JP4572567B2 - インダクタ複合部品及び複合素子 - Google Patents

Description

本発明は通信機器等に用いられるフィルタ等のインダク複合部品及び複合素子に関するものである。

従来インダクタは通常円筒や円柱状の絶縁体の上に巻線を構成したり、絶縁された導体を複数回絶縁体の上に巻き重ね必要とするインダクタンスを得ていた。

図１１は従来のインダクタの構成の一例を示す図であり。２０１はインダクタの導体を支持する絶縁体、２０２はインダクタの巻線となる導体、２０３、２０４はそれぞれ電極であり２０１の絶縁体上にメッキ等の工法により構成されている。絶縁体２０１の上に複数回巻かれた巻線により磁束を発生させインダクタンスを得ている。

また、図１２は従来の平面インダクタの構成の一例を示す図であり。２０５はインダクタの導体を支持する絶縁体、２０６はインダクタの巻線となる導体であり２０５の絶縁体上にメッキ等の工法により渦巻状に構成されている。２０７は一方の電極、２０８は他方の電極、２０９は電極を引き出す為の引出し部とインダクタを構成する導体と絶縁する絶縁物である。絶縁体２０５上に構成された渦巻状の導体により磁束を発生させインダクタンスを得ている。

しかしながらこれらインダクタにおいて例えば筒状の絶縁体上に巻線を巻いた場合、大きなインダクタンスを得るには大きな直径の絶縁体に巻いたり、長い絶縁体に多数の巻線を巻いたりすることが必要で、大きなインダクタンスを得ることは、形状が大きくなり小型化が困難であった。また、両端に電極が構成されるため複合した回路素子を構成する場、相互に電極間を接続する手段が必要があり、又、各々の部品を保持するプリント基板等の保持材が必要であった。従って、組み立てに工数を要し、また、他の部材を必要とするため小型化や低コスト化が困難であった。また、別の構成として、プリント基板上などの平面上に渦巻状の導体を構成し、インダクタとしたものも実用化されているがこれらの平面コイル線においては中心部分における鎖交磁束が少なくなるため大きなインダクタンスが得られなかった。また、電極引出しの部分が巻線部分の導体と重なるため引出し部と巻線間に絶縁層を配置する必要があった。また、その電極引出し部が巻線の他端と近づく構造となる為信号阻止にインダクタを用いる場合、入力の近傍と出力の電極が静電的に結合し、その効果を失う等の課題があった。

本発明は、錐状の貫通孔が開口された板状の絶縁体と、貫通孔の傾斜部に形成された螺旋状の導体と、絶縁体の開口が設けられた第１の面に配置され導体の一端と接続された第１の電極と、第１の電極と対向して絶縁体の開口が設けられた第２の面に配置され導体の他端と接続された第２の電極と、を有するインダクタと、第１及び第２の電極間に設けられ該第１及び第２の電極と絶縁体とで構成した第１の静電容量部と、第１の電極と対向して第２の面に第２の電極と隣接して配置された第３の電極を備え、第２及び第３の電極の間のギャップによって第２の静電容量部を構成すると共に、第１の静電容量部と導体とで共振回路を構成したインダクタ複合部品である。

また、上記インダクタ複合部品を基にインダクタと静電容量部を複数複合化した複合素子であって、該インダクタ複合部品において、第１及び第３の電極、絶縁体に第２の貫通孔が設けられて該第２の貫通孔の傾斜部に螺旋状の第２の導体が形成された第２のインダクタと、第１及び第３の電極と絶縁体とによって構成された第３の静電容量部と、前記第２及び第３の電極とは別に前記第１の電極と対向して前記第２の面に配置された第４の電極と、前記第３及び第４の電極とその間のギャップによって構成された第４の静電容量部が設けられ、かつ、前記第２の静電容量部により前記インダクタ複合部品の共振回路と前記第３の静電容量部と前記第２の導体から構成される第２の共振回路が結合されることを特徴とする複合素子である。

本発明は巻線部を絶縁体に錘状の貫通孔の内面上に巻線を構成した構造とすることによ
り、巻線間の結合を蜜にし、平面コイルより巻線の内側導体長が長くとれ、大きなインダクタンスが取れる。また、直径を変更することによりインダクタンスの自由度を大きくできる。また錘状の貫通孔の内面に巻線を構成するため、開口部が大きくとれその導体や、巻線の加工を容易にし、かつインダクタンスの値の変更を容易にする効果がある。

