JP2007504665A - 内蔵トロイダルインダクタ - Google Patents

Abstract

内蔵トロイダルインダクタ（１１８）を作る方法は、中心軸（１０１）から第１の距離を放射状においた第１の複数の導電性ビア（１０２）をセラミック基板(１００)において形成して内周を定義付ける段階を有する。第２の複数の導電性ビア（１０４）は、外周を定義付けるよう中心軸の周囲で第２の距離を放射状にあけて形成される。第１及び第２の複数の導電性ビアのうち略近接する各１つの間に電気的接続を形成する第１の複数の導電性トレースは、セラミック基板の第１の面（１０６）上に形成される。更には、第１及び第２の複数の導電性ビアのうち円周にオフセットされた１つずつの間に電気的接続を形成する第２の複数の導電性トレース（１１０）は、三次元トロイダルコイルを定義付けるよう第１の面に対向するセラミック基板の第２の面上に形成される。

Description

本発明は、磁界の形状でエネルギを格納する受動電子部品に係る。全てのコンダクタは、そこに関連付けられた一定量のインダクタンスを有する。より高いインダクタンス値を得るよう、ワイヤは、ロープ又はコイルへと形成され得る。特定のインダクタ装置に起因するインダクタンス量は、一般的に、コイルの巻き数、コイルの半径、及びコイルが周囲に巻かれる材料の種類に対してつり合う。

特定の巻き数及び特定のコイル半径を有する特定のインダクタに対し、空芯（ａｉｒ ｃｏｒｅ）は、１．０の透過率を有するため最小のインダクタンスをもたらす、ことが周知である。（本願で使用される透過率（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）及び誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）は、相対透過率及び相対誘電率を夫々意味するよう理解されるべきである。誘電性コア材料の他の種類は、それらも１．０に近い相対透過率を有する場合は同様に作用する。反対に、より高い透過率値を有する強磁性材料は、特定のコイル構造に対して達成されるインダクタンスを増加させるよう、コア材料として頻繁に使用される。

インダクタは、単純な円筒ロッドからドーナッツ型トロイドまでに及ぶ多種の形状を有してコアの周囲に巻かれ得る。トロイドは、ソレノイド（ロッド形状）のコアと比較してより高いインダクタンスを与えるため、所定のコア材料及び巻き数に対して一定の有利性を与えることが既知である。トロイドはまた、コア領域内にインダクタによって作り出された磁界を実質上有するという有利性を有し、ＲＦ漏れを制限し、近接する他の構成部品との結合及び干渉を避けるようにする。

小型ＲＦ回路においては、インダクタは頻繁に、ＲＦ基板上に直接形成される平面スパイラルとして実施される傾向がある。しかしながら、かかるインダクタには、インダクタが作り出す磁界を実質上有さない、という重大な問題がある。対照的に、トロイダルインダクタンスは、トロイドのコアによって定義付けられる領域内に磁界を効果的に有する。しかしながら、小型ＲＦ回路におけるトロイドの実行は、実装部品として実行されることを典型的に要求しているという実践上の問題を示す。

実装部品がよく作動している際は、かかる構成部品に対して要求される回路基板のリアルエステイト（ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ｒｅａｌ ｅｓｔａｔｅ）は、ＲＦシステムの全体寸法に寄与する重要な要因となっている。実際、受動実装部品は、典型的には基板の面範囲の８０％を有し得る。これによって基板の面範囲が大きくなり、厚さは比較的薄いままである。これは、基板のリアルエステイトの効果的な使用ではなない。

Ｋｒｏｎｅ外による米国特許第５，７８１，０９１号明細書（特許文献１）は、電子誘電装置及び剛性である銅張りエポキシラミネート加工におけるその製造方法を開示する。工程は、エポキシラミネートに一連の離間穴をドリルで開ける段階、基板から全体的に銅張りをエッチングする段階、第２のラミネートの上方にエポキシラミネートを位置付ける段階、各離間穴内でトロイダル強磁性コアを位置付ける段階、及び、ファイバを充填されたエポキシで各穴の残りを充填する段階を有する。この技術は、通常は従来のエポキシＰＷＢを形成する段階に有される従来の段階の一部ではない多数の追加的工程段階を有する。これらの追加的な段階は通常、更なるコストを有する。更には、かかる技術は、以下に説明されるセラミックタイプ等の基板の他の種類を有する使用に対しては適していない。

