JP2008235707A - Inductor device and method for adjusting inductance of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタ装置及びこのインダクタ装置のインダクタンス調整方法に関するものである。 The present invention relates to an inductor device and an inductance adjusting method for the inductor device.
インダクタには、磁性体コアに巻かれた導体線からなるインダクタや、複数の磁性体層が積層された素体内に導体配線が形成されてなるインダクタなどがある。特許文献1には、後述したインダクタの一例として積層型インダクタ素子が記載されている。
インダクタは、フィルタや発振器などの様々な回路素子に用いられている。フィルタでは、周波数特性を調整したいという要望がある。また、発振器では、発振周波数を調整したいという要望がある。そこで、インダクタンスを調整することが可能なインダクタが望まれている。 Inductors are used in various circuit elements such as filters and oscillators. In the filter, there is a demand for adjusting the frequency characteristic. Further, there is a demand for adjusting the oscillation frequency in the oscillator. Therefore, an inductor capable of adjusting the inductance is desired.
そこで、本発明は、インダクタンスを調整することが可能なインダクタ装置及びこのインダクタ装置のインダクタンス調整方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an inductor device capable of adjusting the inductance and an inductance adjusting method for the inductor device.
本発明のインダクタ装置は、第1の導体と該第1の導体に信号が入力されることにより生じる磁束が作用する位置に配置された磁性体とを有するインダクタ部と、磁性体における磁束の大きさを制御するための第2の導体を有する磁束制御部とを備え、磁束制御部は、第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって磁性体における磁束の大きさを制御し、第1の導体のインダクタンスを調整する。 An inductor device according to the present invention includes an inductor section having a first conductor and a magnetic body disposed at a position where a magnetic flux generated by inputting a signal to the first conductor acts, and a magnitude of the magnetic flux in the magnetic body. A magnetic flux control unit having a second conductor for controlling the thickness, and the magnetic flux control unit controls the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body by changing the magnitude of the current passed through the second conductor, The inductance of the first conductor is adjusted.
このインダクタ装置によれば、磁束制御部が、第2の導体に流す電流を増加することによってインダクタ部の磁性体における磁束を増加すると、磁性体では磁気飽和の方向に向かうので、第1の導体のインダクタンスを低下させることができる。したがって、このインダクタ装置によれば、第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって磁性体における磁束の大きさを制御し、第1の導体のインダクタンスを調整することができる。 According to this inductor device, when the magnetic flux control unit increases the magnetic flux in the magnetic body of the inductor unit by increasing the current passed through the second conductor, the magnetic body moves in the direction of magnetic saturation, so the first conductor Inductance can be reduced. Therefore, according to this inductor device, the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body can be controlled by changing the magnitude of the current flowing through the second conductor, and the inductance of the first conductor can be adjusted.
上記した磁束制御部は、第2の導体に供給する電流の大きさを変更する電流制御部を更に有することが好ましい。 The magnetic flux control unit described above preferably further includes a current control unit that changes the magnitude of the current supplied to the second conductor.
本発明のインダクタ装置のインダクタンス調整方法は、第1の導体と、第2の導体と、磁性体とを備えるインダクタ装置において、第1の導体に信号が入力されることにより生じる磁束が作用する位置に磁性体を第1の導体に対して配置し、磁性体における磁束の大きさを制御するように第2の導体を磁性体に対して配置し、第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって磁性体における磁束の大きさを制御し、第1の導体のインダクタンスを調整する。 An inductance adjustment method for an inductor device according to the present invention is a position where a magnetic flux generated by inputting a signal to the first conductor acts in an inductor device including a first conductor, a second conductor, and a magnetic body. The magnetic body is disposed with respect to the first conductor, the second conductor is disposed with respect to the magnetic body so as to control the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body, and the magnitude of the current flowing through the second conductor is determined. By changing, the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body is controlled, and the inductance of the first conductor is adjusted.