また、錐状の貫通孔に巻線を構成されたインダクタ素子の電極を絶縁体の両面に配置することにより、巻線部と電極を交差することなく合理的に配置できる効果がある。

また、錘状の貫通孔に巻線を構成することによりフェライト等の高透磁率材料の挿入を容易にし、大きな透磁率により大きなインダクタンスを得ることを可能にする効果がある。

また、板状の絶縁材上に錘状の貫通孔に巻線を構成することにより、複数のインダクタを隣接して効率的に配置でき、大きなインダクタンスを得る効果がある。

また、フェライト等の高透磁率の材料により２つのインダクタを結合して相互誘導作用により大きなインダクタンスを得、また他のインダクタとの不要な結合を避けることができる。

また、本発明のインダクタは絶縁体上の錐状の貫通孔に巻線部が構成される為、構造材である絶縁体上にコンデンサを形成させることができ、インダクタとコンデンサとの複合回路を構成することができる。

また、構造材が絶縁材であり且つ両面に電極を構成しているため、絶縁体に設けた貫通孔に挿入した柱状のコンデンサとの接続を容易にし、コンデンサとインダクタの複合回路を構成することができる。

また、インダクタ及び、複合回路は一体の絶縁体上に作成でき、作成後分割し合理的に大量生産ができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、錐状の貫通孔が開口された板状の絶縁体と、貫通孔の傾斜部に形成された螺旋状の導体と、絶縁体の開口が設けられた第１の面に配置され導体の一端と接続された第１の電極と、第１の電極と対向して絶縁体の開口が設けられた第２の面に配置され導体の他端と接続された第２の電極と、を有するインダクタと、第１及び第２の電極間に設けられ該第１及び第２の電極と絶縁体とで構成した第１の静電容量部と、第１の電極と対向して第２の面に第２の電極と隣接して配置された第３の電極を備え、第２及び第３の電極の間のギャップによって第２の静電容量部を構成すると共に、第１の静電容量部と導体とで共振回路を構成したインダクタ複合部品であって、インダクタとコンデンサとで共振回路を構成する複合回路を構成し、錐状の貫通孔の内面に巻線を構成するため、巻線間の結合が密にとれ、また、必要に応じ錐状の孔を大きくすることにより大きなインダクタを得ることができる。また巻線部を構成する貫通孔が錐状であるために開口部の大きな側より導体及び巻線の加工が容易である。導体を交差することなく合理的に引き出すことを可能にするものである。

請求項２の発明は、請求項１のインダクタ複合部品において、第１の静電容量部を第１及び第２の電極と絶縁体とで構成するのに代えて、第１の静電容量部を絶縁体に設けられたコンデンサ用の貫通孔に挿入したコンデンサから構成したことを特徴とするインダクタ複合部品であって、コンデンサとの接続を容易にし、インダクタとコンデンサとの複合回路の構成を容易にするものである。

請求項３の発明は、請求項１のインダクタ複合部品を基にインダクタと静電容量部を複数複合化した複合素子であって、該インダクタ複合部品において、第１及び第３の電極、絶縁体に第２の貫通孔が設けられて該第２の貫通孔の傾斜部に螺旋状の第２の導体が形成された第２のインダクタと、第１及び第３の電極と絶縁体とによって構成された第３の静電容量部と、第２及び第３の電極とは別に第１の電極と対向して第２の面に配置された第４の電極と、第３及び第４の電極とその間のギャップによって構成された第４の静電容量部が設けられ、かつ、第２の静電容量部によりインダクタ複合部品の共振回路と第３の静電容量部と第２の導体から構成される第２の共振回路が結合されることを特徴とする複合素子であって、バンドパスフィルタ等の複合素子の構成を可能にするものである。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態１におけるインダクタの断面図である。１０１は構造体となる絶縁体、１０２はインダクタを構成する部分である錘状の貫通孔、１０３は錘状の貫通孔に構成されたコイル部、１０４は一方の電極。１０５は他方の電極、１０６はインダクタとして巻線を加工するトリミング用レーザー光である。

板状の絶縁体１０１には斜面をもつ錐状の貫通孔１０２が設けられている。貫通孔は錐状であり絶縁体の片側に大きな開口部の斜面をもつ。

巻線作成のメカニズムを説明する、例えば絶縁体１０１及び錐状の貫通孔１０２の表面上にメッキや蒸着により導体をその表面に構成する。このとき貫通孔１０２は錐状の形状をしている為、絶縁体片面に対し大きな開口部をもつので、広い開口部側より容易に錐状内面にも導体が形成される。次に開口部の大きな側から、トリミング用レーザー光１０６を錘面に螺旋状のコイル部１０３が残存するように照射する。そして貫通孔の両端で電極１０４及び１０５に接続するように、絶縁体両面にメッキあるいは蒸着された導体の電極に接続する。レーザー光により絶縁体両面の導体も必要な形状にトリミングし電極が構成できる。また必要に応じ、電極及び巻線部の導体の厚みを厚くするためにメッキ等を施すことによりインダクタを構成できる。錐状の貫通孔１０２の内面に螺旋状の導体をレーザートリミングにより構成する際も、貫通孔が錐状であり絶縁体の片面に対し十分な開口を持つため容易にまた精度よく巻線部を構成することができる。