８５０乃至１，０００Ｃで焼成されるガラス・セラミック基板は、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）と一般的には称される。この分類の材料は、ＲＦシステムに対する基板として特に有用となる複数の有利点を有する。例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社（登録商標）による低温９５１同時焼成Ｇｒｅｅｎ Ｔａｐｅ（登録商標）は、Ａｕ及びＡｇと適合性があり、多くの応用に対して適切である膨張の熱係数（ＴＣＥ）及び相対的強度を有する。他のＬＴＣＣセラミックテープ製品は、在米国ペンシルバニア州416 East Church Road, King of Prussia, PA19406-2625のＥｌｅｃｔｒｏ−Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社より入手可能である。ＬＴＣＣ製品の製造者はまた、典型的に、金属トレース及びビアを定義付けるよう自らのＬＴＣＣ製品と互換性のある金属ペーストを提供する。

従来のＬＴＣＣ処理に対する工程のフローは、（１）ロールから緑色の（未焼成の）セラミックテープを切断する段階、（２）緑色のテープから裏地を除去する段階、（３）電気ビア用の穴をあける段階、（３）コンダクタのペーストを有してビア穴を充填し、印刷パターン化されたコンダクタをスクリーニングする段階、（４）個別のテープ層をスタックして整列させ、ラミネート加工する段階、（４）粉を焼結し緻密にするようスタックを焼成する段階、及び、（４）焼成されたセラミックを個別の基板へと切断する段階、を有する。

ＬＴＣＣ処理は、同時焼成される材料が化学的に及び膨張の熱係数（ＣＴＥ）に関して適合することを、要求する。典型的には、市販されているＬＴＣＣ材料の範囲は、非常に制限されてきた。例えば、ＬＴＣＣ材料は、極限られた範囲の誘電率値において市販されており、一般的には、より大きな誘電率値を有する材料は有されていない。しかしながら、近年、メタマテリアルにおける発展は、ＬＴＣＣを有して使用され得る材料の可能な範囲を広げ始めている。更には、標準的なＬＴＣＣ工程と適合性のある新しい高透過率セラミックテープ材料が、市販されるようになってきている。
米国特許第５，７８１，０９１号明細書

本発明は、インダクタ及びインダクタを形成する方法に係る。

該方法は、内周を定義付けるよう、セラミックの基板において中心軸から放射状に第１の距離をおいた第１の複数の導電性ビアを形成する段階を有する。第２の複数の導電性ビアは、外周を定義付けるよう中心軸の周囲で放射状に第２の距離をおいて形成される。第１及び第２の複数の導電性ビアのうち略近接する１つずつの間に電気的接続を形成する第１の複数の導電性トレースは、前出の中心軸に対して直角に定義付けられた第１の平面において形成される。更には、第１及び第２の複数の導電性ビアのうち周囲にオフセットされた１つずつの間に電気的接続を形成する第２の複数の導電性トレースは、前出の第１の平面から間隔をあけられ且つ前出の中心軸に対して直角に定義付けられた第２の平面において形成される。導電性ビア及び導電性トレースは共に、三次元のトロイダルコイルを定義付ける。

該方法はまた、導電性ビア及びトレースが形成されたあとに、セラミックの基盤を焼成する段階を有し得る。本発明の１つの面によれば、該方法は、トロイダルコイル内に定義付けられたセラミック基板のトロイド形状コア領域を少なくとも形成する段階を有し得る。コア領域は、セラミック基板の少なくとも１つの他の部分とは異なる少なくとも１つの電気的特性を有するセラミック材料で形成され得る。例えば、電気的特性は透過率であり得る。基板の高透過率の部分は、コア領域にのみ制限され得るか、又は、基板層全体を有し得る。有利には、少なくとも高透過率領域の透過率は、１より大きくあり得る。更には、セラミック材料は、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料であるよう選択され得る。

