JP5867762B2 - 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。
この種の素子の一例が、特許文献1に開示されている。この背景技術によれば、アンテナコイルは、磁性体コアとその長手方向に巻回されたコイルとを有する。また、このアンテナコイルは、コイルパターンが印刷されたポリイミド等の樹脂フィルムをフェライトコアに巻き付けることで作製される。
しかし、背景技術では、樹脂フィルムをフェライトコアに巻き付けたに過ぎないため、素子の動作性能に限界がある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、動作性能を高めることができる、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は、複数の線状導体からなる線状導体群が形成された主面を各々が有して積層された3つ以上のシートを含む積層体、および積層体に設けられた複数のビアホール導体または側面導体を備え、線状導体群と、複数のビアホール導体または側面導体とは、シートの平面方向に延びる巻回軸を有する巻回体を構成し、巻回体は、線状導体群と、複数のビアホール導体または側面導体とによって形成される内側領域を有し、3つ以上の線状導体群は、内側領域よりも積層方向の一方側に配されかつ各々が第1導体パターンを描く少なくとも2つの第1線状導体群、および内側領域よりも積層方向の他方側に配されかつ各々が第2導体パターンを描く少なくとも1つの第2線状導体群を含み、積層方向において隣り合う2つの第1線状導体群の間にはシートが挟まれ、少なくとも2つの第1線状導体群をなす線状導体は互いに並列接続され、3つ以上のシートのうち内側領域を構成するシートは磁性体シートであり、少なくとも2つの第1線状導体群によって挟まれたシートは非磁性体シートである。
好ましくは、第2線状導体群の数は少なくとも2つであり、少なくとも2つの第2線状導体群をなす線状導体は互いに並列接続され、少なくとも2つの第2線状導体群によって挟まれたシートは非磁性体シートである。
好ましくは、第1導体パターンは複数の線状導体が既定方向に既定間隔で並びかつ既定方向に対して第1角度をなす方向に各線が延びるパターンであり、第2導体パターンは複数の線状導体が既定方向に既定間隔で並びかつ既定方向に対して第2角度をなす方向に各線が延びるパターンである。
好ましくは、3つ以上のシートのうち内側領域を構成するシート以外のシートはいずれも非磁性体シートである。
好ましくは、少なくとも2つの第1線状導体群をなす線状導体は積層方向から眺めて重なり合う。
この発明によれば、共通のパターンを有する複数の線状導体を並列的に接続することで、インダクタ素子の直流抵抗成分が抑制される。これによって、素子の動作性能が向上する。
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、各々の主面が長方形をなす非磁性体シートSH0,SH1a,SH1b,SH4,SH5と磁性体シートSH2〜SH3を含む。これらのシートは“SH0”,“SH1a”,“SH1b”,“SH2”,“SH3”,“SH4”,“SH5”の順で積層され、これによって直方体状の積層体12が作製される。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、シートSH0,SH1a,SH1b,SH2〜SH5の間で互いに一致する。また、シートSH0,SH1a,SH1b,SH4,SH5は非磁性のフェライトを材料とし、シートSH2,SH3は磁性のフェライトを材料とする。さらに、積層体12またはシートSH0,SH1a,SH1b,SH2〜SH5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)に示すように、非磁性体シートSH1aおよびSH1bの各々の上面には、複数の線状導体16,16,…が形成される。また、図2(B)に示すように、磁性体シートSH3の上面には、複数の線状導体18a,18a,…が形成される。さらに、図2(C)に示すように、非磁性体シートSH4の上面には、複数の線状導体18b,18b,…が形成される。なお、磁性体シートSH2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SH5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。
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を隔てて並び、線状導体16の長さ方向両端は非磁性体シートSH1aまたはSH1b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16,16は、非磁性体シートSH1aまたはSH1bの上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
線状導体18aはY軸に沿って延びる姿勢でX軸方向に距離D1を隔てて並び、線状導体18aの長さ方向両端は磁性体シートSH3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18a,18aは、磁性体シートSH3の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
