JP2000228615A - Ｌｃバンドパスフィルタ - Google Patents
ＬｃバンドパスフィルタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通過帯域の挿入損失を悪化させずに、磁心を
挿入するコイルのＱ値を大きくでき、低コスト化が図れ
るＬＣバンドパスフィルタを提供することである。 【解決手段】 ガラス基板３上に薄膜磁心２を形成し、
それを細かく切り離し、導体巻き線４を施してなる薄膜
巻き線インダクタをガラスセラミックス多層基板に電極
を介して接合する。
挿入するコイルのＱ値を大きくでき、低コスト化が図れ
るＬＣバンドパスフィルタを提供することである。 【解決手段】 ガラス基板３上に薄膜磁心２を形成し、
それを細かく切り離し、導体巻き線４を施してなる薄膜
巻き線インダクタをガラスセラミックス多層基板に電極
を介して接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁性体を用い
た巻き線薄膜インダクタ、及びチップキャパシタを用い
たＬＣ磁気デバイス、特にＬＣバンドパスフィルタに関
するものである。
た巻き線薄膜インダクタ、及びチップキャパシタを用い
たＬＣ磁気デバイス、特にＬＣバンドパスフィルタに関
するものである。
【０００２】現在、バンドパスフィルタは、Ｑ値が数百
と高いＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ、及びＱ値が数十
から数百の誘電体フィルタが主流である。これら２つの
フィルタは適用周波数帯域が数百ＭＨｚから数ＧＨｚの
周波数帯域で効果的であり、高Ｑな為に、周波数のバン
ド幅の狭い、立ち上がりの鋭い透過周波数帯域を得るこ
とができる。
と高いＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ、及びＱ値が数十
から数百の誘電体フィルタが主流である。これら２つの
フィルタは適用周波数帯域が数百ＭＨｚから数ＧＨｚの
周波数帯域で効果的であり、高Ｑな為に、周波数のバン
ド幅の狭い、立ち上がりの鋭い透過周波数帯域を得るこ
とができる。
【０００３】反面、不得手な領域は、数１０ＭＨｚの低
周波数帯域であり、広い透過周波数帯域幅を得ること
と、トランスバーサルタイプでは挿入損失が大きいこ
と、更に弾性表面波フィルタの特徴として表面波の波長
がＧＨｚ帯の高周波に比較して一桁長いため、本質的に
小型化が困難であること、である。
周波数帯域であり、広い透過周波数帯域幅を得ること
と、トランスバーサルタイプでは挿入損失が大きいこ
と、更に弾性表面波フィルタの特徴として表面波の波長
がＧＨｚ帯の高周波に比較して一桁長いため、本質的に
小型化が困難であること、である。
【０００４】更に形状は、使用される周波数帯域にも依
るが、ＳＡＷフィルタが３．８ｍｍ×３．８ｍｍ×２〜
３ｍｍ厚み程度の小型で薄いＳＭＤパッケージが可能な
のに対して、焼結で作製する誘電体フィルタはその本質
的な特性から３〜４ｍｍ程度の厚みが必要である。
るが、ＳＡＷフィルタが３．８ｍｍ×３．８ｍｍ×２〜
３ｍｍ厚み程度の小型で薄いＳＭＤパッケージが可能な
のに対して、焼結で作製する誘電体フィルタはその本質
的な特性から３〜４ｍｍ程度の厚みが必要である。
【０００５】次に、素子の作製方法は、ＳＡＷフィルタ
が誘電体セラミックスの上に半導体と同じ技術でＡｌの
櫛状電極を配置し、その表面状態の保護と、弾性表面波
の伝搬を阻害しないために、金属又はセラミックス製の
カバーが必要である。誘電体フィルタはセラミックス共
振器とＬ、Ｃチップ素子からなり、ガラエポ基板上に実
装配置される。
が誘電体セラミックスの上に半導体と同じ技術でＡｌの
櫛状電極を配置し、その表面状態の保護と、弾性表面波
の伝搬を阻害しないために、金属又はセラミックス製の
カバーが必要である。誘電体フィルタはセラミックス共
振器とＬ、Ｃチップ素子からなり、ガラエポ基板上に実
装配置される。
【０００６】それに対して、本ＬＣバンドパスフィルタ
に用いる巻き線薄膜インダクタは、基板であるガラス、
セラミックス又はＳｉ等の上にスパッタ法又はメッキ法
で銅コイルを形成し、金属ターゲット及び絶縁性ターゲ
ットからのスパッタリング法による磁性薄膜形成、更に
フォトマスクを用いた露光による数μｍのレジストパタ
ーン形成後、磁性層とか電極導体を成膜し、その後リフ
トオフ法を用いて加工するという、半導体作製技術と同
じ技術分野である。コイルの巻き線は巻き線冶具を用い
て自動巻き線し、その後導体巻き線を電極に半田付けし
てインダクタを構成した後、チップキャパシタと一緒に
実装技術を用いてバンドパスフィルタを組み立ててい
る。
に用いる巻き線薄膜インダクタは、基板であるガラス、
セラミックス又はＳｉ等の上にスパッタ法又はメッキ法
で銅コイルを形成し、金属ターゲット及び絶縁性ターゲ
ットからのスパッタリング法による磁性薄膜形成、更に
フォトマスクを用いた露光による数μｍのレジストパタ
ーン形成後、磁性層とか電極導体を成膜し、その後リフ
トオフ法を用いて加工するという、半導体作製技術と同
じ技術分野である。コイルの巻き線は巻き線冶具を用い
て自動巻き線し、その後導体巻き線を電極に半田付けし
てインダクタを構成した後、チップキャパシタと一緒に
実装技術を用いてバンドパスフィルタを組み立ててい
る。
【０００７】
【従来の技術】従来、インダクタンス素子（Ｌ素子）、
キャパシタ素子（Ｃ素子）を用いてＬＣバンドパスフィ
ルタを構成する場合、その電気回路の構成上、集中定数
回路が設計されていた。そこに使われるインダクタは動
作周波数帯域で高Ｑ値５０〜１００が要求され、現在は
