JP2010118367A - 分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、分配器の小型化を図ることである。
【解決手段】本体１２は、複数の絶縁体層からなる積層体１４を含んでいる。コイルＬ１は、積層体１４内において、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとの間に接続されている。コイルＬ２は、積層体１４内において、外部電極２０ｃと外部電極２０ｄとの間に接続されている。接続部３４は、本体１２の上面において外部電極２０ａと外部電極２０ｄとを電気的に接続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、分配器に関し、より特定的には、コイルを備えた分配器に関する。

従来の分配器に用いられるコモンモードチョークコイルとして、例えば、特許文献１に記載のコモンモードチョークコイルが知られている。特許文献１に記載のコモンモードチョークコイルは、例えば、回路基板上に実装され、回路基板上にて外部電極同士が配線により接続されることにより、分配器の一部を構成する。以下に図面を参照しながら説明する。図８は、特許文献１に記載のコモンモードチョークコイル１１０が用いられた分配器１００の回路図である。

分配器１００は、入力信号を、該入力信号と同じ波形を有する２つの出力信号に分配して出力する回路である。コモンモードチョークコイル１１０は、コイルＬ１０１，Ｌ１０２及び端子Ｔ１０１〜Ｔ１０４を備えている。コイルＬ１０１とコイルＬ１０２とは互いに磁気的に結合している。端子Ｔ１０１，Ｔ１０３はそれぞれ、コイルＬ１０１の両端に設けられている。また、端子Ｔ１０２，Ｔ１０４はそれぞれ、コイルＬ１０２の両端に設けられている。

ここで、端子Ｔ１０１と端子Ｔ１０４とは、回路基板に設けられている配線により電気的に接続されている。また、端子Ｔ１０２と端子Ｔ１０３との間には、抵抗Ｒ１０１が接続されている。以上のような構成を有する分配器１００によれば、入力信号は、端子Ｔ１０１より入力し、出力信号は、端子Ｔ１０２，Ｔ１０３から出力する。

ところで、図８に示す分配器１００は、小型化が困難であるという問題を有する。より詳細には、分配器１００では、端子Ｔ１０１と端子Ｔ１０４とを電気的に接続する必要がある。そこで、分配器１００では、回路基板に設けられた配線により、端子Ｔ１０１と端子Ｔ１０４とが接続されている。しかしながら、端子Ｔ１０１と端子Ｔ１０４とを接続する配線は、回路基板に設けられているため、図８に示すように、コモンモードチョークコイル１１０を周回するように設けられている。その結果、回路基板上での分配器１００が占める面積が大きくなってしまう。
特開平８−２０３７３７号公報

そこで、本発明の目的は、分配器の小型化を図ることである。

本発明の一形態に係る分配器は、複数の絶縁層が積層されてなる本体と、前記本体に内蔵され、かつ、第１の端部及び第２の端部を有する第１のコイルと、前記本体に内蔵され、かつ、第３の端部及び第４の端部を有すると共に、前記第１のコイルと磁気的に結合する第２のコイルと、前記本体の表面に設けられ、かつ、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記第３の端部のそれぞれに接続されている第１の外部電極、第２の外部電極及び第３の外部電極と、前記本体の表面又は該本体の内部に設けられ、前記第１の端部と前記第４の端部とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記第１の外部電極より入力信号が入力し、前記第２の外部電極及び前記第３の外部電極より出力信号が出力すること、を特徴とする。

本発明によれば、分配器の小型化を図ることである。

以下に、本発明の実施形態に係る分配器の構成について図面を参照しながら説明する。

（分配器の構成）
以下、本発明の一実施形態に係る分配器の構成について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る分配器は、入力信号を、該入力信号の半分の強度を持つ２つの出力信号に分配する３ｄＢ等分配器である。このような３ｄＢ等分配器は、例えば、２つのチャンネルの番組を同時に録画できるレコーダーにおいて、受信信号を２つのチューナに分配するために用いられる。図１は、本実施形態に係る分配器１０の外観斜視図である。図２は、図１の分配器１０の本体１２の分解斜視図である。図３は、図１の分配器１０の等価回路図である。以下、分配器１０の積層方向をｚ軸方向と定義し、分配器１０の辺に沿った方向をそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向と定義する。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交している。