他の面によれば、該方法は、複数の未焼成のセラミック層をスタックすることによってセラミック基板を形成する段階、及び、１より大きい透過率を有するよう未焼成のセラミック層のうち少なくとも１つを選択する段階を有する。その場合、本発明はまた、１より大きい透過率を有するセラミック層を形成する段階を有し得、セラミック基盤のトロイド形状コア領域内に少なくとも部分的に有される。更には、本発明は、導電性ビア及び導電性トレースが形成されたあとに、セラミック基板を焼成する段階を有し得る。

明白には、異なる高透過率のトロイド形状範囲は、標準的な低透過率テープ層と同一の層上に位置付けられ得る。しかしながら、これは、追加的な処理段階を有し得る。これらの追加的な処理段階を避けるよう、全体の層が、標準的ＬＴＣＣテープ層と比べて比較的より高い透過率を有し得、典型的には、約１の透過率を有する。更には、全てのＬＴＣＣ基板層は、約１より大きい透過率を有するＬＴＣＣ層で形成され得る。大きな有利点は、これらのＬＴＣＣ構造が従来のＬＴＣＣ処理技術にいかなる変更も加えずに構成され得るため、この点について得られ得る。追加的な処置工程が許容される場合、ＬＴＣＣテープが異なる透過率を有し得るか、あるいは、選択されたテープ層がより低い透過率のテープに内蔵された高透過率トロイダルコアの範囲を有して形成され得る。

他の面によれば、該方法は、第２の内周を定義付けるよう、中心軸から放射状に第３の距離をおいた第３の複数の導電性ビアを形成する段階を有し得る。第３の距離は、第１の距離より小さい。更には、第４の複数の導電性ビアは、第２の距離より大きい第４の距離を有して第２の外周を定義付けるよう、中心軸の周囲で放射状に第４の距離をおいて形成され得る。第３の複数の導電性トレースはまた、中心軸に対して直角に定義付けられた第３の平面において配列されて形成され得る。第３の複数の導電性トレースは、第３及び第４の複数の導電性ビアのうち略放射状に隣接する１つずつの間に電気的接続を形成し得る。最終的には、第４の複数の導電性トレースは、第４の平面において配列され得る。第４の平面は、第１の平面から間隔をあけられ、第２の三次元のトロイダルコイルを定義付けるよう、第３及び第４の複数の導電性ビアのうち周囲にオフセットされる１つずつの間に電気的接続を定義付けるよう中心軸に対して直角に定義付けられる。

第２の三次元コイルがこのようにして形成される場合、該方法はまた、第１及び第２の三次元導電性トロイダルコイルの間で電気的接続を形成する段階を有し得る。例えば、電気的接続は、第１及び第２のトロイダルコイルが共通の方向において磁界を生成するように与えられ得る。

本発明はまた、セラミック基板内に配列されたインダクタを有し得る。第１の複数の導電性ビアは、中心軸から第１の距離を放射状においてセラミック基板において配列され、内周を定義付ける。第２の複数の導電性ビアは、中心軸の周囲で第２の距離をおいて放射状に配列され、外周を定義付ける。更には、第１の複数の導電性トレースは、中心軸に対して直角に定義付けられた第１の平面において配列され、第１及び第２の複数の導電性ビアのうち略近接する１つずつの間に電気的接続を形成する。最終的には、第２の複数の導電性トレースは、前出の第１の平面から間隔をあけられ、且つ、前出の中心軸に対して直角に定義付けられた第２の平面において配列される。第２の複数の導電性トレースは、第１及び第２の複数の導電性ビアのうち円周にオフセットされる１つずつの間に電気的接続を形成する。複合コンダクタ構造は、三次元のトロイダルコイルを定義付ける。

