JP4498258B2 - コイルパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、コイルパッケージに関し、特に高周波用のコイルをパッケージ内に実装したコイルパッケージに関する。

近年、マルチメディアの進展に伴い、高速・大容量の情報を遠距離まで低コストで伝送するための光通信ネットワークの構築が強く要望されており、１０Ｇｂ／ｓクラスの光通信から、さらなる高速・大容量の通信として、４０Ｇｂ／ｓクラスへの光通信システムの開発が進められている。

一方、光送受信機や計測機器等には、バイアスＴと呼ばれる電子回路が用いられている。バイアスＴは、コイルとコンデンサからなり、高周波信号に影響を与えずに直流電流や直流電圧といった直流成分を重畳して供給する電子回路である。

１０Ｇｂ／ｓ以下（≦１０Ｇｂ／ｓ）の速度の光通信に使用されるバイアスＴにおいては、バイアスＴを構成するコイル（インダクタ）は、プリント基板に直接実装可能な小型の表面実装型コイル（例えば、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ程度の面実装タイプ）を使用することができ、１０Ｇｂ／ｓ以下の用途ならば、このようなコイルを使用しても高周波特性に顕著な劣化を生じることはない。

ところが、１０Ｇｂ／ｓを超えて４０Ｇｂ／ｓクラスの光通信を行う場合では、上記のようなタイプのコイルは、コイル自体の寄生容量や、対ＧＮＤ容量が無視できなくなり、自己共振周波数がネックとなって使用することができなくなる。

図１７はコイルの等価回路を示す図である。コイル１００は、本来のインダクタンスの他に、巻かれている電線同士で形成されたコンデンサ（寄生容量または線間容量）と巻線抵抗などから構成される。

コイル１００の等価回路１００ａは、コイルＬ０と抵抗Ｒ０とが直列に接続し、Ｌ０とＲ０の直列構成部分と、コンデンサＣｒとが並列接続した回路となる。また、コイル１００のリード線をプリント基板に実装した場合には、パッド（部品をプリント基板に実装するための半田付け用銅箔）の箇所に、対ＧＮＤ容量が現れるので、等価回路１００ａ上では、リード線とＧＮＤ間にコンデンサＣ１、Ｃ２が接続されているように見えることになる。

コンデンサＣｒの寄生容量は、微少な値であるため、コイル１００を低周波で使用する分には問題にならないが、高周波回路として用いる場合には無視できなくなってくる。
なぜなら、コイルのインピーダンスＺは、Ｚ＝２πｆＬなので、周波数ｆが高くなるにつれてインピーダンスＺは大きくなるが、ある周波数ｆ₀（自己共振周波数）においては、コイル本来のインダクタンスＬと、コンデンサＣｒの寄生容量とが共振現象を起こすので、周波数が高くなるにつれて寄生容量が支配的となり、インピーダンスＺが低下してくるからである。

したがって、インピーダンスＺの変極点となる自己共振周波数ｆ₀よりも高い周波数では、インピーダンスＺが低下してしまい、コイルが所望のインダクタとしての役目を果たさなくなる。

また、ｆ₀＝１／２π（ＬＣ）^1/2なので、Ｌ、Ｃが小さいほど、自己共振周波数ｆ₀は高く、共振現象を起こす変極点が大きくなるので、使用できる周波数範囲が広がるが（高周波の用途で使える）、Ｃが大きくなると（コンデンサＣｒの寄生容量やコンデンサＣ１、Ｃ２の対ＧＮＤ容量が大きくなると）、自己共振周波数ｆ₀は低くなって、共振現象を起こす変極点が小さくなるので、使用できる周波数範囲が狭くなる（高周波の用途で使えない）。

このように、上記のようなコイル１００を含むバイアスＴでは、１０Ｇｂ／ｓクラスの光通信では使用可能だが、２０Ｇｂ／ｓ以上高速の光通信になってくると使用できなかった。このため、近年の高速光通信システムでは、円錐形のコニカル（conical）コイルと呼ばれる自己共振周波数の高いコイルが使用されるようになってきた。

図１８はコニカルコイルの概要を示す図である。コニカルコイル１１０は、絶縁被膜を形成した導線１１１を、磁性材料よりなる円柱状のコア１１２の外周面に巻回し、巻線径は、一端から他端（図の右端から左端）に向かって徐々に小さくなっていく円錐形状を持つコイルである。また、導線１１１の両端は、絶縁被膜を剥離させて銅線１１１ａを露出させ、端子として使用する。

