JP3634305B2 - 積層インダクタンス素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層インダクタンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波発振回路その他の電気回路において、積層インダクタンス素子が使われている。積層インダクタンス素子は、特開平５−２６７９７３号公報に開示されているように、積層された複数の誘電体基板と、それらの間に介在するループ状の導体ラインとを有する。ループ状の導体ラインはスルーホールで接続されて、螺旋（スパイラル）形状を呈する。
【０００３】
図１８および図１９は従来の積層インダクタンス素子の一例を示す。図において、１ａ，１ｂ，１ｃは誘電体基板、２，３は導体ライン、４はスルーホール、５，６は地導体を示す。図１９に示すように、互いに積層された誘電体基板１ａ，１ｂ，１ｃの最上方の誘電体基板１ａの上面には地導体５が設けられ、最下方の誘電体基板１ｃの下面には地導体６が設けられている。
【０００４】
誘電体基板１ａ，１ｂの間には、上方の導体ライン２が介在させられ、誘電体基板１ｂ，１ｃの間には、下方の導体ライン３が介在させられている。中間の誘電体基板１ｂにはスルーホール４が形成されており、スルーホール４の内部の導体により上下の導体ライン２，３が互いに接続されている。
【０００５】
図１８に示すように、各導体ライン２，３はループ形状（ただし完全に閉じた形状ではない）を有する。図１８において斜線を引いた部分は、導体ライン２，３が互いに重なった部分である。導体ライン２の一端部がスルーホール４によって導体ライン３の一端部に接続されていることにより、導体ライン２，３は共同で一つのコイルのような連続した螺旋形状の導体ラインを構成し、この螺旋形状の導体ラインはインダクタンスを持つ。この螺旋形状の導体ラインに直流電流を与える場合、電流の方向は図１８で矢印Ｉで示すように、両方の導体ライン２，３において同じ（例えば時計方向）である。交流電流を与える場合も、各瞬間での電流の方向は、両方の導体ライン２，３において同じである。
【０００６】
この種の積層インダクタンス素子においては、垂直方向（積層インダクタンス素子の厚さ方向）において、上下の導体ライン２，３がぴったり重なり、その間隔が小さいことが好ましい。これにより、各導体ライン２，３の周りの磁界の結合が強まり、小さい積層インダクタンス素子であっても大きなインダクタンスを持つことができる。
【０００７】
従来の積層インダクタンス素子においては、同一平面上のループができる限り長くになるように、各導体ライン２，３が連続的に形成されている。そして、一つの螺旋形状の導体ラインをなす上下の導体ライン２，３の接続には、唯一のスルーホール４が使われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の積層インダクタンス素子は以上のように構成されているので、製造上の寸法誤差に起因するインダクタンスの設計された目標との相違を抑制することが困難であり、かつその相違を調整することが極めて困難であるなどの課題があった。
【０００９】
この課題について、より具体的に説明する。積層インダクタンス素子においては、二つの導体ライン２，３の相互の位置関係が重要な品質の因子である。例えば、垂直方向において導体ライン２，３の位置がずれて、両者がぴったり重ならない場合には、各導体ライン２，３の周りの磁界の結合が弱まり、結果としてインダクタンスが減少する。
【００１０】
また、誘電体基板１ｂの厚さが小さくなって、導体ライン２，３間の距離が縮まると、二つの導体ライン２，３が発生する磁界の間の結合が強まり、結果としてインダクタンスが増加する。逆に、誘電体基板１ｂの厚さが大きくなると、結果としてインダクタンスが減少する。
【００１１】
従って、導体ライン２，３の位置ずれおよび誘電体基板１ｂの厚さの誤差といった寸法誤差に起因して、積層インダクタンス素子の製品ではインダクタンスにばらつきが生じる。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、製造上の寸法誤差に起因するインダクタンスのばらつきを抑制することができるインダクタンス素子を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る積層インダクタンス素子は、誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に配置された、複数の互いに離間した第１の導体ライン片を有しており、互いに近接する前記第１の導体ライン片同士を接続すると、全体としてほぼループ状を呈する第１の導体ラインパターンと、前記誘電体基板の他方の面に配置された、複数の互いに離間した第２の導体ライン片を有しており、互いに近接する前記第２の導体ライン片同士を接続すると、全体としてほぼループ状を呈する第２の導体ラインパターンと、前記誘電体基板を貫通し、それぞれが、前記第１の導体ライン片の一端と前記第２の導体ライン片の一端とを電気的に接続する複数のスルーホールとを備え、前記第１の導体ライン片の各々は、誘電体基板の厚さ方向でいずれかの前記第２の導体ライン片に少なくとも部分的に重なっており、前記スルーホールで接続されることにより、複数の前記第１の導体ライン片および複数の前記第２の導体ライン片が、前記第１の導体ラインパターンと前記第２の導体ラインパターンの両方で同方向に電流が流れる一つのスパイラル状の導体ラインを構成しており、互いに近接する前記第１の導体ライン片同士を接続する前記第２の導体ライン片は、前記スルーホールで前記第１の導体ライン片の両方にそれぞれ接続される両端部と、前記両端部の中間にあって前記両端部よりも幅が狭い中央部とを有するものである。
【００１４】