またカッティングにより巻線部を用いて巻線部を構成する場合においても同様に錘状の貫通孔は片側に大きな開口部を持つための容易に開口部側よりカッティングをおこなうことができ精度よく巻線を作成できる。

図２は本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図である。１０１は構造体となる絶縁体、１０３は錘状の貫通孔に構成されたコイル部、１０４は一方の電極。１０５は他方の電極、１０７は錘状の例えばフェライト等の高透磁率材である。

巻線を構成する方法については第一の形態で説明したので省略する。第二の形態では例えばフェライト等の高透磁率の材料で錘状のコアを作成し前記のインダクタに挿入する。

本発明ではインダクタを構成する貫通孔が錘状の貫通孔となっている為、コアは容易に挿入でき、コアは高透磁率の材料で作成されているため大きなインダクタンスを得ることが可能となる。このとき、コアの形状を巻線の内形に合わせ、錘状とすることにより更に、挿入を容易にし、かつ巻線との結合を良好にすることができ、インダクタンスの大きなインダクタを容易に作成することができる。また高透磁率の材料としてフェライトを用いれば形状を成形後、焼結することにより挿入に適した形状を容易に作成できるとともに高周波特性のよいインダクタが構成できる。

図３は本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図である。１０１は構造体となる絶縁体、１０８は錘状の貫通孔に構成された第１のインダクタ、１０９は錘状の貫通孔に構成された第２のインダクタ、１１０は一方の電極、１１１は他方の電極、１１２は第１及び第２のインダクタを繋ぐ電極、１１３は第１及び第２インダクタと鎖交する磁束である。

本発明では、板状絶縁体の錘状貫通孔の内面に巻線を構成しているため一体の絶縁体上に複数の巻線を構成することが可能である。実施の形態３では絶縁体１０１上に構成された第１のインダクタ１０８、及び第２のインダクタ１０９で説明する。

第１のインダクタ１０８、及び第２のインダクタ１０９は絶縁体上に近接して配置されている。従ってそれぞれの巻線は相互に磁束が鎖交し、その相互誘導作用により大きなインダクタを得ることが可能になる。

また錘状の貫通孔上に巻線を構成しているため、図３に示すように錘状の貫通孔を相互
に反対の面より構成することにより巻線間の距離を近づけることができ結合を蜜に構成することができ更に大きなインダクタンスを得ることができる。

ここでは絶縁体の面に対し、相互に相対する錘状の巻線を構成しているが絶縁体の面に対し、同一の方向に錘状のインダクタを構成しても相互インダクタにより大きなインダクタンスを得ることが可能であることは明白である。

図４は本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図である。１０１は構造体となる絶縁体、１１４は絶縁体上に構成された、前記の方法で作成された第１のインダクタ、１１５は前記の方法で作成され第１のインダクタ１１４に近接して配置された第２のインダクタ。１１６は一方の電極、１１７は他方の電極、１１８は第１及び第２のインダクタを繋ぐ電極、１１９は絶縁体上に配置され２つのインダクタ１１３及び１１４を磁気的に結合するフェライト等の高透磁率の材料で構成されたコアである。１２０は絶縁体上に配置され、絶縁体上の錘状貫通孔に構成された２つのインダクタ１１４及び１１５を磁気的に結合するフェライト等の高透磁率の材料で構成された第２のコア、１２１は２つの巻線１１４及び１１５と鎖交する磁束である。

２つのインダクタ１１４及び１１５は近接して配置されているとともに２つの高透磁率のコアで、巻線の両端で磁気結合されている。従ってそれぞれのインダクタは相互に磁束が鎖交し、その相互誘導作用により大きなインダクタを得ることが可能になる。また錘状の貫通孔上に巻線を構成しているため、錘状の貫通孔を相互に相異なる面より構成することにより巻線間の距離を近づけることができる。そのために巻線間の結合を蜜に配置することが可能で、大きなインダクタンスを得ることができる。また、高透磁率の材料で挟むことにより他の巻線との不要な磁気結合を避けることができる。