本発明の１つの面によれば、セラミック基板は、導電性ビア及び導電性トレースを有して同時焼成に対して適合する材料で形成される。更には、トロイダルコイル内で定義付けられたセラミック基板の少なくともトロイド形状のコア領域は、セラミック基板の少なくとも他の部分とは異なる少なくとも１つの電気特性を有するセラミック材料で形成される。例えば、電気特性は、透過率であり得る。電気的特性が透過率である場合、透過率値は有利には、１より大きい。更には、セラミック材料は、有利には、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料である。

本発明の１つの面によれば、セラミック基板は、セラミック層の同時焼成されたスタックを有し、セラミック層のうちの少なくとも１つは、１より大きい透過率を有する。その場合、１より大きい透過率を有する少なくとも１つのセラミック層は、トロイダルコイル内に定義付けられたセラミック基板のトロイド形状のコア領域内に少なくとも部分的に有されて位置付けられる。更には、セラミック基板、導電性ビア、及び導電性トレースは、同時焼成に対して適合する。端子接続は、インダクタを回路に接続するようトロイダルコイルの対向する端部に位置決めされ得る。他の実施例によれば、全てのＬＴＣＣテープ層は、比較的高い透過率、即ち約１より大きい透過率を有し得る。

更に他の面によれば、本発明は、プリント回路基板を有し得る。プリント回路基板は、セラミック基板、及び前出のセラミック基板に不可欠であるセラミックトロイダルコアを有し得る。このトロイダルコア構造は、標準的なセラミック基板製造工程を使用してプリント起案を有して同時に作り出され得る。したがって、追加的な処理工程は、トロイダル構造の作成には必要ない。複数の巻きを有する導電性金属コイルは、前出のセラミックトロイダルコイルの周囲に配列される。更には、セラミックトロイダルコアは、同時焼成工程の結果、前出のセラミック基板を有して一体的に形成される。明白には、少なくともセラミックトロイダルコアは、セラミック材料を有し得、該材料は、セラミック基板の少なくとも１つの他の部分を有する第２のセラミック材料より大きい透過性を有する。

更に他の面によれば、本発明は、セラミック基板においてインダクタを形成する方法を有し得る。該方法は、未焼成のセラミック基板内で定義付けられた未焼成のセラミックトロイダルコアの周囲で複数の巻きを有する導電性金属コイルを形成する段階を有する。セラミックトロイダルコア領域、セラミック基板、及び導電性金属コイルは、その後同時焼成され得、少なくとも部分的に埋め込まれた導電性金属コイルを有する不可欠なセラミック基板構造を形成する。本発明の他の例よれば、金属コイル及びセラミックトロイダルコア領域は、セラミック基板内に完全に埋め込まれ得る。セラミックトロイダルコア領域は、１より大きい透過性を有するセラミック材料で形成され得る。

本発明は、セラミック基板内に一体化されたトロイダルインダクタ及びその製造方法に係る。該方法は、図１及び図２、並びに図５中のフローチャートを参照して説明される。方法は、未焼成のセラミックテープ１００の適切な大きさの一片を形成することによる段階５０２から始め得る。セラミックテープ１００は、８００℃乃至１，０５０℃で焼成されるよう設計された多種の市販のガラスセラミック基板のいずれかであり得る。この分類の材料は、通例、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）と称される。かかるＬＴＣＣ材料は、ＲＦシステムに対する基板として特に有用であるようにする複数の有利点を有する。例えば、Ｄｕｐｏｎｔ（登録商標）社による低温９５１同時焼成Ｇｒｅｅｎ Ｔａｐｅ（登録商標）は、Ａｕ及びＡｇと適合性があり、膨張の熱係数（ＴＣＥ）及び多くの応用に対して適切である相対的強度を有する。セラミックテープの他の同様の種類もまた使用され得る。セラミックテープの寸法は、特定の応用に依存する多種の要因によって確定され得る。例えば、トロイダルインダクタがより大きなＲＦ回路の一部を形成する場合、セラミックテープは、トロイダルインダクタが構成部品を形成するＲＦ回路を受容するよう寸法を取られ得る。

