JP2018142619A

JP2018142619A - インダクタンス素子、ｔ型フィルタ、発振回路、及びインダクタンス素子の製造方法

Info

Publication number: JP2018142619A
Application number: JP2017035642A
Authority: JP
Inventors: 楠田　達文; Tatsufumi Kusuda; 達文楠田
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Read Corp
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP6903948B2

Abstract

【課題】不良が生じるおそれを低減することが容易であると共にコイルの集積度を向上することが容易なインダクタンス素子、このインダクタンス素子を用いたＴ型フィルタ、発振回路、及びこのインダクタンス素子の製造方法を提供する。【解決手段】インダクタンス素子１は、複数のコイル２，３が互いに離間した多重螺旋を構成するように配置されたコイル部１１と、多重螺旋の一端部で、複数のコイル２，３を連結すると共に互いに導通させる筒状部１２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコイルを備えたインダクタンス素子、このインダクタンス素子を用いたＴ型フィルタ、発振回路、及びこのインダクタンス素子の製造方法に関する。

従来より、例えば無線通信装置等の種々の電子回路で発振回路、同調回路、及び整合回路等、コイルを必要とする回路が広く用いられている。発振回路、同調回路、及び整合回路等が扱う周波数は、ＬＣ回路の共振周波数ｆの影響を受ける。共振周波数ｆは、コイルのインダクタンスＬ、キャパシタの静電容量Ｃに対して、ｆ＝１／｛２π（ＬＣ）^１／２｝で表される。近年、回路で扱う周波数が増大し、共振周波数ｆの高い回路が必要とされている。共振周波数ｆを大きくするためにはインダクタンスＬを小さくする必要がある。

インダクタンスＬの小さなコイルを作成するためには、コイルの長さや直径を小さくする必要がある。このような小さなコイルの製造方法として、リング状の銅配線パターンが形成されたセラミック板を複数積層し、セラミック板を貫通するスルーホールによって隣接するリング状パターンを電気接触させて導通させる製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−２３２７１４号公報

しかしながら、上述の製造方法では、複数のセラミック板を極めて高精度に位置決めする必要があり、位置決めがずれると各リング状パターンが導通しない不良が生じる。また、このような製造方法で作成されたチップコイルは、コイルの巻数の数だけ積層する必要があり、その数だけスルーホールとリング状パターンとの接触接続箇所が生じるため、リング状パターン相互間で接触不良が生じやすいという不都合があった。また、このチップコイルは単一のコイルとなるが、一つの部品に集積できる部品を増やしたいというニーズもある。

本発明の目的は、不良が生じるおそれを低減することが容易であると共にコイルの集積度を向上することが容易なインダクタンス素子、このインダクタンス素子を用いたＴ型フィルタ、発振回路、及びこのインダクタンス素子の製造方法を提供することである。

本発明に係るインダクタンス素子は、複数のコイルが互いに離間した多重螺旋を構成するように配置されたコイル部と、前記多重螺旋の一端部で、前記複数のコイルを連結すると共に互いに導通させる導通連結部とを備える。

このような構成のインダクタンス素子は、互いに離間して多重螺旋を構成するように配置された複数のコイルを導通連結部によって支持することができる。このような多重螺旋は、背景技術に記載の製造方法のようにリング状の銅配線パターンが形成されたセラミック板を複数積層しなくても、製造することができる。従って、積層間での接触不良が生じるおそれがないから、不良が生じるおそれを低減することが容易である。また、複数のコイルが互いに離間した多重螺旋を構成するように配置されるから、単一の素子に複数のコイルを集積することができる。従って、このような構成のインダクタンス素子は、コイルの集積度を向上することが容易である。

また、前記導通連結部は、前記多重螺旋と同心の筒状形状を有することが好ましい。

このような形状のインダクタンス素子は、筒状形状を有する筒状体を加工することによって、形成することが可能になるので、製造が容易になる。

また、前記多重螺旋は、前記導通連結部をその軸方向に延長した筒状体の周面に沿う螺旋状のスリットにより前記各コイルが分離された形状を有することが好ましい。

この構成によれば、筒状体の周面に沿うように複数の螺旋状のスリットを形成することによってインダクタンス素子を形成することができるので、複数のコイルを一体に容易に形成することができる。

