JP2018078175A - コモンモードノイズフィルタの実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、Ｃ−ＰＨＹ規格、Ｄ−ＰＨＹ規格の両方に適用できるコモンモードノイズフィルタの実装構造を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明のコモンモードノイズフィルタの実装構造は、互いに独立した第１のコイル１１、第２のコイル１２、第３のコイル１３を内包した積層体１４と、前記第１〜第３のコイル１１〜１３の両端部にそれぞれ接続された第１〜第６の外部電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂとを備え、前記第１〜第３のコイル１１〜１３の互いのそれぞれの距離を略同一とし、前記第１〜第３のコイル１１〜１３の長さを略同一とし、前記第１、第２のコイル１１、１２の両端部にそれぞれ接続された前記第１〜第４の外部電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを、メインＩＣ１５とカメラモジュール１６を接続する２本の伝送ライン１７、１８に接続したしたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等の各種電子機器に使用される小形で薄型のコモンモードノイズフィルタの実装構造に関するものである。

従来、モバイル機器においてメインＩＣとディスプレイやカメラを接続するデジタルデータ伝送規格としてｍｉｐｉ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）Ｄ−ＰＨＹ規格が採用されており、２本の伝送ラインを用いた差動信号で伝送する方式が用いられている。近年、カメラの解像度が飛躍的に高まり、更に高速な伝送方式として、３本の伝送ラインを用いて、送信側から各伝送ラインに異なる電圧を送り、受信側で各ライン間の差分をとることで差動出力をする方式がｍｉｐｉＣ−ＰＨＹ規格として制定され実用化されている。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタは、互いに磁気結合する３つの独立したコイルを内包した積層体１と、各コイルの両端部にそれぞれ接続された複数の外部電極２とを備えていた。

そして、図２０に示すように、メインＩＣ３とディスプレイやカメラなどのカメラモジュール４とを接続する３本の伝送ライン５に、それぞれの外部電極２を接続させた実装構造とし、Ｃ−ＰＨＹ規格に適用できるコモンモードノイズフィルタを提供していた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００３−７７７２７号公報

カメラなどのカメラモジュール４は、Ｃ−ＰＨＹ規格及びＤ−ＰＨＹ規格の両方の信号が出力できるイメージセンサーを内蔵している。顧客のセット設計要望によって図２１に示すようなＤ−ＰＨＹ規格の信号で伝送するか、Ｃ−ＰＨＹ規格の信号で伝送するかが決まるため、両方の伝送方式に適用させる可能性がある。

しかしながら、上記した従来のコモンモードノイズフィルタの実装構造においては、Ｃ−ＰＨＹ規格とＤ−ＰＨＹ規格の伝送方式の両方を１つの部品で共用させることができないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、Ｃ−ＰＨＹ規格、Ｄ−ＰＨＹ規格の両方に適用できるコモンモードノイズフィルタの実装構造を提供することを目的とするものである。

上記目的を解決するために本発明は、互いに独立した第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルを内包した積層体と、第１〜第３のコイルの両端部にそれぞれ接続された第１〜第６の外部電極とを備え、第１〜第３のコイルの互いのそれぞれの距離を略同一とし、
第１〜第３のコイルの長さを略同一とし、第１、第２のコイルの両端部にそれぞれ接続された第１〜第４の外部電極を、メインＩＣとカメラモジュールを接続する２本の伝送ラインに接続し、第３のコイルの両端部に接続された第５、第６の外部電極のうち少なくとも一方を直接グランドに接続させず、第５、第６の外部電極の両方または一方にコンデンサ等の素子を介してグランドと接続させた実装構造としている。

本発明のコモンモードノイズフィルタの実装構造は、カメラカメラモジュールなどにおいて、Ｃ−ＰＨＹ規格の伝送方式に対応することができ、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合は、第１のコイルと第２のコイルによって２本の伝送ラインによってＤ−ＰＨＹ規格の信号を伝送することができ、また前記２本の伝送ラインに発生するコモンモードノイズを除去できる。

また、Ｄ−ＰＨＹ規格用に使用する場合、本発明の実装構造では、コモンモードノイズが侵入してきたときに、伝送ラインと接続されない第３のコイルは、第１のコイルと第２のコイルの強め合う磁気結合を阻害しないため、特定の周波数でのコモンモードノイズの減衰量が大きくなり、これにより、コモンモードノイズ除去特性が向上する。

さらに、第３のコイル１３と接続する第５、第６の外部電極のうち少なくとも一方を直接グランドに接続させず、第５、第６の外部電極の両方または一方にコンデンサ等の素子を介してグランドと接続させることによって、差動信号の損失特性を劣化させることなく、コモンモードノイズの減衰特性を調整することができる。