このインダクタ装置のインダクタンス調整方法によれば、第2の導体に流す電流を増加することによって磁性体における磁束を増加すると、磁性体では磁気飽和の方向に向かうので、第1の導体のインダクタンスを低下させることができる。したがって、このインダクタ装置のインダクタンス調整方法によれば、第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって磁性体における磁束の大きさを制御し、第1の導体のインダクタンスを調整することができる。 According to the inductance adjustment method of the inductor device, when the magnetic flux in the magnetic body is increased by increasing the current passed through the second conductor, the magnetic body moves in the direction of magnetic saturation, so that the inductance of the first conductor is reduced. Can be made. Therefore, according to the inductance adjustment method of the inductor device, the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body can be controlled by changing the magnitude of the current flowing through the second conductor, and the inductance of the first conductor can be adjusted. it can.
本発明によれば、インダクタンスを変更することが可能なインダクタ装置及びこのインダクタ装置のインダクタンス調整方法を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inductor apparatus which can change an inductance, and the inductance adjustment method of this inductor apparatus can be obtained.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは各図の上下方向に対応したものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted. In the description, the terms “upper” and “lower” may be used, which correspond to the vertical direction of each figure.
図1〜図3を参照して、本実施形態に係るインダクタ装置100の構成を説明する。図1は、本実施形態に係るインダクタ装置を示す斜視図であり、図2は、本実施形態に係るインダクタ装置を分解して示した分解斜視図である。また、図3は、本実施形態に係るインダクタ装置の回路図である。
The configuration of the
インダクタ装置100は、図1〜図3に示されるように、積層型インダクタ素子110と、電流制御部120とを備えており、積層型インダクタ素子110は、直方体形状の素体1と、第1及び第2の導体11,21と、素体1の側面に形成された第1〜第4の端子電極3〜6とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
第1及び第2の導体11,21は、素体1内に配されている。第1の導体11は、第1の端子電極3と第2の端子電極4とに電気的に接続される。第2の導体21は、第3の端子電極5と第4の端子電極6とに電気的に接続される。
The first and
素体1は、図2に示すように、複数の磁性体31〜35と非磁性体41〜45とが積層されることにより構成される積層体である。実際の積層型インダクタ素子は、磁性体31〜35及び非磁性体41〜45間の境界が視認できない程度に一体化されている。磁性体31〜35及び非磁性体41〜45は、グリーンシートが焼成されることにより、構成される。
As shown in FIG. 2, the
第1の導体11は、導体12,13とスルーホール導体51とを有する。導体12は、磁性体31上に位置する。導体12は、スパイラル形状を呈している。導体12の外側端部は、素体1の側面まで引き出されて当該側面に露出しており、第1の端子電極3に接続される。導体12の外側端部は、引き出し導体として機能する。
The
磁性体31及び導体12上には磁性体32が位置する。磁性体32における導体12の内側端部に対応する位置には、磁性体32を厚み方向に貫通するスルーホール導体51が形成されている。スルーホール導体51は、磁性体31,32が積層された状態で導体12の内側端部と電気的に接続されている。
A
磁性体32上には、導体13が位置している。導体13の一端部は、素体1の側面(導体12の外側端部が引き出される側面に対向する側面)まで引き出されて当該側面に露出しており、第2の端子電極4に接続される。導体13の一端部は、引き出し導体として機能する。導体13の他端部は、スルーホール導体51が形成された位置、すなわち導体12の内側端部に対応する位置まで延びている。
The conductor 13 is located on the