また、前記複数のコイルのうち一つを一次コイルとし、前記複数のコイルのうち前記一次コイルとは異なる少なくとも一つを二次コイルとするトランスであることが好ましい。

この構成によれば、複数のコイルが多重螺旋を構成するため、各コイル相互間で相互インダクタンスが生じる結果、複数のコイルのうち一つを一次コイルとし、他のコイルを二次コイルとすることによって、このインダクタンス素子をトランスとして機能させることができる。

また、前記コイル部の長さは０．５ｍｍ〜１ｍｍ、前記コイル部の直径は５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。

この構成によれば、各コイルの自己インダクタンスを３０ｐＨ〜１００ｐＨ程度とすることができる。このような小さな値の自己インダクタンスを有するコイルは、高周波回路に適用することが容易である。

また、本発明に係るＴ型フィルタは、上述のインダクタンス素子と、キャパシタとを備え、前記コイルの数は二つであり、前記キャパシタの一方端子が前記導通連結部に接続されていることによって前記二つのコイルが直列接続され、当該二つのコイルの接続点に前記キャパシタの一方端子が接続されている。

この構成によれば、単一のインダクタンス素子と、キャパシタとを組み合わせることによってＴ型フィルタを構成することができるので、Ｔ型フィルタ回路を構成することが容易である。

また、本発明に係る発振回路は、上述のインダクタンス素子と、キャパシタとを備え、前記キャパシタの一方端子が前記複数のコイルのうち一つに接続され、前記キャパシタの他方端子が前記一つのコイルにおける前記一方端子の接続箇所から所定距離離間した位置又は前記導通連結部に接続されている。

この構成によれば、単一のインダクタンス素子と、キャパシタとを組み合わせることによって発振回路を構成することができるので、発振回路を構成することが容易である。

また、本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、上述のインダクタンス素子の製造方法であって、導電性の筒状体の周面に沿うように、前記筒状体の一端部と、前記筒状体の他端部から前記一端部方向へ所定長さ離間した所定位置との間の領域に互いに離間した螺旋状の複数のスリットを形成することによって、前記間の領域に前記螺旋状の複数のコイルを形成して前記コイル部とし、前記他端部から前記所定位置までの領域を前記導通連結部とする。

この製造方法によれば、導電性の筒状体に対して、その周面に沿うように螺旋状の複数のスリットを形成することによって複数のコイルを形成してコイル部とし、スリットを形成していない領域を導通連結部とすることができるので、上述のインダクタンス素子を形成することが容易である。また、この製造方法によれば、インダクタンス素子全体を一体の部品として製造することができる。従って、背景技術に記載の製造方法のように、リング状の銅配線パターンが形成されたセラミック板を複数積層する必要がないので、積層間での接触不良が生じるおそれがない。従って、この製造方法によれば、インダクタンス素子の不良が生じるおそれを低減することが容易である。

また、前記スリットの形成を、エッチング又はレーザ加工によって行うことが好ましい。

エッチング又はレーザ加工は、筒状体に対して螺旋状のスリットを形成する加工手段として適している。

このような構成のインダクタンス素子、このインダクタンス素子を用いたＴ型フィルタ、及び発振回路は、不良が生じるおそれを低減することが容易であると共にコイルの集積度を向上することが容易となる。また、このような製造方法は、このインダクタンス素子の製造に適している。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の外観を示す正面図である。図１に示すインダクタンス素子の電気的構成を示す回路図である。本発明の第二実施形態に係るＴ型フィルタの構成の一例を示す正面図である。図３に示すＴ型フィルタの電気的構成の一例を示す回路図である。本発明の第三実施形態に係る発振回路の構成の一例を示す正面図である。図５に示す発振回路の電気的構成の一例を示す回路図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第一実施形態）

図１は、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の外観を示す正面図である。図１に示すインダクタンス素子１は、複数のコイル２，３が互いに離間した多重螺旋を構成するように配置されたコイル部１１と、多重螺旋の一端部で、コイル２，３を連結すると共に互いに導通させる、多重螺旋と同心の筒状部１２（導通連結部）とを備えて構成されている。インダクタンス素子１は、コイルの数が二つの二重螺旋構造を有する例を示している。

なお、図１では、インダクタンス素子１は、二つのコイル２，３を備え、コイル部１１が二重螺旋を構成する例を示したが、コイルは三つ以上であってもよく、コイル部１１は三重以上の多重螺旋構造であってもよい。また、コイル２とコイル３の長さ及び巻数が等しい例を示したが、各コイルの長さ及び巻数は互いに異なっていてもよい。

