿入されたコモンモードフィルタと、
   互いに容量結合する一対のコイルであって、一端がそれぞれ対応する前記信号ラインに接続され、他端がいずれも開放された一対のコイルと、を備えることを特徴とするコモンモードノイズフィルタ。
2. 前記一対のコイルが同一の部品内に形成され、且つ、前記コモンモードフィルタと前記一対のコイルが互いに異なる部品内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
3. 前記コモンモードフィルタと前記一対のコイルが同一の部品内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタ。
4. 基板と、
   前記基板上に設けられ、互いに磁気結合する第１及び第２のコイルと、
   前記基板上に設けられ、互いに容量結合する第３及び第４のコイルと、を備え、
   前記第３のコイルは、一端が前記第１のコイルの一端に接続され、他端が開放されており、
   前記第４のコイルは、一端が前記第１のコイルの前記一端と対を成す前記第２のコイルの一端に接続され、他端が開放されていることを特徴とするコモンモードノイズフィルタ。
5. 前記第３及び第４のコイルが互いに磁気結合していることを特徴とする請求項４に記載のコモンモードノイズフィルタ。
6. 一方向から見た場合における前記第３のコイルの前記一端から他端への巻回方向と、前記一方向から見た場合における前記第４のコイルの前記一端から他端への巻回方向とが互いに同じであることを特徴とする請求項５に記載のコモンモードノイズフィルタ。
7. 一方向から見た場合における前記第３のコイルの前記一端から他端への巻回方向と、前記一方向から見た場合における前記第４のコイルの前記一端から他端への巻回方向とが互いに逆であることを特徴とする請求項５に記載のコモンモードノイズフィルタ。
8. 前記第３及び第４のコイルの前記一端は内周端及び外周端の一方であり、前記第３及び第４のコイルの前記他端は内周端及び外周端の他方であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。
9. 前記第３のコイルの前記一端及び前記第４のコイルの前記他端は内周端及び外周端の一方であり、前記第３のコイルの前記他端及び前記第４のコイルの前記一端は内周端及び外周端の他方であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。
10. 前記第３及び第４のコイルは、前記基板の主面に対して垂直な方向から見て互いに重なりを有していることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。
11. 前記第１及び第３のコイルは前記基板上に設けられた第１の配線層に形成されており、前記第２及び第４のコイルは前記基板上に設けられた第２の配線層に形成されていることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。
12. 前記第１乃至第４のコイルは、前記基板上に設けられた第１乃至第４の配線層にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。
13. 前記基板上に設けられ、互いに容量結合する第５及び第６のコイルをさらに備え、
    前記第５のコイルは、一端が前記第１のコイルの前記一端又は他端に接続され、他端が開放されており、
    前記第６のコイルは、一端が前記第２のコイルの前記一端又は他端に接続され、他端が開放されていることを特徴とする請求項４乃至１２のいずれか一項に記載のコモンモードノイズフィルタ。

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