図１に示すように、分配器１０は、本体１２、外部電極２０ａ〜２０ｄ及び接続部３４を備えている。本体１２は、直方体状をなしており、磁性体基板１６、積層体１４及び磁性体基板１８がｚ軸方向の正方向側からこの順に並ぶように積み重ねられて構成されている。外部電極２０ａ，２０ｃは、図１に示すように、本体１２のｘ軸方向の負方向側に位置する側面（表面）Ｓ１において、ｚ軸方向に延在するように設けられている。外部電極２０ｂ，２０ｄは、図１に示すように、本体１２のｘ軸方向の正方向側に位置する側面（表面）Ｓ２において、ｚ軸方向に延在するように設けられている。更に、外部電極２０ａと外部電極２０ｄとは互いに対向している。また、外部電極２０ｂと外部電極２０ｃとは外部電極２０ａ，２０ｄよりもｙ軸方向の負方向側に位置し、互いに対向している。また、外部電極２０ａ〜２０ｄは、本体１２のｚ軸方向の正方向側及び負方向側に位置している上面及び下面に折り返されている。

また、接続部３４は、図１に示すように、ｚ軸方向の正方向側に位置する上面（表面）において、ｘ軸方向に延在することにより、外部電極２０ａと外部電極２０ｄとを接続している。

磁性体基板１６，１８は、図１及び図２に示すように、直方体状をなしており、ｚ軸方向の正方向側及び負方向側から積層体１４を挟んでいる。該磁性体基板１６，１８は、フェライト等の磁性体材料により構成されている。

積層体１４は、図２に示すように、コイルＬ１，Ｌ２を内蔵しており、絶縁体層１４ａ〜１４ｄがｚ軸方向の正方向側からこの順に並ぶように積層されることにより構成されている。絶縁体層１４ａ〜１４ｄは、長方形状をなしている樹脂層である。以下に、コイルＬ１，Ｌ２について説明する。

コイルＬ１は、図２に示すように、コイル導体２６ｃ，２６ｄ及びビアホール導体ｂ２により構成されている。コイル導体２６ｃは、配線部２９ｃ、引出し部３０ｃ及び接続端３２ｃを備え、絶縁体層１４ｄ上に設けられている。

引出し部３０ｃは、コイルＬ１の端部を構成しており、コイルＬ１と外部電極２０ａとを接続する部分である。よって、引出し部３０ｃは、本体１２の側面Ｓ１のｙ軸方向の正方向側において、積層体１４から露出している。配線部２９ｃは、その一端が引出し部３０ｃに接続され、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、絶縁体層１４ｄの中心（対角線の交点）に向かって延在している線状電極である。接続端３２ｃは、配線部２９ｃの他端に接続され、絶縁体層１４ｄの中心（対角線の交点）に位置している。

コイル導体２６ｄは、コイル部２８ｄ、引出し部３０ｄ及び接続端３２ｄを備え、磁性体基板１８上に設けられている。

引出し部３０ｄは、コイルＬ１の端部を構成しており、コイルＬ１と外部電極２０ｂとを接続する部分である。よって、引出し部３０ｄは、本体１２の側面Ｓ２のｙ軸方向の負方向側において、積層体１４から露出している。コイル部２８ｄは、その一端が引出し部３０ｄに接続され、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、磁性体基板１８の中心（対角線の交点）に向かって時計回りに旋廻する渦巻状の線状電極である。接続端３２ｄは、コイル部２８ｄの他端に接続され、磁性体基板１８の中心（対角線の交点）に位置している。したがって、接続端３２ｃ，３２ｄは、ｚ軸方向から平面視したときに、互いに重なり合っている。

ビアホール導体ｂ２は、絶縁体層１４ｄを貫通するように設けられており、ｚ軸方向から平面視したときに、接続端３２ｃ，３２ｄと重なるように設けられている。これにより、コイル導体２６ｃ，２６ｄは、ビアホール導体ｂ２により接続され、コイルＬ１を構成する。ビアホール導体ｂ２は、絶縁体層１４ｄに形成されたビアホールにコイル導体２６ｃと同じ導電性材料が埋め込まれることにより形成されている。

コイルＬ２は、図２に示すように、コイル導体２６ａ，２６ｂ及びビアホール導体ｂ１により構成されている。コイル導体２６ａは、配線部２９ａ、引出し部３０ａ及び接続端３２ａを備え、絶縁体層１４ｂ上に設けられている。

引出し部３０ａは、コイルＬ２の端部を構成しており、コイルＬ２と外部電極２０ｃとを接続する部分である。よって、引出し部３０ａは、本体１２の側面Ｓ１のｙ軸方向の負方向側において、積層体１４から露出している。配線部２９ａは、その一端が引出し部３０ａに接続され、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、絶縁体層１４ｂの中心（対角線の交点）に向かって延在している線状電極である。接続端３２ａは、配線部２９ａの他端に接続され、絶縁体層１４ｂの中心（対角線の交点）に位置している。