図２は、図１に示すインダクタンス素子１の電気的構成を示す回路図である。インダクタンス素子１は、コイル２の端部がコイル２の一方の端子２１となり、コイル３の端部がコイル３の一方の端子３１となり、筒状部１２がコイル２，３の共通端子となる。コイル２とコイル３は、同軸で互いに組み合わさるように螺旋状に巻回されて二重螺旋を構成しているので、コイル２とコイル３とを磁束が貫くことによって、相互インダクタンスが生じる。

従って、インダクタンス素子１は、コイル２，３のうち一方を一次コイル、他方を二次コイルとするトランスを構成する。また、インダクタンス素子１は、単一の素子で二つのコイル２，３を集積可能であるから、コイルの集積度を向上することが容易である。また、インダクタンス素子１は、単一の素子でトランスを構成することができる。

コイル部１１の長さＡは０．５ｍｍ〜１ｍｍ、コイル部１１の直径Ｄは５０μｍ〜５００μｍが好ましい。例えば、コイル部１１の長さＡを１ｍｍ、コイル２，３の各巻数を５回、コイル部１１の直径Ｄを１３０μｍとすれば、コイル２，３の自己インダクタンスは、それぞれ４４ｐＨとなる。

４４ｐＨのインダクタンスに１ｐＦのキャパシタを組み合わせてＬＣ共振回路を構成すると、その共振周波数ｆは２４ＧＨｚとなる。コイル２，３の巻数を３回とし、直径Ｄを調整すれば、１ｐＦのキャパシタと組み合わせて共振周波数ｆを７０ＧＨｚとすることも可能である。

次に、インダクタンス素子１の製造方法について説明する。インダクタンス素子１を製造する場合、まずニッケルあるいはニッケル合金等の導電性を有する筒状の筒状体を準備する。次に、その筒状体の周面に沿うように、筒状体の一端部（図１の例では右端部）と、筒状体の他端部（図１の例では左端部）からその一端部方向へ所定長さ離間した所定位置Ｂとの間の領域に互いに離間した螺旋状の複数のスリットを形成することによって、その領域に螺旋状の複数のコイル２，３を形成してコイル部１１とし、他端部から所定位置Ｂまでの領域に筒状部１２を形成する。

スリットの形成方法としては、エッチング又はレーザ加工を好適に用いることができる。なお、導電性の筒状体にスリットを形成して複数のコイルを形成する例に限られず、例えば電鋳や三次元プリンタを用いてインダクタンス素子１を形成してもよい。また、導通連結部の一例として筒状形状の筒状部１２を示したが、導通連結部は、多重螺旋の一端部で複数のコイルを連結すると共に導通させるものであればよく、筒状形状のものに限らない。

図１に示すインダクタンス素子１は、上述の製造方法によって、インダクタンス素子１全体を一体の部品として製造することができる。従って、背景技術に記載の製造方法のようにリング状の銅配線パターンが形成されたセラミック板を複数積層して各層の配線パターンを接触させる必要がないので、積層間での接触不良が生じるおそれがない。従って、図１に示すインダクタンス素子１及びその製造方法によれば、インダクタンス素子１の不良が生じるおそれを低減することが容易である。
（第二実施形態）

次に、本発明の第二実施形態に係るＴ型フィルタについて説明する。図３は、本発明の第二実施形態に係るＴ型フィルタの構成の一例を示す正面図である。図３に示すＴ型フィルタ５は、インダクタンス素子１と、キャパシタ４とを備えている。キャパシタ４は、略直方体形状のチップ本体４１と、チップ本体４１の両端部に形成された電極４２，４３とを備えている。そして、キャパシタ４の電極４２と筒状部１２とが接続部６によって接続されて構成されている。

接続部６による筒状部１２と電極４２との接続手段としては、例えば電気溶接、銀蝋などの蝋付け、導電性接着剤による接着、及びハンダ付け等、種々の接続手段を用いることができる。筒状部１２と電極４２とは、直接接続される例に限られず、プリント配線基板や金具等の接続部材を含む接続部６によって接続されていてもよい。

図４は、図３に示すＴ型フィルタ５の電気的構成の一例を示す回路図である。図４に示すように、図３に示すＴ型フィルタ５によれば、コイル２，３が直列接続され、コイル２，３の接続点である筒状部１２にキャパシタ４の電極４２が接続され、キャパシタ４の電極４３がフィルタの端子を構成するＴ型フィルタが得られる。

