JPH0629124A

JPH0629124A - 微小コイル装置

Info

Publication number: JPH0629124A
Application number: JP20423292A
Authority: JP
Inventors: Kanichi Nomura; 寛一野村
Original assignee: NOMURA DENKI KK
Current assignee: NOMURA DENKI KK
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】製造が容易で、製造後にインダクタンスの調
整が可能な微小コイル装置を提供する。【構成】プリント基板21上にスパイラル・コイル・パ
タン11を形成する。スパイラル・コイル・パタン11の中
心部11_-1に一端を接続し、他端をプリント基板12上の他
の導電パタン23に接続した導体線12を設ける。スパイラ
ル・コイル・パタン11と導体線12とにより、微小コイル
装置10を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微小インダクタンスを得
るための微小コイル装置、特にプリント基板上にパター
ニング形成された微小コイル・パタンを含む微小コイル
装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板上に各種の能動、受動チッ
プ部品を搭載して種々の電子回路を実現するに際し、要
すれば数nHオーダの微小インダクタンスを得るために、
当該プリント基板上にパターニング形成された微小コイ
ル装置が良く用いられる。その中で代表的なものは、い
わゆるスパイラル・コイルと呼ばれる微小コイル装置で
ある。もっとも、装置とは言っても、従前のこうしたス
パイラル・コイル等は、プリント基板上の適当なる面積
領域上に形成された渦巻き状の導体パタンによってのみ
構成されている。また、俗にＵ字コイル等と呼ばれる微
小コイル装置もあるが、これは、中間導体パタンが完全
な渦巻きを形成せず、半円状ないしはＵ字状をなすに留
まった結果であるので、やはりスパイラル・コイルの一
種と考えることもできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従前の
微小コイル装置は、実質的にはプリント基板上に設けら
れている導体箔のエッチング処理によってのみ簡易に製
造でき、目標とするインダクタンスを得るための渦巻き
パタンの巻回数や、渦巻きを構成する導体パタン幅、導
体長さ等も、比較的簡単に紙上の設計でなし得る。しか
し、その一方で、本質的かつ致命的な欠点があり、プリ
ント基板上に所定のコイル・パタンを形成してしまう
と、最早そのインダクタンスを簡単には微調整できな
い。精密なトリミング装置の使用等は、この種のスパイ
ラル・コイルを用いて構成される回路モジュールの製造
には馴染まないし、仮に使用可能であっても、そうした
トリミング作業は極めて時間が掛かり、かつ、製品コス
トへの跳ね返りが大きくなってしまう。

【０００４】本発明はこの点に鑑み、従前の微小コイル
装置に見られる設計、製造の容易性を損なうことなく、
その欠点を補い、製造後にもインダクタンスを簡単に調
整できる微小コイル装置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、プリント基板上にパターニング形成され、第
一端部パタンから中間導体パタンを経て第二端部パタン
に至る微小コイル・パタンのみではなく、この微小コイ
ル・パタンに加え、長さを有する導体線も有する微小コ
イル装置を提案し、特に、当該導体線の一端は微小コイ
ル・パタンの第一、第二端部パタンのいずれか一方に対
し電気的かつ物理的に接続固定し、他端はプリント基板
上に形成された他の導体パタンに対し電気的かつ物理的
に接続固定すると共に、導体線の両端の間の長さ部分
は、プリント基板の上方空間に位置させる。

【０００６】本発明ではまた、上記の微小コイル・パタ
ンがスパイラル・コイル・パタンである微小コイル装置
も提案するが、この場合はさらに、導体線の一端を、ス
パイラル・コイル・パタンの中心部である第一端部パタ
ンに対し電気的かつ物理的に接続固定した上で、当該導
体線の両端の間の長さ部分は、スパイラル・コイル・パ
タンの中間導体パタンである渦巻き状導体パタンの上を
渡し越させた微小コイル装置も提案する。

【０００７】

【実施例】図１には、本発明に従って構成された望まし
い一実施例としての微小コイル装置10が示されており、
同図(A) は平面図、同図(B) は同図(A) 中のＢ−Ｂ線に
沿う断面端面図である。

【０００８】本発明による微小コイル装置10は、従前の
微小コイル・パタンに相当する微小コイル・パタン11
と、新たに追加した導体線12とから構成されるが、図示
実施例の場合、微小コイル・パタン11は、既述した従来
のスパイラル・コイルにおけるパタンと同様となってい
る。換言すれば、この実施例で用いられている微小コイ
ル・パタン11は、スパイラル・コイル・パタン11であ
る。

