CN108573801A

CN108573801A - 扼流圈装配基板

Info

Publication number: CN108573801A
Application number: CN201810144993.8A
Authority: CN
Inventors: 神园隆司
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2038-02-12
Also published as: JP2018152448A; CN108573801B

Abstract

本发明提供一种能够在电路基板上高密度地装配包含扼流圈的多个组件，并且能够抑制由寄生电容引起的高频特性劣化的扼流圈装配基板。一种扼流圈装配基板(1)，其包含扼流圈(10)及装配有扼流圈(10)的电路基板(30)，所述扼流圈(10)具有：主体部(11)，埋入有线圈状的导体部；及外部电极(12、13)，分别以覆盖主体部(11)的长边方向的两端部的方式设置且电连接于导体部的两端；其中，外部电极(12)在长边方向相对于电路基板(30)垂直的状态下电连接于电路基板(30)。

Description

扼流圈装配基板

技术领域

本发明涉及一种扼流圈装配基板，尤其涉及一种装配有偏置T用扼流圈的扼流圈装配基板。

背景技术

近几年，光学通信的高速化及大电容化加速发展，100Gbit/s的光学通信系统的引进十分活跃。加上，还大力开展针对下一代400Gbps光学通信系统的实用化的研发。在这些光学通信系统中采用的光收发器和测量仪器用高频电路中作为偏置T的应用大多使用层叠线圈等扼流圈(例如，参考专利文献1)。扼流圈具有使直流通过且对频率高的交流(高频)显示出高阻抗的特性。

如图8所示，扼流圈40与高频用扼流圈(以下，称为“RFC”)50等其他组件一起装配于电路基板60。扼流圈40在其长边方向相对于电路基板60平行的状态下，一对外部电极42、43电连接于电路基板60的焊盘电极62a、62b。符号63为焊料等接合剂。另外，以下将图8所示的现有的扼流圈的姿势称为“横向放置姿势”。

专利文献1：日本专利第5768782号公报

然而，近几年在光学通信系统中采用的高频电路中对小型化的要求逐步提高，使用了现有的横向放置姿势的扼流圈的电路中，逐渐出现无法充分应对该要求的问题。

并且，如图9所示，现有的横向放置姿势的扼流圈还存在与电路基板的接地面之间发生寄生电容而由该寄生电容引起的谐振导致使包含扼流圈的电路整体的频率特性恶化的问题。

发明内容

本发明是为了解决这种现有问题而完成的，其目的在于提供一种能够在电路基板上高密度地装配包含扼流圈的多个组件,并且能够抑制由寄生电容引起的高频特性劣化的扼流圈装配基板。

为了解决上述课题，本发明所涉及的扼流圈装配基板包含扼流圈及装配有所述扼流圈的电路基板，所述扼流圈具有：主体部，埋入有线圈状的导体部；及第1外部电极和第2外部电极，分别以覆盖所述主体部的长边方向的两端部的方式设置且电连接于所述导体部的两端，其中，该扼流圈装配基板为所述第1外部电极在所述长边方向相对于所述电路基板垂直的状态下电连接于所述电路基板的结构。

通过该结构，本发明所涉及的扼流圈装配基板能够在电路基板上高密度地安装包含扼流圈的多个组件，并且能够通过减少扼流圈与电路基板的地线之间的寄生电容来抑制由该寄生电容引起的高频特性的劣化。

并且，本发明所涉及的扼流圈装配基板可以是如下结构：高频用扼流圈装配于所述电路基板，所述扼流圈的所述第2外部电极通过引线接合而电连接于所述高频用扼流圈的最外端的所述端子部，其中，该高频用扼流圈具有：绝缘性基板；线圈主体，在所述绝缘性基板的一面侧，用导体形成有多圈螺旋状的图案；引线接合用端子部，在所述绝缘性基板的一面侧图案形成于所述线圈主体的最外端与最内端；及电阻体，在所述绝缘性基板的一面侧以电阻成分等效连接的方式图案形成于所述线圈主体的不同圈上的导体之间，且抑制由所述导体之间的线间电容、寄生电容引起的谐振。