主に、数ｍｍのフェライトに巻き線を施したバルクタイ
プ、フェライトの中にコイルを埋め込んだ２０１２、１
６０８系の積層チップ素子、更に磁性体を使わない空心
コイルが主であった。これらのインダクタは数十ＭＨｚ
から数百ＭＨｚの高周波帯域で用いられるが、インダク
タンス値（以下、Ｌ値と呼ぶ。）が大きいと共振周波数
が低くなり最大Ｑ値を得る周波数帯も低く、Ｌ値が小さ
いと共振周波数及び最大Ｑ値を有する周波数は高いとい
う特徴があった。特に、空心周波数はＧＨｚに近い周波
数帯では高Ｑ値を示すが、１００ＭＨｚ前後の周波数帯
域では高Ｑは得られない。
キャパシタ素子（Ｃ素子）を用いてＬＣバンドパスフィ
ルタを構成する場合、その電気回路の構成上、集中定数
回路が設計されていた。そこに使われるインダクタは動
作周波数帯域で高Ｑ値５０〜１００が要求され、現在は
主に、数ｍｍのフェライトに巻き線を施したバルクタイ
プ、フェライトの中にコイルを埋め込んだ２０１２、１
６０８系の積層チップ素子、更に磁性体を使わない空心
コイルが主であった。これらのインダクタは数十ＭＨｚ
から数百ＭＨｚの高周波帯域で用いられるが、インダク
タンス値（以下、Ｌ値と呼ぶ。）が大きいと共振周波数
が低くなり最大Ｑ値を得る周波数帯も低く、Ｌ値が小さ
いと共振周波数及び最大Ｑ値を有する周波数は高いとい
う特徴があった。特に、空心周波数はＧＨｚに近い周波
数帯では高Ｑ値を示すが、１００ＭＨｚ前後の周波数帯
域では高Ｑは得られない。
【０００８】次に、キャパシタは主にＳＭＤ部品である
チップキャパシタ素子が使われ、その厚みは１６０８タ
イプは０．８ｍｍ厚み、１００５タイプは０．５ｍｍ厚
み、０６０３タイプは０．３ｍｍ厚みである。これらの
チップキャパシタは効率が数１００と高く、全数選別に
よりキャパシタンス特性は目標規格に入れることができ
る。
チップキャパシタ素子が使われ、その厚みは１６０８タ
イプは０．８ｍｍ厚み、１００５タイプは０．５ｍｍ厚
み、０６０３タイプは０．３ｍｍ厚みである。これらの
チップキャパシタは効率が数１００と高く、全数選別に
よりキャパシタンス特性は目標規格に入れることができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＬＣバンドパスフィルタはインダクタに種々の問題があ
った。つまり、インダクタは駆動周波数が数百ＭＨｚか
ら数ＧＨｚ帯では有効なＱ値が得られず、ＳＡＷフィル
タとか誘電体フィルタに比較すると、挿入損失を小さく
するとか、帯域幅を狭くするという点で劣っていた。更
に、高周波化による小型化が進むにも関わらず、インダ
クタ形状が大きいため、回路自体の厚みが薄くならず、
デバイス形状も数ｍｍ角に収める程度には小さくならな
かった。
ＬＣバンドパスフィルタはインダクタに種々の問題があ
った。つまり、インダクタは駆動周波数が数百ＭＨｚか
ら数ＧＨｚ帯では有効なＱ値が得られず、ＳＡＷフィル
タとか誘電体フィルタに比較すると、挿入損失を小さく
するとか、帯域幅を狭くするという点で劣っていた。更
に、高周波化による小型化が進むにも関わらず、インダ
クタ形状が大きいため、回路自体の厚みが薄くならず、
デバイス形状も数ｍｍ角に収める程度には小さくならな
かった。
【００１０】更に、チップＬ、Ｃ素子点数が多くなる
と、価格も低コストが期待できず、面積も広くなり、他
素子との競争力がない。それ故、以上の問題点から最近
のＳＭＤ部品に集中定数タイプのＬＣバンドパスフィル
タが多く使われることはなかった。
と、価格も低コストが期待できず、面積も広くなり、他
素子との競争力がない。それ故、以上の問題点から最近
のＳＭＤ部品に集中定数タイプのＬＣバンドパスフィル
タが多く使われることはなかった。
【００１１】次に、従来、薄膜磁性体を用いたインダク
タが使われなかった理由について述べる。その第１の理
由としてＱ値が低いということが挙げられる。軟磁性体
は以下の数１、数２に示される数式で表され、Ｑ値はω
（＝２πｆ：ｆは周波数）とＬ及びμ′に比例し、Ｒ及
びμ″に反比例する。
タが使われなかった理由について述べる。その第１の理
由としてＱ値が低いということが挙げられる。軟磁性体
は以下の数１、数２に示される数式で表され、Ｑ値はω
（＝２πｆ：ｆは周波数）とＬ及びμ′に比例し、Ｒ及
びμ″に反比例する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】磁性体の損失は、磁気スピンの才差運動に
より決まり、本質的にスピンの動きが損失になる。その
為、Ｑ値の向上はＲの低減に掛かっているが、コイルの
中に磁性体を挿入してインダクタンスを得るため、磁性
体の損失（鉄損）とコイルの銅損（直流損失と交流損
失）を低減しなくてはならない。これまで得られたＱ値
は最大でも２０前後であった。
より決まり、本質的にスピンの動きが損失になる。その
為、Ｑ値の向上はＲの低減に掛かっているが、コイルの
中に磁性体を挿入してインダクタンスを得るため、磁性
体の損失（鉄損）とコイルの銅損（直流損失と交流損
失）を低減しなくてはならない。これまで得られたＱ値
は最大でも２０前後であった。
【００１５】これに対し、本願発明は巻き線薄膜インダ
クタのＱ値が５０程度まで増加できたことに着目して新
たに生まれた応用に関するものである。即ち、これまで
のＱ＝２０では開発できなかった応用分野であり、そこ
に新規な部分がある。
クタのＱ値が５０程度まで増加できたことに着目して新
たに生まれた応用に関するものである。即ち、これまで
のＱ＝２０では開発できなかった応用分野であり、そこ
に新規な部分がある。
【００１６】ここで、４０ＭＨｚ程度で薄膜巻き線イン
