JPH09129448A - インダクタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板上の占有面積を削減できるととも
に、簡単な調整を可能とするインダクタを提供する。 【解決手段】 絶縁基板21a 〜21c にワンターンのコイ
ルパターン23a 〜23c を形成し、スルーホール用いてコ
イルパターン23a 〜23c を電気的に接続し、３ターンの
ソレノイド状コイルパターンを形成した配線基板21とす
る。コイルパターン23a 〜23c の内側に位置する、配線
基板21にスルーホール22を形成する。３ターンのソレノ
イド状コイルパターンを形成したスルーホールは、スル
ーホール22の形成と同一の工程で形成する。次に、スル
ーホールパターン22上へ磁性体層26を形成する。このと
き、コイルパターンからの引き出し電極25a,25b 間のイ
ンダクタンスを計測しながら磁性体層26の形成を行い、
所望のインダクタンスが得られた時点で、磁性体層26の
形成を停止し、インダクタンスの調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に絶縁基板上
に平面的に形成するインダクタおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度情報化社会の進展に伴い、通
信分野においては、携帯電話等の移動体通信機器が急速
に普及し、またデータ通信や画像通信が発展してきた。
これらは、今後ますます高速・高機能化、高周波化が進
むことが予想され、また機器の小型化も急速に進むと考
えられる。さらに、情報・映像機器との融合が進むこと
により、データ或いは画像等の情報を送受信するため
の、送受信モジュール、チューナ等も多機能化が進み、
これらをいかに小型・軽量化するかが大きな課題とな
る。

【０００３】送受信モジュール、チューナ等において、
小型化を阻害する１つの要因として、空芯コイルがあ
る。この空芯コイルは、銅線をソレノイド状に形成する
ため、サイズが大きく、全体の容積に大きな影響を与え
る。

【０００４】しかしながら、回路の高周波化が進んだ場
合、大きな容量は必要とされず、例えば絶縁基板上に配
線パターンをスパイラル状に形成する、いわゆる平面イ
ンダクタ等で十分な電気特性が得られる。ただし、より
高い精度が要求されるため、容量値の調整方法等が重要
となってくる。

【０００５】図５を用い、代表的な平面インダクタおよ
びその製造方法について説明する。図５において、アル
ミナ、ガラスエポキシ等の絶縁基板１上に、エッチング
法、印刷等により銅等の配線パターン２を形成する。こ
の配線パターン２を形成するのと同一の工程により、例
えばスパイラル状のコイルパターン３を、絶縁基板１上
または内層面に形成する。このスパイラル状のコイルパ
ターン３を配線パターン２に電気的に接続するため、特
にスパイラル状のコイルパターン３の最内端は、スルー
ホール４ａを通って内層へまたは裏面へ引き出し、さら
にスルーホール４ｂを通って回路パターン２に接続す
る。

【０００６】所望のインダクタンスを得るために、イン
ダクタンス調整用パターンを設ける場合がある。すなわ
ち、図６に示すように、スパイラル状のコイルパターン
３の最外線部の複数箇所から、インダクタンス調整用の
配線パターン５ａ〜５ｄを引き出し、各々を回路接続用
の配線パターン６に接続する。所望のインダクタンスが
得られるコイルパターン３上の調整端子７ａ〜７ｄを求
め、この調整端子７ａ〜７ｄより外側のパターン６に接
続された以外の調整用配線パターンを全て切断して、コ
イルパターンの電流が流れる範囲を変化させ、インダク
タンスの調整を行う。

【０００７】以上述べたように、調整パターン５ａ〜５
ｄを設けることで、インダクタンスの調整は可能である
が、調整パターン５ａ〜５ｄを全て絶縁基板１の表面に
形成しなければならないため、実装密度の低下により基
板面積が大きくなり小型化の妨げとなった。またインダ
クタンスすなわちコイルパターンの電流が流れる範囲の
調整は、形成された調整用パターン５ａ〜５ｄとの調整
７ａ〜７ｄの位置に限定されるため、インダクタンスの
微調整が困難であった。

【０００８】また、基板面積を小型化するために、イン
ダクタの構造はさまざまな工夫がなされているが、その
代表的な例を図７に示す。図７は多層配線基板を用いて
形成した平面インダクタを各層毎に展開した斜視図であ
る。ここでは３層配線基板を例にあげるが、各層を構成
する基材部８ａ〜８ｃの所定の同一箇所に、開口部９ａ
〜９ｃを形成する。次に各層の開口部９ａ〜９ｃの周囲
にワンターンのコイルパターン１０ａ〜１０ｃを形成
し、各々電気的に接続を行う。