図１９はコニカルコイル１１０の等価回路を示す図である。コニカルコイル１１０の等価回路１１０ａは、インダクタンスがそれぞれ異なるコイルＬ１〜Ｌｎが直列に接続された構成となる。このとき、円錐形の先端部から見ると、インダクタンス値の小さい順にコイルＬ１〜Ｌｎが直列に配置されることになる。

コニカルコイル１１０は、数１００ＫＨｚ〜数１０ＧＨｚ程度の広帯域特性を確保でき、またコニカルコイル１１０の先端部での径が小さいため、インダクタンス値が小さく、寄生容量も小さく抑えられるため、数１０ＧＨｚ程度の高周波まで特性を確保できるといった特徴を持っている。

なお、コニカルコイル１１０による周波数特性は、コイルＬ１が最も高い周波数の特性を決めるもので、コイルＬ１からコイルＬｎへ向かうほど、高周波域から低周波域へと移行する。

すなわち、高周波特性は、先端部側の径の小さい最初のコイルＬ１のインダクタンス値によって決まり（コイルＬ１は、径が小さくインダクタンス値が小さいため、高周波特性を確保可能）、高周波域から低周波域に向かうほど径の広いコイルＬｎ側へ順に移行して、大きくなっていくインダクタンス値によって高周波域から低周波域への特性が決まっていくといった構成をとる。

コニカルコイルを使用してバイアスＴを構成した従来技術としては例えば、特許文献１が提案されている。
特開２００４−１９３８８６号公報（段落番号〔００１４〕〜〔００１９〕，第１図）

図２０はコニカルコイル１１０のボンディングの様子を示す図である。コニカルコイル１１０の先端部は、熱や超音波などで基板上にボンディング（圧着）される。
しかし、一般にコニカルコイル１１０は、長手方向が数ｍｍ程度と小型であり、巻き線の太さが数１０μｍ程度と細く不安定な形状を持つため、ＩＣパッケージ内への実装が一般的であり、また熟練の作業者の手作業による精密なボンディングによって接続することが必要であるため、使用箇所が限定的で、取り扱いが非常に困難であるといった問題があった。

また、コニカルコイル１１０の先端部分のリード線は、数１００μｍ程度までしか延ばすことができず、それ以上長くすると高周波特性が劣化してしまい、また搭載角度の違いによっても特性に差が出てしまうため、実装時の特性ばらつきが大きいといった問題があった。

さらに、従来では、コニカルコイル１１０は、リフロー（Reflow：いろいろな形態を持った半田をプリント基板のパターン上に必要量供給した後に、熱源により一括して加熱溶融することで、電子部品と基板を金属的に接合し、電気的導通を得ること）ができず、基板上に逐一ボンディングして実装していたので、生産性の向上が見込めないといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、コニカルコイルの特性を劣化させることなくコニカルコイルをパッケージ化して、取り扱いを容易にし、かつ周波数特性の向上を図ったコイルパッケージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、プリント基板に配置されるコイルパッケージにおいて、コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられ、前記錐形状コイルのリード線を収容し電気的に接続するビアと、前記錐形状コイルが配置された前記誘電体基板面の反対側の表面に設けられ、前記ビアと直接接続された伝送線路とを備え、前記伝送線路は、前記プリント基板に設けられたマイクロストリップライン幅より細く、前記マイクロストリップライン上に重ねて直接接続されることを特徴とするプリント基板に配置されるコイルパッケージが提供される。

コイルパッケージは、錐形状コイルのリード線をビアを介して、伝送線路に電気的に接続し、伝送線路は、プリント基板に設けられたマイクロストリップライン幅より細く、マイクロストリップライン上に重ねて直接接続する構成とした。これにより、コイルパッケージをプリント基板に実装する際、伝送線路は、マイクロストリップライン幅より細いために、マイクロストリップラインに対する誘電率変化を小さくして、マイクロストリップラインへの影響を低減し、またマイクロストリップライン上に重ねて直接接続するので、コイルパッケージのプリント基板実装時の特性ばらつきを抑制することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２はコイルパッケージの構成を示す図であり、図２は図１をＸ方向から見た図である。第１の実施の形態のコイルパッケージ１は、誘電体基板２０と錐形状コイル１０から構成される。錐形状コイル１０は、図１８で上述したような、コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つコイルである。以降では、錐形状コイルをコニカルコイルと呼ぶ。

図１、図２に対し、セラミックや樹脂でできた誘電体基板２０を切り欠いて、コニカルコイル１０を立て掛けたときに所望の角度に保持できる程度の穴径で、誘電体基板２０の底部を数１００μｍ程度残す穴２１を空ける。

