JPH04372104A

JPH04372104A - 高周波インダクタ

Info

Publication number: JPH04372104A
Application number: JP14914191A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Senda; 正勝千田; Yasuhiro Koshimoto; 越本　泰弘
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1992-12-25

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域まで共振す
ることなく動作する高周波インダクタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、大きなインダクタンスを示し、か
つ高周波領域まで共振することなく動作するマイクロイ
ンダクタの要求が高まっている。従来、このようなイン
ダクタとしては、図４に示すようなつづら折れ型（メア
ンダ）構造のインダクタが知られている。このインダク
タの構成において、１はライン、２は電極である。ライ
ン１の構造としては、図５に示すように、非磁性金属体
３のみによって構成されるもの、あるいは、図６に示す
ように、非磁性金属体３を挟むように軟磁性体４をライ
ン１の表面全体に接着させた構造をなすものが考案され
ている（松木英敏日本応用磁気学会誌　　Ｖｏｌ．１４
，Ｎｏ．５，６８９，１９９０）。

【０００３】このようなインダクタの共振周波数ｆｒは
、インダクタンスをＬ，浮遊容量をＣｓとすると、ｆｒ
＝１／｛２π（ＬＣｓ）１／２｝　　…（１）の式で表
される。ここで浮遊容量Ｃｓは主に、図４で示されるつ
づら折れのライン１間で生じている。

【０００４】図５で示されるインダクタでは、インダク
タンスＬを増加させるためには、図４のつづら折れの本
数Ｎを増やす必要がある。しかし、その本数Ｎを増やす
と浮遊容量Ｃｓも増加することになり、（１）式により
共振周波数ｆｒが低下して高周波での動作が困難となる
。

【０００５】これを改善したものが図６のインダクタで
あり、この図６に示されるインダクタでは、軟磁性体４
の付加によりインダクタンスＬが増加するため、図５に
示されるインダクタと同じ大きさのインダクタンスＬを
実現するのに要するつづら折れ本数Ｎを減らすことがで
きる。従って、浮遊容量Ｃｓは低下し、共振周波数ｆｒ
も図５のインダクタと比較して高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、軟磁性体が
磁化すると、磁化と逆方向に反磁場が生じる。この反磁
場の大きさは軟磁性体の形状に依存し、太くて短い形状
では大きく、一方細くて長い形状ではほとんど零となる
。図６に示されるインダクタでは、磁化方向はライン１
の幅Ｗ方向であり、つづら折れのライン１の長さをｌと
してＷ≪ｌとなる形状のため、軟磁性体４は大きな反磁
場を受けることになる。そのため、軟磁性体４の本来の
透磁率が数千であっても、見かけ上の透磁率は数十から
数百程度に低下し、軟磁性体４を非磁性金属体３に付加
した効果が十分に発揮されない。従って、図６のインダ
クタにおいても、十分大きなインダクタンスを実現する
には、つづら折れ本数Ｎをある程度増やす必要があり、
共振周波数ｆｒはあまり高くならないという欠点がある
。以上のように従来のインダクタでは、大きなインダク
タンスを持った状態で、十分高周波まで動作することが
困難であるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、十分大きなインダクタ
ンスを持ち、かつギカヘルツ以上というような高い周波
数領域まで動作する高周波インダクタを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の高周波インダクタにおいては、非磁性金属
体によりストライプ構造あるいはメアンダ構造の非磁性
金属体ラインを形成し、該非磁性金属体ラインの表面に
前記非磁性金属体を挟むように短冊状の軟磁性体を複数
接着するか、または該非磁性金属体ラインの表面に前記
非磁性金属体の周囲を１周するように軟磁性体を接着し
たことを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の高周波インダクタでは、非磁性金属体
ラインにインダクタンスを増加させる目的で付加する軟
磁性体の形状を短冊状あるいはその非磁性金属体ライン
を１周する形状とすることにより、反磁場の発生を抑え
て透磁率の低下を阻止し、目的通りに十分大きなインダ
クタンスを実現する。これにより、インダクタンスを増
加させるためのメアンダ（つづら折れ）構造におけるつ
づら折れの本数を少なくし、あるいはストライプ構造を
可能とし、非磁性金属体ライン間に発生する浮遊容量を
減じて共振周波数を高め、高い周波数領域まで動作可能
としている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例のインダクタ
を構成するラインの構造を示す斜視図であって、ストラ
イプ構造もしくは図４に示したメアンダ（つづら折れ）
構造の一部分を示している。本実施例の構造において、
３はライン状に形成された非磁性金属体、４は軟磁性体
である。本実施例は、ストライプ構造あるいはメアンダ
構造をなすラインを非磁性金属体３で形成し、その非磁
性金属体３を挟むように短冊状の軟磁性体４をその非磁
性金属体３の表面のライン方向に複数接着させた構造を
なしている。