【０００９】すなわち、１層目のコイルパターン１０ａ
の端部１１ａからスルーホールを介して、２層目のコイ
ルパターン１０ｂの端部１１ｂへ電気的に接続する。２
層目のコイルパターン１０ｂのもう一方の端部１１ｃか
ら３層目のコイルパターン１０ｃの端部１１ｄへ電気的
に接続する。これにより、１層目に形成された引き出し
電極１２ａと３層目に形成された引き出し電極１２ｂ間
には、３ターンのソレノイド状コイルパターンを形成す
る。

【００１０】このように基板内層を利用して、配線基板
の垂直方向に複数ターンのコイルを形成することによ
り、基板面積を小型化することが可能となる。また、あ
らかじめ形成した開口部９ａ〜９ｃ内へ、鉄芯等のコア
状磁性体１３を配置することで透磁率を増大し、さらに
大容量のインダクタンスを得ることが可能となる。ま
た、磁性体１３の挿入量を変化させることで、インダク
タンスの調整が可能となる。

【００１１】以上述べたように、平面インダクタの内部
にコア状磁性体１３を装着することで、小型で大容量の
インダクタを形成でき、またインダクタンスの調整も可
能となる。しかし、インダクタの形状が小型になるほど
コア状磁性体１３の形状は微細化し、基板内部に装着す
る際に自動化は難しく、さらに所望のインダクタンスが
得られた後に固定が必要なことから、工数が増大すると
いう問題があった。また、コア状磁性体１３は透磁率が
数百以上と非常に大きいことから、挿入量の調整ではイ
ンダクタンスの微調整が困難であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のインダ
クタでは、コア状磁性体を基板内部に装着するために工
数が増大するばかりか、インダクタンスの微調整が困難
であった。

【００１３】この発明は、配線基板上の占有面積を削減
するとともに、簡単にインダクタンスの微調整を行える
インダクタおよびその製造方法を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明によるインダク
タは、絶縁基板と、前記絶縁基板上へ第１の配線パター
ンにより形成されたパターンインダクタと、前記パター
ンインダクタの近傍に形成された、表面に磁性体層を有
する第２の配線パターンとにより構成されることを特徴
とする。

【００１５】また、絶縁基板上へインダクタを形成する
ための第１の配線パターン及び前記第１の配線パターン
の近傍に第２の配線パターンを形成する第１の工程と、
前記第１の配線パターンにより形成されたインダクタの
インダクタンスを計測しながら前記第２の配線パターン
上へ磁性体層を形成してインダクタンスを調整する第２
の工程とからなることを特徴とする。

【００１６】また、絶縁基板上へインダクタを形成する
ための配線パターンを形成する第１の工程と、前記配線
パターンにより形成されたインダクタのインダクタンス
を計測しながら前記配線パターンの近傍へメッキ法を用
いて磁性体層を形成してインダクタンスを調整する第２
の工程とからなることを特徴とする。

【００１７】このように構成したことにより、製造プロ
セスを変更することなく、インダクタの近傍に微細構造
で磁性体を配置することが可能となり、最小限の工数で
絶縁基板のサイズの削減および実装密度の向上が可能と
なる。また、磁性体を薄い膜状に形成しながらインダク
タンスの調整を行うため、インダクタンスの微調整が可
能である。配線基板の占有面積を削減し、より簡単にイ
ンダクタンスの微調整を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１および
図２を用い、この発明の一実施の形態について説明す
る。図１は配線基板のインダクタ形成部を各層毎に展開
した斜視図を、図２は配線基板のインダクタ形成部の断
面図を示している。

【００１９】この実施の形態ではアルミナ、ガラスエポ
キシ材等の２１ａ〜２１ｃの絶縁基板に、それぞれワン
ターンのコイルパターン２３ａ〜２３ｃを形成し、これ
らコイルパターン２３ａ〜２３ｃを電気的に接続すると
ともに、図２に示すように一枚に合わせた配線基板２１
とする。すなわち、絶縁基板２１ａのコイルパターン２
３ａの端部２４ａからスルーホールを介して絶縁基板２
１ｂのコイルパターン２３ｂの端部２４ｂへ電気的に接
続し、絶縁基板２１ｂのコイルパターン２３ｂの他端部
２４ｃからスルーホールを介して絶縁基板２１ｃのコイ
ルパターン２３ｃの端部２４ｄへ電気的に接続する。こ
れにより、絶縁基板２１ａに形成された引き出し電極２
５ａと絶縁基板２１ｃに形成された引き出し電極２５ｂ
間には３ターンのソレノイド状コイルパターンを形成す
る。

【００２０】コイルパターン２３ａ〜２３ｃの内側に位
置して、エッチング法等により銅等のスルーホール２２
を形成する。コイルパターン２３ａ〜２３ｃを電気的に
接続して形成された、３ターンのソレノイド状コイルパ
ターンは、スルーホール２２の形成と同一の工程に形成
する。

