JP3093659B2

JP3093659B2 - インダクタンス素子及び無線端末装置

Info

Publication number: JP3093659B2
Application number: JP08269584A
Authority: JP
Inventors: 広実崎田; 和弘竹田; 賢蔵磯▲ざき▼; 紀哉佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: JPH10116739A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信などの
電子機器に用いられ、特に高周波回路等に好適に用いら
れるインダクタンス素子及び無線端末装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来のインダクタンス素子を示
す側面図である。図１５において、１は四角柱状の基
台、２は基台１の上に形成された導電膜、３は導電膜２
に設けられた溝、４は導電膜２の上に積層された保護材
である。

【０００３】この様な電子部品は、溝３の間隔などを調
整することによって、所定の特性に調整する。

【０００４】先行例としては、特開平７−３０７２０１
号公報，特開平７−２９７０３３号公報，特開平５−１
２９１３３号公報，特開平１−２３８００３号公報，実
開昭５７−１１７６３６号公報，特開平５−２９９２５
０号公報，特開平７−２９７０３３号公報等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな構成では、製造中や基板等にインダクタンス素子を
搭載した後に、素子に熱が加わったりすることによって
導電膜３のはがれ等が生じて、特性劣化を生じることが
あったり、また、導電膜と基台の密着強度を上げようと
すると、導電膜自体の特性の劣化を生じるという課題を
有していた。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、導電膜の剥がれや特性劣化を防止して、耐久性があ
り長期間安定した特性を得ることができるインダクタン
ス素子及び無線端末装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基台の表面粗
さを０．１５〜０．５μｍとし、基台の上に導電膜を形
成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、基台と、
前記基台上に形成された導電膜と、前記導電膜に設けら
れた溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３とした時
に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことによって、導電膜と基
台の密着強度を十分確保できると共に、しかも導電膜の
膜構造の悪化が起因すると思われるＱ値（特に高周波に
おける）の低下を防止でき、しかも自己共振周波数ｆ０
の低下を防止できる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、導電膜の膜厚を１５μｍ〜３５μｍとした事によっ
て、Ｑ値を向上させることができ、しかもコスト面や不
良率の低減などの点で有利である。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１，２にお
いて、基台の両端部に端子電極を設けるとともに、前記
基台の中央部にスパイラル状の溝を設けたことによっ
て、チップ部品として用いることができるとともに、イ
ンダクタなどの特性をスパイラル状の溝の間隔などを変
更する事によって容易に調整することができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、基台の両端部の表面粗さよりも基台の中央部の表面
粗さを大きくしたことによって、中央部では、表面粗さ
を粗くしているので、レーザ加工等の際に生じる局部的
なヒートショックなどが生じても導電膜のはがれるのを
防止でき、更に端子部となる両端部の表面粗さを小さく
することによって回路基板等との接合性を向上させるこ
とができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項３におい
て、中央部を両端部よりも段落ちさせたことによって、
保護材を段落ち部に設けた場合に、回路基板等とその保
護材の接触を防止できる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て、段落ちの深さを５μｍ〜５０μｍとしたことによっ
て、保護材を段落ち部に設けた場合に、保護材の膜厚を
大きくでき良好な保護特性を得ることができ、しかも素
子の機械的強度が弱くなるのを抑制できるので、素子折
れを防止できる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、両端部に端子部
を設けるとともに前記端子部の間に中央部を設けた基台
と、前記基台上に設けられ膜厚１５μｍ〜３５μｍで形
成された導電膜と、前記中央部上に形成された導電膜に
横向きに設けられたスパイラル状の溝とを備え、長さＬ
１，幅Ｌ２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことによって、導電膜と基
台の密着強度を十分確保できると共に、しかも導電膜の
膜構造の悪化が起因すると思われるＱ値（特に高周波に
おける）の低下を防止でき、しかも自己共振周波数ｆ０
の低下を防止でき、又磁束がプリント基板と平行で方向
性が存在しないので、回路基板等に実装しやすく、しか
も導電膜の膜厚を１５μｍ〜３５μｍとした事によっ
て、Ｑ値を向上させることができ、加えてコスト面や不
良率の低減などの点で有利である。

【００１５】請求項８に記載の発明は、絶縁材料で構成
され両端部の断面を略正四角形状とするとともに前記両
端部を端子部とし、前記端子部の間に中央部を設け前記
中央部を前記端子部よりも窪ませた基台と、前記基台表
面に形成された導電膜と、前記基台の中央部に横向きに
設けられ、前記導電膜及び基台の一部を取り除くように
形成されたスパイラル状の溝と、前記溝を覆うように前
記基台上に設けられた保護材とを備え、長さＬ１，幅Ｌ
２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことによって、導電膜と基
台の密着強度を十分確保できると共に、導電膜の膜構造
の悪化と起因すると思われるＱ値（特に高周波におけ
る）の低下を防止でき、しかも自己共振周波数ｆ０の低
下を防止でき、又両端部の断面形状を正四角形状として
いるので、回路基板等への装着性が良く、磁束がプリン
ト基板と平行で方向性が存在しないので、回路基板等に
実装しやすく、加えて保護材を設けているので、耐候性
を向上させることができる。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７，８に
おいて、基台の端子部の表面粗さよりも基台の中央部の
表面粗さを大きくしたことによって、中央部では、表面
粗さを粗くしているので、レーザ加工等の際に生じる局
部的なヒートショックなどが生じても導電膜がはがれの
を防止でき、更に端子部となる両端部の表面粗さを小さ
くすることによって回路基板等との接合性を向上させる
ことができる。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項７，８，
９において、端子部上に端子電極を設けたことによっ
て、チップ部品として用いることができる。