コイル導体２６ｂは、コイル部２８ｂ、引出し部３０ｂ及び接続端３２ｂを備え、絶縁体層１４ｃ上に設けられている。

引出し部３０ｂは、コイルＬ２の端部を構成しており、コイルＬ２と外部電極２０ｄとを接続する部分である。よって、引出し部３０ｂは、本体１２の側面Ｓ２のｙ軸方向の正方向側において、積層体１４から露出している。コイル部２８ｂは、その一端が引出し部３０ｂに接続され、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、絶縁体層１４ｃの中心（対角線の交点）に向かって時計回りに旋廻する渦巻状の線状電極である。接続端３２ｂは、コイル部２８ｂの他端に接続され、絶縁体層１４ｃの中心（対角線の交点）に位置している。したがって、接続端３２ａ，３２ｂは、ｚ軸方向から平面視したときに、互いに重なり合っている。

ビアホール導体ｂ１は、絶縁体層１４ｂを貫通するように設けられており、ｚ軸方向から平面視したときに、接続端３２ａ，３２ｂと重なるように設けられている。これにより、コイル導体２６ａ，２６ｂは、ビアホール導体ｂ１により接続され、コイルＬ２を構成する。ビアホール導体ｂ１は、絶縁体層１４ｂに形成されたビアホールにコイル導体２６ａと同じ導電性材料が埋め込まれることにより形成されている。

以上のように構成された分配器１０では、図３に示すように、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとの間に、コイルＬ１が接続されている。また、外部電極２０ｃと外部電極２０ｄとの間に、コイルＬ２が接続されている。また、コイル導体２６ｂ，２６ｃは、図２に示すように、ｚ軸方向に重なった状態で並んでいると共に、同じ方向に旋廻しているので、コイルＬ１とコイルＬ２とは、磁気的に結合してコモンモードチョークコイルを構成するようになる。

また、分配器１０では、図２に示すように、コイルＬ１とコイルＬ２が同じ構造を有している。そのため、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとの間のインピーダンスと、外部電極２０ａと外部電極２０ｃとの間のインピーダンスとが等しくなる。よって、分配器１０は、３ｄＢ等分配器を構成している。

更に、分配器１０では、図２に示すように、コイルＬ１とコイルＬ２とは、ｚ軸方向から平面視したときに交差している。より詳細には、コイルＬ１の引出し部３０ｃがｙ軸方向の正方向側に引き出されていると共に、コイルＬ１の引出し部３０ｄがｙ軸方向の負方向側に引き出されている。同様に、コイルＬ２の引出し部３０ａがｙ軸方向の負方向側に引き出されていると共に、コイルＬ２の引出し部３０ｂがｙ軸方向の正方向側に引き出されている。これにより、コイルＬ１に接続されている外部電極２０ａとコイルＬ２に接続されている外部電極２０ｃとのｙ軸方向における位置関係と、コイルＬ１に接続されている外部電極２０ｂとコイルＬ２に接続されている外部電極２０ｄとのｙ軸方向における位置関係とが入れ替わっている。

以上のように構成された分配器１０は、図３に示すように、図示しない回路基板上に実装され、かつ、外部電極２０ｂ，２０ｃ間が抵抗Ｒによって接続された状態で用いられる。そして、外部電極２０ａから入力信号が分配器１０内に入力する。この際、コイルＬ１，Ｌ２の相互作用により、入力信号と同じ波形を有し、かつ、入力信号の半分の強度を有する２つの出力信号が生成される。そして、出力信号は、外部電極２０ｂ，２０ｃから分配器１０外に出力する。

（効果）
分配器１０によれば、以下に説明するように、小型化を図ることができる。より詳細には、図１に示すように、接続部３４は、外部電極２０ａと外部電極２０ｄとを接続するように本体１２の表面に設けられている。これにより、図２において、コイルＬ２の端部である引出し部３０ｂとコイルＬ１の端部である引出し部３０ｃとが電気的に接続されるようになる。その結果、図１に示す１つの素子内において、図３の点線で囲った部分の分配器１０が構成されるようになる。よって、回路基板上に外部電極２０ａと外部電極２０ｄとを接続する配線を設ける必要がなくなる。よって、分配器１０によれば、小型化を図ることができる。