この発明に係る積層インダクタンス素子は、前記第１の導体ラインパターンは少なくとも二つの間隙で離間しており、一方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する第２の導体ライン片は、他方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する他の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられているものである。
【００１５】
この発明に係る積層インダクタンス素子は、間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士が一つの第２の導体ライン片で接続されている部分が少なくとも四つ設けられており、少なくとも二つの部分の第２の導体ライン片は、他の二つの部分の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられているものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による積層インダクタンス素子の導体ラインパターンを示す平面断面図であり、図２はこの積層インダクタンス素子を示す側面断面図である。より正確には、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿って見た断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た断面図である。
【００１７】
図において、１ａ，１ｂ，１ｃは誘電体基板、１２は第１の導体ラインパターン、１３は第２の導体ラインパターンを示す。１２ａ〜１２ｃは、第１の導体ラインパターン１２に属する第１のライン片、１３ａ〜１３ｃは第２の導体ラインパターン１３に属する第２のライン片を示す。１４ａ〜１４ｅはスルーホール、５，６は地導体を示す。図２に示すように、互いに積層された誘電体基板１ａ，１ｂ，１ｃの最上方の誘電体基板１ａの上面には地導体５が設けられ、最下方の誘電体基板１ｃの下面には地導体６が設けられている。
【００１８】
誘電体基板１ａ，１ｂの間には、第１の導体ラインパターン１２が介在させられ、誘電体基板１ｂ，１ｃの間には、第２の導体ラインパターン１３が介在させられている。中間の誘電体基板１ｂには、その厚さ方向に貫通するスルーホール１４ａ〜１４ｅが形成されており、誘電体基板１ｂの両面に形成された導体ラインパターン１２，１３は、スルーホール１４ａ〜１４ｅの内部の導体により互いに電気的に接続されている。
【００１９】
図１に示すように、各導体ラインパターン１２，１３はループ形状（ただし完全に閉じた形状ではない）を有する。図１において斜線を引いた部分は、導体ラインパターン１２，１３が互いに重なった部分である。第２の導体ラインパターン１３および第１の導体ラインパターン１２の詳細は、図３および図４にそれぞれ示されている。
【００２０】
図３に示すように、第２の導体ラインパターン１３は、複数の互いに離間した三つの第２のライン片１３ａ〜１３ｃを有する。換言すれば、第２の導体ラインパターンは二つの間隙で離間している。これらの第２のライン片１３ａ〜１３ｃは、全て誘電体基板１ｂの一方の面に配置されている。
【００２１】
これらの第２のライン片１３ａ〜１３ｃ中、最も長い第２のライン片１３ａは、均一な幅を持つ四つの直線状部分を有する。この第２のライン片１３ａにおいて、図中の縦に延びる互いに平行な二つの直線状部分の上端部は、上に配置されて横に延びる直線状部分の両端部に直角をもってつながっており、図中の左に配置されて縦に延びる直線状部分の下端部は、下に配置されて横に延びる最短の直線状部分の一端部に直角をもってつながっている。また、この第２のライン片１３ａにおいて、図中の下に配置されて横に延びる最短の直線状部分は、右に配置されて縦に延びる最長の直線状部分の側辺に向けて延びている。従って、第２のライン片１３ａは、完全に閉じた形状ではないが、それ自体でループ形状を有する。
【００２２】
他の第２のライン片１３ｂは、上述の第２のライン片１３ａの左に配置された直線状部分の延長方向に配置されている。この第２のライン片１３ｂは、直線状に延びているが、両端部が第２のライン片１３ａと同じ幅を持ち、中央がくびれた形状を有する。
【００２３】
さらに他の第２のライン片１３ｃは、上述の第２のライン片１３ａの下に配置された直線状部分の延長方向に配置されている。従って、この第２のライン片１３ｃは第２のライン片１３ｂに対して９０度回転した位置に配置されている。この第２のライン片１３ｃは、直線状に延びているが、両端部が第２のライン片１３ａと同じ広い幅を持ち、中央部がくびれた形状を有する。図示されたように、第２のライン片１３ｂおよび第２のライン片１３ｃは、互いに同じ寸法で同じ形状を有する。ただし、第２のライン片１３ｂおよび第２のライン片１３ｃの寸法および形状のいずれかまたは両方は、異なっていてもよい。
【００２４】
第２の導体ラインパターン１３は、互いに近接する第２のライン片１３ａ，１３ｃ同士および第２のライン片１３ａ，１３ｂ同士を接続すると、全体としてほぼループ状を呈する。
【００２５】
図４に示すように、第１の導体ラインパターン１２は、複数の互いに離間した三つの第１のライン片１２ａ〜１２ｃを有する。換言すれば、第１の導体ラインパターンは二つの間隙で離間している。これらの第１のライン片１２ａ〜１２ｃは、全て誘電体基板１ｂの一方の面（第２のライン片１３ａ〜１３ｃの反対の面）に配置されている。
【００２６】
第１のライン片１２ａ〜１２ｃのうち最も長い第１のライン片１２ａは、均一な幅を持つ四つの直線状部分を有する。この第１のライン片１２ａにおいて、図中の縦に延びる互いに平行な二つの直線状部分の上端部は、上に配置されて横に延びる直線状部分の両端部に直角をもってつながっており、図中の右に配置されて縦に延びる直線状部分の下端部は、下に配置されて横に延びる最短の直線状部分の一端部に直角をもってつながっている。また、この第１のライン片１２ａにおいて、図中の下に配置されて横に延びる最短の直線状部分は、左に配置されて縦に延びる最長の直線状部分の側辺に向けて延びている。従って、第１のライン片１２ａは、完全に閉じた形状ではないが、それ自体でループ形状を有する。