第１の複数の導電性ビア１２は、未焼成のセラミックテープ１００において形成され得る。この段階は、従来の技術を使用して実行され得、段階５０４において未焼成のセラミックテープ１００における穴をあける段階、及び導電性のペーストを有して段階５０８においビア穴を充填する段階を有する。図１及び図２中に図示される通り、第１の複数の導電性ビア１０２は、中心軸１０１から第１の距離ｄ１を放射状におかれ得、トロイダルインダクタの内周を定義付ける。段階５０６及び５０８において、第２の複数の導電性ビア１０４は、同様に、中心軸の周囲に第２の距離ｄ２をおいて放射状に形成され得る。図２中に図示される通り、ビアは、セラミックテープ１００の対向する面１０６と１０８との間に実質上延び得る。

図３及び図４を参照すると、工程は、セラミックテープ１００上に複数の導電性トレース１１０を配列することによる段階５１０において続き得る。面１０６上の導電性トレースは、略放射状に近接する第１及び第２の複数の導電性ビアのうち１つずつの間に電気的接続を形成する。段階５１２においては、第２の複数の導電性トレース１１０は、第２のセラミックテープ１００の面１０８上に与えられる。第２のセラミックテープ１００はまた、ＬＴＣＣ材料で形成され得る。第２の複数の導電性トレース１１０は配置され、２つのセラミックテープ層が図示された通り整列及びスタックされる際に、面１０８上のトレース１００が、第１及び第２の複数の導電性ビアのうち周囲にオフセットされる１つずつの間に電気的接続を与えるようにされる。

導電性トレース１１０が、選択されたＬＴＣＣ材料に対する同時焼成工程と適合性のある適切な導電性ペースト又はインクのいずれかで形成され得る。かかる材料は、多種のソースより市販されている。更には、標準的なＬＴＣＣ処理との一貫性を目的として、セラミックテープ１００の２つの層は、各テープの一側上のみに配列されたトレース１１０を有する図４中に図示される。しかしながら、本発明は、そのように制限的ではない。当業者は、トレース１１０がセラミックテープ１００の単一の層の対向する側部上に代わりに配列され、かかる他の配置が本発明の範囲内にあるよう意図される、ことを十分理解する。段階５１４においては、多種のＬＴＣＣ層は、従来の処理技術を活用して互いに対してスタックされ且つ整列され得る。

導電性ビア１０２，１０４及び導電性トレース１１０は共に、図３中に最もよく図示される三次元の導電性トロイダルコイル１１８を定義付ける。トロイダルコイルは、ビア１０２，１０４の三次元の組合わせ及び導電性トレース１１０によって形成される。図６中の概略図はまた、図１乃至図５に関連して説明される配置をもたらすトロイダルコイル構造の理解に対して有用である。この点に関しては、本発明は、図１乃至図４中に図示されるビア１０２，１０４及びトレース１１０の正確な配置又はパターンに制限されないことが理解されるべきである。その代わりに、セラミックテープ層において形成されたビア及びトレースの全てのパターンが、図６中に図示されるものと同様の種類の実質的なトロイダルコイルの配置を一般的もたらす場合に使用され得、多くの小さな変化が可能であることが理解される。

例えば、上述された通り、面１０６上の導電性トレース１１０は、略放射状に近接する第１及び第２の複数の導電性ビアのうち各１つずつの間に電気的接続を形成する。ビア１０３Ａ及び１０３Ｂは、放射状に近接するビアの例である。しかしながら、前述の放射状に近接する導電性ビアは、必ずしも正確に放射状に整列されないことが留意されるべきである。かかる放射状に近接するビアはまた、ある程度互いから円周にオフセットされたビアを有し得る。対照的に、ビア１０３Ａ及び１０３Ｃは、円周にオフセットされたビアを示す。図１中に見られ得る通り、円周にオフセットされたビアは、放射状に整列されない。本発明は、導電性トレース１１０及びビアのいずれの特定の形状に対しても、これらの要素の組み合わせが継続的な連続するトロイダルコイルを定義付ける場合には、制限されるよう意図されない。

