JPH03241863A - 混成集積回路部品 - Google Patents

混成集積回路部品

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JPH03241863A
JPH03241863A JP3876890A JP3876890A JPH03241863A JP H03241863 A JPH03241863 A JP H03241863A JP 3876890 A JP3876890 A JP 3876890A JP 3876890 A JP3876890 A JP 3876890A JP H03241863 A JPH03241863 A JP H03241863A
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winding
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conductor
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Minoru Takatani
稔 高谷
Nobunori Mochizuki
望月 宣典
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、コイル層を含む積層受動複合体の少なくとも
一面上に、能動集積回路(チップ〉を搭載した混成集積
回路部品に関し、コイル層の1つまたは複数のコイルを
、複数のコイル導体の組合せによって構成し、複数のコ
イル導体は、各巻軸が互いの巻径面内に位置する螺旋状
で、同一の巻軸方向で見た巻方向が逆になる2つのコイ
ル導体の組合せを含み、同一方向の磁界を生じるように
互いに接続することにより、コイル導体を磁性体の内部
で連続させてコイルを形成し、コイルの占有面積を実質
的に増大させることなく、コイルの巻回数及びインダク
タンス値を増大させた高集積度、高性能の混成集積回路
部品を提供できるようにしたものである。本発明におい
て、コイルは、主として、インダクタンス分を利用する
インダクタ及び相互誘導結合を利用するトランス等を構
成するために用いられる。
〈従来の技術〉 従来、混成集積回路部品は、アルミナ等の基板に厚膜配
線し、集積回路等の能動素子やコンデンサ、コイルもし
くは抵抗等の受動素子を搭載した機能ブロックとなって
いた。しかし、この従来の混成集積回路部品は、完成し
た能動素子及び受動素子を基板上に搭載する構造をとる
ため、集積度の高度化、高密度化及び小型化に限界を生
じる。
かかる従来の限界を越えた新規な混成集積回路部品とし
て、アルミナ基板等を使用することなく、複数種の受動
素子、特にコンデンサ、コイルまたは抵抗及びそのネッ
トワークを積層して集積すると共に、能動集積回路を搭
載した混成集積回路部品が提案されている。混成集積回
路部品は、典型的には、コイル、抵抗及び能動集積回路
の組合わせに係るタイプのものと、更にこれにコンデン
サを付加したタイプとがある。このような混成集積回路
部品は、高集積度、高性能及び超小型のイコライザアン
プ、DC−DCコンバータ等として、極めて有用なもの
である。
この種の混成集積回路部品を構成する場合、抵抗体は平
面的な印刷手段によって容易に形成でき、コンデンサ層
は従来より周知の積層コンデンサ製造技術と同様の技術
により、比較的容易に集積化できる。しかし、コイル層
の集積化は必ずしも容易ではない。利用できる技術は限
られている。その代表的な技術は特公昭57−3952
1号公報等に開示された技術である。
この従来技術は、フェライトの磁性層と、コイルとなる
導体とを交互に印刷して積層し、積層後に、焼成焼結す
る製造工程を経て得られる。積層化に当っては、約手タ
ーン分のコイル用導体膜を印刷する工程と、印刷された
導体の端部を残して、その上C磁性層を印刷する工程と
、残された端部に導通するようにして磁性層の上に残り
の半ターン分の導体を印刷する工程とを繰返して、積層
方向辷螺旋状に変位するコイル導体を形成する。積層工
程を終了した後、焼成することにより、磁性体の内部に
コイルを埋設した高密度集積のコイルが得られ、更にコ