【００２７】
他の第１のライン片１２ｂは、上述の第１のライン片１２ａの左に配置された直線状部分の延長方向に配置されている。この第１のライン片１２ｂは、直線状に延びており、第１のライン片１２ａの幅と同じ均一な幅を持つ。
【００２８】
さらに他の第１のライン片１２ｃは、上述の第１のライン片１２ａの下に配置された直線状部分の延長方向に配置されている。従って、この第１のライン片１２ｃは第１のライン片１２ｂに対して９０度回転した位置に配置されている。この第１のライン片１２ｃは、直線状に延びており、第１のライン片１２ａの幅と同じ均一な幅を持つ。
【００２９】
第１の導体ラインパターン１２は、互いに近接する第１のライン片１２ａ，１２ｃ同士および第１のライン片１２ａ，１２ｂ同士を接続すると、全体としてループ状を呈する。
【００３０】
上述のように、図１において斜線を引いた部分は、導体ラインパターン１２，１３が互いに重なった部分である。第１のライン片１２ａ〜１２ｃの各々は、誘電体基板１ｂの厚さ方向で第２のライン片１３ａ〜１３ｃのいずれかに少なくとも部分的に重なっている。特に、ライン片の端部同士が重なっており、重なった端部同士がスルーホール１４ａ〜１４ｅのいずれかによって電気的に接続されている。
【００３１】
具体的には、図の左下隅にある第１のライン片１２ｂの大部分は第２のライン片１３ｂの一端部に重なり、これらの重なった部分はスルーホール１４ｃで接続されている。第２のライン片１３ｂの他端部は第１のライン片１２ａの一端部に重なり、これらの重なった部分はスルーホール１４ｂで接続されている。第１のライン片１２ａの他端部は第２のライン片１３ｃの一端部に重なり、これらの重なった部分はスルーホール１４ｄで接続されている。第２のライン片１３ｃの他端部は第１のライン片１２ｃの一端部に重なり、これらの重なった部分はスルーホール１４ｅで接続されている。第１のライン片１２ｃの他端部は第２のライン片１３ａの一端部に重なり、これらの重なった部分はスルーホール１４ａで接続されている。第２のライン片１３ａの大部分は第１のライン片１２ａの大部分に重なっている。これらの重なった部分においては、重なった両ライン片の相互の幅がぴったり合致すると好ましい。
【００３２】
このようにして第１の導体ラインパターン１２が第２の導体ラインパターン１３にスルーホール１４ａ〜１４ｅで接続されていることにより、ライン片１２ｂ，１３ｂ，１２ａ，１３ｃ，１２ｃ，１３ａが共同で一つのコイルのような連続した螺旋形状の（スパイラル状の）導体ラインを構成し、この螺旋形状の導体ラインはインダクタンスを持つ。この螺旋形状の導体ラインに直流電流を与える場合、電流の方向は図１で矢印Ｉで示すように、両方の導体ラインパターン１２，１３において同じ（例えば時計方向）である。交流電流を与える場合も、各瞬間での電流の方向は、両方の導体ラインパターン１２，１３において同じである。
【００３３】
この積層インダクタンス素子において、第１の導体ラインパターン１２は二つの間隙、すなわち図１で鎖線で囲まれた部分Ａの中の第１のライン片１２ｂ，１２ａの間の間隙、および部分Ｂの中の第１のライン片１２ｃ，１２ａの間の間隙で離間している。部分Ａの中の間隙を挟んで互いに近接する第１のライン片１２ｂ，１２ａ同士を接続する第２の導体ライン片１３ｂは、部分Ｂの中の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片１２ｃ，１２ａ同士を接続する第２の導体ライン片１３ｃに対して９０度回転した位置に設けられている。
【００３４】
図５は図１の部分Ａを拡大した図である。この部分Ａを詳細に検討すると、第１のライン片１２ａは、スルーホール１４ｂ、第２のライン片１３ｂのうち幅が広い一端部、第２のライン片１３ｂのくびれた（幅Ｗを有する）中央部、第２のライン片１３ｂのうち幅が広い他端部、およびスルーホール１４ｃを介して第１のライン片１２ｂに接続されている。
【００３５】
図５において、第２のライン片１３ｂは、第１のライン片１２ａ，１２ｂに対して理想的な位置に形成されていると仮定する。つまり、図の横方向（Ｘ方向）に関しては、第２のライン片１３ｂのうち幅が広い両端部の両方の側縁は、第１のライン片１２ａ，１２ｂの側縁にずれることなく、ぴったり合致する。図の縦方向（Ｙ方向）に関しても、第２のライン片１３ｂの両端部とくびれた中央部の境界が、第１のライン片１２ａ，１２ｂの端縁にずれることなく、ぴったり合致する。
【００３６】
次に動作について説明する。
図６は図５に示された構成に対応する等価回路を示す。図において、Ｌ１，Ｌ２はスルーホール１４ｂ，１４ｃのインダクタンス、Ｌ５は第２のライン片１３ｂにおける狭い幅Ｗを持つ中央部のインダクタンス、Ｌ３，Ｌ４は第２のライン片１３ｂの両端部のインダクタンスである。
【００３７】
図７は、図５に示されたのと同じ構成を示すが、図７では、第２のライン片１３ｂが第１のライン片１２ａ，１２ｂに対してＸ方向にずれている。図８は、図７に示された構成に対応する等価回路を示す。図８におけるＬ３ｂ，Ｌ４ｂは、図６におけるＬ３，Ｌ４に対応する、第２のライン片１３ｂの両端部のインダクタンスである。
【００３８】
しかし、図７に示された構成ではスルーホール１４ｂ，１４ｃと第２のライン片１３ｂの中央部との間の距離が図５に示された構成に比べて広がるため、インダクタンスが増大し、Ｌ３ｂ＞Ｌ３となり、Ｌ４ｂ＞Ｌ４となる。一方、インダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ５に対応する部分は形状および寸法に変化が無いので、図７および図５で示された両方の構成で同じ値となる。Ｘ方向で第２のライン片１３ｂのずれる量が大きくなるほど、スルーホール１４ｂ，１４ｃと第２のライン片１３ｂの中央部との間の距離が広がり、インダクタンスＬ３ｂ，Ｌ４ｂは増大する。
【００３９】