図４に表された実施の形態では相互に相異なる面に対し錘状の巻線を構成しているが同一の方向に錘状のインダクタを構成しても相互インダクタにより大きなインダクタンスを得ることが可能であることは明白である。

また、図４ではコアを絶縁体の両側に配置しているが絶縁体の一方のみ配置にしても相互インダクタにより大きなインダクタンスを得ることが可能であることは明白である。

図５は実施の形態における並列共振回路を構成する複合部品の断面図、図６はその等価回路の一例を示す図である。１０１は構造体となる絶縁体、１２２は絶縁体の錘状貫通孔の斜面上に構成されたインダクタ、１２３はインダクタの一方から引き出された電極、１２４は同じくインダクタの他方から引き出された他方の電極、１２５は対向する電極１２３及び１２４によって作られるコンデンサである。また１２６は絶縁体上の第３の電極、１２７は第３の電極１２６によって構成されるコンデンサである。電極１２３及び１２４は互いに絶縁体を挟んで相対し静電容量を構成している。従って前記の方法で作成されたインダクタ１２２と共に、電極によって構成された静電容量と共に並列共振を簡単に構成することができる。また、絶縁体表面上の片面にギャップを設けた第３の電極１２６を設け静電容量を構成することも可能であり容易に回路ブロックを構成することができる。図６はその等価回路でありインダクタ１２８は図５のインダクタ１２２、コンデンサ１２９は図５で電極１２３及び１２４によって構成されるコンデンサ１２５、コンデンサ１３０は図５の電極１２４及び第３の電極１２６によって構成されるコンデンサ１２７にそれぞれ相当する。

図７は実施の形態における並列共振回路を構成する複合部品の断面図、図８はその等価回路の一例を示す図である。１０１は構造体となる絶縁体、１３１は絶縁体の錘状貫通孔の斜面上に構成されたインダクタ、１３２はインダクタの一方から引き出された電極、１
３３は同じくインダクタの他方から引き出された他方の電極である。また１３４は絶縁体にあけられた貫通穴である。また１３５は、貫通孔１３４に挿入された両端に電極をもつコンデンサである。また１３６は絶縁体上の第３の電極、１３７は第３の電極１３６と電極によって構成されるコンデンサである。錘状貫通孔の斜面上に構成されたインダクタ１３１は絶縁体の両面側にその電極を構成するため、当該事例のようなコンデンサを貫通孔に配置し電極を接続することができる。このような構成により対向する絶縁体上にコンデンサを形成するよりも大きなコンデンサを使用できると共に、コンデンサの必要とする温度特性等を、巻線を保持する絶縁体と異なる特性のものとすることができ、安定で且つ小型の共振回路等の複合回路を構成することができる。図８はその等価回路でありインダクタ１３９は図７のインダクタ１３１、コンデンサ１４０は図７のコンデンサ１３５、コンデンサ１４１は図７の電極１３５及び第３の電極１３６によって構成されるコンデンサ１３７にそれぞれ相当する。

図９（ａ）は実施の形態におけるインダクタ及びコンデンサを用いて複合素子を構成した形態例を示す図と、図９（ｂ）その等価回路を示す図である。構造図及び図９の等価回路において、１０１は構造体となる絶縁体、１４２は絶縁体の錘状貫通孔の斜面上に構成された第１のインダクタ、１４３はインダクタの一方から引き出された電極に構成されたコンデンサ、１４４は同じく電極で構成された結合コンデンサ、１４５は錘状の貫通孔に構成された第２のインダクタ、１４６は電極で構成された第３のコンデンサであり第２のインダクタとともに共振回路を構成している。１４７は電極で構成された結合コンデンサである。このような構成により一体となった絶縁体の上に図９の等価回路に示すようなバンドパス回路を容易に構成できる。

図１０は複数構成し分割によって作成される図を示している。一体となった絶縁体１０１上に配置され、１４８、１４９、１５０はそれぞれ錘状の貫通孔に構成されたインダクタを示している。これらのインダクタを例えばレーザートリミングによってトリミングし巻線部を構成してインダクタを作成した後、それぞれ１５１、１５２、１５３の分割位置で分割することにより同時に複数個のインダクタを製造することができる。

このように、錘状貫通孔の斜面上に構成されたインダクタを用いれば、一体化された絶縁体上に複数のインダクタやコンデンサを構成できるとともに、電極の交差がなく、薄型で、高蜜度の大きなインダクタを持った、フィルタ等を従来困難であった低い周波数まで対応可能な複合回路素子を作成することができる。