ンデンサ層との積層化及び抵抗の印刷により、高集積度
、高性能及び超小型の混成集積回路部品が得られる。
〈発明が解決しようとする課題〉 この種の混成集積回路部品は、前述したように、イコラ
イザアンプもしくはDC−DCコンバータ等を構成する
部品として使用されるものであり、コンデンサ容量値、
インダクタンス値、抵抗値及びそのネットワーク等を広
い範囲で選択できなければならない。コンデンサ容量値
及びそのネットワークは、積層数の選択、コンデンサ電
極片数及びその平面的な接続構造等によって、容易に広
い範囲に調整できる。抵抗に関しても同様である。
ところが、特公昭57−39521号公報等で知られた
積層化技術(よって得られるインダクタは、コイル用導
体が積層方向に連続する立体的構造となるので、そのイ
ンダクタンス値は積層回数によって定まってしまう。イ
ンダクタンス値の選択、特にインダクタンス値を増大さ
せるためには、積層回数を増大させなければならない。
このため、要求されるインダクタンス値が大きくなれば
なる程、積層数が増えて全体の厚みが増し、小型化、薄
型化の要求からssiしてしまう。
複数のコイル用導体を形成しておいて、外部で直列に接
続する構造も考えられるが、1つのコイルが占める平面
積が増大し、大型になる。
別の構造として、巻方向が同一で、しかも同一方向に変
位する複数の螺旋状コイル導体を磁性体中に併設した構
造も提案されている。しかし、かかる構造においては、
複数あるコイル導体のそれぞれの始端と終端が同一方向
に配置される。例えば各コイル導体の始端が磁性体の下
部に位置しているとすると、終端は磁性体の上部に位置
する。
従って、同一方向の磁界を発生させるためのコイル導体
の接続に当って、磁性体の上部にある一方のコイル導体
の終端を、反対側の下部にある他方のコイル導体の始端
側に導かなければならない。
このような接続構造を、磁性体の内部で実現することは
不可能である。各コイル導体の始端及び終端を磁性体の
外部に引出して、外部端子等により接続するほかはない
。このため、各コイル導体の接続構造が複雑になると共
に、製造工程数が多くなる。コイル特性から見ても好ま
しいものではない。
そこで、本発明の課題は上述する従来の問題点を解決し
、複数あるコイル導体を磁性体の内部で連続させてコイ
ルを形成し、コイルの占有面積を実質的に増大させるこ
となく、コイルの巻回数及びインダクタンス値を増大さ
せた高集積度、高性能の混成集積回路部品を提供するこ
とである。
く課題を解決するための手段〉 上述する課題解決のため、本発明は、コイル層を含む積
層受動複合体と、前記積層受動複合体の上に搭載された
能動集積回路とを有する混成集積回路部品であって、 前記コイル層は、磁性体中に埋設された一つまたは複数
のコイルを有しており、 前記コイルの少なくとも1つは、複数のコイル導体を含
み、 前記複数のコイル導体は、巻軸方向に変位する螺旋状で
あって各巻軸が互いの巻径面内に位置するように配置さ
れており、同一の巻軸方向で見た巻方向が互いに逆にな
る2つのコイル導体の組合せを含み、同一方向の磁界を
生じるように互いに接続されていること を特徴とする。
〈作用〉 コイルを構成する複数のコイル導体は、同一方向の磁界
を生じるように、互いに接続されているので、1つのコ
イルとして見た巻回数が、複数のコイル導体の各巻回数
の和となる。コイルのインダクタンス値L (H)は、
一般に、 L=4πμ。・ (A/j2)  ・N”Xl0−’た
だし、 Aはコイル導体巻回部の断面積(m2)Aは磁路長(m
) μ。は実効透磁率(Wb /A−m) Nは巻回数 となる。前述したように、本発明においては、1つのコ
イルとして見た巻回数が、複数のコイル導体の巻回数和
となるので、極めて大きなインダクタンス値りを得るこ
とができる。
コイル導体は、巻軸方向定変位する螺旋状であって、各
巻軸が互いの巻径面内に位置するように配置されている
から、実質的に同一位置で積層した構造となる。このた
め、占有面積が小さくなり、小型でありながら、インダ
クタンス値の大きなコイルを有する混成集積回路部品が
得られる。
複数のコイル導体は、同一の巻軸方向で見た巻方向が互