【００１２】図２は本発明の第２の実施例のインダクタ
を構成するラインの構造の一部分を示す斜視図である。本実施例の構造においても、３はライン状に形成された
非磁性金属体、４は軟磁性体を示す。また、本実施例で
も、非磁性金属体３のラインは、ストライプ構造あるい
はメアンダ構造をなしている。本実施例では、第１の実
施例のような短冊状の軟磁性体４が両端で連続するよう
にし、非磁性金属体３の周囲を１周するように、軟磁性
体４を非磁性金属体３表面に接着させた構造としている
。

【００１３】以上のように構成した実施例の動作および
作用を述べる。

【００１４】軟磁性体をこのような構造とし、その短冊
状の軟磁性体の形状を細く長い形状、即ち幅Ｗと長さｌ
ｍの間に、ｌｍ≪Ｗ　　…（２）が成り立つような形状にすると、軟磁性体４は反磁場の
影響をほとんど受けなくなり、透磁率も低下せず、軟磁
性体４を付加した効果が十分発揮されて、インダクタン
スを大きくすることができることになる。従って、本実
施例では、メアンダ構造におけるつづら折れの本数を少
なくしても、あるいはストライプ構造としても、十分に
大きな所望のインダクタンスを得ることができるように
なる。これにより、主につづら折れによるライン間に生
じる前述の（１）式における浮遊容量Ｃｓを小さくする
ことができ、その（１）式から明らかなように、その共
振周波数ｆｒを高い周波数域へ移すことができる。これ
により、本実施例によるインダクタは高い周波数域まで
動作可能となる。

【００１５】以下に、上記作用効果を具体例で示す。こ
こでは、図５，図６で示した従来例と図１に示した第１
の実施例によるインダクタが１メガヘルツにおいて約３
０ナノヘンリのインダクタンスを持つように設計した場
合の、つづら折れの本数Ｎ、共振周波数、およびＱ値を
比較する。但し、図４におけるライン１の長さｌを８ミ
リメートル，そのライン幅Ｗを５００ミクロン，そのラ
イン間隔ｄを５００ミクロンとし、図１における非磁性
金属体３の厚さｔｃを１ミクロン，軟磁性体４の厚さｔ
ｍを１ミクロン，軟磁性体４の短冊状の長さｌｍを２５
ミクロン，同じく短冊状の間隔ｌｃを２５ミクロンとし
た。また、非磁性金属体３には比抵抗１．７２マイクロ
オームセンチの銅（Ｃｕ）を、軟磁性体４には比透磁率
５０００，比抵抗１２０マイクロオームセンチのコバル
トジルコニウム（ＣｏＺｒ）系合金を用いた。

【００１６】図３（ａ）に、図５に示す従来例のインダ
クタのインダクタンスＬと抵抗Ｒの周波数ｆ特性を示す
。図中の各特性曲線に付した矢印は、それぞれの目盛軸
を指示している。１メガヘルツにおいてインダクタンス
３０ナノヘンリを実現するにはつづら折れの本数は１０
本必要となる。この時、浮遊容量は０．２ピコファラッ
ドとなり、２ギガヘルツ付近で共振が生じる。１００メ
ガヘルツにおけるインダクタンスは３０．６ナノヘンリ
、抵抗は２．７８オームであり、この時Ｑは次式Ｑ＝２
πｆＬ／Ｒ　　…（３）により、６．９となる。

