JPH03280510A - 高周波用シールド平面インダクタ - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高周波用平面インダクタに関する。

（従来の技術） 従来、スパイラル状の導体コイルが高周波用インダクタ
として用いられている。

一般に、インダクタはコイルと磁心からなる。

平面インダクタの場合も、平面コイルの両面に高透磁率
磁性薄帯又は薄膜が絶縁層を介して積層されている。こ
の場合、高透磁率磁性体によってインダクタンスは著し
く増加する。

一方、インダクタの効果はそのインピーダンスＺが大き
い程大きい。また、インダクタンスの周波数特性につい
ては、遮断周波数ｆｃが存在し、周波数ｆの増加と共に
インダクタンスＺはほぼｆに比例して増加する。しかし
、ｆ−ｆｃの場合にここで、 遮断周波数ｆｃ は、 次式で表わされる。

但し、Ｌはインダクタンス、Ｃはコイルの線間容量であ
る。

従って、コイルのみの場合の遮断周波数は、高透磁率磁
性体と組合せた場合よりもＪＬに反比例して高周波側に
ずれる。このため、高周波側ではコイルのみの場合の方
が良いことになる。また、ｆ＜ｆｃの場合は、Ｚ〜２π
ｆＬで表わされるので、高周波側で用いる場合にはＬは
小さくとも良い。

また、Ｑ値は大きい方が良く、磁束が強磁性体を通ると
鉄損が生じ、そのためＱ値は低下する。

この鉄損は、はぼｆ２に比例して増加し、Ｑ値はほぼ鉄
損とコイルの銅損の和に反比例する。従って、高周波側
ではＱ値に関してもコイルのみの方が有利となる。

上述した理由から、高周波用インダクタは、コイルのみ
の形で用いられる場合が多い。特にＭＨｚ〜ＧＨｚ帯で
はコイルのみの形で用いられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、スパイラル状導体コイル等のように平面
コイルのみの形で用いられる場合には、その近くに磁性
体が存在すると、その影響を受けてインダクタンスＬは
変化し、Ｑ値が低下して問題が生じる。

つまり、近くに存在する磁性体の影響を防ぐには、平面
コイルを磁性体でシールドする必要がある。

本発明は、上記課題をＭｌ決するためになされたもので
あり、外部の磁性体の影響を受けずに高周波領域で使用
可能な高周波用シールド平面インダクタを提供するもの
である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、スパイラル状コイルまたはこれらの積層体で
構成された平面コイルを磁性体で囲んでなることを特徴
とする高周波用シールド平面インダクタである。

ここで、シールド効果について第１図を参照して説明す
る。例えば、スパイラル状平面コイルに高周波電流を流
した時には、磁束の流れ５は第１図（ｂ）に矢印で示す
ような形を取る。しかしながら、平面コイルの近くに磁
性体４が存在する場合には、磁束の流れ５は、例えば第
１図（Ｃ）のように変化する。このため、平均磁路長が
変化してインダクタンスは変化（低周波側では増加、高
周波側では低下）する。また、この場合には、磁束は磁
性体４の中を通るので、鉄損が生じＱ値は低下する。

これらの変化を防ぐためには、例えば平面コイルの周囲
を磁性体で囲んで用いれば良い。この場合の磁性体によ
るシールド効果を説明する。平面コイルの周囲が磁性体
で囲まれている場合には、磁束の流れ５は、第１図（ｄ
）に示すような形をとる。このため、その近くに別の磁
性体が存在する場合には、第１図Ｃｅ＞に示すように磁
束の流れ５はその影響を殆んど受けず、平均磁路長の変
化も無く、インダクタンスＬ、Ｑ値の変化は生じない。

しかしながら、平面コイルとそれを囲む磁性体との距離
が近いと、磁束は磁性体の中を通るので磁路長が短くな
ることと、磁性体の透磁率のために定周波数側のインダ
クタンスは増加し、遮断周波数は低下する。従って、こ
のようなことかある場合には、平面コイルの特性をその
まま活かすことができない。