いに逆になる2つのコイル導体の組合せを含んでいるか
ら、この組合せに係る2つのコイル導体において、一方
のコイル導体の終端部と他方のコイル導体の始端部を接
続することにより、電流が巻軸のまわりで同一方向に流
れ、同一方向の磁界を発生するコイルを得ることができ
る。
方のコイル導体の終端部と他方のコイル導体の始端部は
、磁性体の内部で同一方向に位置するので、磁性体の内
部で連続させることが極めて容易になる。
〈実施例〉 第1図は本発明に係る混成集積回路部品の1例を示す平
面図、第2図はその積層構造を示す断面図である。図に
おいて、1はコンデンサ層、2はコイル層、301〜3
12は端子電極、4はチップ化された能動集積回路、8
は抵抗体である。コンデンサ層1、コイル層2及び抵抗
体8は積層受動複合体を構成している。
コンデンサ層1は、誘電体磁器100の内部にコンデン
サネットワーク101〜103を埋設した構造となって
いる。コンデンサネットワーク101〜103は、誘電
体磁器層を介して電極を対向させて形成されたコンデン
サを、所要のコンデンサ回路を構成するように接続する
ことによって構成されている。コンデンサネットワーク
101〜103の回路構成は、用途に応じて任意に選択
される。これらのコンデンサネットワーク101〜10
3は端子電極301〜312の何れかに接続されて外部
に引出される。
コイル層2は、コンデンサ層1と連続積層して一体焼成
し、もしくは接着等の手段によって一体化した状態で積
層されている。′fS2図の例ではコンデンサ層1の片
面にコイル層2を積層した構造となっているが、第3図
に示すように、コンデンサ層1の両面側に積層した構造
を取ることも可能である。図示はされていないけれども
、コイル層2の両面側にコンデンサ層1を積層してもよ
い。
コイル層2はフェライト等の磁性体20の内部にコイル
21〜24を埋設した構造となっている。
コイル21〜24の巻回数及び個数は要求される回路構
成に応じて任意に選定され、インダクタまたはトランス
として使用される。
能動集積回路4は、トランジスタ回路等を内蔵するチッ
プとなっていて、コンデンサ層1の表面側に搭載されて
いる。41はチップ本体、42はリード導体である。リ
ード導体42はコンデンサ層1の表面に形成された導体
パターン71.72(第2図参照)に半田付けされ、コ
ンデンサやコイルとともに、所定の回路を構成するよう
心接続されている。能動集積回路4は、図示では一面側
Cのみ設けられているが、両面側に設けてもよい。
抵抗体8は、コイル層2の少なくとも一面上に印刷等の
手段によって形成されている。91〜93は抵抗体8の
ための導体パターン、10はクロスオーバ絶縁層、11
は絶縁被覆層である。絶縁層10及び絶縁被覆層11は
ガラスによって構成されている。
第2図の例ではコンデンサ層1の片面にコイル層2を積
層した構造となっているが、第3因に示すように、コン
デンサ層1の両面側に積層した構造を取ることも可能で
ある。図示はされていないけれども、コイル層2の両面
側にコンデンサ層1を積層してもよい。これらの場合も
、能動集積回路4及び抵抗体8は積層体の両面または片
面側に設けることができる。第3図の実施例では、積層
体の両面に能動集積回路4を搭載した例を示している。
第4図及び第5図はコイル21〜24の少なくとも1つ
が備えるべき構造を、モデル化して示す図である。第4
図の実施例では、コイル21〜24の少なくとも1つは
、2つのコイル導体201.202を有している。20
3は接続部、204.205は端子部である。
コイル導体201,202は、巻軸方向Oに変位する螺
旋状となっていて、各巻軸が互いの巻径面内に位置する
ように配置されている。
また、コイル導体201の巻方向a1とコイル導体20
2の巻方向す、とは、同一の巻軸方向Oで見て、互いに
逆になっている。即ち、巻軸方向Oで見て、コイル導体
201の巻方向alは左まわりであり、コイル導体20
2の巻方向b1は右まわりである。
コイル導体201.202は、コイル電流Cより同一方
向の磁界を生じるように、接続部203によって互いに
接続されている。接続の具体例として、図示では、コイ