導体13の他端部は、磁性体31,32が積層された状態でスルーホール導体51と電気的に接続される。これにより、導体12及び導体13は、相互に電気的に接続され、第1の導体11を構成することとなる。
The other end of the conductor 13 is electrically connected to the through-
第2の導体21は、導体22,23とスルーホール導体52とを有する。導体22は、非磁性体41上に位置する。導体22は、スパイラル形状を呈している。導体22の外側端部は、素体1の側面(導体12の外側端部が引き出される側面)まで引き出されて当該側面に露出しており、第3の端子電極5に接続される。導体22の外側端部は、引き出し導体として機能する。
The
非磁性体41における導体22の内側端部に対応する位置には、非磁性体41を厚み方向に貫通するスルーホール導体52が形成されている。スルーホール導体52は、非磁性体41,42が積層された状態で導体22の内側端部と電気的に接続される。
A through-hole conductor 52 that penetrates the
非磁性体42上には、導体23が位置している。導体23の一端部は、素体1の側面(導体12,22の外側端部が引き出される側面に対向する側面)まで引き出されて当該側面に露出しており、第4の端子電極6に接続される。導体23の一端部は、引き出し導体として機能する。導体23の他端部は、スルーホール導体52が形成された位置、すなわち導体22の内側端部に対応する位置まで延びている。
The
導体23の他端部は、非磁性体41,42が積層された状態でスルーホール導体52と電気的に接続される。これにより、導体22及び導体23は、相互に電気的に接続され、第2の導体21を構成することとなる。
The other end of the
第1の導体11と第2の導体21とは、磁性体31〜35及び非磁性体41〜45の積層方向(以下、単に「積層方向」と称する。)から見て互いに重なるように延びている。
The
磁性体31と非磁性体41との間には、非磁性体45が位置している。非磁性体45は、導体22と磁性体31とを離間するためのものである。なお、本実施形態では非磁性体45を積層したが、非磁性体45は積層されなくてもよい。
A
磁性体32の上には、磁性体33〜35が位置している。磁性体33〜35は、導体13を保護するためのベース層として機能する。非磁性体41の下には、非磁性体43,44が位置している。磁性体33〜35及び非磁性体43,44は、素体1の厚みを所定の寸法に調整するためのものでもある。磁性体33〜35の数は3層に限られるものではなく、1層でも2層でもよく、また4層以上であってもよい。非磁性体43,44も、2層に限られることなく、積層しなくてもよい。
On the
電流制御部120は、積層型インダクタ素子110の第4の端子電極6に接続されると共に接地されており、積層型インダクタ素子110の第3の端子電極5も接地されている。電流制御部120は、可変電流源を有しており、第4の端子電極6へ、すなわち第2の導体21へ直流電流を供給すると共に、この直流電流の大きさを変更することができる。
The
ここで、積層型インダクタ素子110における第1の導体11と、第1及び第2の端子電極3,4と、磁性体31〜35とが、特許請求の範囲に記載したインダクタ部130として機能し、積層型インダクタ素子110における第2の導体21と、第3及び第4の端子電極5,6と、非磁性体41〜45と、電流制御部120とが、特許請求の範囲に記載した磁束制御部140として機能する。
Here, the
上記したように、第1の導体11は、磁性体31〜35内に配されているので、第1の導体11に信号が入力されることにより生じる磁束は、磁性体31〜35を通過することとなる。換言すれば、磁性体31〜35は、第1の導体11に信号が入力されるとことにより生じる磁束が作用する位置に配置されることとなる。
As described above, since the
また、第2の導体21は、第1の導体11と積層方向に重なる位置に配されているので、第2の導体21に信号が入力されることにより生じる磁束は、磁性体31〜35を通過することとなり、第1の導体11に作用することとなる。
In addition, since the
続いて、積層型インダクタ素子110の作製方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、磁性体31〜35を構成することとなる磁性体グリーンシートを用意する。磁性体グリーンシートは、例えばフェライト(例えば、Ni−Cu−Zn系フェライト、Ni−Cu−Zn−Mg系フェライト、Cu−Zn系フェライト、又は、Ni−Cu系フェライト等)粉末を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。磁性体グリーンシートの厚みは、例えば20μm程度である。 First, the magnetic body green sheet which comprises the magnetic bodies 31-35 is prepared. The magnetic green sheet is a slurry made of, for example, ferrite (for example, Ni—Cu—Zn based ferrite, Ni—Cu—Zn—Mg based ferrite, Cu—Zn based ferrite, or Ni—Cu based ferrite) powder. Can be used which is formed by coating the film by a doctor blade method. The thickness of the magnetic green sheet is, for example, about 20 μm.