図１乃至図３を参照すると、１つ又はそれ以上の追加的なビア１１２及び追加的なトレース１１４，１１６は、トロイダルインダクタに対する一式の電気的接点を定義付けるよう与えられ得る。ビア１０２，１０４及びトレース１１０の全てが揃い次第、セラミックテープの特定の種類に対して適切である温度及び時間に従って、セラミックテープ１００、ビア、及びトレースは、段階５１６において共に焼成され得る。

工程はまた、セラミックテープ１００内で少なくともトロイド形状であるコア領域１２０を形成する段階を有し得る。該テープは少なくとも１つの電気的特性を有する。セラミック基板の少なくとも１つの他の部分とは異なる。例えば、電気的特性は透過率又は誘電率であり得る。有利には、少なくともトロイド形状のコア領域の透過率は、１より大きい透過率を有する低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料のコア領域１２０の少なくとも一部分を形成することによって増加され得る。望ましい一実施例によれば、少なくともコア領域は、１より実質的に多き透過率を有し得る。例えば、コア領域における透過率は、現在の技術を使用して約１５０乃至４００に及び得る。しかしながら、本発明はこの点に関して制限されない。その代わりに、高い透過率は、約１．０より大きい値を有し得る。

この高透過率のコア領域は、全ての適切な手段によって形成され得る。例えば、高透過率のコア領域は、図４Ａ中に図示する通り１の透過率を有する従来の非鉄セラミックテープとあわせて、未焼成の高透過率のセラミックテープの１つ又はそれ以上の層をスタックすることによって形成され得る。高透過率の層は、コア領域を交差するよう配置される。他の実施例では、基板はまた、高透過率の領域がコア領域を独占的に有するよう形成され得る。コア領域に一致しない他のＬＴＣＣテープ層はまた、高透過率の材料で形成される。例えば、全ての層は、高透過率ＬＴＣＣテープ層から形成され得る。

図４Ａ中に図示される通り、未焼成のセラミックテープ１２２，１１は、複数の未焼成のセラミックテープ層１００と共にスタックされ得る。一実施例によれば、セラミックテープ１２２，１２３は、セラミックテープ層１００と比較してより高い相対透過率を有し得る。未焼成のテープ層１２２，１１は、該層の少なくとも一部分がコア領域１２０に有されることを確実とするよう位置付けられ得る。未焼成のテープ層１２２，１１は、スタックにおける残りのテープ層１００と適合するいずれのセラミックテープでもあり得る。例えば、高透過率ＬＴＣＣテープは、在米国ペンシルバニア州、416 East Church Road, King of Prussia, PA 1946-2625、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社より市販されている。特には、１５０乃至４００の透過率を有する製品番号ＥＳＬ ４００１０が参照される。他の一実施例によれば、全てのテープ層は、高透過率材料で形成され得る。

図４Ｂは、未焼成セラミックテープ層１２６が複数の未焼成テープ層１００と組み合わされた配置を図示する。更には、テープ層１２６は、コア領域１２０を交差する部分１２８を有し得る。部分１２８は、テープ１２６及びテープ１００の残りの部分と比較してより高い透過率を有し得る。図４Ｃは、複数の未焼成のテープ層１２６が図示された通り未焼成のテープ層１００を有してスタックされる同様の配置を図示する。スタックは、図１に関連して説明された導電性ビア及びトレースの形成後に焼成され得る。

図７及び図８を参照すると、追加的なセラミック層が有される本発明の更に他の実施例が図示されている。図７及び図８中、図１乃至図４と共通する構造は、同様の参照符号を使用して同一に扱われる。図７及び図８中、未焼成セラミックテープの１つ又はそれ以上の層１２８が与えられ得る。ビア１０２，１０４及びトレース１１０は、図１乃至図４に関して上述されようにスタック８００において形成され得る。１つ又はそれ以上の未焼成のセラミックテープ層１２８は、あるいは、コア領域１２０を交差する高透過率のテープ又は高透過率の部分の範囲を有して図４Ａ乃至図４Ｃに関して説明される通り構成され得る。１つ又はそれ以上のセラミックテープ１３０の追加的な層は、セラミック材料内でトロイダルインダクタ１７８を完全に内蔵するようスタック８００の上方及び／又は下方に配列され得る。