ル導体201の終端部と、コイル導体202の始端部を
接続部203によって互いに接続しである。コイル導体
201の巻方向a、とコイル導体202の巻方向bl 
とは、同一の巻軸方向Oで見て、互いに逆になっている
ので、コイル導体201の終端部と、コイル導体202
の始端部を接続部203によって互いに接続した場合、
コイル導体201.202により、電流方向が同一のコ
イルが形成される。端子部204.205は、第1図及
び第2図の端子電極301〜312の何れかに接続され
る。
コイル導体201.202社を流を流した場合、電流が
巻軸のまわりに同一方向に流れ、同一方向の磁界を生じ
る。従って、コイルのインダクタンス値L (H)は、
コイル導体201.202の巻回数nl、n2をほぼ同
じとすれば、コイル導体が1つだけの場合のほぼ4倍と
なる。
コイル導体201.202は、巻軸方向Oに変位する螺
旋状であって、各巻軸が互いの壱径面内に位置するよう
に配置されているから、実質的に同一位置で螺旋状に巻
回した構造となる。このため、占有面積が小さくなり、
小型になる。
コイル導体201.202は、同一の巻軸方向0で見た
巻方向at、b+が互いに逆になっている。コイル導体
201の終端部と、コイル導体202の始端部とが同じ
方向に位置し、この位置で接続部203により接続され
ている。従って、磁性体20の内部で互いに接続でき、
磁性体20の外部に導出する必要がない。このため、コ
イル導体201.202の接続構造が簡単化されるとと
もに、接続処理が極めて容易になる。
コイル導体201.202の間に介在する磁性層の厚み
を薄くすれば、実質的に厚みを増大させることなく、イ
ンダクタンス値の大きなコイルを有する混成集積回路部
品が得られる。
次に、第5図は3つのコイル導体200.201.20
2を備える場合を示している。コイル導体、200,2
01.202は、巻軸方向Oに変位する1!!!旋状で
あって、各巻軸が互いの巻径面内に位置するように配置
されている。
同一の巻軸方向0で見て、コイル導体200の巻方向a
0とコイル導体201の巻方向す、は互いに逆であり、
コイル導体201の巻方向す、とコイル導体202の巻
方向a1は互いに逆になっている。
これらのコイル導体200,201.202は、コイル
電流により同一方向の磁界を生じるように、コイル導体
200の終端部とコイル導体201の始端部とを接続部
203eよって接続すると共に、コイル導体201の終
端部とコイル導体202の始端部とを接続部203によ
って接続しである。
コイルのインダクタンス値L (H)は、コイル導体2
00.201.202の巻回数no、nl、n2の和の
2乗にほぼ比例するから、第4図の実施例よりも更に大
きなインダクタンス値を確保できる。
しかも、コイル導体201.202は、第4図の実施例
と同様に、巻軸方向に変位する螺旋状であって、各巻軸
が互いの巻径面内に位置するように配置されているから
、実質的に同一位置で螺旋状に巻回した構造となる。こ
のため、小型でありながら、インダクタンス値の大きな
混成集積回路部品が得られる。
また、同一の巻軸方向0で見て、コイル導体200の巻
方向a0とコイル導体201の巻方向b1は互いに逆で
あり、コイル導体201の巻方向す、とコイル導体20
2の巻方向a1は互いに逆になっているから、コイル導
体200の終端部とコイル導体201の始端部、及び、
コイル導体201の終端部とコイル導体202の始端部
が同一方向に現われる。従って、コイル導体200゜2
01.202を、同一方向の磁界が発生するように接続
する場合、各接続部203を磁性体20内に配置して接
続できる。
第4図及び第5図の教示するところに従い、更に多数の
コイル導体の組合せを実現できることは当業者にとって
自明であるので、その図示は省略する。
次に、製造工程を考慮した具体例について、第6図を参
照して説明する。第6図の実施例は、第4図に対応する
具体例であって、コイル21〜24のそれぞれは、2つ
のコイル導体(211,212)〜(241,242)
を有している。コイル導体211,212について述べ
ると、コイル導体211とコイル導体212は、巻軸方
向021に変位する螺旋状であって、各巻軸が互いの巻