この場合、単一のインダクタンス素子１と、キャパシタ４とを組み合わせることによってＴ型フィルタ５を構成することができるので、Ｔ型フィルタ回路を構成することが容易である。
（第三実施形態）

次に、本発明の第三実施形態に係る発振回路について説明する。図５は、本発明の第三実施形態に係る発振回路の構成の一例を示す正面図である。図５に示す発振回路７は、インダクタンス素子１と、キャパシタ４とを備えている。図５に示すインダクタンス素子１は、コイル３の巻数及び長さがコイル２よりも短い例を示している。そして、キャパシタ４の電極４２と筒状部１２とが接続部６によって接続され、キャパシタ４の電極４３とコイル３の端子３１とが接続部８によって接続されている。

接続部８としては、接続部６と同様の接続手段を用いることができる。図５に示す発振回路７は、接続部６，８が、プリント配線基板や金具等の接続部材を介してキャパシタ４とインダクタンス素子１とを接続する例を示している。

図６は、図５に示す発振回路７の電気的構成の一例を示す回路図である。図６に示すように、図５に示す発振回路７によれば、コイル３とキャパシタ４とが並列接続されてＬＣ共振回路を構成し、さらにコイル３とコイル２とがトランスを構成し、全体として発振回路が構成される。さらに破線で示すように、筒状部１２を回路グラウンドに接続し、端子３１をアンテナに接続することによって、無線同調回路を構成することができる。

電極４３は必ずしもコイル３の端子３１と接続される例に限られず、コイル３の中間位置に接続されていてもよい。また、電極４２も必ずしも筒状部１２と接続される例に限られず、電極４３とコイル３との接続箇所から、所望のインダクタンスに応じた所定距離離間したコイル３の位置に接続されていてもよい。

１インダクタンス素子
２，３コイル
４キャパシタ
５Ｔ型フィルタ
６，８接続部
７発振回路
１１コイル部
１２筒状部（導通連結部）
２１，３１端子
４１チップ本体
４２，４３電極
Ａ長さ
Ｂ所定位置
Ｄ直径
ｆ共振周波数

Claims

複数のコイルが互いに離間した多重螺旋を構成するように配置されたコイル部と、
前記多重螺旋の一端部で、前記複数のコイルを連結すると共に導通させる導通連結部とを備えるインダクタンス素子。
前記導通連結部は、前記多重螺旋と同心の筒状形状を有する請求項１記載のインダクタンス素子。
前記多重螺旋は、前記導通連結部をその軸方向に延長した筒状体の周面に沿う螺旋状のスリットにより前記各コイルが分離された形状を有する請求項２記載のインダクタンス素子。
前記複数のコイルのうち一つを一次コイルとし、前記複数のコイルのうち前記一次コイルとは異なる少なくとも一つを二次コイルとするトランスである請求項１〜３のいずれか１項に記載のインダクタンス素子。
前記コイル部の長さは０．５ｍｍ〜１ｍｍ、前記コイル部の直径は５０μｍ〜５００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載のインダクタンス素子。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のインダクタンス素子と、
キャパシタとを備え、
前記コイルの数は二つであり、前記キャパシタの一方端子が前記導通連結部に接続されていることによって前記二つのコイルが直列接続され、当該二つのコイルの接続点に前記キャパシタの一方端子が接続されたＴ型フィルタ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のインダクタンス素子と、
キャパシタとを備え、
前記キャパシタの一方端子が前記複数のコイルのうち一つに接続され、
前記キャパシタの他方端子が前記一つのコイルにおける前記一方端子の接続箇所から所定距離離間した位置又は前記導通連結部に接続された発振回路。
請求項２又は３に記載のインダクタンス素子の製造方法であって、
導電性の筒状体の周面に沿うように、前記筒状体の一端部と、前記筒状体の他端部から前記一端部方向へ所定長さ離間した所定位置との間の領域に互いに離間した螺旋状の複数のスリットを形成することによって、前記間の領域に前記螺旋状の複数のコイルを形成して前記コイル部とし、前記他端部から前記所定位置までの領域を前記導通連結部とするインダクタンス素子の製造方法。
前記スリットの形成を、エッチング又はレーザ加工によって行う請求項８記載のインダクタンス素子の製造方法。