また、分配器１０によれば、以下に説明するように、等しい波形の出力信号を得ることが容易となる。より詳細には、分配器１０では、図２に示すように、コイルＬ１とコイルＬ２とは、ｚ軸方向から平面視したときに交差している。これにより、コイルＬ１に接続されている外部電極２０ａとコイルＬ２に接続されている外部電極２０ｃとのｙ軸方向における位置関係と、コイルＬ１に接続されている外部電極２０ｂとコイルＬ２に接続されている外部電極２０ｄとのｙ軸方向における位置関係とが入れ替わっている。その結果、図１に示すように、出力信号が出力する外部電極２０ｂと外部電極２０ｃとはｘ軸方向において対向するようになる。したがって、図３に示すように、外部電極２０ｂから抵抗Ｒまでの配線長と、外部電極２０ｃから抵抗Ｒまでの配線長とを等しくすることができる。よって、２つの出力信号が配線や抵抗Ｒから受ける影響や配線の浮遊インダクタンスを等しくすることができるようになり、等しい波形の出力信号を得ることが容易になる。

また、接続部３４は、ｚ軸方向の正方向側に位置する本体１２の上面に設けられている。そのため、接続部３４は、コイルＬ１，Ｌ２が発生した磁束を妨げることがない。

（シミュレーション結果）
本願発明者は、分配器１０が奏する効果をより明確なものとするために、以下に図面を参照しながら説明する実験を行った。より詳細には、図１及び図２に示す分配器１０のモデル（以下、第１のモデル）、及び、図８に示す分配器１００のモデル（以下、第２のモデル）を作製した。そして、第１のモデルの外部電極２０ｂ，２０ｃから出力される２つの出力信号の強度差を計算した。同様に、第２のモデルの端子Ｔ１０２，Ｔ１０３から出力される２つの出力信号の強度差を計算した。図４は、該シミュレーション結果を示したグラフである。縦軸は、出力信号の強度差を示し、横軸は、周波数を示している。

図４によれば、周波数が高くなるにしたがって、第２のモデルでは、出力信号の強度差が大きくなっていることが分かる。一方、第１のモデルでは、出力信号の強度差が第２のモデルに比べて大きくなっていないことが分かる。よって、図４に示すシミュレーション結果より、分配器１０によれば、等しい波形の出力信号を容易に得ることができることが分かる。

（その他の実施形態）
本発明に係る分配器は、前記実施形態に示した分配器１０に限らない。したがって、その要旨の範囲内において、設計変更することができる。

分配器１０では、図１に示すように、接続部３４は、本体１２の表面に設けられている。しかしながら、接続部３４は、必ずしも、本体１２の表面に設けられていなくてもよい。接続部３４は、本体１２の内部（例えば、積層体１４の内部）に設けられていてもよい。このように、接続部３４は、本体１２の内部に設けられた場合には、図２の引出し部３０ｃと引出し部３０ｂとを電気的に接続していればよい。したがって、この場合には、外部電極２０ｄを必ずしも設ける必要はない。

（分配器の製造方法）
以上のように構成された分配器１０の製造方法について、以下に図面を参照しながら説明する。以下では分配器１０を単品で製造する場合について説明するが、量産の際には複数個の分配器１０を備えたマザー基板を使用して効率良く生産する。図５ないし図７は、分配器１０の製造手順を示す外観斜視図である。

まず、強磁性体のフェライトからなる磁性体基板１８を用意する。次に、図５（ａ）に示すように、磁性体基板１８上にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段により、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌあるいはこれらの合金等からなるコイル導体２６ｄを形成する。より詳細には、めっき、蒸着、スパッタリング等によって金属膜を磁性体基板１８の表面全面に形成した後、感光性レジスト膜を金属膜の表面に塗布し、露光、現像する。次に、感光性レジスト膜から露出した金属膜の部分をエッチングして不要な部分の金属膜を除去した後、感光性レジスト膜を剥離する。こうして、磁性体基板１８上にコイル導体２６ｄを形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の樹脂あるいはＳｉＯ₂等のガラス、ガラスセラミックス等からなる絶縁体層１４ｄを磁性体基板１８上に薄膜形成手段により形成する。この際、ビアホール導体ｂ２を形成すべき位置に、絶縁体層１４ｄを貫通するビアホールｈ２を形成する。薄膜形成手段としては、例えばフォトリソグラフィや印刷等の方法が採用される。フォトリソグラフィでは、例えばスピン法、ディップ法、スプレー法、転写法等によって感光性樹脂膜を磁性体基板１８の表面全面に形成した後、露光、現像して所定の絶縁体層１４ｄを得る。また、その他のフォトリソグラフィでは、前記スピン法等によって絶縁性樹脂膜を磁性体基板１８の表面全面に形成した後、感光性レジスト膜を絶縁性樹脂膜の表面に塗布し、露光、現像する。次に、感光性レジスト膜から露出した絶縁性樹脂膜の部分をエッチングして不要な部分の絶縁性樹脂膜を除去した後、感光性レジスト膜を剥離する。あるいは、前記スピン法等により得た絶縁体膜を、レーザビームによって穴明け、切断を行う。こうして磁性体基板１８の表面に絶縁体層１４ｄを形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁体層１４ｄ上にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段により、コイル導体２６ｃ及びビアホール導体ｂ２を形成する。これにより、コイル導体２６ｃとコイル導体２６ｄとがビアホール導体ｂ２により接続される。