また本発明の説明は絶縁体上に構成されたインダクタ及びコンデンサのみで説明したが抵抗及び半導体等の回路素子を用いて複合回路を構成できることは明白である。

本発明のインダクタはインダクタンスが大きくとれ、かつ、また大きな容量のコンデンサと組み合わせて構成が可能である。また巻線部における電極の交差がなく、複数のインダクタを含む複合回路素子に適している。従って、従来比較的高い周波数でしか構成できなかった、多段のインダクタ素子を含む複合回路素子について、本発明の構造のインダクタ複合部品を用いることにより、低い周波数まで対応することが可能であり、低い周波数のバンドパスフィルタ等の複合回路素子に適する。また構造体としてセラミック材を用いることができ、耐熱牲に富む部品を使うことができる。構造も面状の絶縁体で構成できるため、リフロー半田付けに適した部品に適用できる。

本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図 本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図 本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図 本発明の実施の形態におけるインダクタの断面図 実施の形態における並列共振回路を構成する複合部品の断面図 その等価回路の一例を示す図 実施の形態における並列共振回路を構成する複合部品の断面図 その等価回路の一例を示す図 （ａ）実施の形態におけるインダクタ及びコンデンサを用いて複合素子を構成した形態例を示す図、（ｂ）その等価回路を示す図 複数構成し分割によって作成される図 従来のインダクタの構成の一例を示す図 従来の平面インダクタの構成の一例を示す図

符号の説明

１０１ 絶縁体
１０２ 錘状の貫通孔
１０３ コイル部
１０４、１０５ 電極
１０６ トリミング用レーザー光
１０７ フェライト
１０８、１０９ インダクタ
１１０、１１１、１１２ 電極
１１３ 磁束
１１４、１１５ インダクタ
１１６、１１７、１１８ 電極
１１９、１２０ フェライト
１２１ 磁束
１２２ インダクタ
１２３、１２４ 電極
１２５ コンデンサ
１２６ 第３の電極
１２７ コンデンサ
１２８ インダクタ
１２９ コンデンサ
１３０ コンデンサ
１３１ インダクタ
１３２、１３３ 電極
１３４ 貫通孔
１３５ コンデンサ
１３６ 第３の電極
１３７ コンデンサ
１３９ インダクタ
１４０、１４１ コンデンサ
１４２ インダクタ
１４３、１４４ コンデンサ
１４５ インダクタ
１４６、１４７ コンデンサ
１４８、１４９、１５０ インダクタ
１５１、１５２、１５３ 分割位置
２０１ 絶縁体
２０２ 導体
２０３ 電極
２０４ 電極
２０５ 絶縁体
２０６ 導体
２０７ 電極
２０８ 電極
２０９ 絶縁体

Claims (3)

1. 錐状の貫通孔が開口された板状の絶縁体と、前記貫通孔の傾斜部に形成された螺旋状の導体と、前記絶縁体の開口が設けられた第１の面に配置され前記導体の一端と接続された第１の電極と、前記第１の電極と対向して前記絶縁体の開口が設けられた第２の面に配置され前記導体の他端と接続された第２の電極と、を有するインダクタと、
   前記第１及び第２の電極間に設けられ該第１及び第２の電極と前記絶縁体とで構成した第１の静電容量部と、
   前記第１の電極と対向して前記第２の面に前記第２の電極と隣接して配置された第３の電極を備え、
   前記第２及び第３の電極の間のギャップによって第２の静電容量部を構成すると共に、前記第１の静電容量部と前記導体とで共振回路を構成したことを特徴とするインダクタ複合部品。
2. 請求項１のインダクタ複合部品において、前記第１の静電容量部を前記第１及び第２の電極と前記絶縁体とで構成するのに代えて、前記第１の静電容量部を前記絶縁体に設けられたコンデンサ用の貫通孔に挿入したコンデンサから構成したことを特徴とするインダクタ複合部品。
3. 請求項１のインダクタ複合部品を基にインダクタと静電容量部を複数複合化した複合素子であって、
   該インダクタ複合部品において、
   前記第１及び第３の電極、前記絶縁体に第２の貫通孔が設けられて該第２の貫通孔の傾斜部に螺旋状の第２の導体が形成された第２のインダクタと、
   前記第１及び第３の電極と前記絶縁体とによって構成された第３の静電容量部と、
   前記第２及び第３の電極とは別に前記第１の電極と対向して前記第２の面に配置された第４の電極と、
   前記第３及び第４の電極とその間のギャップによって構成された第４の静電容量部が設けられ、かつ、前記第２の静電容量部により前記インダクタ複合部品の共振回路と前記第３の静電容量部と前記第２の導体から構成される第２の共振回路が結合されることを特徴とする複合素子。

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