一方、幅Ｗは、Ｘ方向のずれに起因するインダクタンスの増加量Ｌ３ｂ−Ｌ３、Ｌ４ｂ−Ｌ４に対して反比例の関係を有しており、幅Ｗが狭いほど、インダクタンスの増加量が増加する。
【００４０】
図９も、図５に示されたのと同じ構成を示すが、図９では、第２のライン片１３ｂが第１のライン片１２ａ，１２ｂに対してＹ方向にずれている。図１０は、図９に示された構成に対応する等価回路を示す。図１０におけるＬ３ｃ，Ｌ４ｃは、図６におけるＬ３，Ｌ４に対応する、第２のライン片１３ｂの両端部のインダクタンスである。
【００４１】
第２のライン片１３ｂがＹ方向にずれた場合にも、スルーホール１４ｂ、１４ｃと第２のライン片１３ｂの中央部との間の距離が変化するが、これらの距離のうち、一方の距離が短くなった分だけ他方の距離が長くなるため、Ｌ３ｃ＋Ｌ４ｃ＝Ｌ３＋Ｌ４となり、回路全体の合計インダクタンスは変化しない。
【００４２】
図５に示された構成に関して、誘電体基板１ｂの厚さが小さくなった場合のインピーダンスの変化について次に説明する。この場合についての等価回路を図１１に示す。図１１におけるＬ１ｄ，Ｌ２ｄは、図６におけるＬ１，Ｌ２に対応する、スルーホール１４ｂ、１４ｃのインダクタンスである。
【００４３】
スルーホールの長さとそのインダクタンスは比例関係にある。誘電体基板１ｂの厚さが小さくなることにより、スルーホール１４ｂ，１４ｃの長さが短くなると、スルーホール１４ｂ，１４ｃのインダクタンスが減少し、Ｌ１ｄ＜Ｌ１、Ｌ２ｄ＜Ｌ２となる。逆に、誘電体基板１ｂの厚さが大きいと、Ｌ１ｄ＞Ｌ１、Ｌ２ｄ＞Ｌ２となる。
【００４４】
一方、スルーホールの直径が小さいほどインダクタンスは大きくなる傾向にあることから、スルーホール１４ｂ，１４ｃの直径を変化させることにより、インダクタンスの変化量Ｌ１ｄ−Ｌ１、Ｌ２ｄ−Ｌ２を微調整することが可能である。
【００４５】
以上のように、図３に示す部分Ａの構成では、Ｘ方向において第２のライン片１３ｂが第１のライン片１２ａ，１２ｂに対してずれる量が大きいほど、合計インダクタンスが増大する傾向にある。上述のように、第２のライン片１３ｂの中央部の幅Ｗは、Ｘ方向のずれに起因するインダクタンスの増加量と反比例の関係にあるので、その合計インダクタンスの増加量を幅Ｗを変化させることにより微調整することが可能である。
【００４６】
図３に示す部分Ａの構成では、Ｙ方向に第２のライン片１３ｂがずれた場合には、合計インダクタンスは変化しない。また、誘電体基板１ｂの厚さが変化すると、合計インダクタンスが変化する傾向にあり、その変化量をさらにスルーホール１４ｂ，１４ｃの直径を変化させることにより微調整することが可能である。
【００４７】
さて、図１に戻り、積層インダクタンス素子全体に視点を移す。図１における部分Ａ、部分Ｂを除いて考察すると、積層インダクタンス素子では、導体ラインパターン１２，１３の相互の位置ずれが起きると、本来完全に重なった位置にあるべき二つの導体の周りの磁界の結合が弱まり、結果としてインダクタンスが減少する。この問題は、従来の技術に関連して上述した通りである。
【００４８】
しかし、この実施の形態に係る積層インダクタンス素子においては、前述の通り、Ｘ方向に導体ラインパターン１２，１３の相互のずれがあると、部分Ａのために、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスが増加する。つまり、Ｘ方向のずれのために、積層インダクタンス素子の大部分がインダクタンスの減少の要因になったとしても、幅が狭い中央部を持つ第２のライン片１３ｂがＸ方向のずれに対してインダクタンスの増加の要因になる。従って、Ｘ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれに関して、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを抑制することができる。
【００４９】
好ましくは、Ｘ方向の導体ラインパターン１２，１３のずれがいかなる程度であっても、第２のライン片１３ｂに起因するインダクタンスの増加と、他の部分に起因するインダクタンスの減少が平衡し、インダクタンスが全く変動しないように、積層インダクタンス素子を設計するとよい。
【００５０】
また、Ｘ方向のずれに関する第２のライン片１３ｂによるインダクタンスの増加量は、部分Ａの第２のライン片１３ｂの中央部の幅Ｗを変化させることにより微調整することが可能である。例えば、実験によって、Ｘ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれと、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスの関係を求めておくと好ましい。積層インダクタンス素子の製造の途中において、誘電体基板１ｂの両面に導体ラインパターン１２，１３が形成された後に、Ｘ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれを計測し、実験結果に基づいて第２のライン片１３ｂの中央部の幅Ｗを修正することにより、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを最小限にすることが可能である。
【００５１】
一方、Ｙ方向に導体ラインパターン１２，１３の相互のずれがあると、部分Ａを９０度回転させたものに相当する部分Ｂのために、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスが増加する。つまり、Ｙ方向のずれのために、積層インダクタンス素子の大部分がインダクタンスの減少の要因になったとしても、幅が狭い中央部を持つ第２のライン片１３ｃがＹ方向のずれに対してインダクタンスの増加の要因になる。従って、Ｙ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれに関して、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを抑制することができる。
