JP4096049B2 - FPC type common mode filter - Google Patents
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- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、通信機器やパソコン等のOA機器、ゲーム機等において高周波ノイズを除去するのに適したFPC(フレキシブル プリンテッド サーキット)型コモンモードフィルタ1で、特にノイズ除去率大、信号減衰小、広帯域、小型、薄型化をはかったFPC型コモンモードフィルタ1に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
現在、放送出力の増加、不法無線機の横行、高周波機器の普及等に伴い、電磁波の環境は益々悪化の一途をたどっている。高周波ノイズに対する解決策としては、種々提案されているが、主としてコイルを利用したフィルタが一般的である。近年の電子機器は、小型化、低価格化が求められており、そのような背景からフィルタにおいても例外ではない。効果的なフィルタとしては、例えばコモンモードフィルタが挙げられ、図4において説明する。図4は、従来技術から本発明技術までの技術の流れについてまとめた概要説明図である。図から明らかなように、図4−(1)は、コモンモードフィルタの最も基本的な構造である。ノーマルモードでは、図4−(1)中の磁束が( 1 )方向に発生し、磁束が互いに打ち消され、全くインダクタンスとして作用せず信号減衰が無い状態となる。コモンモードでは、図4−(1)の磁束が( 2 )の方向に発生し、二つのインダクタンス作用により、インピーダンスが大きくなり、信号減衰(ノイズ減衰)が大きくなる。図4−(2)は、二つにわけられたコイルをバイファイラ(並列)巻きにすることで巻き数を増やし、インダクタンスを更に大きくすることができ且つ漏洩インダクタンスの低減を狙った構造である。図4−(3)は、一対のTP(対撚り)線をバイファイラ巻きにすることで、クロストークの改善をはかった構造である。図4−(4)は、高域周波数帯では、巻線間容量の影響によるノイズ減衰量低下の改善を狙った扁平構造である。図4−(5)は、小型、薄型化を狙い、研究開発が著しい高磁性体シートにTPバイファイラをした構造である。
(1)しかしながら、従来からのコモンモードフィルタは、高透磁率材に線材を巻き付けるため、巻線の巻き付け位置のばらつきが、インダクタンスのばらつきとなり、ノーマルモードにおいて、完全に磁束が打ち消されるようにするには困難である。コモンモードにおいても減衰量のばらつきが大きく不安定なものとなる。
(2)磁性体については、最近高周波ノイズのフィルタが市場に提供されてきているが、高周波用の磁心となると、高周波磁化に伴う各種の損失が問題となる。
(3)高周波特性は、磁心の構造、巻き構造によっても支配される。
磁心構造は、閉磁路構造が漏洩インダクタンスがなく高周波対応とするために最も適しており、トロイダルコア(図4−(1)、(2)参照)、巻線間容量を考慮した扁平トロイダルコア(図4−(4)参照)等がある。巻き構造について、図4−(2)、(3)のようにバイファイラ巻き、対撚りのバイファイラ巻き等により、クロストークは改善される。いずれにしても、高周波領域に対するフィルタについては、以下の技術的課題が残されていた。
1.漏洩インダクタンスが無く、1対内インダクタンスのばらつきが小さい。
2.巻線間容量が小さい。
3.チャンネル間クロストークが小さい。
4.低損失。
5.高周波数で高透磁率、高抵抗。
【0003】
【発明が解決するための手段及び作用】
本発明は、これらの欠点を解決する為に、鋭意検討した結果、通信機器やパソコン等のOA機器、ゲーム機等のインタフェース用コネクタ等に使用されるFPC型コモンモードフィルタ1に関し、ノイズ除去率大、信号減衰小、広帯域、小型、薄型化をはかったFPC型コモンモードフィルタ1の提供を目的としてなされたもので、その要旨とするところは、第1番目としては、表面が絶縁された箔板、薄膜の高透磁率材を多層化した高磁性体シート層に、平行パターン部とTP(対撚り)パターン部からなる信号パターン部を有する二つのFPC層3で挟み込むと同時に前記FPC層の信号パターン部に接続信号線で接続し、前記多層化した高磁性体シート層の周りに、FPC信号パターン部と接続信号線で巻き付けたFPC型コモンモードフィルタ1であり、第2番目としては、第1番目の高磁性体シート層として、高透磁率線をラミネートし、多線条化したFPC型コモンモードフィルタ1であり、第3番目としては、第1番目の高磁性体シート層として、各種箔板、薄膜の高透磁率材を組み合わせたFPC型コモンモードフィルタ1である。
【0004】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。図1(イ)は、本発明の代表的な第一実施例で、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の部分斜視図である。図1(ロ)は、本発明の代表的な第二実施例で、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の平面図と断面図である。図から明らかなように、表面が絶縁された箔板、薄膜の高透磁率材を多層化した高磁性体シート層に、平行パターン部とTP(対撚り)パターン部からなる信号パターン部を有する二つのFPC層3で挟み込むと同時に前記FPC層の信号パターン部にスルホールやバンプやジャンパー線等の接続信号線で接続し、前記多層化した高磁性体シート層の周りに、FPC信号パターン部と接続信号線で巻き付けたFPC型コモンモードフィルタ1である。ここで、本発明の接続手段としては、スルホールやバンプやジャンパー線等を設計に応じて、適宜使用すれば良い。FPC層3は、通常の絶縁フィルム、接着剤、銅箔パターン部、接着剤、絶縁フィルムで順次重ね合わせたものからなる。更に、FPC層3の(1)上のパターンとFPC層3の(2)上のパターンはスルホールで接続されているので、ツイストペアパターンが形成される。従って、図から明らかなように、FPC層3の(1)と(2)を重ね合わせることにより平行パターン部も形成されることになる。微細パターン構造の場合、FPC層3の(1)、(2)と(3)、(4)の接続にはバンプを使用すれば良い。次に、平行パターン部をTP(対撚り)パターン部4に変えたものは、クロストークの点で好ましい結果を示した。図1(イ)において、縁側部と窓抜き部分は、FPC層3(1)、(2)とFPC層3(3)、(4)をスルーホール構成とし、導通を図ることで見掛け高透磁率箔にTP線を巻き付けるようにパターンを形成する。このように、本発明は、TPパターンで構成されているので、クロストークの影響を抑えることができる。図2は、本発明の代表的な第一実施例で、モジュラジャック7に本発明のFPC型コモンモードフィルタ1を搭載する実装工程の説明図で、コモンモードチョークコイル(信号電流にはコイルとして働かず、ノイズについてはコイルとして働く)として利用した例である。始めに、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1に出力コネクタ10を半田付けする。次に、モジュラジャック7の半田付けと足をカットしてから、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1を折り曲げる。その後、基板取り付け足9、ジャックの足、出力コネクタ10の足をハード基板8に搭載する。その後、プラグが矢印方向から挿入して、嵌合する。以上のことから明らかなように、モジュラジャック7にFPC型コモンモードフィルタ1を折り曲げ、重ね合わせて実装したことを特徴とするFPC型コモンモードフィルタ1である。