そして、穴２１の底部２１ａと誘電体基板２０の裏面２２とを長さ数１００μｍ程度のビア（via：多層のプリント基板で層間を接続するメッキ穴）３で導通させる。誘電体基板２０の裏面側のビア３は、誘電体基板２０の裏面２２の幅の細い伝送線路２４に接続される（伝送線路２４は、プリント基板４の特性インピーダンス５０Ω系のマイクロストリップライン４ａに影響を与えないように細い配線とする）。

このように加工した誘電体基板２０をパッケージ基材として、穴２１の内部にコニカルコイル１０を小径側から差し込むように配置し（コニカルコイル１０の搭載角度を略９０°とする）、コニカルコイル１０先端の先端リード線１２を半田やＡｇエポキシ接着剤などでビア３に電気的に接続する。コニカルコイル１０を確実に固定したい場合には、誘電体基板２０上面でコニカルコイル１０を接着剤で固定してもよい。

さらに、コニカルコイル１０の大径側の電極１３（コニカルコイル１０の大径側のリード線）を誘電体基板２０の電極２３に、半田やＡｇエポキシ接着剤または熱圧着等でボンディングして接続し、コニカルコイル１０と誘電体基板２０とを一体化してコイルパッケージ１を生成する。

なお、図１、図２では、誘電体基板２０の表裏を貫通させた電極２３（スルーホールビアの構成としている）の上面に、コニカルコイル１０の大径側の電極１３を接続する構成としているが、誘電体基板２０の側面をメタライズ（metallize）化して、メタライズ部分を電極２３とし、メタライズ化側面に電極１３を接続してもよい。

上記のように生成されたコイルパッケージ１をプリント基板４上のマイクロストリップライン４ａ上に直接接続する（上記のような構造のコイルパッケージ１によって、コイルパッケージ１はリードレスパッケージとなり、コイルパッケージ１とプリント基板４とを接続する際には、リード線が不要となる）。

このような構造にすることにより、コニカルコイル１０を容易に取り扱うことが可能となり、また、コニカルコイル１０の先端リード線１２の配線も数１００μｍ程度に短くすることが可能で、搭載角度（９０°）も一定に保つことができることから、安定した周波数特性を得ることが可能になる。

また、コイルパッケージ１自体は安定した形状であるため、プリント基板４のマイクロストリップライン４ａ上に直接接続することができ、実装時の特性ばらつきもなくすことが可能になる。さらに、コイルパッケージ１裏面の伝送線路２４は、プリント基板４上のマイクロストリップライン４ａに対して幅が細いため、マイクロストリップライン４ａへの影響は小さく、さらにマイクロストリップライン幅が大きければ、その違った線幅のマイクロストリップライン上にも搭載することが可能である。なお、上記のコイルパッケージ１に対して、図には示さないがパッケージ上部にカバーを設け、コニカルコイル１０全体を内包してもよい。

次にコイルパッケージ１の変形例について説明する。図３、図４はコイルパッケージ１の変形例を示す図である。図３、図４に示すコイルパッケージ１ａ、１ｂは、誘電体基板２０を部分的に削除した構成をとる。

ここで、図１、図２で示したように、コイルパッケージ１をプリント基板４上に実装する場合、プリント基板４上のマイクロストリップライン４ａのような高周波伝送路に対し、コイルパッケージ１の誘電体基板２０が近くに存在すると、インピーダンスのずれや反射が生じるおそれがある。

したがって、変形例では、マイクロストリップライン４ａに対して、誘電率の変化を小さくするために、誘電体基板２０の伝送線路２４近傍の誘電体箇所を部分的に削除した構成とする（５０Ω系のマイクロストリップラインから誘電体が見えないようにする）。

誘電体基板２０の部分的削除の仕方としては、伝送線路２４の左右少なくともいずれか一方を、伝送線路２４に平行に沿って削除する場合と、伝送線路２４の入出力部の少なくとも一方を削除する場合がある。

例えば、図３のコイルパッケージ１ａでは、伝送線路２４に平行して、伝送線路２４近傍の両側の誘電体箇所を削除した誘電体基板２０−１を用いた構成となっている。図４のコイルパッケージ１ｂでは、伝送線路２４の入出力部の両方を削除した誘電体基板２０−２を用いた構成となっている。

