JPH11233345A - インダクタンス素子及び無線端末装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高インダクタンスを有し、小型で
生産効率がよいインダクタンス素子及び無線端末装置を
提供することを目的としている。 【解決手段】 基台１１と、基台１１上に設けられた導
電膜１２と、導電膜１２に設けられたスパイラル状の溝
１３とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたとき
に、 Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜１
２の巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜５０ターン
／ｍｍとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信などの
電子機器に用いられ、特に高周波回路等に好適に用いら
れるインダクタンス素子及び無線端末装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１８は従来のインダクタンス素子を示
す側面図である。図１８において、１は四角柱状また
は、円柱状の基台、２は基台１の上に形成された導電
膜、３は導電膜２に設けられた溝、４は導電膜３の上に
積層された保護材である。

【０００３】この様な電子部品は、溝３の間隔などを調
整することによって、所定の特性に調整する。

【０００４】先行例としては、特開平７−３０７２０１
号公報，特開平７−２９７０３３号公報，特開平５−１
２９１３３号公報，特開平１−２３８００３号公報，実
開昭５７−１１７６３６号公報，特開平５−２９９２５
０号公報，特開平７−２９７０３３号公報等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな構成では、高いインダクタンスを実現することはで
きず、素子の適応範囲を広くすることはできなかった。
また、無理に高いインダクタンスを実現するために巻数
をむやみに増やすと、断線などが発生し、歩留まりが非
常に悪くなっていた。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、高いインダクタンスを実現でき、しかも製造歩留ま
りを向上させることができるインダクタンス素子及び無
線端末装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基台上に設け
られた導電膜と、導電膜に設けられたスパイラル状の溝
とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜５０ターン／ｍ
ｍとした。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に係る発明は、基台と、
前記基台上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けら
れたスパイラル状の溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高
さＬ３としたときに、 Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜５０ターン／ｍ
ｍとした事によって、小型で、高いインダクタンスを有
する事が可能になるとともに、断線などの不具合が生じ
ず、量産的にも優れた構成となる。

【０００９】請求項２に係る発明は、基台と、前記基台
上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けられたスパ
イラル状の溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３と
したときに、 Ｌ１＝１．５〜１．７ｍｍ Ｌ２＝０．７〜０．９ｍｍ Ｌ３＝０．７〜０．９ｍｍ のサイズを有しており、しかも１２０ｎＨ以上のインダ
クタンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜
の巻回部の巻回密度を１８ターン／ｍｍ〜５０ターン／
ｍｍとした事によって、小型で、非常に高いインダクタ
ンスを有することが可能となり、断線などが生じずに量
産的にも非常に優れた構成となる。

【００１０】請求項３に係る発明は、基台と、前記基台
上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けられたスパ
イラル状の溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３と
したときに、 Ｌ１＝０．９〜１．１ｍｍ Ｌ２＝０．４〜０．６ｍｍ Ｌ３＝０．４〜０．６ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜３０ターン／ｍ
ｍとした事によって、非常に小型で、しかも高いインダ
クタンスを有することが可能となり、断線などが生じず
に量産的にも非常に優れた構成となる。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１〜３にお
いて、導電膜の膜厚を５μｍ〜２０μｍとした事によっ
て、リーク発生率を極めて小さくすることができ、しか
も直流抵抗が大きくなったり、Ｑ値が劣化することを防
止できる。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１〜４にお
いて、溝と溝で挟まれた導電膜の幅をＰ５、溝自身の幅
をＰ６とした場合、Ｐ５÷Ｐ６の値が、０．８５〜１．
１である事によって、直流抵抗が大きくなったり、Ｑ値
の劣化を防止できる。

【００１３】請求項６に係る発明は、音声を音声信号に
変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力する操
作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手段
と、音声信号を復調して送信信号に変換する送信手段
と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送
信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部
を制御する制御手段を備えた無線端末装置であって、ノ
イズ除去用の素子として、請求項１〜５いずれか１記載
のインダクタンス素子を用いた事によって、高いインダ
クタンスを有し、且つ小型でＱ値の劣化の少なく、しか
も非常に小型の素子でノイズ除去も行うことができるの
で、装置の小型軽量化を行うことができる。

【００１４】図１，図２はそれぞれ本発明の一実施の形
態におけるインダクタンス素子を示す斜視図及び側面図
である。

【００１５】図１において、１１は絶縁材料などをプレ
ス加工，押し出し法等を施して構成されている基台、１
２は基台１１の上に設けられている導電膜で、導電膜１
２は、メッキ法やスパッタリング法等の蒸着法等によっ
て基台１１上に形成される。１３は基台１１及び導電膜
１２に設けられた溝で、溝１３は、レーザ光線等を導電
膜１２に照射することによって形成したり、導電膜１２
に砥石等を当てて機械的に形成されている。１４は基台
１１及び導電膜１２の溝１３を設けた部分に塗布された
保護材、１５，１６はそれぞれ端子電極が形成された端
子部で、端子部１５と端子部１６の間には、溝１３及び
保護材１４が設けられている。なお、図２は、保護材１
４の一部を取り除いた図である。

【００１６】また、本実施の形態のインダクタンス素子
は、５５ｎＨ以上の高いインダクタンスを有し、しかも
インダクタンス素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３は以
下の通りとなっていることが好ましい。

【００１７】Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ（好ましくは
０．６〜１．８ｍｍ） Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ（好ましくは０．２〜１．０
ｍｍ） Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ（好ましくは０．２〜１．０
ｍｍ） （なお、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの寸法誤差は０．
０２ｍｍ以下が好ましい）。