また、非磁性体41〜45を構成することとなる非磁性体グリーンシートを用意する。非磁性体グリーンシートは、例えばFe2O3とZnOとCuOとの混合粉を原料としたスラリーをフィルム上にドクターブレード法により塗布して形成したものを用いることができる。非磁性体グリーンシートの厚みは、例えば18μm程度に設定することができる。Fe2O3とZnOとCuOとの混合粉の代わりに、誘電体材料(TiO2とCuOとNiOとMnCOとの混合粉等)や、酸化物セラミック材料(Al2O3、SiO2、ZrO2、フォルステライト、ステアタイト、コージライト等、またはこれらの混合粉)を用いてもよい。 Moreover, the nonmagnetic green sheet which comprises the nonmagnetic bodies 41-45 is prepared. As the non-magnetic green sheet, for example, a slurry obtained by applying a slurry using a mixed powder of Fe 2 O 3 , ZnO and CuO as a raw material on a film by a doctor blade method can be used. The thickness of the nonmagnetic green sheet can be set to about 18 μm, for example. Instead of a mixed powder of Fe 2 O 3 , ZnO and CuO, a dielectric material (such as a mixed powder of TiO 2 , CuO, NiO and MnCO) or an oxide ceramic material (Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO) 2 , forsterite, steatite, cordierite, or a mixed powder thereof) may be used.
次に、磁性体32及び非磁性体41を構成することとなる各グリーンシートの所定の位置、すなわちスルーホール導体51,52を形成する予定位置に、レーザー加工等によってスルーホールを形成する。
Next, a through hole is formed by laser processing or the like at a predetermined position of each green sheet constituting the
次に、磁性体31,32及び非磁性体41,42を構成することとなる各グリーンシートに、導体12,13,22,23に対応する導体パターンを形成する。各導体パターンは、例えば、銀もしくはニッケルを主成分とする導体ペースト(導電体材料)をスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。各スルーホールには、各導体パターンを形成する際に、導体ペーストが充填されることとなる。
Next, conductor patterns corresponding to the
次に、各グリーンシートを順次積層して圧着し、チップ単位に切断した後に所定温度(例えば、800〜900度)にて焼成する。これにより、素体1が形成されることとなる。素体1は、例えば、完成後における長手方向の長さが1.25mm、幅が1.0mm、高さが0.5mmとなるようにする。導体12,13,22,23の焼成後における幅は、例えば50μm程度に設定される。導体12,13,22,23の焼成後における厚みは、例えば12μm程度に設定される。
Next, the green sheets are sequentially laminated and pressure-bonded, cut into chips, and then fired at a predetermined temperature (for example, 800 to 900 degrees). As a result, the
次に、この素体1に第1〜第4の端子電極3〜6を形成する。これにより、積層型インダクタ素子110が得られることとなる。第1〜第4の端子電極3〜6は、素体1の外面に銀、ニッケルもしくは銅を主成分とする電極ペーストを転写した後に所定温度(例えば、700℃程度)にて焼き付け、更に電気めっきを施すことにより、形成される。電気めっきには、Cu/Ni/Sn、Ni/Sn、Ni/Au、Ni/Pd/Au、Ni/Pd/Ag、又は、Ni/Ag等を用いることができる。
Next, first to fourth
続いて、本発明の実施形態に係るインダクタ装置のインダクタ調整方法について説明する。まず、上記した積層体インダクタ素子110の製造方法に従って、第1の導体11に信号が入力されることにより生じる磁束が作用する位置に磁性体31〜35を第1の導体11に対して配置し、磁性体31〜35における磁束の大きさを制御するように第2の導体21を磁性体31〜35に対して配置する。次に、電流制御部120を第2の導体21に接続し、電流制御部120によって第2の導体21に流す電流の大きさを変更することによって磁性体31〜35における磁束の大きさを制御し、第1の導体11のインダクタンスを調整する。