なお、誘電体基板の誘電率が高い場合には（セラミックやプラスチック系の誘電体基板など）、図３のコイルパッケージ１ａのように、伝送線路２４に沿って誘電体を削除することが有効である。また、誘電体基板の誘電率が低く、伝送線路２４を短くすれば十分な特性が得られるような場合には、図４のコイルパッケージ１ｂのように、伝送線路２４の入出力部の誘電体を削除することが有効である。

このように、誘電体基板を部分的に削除することにより、プリント基板上のマイクロストリップラインへの影響を低減することができるため、高周波特性を向上させることが可能になる。

次にコニカルコイル１０の誘電体基板２０への設置方法について説明する。図５はコニカルコイル１０の誘電体基板２０への設置方法を示す図であり、図６はコニカルコイル１０の先端部１１を拡大した図である。
コニカルコイル１０の先端部１１の先端リード線１２を接続するビア３をスルーホール（否充填ビア）とし、コニカルコイル１０の先端部１１の配線をスルーホールに差し込んで、反対側から引っ張るようにして誘電体基板２０の穴２１に挿入する。その後、例えば、誘電体基板２０の裏面側から半田などで電気的に接続し、先端リード線１２の余長を切断する。

このような設置方法により、コニカルコイル１０を誘電体基板２０の穴２１の中央部に容易に位置を合わせることが可能になる。また、コニカルコイル１０の先端部１１の先端リード線１２の配線長も最小にできるようになるので、高周波特性も向上させることができる。さらに、コニカルコイル１０の先端接続をパッケージの裏面で行うことが可能であるため、作業性も向上させることが可能になる。

図７はコニカルコイル１０の誘電体基板２０への設置方法を示す図である。誘電体基板２０に切り欠き部２０ｄを設け、切り欠き部２０ｄにコニカルコイル１０を小径側から倒した状態で入れて、先端リード線１２を穴２１の底部に半田またはボンディングにより接続する。そして、接続後にコニカルコイル１０を垂直に起こし、その状態で誘電体基板２０に接着剤などで固定する。

なお、図７に示すように、誘電体基板２０の栓２０ｅを、切り欠き部２０ｄに差し込んで、垂直状態になったコニカルコイル１０を固定してもよい。またはコニカルコイル１０を内包するカバーに切り欠き部２０ｄを埋める突起部を設けて、その部分によりコニカルコイル１０を支えてもよい。

このような設置方法をとることで、コニカルコイル１０の先端側の接続を容易に行うことが可能となる。また、切り欠き部２０ｄをコニカルコイル１０のサイズに合わせることにより、接続位置も合わせることができる。

次にコイルパッケージ１とプリント基板４との接続方法について説明する。図８はコイルパッケージ１とプリント基板４との接続方法の一例を示す図である。図に示すように、コイルパッケージ１の接続部分に半田ボールＢ（ＢＧＡ：Ball Grid Array）を接着し、その半田ボールＢを介してプリント基板４との接続を行う（集積度が高く多ピンが必要なＩＣなどでは、ＢＧＡと呼ばれるＩＣ側にボール状の半田があらかじめ形成されたパッケージが広く使われている）。

このように、コイルパッケージ１にＢＧＡを用いることにより、コイルパッケージ１のプリント基板４への搭載が容易になる。また、ＢＧＡを用いることにより、プリント基板４の伝送線路上にパッケージが接触することが回避できるため、プリント基板４の伝送線路への影響が低減できる。

さらに、図５のようなコニカルコイル１０の設置方法を用いたときに、コイルパッケージ１の裏面側でコニカルコイル１０の先端部分を半田で接続した部分にＢＧＡを付けることで、パッケージ裏面の高さ方向のばらつきを吸収することができる。

次にコイルパッケージ１の他の実施の形態について説明する。図１、図２に示したように、１つの誘電体基板２０に穴２１を生成し、穴２１の先をビア３で表裏を導通させるといったプロセス（製造工程）は、誘電率が高いセラミックやプラスチック系の誘電体基板に対しては容易に可能であるが、特にＬＴＣＣ（Low Temperature Co fired Ceramic：低温同時焼成セラミック）や有機樹脂などの材料で生成された誘電率の低い誘電体基板に対しては、１つの誘電体基板にそのようなプロセスを施すことが困難な場合がある。

したがって、このような誘電率の低い誘電体基板を用いて、コイルパッケージを生成するには、誘電体基板を２層に分けて、各層の誘電体基板に対して必要なプロセスを施してから互いに接続するといった方法をとるようにする。

図９はコイルパッケージの構成を示す図である。第２の実施の形態のコイルパッケージ１−２は、コニカルコイル１０、誘電体基板２０ａ−１（第１の誘電体基板）、誘電体基板２０ａ−２（第２の誘電体基板）から構成される。