本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの模式図 同コモンモードノイズフィルタのＣ−ＰＨＹ規格で使用した場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性の代表例を示す図 同コモンモードノイズフィルタの実装構造で、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す図 第３のコイルと接続する第５、第６の外部電極を直接グランドに接続したコモンモードノイズフィルタの模式図 図５でＤ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す図 本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 図７でＤ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す図 本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 図１０でＤ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す図 本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの実装構造で、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す図 本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの他の例の実装構造を示す図 従来のコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図 同コモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図、図２は同コモンモードノイズフィルタの模式図である。

本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタは、図２に示すように、互いに磁気結合し独立した第１のコイル１１、第２のコイル１２、第３のコイル１３を内包した積層体１４と、第１〜第３のコイル１１〜１３の両端部にそれぞれ接続された第１〜第６の外部電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂとを備えている。

また、実装構造としては図１に示すように、第１のコイル１１の両端部に接続された第１、第２の外部電極１１ａ、１１ｂと、第２のコイル１２の両端部に接続された第３、第４の外部電極１２ａ、１２ｂは、それぞれ、メインＩＣ１５とディスプレイやカメラなどのカメラモジュール１６とを接続する２本の伝送ライン１７、１８に接続されている。第３のコイル１３の両端部に接続された第５、第６の外部電極１３ａ、１３ｂは、外部の伝送ラインには接続されていない。メインＩＣ１５とカメラモジュール１６とは、直列に接続された２本の伝送ライン１７、１８と第１、第２のコイル１１、１２とを介して接続される。

なお、図１は、２本の伝送ライン１７、１８を用いたＤ−ＰＨＹ規格として使用した場合を示しているまた、本発明においては、伝送ライン１７〜１９がそれぞれ２つあり、コモンモードノイズフィルタが２つ実装したものを示している。なお、２つの伝送ライン１７〜１９、２つのコモンモードノイズフィルタはそれぞれ、同一の位置関係、配線となっている。Ｃ−ＰＨＹ規格として使用する場合は、他の伝送ライン（カメラモジュール１６の伝送ライン）１９と第５、第６の外部電極１３ａ、１３ｂとを図２０のように接続させる。

前記第１のコイル１１、第２のコイル１２、第３のコイル１３は、渦巻状または螺旋状に構成され、互いのコイル間距離は略等しく、それぞれのコイル長さも略等しい。したがって、第１、第２、第３のコイル１１、１２、１３の互いの磁気結合のバランスがよく、さらに、第１、第２、第３のコイル１１、１２、１３の互いの間で発生する静電容量のバランスをとることができるため、Ｃ−ＰＨＹ差動信号の劣化を防ぐことができる。

上記したように本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造においては、Ｃ−ＰＨＹ規格の伝送方式の実装構造（図２０のような構造）におけるコモンモードノイズが侵入してきた場合には、第１〜第３のコイル１１、１２、１３によって３本の伝送ライン１７〜１９に発生する磁場が強め合い、高いインピーダンスを発生させて、図３に示すようにコモンモードノイズ減衰量を得ることができる。

また、カメラモジュール１６などにおいて、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合は、第１のコイル１１と第２のコイル１２によって２本の伝送ライン１７、１８に発生する
コモンモードノイズを除去でき、さらに、第１のコイル１１と第２のコイル１２の強め合う磁気結合を、第１のコイル１１と第２のコイル１２に隣接した第３のコイル１３が阻害しないため、より強い磁気結合による高いインピーダンスを得られるため、コモンモードノイズの減衰量が大きくなり、これにより、コモンモードノイズ除去特性が向上するという効果が得られるものである。

図４に、図１に示す本発明の実施の形態１におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造で、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す。コモンモードノイズの減衰量が大きくなるが、差動信号は劣化しないことが分かる。

一方、図５に示すように、第３のコイル１３と接続する第５、第６の外部電極１３ａ、１３ｂを直接グランドに接続すると、コモンモードノイズが侵入してきたときに、第１のコイル１１と第２のコイル１２の磁気結合を、第１のコイル１１と第２のコイル１２に並走配線しているグランド線となった第３のコイル１３がグランドの閉回路を形成し磁気遮蔽することになるため、第１のコイル１１と第２のコイル１２との磁気結合を強くできなくなり、これにより、高いインピーダンスを得られなくなるため、コモンモードノイズの除去能力が損なわれてしまう。

図６に、図５に示す実装構造で、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す。コモンモードノイズの減衰量が著しく小さくなっていることが分かる。