ダクタのＱ＝５０を得る為には、磁性体の損失を低減
し、コイルに起因する直流及び交流銅損を低減すること
が必要である。交流損失の低減は、（１）磁性体の場合
は、多層膜の絶縁層を一部厚くする複合多層化により、
又（２）Ｃｕコイル導体の場合は、導体の厚みを増やす
ことで直流抵抗を低減し、又（３）導体の巻き密度を緩
くする、いわゆるコイルの巻き方を疎巻きにすることで
コイル間の相互作用による交流損失を低減することで、
交流損失が低減され、４０ＭＨｚでの全損失の低減が可
能となり、Ｑ＝５０が得られる。
ダクタのＱ＝５０を得る為には、磁性体の損失を低減
し、コイルに起因する直流及び交流銅損を低減すること
が必要である。交流損失の低減は、（１）磁性体の場合
は、多層膜の絶縁層を一部厚くする複合多層化により、
又（２）Ｃｕコイル導体の場合は、導体の厚みを増やす
ことで直流抵抗を低減し、又（３）導体の巻き密度を緩
くする、いわゆるコイルの巻き方を疎巻きにすることで
コイル間の相互作用による交流損失を低減することで、
交流損失が低減され、４０ＭＨｚでの全損失の低減が可
能となり、Ｑ＝５０が得られる。
【００１７】次に、ＳＡＷフィルタについての問題点を
述べる。ＳＡＷフィルタは弾性表面波の本質として高周
波数帯域で効率が数百と大きく、バンド幅が狭く、挿入
損失の小さなバンドパスフィルタを構成することができ
る。更に、高周波帯では小型化が進み、３ｍｍ角と小さ
いＳＭＤタイプのバンドパスフィルタが開発されてい
る。しかしながら、ＳＡＷフィルタにも問題がある。そ
れは、高効率に起因して、広帯域な通過帯域を有するバ
ンドパスフィルタ、及び通過帯域から減衰域まである傾
きを持った特性（ナイキスト特性）、更に通過帯域から
外れた減衰域での減衰量を大きくとる、などの種々の必
要特性をすべて完全には達成できない点である。つま
り、十分な減衰量を確保するにはＳＡＷフィルタ素子を
二重に連ねて用いるため、通過帯域の挿入損失が大幅に
悪化するとか、ナイキスト特性がギザギザな周波数特性
になるなど、１つの特性を達成しても他の特性を満足で
きないということがあげられる。即ち、ＳＡＷフィルタ
でも達成できないフィルタ特性がある。
述べる。ＳＡＷフィルタは弾性表面波の本質として高周
波数帯域で効率が数百と大きく、バンド幅が狭く、挿入
損失の小さなバンドパスフィルタを構成することができ
る。更に、高周波帯では小型化が進み、３ｍｍ角と小さ
いＳＭＤタイプのバンドパスフィルタが開発されてい
る。しかしながら、ＳＡＷフィルタにも問題がある。そ
れは、高効率に起因して、広帯域な通過帯域を有するバ
ンドパスフィルタ、及び通過帯域から減衰域まである傾
きを持った特性（ナイキスト特性）、更に通過帯域から
外れた減衰域での減衰量を大きくとる、などの種々の必
要特性をすべて完全には達成できない点である。つま
り、十分な減衰量を確保するにはＳＡＷフィルタ素子を
二重に連ねて用いるため、通過帯域の挿入損失が大幅に
悪化するとか、ナイキスト特性がギザギザな周波数特性
になるなど、１つの特性を達成しても他の特性を満足で
きないということがあげられる。即ち、ＳＡＷフィルタ
でも達成できないフィルタ特性がある。
【００１８】そこで、本発明は、上記したＳＡＷフィル
タが不得手とする特性を得ることができるインダクタ及
びキャパシタを用いたＬＣフィルタを提供することを目
的とする。
タが不得手とする特性を得ることができるインダクタ及
びキャパシタを用いたＬＣフィルタを提供することを目
的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のためには
薄膜巻き線インダクタの開発が条件である。即ち、基板
上に薄膜磁心を形成し、それを細かく切り離し、巻き線
を施すことで薄膜巻き線インダクタを形成する際、その
Ｑ値が５０以上となるようにコイル断面積と薄膜磁心の
断面積の比を５倍から５００倍とし、動作周波数帯域を
１０ＭＨｚから５００ＭＨｚとしている。尚、この薄膜
インダクタは磁性層の削除によるレーザートリミングで
インダクタンス値の微調整が可能である。
薄膜巻き線インダクタの開発が条件である。即ち、基板
上に薄膜磁心を形成し、それを細かく切り離し、巻き線
を施すことで薄膜巻き線インダクタを形成する際、その
Ｑ値が５０以上となるようにコイル断面積と薄膜磁心の
断面積の比を５倍から５００倍とし、動作周波数帯域を
１０ＭＨｚから５００ＭＨｚとしている。尚、この薄膜
インダクタは磁性層の削除によるレーザートリミングで
インダクタンス値の微調整が可能である。
【００２０】このようなインダクタは磁心にフェライト
を用いた積層チップインダクタではできなかったことで
あり、薄膜巻き線インダクタで初めて可能となった。
を用いた積層チップインダクタではできなかったことで
あり、薄膜巻き線インダクタで初めて可能となった。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。最初に、本発明に係るバンドパスフィルタ
に用いられる薄膜巻き線インダクタの構成について図１
を参照して説明する。図１に示すように、薄膜磁性体２
はガラス基板３の上に成膜され、小さく切断した後、薄
膜磁性体２が成膜されたガラス基板３に導体巻き線（銅
コイル）４が巻かれる。この銅コイル４は０．０５ｍｍ
φから０．２ｍｍφの丸線、又は、渦電流の低減のため
０．０２ｍｍ厚から０．０５ｍｍ厚の平板導体を用い
る。巻き線密度は密巻き構造よりもむしろ導体直径の１
から２本程度位の間隔を開いて離して巻いた方がコイル
導体間の相互作用による交流損失が少なくなる。
て説明する。最初に、本発明に係るバンドパスフィルタ
に用いられる薄膜巻き線インダクタの構成について図１