厚さ０．２ｍｍ程度の薄型の誘電体基板２０ａ−１は、プリント基板４（図示せず）に接続し、誘電体基板２０ａ−２は、コニカルコイル１０が搭載されて、誘電体基板２０ａ−１上に実装される。

ここで、誘電体基板２０ａ−１にビア３を設けて表裏を導通させる。また、誘電体基板２０ａ−２にコニカルコイル１０の先端部を挿入させるための穴２１を生成し、穴２１にコニカルコイル１０を小径側から配置する。

そして、穴２１の底部とコニカルコイル１０の先端リード線１２とを電気的に接続し、穴２１の底部とビア３とを接続する。さらに、コニカルコイル１０の大径側の電極１３を誘電体基板２０ａ−１の電極２３に接続することで、コニカルコイル１０と誘電体基板２０ａ−１、２０ａ−２とを一体化してコイルパッケージ１−２を生成する。

このように、誘電体基板を上下２つの層に分割することにより、ＬＴＣＣや有機樹脂などの材料で生成された誘電率の低い誘電体基板を用いても容易にコイルパッケージを生成することが可能になる。そのため、プリント基板上のマイクロストリップラインへの影響を低減できるため、高周波特性の向上を図ることが可能になる。

次に第３の実施の形態のコイルパッケージについて説明する。図１０はコイルパッケージの構成を示す図である。第３の実施の形態のコイルパッケージ１−３は、コニカルコイル１０、誘電体基板２０ｂ−１、誘電体柱２０ｂ−２から構成される。

薄型の誘電体基板２０ｂ−１は、プリント基板４（図示せず）に接続し、誘電体柱２０ｂ−２は、コニカルコイル１０を支持する複数の細柱（図では、コニカルコイル１０に隠れて見づらいが４つの細柱が立っている）から構成され、コニカルコイル１０の先端部が挿入される空間２１ｂを設けて、誘電体基板２０ｂ−１上に実装される。

ここで、誘電体基板２０ｂ−１にビア３を設けて表裏を導通させ、誘電体柱２０ｂ−２の空間２１ｂにコニカルコイル１０を小径側から配置し、ビア３とコニカルコイル１０の先端リード線１２とを電気的に接続する。

また、コニカルコイル１０の大径側の電極１３を誘電体基板２０ｂ−１の電極２３に接続することで、コニカルコイル１０と、誘電体基板２０ｂ−１と、誘電体柱２０ｂ−２とを一体化してコイルパッケージ１−３を生成する。

このように誘電体の細柱で（図では４本の細柱としたが、コニカルコイル１０を支持可能ならば３本、２本で構成してもよい）、コニカルコイル１０を固定する構造を用いることにより、コニカルコイル１０の先端部周辺に、より広い空きスペースを設けることができるので、先端部周りの誘電率が低くなり、コニカルコイル１０の先端部のコイル（高周波に最も影響を与える箇所）の容量を低減することができ、高周波特性を向上することが可能になる。また、このような構造にすればコニカルコイル１０の先端部での接続を目視により確認することも可能になる。

次に第４の実施の形態について説明する。図１１はコイルパッケージの構成を示す図である。第４の実施の形態のコイルパッケージ１−４は、コニカルコイル１０と誘電体柱２０ｃから構成される。誘電体柱２０ｃは、コニカルコイル１０の先端部が挿入される空間を設けて、コニカルコイル１０を支持する複数の細柱（図では４つ）から構成される。

誘電体柱２０ｃにコニカルコイル１０を差し込み、先端部分が誘電体からはみ出ない程度に接着剤などで固定する。そして、コニカルコイル１０と誘電体柱２０ｃが一体化したコイルパッケージ１−４をプリント基板４に接続する。

このような構造をとることにより、コニカルコイルを容易に扱えるようになり、また、高周波特性劣化要因となるコニカルコイル先端部分の距離を短く、また寄生容量を小さく抑えることが可能になる。

次にバイアスＴパッケージについて説明する。図１２はバイアスＴパッケージの回路構成を示す図である。バイアスＴパッケージ５は、コンデンサＣ、コニカルコイルＬから構成され、端子ａ−ｂ間にコンデンサＣを接続すると共に、端子ａ−ｃ間にコニカルコイルＬを接続することにより構成される。