径面内に位置するように配置されている。また、コイル
導体211の巻方向a、とコイル導体212の巻方向b
1とは、巻軸方向021で見て、互いに逆になっている
コイル導体211.212は、同一方向の磁界を生じる
ように、接続部213によって互いに接続されている。
214.215は端子部であり、第1図及び第2図の端
子電極301〜312の何れかにに接続される。図示と
は逆に端子部214.215を互いに接続し、接続部2
13によって接続されている部分を切離して端子部とす
ることもできる。更には、接続部213を始端として、
別のコイル導体を積み重ねた構造とすることもできる。
実施例では、他のコイル22〜24も、基本的には、コ
イル21と同様であって、2つのコイル導体(221,
222)〜(241,242)の組合せとし、コイル導
体(221,222)〜(241,242)を、巻方向
(a2とb2)。
(a、とb3)、(a4とb4)が互いに逆になり、各
巻軸が互いの巻径面内に位置するように配置し、しかも
、同一方向の磁界を生しるように互いに接続しである。
コイル23.24では端子25が共有されているが、第
7図に示すように独立させてもよい。また、コイル21
〜24の幾つかは単一のコイル導体によって構成するこ
ともできる。
コイル21〜24のうち、コイル21に注目してみると
、コイル21を構成する2つのコイル導体211.21
2は、同一方向の磁界を生じるように、互いに接続され
ている。従って、コイルの巻回数Nは2つのコイル導体
211.212の巻回数nl、n2の和(rz+n2)
となる。コイルのインダクタンス値L (H)は、前述
したように、巻回数Nの2乗に比例する。このため、極
めて大きなインダクタンス値りを得ることができる。
しかも、2つのコイル導体211.212は、巻軸方向
に変位する螺旋状であって、各巻軸が互いの巻径面内に
位置するように配置されているから、実質的に同一位置
で螺旋状に巻回した構造となる。このため、占有面積が
小さくなり、小型、かつ、薄型でありながら、インダク
タンス値の大きなコイルを有する混成集積回路部品が得
られる。
コイル導体211.212は、同一の巻軸方向021で
見た巻方向al、l)Iが互いに逆になっていて、コイ
ル導体211の終端部と、コイル導体212の始端部と
が同じ方向に位置し、この位置で接続部213により接
続されている。従って、磁性体20の内部で互いに接続
でき、コイル導体211.212の接続構造が簡単化さ
れるとともに、接続処理が極めて容易になる。
他のコイル22〜24でも同様である。図示は省略する
が、第6図の実施例を発展させて、第5図に示したよう
な、より多数のコイル導体を含む構造のものも、容易に
実現できる。
次に、第8図〜第22図は本発明に係る混成集積回路部
品のうち、コイル層2の製造工程を示す図である。この
実施例では、特公昭57−39521号公報等で知られ
た積層化技術による製造工程を説明するが、フォトリソ
グラフィと称される高精度パターン形成技術やスパッタ
リング、蒸着、メツキ等の膜形成技術によっても形成で
きる。フォトリソグラフィCよる高精度パターン形成技
術やスパッタリング、蒸着、メツキ等の膜形成技術を用
いた場合には、より多層で微細なコイル導体パターンを
有するコイルを形成することができる。
まず、′s8図に示すように、基板4の上に間隔を隔て
て磁性層501.502を条状に印刷する。磁性層50
1.502はフェライト粉末とバインダと溶媒とを混合
した磁性ペーストを、スクリーン印刷法によって所定の
パターンとなるように印刷して形成する。
次に、第9図に示すように、磁性層501.502の上
に、コイル導体となる導体212.222.231.2
41を形成する。これらの導体は導電ペーストのスクリ
ーン印刷することによって形成できる。
次に、第10図に示すように、導体212.222.2
31.241の端部を残し、磁性層501−502間の
間隔を覆うように、磁性層503〜505を形成する。
次に、第11図に示すように、磁性層504の上に、導
体212.222.231.241の露出している端部
に連続するように、コイル導体となる他の導体212.