通过该结构，本发明所涉及的扼流圈装配基板，通过引线接合能够轻松地将扼流圈与高频用扼流圈进行电连接。

并且，本发明所涉及的扼流圈装配基板中，所述扼流圈可以是长方体形状。

通过该结构，本发明所涉及的扼流圈装配基板能够使用可在市面上购得的扼流圈来构成。

并且，本发明所涉及的扼流圈装配基板可以是所述扼流圈的所述第2外部电极的上表面的高度与所述高频用扼流圈的最外端的所述端子部的高度相等的结构。

通过该结构，本发明所涉及的扼流圈装配基板中，扼流圈的第2外部电极与高频用扼流圈的最外端的端子部的接合面的高度一致，因此更容易进行引线接合。

发明效果

本发明提供一种能够在电路基板上高密度地装配包含扼流圈的多个组件，并且能够抑制由寄生电容引起的高频特性劣化的扼流圈装配基板。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的装配于扼流圈装配基板的扼流圈的结构的立体图。

图2(a)是概念性地表示扼流圈的轴心方向与长边方向平行的结构的主视图，图2(b)是概念性地表示扼流圈的轴心方向与长边方向垂直的结构的主视图。

图3(a)是表示本发明的一实施方式所涉及的扼流圈装配基板的结构的主视图，图3(b)是表示本发明的一实施方式所涉及的扼流圈装配基板的结构的俯视图。

图4是表示本发明的一实施方式所涉及的装配于扼流圈装配基板的扼流圈的等效电路图。

图5是表示包含纵向放置姿势的扼流圈与RFC的本发明的一实施方式所涉及的扼流圈装配基板的特性及包含横向放置姿势的扼流圈与RFC的现有扼流圈装配基板的特性的曲线图。

图6(a)是表示RFC的结构的俯视图，图6(b)是表示RFC的结构的主视图。

图7是RFC的等效电路图。

图8是表示现有的扼流圈装配基板的结构的主视图。

图9是现有的装配于扼流圈装配基板的扼流圈的等效电路图。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明所涉及的扼流圈装配基板的实施方式进行说明。另外，各附图上的各结构的尺寸比并不一定与实际的尺寸比一致。

如图1所示，本实施方式所涉及的装配于扼流圈装配基板的扼流圈10例如为众所周知的层叠线圈，其能够被用作偏置T电路用线圈。扼流圈10的长边方向的长度为1mm以下，长边方向与短边方向的长度之比及长边方向与高度方向的长度之比均为2:1左右。

扼流圈10具有长方体形状的主体部11、分别以覆盖主体部11的长边方向的两端部的方式设置的第1外部电极12及第2外部电极13。主体部11呈在铁素体等磁性材料的内部埋入有含有银(Ag)等金属的线圈状的导体部的结构。

如图2中概念性地所示，外部电极12、13分别电连接于线圈状的导体部14的两端。导体部14的轴心方向可以如图2(a)所示与主体部11的长边方向平行，也可以如图2(b)所示与长边方向垂直。

外部电极12、13由含银等金属的导体构成。在外部电极12、13的表面例如镀有金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)等。

如图3(a)及图3(b)所示，本实施方式的扼流圈装配基板1包含扼流圈10、高频用扼流圈(以下，称为“RFC”)20及装配有扼流圈10及RFC20的电路基板30。

RFC20为具有比扼流圈10的本身谐振频率高的本身谐振频率的例如螺旋型的线圈或圆锥型的线圈绕组，其能够用作偏置T电路用线圈。通过RFC20与扼流圈10串联连接，能够构成更宽频带的偏置T电路用线圈。