すなわち、端子ａは、コンデンサＣの一端とコニカルコイルＬの一端と接続し、コンデンサＣの他端は、端子ｂと接続し、コニカルコイルＬの他端は、端子ｃと接続する。
バイアスＴパッケージ５では、ドライバ６から出力された高周波信号は、端子ａ−ｂ間を通過させて、コンデンサＣによって低域成分を除去し、また、直流成分は、端子ｃから入力し、コニカルコイルＬによって高域成分を除去して高周波信号に重畳し、変調器７へ出力する。

図１３はバイアスＴパッケージ５の部品構成を示す図である。バイアスＴパッケージ５は、コンデンサＣをコイルパッケージ１内に配置した構成を持つもので、誘電体基板２０を切り欠いて、切り欠き部にコンデンサＣを配置し、コンデンサＣの両端をビア（コニカルコイルＬを接続したビア（第１のビア）とは異なるビア（第２のビア））を用いて、誘電体基板２０の伝送線路２４ａ、２４ｂが設けられた裏面に接続する。

伝送線路２４ａがコニカルコイルＬの先端部とつながっているので、コンデンサＣの一端は、コニカルコイルＬの先端部と接続し、コンデンサＣの他端は、伝送線路２４ｂと接続する（伝送線路２４ａ、２４ｂは接触せずに間隔を空けて設けられている）。なお、コニカルコイルＬの実装構造は図１と同様である。このようにコンデンサＣ、コニカルコイルＬ、誘電体基板２０を一体化したバイアスＴパッケージ５を、プリント基板４上のマイクロストリップライン４ａに接続する。

以上説明したように、コイルパッケージ及びバイアスＴパッケージによって、コニカルコイルの特性を劣化させることなく、コニカルコイルをパッケージ化することができ、取り扱いを容易にし、かつ周波数特性の向上を図ることが可能になる。

また、リフローに関しては、プリント基板のコイルパッケージまたはバイアスＴパッケージを接続する部分に、半田ペーストを塗布し、その上にコイルパッケージまたはバイアスＴパッケージを配置する。そして、リフロー炉で加熱し、半田を熔かして接続する。

このように、コイルパッケージまたはバイアスＴパッケージをプリント基板上のマイクロストリップライン上へ、リフローにより搭載することが可能になることにより、ＩＣチップや抵抗など他の回路部品と同時にプリント基板上に搭載することができ、生産性の向上を図ることが可能になる。

次にコニカルコイル１０の実装角度と周波数特性に関する評価結果について説明する。図１４はコニカルコイル１０の測定装置構成を示す図である。プリント基板４のマイクロストリップライン４ａ上にコニカルコイル１０の小径側を接続し、大径側はＧＮＤに接続する。

このような構成に対して、マイクロストリップライン４ａのＳパラメータであるＳ２１（順方向透過性）による周波数特性を評価した。ここで、主に特性劣化要因となるのは、以下の２点が挙げられる。

（１）コニカルコイル１０の小径側の電極（先端リード線）を長く接続すること。
（２）コニカルコイル１０の小径先端側のコイル側面が、マイクロストリップライン４ａの面に近づくこと（先端部に寄生容量が付くこと）。

測定においては、コニカルコイル１０の先端部長さ＝０．１ｍｍとし、搭載角度を変えてＳ２１パラメータを測定した。図１５は周波数特性の測定結果を示す図である。縦軸はＳ２１（ｄＢ）、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。図から搭載角度が９０°のときが最も特性が良好であり、搭載角度が小さくなるほど特性が劣化していくことがわかる。

図１６はコニカルコイル１０の理想的な実装状態を示す図である。上記の評価結果から、周波数特性を最も良好にするには、コニカルコイル１０は、プリント基板４のマイクロストリップライン４ａに対して９０°に立てて搭載することで、コニカルコイル１０の先端の周辺に誘電体が存在しないように実装され、最も周波数特性を良好にする実装形態になる。

コイルパッケージ及びバイアスＴパッケージでは、コニカルコイル１０に対して、図１６の実装形態を有しているため良好な高周波特性が得られる。また、上述したようなパッケージ化した構造を持つため、取り扱いが容易であり、リフローが可能となるため生産性の向上も図ることが可能である。

（付記１） コイルをパッケージ内に実装したコイルパッケージにおいて、
コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、
誘電体基板と、
を有し、前記誘電体基板に前記錐形状コイルの先端部を挿入させるための穴を生成し、前記穴の底部と前記誘電体基板の裏面とをビアで導通させて、前記穴に前記錐形状コイルを小径側から配置し、前記穴の底部と前記錐形状コイルの先端リード線とを電気的に接続し、前記錐形状コイルの大径側の電極を前記誘電体基板の電極に接続して、前記錐形状コイルと前記誘電体基板とを一体化したことを特徴とするコイルパッケージ。