複数の場合において、回路トレース７０１又は他の表面実装部品７０２，７０４の配列に対して、トロイダルインダクタ７１８の上方及び／又は下方の面範囲を利用することが有利であり得る。トレース１１０の上方のセラミック層の追加は、かかる配列を促進し得る。かかる例では、トロイダルインダクタ７１８に対して電気的接続を形成する導電性ビア８０４，８０６は、電気接続を与えるよう基板スタックの外面に対して延び得る。

ＲＦ回路基板の場合は、導電性トレースとグラウンド平面との間に所定の空間を保持することがしばしば重要である。これは、導電性トレースがマイクロストリップ伝送線７０６等のＲＦ伝送線を定義付ける際に特に重要である。導電性トレース１１０、ビア１０２，１０４、及び伝送線７０６の下方の他の高透過率のセラミック基板の存在は、該線の特徴的なインピーダンスにおいて所望しない振動を作り出し得る。従って、必須ではないが、少なくとも１つの導電層８０２をセラミックテープ層１３０の外側の下方に空間をあけて与えることが所望され得る。

導電層８０２は、多種のサブ基板構造を表面実装部品及び伝送線から隔て得るグラウンド平面を定義付け得る。導電層８０２が与えられる場合、適切な開口は、導電性ビア８０４，８０６とのいかなる電気的接触をも防ぐよう形成され得る。明白には、トロイドは、構造内の磁界の殆どを保持する。従って表面部品（又は他の電気的トレース）をトロイドから保護することは、一般的には必要ではない。例外は、ＲＦ伝送線を定義付ける電気的トレースである。その場合、該線の特徴的なインピーダンスは、基板における断続の存在によって変更され得る。更には、トロイドに対する基板を形成するよう使用される高透過率層は、ＲＦ伝送線に対する適切な基板ではないことがあり得る。その場合、グラウンド層は、高透過率層をＲＦ伝送線及び関連付けられた基板から隔てる役割を果たし得る。平面スパイラルインダクタと比較してトロイド構造の他の有利点は、トレースがその下方で（即ちマイクロストリップ）グラウンド平面を必要とする場合において、グラウンド平面がインダクタンスに影響を及ぼすことなくトロイドの近くのいずれの場所にも置かれ得る点である。対照的に、平面スパイラルの近くのグラウンド平面は、インダクタンスを大幅に低下させる。前述から明らかである通り、本発明は、一実施例においては、セラミック基板１２８，１３０のプリント回路基板、及びセラミック基板内に内蔵されたトロイダルコア領域１２０を有し得る。導電性金属コイルは、セラミックトロイダルコア周囲で複数の巻きを有し得る。導電金属コイルは、導電性ビア１１０及びトレース１０２，１０４によって定義付けられたトロイダルインダクタ７１８であり得る。セラミックトロイダルコア領域は、図７及び図８中のセラミックテープ層１２８，１３０等のセラミック層の同時焼成工程の結果として、セラミック基板を有して一体的に形成され得る。上述された通り、セラミックトロイダルコア領域は、セラミック基板の少なくとも１つの他の部分を有する第２のセラミック材料より大きな透過率を有するセラミック材料を有し得る。

図９を参照すると、本発明の他の一実施例が図示されている。図９中、図４に対応する構造は、同様の参照符号を使用して同一に扱われる。図９は、図３中の図示された基板と同様の基板の平面図であり、セラミックテープの追加的な層、ビア９０２，９０４及び導電性トレース９１０がトロイダルインダクタ９１８に対して第２のらせん層を形成するよう追加された後である。トロイダルコイル１１８は、極めて細い線で図示される。図９中の各らせん層は、セラミックトロイダルコア１２０の周囲に配列されたトロイダルコイルを定義付け、近接するらせん層とは異なるコイル半径を有する。図９中、トレース１１０，９１０及びビア１０２，１０４，９０２，９０４は、接点９１４から始まり９１６で終了し得る連続螺旋を形成する。らせんは、多種のトレース１１０，９１０及びビア１０２，１０４，９０２，９０４を介して流れる変動する電流によって誘導される磁界が共通の方向で磁界を生成するよう、形成される。明確にするよう、基板の底部上のトレース９１０は、図９中に図示されない。

