CN105869826A - 高频用扼流圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有宽带的特性且容易制造和安装的高频用扼流圈。本发明的高频用扼流圈具有：基板(21)；线圈主体(25)，在该基板(21)的一面(21a)侧，由导体呈涡旋状图案形成数圈；电阻体(30、40)，以连接线圈主体(25)的不同的圈的导体之间的方式图案形成，并抑制由所述导体之间的线间电容或寄生电容引起的共振，另外，基板(21)的下表面侧(21b)突出设置有设置基板用脚部(22)，减少了线圈主体(25)与设置面之间的寄生电容。

Description

高频用扼流圈及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于实现具有宽带的特性且容易制造和安装的高频用扼流圈(以下，记为RFC)的技术。

背景技术

RFC具有使直流电通过且对频率高的交流电(高频)显示出高阻抗的特性，主要用于高频的增幅器和驱动器等的电源供给电路和偏置供给电路等。

如上所述，为了在用于分离交流电和直流电的RFC获得宽带平稳的特性，需要抑制在使用频带内的共振，作为其结构，已知有以往将磁体或电波吸收体用作芯材，并在其磁芯的外周卷绕导线的圆锥结构(例如专利文献1)。

专利文献1：日本专利申请2004-266047号公报

然而，如上所述，在磁芯上卷绕导线的圆锥结构的RFC中，因需要无间隙地紧密地卷绕导线以免被解开而不易制造，当将导线的前端连接于其它电路的情况下，利用焊接材料或粘结剂进行布线，但是需要预先剥离绝缘体的包覆，包括固定部件在内的安装作业非常麻烦。

发明内容

本发明的目的在于解决该问题，并提供一种具有宽带的特性且容易制造和安装的RFC。

为了实现所述目的，本发明的权利要求1的高频用扼流圈具有：

基板(21)；

线圈主体(25)，在该基板的一面侧，由导体呈涡旋状图案形成数圈；

电阻体(30、40、30a～30c、40a～40c、50、60)，以连接所述线圈主体的不同的圈的导体之间的方式图案形成，并抑制由该导体之间的线间电容、寄生电容引起的共振。

并且，本发明的权利要求2的高频用扼流圈，在权利要求1所述的高频用扼流圈中，

在所述基板的所述一面侧的相反的一面，突出设置有设置基板用脚部(22)。

并且，本发明的权利要求3的高频用扼流圈的制造方法，其特征在于，包括：

在基板的一面侧图案形成电阻体的阶段；及

在所述基板的一面侧，设置呈涡旋状图案形成数圈导体的线圈主体，并通过所述电阻体来连接该线圈主体的不同的圈的导体之间的阶段。

发明效果

如此，本发明的高频用扼流圈的结构为如下，用电阻体来连接在基板的一面侧呈涡旋状图案形成有数圈导体的线圈主体的不同的圈的导体之间，从而抑制由导体之间的线间容量、寄生电容引起的共振，由此仅通过对基板的薄膜图案处理就能够简单地进行制造，而且能够通过引线接合来连接图案形成于基板上的线圈主体的两端与其它电路之间，并能够非常容易地进行安装。

并且，由于在基板的相反的一面侧突出设置有设置基板用脚部，因此基板的相反的一面与设置面之间形成有空气层，并能够减少线圈主体与设置面之间的寄生电容，能够进一步有效地防止由寄生电容引起的使用频带内的共振。

附图说明

图1(a)、图1(b)是表示本发明的实施方式的结构的图。

图2是包括电阻体的RFC的等效电路。

图3是表示实施方式的RFC和以往结构的RFC的特性的图。

图4是表示在实施方式的RFC中不存在电阻体时的特性的图。

图5是在实施方式的RFC中在内侧也设置有电阻体时的特性的图。

图6(a)-图6(e)是用于说明实施方式的RFC的制造方法的图。

图7是表示减少电阻体的个数的结构的图。

图8是表示增加电阻体的个数的结构的图。

图9是表示以两个导体单位设置电阻体的例子的图。

图中：20-RFC(高频用扼流圈)，21-基板，22-脚部，25-线圈主体，25a，25b-端子部，30、40、30a～30c、40a～40c、50、60-电阻体。

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1表示应用本发明的RFC20的结构。

该RFC20用于实现从数10MHz到60GHz左右稳定的高频阻止特性，如图1(a)的俯视图所示，具有：基板21，具有规定的厚度且外形呈大致正方形；线圈主体25，在基板21的上面侧21a的中央，由导体呈涡旋状图案形成有数圈；及电阻体30、40，以连接线圈主体25的不同的圈的导体之间的方式被图案形成。

基板21由绝缘体、感应电正切(损失)小且相对介电常数小的(接近于3)材料例如由石英玻璃或特氟龙(注册商标)等形成为1边为0.8mm左右，厚度为0.2mm左右，如图1(b)的前视图所示，在其下表面侧21b的四角，以与基板21的厚度相同程度的高度突出设置有设置基板用脚部22。