电路基板30例如为IC封装基板或印刷基板。在电路基板30装配有多个扼流圈10与RFC20的组合或其他组件31。

扼流圈10中外部电极12在其长边方向相对于电路基板30垂直的状态下电连接于电路基板30的焊盘电极32。另外，以下将图3所示的扼流圈10的姿势称为“纵向放置姿势”。

将扼流圈10设为纵向放置姿势，由此比以往更为减少电路基板30上的扼流圈的装配面积，因此能够在电路基板30上高密度地装配多个组件。

外部电极12通过焊料或粘结剂等接合剂33固定于电路基板30的焊盘电极32。作为焊料，例如能够采用金锡焊料、锡银铜焊料、铟焊料等。作为粘结剂，能够使用导电性粘结剂。

另外，在本实施方式的扼流圈装配基板1装配于另一个印刷基板等时，在回流焊工序中扼流圈装配基板1加热至250℃左右。该情况下，若作为接合剂33使用熔点为300℃左右的金锡焊料，则即使经过回流焊工序，扼流圈10的设置位置和姿势也不会变化，因此优选。

但是，图8所示的现有的横向放置姿势的扼流圈存在如下问题：当一对焊盘电极62a、62b上的焊料量的平衡性较差时，回流焊工序导致外部电极42、43中的一个从焊盘电极62a、62b浮起，而无法确保外部电极与焊盘电极的电连接等。相比之下，本实施方式中的纵向放置姿势的扼流圈10中，一对外部电极中只有外部电极12固定于焊盘电极32，因此外部电极12不会从焊盘电极32浮起，可确保外部电极与焊盘电极的电连接。并且，与以往相比，能够减少有关外部电极与焊盘电极的电连接的工时。

如图3(a)所示，位于远离电路基板30的基板面的位置的外部电极13通过引线接合电连接于装配在电路基板30的RFC20等其他组件的电极。作为引线接合用金属导线34，例如能够使用金导线、银导线、铜导线等。

但是，图8所示的现有的横向放置姿势的扼流圈40存在有时导致距离电路基板60的基板面的高度比较低的外部电极42、43的接合面附着粘结剂或焊料而无法在该附着处接合等问题。相比之下，如果是本实施方式中的纵向放置姿势的扼流圈10，则接合剂33不会到达离焊盘电极32充分远的外部电极13的上表面，因此不会对接合造成不良影响。

图4是扼流圈10的等效电路图。本实施方式中的纵向放置姿势的扼流圈10与图8所示的现有的扼流圈40相比，一对外部电极12、13中的外部电极13充分远离电路基板30的接地面，由此能够减少扼流圈10与电路基板30的地线间的寄生电容。

图5是表示RFC20与现有的横向放置姿势的扼流圈串联连接而成的宽频带扼流圈的特性(虚线)、RFC20与本实施方式的纵向放置姿势的扼流圈10串联连接而成的宽频带扼流圈的特性(实现)的模拟结果的图。这些模拟结果分别表示在50Ω的传输线路(例如微波传输线路)的主线路导体与地线导体之间并列连接各宽频带扼流圈时的传输线路的输入和输出之间的损失(S₂₁)。

可知在扼流圈10为横向放置姿势时的1.3GHz附近看到的频率特性的劣化在扼流圈10为纵向放置姿势时消失，且频率特性提高。其原因在于，将扼流圈10设为纵向放置姿势，由此能够抑制由扼流圈10与地线之间的寄生电容引起的谐振。以此，由扼流圈10和RFC20可获得宽频带的特性。

以下，对RFC20的结构的一例进行说明。RFC20用来实现几十MHz至60GHz左右的稳定的高频阻止特性，如图6(a)的俯视图所示，具有：绝缘性基板21，为规定厚度且外形大致正方形；线圈主体25，在作为绝缘性基板21的一面的上表面21a侧的中央用导体形成有多圈螺旋状的图案；及电阻体26、27，以电阻成分等效连接的方式图案形成于线圈主体25的不同圈上的导体之间。