【００５２】
好ましくは、Ｙ方向の導体ラインパターン１２，１３のずれがいかなる程度であっても、第２のライン片１３ｃに起因するインダクタンスの増加と、他の部分に起因するインダクタンスの減少が平衡し、インダクタンスが全く変動しないように、積層インダクタンス素子を設計するとよい。
【００５３】
また、Ｙ方向のずれに関する第２のライン片１３ｃによるインダクタンスの増加量は、部分Ｂの第２のライン片１３ｃの中央部の幅Ｗを変化させることにより微調整することが可能である。例えば、実験によって、Ｙ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれと、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスの関係を求めておくと好ましい。積層インダクタンス素子の製造の途中において、誘電体基板１ｂの両面に導体ラインパターン１２，１３が形成された後に、Ｙ方向の導体ラインパターン１２，１３の相互のずれを計測し、実験結果に基づいて第２のライン片１３ｃの中央部の幅Ｗを修正することにより、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを最小限にすることが可能である。
【００５４】
さらに図１における部分Ａ、部分Ｂを除いて考察すると、誘電体基板１ｂの厚さが小さくなって、導体ラインパターン１２，１３の間の距離が縮まると、重なった位置にある二つの導体が発生する磁界の結合が強まり、結果としてインダクタンスが増加する。逆に、誘電体基板１ｂの厚さが大きくなると、結果としてインダクタンスが減少する。この問題も、従来の技術に関連して上述した通りである。
【００５５】
しかし、前述の通り、スルーホールの長さとそのインダクタンスは比例関係にある。従って、スルーホールの効果に限って考察すると、誘電体基板１ｂの厚さが小さくなると、インダクタンスが減少し、誘電体基板１ｂの厚さが大きくなると、結果としてインダクタンスが増加する。この実施の形態に係る積層インダクタンス素子においては、部分Ａ，Ｂが設けられているために、通常よりも多くのスルーホール１４ｂ〜１４ｅが存在し、スパイラル状の導体ラインが厚さ方向に曲折する。
【００５６】
従って、誘電体基板１ｂの厚さの変動により、重なった位置にある二つの導体ラインパターン１２，１３がインダクタンスの変動の要因になったとしても、複数のスルーホール１４ａ〜１４ｅがこの変動を相殺する要因になる。従って、この点からも、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを抑制することができる。
【００５７】
好ましくは、誘電体基板１ｂの厚さの変動がいかなる程度であっても、重なった位置にある二つの導体ラインパターン１２，１３に起因するインダクタンスの変動と、スルーホール１４ａ〜１４ｅに起因するインダクタンスの変動が平衡し、インダクタンスが全く変動しないように、積層インダクタンス素子を設計するとよい。
【００５８】
また、誘電体基板１ｂの厚さの変化に伴うスルーホール１４ａ〜１４ｅに関するインダクタンスの変化量は、スルーホール１４ａ〜１４ｅの直径を変化させることにより微調整することが可能である。例えば、実験によって、誘電体基板１ｂの厚さと、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスの関係を求めておくと好ましい。積層インダクタンス素子の製造の途中において、誘電体基板１ｂが形成された後に、その厚さを計測し、実験結果に基づいてスルーホール１４ａ〜１４ｅのいずれかまたは全ての直径を修正することにより、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを最小限にすることが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態１によれば、導体ラインパターン１２，１３の位置ずれおよび誘電体基板１ｂの厚さの誤差といった製造上の寸法誤差に起因するインダクタンスのばらつきを抑制することができる。特に、インダクタンスのばらつきを抑制する手段である第２のライン片１３ｂ，１３ｃが互いに９０度回転した位置に設けられているので、導体ラインパターン１２，１３のＸ，Ｙの両方向の位置ずれに起因するインダクタンスのばらつきを抑制することができる。また、完成品の積層インダクタンス素子のインダクタンスが理想的になるように、製造の途中において形態を修正すべき部分が明確である。従って、特性の良好な積層インダクタンス素子を得ることができるなどの効果が得られる。
【００６０】
上記の実施の形態１では、部分Ａにおいて、互いに近接する第１の導体ライン片１２ａ，１２ｂと、これらを接続する第２の導体ライン片１３ｂは、同一直線上に配列されている。また、部分Ｂにおいて、互いに近接する第１のライン片１２ａ，１２ｃと、これらを接続する第２の導体ライン片１３ｃについても同様である。しかし、この発明を実施の形態１の配置に限定する意図ではなく、他の適切な配置であってもよい。
【００６１】
図１２から図１４は、部分Ａの変更例を示す。図１２に示す変更例の部分Ａでは、第２のライン片１３ｂと第１のライン片１２ｂが縦方向の同一直線上に配置されている一方、第１のライン片１２ａはそれらに対して９０度の角度をもって横方向に配置されている。
図１３に示す変更例の部分Ａでは、第１のライン片１２ａと第１のライン片１２ｂが横方向の互いに平行な二つの直線上に配置されている一方、第２のライン片１３ｂはそれらに対して９０度の角度をもって縦方向に配置されている。第２のライン片１３ｂと接続される端部から第１のライン片１２ａは右方向に延びるが、第１のライン片１２ｂは逆に左方向に延びる。
【００６２】
図１４に示す変更例の部分Ａでは、第１のライン片１２ａと第１のライン片１２ｂが横方向の互いに平行な二つの直線上に配置されている一方、第２のライン片１３ｂはそれらに対して９０度の角度をもって縦方向に配置されている。第２のライン片１３ｂと接続される端部から第１のライン片１２ａは左方向に延び、第１のライン片１２ｂは同じ左方向に延びる。