如此，由于在基板21的下表面侧21b突出设置有设置基板用脚部22，因此在基板21的下表面侧21b与设置面之间形成空气层，能够减少线圈主体25与设置面之间的寄生电容，并能够进一步有效地防止由寄生电容引起的使用频带内的共振。在此，脚部22由与基板21相同的材料形成，但是也可以由感应电正切(损失)小且相对介电常数小的其它材料形成。另外，脚部22的位置优选设置在避开线圈主体25的磁通量集中的基板中央部的位置，理想的是最好能够设置在不与线圈主体25重叠的位置，以免增加寄生电容。

线圈主体25的导体例如将金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等作为材料，并以规定宽度(例如25μm)、规定间隙(例如15μm)，从基板21的上表面21a的中心部到外缘沿外形呈四角形的涡旋状形成有规定圈(例如8圈)，在其最内端和最外端设置有宽度和长度形成为较宽的端子部25a、25b，以便通过引线接合容易进行连接。

并且，在基板21的上表面21a设置有电阻体30、40，该电阻体30、40沿着从线圈主体25的中心以与基板21的1边和其对边正交的方式延伸的线被图案形成。电阻体30、40例如将氮化钽(Ta₂N)、镍铬(NiCr)、氧化硅(SiO₂)等作为材料，并以规定宽度(例如15μm)、规定厚度(例如0.01μm)、以连接线圈主体25的不同的圈的导体之间的长度被图案形成，在此，以规定电阻(几百Ω)连接线圈主体25外侧的4根相邻的导体之间。通过用该比较低的电阻来连接线圈主体25的导体之间，能够抑制由导体的电感和线间电容或寄生电容引起的共振，作为RFC能够获得宽带的特性。

图2以等效的方式表示该RFC20的电路，在线圈主体25上设置有多个抽头，将它们之间用电阻体30、40的电阻分R1、R2、R3来连接，与每1圈的导体长度较短的部分相比，在较长的部分集中连接有电阻成分。这是因为在每1圈的导体长度较短的部分，线间电容或寄生电容也变少，由此引起的共振频率超过使用频带，因此能够忽略其影响，但是在每1圈的导体长度较长的部分，为了防止因线间电容或寄生电容也增多而引起的共振频率在使用频带内，因此出现无法忽略的影响。

图3表示以往结构的RFC和上述结构的RFC20的特性。该特性为在50Ω的传输线路(例如微带线路)的主线路导体与接地导体之间并联连接作为测定对象的RFC时，测定传输线路的输入输出之间的损失(S₂₁)的结果。

以往结构的RFC的尺寸为，将粗细度约为0.05mm的包覆铜线围绕磁芯紧密地缠绕10圈，较细的一方直径约为0.2mm，较粗的一方直径约为1mm，线圈高度为0.5mm。

并且，上述结构的RFC20中，基板21设为石英玻璃材料、外形(横×纵)为0.8×0.75mm、厚度为0.2mm，线圈主体25设为导体材料金(Au)、导体宽度25μm、导体之间间隙15μm、卷数8圈，电阻体30、40将氮化钽(Ta₂N)作为材料、宽度为15μm、厚度为0.01μm，并具有线圈主体25的4根导体分量的宽度25μm×4和其4根导体之间的间隙15μm×3共计145μm的长度，用约200Ω的电阻来连接线圈主体25的外侧4圈分量的各导体之间。另外，单独的电阻体30、40的每单位长度的电阻值在整个长度上均一，而与线圈主体25的导体重叠部分的电阻值因导体而成为接近0Ω的低电阻，只有导体与导体之间保持200Ω的电阻值。

如图3所示，实施方式的RFC20的特性G和以往结构的RFC的特性F，均从下限频率40MHz到60GHz在－3dB的范围内，可获得几乎相同的特性。从而，与可获得相同的频率特性的以往结构的RFC相比，实施方式的RFC20仅通过在基板21上图案形成线圈主体25的导体或电阻体30、40便能够简单地进行制造，并且，仅通过在线圈主体25的两端进行引线接合便能够简单地进行安装，因此非常容易使用。

图4表示实施方式的RFC20的特性G、省略电阻体30、40时的特性G′，当不存在电阻体30、40的情况下，通过认为是由导体之间的线间电容和寄生电容引起的共振而产生多个较深的深度点判断无法获得如特性G那样的宽带特性。

并且，图5表示在改变由电阻体连接的线圈主体25的圈位置(改变电阻体30、40的长度)时的RFC20的特性的变化，示出如下特性：特性Ga，用电阻体30、40来连接外侧6根导体之间；特性Gb，用电阻体30、40来连接外侧5根导体之间；特性G，如上所述，用电阻体30、40来连接外侧4根导体之间；特性Gc，用电阻体30、40来连接外侧3根导体之间；及不存在电阻体30、40的情况的特性G′。