Then, the inductor adjustment method of the inductor apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. First, according to the manufacturing method of the
続いて、本実施形態のインダクタ装置100の動作及びインダクタ装置のインダクタ調整方法を詳細に説明する。まず、積層型インダクタ素子110の第1及び第2の端子電極3,4間、すなわち第1の導体11に交流信号が入力されると、この交流信号に応じた磁束が磁性体31〜35に発生し、第1の導体11にインダクタンスが生じる。なお、第1の導体11に入力される交流信号に応じた磁束は、非磁性体41〜45に比べて透磁率が大きい磁性体31〜35に閉じ込められることとなる。
Subsequently, the operation of the
ここで、電流制御部120によって、積層型インダクタ素子110の第4の端子電極6へ、すなわち第2の導体21へ直流電流が供給されると、この直流電流に応じた磁束が非磁性体41〜45及び磁性体31〜35に発生する。すなわち、磁性体31〜35には、第1の導体11に入力される交流信号に応じた磁束に加えて、第2の導体21に流れる直流電流に応じた磁束も発生することとなる。電流制御部120によって、直流電流の値を大きくすると、磁性体31〜35における直流電流に応じた磁束が増加し、磁性体31〜35では磁気飽和の方向に向かうこととなる。又は、磁性体31〜35では磁気飽和が生じることとなる。すると、第1の導体に生じるインダクタンスが低下する。
Here, when a direct current is supplied from the
このように、本実施形態のインダクタ装置100及びインダクタ装置のインダクタンス調整方法によれば、第2の導体21に流す電流の大きさを変更することによって磁性体31〜35における磁束の大きさを制御し、第1の導体11のインダクタンスを調整することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のインダクタ装置100及びインダクタ装置のインダクタンス調整方法によれば、磁束制御部140の第2の導体21が非磁性体41〜45の間に位置しているので、第1の導体11に入力される交流信号によって第2の導体21のインダクタンスが変動することを低減することができ、第2の導体21に流す電流の制御を容易とすることができる。
In addition, according to the
本実施形態のインダクタ装置100及びインダクタ装置のインダクタンス調整方法は、無線通信機器における局発信号発生回路、例えば、RF信号をIF信号に変換するミキサ回路における局発信号発生回路に好適に適用可能である。
The
無線通信機器では、チャンネルを高速に切り換える必要があり、局発信号発生回路には、発振周波数を高速に切り換えられることが要求されている。一般に、局発信号発生回路は、印加電圧によってキャパシタンスを変更することが可能なバリアブルキャパシタを有し、発振周波数を変更する。しかしながら、バリアブルキャパシタでは、性質上反応速度が遅く、反応速度を上げることが困難であった。そこで、本願発明者は、反応速度が速い受動部品の製品化を研究し、インダクタのインダクタンスを調整することを見出した。 In wireless communication equipment, it is necessary to switch channels at high speed, and the local oscillation signal generation circuit is required to switch the oscillation frequency at high speed. In general, the local oscillation signal generation circuit has a variable capacitor whose capacitance can be changed by an applied voltage, and changes the oscillation frequency. However, with variable capacitors, the reaction rate is slow due to the nature, and it is difficult to increase the reaction rate. Therefore, the inventor of the present application researched the commercialization of passive components having a high reaction speed, and found that the inductance of the inductor was adjusted.