さらに、Ｄ−ＰＨＹ規格の差動データ伝送において、差動データ伝送に使われない（外部の伝送ラインには接続されない）第３のコイル１３と接続する第５、第６の外部電極１３ａ、１３ｂの両方または一方に、以下に説明するような素子やグランドと接続させることによって、差動信号の損失特性を劣化させることなく、コモンモードノイズの減衰特性を調整することができる。

図７に示すように、第３のコイル１３の一端部と接続する第５の外部電極１３ａに、もう一本のカメラモジュール１６の伝送ライン１９と接続させ、かつこの伝送ライン１９をグランドに接続させてもよい。このような構成において、コモンモードノイズが侵入してきた場合には、第１のコイル１１または第２のコイル１２と第３のコイル１３との間で発生する容量成分によって高周波のコモンモードノイズをグランドにバイパスさせることができるため、図８に示すように、より高周波領域のコモンモードノイズの減衰特性を向上させることができ、また、これにより、広い周波数帯域でコモンモードノイズを減衰させることもできる。

さらに、図９に示すように、第５の外部電極１３ａを直接グランドに接続すれば、上記効果に加え、コモンモードノイズをメインＩＣ１５側の実装基板のグランド側に逃がすことができる。また、カメラモジュール１６側のグランドとメインＩＣ１５側のグランドをフェライト等の磁性体を含むインピーダンス素子などで接続することによってグランドを高周波領域で分離しておけば、カメラモジュール１６側に接続されたフレキシブルケーブルのグランド線にノイズが還流することなく、フレキシブルケーブルからのノイズ放射をより低減できる効果がある。

なお、図１０に示すように、グランドと第５の外部電極１３ａとの間にコンデンサＣ１を接続してもよい。コンデンサＣ１の容量を調整することによって、第３のコイル１３のグランド接続に周波数依存を持たせることができるため、減衰極の周波数を調整できる。

図１１に、図１０に示す実装構造において、コンデンサＣ１の容量を所定の値にしたときの、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す。図８で２ＧＨｚ近傍に現れていたコモンモードノイズの減衰極が、３ＧＨｚ付近に調整されることで広帯域のコモンモードノイズ特性を得ることができる。コンデンサＣ１の容量を変化させると、１ＧＨｚ近傍の減衰極とは別のもう１つの減衰極となる周波数も変化させて調整することができる。

さらに、図１２に示すように、グランドと第５の外部電極１３ａとの間にさらにインダクタＬ１を接続してもよい。コンデンサＣ１の周波数特性と共振周波数が変動するため、より低周波領域で減衰極ができ、これにより、低い周波領域においても広い周波数帯域でコモンモードノイズを減衰させることができる。

そしてさらに、図１３に示すように、コンデンサＣ１を介して第５の外部電極１３ａがグランド接続されている場合、さらに第３のコイル１３の他端部と接続する第６の外部電極１３ｂを、直接グランドに接続してもよい。

図１３の構成において、図１４に示すように、第６の外部電極１３ｂとグランドとの間に抵抗器Ｒ１を接続してもよい。コモンモードノイズ減衰特性の一つ目の減衰極と２つめの減衰極の間に発生する反共振点を抑制できるため、広い周波数帯域でコモンモードノイズを減衰させることができる。

（実施の形態２）
図１５は本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図である。なお、この本発明の実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しており、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２が上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、図１５に示すように、第５の外部電極１３ａにスタブ（オープンスタブ）２０を接続した点である。

図１５に示す実装構造では、スタブ２０のインピーダンスの周波数依存性、すなわち周波数軸でみた周期性により、高周波帯域で複数の減衰極が得られる。

図１６に、図１５に示す本発明の実施の形態２におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造で、Ｄ−ＰＨＹ規格の信号が出力された場合のコモンモードノイズと差動信号の減衰特性を示す。高周波帯域のコモンモードノイズで複数の減衰極が現れていることが分かる。

また、図１７に示すように、スタブ２０の先端にグランドを接続したショートスタブ２０ａを形成してもよい。図１５の効果に加えて、さらに、低周波帯域でも減衰極が得られる。

図１５の構成において、図１８に示すように、さらに第６の外部電極１３ｂにグランドを接続してもよい。高周波帯域で複数の減衰極が得られ、低周波帯域でも減衰極が得られる。

さらに、図１９に示すように、第６の外部電極１３ｂとグランドとの間に抵抗器Ｒ２を接続してもよい。減衰が大きくなる極と極の間に発生する反共振点を抑制できるため、広い周波数帯域でコモンモードノイズを減衰させることができる。