線状導体18bはY軸に沿って延びる姿勢でX軸方向に距離D1を隔てて並び、線状導体18bの長さ方向両端は非磁性体シート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18b,18bは、磁性体シートSH4の上面のX軸方向両端よりも内側に配置される。
非磁性体シートSH4上の線状導体18bの配置は、磁性体シートSH3上の線状導体18a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18bは線状導体18aと完全に重なる。
これに対して、非磁性体シートSH1aまたはSH1bについては、線状導体16の一方端から他方端までのX軸方向における距離が“D1”に相当する。換言すれば、線状導体16の一方端から他方端までのX軸方向における距離と線状導体18a(または18b)の一方端から他方端までのX軸方向における距離との差分は、“D1”に相当する。
また、線状導体16の一方端の位置は、Z軸方向から眺めて線状導体18aまたは18bの一方端と重なる位置に調整される。さらに、線状導体16の数は、線状導体18aの数(=線状導体18b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16のほとんどの部分が隣り合う2つの線状導体18a,18a(または隣り合う2つの線状導体18b,18b)によって挟まれる。つまり、Z軸方向から眺めたとき、線状導体16および18a(または18b)はX軸方向に交互に並ぶ。
非磁性体シートSH1aおよびSH1bの各々の上面には、板状導体20aおよび20bも形成される。板状導体20a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20b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16の一方端から板状導体20a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16の他方端から板状導体20bまでの距離も“D1”に相当する。
図1に示すように、非磁性体シートSH1aおよびSH1bの各々に設けられた板状導体20aは、ビアホール導体22aを介して導電端子14aと接続される。また、非磁性体シートSH1aおよびSH1bの各々に設けられた板状導体20bは、ビアホール導体22bを介して導電端子14bと接続される。
図3を参照して、積層体12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ビアホール導体(または側面導体)24a,24a,…が形成される。また、積層体12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ビアホール導体(または側面導体)24b,24b,…が形成される。
ビアホール導体24aの数は線状導体18aの数(または線状導体18bの数)と一致し、ビアホール導体24bの数も線状導体18aの数(または線状導体18bの数)と一致する。また、ビアホール導体24aおよび24b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ビアホール導体24aは板状導体20aと接続され、X軸方向において最も負側に存在するビアホール導体24bは板状導体20bと接続される。
したがって、非磁性体シートSH1bに形成された線状導体16と磁性体シートSH3に形成された線状導体18aとビアホール導体24aおよび24b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、磁性体が設けられる。さらに、Z軸方向から眺めたときに重なり合う2つの線状導体16,16は、非磁性体を挟んで並列的に接続される。Z軸方向から眺めたときに重なり合う2つの線状導体18a,18bも、非磁性体を挟んで並列的に接続される。
図4を作成して、インダクタ素子10の上面には、距離D1を隔ててX軸方向に並びかつY軸に沿って各々が延びる複数の凸部CN1,CN1,…が現われる。また、インダクタ素子10の下面には、距離D1を隔ててX軸方向に並びかつY軸に対して斜め方向に各々が延びる複数の凸部CN2,CN2,…が現われる。
凸部CN1およびCN2の出現は、共通の導体パターンを有する複数のシートを積層したことに起因する。また、凸部CN1およびCN2は、後述する焼成が完了した時点で出現する。こうして凸部CN1およびCN2を形成することで、インダクタ素子10の放熱性能が向上する。また、Z軸方向から眺めたときに重なり合う2つの線状導体16,16(または18a,18b)を並列的に接続することで、インダクタ素子10の直流抵抗成分が抑制される。これによって、インダクタ素子10の動作性能を高めることができる。
非磁性体シートSH1a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BS1a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HL1a,HL1a,…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PS1aが貫通孔HL1aに充填される(図6(A)参照)。充填された導電ペーストPS1aは、ビアホール導体22aまたは22bをなす。
導電ペーストPS1aの充填が完了すると、線状導体16,板状導体20a,20bをなすコイルパターンCP1aがマザーシートBS1aの一方主面に印刷される(図6(B)参照)。
