JP5674077B2 - インダクタ素子 - Google Patents
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Description
この発明は、インダクタ素子に関し、特に近距離無線通信用のアンテナコイルとして適用される、インダクタ素子に関する。
特許文献1で開示されたコイル素子のように、コイルパターンが主面に印刷された磁性体シートを積層することで、積層体つまり磁性体の外周にコイルパターンが巻回される素子が知られている。このような素子では、コイルパターンのショートを防ぐために、非磁性体シートが積層体の最外層に被覆される。さらに、コイルパターンの直流抵抗成分を低減するために、コイルパターンと並列接続される線状導体が非磁性体シートの内部に設けられる。
しかし、非磁性体シートに線状導体を設けるようにすると、インダクタ素子の高さが増大する。その一方、インダクタ素子の低背化のために非磁性体シートの厚みを薄くすると、インダクタ素子の製造工程(特にバレル研磨の工程)で非磁性体シートの端部が削られ、導体が破損するおそれがある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、導体が破損するリスクを低減することができる、インダクタ素子を提供することである。
この発明に従うインダクタ素子(10:実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、磁性体層(12b)、磁性体層の一方主面に設けられた第1線状導体(20, 20,…)、磁性体層の他方主面に設けられた第2線状導体(18, 18,…)、第1線状導体および第2線状導体をコイル状に接続するべく磁性体層の側面に設けられた側面導体(34a, 34a,…, 34b, 34b,…)、磁性体層の一方主面側に積層された第1非磁性体層(12c)、磁性体層の他方主面側に積層された第2非磁性体層(12a)、第1非磁性体層の内部に設けられた第3線状導体(22, 22,…)、第2非磁性体層の内部に設けられた第4線状導体(16, 16,…)、第3線状導体を第1線状導体と並列接続するべく第1非磁性体層の内部に設けられた第1接続導体(32a, 32a,…, 32b, 32b,…)、および第4線状導体を第2線状導体と並列接続するべく第2非磁性体層の内部または側面に設けられた第2接続導体(30a, 30a,…, 30b, 30b,…, 36a, 36a,…, 36b, 36b,…)を備える。
好ましくは、第3線状導体は積層方向から眺めて第1線状導体と重なるように設けられ、第1接続導体は積層方向に沿って延びるビアホール導体に相当する。
好ましくは、第2接続導体は第2非磁性体層の内部に形成される。
さらに好ましくは、第4線状導体は積層方向から眺めて第2線状導体と重なるように設けられ、第2接続導体は積層方向に沿って延びるビアホール導体に相当する。
好ましくは、第1線状導体は第1パターンを有し、第2線状導体は第1パターンと異なる第2パターンを有する。
好ましくは、磁性体層は磁性体を各々が有して積層された複数のシート(SH3, SH4)を含み、第1非磁性体層は非磁性体を各々が有して積層された複数のシート(SH5, SH6)を含み、第2非磁性体層は非磁性体を各々が有して積層された複数のシート(SH0, SH1, SH2)を含む。
この発明によれば、一方の非磁性体層の内部に設けられた線状導体を磁性体層に設けられた一方の線状導体と並列接続し、他方の非磁性体層の内部に設けられた線状導体を磁性体層に設けられた他方の線状導体と並列接続することで、インダクタの直流抵抗成分が低減される。ここで、並列接続のための2つの接続導体の少なくとも一方は、非磁性体層の内部に設けられる。これによって、非磁性体層に設けられた線状導体または接続導体が製造工程で破損するリスクが低減される。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例のコイルアンテナ素子10は、13.56MHz帯での無線通信用アンテナ素子として利用され、各々の主面が長方形をなして積層されたセラミックシートSH0〜SH6を含む。このうち、セラミックシートSH0〜SH2,SH5〜SH6は非磁性体を有し、セラミックシートSH3〜SH4は磁性体を有する。この結果、セラミックシートSH0〜SH2によって非磁性体層12aが形成され、セラミックシートSH3〜SH4によって磁性体層12bが形成され、そしてセラミックシートSH5〜SH6によって非磁性体層12cが形成される。つまり、コイルアンテナ素子10をなす積層体12は、磁性体層12bが非磁性体層12aおよび12bによって挟持された積層構造を有する。