绝缘性基板21为绝缘体，其由介电损失(损失)小且介电常数小(接近3的)材料例如石英玻璃或特氟龙(注册商标)等形成为1边为0.8mm左右、厚度0.2mm左右，在其下表面21b侧的四个角如图6(b)的主视图所示，基板设置用腿部22突出设置成与绝缘性基板21的厚度大致相同的高度。

如此，在绝缘性基板21的下表面21b侧突出设置有基板设置用腿部22，因此在绝缘性基板21的下表面21b侧与设置面之间形成空气层，而能够减少线圈主体25与设置面之间的寄生电容，且能够更有效地防止由寄生电容引起的使用带域内的谐振。

在此，腿部22由与绝缘性基板21相同的材料形成，但也可以由介电损失(损失)小且介电常数小的其他材料形成腿部22。另外，腿部22的位置优选在避开线圈主体25的磁通量集中的基板中央部的位置，最好是设置于不与线圈主体25重合的位置，以免寄生电容增加。

线圈主体25的导体例如以金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等为材料，而以规定宽度(例如25μm)、规定的间隙(例如15μm)从绝缘性基板21的上表面21a的中心部至外缘沿着外形以四边形的螺旋状形成有规定圈(例如8圈)。并且，在线圈主体25的导体的最外端与最内端为了轻松地通过引线接合连接而设置有宽度和长度形成得较宽的端子部25a、25b。

如图3所示，在RFC20的最外端的端子部25a能够通过引线接合将扼流圈10的外部电极13进行电连接。尤其，只要是扼流圈10的外部电极13的上表面的高度与RFC20的最外端的端子部25a的高度相等的结构，即与接合面的高度相等的结构，则能够轻松地进行引线接合，因此优选。

而且，如图6(a)所示，在绝缘性基板21的上表面21a设置有从线圈主体25的中心以绝缘性基板21的1边与其对边正交的方式沿着延伸的线图案形成有电阻体26、27。电阻体26、27例如以氮化钽(Ta₂N)、镍铬(NiCr)、氧化硅(SiO₂)等为材料，以规定宽度(例如15μm)、规定厚度(例如0.01μm)图案形成有相当于连接与线圈主体25的不同圈的导体间的长度。在此，电阻体26、27以规定电阻(几百Ω)将线圈主体25的外侧的4条相邻的导体之间进行连接。以该比较低的电阻将线圈主体25的导体之间进行连接，由此能够抑制由导体的电感电容和线间电容、寄生电容引起的谐振，且作为RFC可获得宽频带的特性。

图7是等效地表示该RFC20的电路的图，是指在线圈主体25设置多个抽头且其之间由电阻体26、27的电阻分R1、R2、R3连接，与每1圈的导体长度短的部分相比，在长的部分集中连接有电阻分。其原因在于，虽然在每1圈的导体长度短的部分，线间电容、寄生电容也减少且随之引起的谐振频率超过使用带域，因此能够忽略该影响，但为的是防止在每1圈的导体长度长的部分，线间电容、寄生电容也增加且随之引起的谐振频率进入使用带域内而发生无法忽视其影响的情况。

并且，上述结构的RFC20中，绝缘性基板21为石英玻璃材质且外形(横×纵)为0.8×0.75mm、厚度0.2mm。线圈主体25为导体材料金(Au)、导体宽度25μm、导体间间隙15μm、圈数8圈。电阻体26、27以氮化钽(Ta₂N)为材料，宽度15μm、厚度0.01μm，且具有相当于线圈主体25的4条导体的宽度25μm×4和该4条导体之间的间隙15μm×3的总145μm的长度，将相当于线圈主体25的4圈外侧的各导体间以大致200Ω的电阻连接。另外，电阻体26、27单独来看，每单位长度的电阻值在总长上均匀，但与线圈主体25的导体重合的部分的电阻值根据导体而成为接近0Ω的低电阻，只有导体与导体之间具有200Ω的电阻值。