【０００９】スパイラル・コイル・パタン自体は、プリ
ント基板21上の導体箔を通常の仕方で所定のパタンに従
いエッチング処理することにより、第一端部パタンとし
ての中心部11_-1から、中間導体パタンとしての渦巻き状
の導体パタン11_-2を経た後、第二端部パタンとしての外
周端部11_-3に至る平面形状の導体パタンとして得られ
る。しかし従来は、例えば中心部11_-1にスルーホールを
設け、これを例えば図１(B) に示されているプリント基
板21の裏面導体（通常、グランドプレーン）22に対して
導通を取り、外周端部11_-3の方はプリント基板上の同一
平面上にあって他の導体パタンないし回路ノードに接続
を取っていたため、そのインダクタンスを微調整する余
地は全くなかった。

【００１０】ところが、本発明による微小コイル装置10
では、単にスパイラル・コイル・パタン11によってのみ
構成されているのではなく、スパイラル・コイル・パタ
ン11の中心部11_-1にその一端を例えば半田付けにより電
気的、物理的に固定して立ち上がった導体線12をも有し
ている。半田付けの模様は図１(A) 中に模式的に示して
いるが、この導体線12の実質的な長さ部分はさらに、ス
パイラル・コイル・パタン11の渦巻き状導体パタン11_-2
の上方を渡し越した後、プリント基板上に形成されてい
る他の導体パタン23に対し、例えば半田付け等により、
その他端が電気的、物理的に固定されている。

【００１１】そのためまず、当該導体線12の長さを調整
すると、スパイラル・コイル・パタン11の外周端部11_-3
と、導体パタン23に接続した当該導体線12の上記他端と
の間のインダクタンス、すなわち、本発明の微小コイル
装置10としての全インダクタンスが微妙に変化する。一
般に長くすればインダクタンスは大きくなり、短くすれ
ば小さくなる。

【００１２】また、導体線12はその両端がプリント基板
21の表面上に位置するが、当該両端の間の実質的な長さ
部分はプリント基板21の上方空間に位置しており、特に
スパイラル・コイル・パタン11の渦巻き状導体パタン11
_-2の上を渡り越えている。したがって、この両端の間の
導体線部分は、図１(A) 中に模式的な矢印＋，−で示し
ているように、例えば人の指等でも簡単に、いずれかの
方向に傾けてやることができる。正確に言えば、導体線
12の両端を含みプリント基板21に垂直な面に対し、当該
導体線長さ部分がその両端を支点として傾く方向及び程
度は、これを簡単に変えることができる。

【００１３】そして、このような傾きの方向及びその程
度を可変すると、これに応じて、スパイラル・コイル・
パタンの外周端部11_-3と導体線12の上記他端との間に得
られる本発明微小コイル装置としての全インダクタンス
を、増減いずれの方向にも調整することができる。導体
線12を傾けた結果、一般に真上から見てスパイラル・コ
イル・パタン11の巻き方向に整合するように導体線12が
弧を描く場合には全インダクタンスは増える方向とな
り、逆ならば逆の結果となる。図１(A) の場合には若
干、−方向に傾いている状態で示されている。

【００１４】このような調整法は、微小コイル・パタン
11としてスパイラル・コイル・パタン以外のパタン、例
えばＵ字パタンなどを用いたときにも有効である。た
だ、スパイラル・コイル・パタン11の方が、上記のよう
に巻回方向に対しての導体線12の傾き方向の整合如何に
よる変化が大きく出る傾向にある。

【００１５】もちろん、上記した導体線12の長さの調整
と傾きに関する調整は併用することができるが、長さは
一定として、傾きの方向及び程度によってのみ、インダ
クタンスを調整する方がより実用的である。調整パラメ
ータが多くなり過ぎるということもあるが、例えば導体
線12の長さを長くすると、固定された導体線両端の位置
が決まっている限り、プリント基板の上方空間に位置す
る導体線12がプリント基板表面から上方空間に立ち上が
る高さ寸法は当然に大きくなる。したがって、簡単に言
えば嵩張ってしまい、本発明微小コイル装置を用いた電
子回路モジュールの容積を増すことになる。これに対
し、傾けることでインダクタンスを調整する方法では、
むしろ、傾ける程、プリント基板21の上方空間に位置す
る導体線12はプリント基板表面に近付くことになるの
で、特に小型な電子回路モジュールを提供する上で望ま
しいことになる。