これらの変更例でも上述と同じ効果が達成される。同様の配置の変更は部分Ｂに応用されてもよい。
【００６３】
実施の形態２．
図１５は、この発明の実施の形態２による積層インダクタンス素子の導体ラインパターンを示す平面断面図である。図において、１ｂは誘電体基板、２２は第１の導体ラインパターン、２３は第２の導体ラインパターン、２４はスルーホールを示す。２２ａ〜２２ｆは、第１の導体ラインパターン２２に属する第１のライン片、２３ａ〜２３ｆは第２の導体ラインパターン２３に属する第２のライン片を示す。
【００６４】
この実施の形態に係る積層インダクタンス素子も、図２に示す実施の形態１の構造と同様に、互いに積層された誘電体基板を有しており、最上方の誘電体基板の上面と、最下方の誘電体基板の下面には地導体が設けられている。従って、この積層インダクタンス素子の側面断面図も図２と同様になる。図１５は、図１と同様に図２のＩ−Ｉ線に沿って見た断面図である。図１５に示された誘電体基板１ｂは中間の誘電体基板である。
【００６５】
第１の導体ラインパターン２２は、誘電体基板１ｂの一方の面に配置され、誘電体基板１ｂと他の誘電体基板との間に介在させられている。第２の導体ラインパターン２３は、誘電体基板１ｂの他方の面に配置され、誘電体基板１ｂとさらに他の誘電体基板との間に介在させられている。中間の誘電体基板１ｂには、その厚さ方向に貫通するスルーホール２４が形成されており、誘電体基板１ｂの両面に形成された導体ラインパターン２２，２３は、スルーホール２４の内部の導体により互いに電気的に接続されている。
【００６６】
図１５において斜線を引いた部分は、導体ラインパターン２２，２３が互いに重なった部分である。第２の導体ラインパターン２３および第１の導体ラインパターン２２の詳細は、図１６および図１７にそれぞれ示されている。
【００６７】
図１６に示すように、第２の導体ラインパターン２３は、複数の互いに離間した六つの第２のライン片２３ａ〜２３ｆを有する。換言すれば、第２の導体ラインパターンは実質的に五つの間隙で離間している。互いに近接する第２のライン片２３ｂ，２３ａを接続し、第２のライン片２３ａ，２３ｄを接続し、第２のライン片２３ｄ，２３ｆを接続し、第２のライン片２３ｆ，２３ｅを接続し、第２のライン片２３ｅ，２３ｃを接続し、第２のライン片２３ｃ，２３ａを接続すると、第２の導体ラインパターン２３は全体としてほぼループ形状を呈する。
【００６８】
第２のライン片２３ａ〜２３ｆのうち第２のライン片２３ａは、均一な幅を持ち、四つの直線状部分を有し、完全に閉じた形状ではないが、それ自体でループ形状を有する。他の第２のライン片２３ｂ〜２３ｆは、それぞれ直線状に延びているが、両端部が第２のライン片２３ａと同じ幅を持ち、中央がくびれた形状を有する。これらの第２のライン片２３ｂ〜２３ｆは、実施の形態１の第２のライン片１３ｂ，１３ｃと同等である。図中、第２のライン片２３ｂ，２３ｅ，２３ｆは縦方向に延びるように配置され、第２のライン片２３ｃ，２３ｄは横方向に延びるように配置されている。従って、第２のライン片２３ｂ，２３ｅ，２３ｆは第２のライン片２３ｃ，２３ｄに対して９０度回転した位置に配置されている。
【００６９】
図１７に示すように、第１の導体ラインパターン２２は、複数の互いに離間した六つの第１のライン片２２ａ〜２２ｆを有する。換言すれば、第１の導体ラインパターンは実質的に五つの間隙で離間している。これらの第１のライン片２２ａ〜２２ｃは、全て誘電体基板１ｂの一方の面（第２のライン片２３ａ〜２３ｃの反対の面）に配置されている。互いに近接する第１のライン片２２ｂ，２２ａを接続し、第１のライン片２２ａ，２２ｄを接続し、第１のライン片２２ｄ，２２ｆを接続し、第１のライン片２２ｆ，２２ｅを接続し、第１のライン片２２ｅ，２２ｃを接続し、第１のライン片２２ｃ，２２ａを接続すると、第１の導体ラインパターン２２はループ形状を呈する。
【００７０】
第１のライン片２２ａ〜２２ｆのうち最長の第１のライン片２２ａは、均一な幅を持つ四つの直線状部分を有しており、完全に閉じた形状ではないが、それ自体でループ形状を有する。他の第１のライン片２２ｂ〜２２ｆは、それぞれ直線状に延びており、第１のライン片２２ａと同じ均一幅を持つ長方形の形状を有する。これらの第１のライン片２２ｂ〜２２ｆは、実施の形態１の第１のライン片１２ｂ，１２ｃと同等である。図中、第１のライン片２２ｂ，２２ｅ，２２ｄは縦方向に延びるように配置され、第１のライン片２２ｃ，２２ｆは横方向に延びるように配置されている。従って、第１のライン片２２ｂ，２２ｅ，２２ｄは第１のライン片２２ｃ，２２ｆに対して９０度回転した位置に配置されている。
【００７１】
上述のように、図１５において斜線を引いた部分は、導体ラインパターン２２，２３が互いに重なった部分である。第１のライン片２２ａ〜２２ｆの各々は、誘電体基板１ｂの厚さ方向で第２のライン片２３ａ〜２３ｆのいずれかに少なくとも部分的に重なっている。特に、ライン片の端部同士が重なっている。
【００７２】
具体的には、図の左下隅にある第１のライン片２２ｂの端部は第２のライン片２３ｂの一端部に重なる。第２のライン片２３ｂの他端部は第１のライン片２２ａの一端部に重なる。第１のライン片２２ａの他端部は第２のライン片２３ｄの一端部に重なる。第２のライン片２３ｄの他端部は第１のライン片２２ｄの一端部に重なる。第１のライン片２２ｄの他端部は第２のライン片２３ｆの一端部に重なる。第２のライン片２３ｆの他端部は第１のライン片２２ｆの一端部に重なる。第１のライン片２２ｆの他端部は第２のライン片２３ｅの一端部に重なる。第２のライン片２３ｅの他端部は第１のライン片２２ｅの一端部に重なる。第１のライン片２２ｅの他端部は第２のライン片２３ｃの一端部に重なる。第２のライン片２３ｃの他端部は第１のライン片２２ｃの一端部に重なる。第１のライン片２２ｃの他端部は第２のライン片２３ａの一端部に重なる。第２のライン片２３ａの大部分は第１のライン片２２ａの大部分に重なっている。