（付記２） 前記誘電体基板の裏面とプリント基板との接続部を直接接続するリードレスパッケージ形状であることを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。
（付記３） 前記錐形状コイルは、前記穴に挿入して固定する場合、プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記４） 前記錐形状コイルの大径側の前記電極を接続する、前記誘電体基板の前記電極にはスルーホールビアを用いることを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。
（付記５） 前記ビアは、前記誘電体基板の裏面に設けられた幅の細い伝送線路に接続され、前記伝送線路に沿って左右の少なくとも一方の前記誘電体基板の誘電体箇所を部分的に削除することを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記６） 前記ビアは、前記誘電体基板の裏面に設けられた幅の細い伝送線路に接続され、前記伝送線路の入出力部の少なくとも一方の前記誘電体基板の誘電体箇所を部分的に削除することを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記７） 前記錐形状コイルの前記先端リード線を接続する前記ビアをスルーホールとし、前記先端リード線を前記スルーホールに差し込んで、前記錐形状コイルの先端部を前記穴に挿入し、裏面側から電気的に接続することを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記８） 前記誘電体基板に切り欠き部を設け、前記切り欠き部に前記錐形状コイルを小径側から倒した状態で入れて、前記先端リード線と前記穴の底部とを接続し、接続後に前記錐形状コイルを垂直に起こして、垂直状態のまま前記誘電体基板に固定することを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記９） 前記誘電体基板がプリント基板に接続する箇所に半田ボールを接着し、前記半田ボールを介して、前記プリント基板との接続を行うことを特徴とする付記１記載のコイルパッケージ。

（付記１０） コイルをパッケージ内に実装したコイルパッケージにおいて、
コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、
プリント基板に接続する薄型の第１の誘電体基板と、
前記錐形状コイルが搭載して、前記第１の誘電体基板上に実装される第２の誘電体基板と、
を有し、前記第１の誘電体基板にビアを設けて表裏を導通させ、前記第２の誘電体基板には前記錐形状コイルの先端部を挿入させるための穴を生成し、前記穴に前記錐形状コイルを小径側から配置し、前記穴の底部と前記錐形状コイルの先端リード線とを電気的に接続し、前記穴の底部と前記ビアとを接続し、前記錐形状コイルの大径側の電極を前記第１の誘電体基板の電極に接続して、前記錐形状コイルと、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板とを一体化したことを特徴とするコイルパッケージ。

（付記１１） 前記錐形状コイルは、前記穴に挿入して固定する場合、前記プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする付記１０記載のコイルパッケージ。

（付記１２） コイルをパッケージ内に実装したコイルパッケージにおいて、
コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、
プリント基板に接続する薄型の誘電体基板と、
前記錐形状コイルを支持する複数の細柱から構成され、前記錐形状コイルの先端部が挿入される空間を設けて前記誘電体基板上に実装される誘電体柱と、
を有し、前記誘電体基板にビアを設けて表裏を導通させ、前記誘電体柱の前記空間に前記錐形状コイルを小径側から配置し、前記ビアと前記錐形状コイルの先端リード線とを電気的に接続し、前記錐形状コイルの大径側の電極を前記誘電体基板の電極に接続して、前記錐形状コイルと、前記誘電体基板と、前記誘電体柱とを一体化したことを特徴とするコイルパッケージ。

（付記１３） 前記錐形状コイルは、前記空間に挿入して固定する場合、前記プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする付記１２記載のコイルパッケージ。

（付記１４） コイルをパッケージ内に実装したコイルパッケージにおいて、
コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、
前記錐形状コイルの先端部が挿入される空間を設けて、前記錐形状コイルを支持する複数の細柱から構成され、プリント基板上に実装される誘電体柱と、
を有することを特徴とするコイルパッケージ。

（付記１５） 前記錐形状コイルは、前記空間に挿入して固定する場合、前記プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする付記１４記載のコイルパッケージ。