【００１８】Ｌ１が０．５ｍｍ以下であると、必要とす
るインダクタンスを得ることができない。また、Ｌ１が
２．１ｍｍを超えてしまうと、素子自体が大きくなって
しまい、電子回路等が形成された基板など（以下回路基
板等と略す）回路基板等の小型化ができず、ひいてはそ
の回路基板等を搭載した電子機器等の小型化を行うこと
ができない。また、Ｌ２，Ｌ３それぞれが０．２ｍｍ以
下であると、素子自体の機械的強度が弱くなりすぎてし
まい、実装装置などで、回路基板等に実装する場合に、
素子折れ等が発生することがある。また、Ｌ２，Ｌ３が
１．５ｍｍ以上となると、素子が大きくなりすぎて、回
路基板等の小型化、ひいては装置の小型化を行うことが
できない。なお、Ｌ４（段落ちの深さ）は５μｍ〜５０
μｍ程度が好ましく、５μｍ以下であれば、保護材１４
の厚さ等を薄くしなければならず、良好な保護特性等を
得ることができない。また、Ｌ４が５０μｍを超えると
基台の機械的強度が弱くなり、やはり素子折れ等が発生
することがある。

【００１９】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下各部の詳細な説明をする。図３は本発明
の一実施の形態におけるインダクタンス素子に用いられ
る導電膜を形成した基台の断面図、図４は本発明の一実
施の形態におけるインダクタンス素子に用いられる基台
を示す図である。

【００２０】まず、基台１１の形状について説明する。
基台１１は、図３及び図４に示す様に、回路基板等に実
装しやすいように断面が四角形状の中央部１１ａと中央
部１１ａの両端に一体に設けられ、しかも断面が四角形
状の端部１１ｂ，１１ｃによって構成されている。な
お、端部１１ｂ，１１ｃ及び中央部１１ａは断面四角形
状としたが、五角形状や六角形状などの多角形状でも良
い。中央部１１ａは端部１１ｂ，１１ｃから段落ちした
構成となっている。本実施の形態では、端部１１ｂ，１
１ｃの断面形状を略正四角状とすることによって、回路
基板等へのインダクタンス素子を装着性を良好にした。
また、本実施の形態では中央部１１ａに横向きに溝１３
を形成することによって、どのように回路基板等に実装
しても方向性が無いために、取り扱いが容易になる。ま
た、中央部１１ａには素子部（溝１３や保護材１４）が
形成されることとなり、端部１１ｂ，１１ｃには端子部
１５，１６が形成される。

【００２１】なお、本実施の形態では、中央部１１ａ及
び端部１１ｂ，１１ｃをともに略正四角形状としたが、
正五角形状等の正多角形状にしてもよい。さらに、本実
施の形態では、中央部１１ａと端部１１ｃ，１１ｂそれ
ぞれの断面形状を正四角形というように同一にしたが、
異なっても良い。すなわち、端部１１ｂ、１１ｃの断面
形状を正多角形状とし、中央部１１ａの断面形状を他の
多角形状としたり、円形状としても良い。中央部１１ａ
の断面形状を円形とすることによって、良好に溝１３を
形成することができる。

【００２２】さらに、本実施の形態では、中央部１１ａ
を端部１１ｂ，１１ｃより段落ちさせることによって、
保護材１４を塗布した際に、その保護材１４と回路基板
等が接触することなどを防止していたが、特に保護材１
４の厚みや実装される回路基板等の状況（回路基板等の
実装される部分に溝が形成されていたり、回路基板等の
電極部が盛り上がっている等）によって、中央部１１ａ
を段落ちさせなくてもよい。中央部１１ａを端部１１
ｂ，１１ｃから段落ちさせないと、基台１１の構造が簡
単になり、生産性が向上し、さらに中央部１１ａの機械
的強度も向上する。この様に段落ちさせない場合でも、
断面四角形状の四角柱形状としてもよいし、さらに断面
を多角形状とする角柱とすることもできる。

【００２３】また、図４（ａ）に示す様に基台１１の端
部の高さＺ１及びＺ２は下記の条件を満たすことが好ま
しい。

【００２４】 ｜Ｚ１−Ｚ２｜≦８０μｍ（好ましくは５０μｍ） Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μ
ｍ以下）を超えると、素子を基板に実装し、半田等で回
路基板等に取り付ける場合、半田等の表面張力によって
素子が一方の端部に引っ張られて、素子が立ってしまう
というマンハッタン現象の発生する確率が非常に高くな
る。このマンハッタン現象の側面図を図５に示す。図５
に示すように、基板２００の上にインダクタンス素子を
配置し、端子部１５，１６それぞれと基板２００の間に
半田２０１，２０２が設けられているが、リフローなど
によって半田２０１，２０２を溶かすと、半田２０１，
２０２のそれぞれの塗布量の違いや、材質が異なること
による融点の違いによって、溶融した半田２０１，２０
２の表面張力が端子部１５と端子部１６で異なり、その
結果、図５に示すように一方の端子部（図５の場合は端
子部１５）を中心に回転し、インダクタンス素子が立ち
上がってしまう。Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ
（好ましくは５０μｍ以下）を超えると、素子が傾いた
状態で基板２００に配置されることとなり、素子立ちを
促進する。また、マンハッタン現象は特に小型軽量のチ
ップ型の電子部品（チップ型インダクタンス素子を含
む）において顕著に発生し、しかもこのマンハッタン現
象の発生要因の一つとして、端子部１５，１６の高さの
違いによって素子が傾いて基板２００に配置されること
を着目した。この結果、Ｚ１とＺ２の高さの差を８０μ
ｍ以下（好ましくは５０μｍ以下）となるように、基台
１１を成形などで加工することによって、このマンハッ
タン現象の発生を大幅に抑えることができた。Ｚ１とＺ
２の高さの差を５０μｍ以下とすることによって、ほ
ぼ、マンハッタン現象の発生を抑えることができる。