積層体12の主面をなす長方形の長辺および短辺はそれぞれX軸およびY軸に沿って延び、積層体12の厚みはZ軸に沿って増大する。積層体12の下面には、X軸方向両端の位置に対応して、導電端子14aおよび14bが設けられる。
なお、主面のサイズは、セラミックシートSH0〜SH6の間で一致する。また、セラミックシートSH0〜SH2,SH5〜SH6は非磁性(比透磁率:1)のフェライトを材料とし、セラミックシートSH3〜SH4は磁性(比透磁率:100〜120)のフェライトを材料とする。さらに、積層体12またはセラミックシートSH0〜SH6の一方主面および他方主面はそれぞれ、必要に応じて“上面”および“下面”と呼ぶ。
図2(A)〜図2(B)に示すように、セラミックシートSH1の上面には複数の線状導体16,16,…が形成され、セラミックシートSH2の上面には複数の線状導体18,18,…が形成される。また、図3(A)〜図3(B)に示すように、セラミックシートSH4の上面には複数の線状導体20,20,…が形成され、セラミックシートSH5の上面には複数の線状導体22,22,…が形成される。
なお、セラミックシートSH3の上面には線状導体が存在せず、磁性体が上面の全体にわたって現われる。同様に、非磁性体シートSH0およびSH6の上面にも線状導体は存在せず、非磁性体が上面の全体にわたって現われる。
図2(A)を参照して、線状導体16は、Y軸に対して斜め方向に延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体16の長さ方向両端は、セラミックシートSH1の上面のY軸方向両端よりも内側に留まる。また、X軸方向両側の2つの線状導体16,16は、セラミックシートSH1の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
図2(B)を参照して、線状導体18は、Y軸に対して斜め方向に延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体18の長さ方向両端は、セラミックシートSH2の上面のY軸方向両端に達する。また、X軸方向両側の2つの線状導体18,18は、セラミックシートSH2の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
図3(A)を参照して、線状導体20は、Y軸に沿って延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体20の長さ方向両端は、セラミックシートSH4の上面のY軸方向両端に達する。また、X軸方向両側の2つの線状導体20,20は、セラミックシートSH4の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
図3(B)を参照して、線状導体22は、Y軸に沿って延びる姿勢で、X軸方向に距離D1を隔てて並ぶ。線状導体22の長さ方向両端は、セラミックシートSH5の上面のY軸方向両端よりも内側に留まる。また、X軸方向両側の2つの線状導体22,22は、セラミックシートSH5の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
セラミックシートSH1上の線状導体16の配置は、Y軸方向における両側部を除いて、セラミックシートSH2上の線状導体18の配置と一致する。したがって、Z軸方向から眺めたとき、線状導体16は線状導体18と重なる。同様に、セラミックシートSH5上の線状導体22の配置は、Y軸方向における両側部を除いて、セラミックシートSH4上の線状導体20の配置と一致する。したがって、Z軸方向から眺めたとき、線状導体22は線状導体20と重なる。
また、セラミックシートSH2に設けられた線状導体18の一方端から他方端までのX軸方向における距離は“D1”に相当し、セラミックシートSH4上で隣り合う2つの線状導体20の間隔もまた“D1”に相当する。さらに、線状導体18の一方端の位置はZ軸方向から眺めて線状導体20の一方端と重なる位置に調整され、線状導体18の他方端の位置はZ軸方向から眺めて線状導体20の他方端と重なる位置に調整される。また、線状導体18の数は、線状導体20の数よりも1つ少ない。
したがって、Z軸方向から眺めると、線状導体18および20はX軸方向に交互に並ぶ。また、線状導体18の一方端は線状導体20の一方端と重なり、線状導体18の他方端は線状導体20の他方端と重なる。