如以上说明，本实施方式所涉及的扼流圈装配基板1中，纵向放置姿势的扼流圈10装配于电路基板30上，由此能够在电路基板30上高密度地装配包含扼流圈10的多个组件。

并且，本实施方式所涉及的扼流圈装配基板1中，纵向放置姿势的扼流圈10装配于电路基板30上，由此能够通过减少扼流圈10与电路基板30的地线间的寄生电容来抑制由该寄生电容引起的高频特性的劣化。

并且，本实施方式所涉及的扼流圈装配基板1通过引线接合能够轻松地将扼流圈10与RFC20进行电连接。

并且，本实施方式所涉及的扼流圈装配基板1中，只要设为使扼流圈10的外部电极13与RFC20的最外端的端子部25a的接合面的高度一致的结构，则更容易进行引线接合。

另外，扼流圈10的主体部11或包括外部电极12、13的扼流圈10整体的形状并不限定于长方体形状。扼流圈10的主体部11或扼流圈10整体的形状只要是能够实现“纵向放置姿势”的形状，则也可以是例如圆柱或四棱柱等柱体形状、圆锥或棱锥等锥体形状、圆锥台或棱锥台等锥台形状等，也可以是多面体形状或不规则形状。

为上述不规则形状时，扼流圈10只要具有固定于电路基板30的基板面的平面即可。该情况下，扼流圈10的长边方向成为相对于固定于基板面的平面的法线矢量的方向。

或者，固定于电路基板30的基板面的扼流圈10的面可以组合3个以上的曲面而成。该情况下，能够以各个曲面的点为支点实现“纵向放置姿势”。并且，该情况下，扼流圈10的长边方向成为各曲面的支点所形成的平面的法线矢量的方向。

符号说明

1-扼流圈装配基板，10-扼流圈，11-主体部，12、13-外部电极，14-导体部，20-RFC，21-绝缘性基板，21a-上表面，21b-下表面，25-线圈主体，25a、25b-端子部，26、27-电阻体，30-电路基板。

Claims

1.一种扼流圈装配基板(1)，其包含扼流圈(10)及装配有所述扼流圈的电路基板(30)，所述扼流圈(10)具有：主体部(11)，埋入有线圈状的导体部(14)；及第1外部电极(12)和第2外部电极(13)，分别以覆盖所述主体部的长边方向的两端部的方式设置且电连接于所述导体部的两端；所述扼流圈装配基板(1)的特征在于，

所述第1外部电极在所述长边方向相对于所述电路基板垂直的状态下电连接于所述电路基板。

2.根据权利要求1所述的扼流圈装配基板，其特征在于，

高频用扼流圈(20)装配于所述电路基板，所述高频用扼流圈(20)具有：

绝缘性基板(21)；

线圈主体(25)，在所述绝缘性基板的一面(21a)侧用导体形成有多圈螺旋状的图案；

引线接合用端子部(25a、25b)，在所述绝缘性基板的一面侧图案形成于所述线圈主体的最外端和最内端；及

电阻体(26、27)，在所述绝缘性基板的一面侧，以电阻成分等效连接的方式图案形成于所述线圈主体的不同圈上的导体之间，且抑制由所述导体间的线间电容、寄生电容引起的谐振，

所述扼流圈的所述第2外部电极通过引线接合电连接于所述高频用扼流圈的最外端的所述端子部。

3.根据权利要求1所述的扼流圈装配基板，其特征在于，

所述扼流圈为长方体形状。

4.根据权利要求2所述的扼流圈装配基板，其特征在于，

所述扼流圈为长方体形状。

5.根据权利要求2或4所述的扼流圈装配基板，其特征在于，

所述扼流圈的所述第2外部电极的上表面的高度与所述高频用扼流圈的最外端的所述端子部的高度相等。