【００１７】図３（ｂ）に、図６に示す従来例のインダ
クタのインダクタンスＬと抵抗Ｒの周波数ｆ特性を示す
。この場合、発生する反磁場のため、見かけ上の比透磁
率は５００に低下する。１メガヘルツ，３０ナノヘンリ
を実現するにはつづら折れ本数は５本必要となり、この
時浮遊容量は０．１ピコファラッドとなる。共振周波数
は約２．５ギガヘルツであり、１００メガヘルツでのイ
ンダクタンスは２８．８ナノヘンリ、抵抗は１．３８オ
ーム、よってＱは１３．６となる。

【００１８】図３（ｃ）に、図１に示す本実施例のイン
ダクタのインダクタンスＬと抵抗Ｒの周波数ｆ特性を示
す。前述したように、本実施例では、反磁場の影響をほ
とんど無視できるため、比透磁率は本来の５０００のま
まであり、つづら折れ本数１本すなわちストライプ構造
のラインのみで１メガヘルツ，３０ナノヘンリが実現さ
れる。ストライプ構造では、構造上、ライン間に生じる
浮遊容量はゼロとなるが、実際には空間に有限の浮遊容
量が生じ、この場合０．００５ピコファラッドであった
。図３（ｃ）に見られるように、共振周波数は１０ギガ
ヘルツ以上となり、また１００メガヘルツでのインダク
タンスＬは２９．６ナノヘンリ、抵抗Ｒは０．２７５オ
ーム、Ｑは６７．６となる。なお、ほとんどの周波数で
抵抗は１オーム以下であるため、図３（ｃ）では、抵抗
のデータは１０ギガヘルツ付近に現れるだけである。

【００１９】これらの特性を表１にまとめると次の通り
である。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表によっても明らかなように、本実施
例によるインダクタは、従来例によるインダクタに比べ
て、大きなインダクタンスを持ったまま共振周波数を高
くすることができるという改善が可能である。

【００２２】なお、図２の第２の実施例では、軟磁性体
が短冊状となっている例を示したが、この軟磁性体が図
４に示すｌ方向に連続的につながっていても構わない。このように本発明は、その主旨に沿って種々に応用され
、種々の実施態様を取り得るものである。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
高周波インダクタは、大きなインダクタンスを持ったま
ま、共振周波数を高くすることができるため、高周波動
作が可能であるという利点がある。また、同じ大きさの
インダクタンスを得るのに従来のものと比較し、つづら
折れの本数が少なくて済むため、抵抗が下がることによ
る高Ｑ化および部品のマイクロ化が可能になるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のインダクタのライン構
造を示した斜視図

【図２】本発明の第２の実施例のインダクタのライン構
造を示した斜視図

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記第１の実施例の
インダクタの特性を従来例のインダクタの特性との比較
で示した図

【図４】メアンダ構造のインダクタの全体を示す斜視図

【図５】第１の従来例のライン構造を示す斜視図

【図６
】第２の従来例のライン構造を示す斜視図

【符号の説明】

１…ライン、２…電極、３…非磁性金属体、４…軟磁性
体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　非磁性金属体によりストライプ構造あ
るいはメアンダ構造の非磁性金属体ラインを形成し、該
非磁性金属体ラインの表面に前記非磁性金属体を挟むよ
うに短冊状の軟磁性体を複数接着したことを特徴とする
高周波インダクタ。
【請求項２】　　非磁性金属体によりストライプ構造あ
るいはメアンダ構造の非磁性金属体ラインを形成し、該
非磁性金属体ラインの表面に前記非磁性金属体の周囲を
１周するように軟磁性体を接着したことを特徴とする高
周波インダクタ。