【００２１】次に、図２に示すように、スルーホールパ
ターン２２上へメッキ法等によりニッケル（Ｎｉ）等の
磁性体層２６を形成する。このとき、コイルパターンか
らの引き出し電極２５ａ、２５ｂ間のインダクタンスを
計測しながら磁性体層２６の形成を行い、所望のインダ
クタンスが得られた時点で、磁性体層２６の形成を停止
することで、インダクタンスの調整を行うことができ
る。

【００２２】ここで、図１の実施の形態で用いたインダ
クタの効果について調べたので以下に記載する。インダ
クタの効果の確認のため、図１の実施の形態で用いたイ
ンダクタの構造をモデル化し、有限要素法による電磁界
解析を行なった。実際の解析モデルは、絶縁基板中のコ
イル（径：２ｍｍ、パターン幅：０．２ｍｍ、パターン
厚：０．１ｍｍ）の内部の、コイルから１０μｍ離れた
位置にリング状に磁性体層（１ｍｍ厚，μ＝６００）を
配置した場合とし、磁性体層の幅をパラメーターとして
インダクタンスを求めた。磁性体層の幅０ｍｍ（磁性体
層を配置しない場合）のときのインダクタンスは約１２
０ｎＨであり、これに対し磁性体層の幅２０μｍでイン
ダクタンスは５０％増、１００μｍで５５％増、７００
μｍで５９％増となった。

【００２３】このように、磁性体層が２０μｍと非常に
薄い場合でも、コイルパターンにできるだけ近い位置に
形成することで、インダクタンスを上げるのに十分な効
果が得られ、また磁性体の厚さを変えることでインダク
タンスの微調整が可能であることが解析結果から証明さ
れた。

【００２４】以上説明したように、この実施の形態で
は、インダクタの透磁率を増大させることができ、イン
ダクタの占有面積を増大することなく、最小限の工数で
大容量のインダクタンスを得ることが可能となり、絶縁
基板のサイズの削減および実装密度を向上することがで
きる。また、磁性体を薄い膜状に形成しながらインダク
タンスの調整を行うため、インダクタンスの微調整が可
能となる。

【００２５】なお、従来例で記載したような、インダク
タの内部にコア状磁性体を配置した場合と比較すると、
この実施の形態の構造では高い透磁率は得られず、イン
ダクタンスの値は小さくなる。しかし、周波数帯域が例
えばＧＨｚ帯域のように高くなった場合は、大容量のイ
ンダクタンスが要求されず、インダクタンスの精度が要
求されるため、より効果的であることがわかる。

【００２６】なお、ここではスルーホールパターン２２
は１個だけ形成した例を示したが、このスルーホールパ
ターン２２は、複数個形成されていても構わない。ま
た、磁性体層２６を形成するために、下地電極としてス
ルーホールパターン２２を設けたが、これは安定した磁
性体層２６を得るためには電解メッキ法による形成が適
しているためであり、この位置にスルーホールパターン
２２を設けずに、無電解メッキ法等により磁性体層２６
を形成してもよい。また、ここでのスルーホールパター
ン２２は、電気的に接続されない構造となっているが、
回路に接続されていても構わない。さらに、インダクタ
の形状として、配線基板２１に対して垂直方向にソレノ
イド状コイルパターンを形成した例を説明したが、イン
ダクタの形状はこの形状に限るものではない。

【００２７】次に、図３および図４を用い、この発明の
他の実施の形態について説明する。この実施の形態で
は、配線基板として４層配線基板を用いた。図３は配線
基板のインダクタ形成部を２層毎に展開した斜視図を、
図４は配線基板のインダクタ形成部の断面図をそれぞれ
示している。

【００２８】図３に示すように、絶縁基板２７の１層目
２７ａに、非接触状態の複数の配線パターン２８〜３１
を平行に並設して形成する。また、絶縁基板の４層目２
７ｄに、非接触状態の複数の配線パターン３２〜３６
を、１層目２７ａに形成した配線パターン２８〜３１と
同形状で平行にかつ傾斜を持たせて並設して形成する。
配線パターン２８の一端２８ａは、配線パターン３２の
一端３２ａ、他端２８ｂは配線パターン３３の３３ｂに
接続可能な位置関係に配置してある。同様に配線パター
ン２９の一端２９ａは、配線パターン３３の一端３３
ａ、他端２９ｂは配線パターン３４の３４ｂに接続可能
な位置関係に、配線パターン３０の一端３０ａは、配線
パターン３４の一端３４ａ、他端３０ｂは配線パターン
３５の３５ｂに接続可能な位置関係に、配線パターン３
１の一端３１ａは、配線パターン３５の一端３５ａ、他
端３１ｂは配線パターン３６の３６ｂに接続可能な位置
関係に、それぞれ配置してある。これらの端子同志は、
それぞれスルーホールを介して電気的に接続され、配線
パターン３２の他端３２ｂと配線パターン３６の他端３
６ａはそれぞれスルーホール３７、３８を介して１層目
２７ａに形成された引き出し電極３９、４０に電気的に
接続する。このような構造にすることにより、引き出し
電極３９、４０間には、配線基板２７の水平方向に５タ
ーンのソレノイド状のコイルパターンを形成する。ま
た、２層目２７ｂ、３層目２７ｃの配線パターン２８〜
３１、配線パターン３２〜３６にそれぞれ対応する位置
には、配線パターン４１、４２をそれぞれ形成する。