【００１６】小型化につき考えるならば、図示実施例の
ように、導体線12がスパイラル・コイル・パタン11の中
間導体パタンである渦巻き状導体パタン11_-2の上方を渡
し越していることは、スペース・ファクタ的に見ても望
ましい。平面的に見ると、スパイラル・コイル・パタン
11に要する専有面積領域内に、本発明により追加された
導体線12も、殆ど全て収めることができるからである。

【００１７】なお、以上のようにして、本発明により得
られる微小コイル装置10のインダクタンスを調整したな
らば、図示はしていないが、このこと自体は公知の小物
部品固定手法と同様に、必要に応じパラフィン等の適当
なる固定剤により、導体線12が物理的に動かないように
固定しても良い。

【００１８】図２には、本発明の効果を実証するため、
実際に本発明に従って構成された微小コイル装置10を有
する電圧制御発振器（ＶＣＯ）の回路図が示されてい
る。回路構成自体は公知既存の回路構築法に従うもので
特に記すべき点はない。換言すれば、図中の可変インダ
クタンス12を短絡し、固定インダクタンス11のみとすれ
ば、それはそのまま、従来のＶＣＯ構成の一例となる。
もちろん、固定インダクタンス11は従来の微小コイル・
パタンに相当するもの、したがって、図１に示される本
発明の微小コイル装置10においてはスパイラル・コイル
・パタン11に相当するものであり、対して可変インダク
タンス12は本発明により追加された導体線12である。

【００１９】図示のＶＣＯは二つの能動素子（バイポー
ラトランジスタ）Q1，Q2を有し、接地端子T1と電源端子
T3間に電源電力が与えられた状態で電圧制御入力端子T5
に制御電圧が与えられると、その大きさに応じた周波数
の発振出力信号を出力端子T2に生ずる。これは通常のＶ
ＣＯ機能であるが、これに加えて、図示の回路はさらに
変調入力端子T4も有しており、ここに入力する信号によ
り、出力周波数信号は変調の掛けられた信号となる。こ
れは、図示のＶＣＯが、最近流行のコードレス電話機の
送信部における小型な回路モジュールとしての採用が予
定されているからである。ちなみに、本出願人において
は受信用、すなわち本来のＶＣＯ機能をのみ有するＶＣ
Ｏも予定しているが、その場合にも回路的な基本構成は
殆ど変わりがなく、ただ、変調入力を受けているバリキ
ャップD1のアノードが直接に接地され、変調入力T4と当
該バリキャップD1間のＣＲ回路がない点で相違する位で
ある。

【００２０】しかるに、図１(A) に示されているプリン
ト基板上の回路配置は、実は、図２に示したＶＣＯの一
部である。したがって、図１(A) 中に示されているキャ
パシタ・チップC1，C2，C3は、それぞれ図２中における
キャパシタンスC1，C2，C3に相当し、図１(A) 中の抵抗
チップR1は、図２中における抵抗R1に相当する。さら
に、図１(A) 中の導体パタン部分T5は図２中の電圧制御
入力端子T5に相当し、本発明の微小コイル装置10におい
て導体線12の他端が接続されている導体パタン23は、同
じく図２中の回路における接続ノード23に相当する。な
お、図１(A) において本発明微小コイル装置10のスパイ
ラル・コイル・パタン外周端部11_-3が接続している少し
広めの導体パタン部分24は、スルーホール25を介し、図
１(B) に示されている裏面導体22に接続された接地パタ
ンである。

【００２１】このような回路構成により、自走発振周波
数の目標値が、415.5MHz,465.5MHz,440.0MHz,487.5MHz
の四種のサンプルを作った。その上で、既述の手法に従
い、微小コイル装置10中の導体線12の傾きの方向及び程
度を可変して、それぞれ発振周波数の可変範囲を測定し
た。こうした周波数領域において必要となる微小コイル
装置としてのインダクタンスはたかだか5nH 程度である
ので、それよりも一桁ないし二桁高い精度で、導体線12
に関する調整に伴うインダクタンス変化範囲を精密に測
定することはかなり難しいが、上述のように、ＶＣＯの
発振周波数の変化として捕えれば、高い精度で本発明の
効果を見ることができる。