【００７３】
これらの重なった端部同士がスルーホール２４によって電気的に接続されている。このようにして第１の導体ラインパターン２２が第２の導体ラインパターン２３にスルーホール２４〜２４で接続されていることにより、ライン片が共同で一つのコイルのような連続した螺旋形状の（スパイラル状の）導体ラインを構成し、この螺旋形状の導体ラインはインダクタンスを持つ。この螺旋形状の導体ラインに直流電流を与える場合、電流の方向は図１５で矢印Ｉで示すように、両方の導体ラインパターン２２，２３において同じ（例えば時計方向）である。交流電流を与える場合も、各瞬間での電流の方向は、両方の導体ラインパターン２２，２３において同じである。
【００７４】
この積層インダクタンス素子において、第１の導体ラインパターン２２は五つの間隙、すなわち図１５で鎖線で囲まれた部分Ａ１の中の第１のライン片２２ｂ，２２ａの間の間隙、部分Ａ２の中の第１のライン片２２ｄ，２２ｆの間の間隙、部分Ａ３の中の第１のライン片２２ｆ，２２ｅの間の間隙、部分Ｂ１の中の第１のライン片２２ａ，２２ｄの間の間隙、および部分Ｂ２の中の第１のライン片２２ｅ，２２ｃの間の間隙で離間している。部分Ａ１の中の間隙を挟んで互いに近接する第１のライン片２２ｂ，２２ａ同士を接続する第２の導体ライン片２３ｂと、部分Ａ２の中の第１のライン片２２ｄ，２２ｆ同士を接続する第２の導体ライン片２３ｆと、部分Ａ３の中の第１のライン片２２ｆ，２２ｅ同士を接続する第２の導体ライン片２３ｅは、部分Ｂ１の中の第１の導体ライン片２２ａ，２２ｄ同士を接続する第２の導体ライン片２３ｄおよび部分Ｂ２の中の第１のライン片２２ｅ，２２ｃ同士を接続する第２の導体ライン片２３ｃに対して９０度回転した位置に設けられている。
【００７５】
この実施の形態においても、Ｘ方向に導体ラインパターン２２，２３の相互のずれがあると、部分Ａ１，Ａ２，Ａ３の導体ライン片２３ｂ，２３ｆ，２３ｅの幅が狭い中央部のために、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスが増加する。従って、部分Ａ１，Ａ２，Ａ３以外の部分の本来完全に重なった位置にあるべき二つの導体の周りの磁界の結合が弱まる結果としてのインダクタンスの減少を、部分Ａ１，Ａ２，Ａ３によるインダクタンスの増加により補完することができる。しかも、この実施の形態によれば、Ｘ方向の導体ラインパターン２２，２３のずれによるインダクタンスの変動を抑制する部分Ａ１，Ａ２，Ａ３が複数設けられているので、かかる部分が単一の場合に比べて、導体ラインパターン２２，２３の形状によっては、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきをより容易に抑制することが可能になる。
【００７６】
また、Ｙ方向に導体ラインパターン２２，２３の相互のずれがあると、部分Ｂ１，Ｂ２の導体ライン片２３ｄ，２３ｃの幅が狭い中央部のために、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスが増加する。従って、部分Ｂ１，Ｂ２以外の部分のためのインダクタンスの減少を、部分Ｂ１，Ｂ２によるインダクタンスの増加により補完することができる。しかも、この実施の形態によれば、Ｙ方向の導体ラインパターン２２，２３のずれによるインダクタンスの変動を抑制する部分Ｂ１，Ｂ２が複数設けられているので、かかる部分が単一の場合に比べて、導体ラインパターン２２，２３の形状によっては、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきをより容易に抑制することが可能になる。
【００７７】
さらに、誘電体基板１ｂの厚さの変動により、重なった位置にある二つの導体ラインパターン２２，２３がインダクタンスの変動の要因になったとしても、複数のスルーホール２４がこの変動を相殺する要因になる。従って、この点からも、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきを抑制することができる。この実施の形態では、多数の部分Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２が設けられている結果、スルーホール２４の個数も増えるので、導体ラインパターン２２，２３の形状によっては、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきをより容易に抑制することが可能になる。
【００７８】
以上のように、この実施の形態２によれば、導体ラインパターン２２，２３の形状によっては、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきをより容易に抑制することが可能になるなどの効果が得られる。
【００７９】
上記の実施の形態１および実施の形態２では、中間の誘電体基板の両面に配置された導体ラインパターンと誘電体基板を貫通するスルーホールによって一つのスパイラル状の導体が構成されている。しかし、二つ以上の中間の誘電体基板を設け、中間の誘電体基板のそれぞれの両面に配置された導体ラインパターンと、中間の誘電体基板のそれぞれを貫通するスルーホールによって、一つのスパイラル状の導体を構成してもよい。このような形態にこの発明に基づいた構成を応用してもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する第２の導体ライン片は、スルーホールで前記第１の導体ライン片の両方にそれぞれ接続される両端部と、前記両端部の中間にあって前記両端部よりも幅が狭い中央部とを有するように構成したので、導体ラインパターンの位置ずれおよび誘電体基板の厚さの誤差といった製造上の寸法誤差に起因するインダクタンスのばらつきを抑制することができるなどの効果がある。
【００８１】