【００２９】このような構造にすることにより、図１に
て説明した実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００３０】この実施の形態において、配線パターン４
１、４２は電気的に接続されない構造となっているが、
回路に接続されていても構わない。配線パターン４１、
４２上へメッキ法等によりニッケル（Ｎｉ）等の磁性体
層４３、４４を形成する。なお、ここでは磁性体層４
３、４４を形成するための配線パターンは２本形成した
場合について説明したが、これは何本形成されていても
構わない。配線基板の垂直方向、水平方向にそれぞれソ
レノイド状コイルパターンを形成する例を説明してきた
が、その他例えば配線基板表面または内層面にスパイラ
ル形状を有するインダクタを形成し、内部からの引き出
しパターン上へ磁性体層を形成しても同様の効果が得ら
れる。

【００３１】また、これまでの説明の中で、磁性体層を
形成する位置は全てインダクタの内部を例にして説明し
てきたが、この位置はインダクタの周囲であっても同様
の効果を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
インダクタの占有面積を削減することができ、インダク
タが形成される絶縁基板のサイズの削減および実装密度
を向上することができる。また、簡単な製造プロセス
で、精度のよい調整が可能なインダクタを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を説明するための分解
斜視図。

【図２】組み立てられた図１の要部の断面図。

【図３】この発明の他の実施の形態を説明するための分
解斜視図。

【図４】組み立てられた図３の要部の断面図。

【図５】従来の平面インダクについて説明するための正
面図。

【図６】図５の平面インダクに調整機能を持たせた状態
を説明するための正面図。

【図７】もう一つの従来の平面インダクについて説明す
るための分解斜視図。

【符号の説明】

２１ａ〜２１ｃ，２７…絶縁基板、２３、２８〜３６…
コイルパターン、２６、４３、４４…磁性体。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と、 前記絶縁基板上へ第１の配線パターンにより形成したパ
   ターンインダクタと、 前記パターンインダクタの近傍に形成した、表面に磁性
   体層を有する第２の配線パターンとにより構成されるこ
   とを特徴とするインダクタ。
2. 【請求項２】 前記パターンインダクタは、前記絶縁基
   板の１層または複数層に形成された少なくとも１個のイ
   ンダクタをそれぞれ電気的に接続した形状を有し、前記
   第２の配線パターンは少なくとも１個のスルーホールパ
   ターンであることを特徴とする請求項１記載のインダク
   タ。
3. 【請求項３】 前記パターンインダクタは、前記絶縁基
   板の少なくとも２つの層にそれぞれ形成されたインダク
   タの一部を形成する配線パターンの所望箇所が電気的に
   接続された形状を有し、前記第２の配線パターンは１本
   または複数本の配線パターンであることを特徴とする請
   求項１記載のインダクタ。
4. 【請求項４】 前記パターンインダクタは、前記絶縁基
   板の少なくとも１層に形成されたスパイラル形状を有
   し、前記第２の配線パターンは、前記スパイラル形状を
   有するパターンインダクタの内部からの引き出しパター
   ンであることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
5. 【請求項５】 前記第２の配線パターンは、前記第１の
   配線パターンであるパターンインダクタの内部に形成し
   てなることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
6. 【請求項６】 前記第２の配線パターンは、前記第１の
   配線パターンであるパターンインダクタの周囲に形成し
   てなることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
7. 【請求項７】 絶縁基板上へインダクタを形成するため
   の第１の配線パターン及び前記第１の配線パターンの近
   傍に第２の配線パターンを形成する第１の工程と、 前記第１の配線パターンにより形成されたインダクタの
   インダクタンスを計測しながら、前記第２の配線パター
   ン上へ磁性体層を形成してインダクタンスを調整する第
   ２の工程とからなることを特徴とするインダクタの製造
   方法。
8. 【請求項８】 絶縁基板上へインダクタを形成するため
   の配線パターンを形成する第１の工程と、 前記配線パターンにより形成されたインダクタのインダ
   クタンスを計測しながら前記配線パターンの近傍へメッ
   キ法により磁性体層を形成してインダクタンスを調整す
   る第２の工程とからなることを特徴とするインダクタの
   製造方法。