一般には、スパイラルコイルの磁束はスパイラルコイル
からスパイラルコイルの一辺の長さの約半分位にまで及
ぶ。このため、スパイラルコイルの特性を保つにはシー
ルド用に設ける磁性体の覆いとスパイラルコイルの距離
を、スパイラルコイルの一辺の長の１／４よりも大きく
保つ必要がある。

また、円形状スパイラルコイルの場合にはシールド用に
設ける磁性体の覆いと、このスパイラルコイルの距離を
少なくともこのスパイラルコイルの半径の半分よりも大
きく保つ必要がある。

また、スパイラルコイルとシールド用に設ける磁性体の
覆いの距離を、スパイラルコイルの一辺の長さ（または
、スパイラルコイルの外径が円形の場合にはその直径）
の１割程度にした場合には、インダクタンスは磁性体の
覆いが無い場合の２倍程度の値になる。つまり、インダ
クタンスの値をスパイラルコイルの値の２倍以内に抑さ
えるためには、フィルと磁性体の覆いとの距離をスパイ
ラルコイルの一辺の長さ（又は直径）の１割以上に保つ
必要がある。

このように、目的に応じてスパイラルフィルとそれを囲
む磁性体の距離を、スパイラルコイルの外形寸法の１割
〜３割だけ離して用いることが効果的である。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

外形寸法ＩＣ１＋ｍ、巻線数２０．″ｌ？イル線幅２０
０μｍ、コイル線厚１００μｍ、コイル線ピッチ２５０
μｍの正方形状スパイラルコイルを用意した。そして、
スパイラルコイルを囲む磁性体箔には、厚さ２０μ鵡の
パーマロイ泊を用いた。すなわち、パーマロイ泊をを用
いて内側の寸法が、１５ｍｍＸ　１５＋ｏｍＸ　２ｍ−
のケースを作製した。このケースの中央に、上述のスパ
イラルコイルをポリイミド樹脂を用いて設置した。

スパイラルコイルのみの場合について、近くに磁性体が
無い場合、及び１０ａｎＸ１ｍｍ厚の正方形状の鉄板の
上に５　ｉｎ厚のプラスチック板を置き、その上に平面
インダクタを置いた場合、の夫々についてインダクタン
スＬ、Ｑ値の周波数特性を調べ、その結果、第２図（Ａ
）（Ｂ）に示すような特性線を得た。

また、スパイラルコイルを強磁性体で囲んだ場合につい
て、近くに磁性体が無い場合、及び上記鉄板の上に５■
■厚のプラスチック板を介して平面インダクタを置いた
場合、の夫々についてインダクタンスＬ、Ｑ値の周波数
特性を調べ、その結果、第３図（Ａ）（Ｂ）に示すよう
な特性線を得た。

この場合、第２図及び第３図中、平面インダクタの近く
に磁性体が無い場合の結果を、曲線ａによって示し、平
面インダクタを鉄板の上に置いた場合の結果を曲線すに
よって示している。

これらの特性図から明らかなように、スパイラルコイル
を絶縁層を介して磁性体層で囲むことによって、平面イ
ンダクタの近くにある磁性体の影響は殆んど無くなり、
シールドの効果が現われていることが分った。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、外部の磁性体の影
響を受けない高周波領域で使用可能な平面インダクタが
得られ、その工業的価値は大きい。

また、つづら折れ状平面コイルに対しても本発明を適用
すれば、高周波領域において高性能なシールド平面イン
ダクタが得られ、極めて有効なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、平面インダクタにおける磁束の流れを示す説
明図であり、同図（ａ）は、平面インダクタの平面図、
同図（ｂ）〜同図（ｅ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ’　に
沿う断面図、第２図は、コイルのみの場合のインダクタ
ンスＬ、Ｑ値の周波数に対する特性を示す特性図、第３
図は、コイルを強磁性体で囲んで得られる平面インダク
タの場合のインダクタンスＬ、Ｑ値の周波数に対する特
性を示す特性図である。 １・・・スパイラルコイル、２・・・磁性体層、３・・
絶縁層、４・・・磁性体、５・・・磁束の流れ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スパイラル状コイルまたはこれらの積層体で構成された
   平面コイルを磁性体で囲んでなることを特徴とする高周
   波用シールド平面インダクタ。