【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項１０にお
いて、端子電極は導電膜の上に、ニッケルと半田を順に
積層した構成を有することによって、耐候性の劣化防
止，特性の劣化防止及び良好な接合が期待できる。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
おいて、ニッケルの厚みを２〜７μｍとし、半田の厚み
を５〜１０μｍとしたことによって、耐候性を向上さ
せ、しかも電気抵抗の増大を防止し、さらに、半田食わ
れ現象やマンハッタン現象の発生を抑制できる。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、基台と、前記
基台上に形成された導電膜と、前記導電膜に設けられた
溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとするとともに、前記基台の両端
部を端子部とし、前記基台の中央部に溝が設けられてお
り、前記端子部の表面粗さよりも前記中央部の表面粗さ
を大きくしたことによって、導電膜と基台の密着強度を
十分確保できると共に、導電膜の膜構造の悪化と起因す
ると思われるＱ値（特に高周波における）の低下を防止
でき、しかも自己共振周波数ｆ０の低下を防止でき、中
央部では、表面粗さを粗くしているので、レーザ加工等
の際に、生じる局部的なヒートショックなどが生じても
導電膜のはがれるのを防止でき、更に端子部となる両端
部の表面粗さを小さくすることによって回路基板等との
接合性を向上させることができる。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、音声を音声信
号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力す
る操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手
段と、音声信号を復調して送信信号に変換する送信手段
と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送
信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部
を制御する制御手段を備えた無線端末装置であって、受
信手段及び送信手段を構成するフィルタ回路やマッチン
グ回路を構成するインダクタンス素子として、請求項１
〜１３いずれか１記載のインダクタンス素子を用いたこ
とによって、耐候性が向上し、しかもインダクタンス素
子の特性劣化による、雑音の発生などを防止することが
できる。

【００２２】以下、本発明におけるインダクタンス素子
及び無線端末装置の実施の形態について説明する。

【００２３】図１，図２はそれぞれ本発明の一実施の形
態におけるインダクタンス素子を示す斜視図及び側面図
である。

【００２４】図１において、１１は絶縁材料などをプレ
ス加工，押し出し法等を施して構成されている基台、１
２は基台１１の上に設けられている導電膜で、導電膜１
２は、メッキ法やスパッタリング法等の蒸着法等によっ
て基台１１上に形成される。１３は基台１１及び導電膜
１２に設けられた溝で、溝１３は、レーザ光線等を導電
膜１２に照射することによって形成したり、導電膜１２
に砥石等を当てて機械的に形成されている。１４は基台
１１及び導電膜１２の溝１３を設けた部分に塗布された
保護材、１５，１６はそれぞれ端子電極が形成された端
子部で、端子部１５と端子部１６の間には、溝１３及び
保護材１４が設けられている。なお、図２は、保護材１
４の一部を取り除いた図である。

【００２５】また、本実施の形態のインダクタンス素子
は、実用周波数帯域が１〜６ＧＨｚと高周波数域に対応
するとともに、５０ｎＨ以下の微小インダクタンスを有
し、しかもインダクタンス素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高
さＬ３は以下の通りとなっていることが好ましい。

【００２６】Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍ（好ましくは
０．６〜１．０ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜０．７ｍｍ（好ましくは０．３〜０．６
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜０．７ｍｍ（好ましくは０．３〜０．６
ｍｍ）Ｌ１が０．５ｍｍ以下であると、自己共振周波数ｆ０が
下がってしまうとともにＱ値が低下してしまい、良好な
特性を得ることができない。また、Ｌ１が１．１ｍｍを
超えてしまうと、素子自体が大きくなってしまい、電子
回路等が形成された基板など（以下回路基板等と略す）
回路基板等の小型化ができず、ひいてはその回路基板等
を搭載した電子機器等の小型化を行うことができない。
また、Ｌ２，Ｌ３それぞれが０．２ｍｍ以下であると、
素子自体の機械的強度が弱くなりすぎてしまい、実装装
置などで、回路基板等に実装する場合に、素子折れ等が
発生することがある。また、Ｌ２，Ｌ３が０．７ｍｍ以
上となると、素子が大きくなりすぎて、回路基板等の小
型化、ひいては装置の小型化を行うことができない。な
お、Ｌ４（段落ちの深さ）は５μｍ〜５０μｍ程度が好
ましく、５μｍ以下であれば、保護材１４の厚さ等を薄
くしなければならず、良好な保護特性等を得ることがで
きない。また、Ｌ４が５０μｍを超えると基台の機械的
強度が弱くなり、やはり素子折れ等が発生することがあ
る。

【００２７】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下各部の詳細な説明をする。図３は本発明
の一実施の形態におけるインダクタンス素子に用いられ
る導電膜を形成した基台の断面図、図４は本発明の一実
施の形態におけるインダクタンス素子に用いられる基台
を示す図である。

【００２８】まず、基台１１の形状について説明する。
基台１１は、図３及び図４に示す様に、回路基板等に実
装しやすいように断面が四角形状の中央部１１ａと中央
部１１ａの両端に一体に設けられ、しかも断面が四角形
状の端部１１ｂ，１１ｃによって構成されている。な
お、端部１１ｂ，１１ｃ及び中央部１１ａは断面四角形
状としたが、五角形状や六角形状などの多角形状でも良
い。中央部１１ａは端部１１ｂ，１１ｃから段落ちした
構成となっている。本実施の形態では、端部１１ｂ，１
１ｃの断面形状を略正四角状とすることによって、回路
基板等へのインダクタンス素子を装着性を良好にした。
また、本実施の形態では中央部１１ａに横向きに溝１３
を形成することによって、どのように回路基板等に実装
しても方向性が無いために、取り扱いが容易になる。ま
た、中央部１１ａには素子部（溝１３や保護材１４）が
形成されることとなり、端部１１ｂ，１１ｃには端子部
１５，１６が形成される。

【００２９】なお、本実施の形態では、中央部１１ａ及
び端部１１ｂ，１１ｃをともに略正四角形状としたが、
正五角形状等の正多角形状にしてもよい。さらに、本実
施の形態では、中央部１１ａと端部１１ｂ，１１ｃそれ
ぞれの断面形状を正四角形というように同一にしたが、
異なっても良い。すなわち、端部１１ｂ、１１ｃの断面
形状を正多角形状とし、中央部１１ａの断面形状を他の
多角形状としたり、円形状としても良い。中央部１１ａ
の断面形状を円形とすることによって、良好に溝１３を
形成することができる。

【００３０】さらに、本実施の形態では、中央部１１ａ
を端部１１ｂ，１１ｃより段落ちさせることによって、
保護材１４を塗布した際に、その保護材１４と回路基板
等が接触することなどを防止していたが、特に保護材１
４の厚みや実装される回路基板等の状況（回路基板等の
実装される部分に溝が形成されていたり、回路基板等の
電極部が盛り上がっている等）によって、中央部１１ａ
を段落ちさせなくてもよい。中央部１１ａを端部１１
ｂ，１１ｃから段落ちさせないと、基台１１の構造が簡
単になり、生産性が向上し、さらに中央部１１ａの機械
的強度も向上する。この様に段落ちさせない場合でも、
断面四角形状の四角柱形状としてもよいし、さらに断面
を多角形状とする角柱とすることもできる。

【００３１】また、図４（ａ）に示す様に基台１１の端
部の高さＺ１及びＺ２は下記の条件を満たすことが好ま
しい。

【００３２】｜Ｚ１−Ｚ２｜≦８０μｍ（好ましくは５
０μｍ）Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μ
ｍ以下）を超えると、素子を基板に実装し、半田等で回
路基板等に取り付ける場合、半田等の表面張力によって
素子が一方の端部に引っ張られて、素子が立ってしまう
というマンハッタン現象の発生する確率が非常に高くな
る。このマンハッタン現象を図５に示す。図５に示すよ
うに、基板２００の上にインダクタンス素子を配置し、
端子部１５，１６それぞれと基板２００の間に半田２０
１，２０２が設けられているが、リフローなどによって
半田２０１，２０２を溶かすと、半田２０１，２０２の
それぞれの塗布量の違いや、材質が異なることによる融
点の違いによって、溶融した半田２０１，２０２の表面
張力が端子部１５と端子部１６で異なり、その結果、図
５に示すように一方の端子部（図５の場合は端子部１
５）を中心に回転し、インダクタンス素子が立ち上がっ
てしまう。Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好まし
くは５０μｍ以下）を超えると、素子が傾いた状態で基
板２００に配置されることとなり、素子立ちを促進す
る。また、マンハッタン現象は特に小型軽量のチップ型
の電子部品（チップ型インダクタンス素子を含む）にお
いて顕著に発生し、しかもこのマンハッタン現象の発生
要因の一つとして、端子部１５，１６の高さの違いによ
って素子が傾いて基板２００に配置されることを着目し
た。この結果、Ｚ１とＺ２の高さの差を８０μｍ以下
（好ましくは５０μｍ以下）となるように、基台１１を
成形などで加工することによって、このマンハッタン現
象の発生を大幅に抑えることができた。Ｚ１とＺ２の高
さの差を５０μｍ以下とすることによって、ほぼ、マン
ハッタン現象の発生を抑えることができる。

【００３３】次に基台１１の面取りについて説明する。
図６は本発明の一実施の形態におけるインダクタンス素
子に用いられる基台の斜視図である。図６に示されるよ
うに、基台１１の端部１１ｂ，１１ｃそれぞれの角部１
１ｅ，１１ｄには面取りが施されており、その面取りし
た角部１１ｅ，１１ｄのそれぞれの曲率半径Ｒ１及び中
央部１１ａの角部１１ｆの曲率半径Ｒ２は以下の通りに
形成されることが好ましい。

【００３４】０．０３＜Ｒ１＜０．１５（ｍｍ）０．０１＜Ｒ２（ｍｍ）Ｒ１が０．０３ｍｍ以下であると、角部１１ｅ，１１ｄ
が尖った形状となっているので、ちょっとした衝撃など
によって角部１１ｅ，１１ｄに欠けなどが生じることが
あり、その欠けによって、特性の劣化等が発生したりす
る。また、Ｒ１が０．１５ｍｍ以上であると、角部１１
ｅ，１１ｄが丸くなりすぎて、前述のマンハッタン現象
を起こしやすくなり、不具合が生じる。更にＲ２が０．
０１ｍｍ以下であると、角部１１ｆにバリなどが発生し
やすく、中央部１１ａ上に形成され、しかも素子の特性
を大きく左右する導電膜１２の厚みが角部１１ｆと平坦
な部分で大きく異なることがあり、素子特性のばらつき
が大きくなる。

【００３５】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００３６】体積固有抵抗：１０¹³以上（好ましくは１
０¹⁴以上）熱膨張係数：５×１０^-4以下（好ましくは２×１０^-5以
下）［２０℃〜５００℃における熱膨張係数］誘電率：１ＭＨｚにおいて１２以下（好ましくは１０以
下）曲げ強度：１３００ｋｇ／ｃｍ²以上（好ましくは２０
００ｋｇ／ｃｍ²以上）密度：２〜５ｇ／ｃｍ³（好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ³）基台１１の構成材料が体積固有抵抗が１０¹³以下である
と、導電膜１２とともに基台１１にも所定に電流が流れ
始めるので、並列回路が形成された状態となり、自己共
振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってしまい、高周波用の
素子としては不向きである。

【００３７】また熱膨張係数が５×１０^-4以上である
と、基台１１にヒートショック等でクラックなどが入る
ことがある。すなわち熱膨張係数が５×１０^-4以上であ
ると、上述の様に溝１３を形成する際にレーザ光線や砥
石等を用いるので、基台１１が局部的に高温になり、基
台１１にクラックなどが生じることあるが、上述の様な
熱膨張係数を有することによって、大幅にクラック等の
発生を抑止できる。

【００３８】また、誘電率が１ＭＨｚにおいて１２以上
であると、自己共振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってし
まい、高周波用の素子としては不向きである。

【００３９】曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ²以下であ
ると、実装装置で回路基板等に実装する際に素子折れ等
が発生することがある。

【００４０】密度が２ｇ／ｃｍ³以下であると、基台１
１の吸水率が高くなり、基台１１の特性が著しく劣化
し、素子としての特性が悪くなる。また密度が５ｇ／ｃ
ｍ³以上になると、基台の重量が重くなり、実装性など
に問題が発生する。特に密度を上記範囲内に設定する
と、吸水率も小さく基台１１への水の進入もほとんどな
く、しかも重量も軽くなり、チップマウンタなどで基板
に実装する際にも問題は発生しない。

【００４１】この様に基台１１の体積固有抵抗，熱膨張
係数，誘電率，曲げ強度，密度を規定することによっ
て、自己共振周波数ｆ０及びＱ値が低下しないので、高
周波用の素子として用いることができ、ヒートショック
等で基台１１にクラック等が発生することを抑制できる
ので、不良率を低減することができ、更には、機械的強
度を向上させることができるので、実装装置などを用い
て回路基板等に実装できるので、生産性が向上する等の
優れた効果を得ることができる。

【００４２】上記の諸特性を得る材料としては、アルミ
ナを主成分とするセラミック材料が挙げられる。しかし
ながら、単にアルミナを主成分とするセラミック材料を
用いても上記諸特性を得ることはできない。すなわち、
上記諸特性は、基台１１を作製する際のプレス圧力や焼
成温度及び添加物によって異なるので、作製条件などを
適宜調整しなければならない。具体的な作製条件とし
て、基台１１の加工時のプレス圧力を２〜５ｔ，焼成温
度を１５００〜１６００℃，焼成時間１〜３時間等の条
件が挙げられる。また、アルミナ材料の具体的な材料と
しては、Ａｌ₂Ｏ₃が９２重量％以上，ＳｉＯ₂が６重量
％以下，ＭｇＯが１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃が０．１
％以下，Ｎａ₂Ｏが０．３重量％以下等が挙げられる。

【００４３】次に基台１１の表面粗さについて説明す
る。なお、以下の説明で出てくる表面粗さとは、全て中
心線平均粗さを意味するものであり、導電膜１２の説明
等に出てくる粗さも中心線平均粗さである。

【００４４】基台１１の表面粗さは０．１５〜０．５μ
ｍ程度、好ましくは０．２〜０．３μｍ程度がよい。図
７は基台１１の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラフ
である。図７は下記に示すような実験の結果である。基
台１１及び導電膜１２はそれぞれアルミナ，銅で構成
し、基台１１の表面粗さをいろいろ変えたサンプルを作
製し、その各サンプルの上に同じ条件で導電膜１２を形
成した。それぞれのサンプルに超音波洗浄を行い、その
後に導電膜１２の表面を観察して、導電膜１２の剥がれ
の有無を測定した。基台１１の表面粗さは、表面粗さ測
定器（東京精密サーフコム社製５７４Ａ）を用いて、
先端Ｒが５μｍのものを用いた。この結果から判るよう
に平均表面粗さが０．１５μｍ以下であると、基台１１
の上に形成された導電膜１２の剥がれの発生率が５％程
度であり、良好な基台１１と導電膜１２の接合強度を得
ることができる。更に、表面粗さが０．２μｍ以上であ
れば導電膜１２の剥がれがほとんど発生していないの
で、できれば、基台１１の表面粗さは０．２μｍ以上が
好ましい。導電膜１２の剥がれは、素子の特性劣化の大
きな要因となるので、歩留まり等の面から発生率は５％
以下が好ましい。

【００４５】図８は基台の表面粗さに対する周波数とＱ
値の関係を示すグラフである。図８は以下のような実験
の結果である。まず、表面粗さが０．１μｍ以下の基台
１１と、表面粗さが０．２〜０．３μｍの基台１１と、
表面粗さが０．５μｍ以上の基台１１のそれぞれのサン
プルを作製し、それぞれのサンプルに同じ材料（銅）で
同じ厚さの導電膜を形成した。そして、各サンプルにお
いて、所定の周波数ＦにおけるＱ値を測定した。図８か
ら判るように基台１１の表面粗さが０．５μｍ以上であ
ると、導電膜１２の膜構造が悪くなることが原因と考え
られるＱ値の低下が見られる。特に高周波領域で顕著に
Ｑ値の劣化が見られる。また、自己共振周波数ｆ０（各
線の極大値）も基台１１の表面粗さが０．５μｍのもの
は、低周波側にシフトしている。従ってＱ値の面及び自
己共振周波数ｆ０の面から見れば基台１１の表面粗さは
０．５μｍ以下とすることが好ましい。

【００４６】以上の様に、導電膜１２と基台１１との密
着強度，導電膜のＱ値及び自己共振周波数ｆ０の双方の
結果から判断すると、基台１１の表面粗さは、０．１５
μｍ〜０．５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．２
〜０．３μｍが良い。

【００４７】また、表面粗さは、端部１１ｂ，１１ｃと
中央部１１ａでは、平均表面粗さを異ならせた方が好ま
しい。すなわち、平均表面粗さ０．１５〜０．５μｍの
範囲内で端部１１ｂ，１１ｃの平均表面粗さを中央部１
１ａの平均表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
端部１１ｂ，１１ｃは導電膜１２を積層することによっ
て上述の様に端子部１５，１６が構成されるので、端部
１１ｂ，１１ｃの表面粗さを中央部１１ａより小さくす
ることによって、端部１１ｂ，１１ｃ上に形成される導
電膜１２の表面粗さを小さくできるので、回路基板等の
電極との密着性を向上させることができ、確実な回路基
板等とインダクタンス素子の接合をおこなうことができ
る。また、中央部１１ａには導電膜１２を積層し溝１３
を形成するので、溝１３をレーザ等で形成する際に導電
膜１２が基台１１からはがれ落ちないように導電膜１２
と基台１１の密着強度を向上させなければないので、端
部１１ｂ，１１ｃよりも中央部１１ａの表面粗さを大き
くした方が好ましい。特にレーザで溝１３を形成する場
合、レーザが照射された部分は他の部分よりも急激に温
度が上昇し、ヒートショック等で導電膜１２が剥がれる
ことがある。従って、レーザで溝１３を形成する場合に
は導電膜１２と基台１１の接合密度を他の部分よりも向
上させることが必要である。

【００４８】この様に中央部１１ａと端部１１ｂ，１１
ｃとの表面粗さを異ならせることによって、回路基板等
との密着性及び溝１３の加工の際の導電膜１２のはがれ
を防止することができる。

【００４９】なお、本実施の形態では、導電膜１２と基
台１１の接合強度を基台１１の表面粗さを調整すること
によって、向上させたが、例えば、基台１１と導電膜１
２の間にＣｒ単体またはＣｒと他の金属の合金の少なく
とも一方で構成された中間層を設けることによって、表
面粗さを調整せずとも導電膜１２と基台１１の密着強度
を向上させることができる。もちろん基台１１の表面粗
さを調整し、その上その基台１１の上に中間層及び導電
膜１２を積層する場合では、より強力な導電膜１２と基
台１１の密着強度を得ることができる。

【００５０】次に導電膜１２について説明する。導電膜
１２としては、５０ｎＨ以下の微少インダクタンスを有
し、しかも８００ＭＨｚ以上の高周波信号に対してＱ値
が３０以上のものが好ましい。この様な特性の導電膜１
２を得るためには、材料及び製法等を選択しなければな
らない。

【００５１】以下具体的に導電膜１２について説明す
る。導電膜１２の構成材料としては、銅，銀，金，ニッ
ケルなどの導電材料が挙げられる。この銅，銀，金，ニ
ッケル等の材料には、耐候性等を向上させために所定の
元素を添加してもよい。また、導電材料と非金属材料等
の合金を用いてもよい。構成材料としてコスト面や耐食
性の面及び作り易さの面から銅及びその合金がよく用い
られる。導電膜１２の材料として、銅等を用いる場合に
は、まず、基台１１上に無電解メッキによって下地膜を
形成し、その下地膜の上に電解メッキにて所定の銅膜を
形成して導電膜１２が形成される。更に、合金等で導電
膜１２を形成する場合には、スパッタリング法や蒸着法
で構成することが好ましい。また、構成材料に銅及びそ
の合金を用いた場合導電膜１２の形成厚みは１５μｍ以
上が好ましい。厚みが１５μｍより薄いと、導電膜１２
のＱ値が小さくなり所定の特性を得ることができにく
い。図９は、導電膜１２の膜厚とＱ値の関係を示すグラ
フである。導電膜１２の構成材料としては銅を用い、基
台１１の材料及び表面粗さ等は、同じ条件にし、その基
台１１の上に形成する導電膜１２の厚さを変化させ、そ
れぞれの場合におけるＱ値を測定した。図９から判るよ
うに導電膜１２の厚さが１５μｍ以上であると、Ｑ値は
３０を超えている。また、導電膜１２の膜厚は１５μｍ
以上の領域では、Ｑ値はあまり向上せず、又、コスト面
や不良率の低減のために導電膜１２の膜厚は３５μｍ以
下とすることが好ましい。なお、導電膜１２の膜厚は２
１μｍ以上が更に好ましい。

【００５２】導電膜１２は単層で構成してもよいが、多
層構造としてもよい。すなわち、構成材料の異なる導電
膜を複数積層して構成しても良い。例えば、基台１１の
上に先ず銅膜を形成し、その上に耐候性の良い金属膜
（ニッケル等）を積層する事によって、やや耐候性に問
題がある銅の腐食を防止することができる。

【００５３】導電膜１２の形成方法としては、メッキ法
（電解メッキ法や無電解メッキ法など），スパッタリン
グ法，蒸着法等が挙げられる。この形成方法の中でも、
量産性がよく、しかも膜厚のばらつきが小さなメッキ法
がよく用いられる。

【００５４】導電膜１２の表面粗さは１μｍ以下が好ま
しく、更に好ましくは０．２μｍ以下が好ましい。導電
膜１２の表面粗さが１μｍを超えると、表皮効果によっ
て高周波でのＱ値が低下する。図１０は導電膜１２の周
波数とＱ値の関係を示すグラフである。図１０は下記の
様な実験を通して導き出された。まず、同じ大きさ同じ
材料同じ表面粗さで構成された基台１１の上に銅を構成
材料とする導電膜１２の表面粗さを変えて形成し、それ
ぞれのサンプルにて各周波数におけるＱ値を測定した。
図１０から判るように、導電膜１２の表面粗さが１μｍ
以上であれば高周波領域におけるＱ値が低くなっている
ことが判る。更に導電膜１２の表面粗さが０．２μｍ以
下であれば特に高周波領域におけるＱ値が、非常に高く
なっていることがわかる。

【００５５】以上の様に導電膜１２の表面粗さは、１．
０μｍ以下が良く、更に好ましくは、０．２μｍ以下と
することによって、導電膜１２の表皮効果を低減させる
ことができ、特に高周波におけるＱ値を向上させる事が
できる。

【００５６】更に導電膜１２と基台１１の密着強度は、
導電膜１２を形成した基台１１を４００℃の温度下に数
秒間放置した後に基台１１から導電膜１２がはがれない
程度以上であることが好ましい。素子を基板等に実装し
た際に、素子には自己発熱や他の部材からの熱が加わる
ことによって、素子に２００℃以上の温度が加わること
がある。従って、４００℃で基台１１からの導電膜１２
のはがれが発生しない程度の密着強度であれば、たとえ
素子に熱が加わっても、素子の特性劣化等は発生しな
い。

【００５７】次に保護材１４について説明する。保護材
１４としては、耐候性に優れた有機材料、例えばエポキ
シ樹脂などの絶縁性を示す材料が用いられる。また、保
護材１４としては、溝１３の状況等が観測できるような
透明度を有する事が好ましい。更に保護材１４には透明
度を有したまま、所定の色を有することが好ましい。保
護材１４に赤，青，緑などの、導電膜１２や端子部１
５，１６等と異なる色を着色する事によって、素子各部
の区別をする事ができ、素子各部の検査などが容易に行
える。また、素子の大きさ、特性、品番等の違いで保護
材１４の色を変えることによって、特性や品番等の異な
る素子を誤った部分に取り付けるなどのミスを低減させ
ることができる。

【００５８】また、保護材１４は、図１１に示すように
溝１３の角部１３ａと保護材１４の表面までの長さＺ１
が５μｍ以上となるように塗布することが好ましい。Ｚ
１が５μｍより小さいと特性劣化や放電などが発生し易
くなり素子の特性が大幅に劣化することが考えられる。
また、溝１３の角部１３ａは特に放電などが発生しやす
い部分であり、この角部１３ａ上に厚さ５μｍ以上の保
護材１４が形成されることが非常に好ましい。また、保
護材１４を形成した後に再びメッキを施して電極膜等を
形成することがあるが、角部１３ａ上に５μｍ以上の保
護材１４が形成されていないと、電極膜等が付着すると
不具合が生じる保護材１４上に電極膜等が形成されるこ
とになり、特性の劣化が生じる。

【００５９】次に端子部１５，１６について説明する。
端子部１５，１６は、導電膜１２のみでも十分に機能す
るが、様々な環境条件等に順応させるために、多層構造
とすることが好ましい。

【００６０】図１２は端子部１５の断面図である。図１
２において、基台１１の端部１１ｂの上に導電膜１２が
形成されており、しかも導電膜１２の上には耐候性を有
するニッケル，チタン等の材料で構成される保護層３０
０が形成されており、更に保護層３００の上には半田等
で構成された接合層３０１が形成されている。保護層３
００は接合層と導電膜１２の接合強度を向上させるとと
もに、導電膜の耐候性を向上させることができる。本実
施の形態では、保護層３００の構成材料として、ニッケ
ルかニッケル合金の少なくとも一方とし、接合層３０１
の構成材料としては半田を用いた。保護層３００（ニッ
ケル）の厚みは２〜７μｍが好ましく、２μｍを下回る
と耐候性が悪くなり、７μｍを上回ると保護層３００
（ニッケル）自体の電気抵抗が高くなり、素子特性が大
きく劣化する。また、接合層３０１（半田）の厚みは５
μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、５μｍを下回ると半田
食われ現象が発生して素子と回路基板等との良好な接合
が期待できず、１０μｍを上回るとマンハッタン現象が
発生し易くなり、実装性が非常に悪くなる。

【００６１】以上の様に構成されたインダクタンス素子
は、特性劣化が無く、しかも，実装性及び生産性が非常
によい。

【００６２】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下その製造方法について説明する。

【００６３】まず、アルミナ等の絶縁材料をプレス成形
や押し出し法によって、基台１１を作製する。次にその
基台１１全体にメッキ法やスパッタリング法などによっ
て導電膜１２を形成する。次に導電膜１２を形成した基
台１１にスパイラル状の溝１３を形成する。溝１３はレ
ーザ加工や切削加工によって作製される。レーザ加工
は、非常に生産性が良いので、以下レーザ加工について
説明する。まず、基台１１を回転装置に取り付け、基台
１１を回転させ、そして基台１１の中央部１１ａにレー
ザを照射して導電膜１２及び基台１１の双方を取り除
き、スパイラル状の溝を形成する。このときのレーザ
は、ＹＡＧレーザ，エキシマレーザ，炭酸ガスレーザな
どを用いることができ、レーザ光をレンズなどで絞り込
むことによって、基台１１の中央部１１ａに照射する。
更に、溝１３の深さ等は、レーザのパワーを調整し、溝
１３の幅等は、レーザ光を絞り込む際のレンズを交換す
ることによって行える。また、導電膜１２の構成材料等
によって、レーザの吸収率が異なるので、レーザの種類
（レーザの波長）は、導電膜１２の構成材料によって、
適宜選択することが好ましい。

【００６４】溝１３を形成した後に、溝１３を形成した
部分（中央部１１）に保護材１４を塗布し、乾燥させ
る。

【００６５】この時点でも、製品は完成するが、特に端
子部１５，１６にニッケル層や半田層を積層して、耐候
性や接合性を向上させることもある。ニッケル層や半田
層は、メッキ法等によって保護材１４を形成した半完成
品に形成する。

【００６６】なお、本実施の形態は、インダクタンス素
子について説明したが、絶縁材料によって構成された基
台の上に導電膜を形成する電子部品でも同様な効果を得
ることができる。

【００６７】図１３及び図１４はそれぞれ本発明の一実
施の形態における無線端末装置を示す斜視図及びブロッ
ク図である。図１３及び図１４において、２９は音声を
音声信号に変換するマイク、３０は音声信号を音声に変
換するスピーカー、３１はダイヤルボタン等から構成さ
れる操作部、３２は着信等を表示する表示部、３３はア
ンテナ、３４はマイク２９からの音声信号を復調して送
信信号に変換する送信部で、送信部３４で作製された送
信信号は、アンテナを通して外部に放出される。３５は
アンテナで受信した受信信号を音声信号に変換する受信
部で、受信部３５で作成された音声信号はスピーカ３０
にて音声に変換される。３６は送信部３４，受信部３
５，操作部３１，表示部３２を制御する制御部である。

【００６８】以下その動作の一例について説明する。先
ず、着信があった場合には、受信部３５から制御部３６
に着信信号を送出し、制御部３６は、その着信信号に基
づいて、表示部３２に所定のキャラクタ等を表示させ、
更に操作部３１から着信を受ける旨のボタン等が押され
ると、信号が制御部３６に送出されて、制御部３６は、
着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ３３で受信
した信号は、受信部３５で音声信号に変換され、音声信
号はスピーカー３０から音声として出力されると共に、
マイク２９から入力された音声は、音声信号に変換さ
れ、送信部３４を介し、アンテナ３３を通して外部に送
出される。

【００６９】次に、発信する場合について説明する。ま
ず、発信する場合には、操作部３１から発信する旨の信
号が、制御部３６に入力される。続いて電話番号に相当
する信号が操作部３１から制御部３６に送られてくる
と、制御部３６は送信部３４を介して、電話番号に対応
する信号をアンテナ３３から送出する。その送出信号に
よって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号
がアンテナ３３を介し受信部３５を通して制御部３６に
送られると、制御部３６は発信モードに各部を設定す
る。即ちアンテナ３３で受信した信号は、受信部３５で
音声信号に変換され、音声信号はスピーカー３０から音
声として出力されると共に、マイク２９から入力された
音声は、音声信号に変換され、送信部３４を介し、アン
テナ３３を通して外部に送出される。

【００７０】上記で説明したインダクタンス素子（図１
〜図１２に示すもの）は、送信部３４や受信部３５の中
のフィルタ回路やマッチング回路などに用いられてお
り、その数は、一つの無線端末装置に数個〜４０個程度
用いられている。上述の様に導電膜が剥がれ難く、しか
も特性の劣化のないインダクタンス素子を用いると、電
話機の充電を長時間行うことによって機械内が高温にな
ったり、長期間使用したりしても、インダクタンス素子
の特性が変化しないので、耐候性がよく、しかも故障の
少ない無線端末装置を提供することができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明は、基台の表面粗さを０．１５〜
０．５μｍとし、基台の上に導電膜を形成したことによ
って、導電膜の剥がれやＱ値の低下及び自己共振周波数
ｆ０の低下などを防止でき、耐久性があり長期間安定し
た特性を得ることができる。

【００７２】また、上記インダクタンス素子を搭載した
無線端末装置は、高熱の下にさらされてもインダクタン
ス素子の劣化が生じなく、耐候性に優れ、安定した特性
を長期間有することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す側面図

【図３】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる導電膜を形成した基台の断面図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台を示す図

【図５】マンハッタン現象を示す側面図

【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の斜視図

【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さと剥がれ発生率を示し
たグラフ

【図８】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さに対する周波数とＱ値
の関係を示すグラフ

【図９】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる導電膜の膜圧と、Ｑ値の関係を示すグ
ラフ

【図１０】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子に用いられる導電膜の表面粗さに対する周波数と
Ｑ値の関係を示すグラフ

【図１１】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の保護材を設けた部分の側面図

【図１２】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の端子部の断面図

【図１３】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示す斜視図

【図１４】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示すブロック図

【図１５】従来のインダクタンス素子を示す側面図

【符号の説明】

１１基台１１ａ中央部１１ｂ，１１ｃ端部１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ角部１２導電膜１３溝１４保護材１５，１６端子部３０スピーカー３１操作部３２表示部３３アンテナ３４送信部３５受信部３６制御部

フロントページの続き (72)発明者磯▲ざき▼ 賢蔵大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者佐藤紀哉大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平７−74023（ＪＰ，Ａ) 特開平７−307201（ＪＰ，Ａ) 特開平１−238007（ＪＰ，Ａ) 実開平７−10913（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−117636（ＪＰ，Ｕ) 特公昭62−8924（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 17/00 H01F 27/29 H01F 41/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、前記基台上に形成された導電膜
と、前記導電膜に設けられた溝とを備え、長さＬ１，幅
Ｌ２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことを特徴とするインダク
タンス素子。
【請求項２】導電膜の膜厚を１５μｍ〜３５μｍとした
事を特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】基台の両端部に端子電極を設けるととも
に、前記基台の中央部にスパイラル状の溝を設けたこと
を特徴とする請求項１，２いずれか１記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項４】基台の両端部の表面粗さよりも基台の中央
部の表面粗さを大きくしたことを特徴とする請求項３記
載のインダクタンス素子。
【請求項５】中央部を両端部よりも段落ちさせた事を特
徴とする請求項３記載のインダクタンス素子。
【請求項６】段落ちの深さを５μｍ〜５０μｍとしたこ
とを特徴とする請求項５記載のインダクタンス素子。
【請求項７】両端部に端子部を設けるとともに前記端子
部の間に中央部を設けた基台と、前記基台上に設けられ
膜厚１５μｍ〜３５μｍで形成された導電膜と、前記中
央部上に形成された導電膜に横向きに設けられたスパイ
ラル状の溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３とし
た時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことを特徴とするインダク
タンス素子。
【請求項８】絶縁材料で構成され両端部の断面を略正四
角形状とするとともに前記両端部を端子部とし、前記端
子部の間に中央部を設け前記中央部を前記端子部よりも
窪ませた基台と、前記基台表面に形成された導電膜と、
前記基台の中央部に横向きに設けられ、前記導電膜及び
基台の一部を取り除くように形成されたスパイラル状の
溝と、前記溝を覆うように前記基台上に設けられた保護
材とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとしたことを特徴とするインダク
タンス素子。
【請求項９】基台の端子部の表面粗さよりも基台の中央
部の表面粗さを大きくしたことを特徴とする請求項７，
８いずれか１記載のインダクタンス素子。
【請求項１０】端子部上に端子電極を設けたことを特徴
とする請求項７，８，９いずれか１記載のインダクタン
ス素子。
【請求項１１】端子電極は導電膜の上に、ニッケルかニ
ッケル合金と半田を順に積層した構成を有することを特
徴とする請求項１０記載のインダクタンス素子。
【請求項１２】ニッケルかニッケル合金の厚みを２〜７
μｍとし、半田の厚みを５〜１０μｍとしたことを特徴
とする請求項１１記載のインダクタンス素子。
【請求項１３】基台と、前記基台上に形成された導電膜
と、前記導電膜に設けられた溝とを備え、長さＬ１，幅
Ｌ２，高さＬ３とした時に、Ｌ１＝０．５〜１．１ｍｍＬ２＝０．２〜０．７ｍｍＬ３＝０．２〜０．７ｍｍであるインダクタンス素子であって、基台の表面粗さを
０．１５〜０．５μｍとするとともに、前記基台の両端
部を端子部とし、前記基台の中央部に溝が設けられてお
り、前記端子部の表面粗さよりも前記中央部の表面粗さ
を大きくしたことを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項１４】音声を音声信号に変換する音声信号変換
手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や
電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を復調して
送信信号に変換する送信手段と、受信信号を音声信号に
変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を
送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備え
た無線端末装置であって、受信手段及び送信手段を構成
するフィルタ回路やマッチング回路を構成するインダク
タンス素子として、請求項１〜１３いずれか１記載のイ
ンダクタンス素子を用いたことを特徴とする無線端末装
置。