図１０は、線１０−１０に沿って取られた図９中の基板の断面図である。図１０において、ビア９０２，９０４及びトレース９１０によって形成される外側らせん層は、ビア１０２，１０４及びトレース１１０によって形成された内側らせん層より大きいコイル半径を有する。追加的ならせん層はまた、前述された技術を使用することによって与えられ得る。

本発明のトロイダルインダクタの形成方法の理解に有用である、形成されたビアを有するセラミック基板の平面図である。 図１中の線２−２に沿って取られた基板の断面図である。 導電性トレース及び第２の層がトロイダルインダクタを形成するよう追加された後の図１中の基板の平面図である。 図３中の線４−４に沿って取られた基板の断面図である。 線４−４に沿って取られた図４中のトロイダルインダクタの第１の他の実施例の断面図である。 線４−４に沿って取られた図４中のトロイダルインダクタの第２の他の実施例の断面図である。 線４−４に沿って取られた図４中のトロイダルインダクタの第３の他の実施例の断面図である。 本発明の構成方法の理解に有用であるフローチャートである。 図１乃至図４中のトロイダルインダクタの構造の理解に有用である略図である。 発明の他の配置を図示するトロイダルインダクタの平面図である。 線８−８に沿って取られた図７中のトロイダルインダクタの断面図である。 追加的な層及び導電性トレースが多層らせんトロイダルインダクタを形成するよう追加された後の図４中の基板の平面図である。 線１０−１０に沿って取られた図９中の基板の断面図である。

Claims (10)

1. プリント回路基板であって、
   セラミック基板と、
   前記セラミック基板内に内蔵されたセラミックトロイダルコアと、
   前記セラミックトロイダルコアの周囲に複数の巻きを有する導電コイルと、
   を有し、
   前記セラミックトロイダルコアは、同時焼成工程において前記セラミック基板を有して一体的に形成される、
   プリント回路基板。
2. 前記複数の巻きは、前記セラミック基板内で完全に有される、
   請求項１記載のプリント回路基板。
3. 前記セラミックトロイダルコアは、前記セラミック基板の少なくとも１つの他の部分を有する第２のセラミック材料より大きい透過率を有するセラミック材料を有する、
   請求項１記載のプリント回路基板。
4. 前記セラミック基板内に配置された少なくとも１つの導電性金属のグラウンド平面層を更に有する、
   請求項１記載のプリント回路基板。
5. 前記グラウンド平面層は、前記導電コイルと前記プリント回路基板上に配置された少なくとも１つの表面実装部品との間に介入される、
   請求項４記載のプリント回路基板。
6. 前記導電コイルは、複数のらせん層を有し、
   各らせん層は、前記セラミックトロイダルコアの周囲に配置されたトロイダルコイルを定義付け、近接するらせん層とは異なるコイル半径を有する、
   請求項１記載のプリント回路基板。
7. セラミック基板におけるインダクタを形成する方法であって、
   未焼成のセラミック基板内で定義付けられた未焼成のセラミックトロイダルコア領域の周囲に複数の巻きを有する導電コイルを形成する段階と、
   少なくとも部分的に内蔵された前記導電コイルを有する一体セラミック基板を形成するよう、前記セラミックトロイダルコア領域と、前記セラミック基板と、前記導電コイルとを同時焼成する段階と、
   を有する方法。
8. １より大きい透過率を有するセラミック材料の前記セラミックトロイダルコア領域を形成する段階を更に有する、
   請求項７記載の方法。
9. 前記導電コイルと前記セラミック材料の外面との間に導電性のグラウンド平面層を配置する段階を更に有する、
   請求項７記載の方法。
10. 複数のらせん層を有する前記導電コイルを形成する段階を更に有し、
    各らせん層は、前記セラミックトロイダルコアの周囲に配置されたトロイダルコイルを定義付け、近接するらせん層とは異なるコイル半径を有する、
    請求項７記載の方法。

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