を参照して説明する。図１に示すように、薄膜磁性体２
はガラス基板３の上に成膜され、小さく切断した後、薄
膜磁性体２が成膜されたガラス基板３に導体巻き線（銅
コイル）４が巻かれる。この銅コイル４は０．０５ｍｍ
φから０．２ｍｍφの丸線、又は、渦電流の低減のため
０．０２ｍｍ厚から０．０５ｍｍ厚の平板導体を用い
る。巻き線密度は密巻き構造よりもむしろ導体直径の１
から２本程度位の間隔を開いて離して巻いた方がコイル
導体間の相互作用による交流損失が少なくなる。
【００２２】薄膜巻き線インダクタを用いる長所は磁性
層の厚みバラツキコントロールができるため、インダク
タンス値の素子間精度が良好な点にある。更に薄膜巻き
線インダクタは磁性層が基板表面にあるために実装後の
トリミングが可能である。
層の厚みバラツキコントロールができるため、インダク
タンス値の素子間精度が良好な点にある。更に薄膜巻き
線インダクタは磁性層が基板表面にあるために実装後の
トリミングが可能である。
【００２３】次に、上記した薄膜巻き線インダクタを用
いてなるバンドパスフィルタの構成について図２を参照
して説明する。図２は薄膜巻き線インダクタを用いたバ
ンドパスフィルタの構成を示す図である。ガラスセラミ
ックス多層基板１０の中に１００５系または０６０３系
のチップキャパシタ１１が実装されている。ガラスセラ
ミックス多層基板１０へのチップキャパシタ１１の実装
は、半田ペーストを塗った後、リフロー炉等で昇温して
キャパシタ１１を接合して行われる。その後、薄膜巻き
線インダクタ１をガラスセラミックス多層基板１０上に
実装して接合する。
いてなるバンドパスフィルタの構成について図２を参照
して説明する。図２は薄膜巻き線インダクタを用いたバ
ンドパスフィルタの構成を示す図である。ガラスセラミ
ックス多層基板１０の中に１００５系または０６０３系
のチップキャパシタ１１が実装されている。ガラスセラ
ミックス多層基板１０へのチップキャパシタ１１の実装
は、半田ペーストを塗った後、リフロー炉等で昇温して
キャパシタ１１を接合して行われる。その後、薄膜巻き
線インダクタ１をガラスセラミックス多層基板１０上に
実装して接合する。
【００２４】ガラスセラミックス多層基板１０、チップ
キャパシタ１１、及び薄膜巻き線インダクタ１からなる
バンドパスフィルタは、ＳＡＷフィルタに比較して厚み
寸法が薄くできるという特徴がある。即ち、薄膜巻き線
インダクタ１の厚みは０．５〜０．７ｍｍであり、ガラ
スセラミックス基板の厚みは１ｍｍ以内にできるので、
全厚みが２ｍｍ以内に構成でき、他のバンドパスフィル
タと比較して薄くできる。
キャパシタ１１、及び薄膜巻き線インダクタ１からなる
バンドパスフィルタは、ＳＡＷフィルタに比較して厚み
寸法が薄くできるという特徴がある。即ち、薄膜巻き線
インダクタ１の厚みは０．５〜０．７ｍｍであり、ガラ
スセラミックス基板の厚みは１ｍｍ以内にできるので、
全厚みが２ｍｍ以内に構成でき、他のバンドパスフィル
タと比較して薄くできる。
【００２５】図１に示したような薄膜巻き線インダクタ
を用いて、図２のようなバンドパスフィルタを構成す
る。例えば図６のような等価回路をＬ、Ｃ素子で構成す
る場合、基板にガラスセラミックス基板を用い、ガラス
基板の中にチップキャパシタを実装し、ガラス基板の上
に薄膜巻き線インダクタを実装する。
を用いて、図２のようなバンドパスフィルタを構成す
る。例えば図６のような等価回路をＬ、Ｃ素子で構成す
る場合、基板にガラスセラミックス基板を用い、ガラス
基板の中にチップキャパシタを実装し、ガラス基板の上
に薄膜巻き線インダクタを実装する。
【００２６】薄膜インダクタはそのインダクタンス値の
調整を磁性層のトリミングで値調整できるという長所が
ある。フェライトの積層インダクタではインダクタンス
値のトリミングは構造上難しい。それ故、バンドパスフ
ィルタのようなＬ、Ｃ値のバラツキの少なさが求められ
る素子では、組み立ててからのトリミングによる値の微
調整が必須であり、薄膜巻き線インダクタのようなイン
ダクタンス値の調整可能な素子はＬＣバンドパスフィル
タには是非とも求められるものである。
調整を磁性層のトリミングで値調整できるという長所が
ある。フェライトの積層インダクタではインダクタンス
値のトリミングは構造上難しい。それ故、バンドパスフ
ィルタのようなＬ、Ｃ値のバラツキの少なさが求められ
る素子では、組み立ててからのトリミングによる値の微
調整が必須であり、薄膜巻き線インダクタのようなイン
ダクタンス値の調整可能な素子はＬＣバンドパスフィル
タには是非とも求められるものである。
【００２７】次に、薄膜巻き線インダクタと導体コイル
の関係について説明する。インダクタのＱ値を５０以上
得るためには磁性体のＱ値と導体コイルのＱ値に相関が
ある。すなわち、インダクタのＱL＝５０を得るために
は、空心のＱ0＝２０とした際、材料のＱmと材料に起因
するインダクタンスＬmと空心のインダクタンスＬ0の間
には、ｋ（＝Ｌm／Ｌ0）値が大きいほどＱmは小さくて
済むという以下の数３に示すような関係がある。
の関係について説明する。インダクタのＱ値を５０以上
得るためには磁性体のＱ値と導体コイルのＱ値に相関が
ある。すなわち、インダクタのＱL＝５０を得るために
は、空心のＱ0＝２０とした際、材料のＱmと材料に起因
するインダクタンスＬmと空心のインダクタンスＬ0の間
には、ｋ（＝Ｌm／Ｌ0）値が大きいほどＱmは小さくて
済むという以下の数３に示すような関係がある。
【００２８】
【数３】
【００２９】即ち、材料のＱm値は容易に変更できない
材料定数であり、ｋ値即ちＬmは大きい方がＱL＝５０を
得やすい、つまり材料に起因するインダクタンスは大き