【００２２】このような実験の結果、自走発振周波数41
5.5MHzのサンプルでは−15MHz から＋19MHz まで、465.
5MHzのサンプルでは−12MHz から＋18MHz まで、440.0M
Hzのサンプルでは−7MHzから＋23MHz まで、そして487.
5MHzのサンプルでは−9MHzから＋27MHz までの周波数可
変範囲を得ることができた。これは十分な調整範囲であ
る。従来は一旦作ってしまうと周波数の調整は殆ど不能
であったのに比し、本発明の微小コイル装置を用いたこ
との効果は甚だ大きいものがある。製品歩留まりの向上
も著しい。

【００２３】以上、本発明の一実施例に即し説明した
が、図示実施例の場合とは異なり、スパイラル・コイル
・パタン11の外周端部11_-3がホット側となり、導体線12
の他端側がコールド側となっても良い。すなわち、図２
に示されるＶＣＯの回路図中で言えば、固定インダクタ
ンス11と可変インダクタンス12とがその位置を入れ替え
ても良い。

【００２４】またそもそも、すでに述べたように、本発
明に用いる微小コイル・パタンは、上述したスパイラル
・コイル・パタンに限らない。プリント基板上にパター
ニング形成された第一端部パタンと第二端部パタン、そ
れらの間の中間導体パタンを有する微小コイル・パタン
であれば、本発明による改良の対象とすることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると、主たる構成要素として
プリント基板上にパターニング形成された微小コイル・
パタンを含む微小コイル装置であるが、その製作後にも
簡単にインダクタンスの微調整が行える微小コイル装置
を提供することができる。したがって、この種の微小コ
イル装置を用いて構成される各種電子回路モジュールの
製造に関しても、その製品歩留まりを向上し、廉価なも
のを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された一実施例としての微
小コイル装置を平面構成と断面構成で説明する概略構成
図である。

【図２】本発明に従って構成された微小コイル装置の使
用例を示す電圧制御発振器の回路図である。

【符号の説明】

10 全体としての本発明微小コイル装置 11 微小コイル・パタンの一例としてのスパイラル・
コイル・パタン 11_-1 第一端部パタンとしてのスパイラル・コイル・パ
タン中心部 11_-2 中間導体パタンとしての渦巻き状導体パタン 11_-3 第二端部パタンとしてのスパイラル・コイル・パ
タン外周端部 12 導体線 21 プリント基板 22 プリント基板裏面導体 23 プリント基板上の導体パタン 24 プリント基板上の導体パタン 25 スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板上にパターニング形成さ
れ、第一端部パタンから中間導体パタンを経て第二端部
パタンに至る微小コイル・パタンと，長さを有する導体
線と，を有し；該導体線の一端は上記微小コイル・パタ
ンの上記第一、第二端部パタンのいずれか一方に対し電
気的かつ物理的に接続固定し、他端は上記プリント基板
上に形成されている他の導体パタンに対し電気的かつ物
理的に接続固定すると共に；該導体線の上記両端の間の
上記長さ部分は、上記プリント基板上の空間に位置させ
たこと；を特徴とする微小コイル装置。
【請求項２】請求項１記載の微小コイル装置であっ
て；上記導体線の上記長さ部分は、上記微小コイル・パ
タンの上記中間導体パタンの上を渡り越えていること；
を特徴とする微小コイル装置。
【請求項３】請求項１記載の微小コイル装置であっ
て；上記プリント基板上にパターニング形成された上記
微小コイル・パタンは、上記第一端部パタンを中心部、
上記第二端部パタンを外周端部とし、上記中間導体パタ
ンを渦巻き状導体パタンとするスパイラル・コイル・パ
タンであること；を特徴とする微小コイル装置。
【請求項４】請求項３記載の微小コイル装置であっ
て；上記導体線の一端は、上記スパイラル・コイル・パ
タンの上記中心部に対し電気的かつ物理的に接続固定さ
れていること；を特徴とする微小コイル装置。
【請求項５】請求項４記載の微小コイル装置であっ
て；上記導体線の上記長さ部分は、上記スパイラル・コ
イル・パタンの上記渦巻き状導体パタンの上を渡り越え
ていること；を特徴とする微小コイル装置。