次に、図６（ａ）に示すように、薄膜形成手段にて絶縁体層１４ｃを形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁体層１４ｃ上にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段により、コイル導体２６ｂを形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、薄膜形成手段にて絶縁体層１４ｂを形成する。この際、ビアホール導体ｂ１を形成すべき位置に、絶縁体層１４ｂを貫通するビアホールｈ１を形成する。次に、図７（ａ）に示すように、絶縁体層１４ｂ上にフォトリソグラフィ等の薄膜形成手段により、コイル導体２６ａ及びビアホール導体ｂ１を形成する。これにより、コイル導体２６ａとコイル導体２６ｂとがビアホール導体ｂ１により接続される。

次に、図７（ｂ）に示すように、薄膜形成手段にて絶縁体層１４ａを形成する。次に、図７（ｃ）に示すように、磁性体基板１６を絶縁体層１４ａ上に載置した後、真空ホットプレス機にセットして真空中にて熱圧着する。これにより、磁性体基板１６，１８と絶縁体層１４ａ〜１４ｄが一体化された本体１２が得られる。

次に、外部電極２０ａ〜２０ｄ及び接続部３４が形成されるべき部分に開口を有する箱の中に本体１２を入れる。そして、本体１２に対して、例えば、蒸着、スパッタリング、無電解めっき等を施して、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｌあるいはこれらの合金等からなる外部電極２０ａ〜２０ｄ及び接続部３４を形成する。以上の工程を経て、図１に示すような分配器１０が完成する。

本実施形態に係る分配器の外観斜視図である。 図１の分配器の本体の分解斜視図である。 図１の分配器の等価回路図である。 シミュレーション結果を示したグラフである。 分配器の製造手順を示す外観斜視図である。 分配器の製造手順を示す外観斜視図である。 分配器の製造手順を示す外観斜視図である。 特許文献１に記載のコモンモードチョークコイルが用いられた分配器の回路図である。

符号の説明

Ｌ１，Ｌ２ コイル
Ｒ 抵抗
ｂ１，ｂ２ ビアホール導体
１０ 分配器
１２ 本体
１４ 積層体
１４ａ〜１４ｄ 絶縁体層
１６，１８ 磁性体基板
２０ａ〜２０ｄ 外部電極
２６ａ〜２６ｄ コイル導体
２８ｂ，２８ｄ コイル部
２９ａ，２９ｃ 配線部
３０ａ〜３０ｄ 引出し部
３２ａ〜３２ｄ 接続端
３４ 接続部

Claims (4)

1. 複数の絶縁層が積層されてなる本体と、
   前記本体に内蔵され、かつ、第１の端部及び第２の端部を有する第１のコイルと、
   前記本体に内蔵され、かつ、第３の端部及び第４の端部を有すると共に、前記第１のコイルと磁気的に結合する第２のコイルと、
   前記本体の表面に設けられ、かつ、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記第３の端部のそれぞれに接続されている第１の外部電極、第２の外部電極及び第３の外部電極と、
   前記本体の表面又は該本体の内部に設けられ、前記第１の端部と前記第４の端部とを電気的に接続する接続部と、
   を備え、
   前記第１の外部電極より入力信号が入力し、前記第２の外部電極及び前記第３の外部電極より出力信号が出力すること、
   を特徴とする分配器。
2. 前記本体の表面に設けられ、かつ、前記第４の端部に接続されている第４の外部電極を、
   更に備え、
   前記接続部は、前記本体の表面において前記第１の外部電極と前記第４の外部電極とを接続していること、
   を特徴とする請求項１に記載の分配器。
3. 前記第１の外部電極及び前記第３の外部電極は、前記本体の第１の側面に設けられており、
   前記第２の外部電極及び前記第４の外部電極は、前記第１の側面に対向している前記本体の第２の側面に設けられており、
   前記第１の外部電極と前記第４の外部電極とは互いに対向しており、
   前記第２の外部電極と前記第３の外部電極とは互いに対向していること、
   を特徴とする請求項２に記載の分配器。
4. 前記本体は、
   前記複数の絶縁層からなる積層体を積層方向から挟む２つの磁性体層を含んでいること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の分配器。

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