この発明によれば、一方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する第２の導体ライン片は、他方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する他の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられているように構成したので、導体ラインパターンの同一平面上の二方向の位置ずれに起因するインダクタンスのばらつきを抑制することができるなどの効果がある。
【００８２】
この発明によれば、間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士が一つの第２の導体ライン片で接続されている部分が少なくとも四つ設けられており、少なくとも二つの部分の第２の導体ライン片は、他の二つの部分の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられているように構成したので、導体ラインパターンの形状によっては、積層インダクタンス素子の合計インダクタンスのばらつきをより容易に抑制することが可能になるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による積層インダクタンス素子の導体ラインパターンを示す平面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た断面図である。
【図３】図１の積層インダクタンス素子の第２の導体ラインパターンの詳細を示す平面図である。
【図４】図１の積層インダクタンス素子の第１の導体ラインパターンの詳細を示す平面図である。
【図５】図１内の部分Ａの拡大図である。
【図６】図５の構成の等価回路を示す概略図である。
【図７】横方向の導体の位置ずれが起きた場合の図１内の部分Ａの拡大図である。
【図８】図７の構成の等価回路を示す概略図である。
【図９】縦方向の導体の位置ずれが起きた場合の図１内の部分Ａの拡大図である。
【図１０】図９の構成の等価回路を示す概略図である。
【図１１】誘電体基板の厚さが変動した場合の図１内の部分Ａの等価回路を示す概略図である。
【図１２】部分Ａの変更例を示す拡大図である。
【図１３】部分Ａの他の変更例を示す拡大図である。
【図１４】部分Ａの他の変更例を示す拡大図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による積層インダクタンス素子の導体ラインパターンを示す平面断面図である。
【図１６】図１５の積層インダクタンス素子の第２の導体ラインパターンの詳細を示す平面図である。
【図１７】図１５の積層インダクタンス素子の第１の導体ラインパターンの詳細を示す平面図である。
【図１８】従来の積層インダクタンス素子の導体ラインパターンを示す平面断面図である。
【図１９】図１８のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って見た断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 誘電体基板、１２，２２ 第１の導体ラインパターン、１３，２３ 第２の導体ラインパターン、１２ａ〜１２ｃ，２２ａ〜２２ｆ 第１のライン片、１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｆ 第２のライン片、１４ａ〜１４ｅ，２４ スルーホール。

Claims (3)

1. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板の一方の面に配置された、複数の互いに離間した第１の導体ライン片を有しており、互いに近接する前記第１の導体ライン片同士を接続すると、全体としてほぼループ状を呈する第１の導体ラインパターンと、
   前記誘電体基板の他方の面に配置された、複数の互いに離間した第２の導体ライン片を有しており、互いに近接する前記第２の導体ライン片同士を接続すると、全体としてほぼループ状を呈する第２の導体ラインパターンと、
   前記誘電体基板を貫通し、それぞれが、前記第１の導体ライン片の一端と前記第２の導体ライン片の一端とを電気的に接続する複数のスルーホールとを備え、
   前記第１の導体ライン片の各々は、誘電体基板の厚さ方向でいずれかの前記第２の導体ライン片に少なくとも部分的に重なっており、前記スルーホールで接続されることにより、複数の前記第１の導体ライン片および複数の前記第２の導体ライン片が、前記第１の導体ラインパターンと前記第２の導体ラインパターンの両方で同方向に電流が流れる一つのスパイラル状の導体ラインを構成しており、互いに近接する前記第１の導体ライン片同士を接続する前記第２の導体ライン片は、前記スルーホールで前記第１の導体ライン片の両方にそれぞれ接続される両端部と、前記両端部の中間にあって前記両端部よりも幅が狭い中央部とを有することを特徴とする積層インダクタンス素子。
2. 前記第１の導体ラインパターンは少なくとも二つの間隙で離間しており、一方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する第２の導体ライン片は、他方の間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士を接続する他の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の積層インダクタンス素子。
3. 間隙を挟んで互いに近接する第１の導体ライン片同士が一つの第２の導体ライン片で接続されている部分が少なくとも四つ設けられており、少なくとも二つの部分の第２の導体ライン片は、他の二つの部分の第２の導体ライン片に対して９０度回転した位置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の積層インダクタンス素子。

Images