ここでは、代表的なモジュラジャック7を例にとり説明してきたが、各種コネクタに適用可能であることはいうまでもない。伝送媒体を流れる信号は、モジュラジャック7の出力ピンよりFPC型コモンモードチョークを介して出力されるが、図のようにTPパターンを構成しているため隣のチャンネル、曲げ重ね部におけるクロストークの影響は軽減されている。従って、図から明らかなように、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1は、モジュラジャック7のハウジングに添わせているのでコンパクトに実装することが可能となる。また、FPC化による小型、軽量化の実現により、コネクタ内埋め込みも可能である。図3(1)は、本発明の実施例で、異なる透磁率箔板を積層した場合の高磁性体シート2の実施例である。f特の違う高透磁率材料を積み重ねることで、(イ)より周波数f1までは(1)透磁率μ1箔板によるインダクタンス、周波数f2までは(2)透磁率μ2箔板によるインダクタンス、周波数f3までは(3)透磁率μ3箔板によるインダクタンス効果が得られる。このように、幾つかの透磁率箔板或いは、薄膜のシートを組み合わせることで、広帯域対応が可能となる。図3(2)は、本発明の実施例で、図3(1)と同様に異なる透磁率箔板或いは薄膜を直列接続し、低域でインダクタンスをより大きくするのに対応を可能にした。図3(3)は、本発明の実施例で、板厚t1、透磁率μL1のものと板厚t2、透磁率μL2のものを多層にした構造を示し、(ロ)にμL1、μL2のf特を示す。μL1のf特がのびない原因としては渦電流損が考えられ、渦電流損は板厚の二乗に比例することから、板厚を薄くしf特をのばす対策がうたれている。箔板を薄膜化したシートに換え、重ねることによって高域化することが可能となる。また、高透磁率材料を使用することで、(ハ)のようにインダクタンスとしてのf特をのばすことが実現される。図3(4)は、本発明の実施例で、更に渦電流損低減を考慮した構造で箔板、薄膜化したシートに代わって高透磁率線をラミネートし、多線条化した場合の高磁性体シート2の実施例である。一般的に、高磁性体材料は、周波数による劣化が大きく、それをフィルタ材として利用する場合、高域劣化は顕著である。高周波での劣化対策としては、渦電流損については箔板に構成するとか、または多線条シートをコア材として使用することにより、高域特性を改善することが可能となる。本発明の高磁性体シート2としては、代表的な例としてアモルファス系の高磁性体を使用した。以上のような構造であるので、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1と従来の場合で比較した結果、従来のものに比べ量産性に富んでいるばかりでなく、安定した特性を有する。
【0005】
本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の使用実施例では、代表的なモジュラジャック7を代表例にとり説明してきたがこれに限るものではなく、インタフェースコネクタ等幅広い応用が可能である。このように絶縁フィルムや銅箔パターン部、TPパターン部4等本発明の範囲内で各種の変形を含むものであることはいうまでもない。
【0006】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1は、
1.ノイズ除去率大。
2.信号減衰小。
3.広帯域。
4.小型、薄型。
5.安定した特性と量産性に富む。
という優れた効果があるので、その工業的価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (イ)は、本発明の代表的な第一実施例で、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の部分斜視図。
(ロ)は、本発明の代表的な第二実施例で、本発明のFPC型コモンモードフィルタ1の平面図と断面図。
【図2】 本発明の代表的な第二実施例で、モジュラジャック7に本発明のFPC型コモンモードフィルタ1を搭載する実装工程の説明図。
【図3】 (1)は、本発明の実施例で、異なる透磁率箔板を積層した場合の高磁性体シート2。(2)は、本発明の実施例で、異なる透磁率箔板を直列接続した場合の高磁性体シート2。(イ)は、(1)、(2)の磁性体のμ−f特性図。(3)は、本発明の実施例で、板厚が同じで、積層した場合と積層しない場合の高磁性体シート2。(ロ)は、(3)構造におけるμ−f特性図。(ハ)は、(3)構造におけるL−f特性図。(4)は、本発明の実施例で、高透磁率線をラミネートし、多線条化した場合の高磁性体シート2。
【図4】 従来技術から本発明技術までの技術的流れをまとめた概要説明図。
【符号の説明】
1 本発明のFPC型コモンモードフィルタ
2 高磁性体シート
3 FPC層
4 TP(ツイストペア)パターン部
5 モジュラジャックピン挿入孔
6 出力コネクタ挿入孔
7 モジュラジャック
8 ハード基板
9 基板取り付け足
10 出力コネクタ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention is an FPC (flexible printed circuit) type
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
At present, the environment of electromagnetic waves is getting worse and worse with increasing broadcast output, rampant illegal radios and the spread of high frequency equipment. Various solutions for high-frequency noise have been proposed, but a filter mainly using a coil is generally used. In recent years, electronic devices are required to be reduced in size and price, and the filter is no exception from such background. An effective filter is, for example, a common mode filter, which will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic explanatory diagram summarizing the technical flow from the prior art to the present invention. As is apparent from FIG. 4, FIG. 4- (1) is the most basic structure of the common mode filter. In the normal mode, the magnetic flux in FIG. 4- (1) is generated in the ( 1 ) direction, the magnetic fluxes cancel each other, and there is no signal attenuation without acting as an inductance at all. In the common mode, the magnetic flux shown in FIG. 4- (1) is generated in the direction ( 2 ) , and the impedance increases due to two inductance actions, and the signal attenuation (noise attenuation) increases. FIG. 4- (2) shows a structure in which the number of turns can be increased by making the coil divided into two into a bifilar (parallel) winding, the inductance can be further increased, and leakage inductance can be reduced. FIG. 4- (3) shows a structure in which crosstalk is improved by winding a pair of TP (pair-twisted) wires into bifilar winding. FIG. 4- (4) shows a flat structure aimed at improving the reduction in noise attenuation due to the influence of the interwinding capacitance in the high frequency band. FIG. 4- (5) shows a structure in which a TP bifilar is applied to a highly magnetic sheet that is remarkably researched and developed with the aim of reducing size and thickness.
(1) However, since the conventional common mode filter winds the wire around the high permeability material, the variation in the winding position of the winding becomes the variation in inductance, and the magnetic flux is completely canceled in the normal mode. It is difficult. Even in the common mode, the variation in attenuation is large and unstable.
(2) For magnetic materials, high frequency noise filters have recently been provided to the market. However, when a magnetic core for high frequency is used, various losses associated with high frequency magnetization become a problem.
(3) The high frequency characteristics are also governed by the structure of the magnetic core and the winding structure.
The magnetic core structure is most suitable for a closed magnetic circuit structure with no leakage inductance and high frequency compatibility, and a toroidal core (see FIGS. 4 (1) and (2)), a flat toroidal core considering the interwinding capacitance ( (See FIG. 4- (4)). With respect to the winding structure, crosstalk is improved by bifilar winding, bi-twisted bifilar winding, etc. as shown in FIGS. In any case, the following technical problems remain in the filter for the high frequency region.
1. There is no leakage inductance, and the variation of the in-inductance is small.
2. The winding capacity is small.
3. Low crosstalk between channels.
4). Low loss.
5. High permeability, high resistance at high frequency.
[0003]
Means and Action for Solving the Invention
The present invention, as a result of extensive studies to solve these drawbacks, relates to an FPC type
[0004]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the FPC type
[0005]
In the embodiment in which the FPC type
[0006]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the FPC type
1. High noise reduction rate.
2. Small signal attenuation.
3. Broadband.
4). Small and thin.
5. Rich in stable characteristics and mass productivity.
Therefore, its industrial value is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a partial perspective view of an FPC type
(B) is a typical second embodiment of the present invention, and is a plan view and a sectional view of the FPC type
FIG. 2 is an explanatory view of a mounting process in which the FPC type
FIG. 3 (1) is a high
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram summarizing the technical flow from the prior art to the technology of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 FPC type common mode filter of the
10 Output connector
Claims (3)
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