上記図１５〜図１９で示したスタブ２０、２０ａを接続したものは、外付け部品が不要
となる。

また、スタブ２０、２０ａの長さを調整することによって、減衰極となる周波数を調整することができる。

なお、スタブ２０、２０ａは、伝送路の配線パターンをそのまま用い、ノイズに効果的な長さに調整することができる。

また、上記図３、図４、図８、図１１、図１６に示すように、本発明の実施の形態１、２におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造は、第５、第６の外部電極１３ａ、１３ｂに接続するものを変化させても、第１のコイル１１、第２のコイル１２の磁気結合への影響が少なく差動モードの損失特性はほとんど変化せず、Ｄ−ＰＨＹ規格の差動信号を劣化させず、電子機器のコモンモードノイズ状況に応じてコモンモードノイズ減衰特性を調整できる。

なお、図１３、図１４、図１８、図１９において、第６の外部電極１３ｂに接続するグランドと、カメラモジュール１６に接続するグランドについて、図７に示すようにグランドを共通化してもよい。また図９に代表されるような第６の外部電極１３ｂをオープンにした実施例の場合、第５の外部電極１３ａをオープンとし第６の外部電極１３ｂに素子やグランド接続させた場合でも同様の効果が得られる。

また、Ｃ−ＰＨＹ規格の３線一組に適応した６端子フィルタについて説明したが、Ｃ−ＰＨＹ規格の３線二組に適応した１２端子フィルタとなるアレイタイプでもよい。

さらに、実施の形態１、２では、カメラモジュール１６とメインＩＣ１５との実施例を示したが、ディスプレイに代表されるようなメインＩＣ１５とＭＩＰＩのＣ−ＰＨＹ規格及びＤ−ＰＨＹ規格に準じたデバイス間の伝送においても適用される。

そして、第１のコイル１１、第２のコイル１２、第３のコイル１３のおのおのの構成は、２つ以上のコイル導体を直列接続したもの、あるいは、２つ以上のコイル導体を並列接続したもので構成されたものでもよい。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタの実装構造は、Ｃ−ＰＨＹ規格、Ｄ−ＰＨＹ規格の両方に適用できるという効果を有するものであり、特にデジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等に使用される小形で薄型のコモンモードノイズフィルタ等において有用となるものである。

１１ 第１のコイル
１１ａ 第１の外部電極
１１ｂ 第２の外部電極
１２ 第２のコイル
１２ａ 第３の外部電極
１２ｂ 第４の外部電極
１３ 第３のコイル
１３ａ 第５の外部電極
１３ｂ 第６の外部電極
１４ 積層体
１５ メインＩＣ
１６ カメラモジュール
１７、１８ 伝送ライン
１９ カメラモジュールの伝送ライン
２０、２０ａ スタブ

Claims (12)

1. 互いに独立した第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルを内包した積層体と、前記第１〜第３のコイルの両端部にそれぞれ接続された第１〜第６の外部電極とを備え、前記第１〜第３のコイルの互いのそれぞれの距離を略同一とし、前記第１〜第３のコイルの長さを略同一とし、前記第１、第２のコイルの両端部にそれぞれ接続された前記第１〜第４の外部電極を、メインＩＣとカメラモジュールを接続する伝送ラインに接続したコモンモードノイズフィルタの実装構造。
2. 前記第３のコイルの両端部に接続された前記第５、第６の外部電極を、前記伝送ラインに接続しないようした請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
3. 前記第３のコイルの一端部に接続された前記第５の外部電極を、前記カメラモジュールと接続する伝送ラインに接続し、前記第５の外部電極とこの前記伝送ラインとの間にグランドを接続した請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
4. 前記第３のコイルの一端部に接続された前記第５の外部電極を、直接グランドに接続した請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
5. 前記第５の外部電極と前記グランドとの間にコンデンサを接続した請求項４に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
6. 前記第５の外部電極と前記グランドとの間にインダクタを接続した請求項５に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
7. 前記第３のコイルの他端部に接続された前記第６の外部電極を、直接グランドに接続した請求項５に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
8. 前記第６の外部電極と前記グランドとの間に抵抗器を接続した請求項７に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
9. 前記第３のコイルの一端部に接続された前記第５の外部電極を、オープンスタブに接続した請求項１に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
10. 前記第３のコイルの他端部に接続された前記第６の外部電極を、直接グランドに接続した請求項９に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
11. 前記第６の外部電極と前記グランドとの間に抵抗器を接続した請求項１０に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。
12. 前記オープンスタブの先端部にグランドを接続した請求項９に記載のコモンモードノイズフィルタの実装構造。