（付記１６） 高周波信号に直流成分を重畳して供給するバイアスＴパッケージにおいて、
コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持ち、前記直流成分の高域成分を除去する錐形状コイルと、
前記高周波信号を通過させて低域成分を除去するコンデンサと、
誘電体基板と、
を有し、前記誘電体基板に前記錐形状コイルの先端部を挿入させるための穴を生成し、前記穴の底部と前記誘電体基板の裏面とを第１のビアで導通させて、前記穴に前記錐形状コイルを小径側から配置し、前記穴の底部と前記錐形状コイルの先端リード線とを電気的に接続し、前記錐形状コイルの大径側の電極を前記誘電体基板の電極に接続し、前記誘電体基板を切り欠いて、切り欠き部に前記コンデンサを配置して、前記コンデンサの両端と前記誘電体基板の裏面とを第２のビアで導通させて、前記先端リード線と前記コンデンサの一端とを接続し、前記錐形状コイルと、前記コンデンサと、前記誘電体基板とを一体化したことを特徴とするバイアスＴパッケージ。

（付記１７） 前記錐形状コイルは、前記穴に挿入して固定する場合、プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする付記１６記載のバイアスＴパッケージ。

コイルパッケージの構成を示す図である。 コイルパッケージの構成を示す図である。 コイルパッケージの変形例を示す図である。 コイルパッケージの変形例を示す図である。 コニカルコイルの誘電体基板への設置方法を示す図である。 コニカルコイルの先端部を拡大した図である。 コニカルコイルの誘電体基板への設置方法を示す図である。 コイルパッケージとプリント基板との接続方法の一例を示す図である。 コイルパッケージの構成を示す図である。 コイルパッケージの構成を示す図である。 コイルパッケージの構成を示す図である。 バイアスＴパッケージの回路構成を示す図である。 バイアスＴパッケージの部品構成を示す図である。 コニカルコイルの測定装置構成を示す図である。 周波数特性の測定結果を示す図である。 コニカルコイルの理想的な実装状態を示す図である。 コイルの等価回路を示す図である。 コニカルコイルの概要を示す図である。 コニカルコイルの等価回路を示す図である。 コニカルコイルのボンディングの様子を示す図である。

符号の説明

１ コイルパッケージ
３ ビア
４ プリント基板
４ａ マイクロストリップライン
１０ 錐形状コイル（コニカルコイル）
１１ 先端部
１２ 先端リード線
１３ 電極
２０ 誘電体基板
２１ 穴
２１ａ 穴の底部
２２ 誘電体基板の裏面
２３ 電極
２４ 伝送線路

Claims (9)

1. プリント基板に配置されるコイルパッケージにおいて、
   コアの外周面に導線が巻回し、巻線径が一端から他端に向かって徐々に小さくなっていく、円錐または多角錐の形状を持つ錐形状コイルと、
   誘電体基板と、
   前記誘電体基板に設けられ、前記錐形状コイルのリード線を収容し電気的に接続するビアと、
   前記錐形状コイルが配置された前記誘電体基板面の反対側の表面に設けられ、前記ビアと直接接続された伝送線路とを備え、
   前記伝送線路は、前記プリント基板に設けられたマイクロストリップライン幅より細く、前記マイクロストリップライン上に重ねて直接接続されることを特徴とするプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
2. 前記誘電体基板の裏面と前記プリント基板との接続部を直接接続するリードレスパッケージ形状であることを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
3. 前記錐形状コイルは、穴に挿入して固定する場合、前記プリント基板上のマイクロストリップラインに対して、略９０°の角度を保持することを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
4. 前記錐形状コイルの大径側の電極を接続する、前記誘電体基板の前記電極にはスルーホールビアを用いることを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
5. 前記ビアは、前記誘電体基板の裏面に設けられた幅の細い前記伝送線路に接続され、前記伝送線路に沿って左右の少なくとも一方の前記誘電体基板の誘電体箇所を部分的に削除することを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
6. 前記ビアは、前記誘電体基板の裏面に設けられた幅の細い前記伝送線路に接続され、前記伝送線路の入出力部の少なくとも一方の前記誘電体基板の誘電体箇所を部分的に削除することを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
7. 前記錐形状コイルの先端リード線を接続する前記ビアをスルーホールとし、前記先端リード線を前記スルーホールに差し込んで、前記錐形状コイルの先端部を穴に挿入し、裏面側から電気的に接続することを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
8. 前記誘電体基板に切り欠き部を設け、前記切り欠き部に前記錐形状コイルを小径側から倒した状態で入れて、先端リード線と穴の底部とを接続し、接続後に前記錐形状コイルを垂直に起こして、垂直状態のまま前記誘電体基板に固定することを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。
9. 前記誘電体基板が前記プリント基板に接続する箇所に半田ボールを接着し、前記半田ボールを介して、前記プリント基板との接続を行うことを特徴とする請求項１記載のプリント基板に配置されるコイルパッケージ。

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