い必要がある。
材料定数であり、ｋ値即ちＬmは大きい方がＱL＝５０を
得やすい、つまり材料に起因するインダクタンスは大き
い必要がある。
【００３０】次に、材料のＱmと材料に起因する損失Ｒm
と空心の損失Ｒ0の間には、ｋ′（＝Ｒm／Ｒ0）値の大
きい程Ｑmは小さくて済むという以下の数４に示すよう
な関係がある。即ち、材料のＱmが材料定数である値を
示すとすると、ｋ′値は大きい方が、つまりＲｍ（＝ω
Ｌｍ／Ｑｍ）が大きい程（Ｌｍの大きい程）材料のＱｍ
は小さくて済む。
と空心の損失Ｒ0の間には、ｋ′（＝Ｒm／Ｒ0）値の大
きい程Ｑmは小さくて済むという以下の数４に示すよう
な関係がある。即ち、材料のＱmが材料定数である値を
示すとすると、ｋ′値は大きい方が、つまりＲｍ（＝ω
Ｌｍ／Ｑｍ）が大きい程（Ｌｍの大きい程）材料のＱｍ
は小さくて済む。
【００３１】
【数４】
【００３２】以上のことから、薄膜磁心インダクタを構
成する磁心とコイルの形状には制約が生じる。尚、本発
明では、コイルの断面積と薄膜磁心の断面積の比を５倍
から５００倍に設定することが条件である。このコイル
の断面積と薄膜磁心の断面積の比を５倍から５００倍に
設定しなければならい理由は後述することとする。
成する磁心とコイルの形状には制約が生じる。尚、本発
明では、コイルの断面積と薄膜磁心の断面積の比を５倍
から５００倍に設定することが条件である。このコイル
の断面積と薄膜磁心の断面積の比を５倍から５００倍に
設定しなければならい理由は後述することとする。
【００３３】次に、コイルの断面積と薄膜磁性体の断面
積の比とＱ値の関係について述べる。図３はコイルと磁
心の断面積を比較した図である。この例のように、本実
施例に係る薄膜磁性体２の断面積は３００μｍ×１５μ
ｍであり、コイルの断面積は導体中心を計算すると６０
０μｍ×６００μｍである。したがって、コイルの断面
積と薄膜磁性体の断面積の比はこの例の場合は８０倍と
なり、図３の場合はＱ値が５０得られている。
積の比とＱ値の関係について述べる。図３はコイルと磁
心の断面積を比較した図である。この例のように、本実
施例に係る薄膜磁性体２の断面積は３００μｍ×１５μ
ｍであり、コイルの断面積は導体中心を計算すると６０
０μｍ×６００μｍである。したがって、コイルの断面
積と薄膜磁性体の断面積の比はこの例の場合は８０倍と
なり、図３の場合はＱ値が５０得られている。
【００３４】図４は薄膜磁性体を導体コイルが包んだ薄
膜スパイラルインダクタの構成を示した図である。薄膜
磁性体１２の断面積は３００μｍ×１５μｍで、銅コイ
ル１４の断面積は導体中心を計算すると４００μｍ×５
０μｍである。銅コイル１４の断面積と薄膜磁性体の断
面積の比は、本実施例の場合は４．４４倍となる。図４
の場合はＱ値が２０程度である。このように、断面積比
が５以下では薄膜インダクタのＱ値は５０を得られな
い。
膜スパイラルインダクタの構成を示した図である。薄膜
磁性体１２の断面積は３００μｍ×１５μｍで、銅コイ
ル１４の断面積は導体中心を計算すると４００μｍ×５
０μｍである。銅コイル１４の断面積と薄膜磁性体の断
面積の比は、本実施例の場合は４．４４倍となる。図４
の場合はＱ値が２０程度である。このように、断面積比
が５以下では薄膜インダクタのＱ値は５０を得られな
い。
【００３５】一方、図５に示すように、断面積１５μｍ
×３００μｍの薄膜磁性体２２と断面積１５００μｍ×
１５００μｍの導体コイル（導体巻き線）２４の断面積
を比較すると、その断面積比は５００倍となり、形状が
大きくなり薄膜コイルインダクタとしてメリットが少な
くなる。
×３００μｍの薄膜磁性体２２と断面積１５００μｍ×
１５００μｍの導体コイル（導体巻き線）２４の断面積
を比較すると、その断面積比は５００倍となり、形状が
大きくなり薄膜コイルインダクタとしてメリットが少な
くなる。
【００３６】次に、図２に示したバンドパスフィルタを
構成する薄膜インダクタにおいて、得られた特性につい
て説明する。最初に、薄膜巻き線インダクタを用いた際
の、インダクタのＱ値を２０、３０、５０と変えた際の
バンドパスフィルタ特性について図７を参照して述べ
る。図７は、薄膜巻き線インダクタを用いた際の、イン
ダクタのＱ値を２０、３０、５０と変えた際のバンドパ
スフィルタ特性変化を示した図である。これによれば、
インダクタのＱ値が向上することにより、挿入損失が小
さくなっている。それ故、インダクタのＱ値改善が大切
であることがわかる。
構成する薄膜インダクタにおいて、得られた特性につい
て説明する。最初に、薄膜巻き線インダクタを用いた際
の、インダクタのＱ値を２０、３０、５０と変えた際の
バンドパスフィルタ特性について図７を参照して述べ
る。図７は、薄膜巻き線インダクタを用いた際の、イン
ダクタのＱ値を２０、３０、５０と変えた際のバンドパ
スフィルタ特性変化を示した図である。これによれば、
インダクタのＱ値が向上することにより、挿入損失が小
さくなっている。それ故、インダクタのＱ値改善が大切
であることがわかる。
【００３７】次に、図２に示した薄膜巻き線インダクタ
を用いてなるバンドパスフィルタのＱ値５２と４０の場
合のバンドパスフィルタ特性について図８を参照して述
べる。図８において、コイルの断面積と薄膜磁心の断面
積の比を５０とし、５００μｍ厚みで４５０μｍ幅の基
板に成膜し巻き線を施したとき、インダクタのＱ値は５
２となり、良好なバンドパスフィルタ特性を得ている。
動作周波数は１５０ＭＨｚ帯域である。
を用いてなるバンドパスフィルタのＱ値５２と４０の場
合のバンドパスフィルタ特性について図８を参照して述
べる。図８において、コイルの断面積と薄膜磁心の断面