从该图明确可知，在用电阻体来连接线圈主体25的外侧4根导体之间的状态下，并未产生根据内侧导体之间是否被电阻连接而产生的显著的特性差，判定基于电阻体的共振抑制作用主要针对外侧导体之间的连接。并且，用电阻体仅连接外侧3根导体之间的特性Gc中出现较浅的深度点，因此在上述尺寸、材质的RFC20的情况下，优选用电阻体连接外侧3根以上是比较有效的，可推定最好用电阻体连接外侧4根导体之间。

接着，根据图6简单地说明上述结构的RFC20的制造方法。

首先，如图6(a)所示，准备由石英玻璃材料构成的规定厚度的基板21，如图6(b)所示，在基板上表面21a，以0.01μm的厚度形成成为电阻体30、40的材料的氮化钽(Ta₂N)层100。另外，在图6中放大表示电阻体30、40、线圈主体25以及其材料的厚度。

接着，对成为电阻体30、40的部分进行掩膜处理，从而去除不需要的氮化钽(Ta₂N)层，如图6(c)所示，以宽度15μm、长度145μm(25×4+15×3)图案形成电阻体30、40。

接着，如图6(d)所示，以8μm的厚度形成成为线圈主体25的材料的金(Au)层101。

最后，对成为线圈主体25的涡旋状部分进行掩膜处理，从而去除不需要的金(Au)层，如图6(e)所示，在包括电阻体30、40的两端的4个部位，以外侧4根导体交差的状态图案形成线圈主体25。另外，实际上，在大的基板上形成多组电阻体和线圈主体的图案之后，通过切断该基板而一次制造大量的RFC20。另外，通过将用不同于基板21的部件制造的部件粘结于基板21的下表面侧的方法、或者对基板21的下表面侧留下其四角部而进行切削等方法能够制造脚部22。

上述RFC20的基板21、线圈主体25、电阻体30、40的材质、形状、宽度、厚度等尺寸为一个例子，并不限定本发明，可以组合上述以外的不同的材质或形状，也可以任意改变宽度或厚度等尺寸。

并且，在上述实施方式中使用了2组电阻体30、40，但是例如当线圈主体25的电感较小(卷数较少的情况)时，如图7所示，能够用1组电阻体30来连接外侧3根导体之间而抑制共振，相反，当电感较大(卷数较多的情况)时，如图8所示，能够用4组(也可以为3组)电阻体30、40、50、60来连接外侧5根导体之间而抑制共振。

并且，在上述实施方式中，通过与线圈主体25的4根相邻的导体以直线的方式交差的1个电阻体30、40来连接导体之间，但是连接导体之间的电阻体的配置是任意的，例如如图9所示，也可以将两个相邻的导体之间作为连接单位，用电阻体30a～30c、40a～40c进行连接。并且，电阻体无需连接相邻的导体之间，也可以以横跨导体的方式相隔连接。

并且，在上述实施方式中，线圈主体形成为四角形的涡旋状，但是也可以形成为圆形、6角形、8角形等多角形的涡旋。

Claims (9)

1.一种高频用扼流圈，由基板(21)和线圈主体(25)构成，该线圈主体(25)由在所述基板的一面侧呈涡旋状图案形成数圈的导体构成，其中，

在所述基板的一面侧，具有以连接所述线圈主体的不同的圈的导体之间的方式图案形成的电阻体(30、40、30a～30c、40a～40c、50、60)。

2.根据权利要求1所述的高频用扼流圈，其特征在于，

所述电阻体抑制由所述导体之间的线间电容或寄生电容引起的共振。

3.根据权利要求1或2所述的高频用扼流圈，其特征在于，

还具有在所述线圈主体的最内端和最外端图案形成的引线接合用端子部(25a、25b)。

4.根据权利要求1至3所述的高频用扼流圈，其特征在于，

所述基板由绝缘体构成，

所述电阻体为等效的电阻成分。

5.根据权利要求1至4所述的高频用扼流圈，其特征在于，

所述电阻体连接所述线圈主体的最外周的导体和比所述最外周的导体更靠近内侧的导体。

6.根据权利要求5所述的高频用扼流圈，其特征在于，

通过所述电阻体而被连接的导体为3根以上。

7.根据权利要求1至6所述的高频用扼流圈，其特征在于，

所述电阻体为几百Ω。

8.根据权利要求1至7所述的高频用扼流圈，其特征在于，

在所述基板的所述一面侧的相反的一面，突出设置有设置基板用脚部(22)。

9.一种高频用扼流圈的制造方法，其特征在于，包括：

在由绝缘体构成的基板的一面侧图案形成电阻体的阶段；及

在所述基板的一面侧，设置由呈涡旋状图案形成数圈的导体构成的线圈主体，和在该线圈主体的最内端和最外端图案形成的引线接合用端子部，并且，通过所述电阻体，以等效的方式用电阻成分来连接该线圈主体的不同的圈的导体之间的阶段。