222.231.241を印刷すると共に、磁性層50
3の上に導体211.221を、また、磁性層505の
上に導体25を印刷する。
次に、′s12図に示すように、磁性層503〜505
の相互間に形成されている間隔を埋めるように、磁性層
506.507を印刷する。
次に、第13図に示すように、磁性層503及び磁性層
506の上に、既に形成されている導体211.221
と連続するように、導体211.221を形成すると共
に、磁性層504及び磁性層506の上に、既に形成さ
れている導体212.222と連続するように、導体2
12.222を形成し、更に、磁性層504.507の
上に、既に磁性層5041.:形成されている導体23
1.241に連続するように、導体231.241を形
成する。また、磁性層505及び磁性層507の上に、
既に磁性層505に形成されている導体25と連続する
ように、導体232.242を形成する。導体211と
導体212、導体221と導体222、導体231と導
体232及び導体241と導体242は、互いに逆向き
となるように形成する。
この後も、第14図〜第21図に示すように、上述のコ
イル導体となる導体(211,212)〜(241,2
42〉を連続させる印刷工程及び磁性層の印刷工程を、
必要とする巻回数に応じて繰返す、第14図〜第21図
において、508〜517は磁性層を示している。
そして、第22図に示すように、所要の巻回数を有して
コイル状に形成された導体(211と212)、(22
1と222)、(231と232)、(241と242
)の終端及び始端部間を、接続部213.223.23
3.243で導通接続することにより、第6図に示した
コイルが得られる。
〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明によれば、次のような効果が
得られる。
(a)コイルを構成する複数のコイル導体は、同一方向
の磁界を生じるように、互いに接続されているので、1
つのコイルとして見た巻回数が、複数のコイル導体の巻
回敷料となり、極めて大きなインダクタンス値を持つコ
イルを有する混成集積回路部品を提供できる。
(b)複数のコイル導体は、巻軸方向に変位する螺旋状
であって、各巻軸が互いの巻径面内に位置するように配
置されているから、占有面積が小さく、小型で、インダ
クタンス値の大きなコイルを有する混成集積回路部品を
提供できる。
(c)複数のコイル導体は、同一の巻軸方向で見た巻方
向が互いに逆になる2つのコイル導体の組合せを含んで
いるから、同一方向の磁界を発生させるための接続にお
いて、一方のコイル導体の終端部と他方のコイル導体の
始端部は、磁性体の内部で同一方向となり、磁性体の内
部で連続させることが極めて容易で、特性の良好なコイ
ルを有する混成集積回路部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る混成集積回路部品の1例を示す平
面図、第2図はその積層構造を示す断面図、第3図は本
発明に係る混成集積回路部品の別の実施例における積層
構造を示す断面図、第4図はコイル層の透視図、第5図
は同じく別の実施例における透視図、第6図及び第7図
は更に具体的な実施例における透視図、第8図〜第22
図は本発明に係る混成集積回路部品の製造工程の1例を
示す図である。 1・・・コンデンサ層 2・・・コイル層 4・・・能動集積回路 21〜24・・・コイル 211.212・・・コイル導体 221.222・・・コイル導体 231.232・・・コイル導体 241.242・・・コイル導体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コイル層を含む積層受動複合体と、前記積層受動
    複合体の上に搭載された能動集積回路とを有する混成集
    積回路部品であって、 前記コイル層は、磁性体中に埋設された一つまたは複数
    のコイルを有しており、 前記コイルの少なくとも1つは、複数のコイル導体を含
    み、 前記複数のコイル導体は、巻軸方向に変位する螺旋状で
    あって各巻軸が互いの巻径面内に位置するように配置さ
    れており、同一の巻軸方向で見た巻方向が互いに逆にな
    る2つのコイル導体の組合せを含み、同一方向の磁界を
    生じるように互いに接続されていること を特徴とする混成集積回路部品。
  2. (2)前記積層受動複合体は、前記少なくとも一面に抵
    抗体を有していること を特徴とする請求項1に記載の混成集積回路部品。
  3. (3)前記積層受動複合体は、前記コイル層の上に積層
    されたコンデンサ層を含むことを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の混成集積回路部品。
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