積の比を５０とし、５００μｍ厚みで４５０μｍ幅の基
板に成膜し巻き線を施したとき、インダクタのＱ値は５
２となり、良好なバンドパスフィルタ特性を得ている。
動作周波数は１５０ＭＨｚ帯域である。
【００３８】図８において、コイルの断面積と薄膜磁心
の断面積の比を４０とし、５００μｍ厚みで４５０μｍ
幅の基板に成膜し巻き線を施したとき、インダクタのＱ
値は４０となった。したがって、Ｑ値４０と低いために
バンドパスフィルタ特性は挿入損失が悪いということに
なる。
の断面積の比を４０とし、５００μｍ厚みで４５０μｍ
幅の基板に成膜し巻き線を施したとき、インダクタのＱ
値は４０となった。したがって、Ｑ値４０と低いために
バンドパスフィルタ特性は挿入損失が悪いということに
なる。
【００３９】又、バンドパス特性の微調整は、あらかじ
め薄膜巻き線インダクタを２００〜３００℃で数分間熱
を加えて安定化処理した後、磁性層をレーザービーム等
で削除することによりＬ値の数％減少のトリミング処理
を行うことができる。このＬ値の数％減少のトリミング
処理によって、インダクタンス値の精度向上と値微調整
が可能となる。
め薄膜巻き線インダクタを２００〜３００℃で数分間熱
を加えて安定化処理した後、磁性層をレーザービーム等
で削除することによりＬ値の数％減少のトリミング処理
を行うことができる。このＬ値の数％減少のトリミング
処理によって、インダクタンス値の精度向上と値微調整
が可能となる。
【００４０】繰り返し述べますが、本発明の成立要件を
簡単にまとめると、第１に、薄膜巻き線インダクタのＱ
値が５０以上となるようにコイル断面積と薄膜磁心の断
面積の比を５倍から５００倍とすることであり、第２
に、薄膜巻き線インダクタ構造を用いたバンドパスフィ
ルタにおいて、その動作周波数帯域が１０ＭＨｚから５
００ＭＨｚであることである。
簡単にまとめると、第１に、薄膜巻き線インダクタのＱ
値が５０以上となるようにコイル断面積と薄膜磁心の断
面積の比を５倍から５００倍とすることであり、第２
に、薄膜巻き線インダクタ構造を用いたバンドパスフィ
ルタにおいて、その動作周波数帯域が１０ＭＨｚから５
００ＭＨｚであることである。
【００４１】以上の説明は薄膜磁性体が成膜されたガラ
ス基板に銅コイルが巻かれて構成されたバンドパスフィ
ルタについての説明であるが、例えば、図４に示すよう
な薄膜磁性体を導体コイルが包んで構成される薄膜スパ
イラルインダクタでも後述の効果と実質的に同じ効果が
得られる。
ス基板に銅コイルが巻かれて構成されたバンドパスフィ
ルタについての説明であるが、例えば、図４に示すよう
な薄膜磁性体を導体コイルが包んで構成される薄膜スパ
イラルインダクタでも後述の効果と実質的に同じ効果が
得られる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜磁性体に巻き線を
施してバンドパスフィルタを構成しているため、磁心を
挿入するコイルのＱ値が大きくできる。
施してバンドパスフィルタを構成しているため、磁心を
挿入するコイルのＱ値が大きくできる。
【００４３】又、本発明によれば、コイルの巻き線は自
動巻き線機を使い低コストにできる。
動巻き線機を使い低コストにできる。
【００４４】又、本発明によれば、磁性層の削除による
レーザートリミングでインダクタンス値の微調整が可能
となる。
レーザートリミングでインダクタンス値の微調整が可能
となる。
【図１】本発明に使用される薄膜巻き線インダクタの構
成を示した図である。
成を示した図である。
【図２】図１の薄膜巻き線インダクタを用いたバンドパ
スフィルタの構成を示した図である。
スフィルタの構成を示した図である。
【図３】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】薄膜スパイラルインダクタの構成を示した図で
ある。
ある。
【図５】薄膜磁性体とコイルの構成を示した図である。
【図６】ＬＣバンドパスフィルタの等価回路の一実施の
形態を示した図である。
形態を示した図である。
【図７】薄膜巻き線インダクタを用いたバンドパスフィ
ルタのＱ値による特性変化を示した図である。
ルタのＱ値による特性変化を示した図である。
【図８】薄膜巻き線インダクタを用いたバンドパスフィ
ルタのＱ値５２と４０の場合のバンドパスフィルタ特性
を示した図である。
ルタのＱ値５２と４０の場合のバンドパスフィルタ特性
を示した図である。
１ 薄膜巻き線インダクタ ２，１２，２２ 薄膜磁性体（薄膜磁心） ３ ガラス基板 ４，１４，２４ 導体巻き線（銅コイル） １０ ガラスセラミックス多層基板 １１ チップキャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 健 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 Ｆターム(参考） 5E070 AA05 AB03 AB05 AB10 BA20 DB02 DB06 DB08 5E082 AA01 BB01 BC40 DD07 FG26 5J024 AA02 BA04 BA18 DA03 DA26 DA32 DA34 EA03 KA02
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に薄膜磁心を形成し、それを細か
く切り離し、導体巻き線を施してなる薄膜巻き線インダ
クタを有することを特徴とするＬＣバンドパスフィル
タ。 - 【請求項２】 磁心に用いた薄膜磁性体とその磁心が成
膜された基板に導体巻き線を施して、空心コイルの直径
を大きくしてなる薄膜巻き線インダクタを有することを