なお、非磁性体シートSH0は、図5(B)に示す貫通孔HL1b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。
非磁性体シートSH1b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BS1b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HL1b_1,HL1b_1,…が破線の交点近傍に対応してマザーシートBS1bに形成され、複数の貫通孔HL1b_2,HL1b_2,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS1bに形成される(図7(B)参照)。貫通孔HL1b_1には導電ペーストPS1b_1が充填され、貫通孔HL1b_2には導電ペーストPS1b_2が充填される(図8(A)参照)。導電ペーストPS1b_1はビアホール導体22aまたは22bをなし、導電ペーストPS1b_2はビアホール導体24aまたは24bをなす。
導電ペーストPS1b_1またはPS1b_2の充填が完了すると、線状導体16,板状導体20a,20bをなすコイルパターンCP1bがマザーシートBS1bの一方主面に印刷される(図8(B)参照)。
磁性体シートSH2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BS2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HL2,HL2,…がX軸方向に延びる破線に沿ってマザーシートBS2に形成され(図9(B)参照)、ビアホール導体24aまたは24bをなす導電ペーストPS2が貫通孔HL2に充填される(図9(C)参照)。
磁性体シートSH3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BS3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10(B)参照)、ビアホール導体24aまたは24bをなす導電ペーストPS3が貫通孔HL3に充填される(図11(A)参照)。導電ペーストPS3の充填が完了すると、線状導体18aをなすコイルパターンCP3がマザーシートBS3の一方主面に印刷される(図11(B)参照)。
磁性体シートSH4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BS4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12(B)参照)、ビアホール導体24aまたは24bをなす導電ペーストPS4が貫通孔HL4に充填される(図13(A)参照)。導電ペーストPS4の充填が完了すると、線状導体18b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13(B)参照)。
上述の工程を経たマザーシートBS1a,BS1b,BS2〜BS4,非磁性体シートSH0に相当するマザーシートBS0,および非磁性体シートSH5に相当するマザーシートBS5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,BS1a,BS1b,BS2〜BS5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軸方向から眺めて互いに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)、これによってインダクタ素子10が完成する。
以上の説明から分かるように、積層体12は、複数の線状導体16,16,…が形成された上面を各々が有する非磁性体シートSH1a,SH1b、複数の線状導体18a,18a,…が形成された上面を有する磁性体シートSH3、および複数の線状導体18b,18b,…が形成された上面を有する非磁性体シートSH4を積層してなる。複数のビアホール導体24a,24a,…および24b,24b,…は、これらの線状導体を互いに接続してインダクタを形成するべく、積層体12に設けられる。ここで、複数の線状導体のパターンは、積層方向において連続する少なくとも2つのシートの間で共通する。
複数の線状導体のパターンを少なくとも2つのシートの間で共通化することで、このパターンに相当するパターンを有する複数の凸部CN1,CN1,…およびCN2,CN2,…がインダクタ素子10の主面に現われる。これによって、放熱性能が向上する。また、共通のパターンを有する複数の線状導体が形成されたシートを積層方向において連続させることで、積層方向に並ぶ複数の線状導体が並列的に接続される。これによって、インダクタ素子10の直流抵抗成分が抑制される。こうして、インダクタ素子10の動作性能が向上する。
より詳しくは、非磁性体シートSH1aおよびSH1bの各々の上面には、X軸方向に距離D1を隔てて並びかつY軸に対して斜め方向に各々が延びる複数の線状導体16,16,…が形成される。また、磁性体シートSH3およびSH4の各々の上面には、X軸方向に距離D1を隔てて並びかつY軸方向に各々が延びる複数の線状導体18a,18a,…または18b,18b,…が形成される。