セラミックシートSH1の上面には、板状導体24aおよび24bが追加的に形成される。同様に、セラミックシートSH2の上面にも、板状導体26aおよび26bが追加的に形成される。板状導体24aおよび26aは、X軸方向の正側端部よりもやや負側でかつY軸方向の正側端部に相当する位置に設けられる。また、板状導体24bおよび26bは、X軸方向の負側端部よりもやや正側でかつY軸方向の負側端部に相当する位置に設けられる。
X軸方向において最も正側に存在する線状導体18の一方端から板状導体26aまでの距離は“D1”に相当し、X軸方向において最も負側に存在する線状導体18の他方端から板状導体26bまでの距離も“D1”に相当する。また、Z軸方向から眺めたとき、板状導体24aおよび24bはそれぞれ、板状導体26aおよび26bと重なる。
図1に示すように、ビアホール導体28aは、板状導体24aおよび26aが形成された位置で、セラミックシートSH0〜SH2をZ軸方向に貫通する。また、ビアホール導体28bは、板状導体24bおよび26bが形成された位置で、セラミックシートSH0〜SH2をZ軸方向に貫通する。したがって、板状導体24aおよび26aはビアホール導体28aを介して導電端子14aと接続される。板状導体24bおよび26bはビアホール導体28bを介して導電端子14bと接続される。
図4をさらに参照して、磁性体層12bのY軸方向における正側の側面には、各々がZ軸方向に延びる複数の側面導体34a,34a,…が形成される。また、磁性体層12bのY軸方向における負側の側面には、各々がZ軸方向に延びる複数の側面導体34b,34b,…が形成される。
側面導体34aの数は線状導体20の数と一致し、側面導体34bの数も線状導体20の数と一致する。また、側面導体34aおよび34bの各々は、距離D1を隔ててX軸方向に並ぶ。さらに、X軸方向において最も正側に存在する側面導体34aは板状導体26aと接続され、X軸方向において最も負側に存在する側面導体34bは板状導体26bと接続される。
したがって、セラミックシートSH2に形成された線状導体18とセラミックシートSH4に形成された線状導体20と側面導体34aおよび34bとによって、コイル導体(巻回体)が形成される。コイル導体の内側には磁性体が存在するため、コイル導体はインダクタとして機能する。
図1に示すように、ビアホール導体30a,30a,…は、線状導体16,16,…の一方端の位置でセラミックシートSH2をZ軸方向に貫通する。また、ビアホール導体30b,30b,…は、線状導体16,16,…の他方端の位置でセラミックシートSH2をZ軸方向に貫通する。Z軸方向から眺めたときに重なる2つの線状導体16および18は、ビアホール導体30aおよび30bによって並列接続される。並列接続された線状導体16および18の間には非磁性体が介在し、インダクタの直流抵抗成分は線状導体16によって低減される。
同様に、ビアホール導体32a,32a,…は、線状導体22,22,…の一方端の位置でセラミックシートSH5をZ軸方向に貫通する。また、ビアホール導体32b,32b,…は、線状導体22,22,…の他方端の位置でセラミックシートSH5をZ軸方向に貫通する。Z軸方向から眺めたときに重なる2つの線状導体20および22は、ビアホール導体32aおよび32bによって並列接続される。並列接続された線状導体20および22の間には非磁性体が介在し、インダクタの直流抵抗成分は線状導体22によっても低減される。
セラミックシートSH1は、図5(A)〜図5(B)および図6(A)〜図6(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS1として用意される(図5(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL1,HL1,…が破線の交点近傍に対応してマザーシートBS1に形成され(図5(B)参照)、導電ペーストPS1が貫通孔HL1に充填される(図6(A)参照)。充填された導電ペーストPS1は、ビアホール導体28aまたは28bをなす。導電ペーストPS1の充填が完了すると、線状導体16,板状導体24a,24bをなすコイルパターンCP1がマザーシートBS1の一方主面に印刷される(図6(B)参照)。
なお、セラミックシートSH0は、図5(B)に示す貫通孔HL1と同じ貫通孔をマザーボードに形成し、この貫通孔に導電ペーストを充填し、そして下面に導電端子14aおよび14bを印刷することで作製される。