特徴とするＬＣバンドパスフィルタ。 - 【請求項３】 前記基板はガラスセラミックス基板であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＣバンドパ
スフィルタ。 - 【請求項４】 前記導体巻き線は、導体直径の１から２
本程度位の間隔を開いて離して前記基板に施されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＣバンドパス
フィルタ。 - 【請求項５】 前記薄膜巻き線インダクタのＱ値が５０
以上となるようにコイルの断面積と前記薄膜磁心の断面
積の比を５倍から５００倍とすることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか一つに記載のＬＣバンドパスフィ
ルタ。 - 【請求項６】 前記ＬＣバンドパスフィルタの動作周波
数帯域が１０ＭＨｚから５００ＭＨｚであることを特徴
とする請求項５記載のＬＣバンドパスフィルタ。 - 【請求項７】 インダクタンス値の精度向上と値微調整
のため、あらかじめ前記薄膜巻き線インダクタを２００
〜３００℃で数分間熱を加えて安定化処理した後、磁性
層をレーザービーム等で削除することによりインダクタ
ンス値の数％減少のトリミング処理を行い、バンドパス
特性の微調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記
載のＬＣバンドパスフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029094A JP2000228615A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Ｌｃバンドパスフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029094A JP2000228615A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Ｌｃバンドパスフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228615A true JP2000228615A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12266779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029094A Withdrawn JP2000228615A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Ｌｃバンドパスフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000228615A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015171597A1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-12 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2d and 3d inductors antenna and transformers fabricating photoactive substrates |
| US10070533B2 (en) | 2015-09-30 | 2018-09-04 | 3D Glass Solutions, Inc. | Photo-definable glass with integrated electronics and ground plane |
| US10854946B2 (en) | 2017-12-15 | 2020-12-01 | 3D Glass Solutions, Inc. | Coupled transmission line resonate RF filter |
| US10903545B2 (en) | 2018-05-29 | 2021-01-26 | 3D Glass Solutions, Inc. | Method of making a mechanically stabilized radio frequency transmission line device |
| US11076489B2 (en) | 2018-04-10 | 2021-07-27 | 3D Glass Solutions, Inc. | RF integrated power condition capacitor |
| US11101532B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-08-24 | 3D Glass Solutions, Inc. | RF circulator |
| US11139582B2 (en) | 2018-09-17 | 2021-10-05 | 3D Glass Solutions, Inc. | High efficiency compact slotted antenna with a ground plane |
| US11161773B2 (en) | 2016-04-08 | 2021-11-02 | 3D Glass Solutions, Inc. | Methods of fabricating photosensitive substrates suitable for optical coupler |