ここで、非磁性体シートSH1a,SH1bおよび磁性体シートSH3,SH4は、Z軸方向から眺めたときに線状導体16および18a(または18b)が上面に沿って交互に並ぶ姿勢で共通のシート毎に積層される。また、線状導体16の一方端から他方端までのX軸方向における距離と線状導体18a(または18b)の一方端から他方端までのX軸方向における距離との差分は、距離D1に相当する。さらに、線状導体16の一方端からZ軸方向に延びるビアホール導体24aと線状導体16の他方端からZ軸方向に延びるビアホール導体24bとが、積層体12に設けられる。
共通の導体パターンを有する複数のシートを積層することで、X軸方向に距離D1を隔てて並びかつY軸方向に各々が延びる複数の凸部CN1,CN1,…がインダクタ素子10の上面に現われる。これによって、放熱性能が向上する。また、線状導体16の一方端および他方端からZ軸方向にそれぞれ延びるビアホール導体24aおよび24bを設けることで、コイル導体が形成されるとともに、Z軸方向から眺めて共通の位置に存在する2つの線状導体16,16または線状導体18a,18bが並列的に接続される。これによって、インダクタ素子10の直流抵抗成分が抑制される。これによって、素子の動作性能を高めることができる。
なお、この実施例では、或る導体パターンを共通的に有する非磁性体シートSH1aおよびSH1bが積層され、さらに別の導体パターンを共通的に有する磁性体シートSH2および非磁性体シートSH4が積層される。しかし、非磁性体シートSH1aおよびSH4の少なくとも一方が存在すれば、放熱性能は向上する。したがって、非磁性体シートSH1aおよびSH4の一方を残し、他方を省くようにしてもよい。
また、この実施例では、線状導体16はY軸に対して斜め方向に延びる一方、線状導体18aおよび18bはY軸方向に延びる。しかし、線状導体16の一方端から他方端までのX軸方向における距離と線状導体18a(または18b)の一方端から他方端までのX軸方向における距離との差分を距離D1に調整する限り、線状導体18a,18bも斜め方向に延ばすようにしてもよい。
さらに、この実施例では、X軸方向において最も正側に存在するビアホール導体24aを板状導体20aおよびビアホール導体22aを介して導電端子14aと接続し、X軸方向において最も負側に存在するビアホール導体24bを板状導体20bおよびビアホール導体22b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3参照)。しかし、インダクタ素子10の側面導体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20aおよび20b,ビアホール導体22aおよび22b,ならびに導電端子14aおよび14bは不要となる。
この発明が詳細に説明され図示されたが、それは単なる図解および一例として用いたものであり、限定であると解されるべきではないことは明らかであり、この発明の精神および範囲は添付されたクレームの文言によってのみ限定される。
10 …インダクタ素子
SH0,SH1a,SH1b,SH4,SH5 …非磁性体シート
SH2,SH3 …磁性体シート
16,18a,18b …線状導体
22a,22b,24a,24b …ビアホール導体
SH0,SH1a,SH1b,SH4,SH5 …非磁性体シート
SH2,SH3 …磁性体シート
16,18a,18b …線状導体
22a,22b,24a,24b …ビアホール導体
Claims (5)
- 複数の線状導体からなる線状導体群が形成された主面を各々が有して積層された3つ以上のシートを含む積層体、および
前記積層体に設けられた複数のビアホール導体または側面導体を備え、
前記線状導体群と、前記複数のビアホール導体または側面導体とは、前記シートの平面方向に延びる巻回軸を有する巻回体を構成し、
前記巻回体は、前記線状導体群と、前記複数のビアホール導体または側面導体とによって形成される内側領域を有し、
3つ以上の前記線状導体群は、前記内側領域よりも積層方向の一方側に配されかつ各々が第1導体パターンを描く少なくとも2つの第1線状導体群、および前記内側領域よりも前記積層方向の他方側に配されかつ各々が第2導体パターンを描く少なくとも1つの第2線状導体群を含み、
前記積層方向において隣り合う2つの前記第1線状導体群の間には前記シートが挟まれ、
前記少なくとも2つの第1線状導体群をなす線状導体は互いに並列接続され、
前記3つ以上のシートのうち前記内側領域を構成するシートは磁性体シートであり、
前記少なくとも2つの第1線状導体群によって挟まれたシートは非磁性体シートである、インダクタ素子。 - 前記第2線状導体群の数は少なくとも2つであり、
少なくとも2つの前記第2線状導体群をなす線状導体は互いに並列接続され、
前記少なくとも2つの第2線状導体群によって挟まれたシートは非磁性体シートである、請求項1記載のインダクタ素子。 - 前記第1導体パターンは前記複数の線状導体が既定方向に既定間隔で並びかつ前記既定方向に対して第1角度をなす方向に各線が延びるパターンであり、
前記第2導体パターンは前記複数の線状導体が前記既定方向に前記既定間隔で並びかつ前記既定方向に対して第2角度をなす方向に各線が延びるパターンである、請求項1または2記載のインダクタ素子。 - 前記3つ以上のシートのうち前記内側領域を構成するシート以外のシートはいずれも非磁性体シートである、請求項1ないし3のいずれかに記載のインダクタ素子。
- 前記少なくとも2つの第1線状導体群をなす線状導体は積層方向から眺めて重なり合う、請求項1ないし4のいずれかに記載のインダクタ素子。
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