【００２５】また、基台１１の形状として、円柱状とし
てもよい。基台１１の形状を円柱状とすることによっ
て、後述するように基台１１上に導電膜１２を形成し、
その導電膜１２にレーザ加工等によって溝を形成する場
合、その溝の深さなどを精度よく形成することができ、
特性のばらつきを抑えることができる。また、基台１１
を円筒状とした場合に、基台１１の中央部の直径を両端
の直径よりも小さくすることが特性の面から好ましい。

【００２６】次に基台１１の面取りについて説明する。
図６は本発明の一実施の形態におけるインダクタンス素
子に用いられる基台の斜視図である。図６に示されるよ
うに、基台１１の端部１１ｂ，１１ｃそれぞれの角部１
１ｅ，１１ｄには面取りが施されており、その面取りし
た角部１１ｅ，１１ｄのそれぞれの曲率半径Ｒ１及び中
央部１１ａの角部１１ｆの曲率半径Ｒ２は以下の通りに
形成されることが好ましい。

【００２７】０．０３＜Ｒ１＜０．１５（ｍｍ） ０．０１＜Ｒ２（ｍｍ） Ｒ１が０．０３ｍｍ以下であると、角部１１ｅ，１１ｄ
が尖った形状となっているので、ちょっとした衝撃など
によって角部１１ｅ，１１ｄに欠けなどが生じることが
あり、その欠けによって、特性の劣化等が発生したりす
る。また、Ｒ１が０．１５ｍｍ以上であると、角部１１
ｅ，１１ｄが丸くなりすぎて、前述のマンハッタン現象
を起こしやすくなり、不具合が生じる。更にＲ２が０．
０１ｍｍ以下であると、角部１１ｆにバリなどが発生し
やすく、中央部１１ａ上に形成され、しかも素子の特性
を大きく左右する導電膜１２の厚みが角部１１ｆと平坦
な部分で大きく異なることがあり、素子特性のばらつき
が大きくなる。

【００２８】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００２９】体積固有抵抗：１０¹³Ωｍ以上（好ましく
は１０¹⁴Ωｍ以上） 熱膨張係数：５×１０^-4／℃以下（好ましくは２×１０
^-5／℃以下）［２０℃〜５００℃における熱膨張係数］ 比誘電率：１ＭＨｚにおいて１２以下（好ましくは１０
以下） 曲げ強度：１３００ｋｇ／ｃｍ²以上（好ましくは２０
００ｋｇ／ｃｍ²以上） 密度：２〜５ｇ／ｃｍ³（好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ³） 基台１１の構成材料が体積固有抵抗が１０¹³Ωｍ以下で
あると、導電膜１２とともに基台１１にも所定に電流が
流れ始めるので、並列回路が形成された状態となり、自
己共振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってしまい、高周波
用の素子としては不向きである。

【００３０】また熱膨張係数が５×１０^-4／℃以上であ
ると、基台１１にヒートショック等でクラックなどが入
ることがある。すなわち熱膨張係数が５×１０^-4／℃以
上であると、上述の様に溝１３を形成する際にレーザ光
線や砥石等を用いるので、基台１１が局部的に高温にな
り、基台１１にクラックなどが生じることあるが、上述
の様な熱膨張係数を有することによって、大幅にクラッ
ク等の発生を抑止できる。

【００３１】また、誘電率が１ＭＨｚにおいて１２以上
であると、自己共振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってし
まい、高周波用の素子としては不向きである。

【００３２】曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ²以下であ
ると、実装装置で回路基板等に実装する際に素子折れ等
が発生することがある。

【００３３】密度が２ｇ／ｃｍ³以下であると、基台１
１の吸水率が高くなり、基台１１の特性が著しく劣化
し、素子としての特性が悪くなる。また密度が５ｇ／ｃ
ｍ³以上になると、基台の重量が重くなり、実装性など
に問題が発生する。特に密度を上述の範囲内に設定する
と、吸水率も小さく基台１１への水の進入もほとんどな
く、しかも重量も軽くなり、チップマウンタなどで基板
に実装する際にも問題は発生しない。

【００３４】この様に基台１１の体積固有抵抗，熱膨張
係数，誘電率，曲げ強度，密度を規定することによっ
て、自己共振周波数ｆ０やＱが低下しないので、高周波
用の素子として用いることができ、ヒートショック等で
基台１１にクラック等が発生することを抑制できるの
で、不良率を低減することができ、更には、機械的強度
を向上させることができるので、実装装置などを用いて
回路基板等に実装できるので、生産性が向上する等の優
れた効果を得ることができる。

【００３５】上記の諸特性を得る材料としては、アルミ
ナを主成分とするセラミック材料が挙げられる。しかし
ながら、単にアルミナを主成分とするセラミック材料を
用いても上記諸特性を得ることはできない。すなわち、
上記諸特性は、基台１１を作製する際のプレス圧力や焼
成温度及び添加物によって異なるので、作製条件などを
適宜調整しなければならない。具体的な作製条件とし
て、基台１１の加工時のプレス圧力を２〜５ｔ，焼成温
度を１５００〜１６００℃，焼成時間１〜３時間等の条
件が挙げられる。また、アルミナ材料の具体的な材料と
しては、Ａｌ₂Ｏ₃が９２重量％以上，ＳｉＯ₂が６重量
％以下，ＭｇＯが１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃が０．１
％以下，Ｎａ₂Ｏが０．３重量％以下等が挙げられる。

【００３６】また、基台１１の構成材料として、フェラ
イト等の磁性材料で構成してもよい。基台１１をフェラ
イト等の磁性材料で構成すると、更に高いインダクタン
スを有する素子を形成することができる。

【００３７】次に基台１１の表面粗さについて説明す
る。なお、以下の説明で出てくる表面粗さとは、全て中
心線平均粗さを意味するものであり、導電膜１２の説明
等に出てくる粗さも中心線平均粗さである。

【００３８】基台１１の表面粗さは０．１５〜０．５μ
ｍ程度、好ましくは０．２〜０．３μｍ程度がよい。図
７は本発明の一実施の形態におけるインダクタンス素子
に用いられる基台１１の表面粗さと剥がれ発生率を示し
たグラフである。図７は下記に示すような実験の結果で
ある。基台１１及び導電膜１２はそれぞれアルミナ，銅
で構成し、基台１１の表面粗さをいろいろ変えたサンプ
ルを作製し、その各サンプルの上に同じ条件で導電膜１
２を形成した。それぞれのサンプルに超音波洗浄を行
い、その後に導電膜１２の表面を観察して、導電膜１２
の剥がれの有無を測定した。基台１１の表面粗さは、表
面粗さ測定器（東京精密サーフコム社製５７４Ａ）を用
いて、先端Ｒが５μｍのものを用いた。この結果から判
るように平均表面粗さが０．１５μｍ以下であると、基
台１１の上に形成された導電膜１２の剥がれの発生率が
５％程度であり、良好な基台１１と導電膜１２の接合強
度を得ることができる。更に、表面粗さが０．２μｍ以
上であれば導電膜１２の剥がれがほとんど発生していな
いので、できれば、基台１１の表面粗さは０．２μｍ以
上が好ましい。導電膜１２の剥がれは、素子の特性劣化
の大きな要因となるので、歩留まり等の面から発生率は
５％以下が好ましい。

【００３９】図８は本発明の一実施の形態におけるイン
ダクタンス素子に用いられる基台の表面粗さに対する周
波数とＱ値の関係を示すグラフである。図８は以下のよ
うな実験の結果である。まず、表面粗さが０．１μｍ以
下の基台１１と、表面粗さが０．２〜０．３μｍの基台
１１と、表面粗さが０．５μｍ以上の基台１１のそれぞ
れのサンプルを作製し、それぞれのサンプルに同じ材料
（銅）で同じ厚さの導電膜を形成した。そして、各サン
プルにおいて、所定の周波数ＦにおけるＱ値を測定し
た。図８から判るように基台１１の表面粗さが０．５μ
ｍ以上であると、導電膜１２の膜構造が悪くなることが
原因と考えられるＱ値の低下が見られる。特に高周波領
域で顕著にＱ値の劣化が見られる。また、自己共振周波
数ｆ０（各線の極大値）も基台１１の表面粗さが０．５
μｍのものは、低周波側にシフトしている。従ってＱ値
の面及び自己共振周波数ｆ０の面から見れば基台１１の
表面粗さは０．５μｍ以下とすることが好ましい。

【００４０】以上の様に、導電膜１２と基台１１との密
着強度，導電膜のＱ値及び自己共振周波数ｆ０の双方の
結果から判断すると、基台１１の表面粗さは、０．１５
μｍ〜０．５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．２
〜０．３μｍが良い。

【００４１】また、表面粗さは、端部１１ｂ，１１ｃと
中央部１１ａでは、平均表面粗さを異ならせた方が好ま
しい。すなわち、平均表面粗さ０．１５〜０．５μｍの
範囲内で端部１１ｂ，１１ｃの平均表面粗さを中央部１
１ａの平均表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
端部１１ｂ，１１ｃは導電膜１２を積層することによっ
て上述の様に端子部１５，１６が構成されるので、端部
１１ｂ，１１ｃの表面粗さを中央部１１ａより小さくす
ることによって、端部１１ｂ，１１ｃ上に形成される導
電膜１２の表面粗さを小さくできるので、回路基板等の
電極との密着性を向上させることができ、確実な回路基
板等とインダクタンス素子の接合をおこなうことができ
る。また、中央部１１ａには導電膜１２を積層し溝１３
を形成するので、溝１３をレーザ等で形成する際に導電
膜１２が基台１１からはがれ落ちないように導電膜１２
と基台１１の密着強度を向上させなければないので、端
部１１ｂ，１１ｃよりも中央部１１ａの表面粗さを大き
くした方が好ましい。特にレーザで溝１３を形成する場
合、レーザが照射された部分は他の部分よりも急激に温
度が上昇し、ヒートショック等で導電膜１２が剥がれる
ことがある。従って、レーザで溝１３を形成する場合に
は導電膜１２と基台１１の接合密度を他の部分よりも向
上させることが必要である。

【００４２】この様に中央部１１ａと端部１１ｂ，１１
ｃとの表面粗さを異ならせることによって、回路基板等
との密着性及び溝１３の加工の際の導電膜１２のはがれ
を防止することができる。

【００４３】なお、本実施の形態では、導電膜１２と基
台１１の接合強度を基台１１の表面粗さを調整すること
によって、向上させたが、例えば、基台１１と導電膜１
２の間にＣｒ単体またはＣｒと他の金属の合金の少なく
とも一方で構成された中間層を設けることによって、表
面粗さを調整せずとも導電膜１２と基台１１の密着強度
を向上させることができる。もちろん基台１１の表面粗
さを調整し、その上その基台１１の上に中間層及び導電
膜１２を積層する場合では、より強力な導電膜１２と基
台１１の密着強度を得ることができる。

【００４４】次に導電膜１２について説明する。導電膜
１２としては、５５ｎＨ以上の高いインダクタンスを得
ると共に、自己共振周波数やＱ値の劣化を防ぐために、
材料及び製法等を選択しなければならない。

【００４５】以下具体的に導電膜１２について説明す
る。導電膜１２の構成材料としては、銅，銀，金，ニッ
ケルなどの導電材料が挙げられる。この銅，銀，金，ニ
ッケル等の材料には、耐候性等を向上させために所定の
元素を添加してもよい。また、導電材料と非金属材料等
の合金を用いてもよい。構成材料としてコスト面や耐食
性の面及び作り易さの面から銅及びその合金がよく用い
られる。導電膜１２の材料として、銅等を用いる場合に
は、まず、基台１１上に無電解メッキによって下地膜を
形成し、その下地膜の上に電解メッキにて所定の銅膜を
形成して導電膜１２が形成される。更に、合金等で導電
膜１２を形成する場合には、スパッタリング法や蒸着法
で構成することが好ましい。

【００４６】導電膜１２は単層で構成してもよいが、多
層構造としてもよい。すなわち、構成材料の異なる導電
膜を複数積層して構成しても良い。例えば、基台１１の
上に先ず銅膜を形成し、その上に耐候性の良い金属膜
（ニッケル等）を積層する事によって、やや耐候性に問
題がある銅の腐食を防止することができる。

【００４７】導電膜１２の形成方法としては、メッキ法
（電解メッキ法や無電解メッキ法など），スパッタリン
グ法，蒸着法等が挙げられる。この形成方法の中でも、
量産性がよく、しかも膜厚のばらつきが小さなメッキ法
がよく用いられる。

【００４８】次に、導電膜１２の膜厚について図９を用
いて説明する。図９は、本発明の一実施の形態における
インダクタンス素子に用いられる導電膜１２の膜厚とリ
ーク発生率の関係を示すグラフである。リーク発生率と
は、溝１３を形成する際に、溝１３と導電膜１２の境界
部に、導電膜１２にバリが発生し、そのバリが溝１３を
またがって隣接する導電膜１３に接触して、隣同士の導
電膜１３が接触してしまうと言う不良品がどの程度発生
するかということである。すなわち、リーク発生率１０
％というのは、１００個のインダクタンス素子を作製し
た場合に、１０個のインダクタンス素子において上述の
ようなリーク不良を起こすことを意味している。特に本
実施の形態のように、高インダクタンスを有する素子を
作製する場合には、どうしても溝１３の幅を狭くして、
導電膜１３の巻数を多くする必要があり、このリークに
よる不良が顕著に発生してくるので、このリーク発生率
の低減が課題となってくる。ここで、導電膜１２の膜厚
と、リーク発生率の関係を図９を参照して見てみると、
導電膜１２の膜厚が２７μｍ以下であるとリーク発生率
が１０％以下となり、十分な実用に耐えうる生産効率を
得ることができる。また、導電膜１２の膜厚が２０μｍ
以下であると、リーク発生率が５％以下となり極めて優
れた効果を有する事がわかる。

【００４９】従って高インダクタンスを有するインダク
タンス素子としては、導電膜１２の膜厚としては、２０
μｍ以下が最も良いことがわかる。なお、直流抵抗がが
あまり大きくならず、しかもＱ値が悪くならない事を考
慮すると、導電膜１２の膜厚は５μｍ以上とすることが
好ましい。すなわち、高インダクタンスを有するインダ
クタンス素子の導電膜１２の膜厚としては、５μｍ〜２
０μｍとする事が好ましい。

【００５０】導電膜１２の表面粗さは１μｍ以下が好ま
しく、更に好ましくは０．２μｍ以下が好ましい。導電
膜１２の表面粗さが１μｍを超えると、表皮効果によっ
て高周波でのＱ値が低下する。図１０は本発明の一実施
の形態におけるインダクタンス素子に用いられる導電膜
１２の周波数とＱ値の関係を示すグラフである。図１０
は下記の様な実験を通して導き出された。まず、同じ大
きさ同じ材料同じ表面粗さで構成された基台１１の上に
銅を構成材料とする導電膜１２の表面粗さを変えて形成
し、それぞれのサンプルにて各周波数におけるＱ値を測
定した。図１０から判るように、導電膜１２の表面粗さ
が１μｍ以上であれば高周波領域におけるＱ値が低くな
っていることが判る。更に導電膜１２の表面粗さが０．
２μｍ以下であれば特に高周波領域におけるＱ値が、非
常に高くなっていることがわかる。

【００５１】以上の様に導電膜１２の表面粗さは、１．
０μｍ以下が良く、更に好ましくは、０．２μｍ以下と
することによって、導電膜１２の表皮効果を低減させる
ことができ、特に高周波におけるＱ値を向上させる事が
できる。

【００５２】更に導電膜１２と基台１１の密着強度は、
導電膜１２を形成した基台１１を４００℃の温度下に数
秒間放置した後に基台１１から導電膜１２がはがれない
程度以上であることが好ましい。素子を基板等に実装し
た際に、素子には自己発熱や他の部材からの熱が加わる
ことによって、素子に２００℃以上の温度が加わること
がある。従って、４００℃で基台１１からの導電膜１２
のはがれが発生しない程度の密着強度であれば、たとえ
素子に熱が加わっても、素子の特性劣化等は発生しな
い。

【００５３】次に保護材１４について説明する。保護材
１４としては、耐候性に優れた有機材料、例えばエポキ
シ樹脂などの絶縁性を示す材料が用いられる。また、保
護材１４としては、溝１３の状況等が観測できるような
透明度を有する事が好ましい。更に保護材１４には透明
度を有したまま、所定の色を有することが好ましい。保
護材１４に赤，青，緑などの、導電膜１２や端子部１
５，１６等と異なる色を着色する事によって、素子各部
の区別をする事ができ、素子各部の検査などが容易に行
える。また、素子の大きさ、特性、品番等の違いで保護
材１４の色を変えることによって、特性や品番等の異な
る素子を誤った部分に取り付けるなどのミスを低減させ
ることができる。

【００５４】また、保護材１４は、図１１に示すように
溝１３の角部１３ａと保護材１４の表面までの長さＺ１
が５μｍ以上となるように塗布することが好ましい。Ｚ
１が５μｍより小さいと特性劣化や放電などが発生し易
くなり素子の特性が大幅に劣化することが考えられる。
また、溝１３の角部１３ａは特に放電などが発生しやす
い部分であり、この角部１３ａ上に厚さ５μｍ以上の保
護材１４が形成されることが非常に好ましい。また、保
護材１４を形成した後に再びメッキを施して電極膜等を
形成することがあるが、角部１３ａ上に５μｍ以上の保
護材１４が形成されていないと、電極膜等が付着すると
不具合が生じる保護材１４上に電極膜等が形成されるこ
とになり、特性の劣化が生じる。

【００５５】なお、本実施の形態の様に導電膜１２を厚
く形成して、自己発熱等を抑える様にした場合、溝１３
の深さが非常に深くなり、保護材１４に凹凸が形成され
る事がある。例えば上述の様に導電膜１２を銅などの材
料で構成するとともに膜厚を５０μｍ以上とした場合、
溝１３の深さは８０μｍ〜１００μｍ程度に達するが、
このとき保護材１４を溝１３の上に形成すると、保護材
１４に大きな段差が生じることがある。この現象を詳細
に検討した結果、凹凸の段差が非常に大きいと、その凹
凸内に不要物が溜まって基板などに実装する際の衝撃に
よって、基板上にその不要物が落下して悪さをしたり、
同様に基板などに実装する際に、ノズルで保護材１４部
分を吸着するが、上述の様に凹凸が非常に大きいと、ノ
ズルで吸着できない場合があり、実装の確実性を得るこ
とはできない事が分かった。そこで、凹凸の段差Ｋ３を
７０μｍ以下（好ましくは５０μｍ以下）とすれば、不
要物の付着やノズルの吸着ミスなどをかなりの確率で抑
制することができることを見出した。またこの段差の大
きな凹凸を少なくする方法として、例えば保護材の２度
塗り等がある。この方法は、先ず薄く保護材１４を塗布
し、溝１３内に保護材１４を埋め込み、その後に再度保
護材１４を塗布済みの保護材１４の上に塗布するもので
ある。この様に保護材１４の塗布方法等を工夫すること
によってたとえ、導電膜１２の膜厚を大きくし、溝１３
を深く形成しても、段差の大きな（Ｋ３が７０μｍ以
下）凹凸が保護材１４に形成される事はない。

【００５６】次に端子部１５，１６について説明する。
端子部１５，１６は、導電膜１２のみでも十分に機能す
るが、様々な環境条件等に順応させるために、多層構造
とすることが好ましい。

【００５７】図１２は本発明の一実施の形態におけるイ
ンダクタンス素子の端子部１５の断面図である。図１２
において、基台１１の端部１１ｂの上に導電膜１２が形
成されており、しかも導電膜１２の上には耐候性を有す
るニッケル，チタン等の材料で構成される保護層３００
が形成されており、更に保護層３００の上には半田等で
構成された接合層３０１が形成されている。保護層３０
０は接合層と導電膜１２の接合強度を向上させるととも
に、導電膜の耐候性を向上させることができる。本実施
の形態では、保護層３００の構成材料として、ニッケル
かニッケル合金の少なくとも一方とし、接合層３０１の
構成材料としては半田を用いた。保護層３００（ニッケ
ル）の厚みは２〜７μｍが好ましく、２μｍを下回ると
耐候性が悪くなり、７μｍを上回ると保護層３００（ニ
ッケル）自体の電気抵抗が高くなり、素子特性が大きく
劣化する。また、接合層３０１（半田）の厚みは５μｍ
〜１０μｍ程度が好ましく、５μｍを下回ると半田食わ
れ現象が発生して素子と回路基板等との良好な接合が期
待できず、１０μｍを上回るとマンハッタン現象が発生
し易くなり、実装性が非常に悪くなる。

【００５８】次に溝１３の幅と、溝１３間に挟まれた導
電膜１２の幅について説明する。図１５は本発明の一実
施の形態におけるインダクタンス素子を示す部分拡大図
である。図１５において、Ｐ４は前述の様に導電膜１２
の膜厚であり、Ｐ４は５μｍ〜２０μｍである事が好ま
しい。Ｐ５は溝１３と溝１３に挟まれた導電膜の幅であ
り、Ｐ６は溝１３自身の幅である。ここでＣ＝（Ｐ５÷
Ｐ６）を定義する。

【００５９】図１６は本発明の実施の形態におけるイン
ダクタンス素子のＣと直流抵抗の関係を示すグラフであ
る。図１６から判るようにＣが０．８５以上であると、
直流抵抗は急激に減少しており、Ｃは０．８５以上が好
ましいことが判る。図１７は本発明の実施の形態におけ
るインダクタンス素子のＣとＱ値の関係を示すグラフで
ある。図１７から判るようにＣが１．１以上となると急
激にＱ値が悪くなり、効率が悪い素子となることが判
る。従って、Ｃは０．８５〜１．１とすることが直流抵
抗やＱ値面から好ましいことが判る。

【００６０】また、溝１３と溝１３で挟まれた導電膜１
２の巻線部分の巻回密度は、１５ターン／ｍｍ〜５０タ
ーン／ｍｍとすることが好ましい。巻回密度が１５ター
ン／ｍｍ以下であると、高インダクタンスを得ることは
できず、５０ターン／ｍｍ以上であると、断線などが発
生し安くなり製造歩留まりが悪くなる。この様な構成に
よって、５５ｎＨ以上の高インダクタンスを有するイン
ダクタンス素子を得ることができる。

【００６１】なお、特にインダクタンス素子の長さＬ
１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝１．５〜１．７ｍｍ Ｌ２＝０．７〜０．９ｍｍ Ｌ３＝０．７〜０．９ｍｍ となるようなサイズのインダクタンス素子の場合には、
巻回密度は１８ターン／ｍｍ〜５０ターン／ｍｍとする
ことが好ましく、この様な構成によって、１２０ｎＨ以
上の高インダクタンスを有する素子を実現でき、しかも
断線などの防止を行うことができる。

【００６２】また、インダクタンス素子の長さＬ１，幅
Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝０．９〜１．１ｍｍ Ｌ２＝０．４〜０．６ｍｍ Ｌ３＝０．４〜０．６ｍｍ となるようなサイズのインダクタンス素子の場合には、
巻回密度は１５ターン／ｍｍ〜３０ターン／ｍｍとする
ことが好ましく、この様な構成によって、５５ｎＨ以上
の高インダクタンスを有する素子を実現でき、しかも断
線などの防止を行うことができる。

【００６３】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下その製造方法について説明する。

【００６４】まず、アルミナ等の絶縁材料をプレス成形
や押し出し法によって、基台１１を作製する。次にその
基台１１全体にメッキ法やスパッタリング法などによっ
て導電膜１２を形成する。次に導電膜１２を形成した基
台１１にスパイラル状の溝１３を形成する。溝１３はレ
ーザ加工や切削加工によって作製される。レーザ加工
は、非常に生産性が良いので、以下レーザ加工について
説明する。まず、基台１１を回転装置に取り付け、基台
１１を回転させ、そして基台１１の中央部１１ａにレー
ザを照射して導電膜１２及び基台１１の双方を取り除
き、スパイラル状の溝を形成する。このときのレーザ
は、ＹＡＧレーザ，エキシマレーザ，炭酸ガスレーザな
どを用いることができ、レーザ光をレンズなどで絞り込
むことによって、基台１１の中央部１１ａに照射する。
更に、溝１３の深さ等は、レーザのパワーを調整し、溝
１３の幅等は、レーザ光を絞り込む際のレンズを交換す
ることによって行える。また、導電膜１２の構成材料等
によって、レーザの吸収率が異なるので、レーザの種類
（レーザの波長）は、導電膜１２の構成材料によって、
適宜選択することが好ましい。

【００６５】溝１３を形成した後に、溝１３を形成した
部分（中央部１１）に保護材１４を塗布し、乾燥させ
る。

【００６６】この時点でも、製品は完成するが、特に端
子部１５，１６にニッケル層や半田層を積層して、耐候
性や接合性を向上させることもある。ニッケル層や半田
層は、メッキ法等によって保護材１４を形成した半完成
品に形成する。

【００６７】なお、本実施の形態は、インダクタンス素
子について説明したが、絶縁材料によって構成された基
台の上に導電膜を形成する電子部品でも同様な効果を得
ることができる。

【００６８】図１３及び図１４はそれぞれ本発明の一実
施の形態における無線端末装置を示す斜視図及びブロッ
ク図である。図１３及び図１４において、２９は音声を
音声信号に変換するマイク、３０は音声信号を音声に変
換するスピーカー、３１はダイヤルボタン等から構成さ
れる操作部、３２は着信等を表示する表示部、３３はア
ンテナ、３４はマイク２９からの音声信号を復調して送
信信号に変換する送信部で、送信部３４で作製された送
信信号は、アンテナ３３を通して外部に放出される。３
５はアンテナ３３で受信した受信信号を音声信号に変換
する受信部で、受信部３５で作成された音声信号はスピ
ーカ３０にて音声に変換される。３６は送信部３４，受
信部３５，操作部３１，表示部３２を制御する制御部で
ある。

【００６９】以下その動作の一例について説明する。先
ず、着信があった場合には、受信部３５から制御部３６
に着信信号を送出し、制御部３６は、その着信信号に基
づいて、表示部３２に所定のキャラクタ等を表示させ、
更に操作部３１から着信を受ける旨のボタン等が押され
ると、信号が制御部３６に送出されて、制御部３６は、
着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ３３で受信
した信号は、受信部３５で音声信号に変換され、音声信
号はスピーカー３０から音声として出力されると共に、
マイク２９から入力された音声は、音声信号に変換さ
れ、送信部３４を介し、アンテナ３３を通して外部に送
出される。

【００７０】次に、発信する場合について説明する。ま
ず、発信する場合には、操作部３１から発信する旨の信
号が、制御部３６に入力される。続いて電話番号に相当
する信号が操作部３１から制御部３６に送られてくる
と、制御部３６は送信部３４を介して、電話番号に対応
する信号をアンテナ３３から送出する。その送出信号に
よって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号
がアンテナ３３を介し受信部３５を通して制御部３６に
送られると、制御部３６は発信モードに各部を設定す
る。即ちアンテナ３３で受信した信号は、受信部３５で
音声信号に変換され、音声信号はスピーカー３０から音
声として出力されると共に、マイク２９から入力された
音声は、音声信号に変換され、送信部３４を介し、アン
テナ３３を通して外部に送出される。

【００７１】上記で説明したインダクタンス素子（図１
〜図１２に示すもの）は、無線端末装置のＩＦ部でのフ
ィルタ回路やマッチング回路に用いられていると共に、
ノイズ除去用のフィルタとして用いられている。上述の
様に、高いインダクタンスを有し、且つ小型でＱ値の劣
化の少ないインダクタンスを搭載することで、装置の小
型化が行える。又、上述の様な非常に高いインダクタン
スを有するインダクタンス素子を用いることによって、
ノイズ除去用のフィルタとして用いることができ、フィ
ルタを非常に小型にできるので、装置自体の小型化を実
現することができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、基台と、前記基台上に設けら
れた導電膜と、前記導電膜に設けられたスパイラル状の
溝とを備え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたとき
に、 Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜５０ターン／ｍ
ｍとした事によって、小型で、高いインダクタンスを有
する事が可能になるとともに、断線などの不具合が生じ
ず、量産的にも優れた構成となる。

【００７３】また、音声を音声信号に変換する音声信号
変換手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表
示や電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を復調
して送信信号に変換する送信手段と、受信信号を音声信
号に変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信
号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を
備えた無線端末装置であって、ノイズ除去用の素子とし
て、請求項１〜５いずれか１記載のインダクタンス素子
を用いた事によって、高いインダクタンスを有し、且つ
小型でＱ値の劣化の少なく、しかも非常に小型の素子で
ノイズ除去も行うことができるので、装置の小型軽量化
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す側面図

【図３】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる導電膜を形成した基台の断面図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台を示す図

【図５】マンハッタン現象を示す側面図

【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の斜視図

【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さと剥がれ発生率を示し
たグラフ

【図８】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さに対する周波数とＱ値
の関係を示すグラフ

【図９】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる導電膜の膜厚とリーク発生率の関係を
示すグラフ

【図１０】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子に用いられる導電膜の表面粗さに対する周波数と
Ｑ値の関係を示すグラフ

【図１１】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の保護材を設けた部分の側面図

【図１２】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の端子部の断面図

【図１３】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示す斜視図

【図１４】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示すブロック図

【図１５】本発明の実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図１６】本発明の実施の形態におけるインダクタンス
素子のＣと直流抵抗の関係を示すグラフ

【図１７】本発明の実施の形態におけるインダクタンス
素子のＣとＱ値の関係を示すグラフ

【図１８】従来のインダクタンス素子を示す側面図

【符号の説明】

１１ 基台 １１ａ 中央部 １１ｂ，１１ｃ 端部 １１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 角部 １２ 導電膜 １３ 溝 １４ 保護材 １５，１６ 端子部 ３０ スピーカー ３１ 操作部 ３２ 表示部 ３３ アンテナ ３４ 送信部 ３５ 受信部 ３６ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯崎 賢蔵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、前記基台上に設けられた導電膜
   と、前記導電膜に設けられたスパイラル状の溝とを備
   え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
   タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
   巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜５０ターン／ｍ
   ｍとした事を特徴とするインダクタンス素子。
2. 【請求項２】基台と、前記基台上に設けられた導電膜
   と、前記導電膜に設けられたスパイラル状の溝とを備
   え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝１．５〜１．７ｍｍ Ｌ２＝０．７〜０．９ｍｍ Ｌ３＝０．７〜０．９ｍｍ のサイズを有しており、しかも１２０ｎＨ以上のインダ
   クタンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜
   の巻回部の巻回密度を１８ターン／ｍｍ〜５０ターン／
   ｍｍとした事を特徴とするインダクタンス素子。
3. 【請求項３】基台と、前記基台上に設けられた導電膜
   と、前記導電膜に設けられたスパイラル状の溝とを備
   え、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、 Ｌ１＝０．９〜１．１ｍｍ Ｌ２＝０．４〜０．６ｍｍ Ｌ３＝０．４〜０．６ｍｍ のサイズを有しており、しかも５５ｎＨ以上のインダク
   タンスを有するインダクタンス素子であって、導電膜の
   巻回部の巻回密度を１５ターン／ｍｍ〜３０ターン／ｍ
   ｍとした事を特徴とするインダクタンス素子。
4. 【請求項４】導電膜の膜厚を５μｍ〜２０μｍとした事
   を特徴とする請求項１〜３いずれか１記載のインダクタ
   ンス素子。
5. 【請求項５】溝と溝で挟まれた導電膜の幅をＰ５、溝自
   身の幅をＰ６とした場合、Ｐ５÷Ｐ６の値が、０．８５
   〜１．１である事を特徴とする請求項１〜４いずれか１
   記載のインダクタンス素子。
6. 【請求項６】音声を音声信号に変換する音声信号変換手
   段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や電
   話番号等を表示する表示手段と、音声信号を復調して送
   信信号に変換する送信手段と、受信信号を音声信号に変
   換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送
   受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた
   無線端末装置であって、ノイズ除去用の素子として、請
   求項１〜５いずれか１記載のインダクタンス素子を用い
   たことを特徴とする無線端末装置。