セラミックシートSH2は、図7(A)〜図7(B)および図8(A)〜図8(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS2として用意される(図7(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL2,HL2,…がX軸方向に延びる破線の両側の位置に対応してマザーシートBS2に形成され(図7(B)参照)、導電ペーストPS2が貫通孔HL2に充填される(図8(A)参照)。導電ペーストPS2の一部はビアホール導体28aまたは28bをなし、導電ペーストPS2の他の一部はビアホール導体30aまたは30bをなす。導電ペーストPS2の充填が完了すると、線状導体18,板状導体26a,26bをなすコイルパターンCP2がマザーシートBS2の一方主面に印刷される(図8(B)参照)。
セラミックシートSH3は、図9(A)〜図9(C)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS3として用意される(図9(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。次に、複数の貫通孔HL3,HL3,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS3に形成され(図9(B)参照)、側面導体34aまたは34bをなす導電ペーストPS3が貫通孔HL3に充填される(図9(C)参照)。
セラミックシートSH4は、図10(A)〜図10(B)および図11(A)〜図11(B)に示す要領で作製される。まず、磁性のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS4として用意される(図10(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL4,HL4,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS4に形成され(図10(B)参照)、側面導体34aまたは34bをなす導電ペーストPS4が貫通孔HL4に充填される(図11(A)参照)。導電ペーストPS4の充填が完了すると、線状導体20をなすコイルパターンCP4がマザーシートBS4の一方主面に印刷される(図11(B)参照)。
セラミックシートSH5は、図12(A)〜図12(B)および図13(A)〜図13(B)に示す要領で作製される。まず、非磁性体のフェライト材料からなるセラミックグリーンシートがマザーシートBS5として用意される(図12(A)参照)。ここで、X軸方向およびY軸方向に延びる複数の破線は切り出し位置を示す。
次に、複数の貫通孔HL5,HL5,…がX軸方向に延びる破線の両側の位置に対応してマザーシートBS5に形成され(図12(B)参照)、ビアホール導体32aまたは32bをなす導電ペーストPS5が貫通孔HL5に充填される(図13(A)参照)。導電ペーストPS5の充填が完了すると、線状導体22をなすコイルパターンCP5がマザーシートBS5の一方主面に印刷される(図13(B)参照)。
上述の工程を経たマザーシートBS1〜BS5,セラミックシートSH0に相当するマザーシートBS0,およびセラミックシートSH6に相当するマザーシートBS6は、図14(A)に示す要領で積層された状態で互いに圧着される。図14(A)によれば、マザーシートBS0〜BS6がこの順序で積層される。このとき、各シートの積層位置は、各シートに割り当てられた破線がZ軸方向から眺めて重なるように調整される。
圧着された積層体は、焼成前に上記破線に沿ってカットされることにより個辺化される(図14(B)参照)。個辺は、その後にバレル研磨,焼成およびメッキ処理の一連の処理を施され(図14(C)参照)、これによって図15に示すアンテナコイル素子10が完成する。図15によれば、アンテナコイル素子10をなす直方体の角部(具体的には、セラミックシートSH0およびSH6)がバレル研磨によって丸められる。
以上の説明から分かるように、線状導体20は磁性体層12bの一方主面に設けられ、線状導体18は磁性体層12bの他方主面に設けられる。また、側面導体34aおよび34bは、線状導体18および20をコイル状に接続するべく磁性体層12bの側面に設けられる。非磁性体層12cは磁性体層12bの一方主面側に積層され、非磁性体層12aは磁性体層12bの他方主面側に積層される。非磁性体層12cの内部には線状導体22が設けられ、非磁性体層12aの内部には線状導体16が設けられる。ビアホール導体32aおよび32bは、線状導体22を線状導体20と並列接続するべく、非磁性層12cの内部に設けられる。また、ビアホール導体30aおよび30bは、線状導体16を線状導体18と並列接続するべく、非磁性層12aの内部に設けられる。
非磁性体層12cの内部に設けられた線状導体22を磁性体層12bの一方主面に設けられた線状導体20と並列接続し、非磁性体層12aの内部に設けられた線状導体16を磁性体層12bの他方主面に設けられた線状導体18と並列接続することで、インダクタの直流抵抗成分が低減される。
ここで、線状導体20および22を並列接続するためのビアホール導体32aおよび32bは非磁性体層12cの内部に設けられ、線状導体16および18を並列接続するためのビアホール導体30aおよび30bもまた非磁性体層12aの内部に設けられる。これによって、非磁性体層12aまたは12cに設けられた導体が製造工程(バレル研磨工程)で破損するリスクが低減される。
なお、この実施例では、非磁性体層12aの内部に設けられた線状導体16はビアホール導体30aおよび30bによって磁性体層12bの線状導体18と並列接続される。しかし、図16に示すように、非磁性体層12aの内部に設けられた線状導体16の一方端および他方端をセラミックシートSH1のY軸方向両端にまで延ばすとともにセラミックシートSH2のY軸方向両側面に側面導体36aおよび16bを形成し、線状導体16および18を側面導体36aおよび36bによって並列接続するようにしてもよい。この場合、バレル研磨を経て完成したアンテナコイル素子10は、図17に示す構造を有する。
また、この実施例では、線状導体18はY軸に対して斜め方向に延びる一方、線状導体20はY軸方向に延びる。しかし、線状導体18および20が側面導体34aおよび34bによってコイル状に接続される限り、線状導体18および20の延在方向はこの実施例と異なってもよい。
さらに、この実施例では、板状導体24aおよび26aをビアホール導体28aを介して導電端子14aと接続し、板状導体24bおよび26bをビアホール導体28bを介して導電端子14bと接続するようにしている(図1,図2(A),図2(B)参照)。しかし、側面導体34aおよび34bを端子電極としてプリント配線板に実装する場合は、板状導体24a,24b,26a,26b,ビアホール導体28a,28b,および導電端子14aおよび14bは不要となる。
10 …アンテナコイル素子
SH0〜SH6 …セラミックシート
12a,12c …非磁性体層
12b …磁性体層
16,18,20,22 …線状導体
28a,28b,30a,30b,32a,32b …ビアホール導体
34a,34b,36a,36b …側面導体
SH0〜SH6 …セラミックシート
12a,12c …非磁性体層
12b …磁性体層
16,18,20,22 …線状導体
28a,28b,30a,30b,32a,32b …ビアホール導体
34a,34b,36a,36b …側面導体
Claims (6)
- 磁性体層、
前記磁性体層の一方主面に設けられた第1線状導体、
前記磁性体層の他方主面に設けられた第2線状導体、
前記第1線状導体および前記第2線状導体をコイル状に接続するべく前記磁性体層の側面に設けられた側面導体、
前記磁性体層の一方主面側に積層された第1非磁性体層、
前記磁性体層の他方主面側に積層された第2非磁性体層、
前記第1非磁性体層の内部に設けられた第3線状導体、
前記第2非磁性体層の内部に設けられた第4線状導体、
前記第3線状導体を前記第1線状導体と並列接続するべく前記第1非磁性体層の内部に設けられた第1接続導体、および
前記第4線状導体を前記第2線状導体と並列接続するべく前記第2非磁性体層の内部または側面に設けられた第2接続導体を備える、インダクタ素子。 - 前記第3線状導体は積層方向から眺めて前記第1線状導体と重なるように設けられ、
前記第1接続導体は前記積層方向に沿って延びるビアホール導体に相当する、請求項1記載のインダクタ素子。 - 前記第2接続導体は前記第2非磁性体層の内部に形成される、請求項1または2記載のインダクタ素子。
- 前記第4線状導体は積層方向から眺めて前記第2線状導体と重なるように設けられ、
前記第2接続導体は前記積層方向に沿って延びるビアホール導体に相当する、請求項3記載のインダクタ素子。 - 前記第1線状導体は第1パターンを有し、
前記第2線状導体は前記第1パターンと異なる第2パターンを有する、請求項1ないし4のいずれかに記載のインダクタ素子。 - 前記磁性体層は磁性体を各々が有して積層された複数のシートを含み、
前記第1非磁性体層は非磁性体を各々が有して積層された複数のシートを含み、
前記第2非磁性体層は前記非磁性体を各々が有して積層された複数のシートを含む、請求項1ないし5のいずれかに記載のインダクタ素子。
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