| US11264167B2 (en) | 2016-02-25 | 2022-03-01 | 3D Glass Solutions, Inc. | 3D capacitor and capacitor array fabricating photoactive substrates |
| US11270843B2 (en) | 2018-12-28 | 2022-03-08 | 3D Glass Solutions, Inc. | Annular capacitor RF, microwave and MM wave systems |
| US11342896B2 (en) | 2017-07-07 | 2022-05-24 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2D and 3D RF lumped element devices for RF system in a package photoactive glass substrates |
| US11373908B2 (en) | 2019-04-18 | 2022-06-28 | 3D Glass Solutions, Inc. | High efficiency die dicing and release |
| US11594457B2 (en) | 2018-12-28 | 2023-02-28 | 3D Glass Solutions, Inc. | Heterogenous integration for RF, microwave and MM wave systems in photoactive glass substrates |
| US11677373B2 (en) | 2018-01-04 | 2023-06-13 | 3D Glass Solutions, Inc. | Impedence matching conductive structure for high efficiency RF circuits |
| US11908617B2 (en) | 2020-04-17 | 2024-02-20 | 3D Glass Solutions, Inc. | Broadband induction |
| US11962057B2 (en) | 2019-04-05 | 2024-04-16 | 3D Glass Solutions, Inc. | Glass based empty substrate integrated waveguide devices |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11029094A patent/JP2000228615A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11929199B2 (en) | 2014-05-05 | 2024-03-12 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2D and 3D inductors fabricating photoactive substrates |
| US10665377B2 (en) | 2014-05-05 | 2020-05-26 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2D and 3D inductors antenna and transformers fabricating photoactive substrates |
| WO2015171597A1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-12 | 3D Glass Solutions, Inc. | 2d and 3d inductors antenna and transformers fabricating photoactive substrates |
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| US11264167B2 (en) | 2016-02-25 | 2022-03-01 | 3D Glass Solutions, Inc. | 3D capacitor and capacitor array fabricating photoactive substrates |
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| US11101532B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-08-24 | 3D Glass Solutions, Inc. | RF circulator |
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| US11894594B2 (en) | 2017-12-15 | 2024-02-06 | 3D Glass Solutions, Inc. | Coupled transmission line resonate RF filter |
| US11367939B2 (en) | 2017-12-15 | 2022-06-21 | 3D Glass Solutions, Inc. | Coupled transmission line resonate RF filter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |