JP3158727B2 - チップ型可変インダクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種の電子回路に用
いられるチップ型インダクタに関し、詳しくは、電気的
にそのインダクタンスを変化させることができるチップ
型可変インダクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変インダクタとしては、例え
ば、ねじ機構などにより、機械的にコイルの磁芯の位置
を変えることによりインダクタンスを変化させるように
した可変インダクタがある。

【０００３】また、他の可変インダクタとしては、磁芯
に１次と２次の２系統の巻線を施し、１次側巻線に電流
を印加して磁芯の実効透磁率を変化させ、２次側巻線の
インダクタンスを変化させるようにした可変インダクタ
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、機械的にコイ
ルの磁芯の位置を変えてインダクタンスを変化させるよ
うにした可変インダクタでは、インダクタンスの制御が
手動で行われるため、速やかにチューニングすることが
困難であるという問題点がある。

【０００５】また、この方式の可変インダクタにおい
て、速やかなチューニングを可能にするために電気的に
インダクタンスを変化させようとすると、モータなどの
駆動手段を組み込むことが必要となり、機構が複雑にな
るとともに装置が大型化するという問題点がある。

【０００６】さらに、１次側巻線に電流を印加して磁芯
の実効透磁率を変化させ、２次側巻線のインダクタンス
を変化させるようにした可変インダクタにおいては、電
気的にチューニングを行うことができるが、所望のイン
ダクタンスを得るには１次側巻線に常に電流を流し続け
る必要があり、消費される電力が大きくなるという問題
点がある。

【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、小型で、複雑な構造や大きな電力を必要とせず、
電気的に速やかにインダクタンスを変化させることが可
能なチップ型可変インダクタを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のチップ型可変インダクタは、両端が固定
された圧電体板と、前記圧電体板の両主面に配設された
電極と、前記圧電体板の少なくとも一方の主面に配設さ
れた磁性体層と、前記圧電体板の両主面側に形成された
空洞層と、前記圧電体板の両主面側に形成された空洞層
のいずれか一方を介して前記圧電 体板と対向するコイル
状導体線路とを具備しているとともに、前記圧電体板の
両主面に配設された電極に電圧を印加して前記圧電体板
を所定の方向に反らせ、前記磁性体層と前記コイル状導
体線路との間の距離を変化させることにより、前記コイ
ル状導体線路のインダクタンスを変化させるようにした
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】圧電体板に配設された電極に電圧を印加するこ
とにより、圧電体板が伸長する。この圧電体板は、両端
が固定されており、かつ圧電体板の両主面側には空洞層
が形成されているため、圧電体板は反り（変形）を生じ
る。そして、この反りの大きさに対応して圧電体板に配
設された磁性体層と、この磁性体層に少なくとも上記空
洞層を介して対向するコイル状導体線路の間の距離が変
化し、コイル状導体線路により発生する磁束が変化して
インダクタンスが変化する。

【００１０】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、圧電体
板に配設された電極に電圧を印加することにより、容易
に圧電体板に配設された磁性体層と、この磁性体層に少
なくとも空洞層を介して対向するコイル状導体線路との
間の距離を変えることが可能になり、速やかにインダク
タンスを変化させることができる。

【００１１】また、圧電体板に配設された電極に印加す
る電圧を制御することにより、圧電体板に配設された磁
性体層とコイル状導体線路との間の距離を容易に制御す
ることが可能になり、確実に所望のインダクタンスを得
ることができる。

【００１２】さらに、構造が簡単で、かつ、モータなど
の駆動手段を必要としないことから経済性に優れている
とともに、小型化を図ることが可能になり、プリント基
板などに高密度に表面実装することが可能な小型のチッ
プ型可変インダクタを得ることができる。

【００１３】したがって、この発明のチップ型可変イン
ダクタは、ＬＣ共振回路の電気的チューニングなどの用
途に広く用いることができる。

【００１４】

【実施例】以下に、この発明の実施例を示して、その特
徴をさらに詳しく説明する。図１は、この発明の一実施
例にかかるチップ型可変インダクタの素子本体を示す斜
視図であり、図２及び図３はそれぞれ、チップ型可変イ
ンダクタの構成要素である圧電体板及びコイル状導体線
路が形成された絶縁基板を示す斜視図である。また、図
４は、この実施例のチップ型可変インダクタの素子本体
を示す断面図、図５は、素子本体に外部電極を形成して
なるチップ型可変インダクタの外観構造を示す斜視図で
ある。

【００１５】この実施例のチップ型可変インダクタにお
いて、素子本体１（図１）は、一体焼成したセラミック
スからなり、この素子本体１を形成する上側素子本体１
ａと下側素子本体１ｂの間には、圧電体板２が配設され
ている。この圧電体板２（図２）の上下の両主面には、
電極３，４が配設されており、電極３，４は圧電体板２
の端面に延在して引出し電極３ａ，４ａを形成してい
る。また、圧電体板２の下側主面の電極４上には酸化鉄
を主成分とするセラミックスからなる磁性体層５が一体
的に形成されている。

【００１６】そして、この圧電体板２の上下両主面側
（すなわち、上側及び下側素子本体１ａ，１ｂと圧電体
板２の間）には、空洞層１０，１１が形成されている
（図１，図４）。

【００１７】なお、圧電体板２は、チタン酸ジルコニウ
ム酸鉛を主成分とする圧電体セラミックスから形成され
ており、空洞層１１から空洞層１０の方向（図４の矢印
Ａで示す方向）に向かって分極処理されている。

【００１８】また、下側素子本体１ｂの上面側には絶縁
体板６が配設されており、この絶縁体板６の磁性体層５
と対向する面（上面）には、図３に示すように、コイル
状導体線路７が形成されている。そして、このコイル状
導体線路７はスルーホール８内の導体８ａを介して絶縁
体板６の下面側の導体線路９に接続している。また、コ
イル状導体線路７及び導体線路９はそれぞれ、絶縁体板
６の端面に延在して引出し電極７ａ，９ａを形成してい
る。

【００１９】なお、絶縁体板６は、例えば圧電体板２と
同じ成分からなる圧電体セラミックスから形成すること
が可能であり、また、他の材料から形成することも可能
である。また、インダクタンスのより大きいチップ型可
変インダクタを形成する必要がある場合には、絶縁体板
６を、酸化鉄を主成分とする磁性体セラミックスから形
成することができる。

【００２０】そして、このようにして形成された素子本
体１（図１，図４）の両端側に、電極３，４と導通する
引出し電極３ａ，４ａ、及びコイル状導体線路７，下面
側の導体線路９と導通する引出し電極７ａ，９ａを形成
することにより、本願発明の一実施例にかかるチップ型
可変インダクタ（図５）が形成される。

【００２１】上記実施例のチップ型可変インダクタを製
造するにあたっては、チタン酸ジルコニウム酸鉛を主成
分とする圧電体セラミックス粉末を有機バインダととも
に混合して作製したグリーンシートを積層して上側及び
下側素子本体１ａ，１ｂを形成するとともに、必要に応
じて酸化鉄を主成分とする磁性体粉末を有機バインダと
ともに混合して作製したグリーンシートを、磁性体層５
あるいは絶縁体板６を形成するために用いる。ここで、
素子本体１は、圧電体板２の部分を除いては、必ずしも
圧電体セラミックスから形成する必要はなく、絶縁体セ
ラミックスから形成することも可能である。

【００２２】また、圧電体板２上の電極３，４、絶縁体
板６上のコイル状導体線路７，下面側の導体線路９、及
びコイル状導体線路７と下面側の導体線路９を接続する
スルーホール８内部の導体８ａは、例えば銀ペーストな
どの導電ペーストを用い、これを塗布、焼付けすること
により形成することができる。さらに、圧電体板２上の
電極３，４に接続する引出し電極３ａ，４ａ、及び絶縁
体板６上のコイル状導体線路７，下面側の導体線路９に
接続する引出し電極７ａ，９ａも同様にして、銀ペース
トなどの導電ペーストを用い、これを塗布、焼付けする
ことにより形成することができる。

【００２３】また、外部電極１２，１３，１４及び１５
は、それぞれ引出し電極３ａ，４ａ，７ａ及び９ａと電
気的に接続するように、銀ペーストなどの導電ペースト
を素子本体１の両端側の側面に塗布して焼成することに
より形成することが可能であり、また、金属キャップを
被せることにより形成することも可能である。

【００２４】また、空洞層１０，１１は、素子本体１を
形成するグリーンシートと、圧電体板２を形成するグリ
ーンシートの間に可燃性材料からなるシートを挟み、圧
着後に焼成することにより形成することができる。な
お、可燃性材料としては、グリーンシートの焼成工程で
完全に燃焼、消失する材料、例えば、カーボンを主体と
するカーボンペーストなどを用いることが好ましい。

【００２５】上記のようにして得られたチップ型可変イ
ンダクタにおいては、圧電体板２の上側主面に形成され
た電極３に負の電圧を印加し、圧電体板２の下側主面に
形成された電極４に正の電圧を印加することにより、圧
電体板２が、印加電圧の大きさに応じて伸長しようとす
る。ところが、圧電体板２は、その両端側が素子本体１
に固定されているため、上下いずれかの方向（すなわち
凸状あるいは凹状）に反ることになる。一方、圧電体板
２の下側主面には磁性体層５が形成されているため、圧
電体板２の下面側は、上面側に比べて伸長が抑制され
る。その結果、圧電体板２の上面側が下面側より大きく
伸長して、図６に示すように、圧電体板２が空洞層１０
の方向（すなわち上向き）に反ることになる。

【００２６】このようにして圧電体板２を上方に反らせ
ることにより、圧電体板２の下側主面に形成された磁性
体層５とコイル状導体線路７との距離が大きくなり、コ
イル状導体線路７のインダクタンスが小さくなる。

【００２７】また、磁性体層５を圧電体板２の上側主面
に形成すると、圧電体板２を下向きに反らせることが可
能になり、磁性体層５とコイル状導体線路７との距離を
小さくしてコイル状導体線路７のインダクタンスを大き
くすることができる。

【００２８】なお、圧電体板を所定の方向に反らせるた
めの方法（機構）は、上記の方法に限られるものではな
く、例えば、あらかじめ、いずれか一方に少し反らせて
おく方法、厚みが略同一の磁性体層を圧電体板の両主面
に形成するとともに両主面側の電極の厚みを異ならせる
方法、あるいは圧電体板の上下両主面側に厚みの異なる
磁性体層を配設する方法など、他の方法（機構）を適用
することも可能である。そして、このような機構を適宜
選択して適用することにより、磁性体層が圧電体板の上
側主面あるいは下側主面のいずれの面に形成されている
かにかかわらず（さらに、両面に形成されている場合に
も）圧電体板を所定の方向に反らせることが可能にな
る。

【００２９】また、上記実施例では、コイル状導体線路
７を絶縁体板６の上面（圧電体板２と対向する方の面）
に形成した場合について説明したが、コイル状導体線路
７は、絶縁体板６の下面（圧電体板２と対向しない方の
面）に形成することも可能である。

【００３０】また、この実施例のチップ型可変インダク
タは、外部電極１２，１３，１４及び１５が形成されて
いない方の側面が封止されていないため、圧電体板２や
磁性体層５の大きさを機械的研磨などの方法により適宜
調整して、印加電圧とインダクタンス変化率の比例関係
を容易に調整することができる。

【００３１】上記実施例について説明したように、この
発明のチップ型可変インダクタにおいては、圧電体板に
磁性体層を配設するとともに、圧電体板に配設された電
極に印加する電圧を適宜調整することにより、コイル状
導体線路と磁性体層との間隔を容易に制御することが可
能になり、所望のインダクタンスを得ることができる。

【００３２】さらに、この発明のチップ型可変インダク
タは、構造が簡単で、かつ、モータなどの駆動手段を必
要としないことから経済性に優れているとともに、小型
化が可能で、プリント基板などへの高密度表面実装に対
応することができる。

【００３３】なお、この発明のチップ型可変インダクタ
は、上記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨の範囲内において、種々の応用を加えることが可能
であり、例えば、スルーホールで結合された複数層のコ
イル状導体線路を用いてさらに大きなインダクタンスを
得るように構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの素子本体を示す部分切欠き斜視図である。

【図２】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの構成要素（電極や磁性体層などが形成された圧
電体板）を示す斜視図である。

【図３】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの構成要素（上面にコイル状導体線路が形成され
た絶縁体板）を示す斜視図である。

【図４】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの素子本体を示す断面図である。

【図５】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの外観形状を示す斜視図である。

【図６】この発明の一実施例にかかるチップ型可変イン
ダクタの圧電体板が反った状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 素子本体 ２ 圧電体板 ３，４ 電極 ５ 磁性体層 ６ 絶縁体板 ７ コイル状導体線路 ８ スルーホール ９ 下面側の導体線路 １０，１１ 空洞層 １２，１３，１４，１５ 外部電極

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が固定された圧電体板と、 前記圧電体板の両主面に配設された電極と、 前記圧電体板の少なくとも一方の主面に配設された磁性
   体層と、 前記圧電体板の両主面側に形成された空洞層と、前記圧電体板の両主面側に形成された空洞層のいずれか
   一方を介して前記圧電体板と対向するコイル状導体線路
   とを具備しているとともに、 前記圧電体板の両主面に配設された電極に電圧を印加し
   て前記圧電体板を所定の方向に反らせ、前記磁性体層と
   前記コイル状導体線路との間の距離を変化させることに
   より、前記コイル状導体線路のインダクタンスを変化さ
   せるようにしたことを特徴とするチップ型可変インダク
   タ。