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
本実施形態では、磁束制御部140に非磁性体41〜45が用いられたが、非磁性体41〜45に代えて磁性体が用いられてもよい。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、スパイラル形状の第1及び第2の導体11,21を例示したが、第1及び第2の導体11,21の形状は本実施形態に限られるものではない。例えば、第1及び第2の導体11,21は、1巻きだけのロの字状であってもよいし、3/4巻きのコの字状であってもよいし、1/2巻きのL字状であってもよいし、直線形状であってもよい。また、第1及び第2の導体11,21は、磁性体間又は非磁性体間に設けられた複数の導体がスルーホール導体によって直列に接続されたヘリカル形状(螺旋形状)であってもよい。この場合、第2の導体21に流す直流電流に応じて第1の導体11の周囲の磁束を変更することができるように、第1及び第2の導体11,21は、積層方向から見て互いに重なっていることが好ましい。
In the present embodiment, the spiral-shaped first and
また、本実施形態では、インダクタ部130の第1の導体11と磁束制御部140の第2の導体21とが積層方向に重なるように異なる磁性体間及び非磁性体間に設けられたが、第1の導体11と第2の導体21とは同一磁性体上に設けられてもよい。この場合、第2の導体21に流す直流電流に応じて第1の導体11の周囲の磁束を変更することができるように、第1及び第2の導体11,21は、同一磁性体上に隣接していることが好ましい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第2の導体21を第1の導体11と共に素体1内に配置したが、樹脂又は磁性材料でモールドされた第1の導体を有するインダクタ素子(例えば、特許文献1に記載の積層型インダクタ素子)の外周に第2の導体を巻きつけてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、積層型インダクタ素子110を用いたインダクタ装置を例示したが、積層型インダクタ素子110に代えて、磁性体コア(例えば、トロイダルコア)に巻かれた第1及び第2の導体線からなるインダクタ素子が用いられてもよい。
In the present embodiment, the inductor device using the
1…素体、3〜6…第1〜第4の端子電極、11…第1の導体、12,13…導体、21…第2の導体、22,23…導体、31〜35…磁性体、41〜45…非磁性体、51,52…スルーホール導体、100…インダクタ装置、110…積層型インダクタ素子、120…電流制御部、130…インダクタ部、140…磁束制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記磁性体における磁束の大きさを制御するための第2の導体を有する磁束制御部と、
を備え、
前記磁束制御部は、前記第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって前記磁性体における磁束の大きさを制御し、前記第1の導体のインダクタンスを調整する、
インダクタ装置。 An inductor having a first conductor and a magnetic body disposed at a position where a magnetic flux generated by inputting a signal to the first conductor acts;
A magnetic flux controller having a second conductor for controlling the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body;
With
The magnetic flux control unit controls the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body by changing the magnitude of the current passed through the second conductor, and adjusts the inductance of the first conductor;
Inductor device.
請求項1に記載のインダクタ装置。 The magnetic flux control unit further includes a current control unit that changes a magnitude of a current supplied to the second conductor.
The inductor device according to claim 1.
前記第1の導体に信号が入力されることにより生じる磁束が作用する位置に前記磁性体を前記第1の導体に対して配置し、
前記磁性体における磁束の大きさを制御するように前記第2の導体を前記磁性体に対して配置し、
前記第2の導体に流す電流の大きさを変更することによって前記磁性体における磁束の大きさを制御し、前記第1の導体のインダクタンスを調整する、
インダクタ装置のインダクタンス調整方法。 In an inductor device including a first conductor, a second conductor, and a magnetic body,
Arranging the magnetic body with respect to the first conductor at a position where a magnetic flux generated by inputting a signal to the first conductor acts;
Placing the second conductor relative to the magnetic body to control the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body;
Controlling the magnitude of the magnetic flux in the magnetic body by changing the magnitude of the current passed through the second conductor and adjusting the inductance of the first conductor;
Inductance adjustment method for inductor device.
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- 2007-03-22 JP JP2007075422A patent/JP4893403B2/en active Active
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