JPS6064414A - 変圧器へ応用可能なモノリシツクインダクタ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的にモノリシック電子素子に関し、特に
モノリシックインダクタ又は変圧器に関】−るものであ
る。

［発明の背景］ 内部に平板或はパターンの層が狸め込まれた誘電体ブロ
ックから構成される電子素子は、一般にモノリシックと
呼ばれる。これらは普通、セラミックの様な誘電体の薄
いシート上に導電パターンを形成す゛る工程と、このシ
ートを互いに積み重ねる工程と、この重ね合されたシー
トを熱によって一体構造（モノリシックブロック）に形
成する工程とによって製造される。そして、その様に形
成されると、導電パターンが表出している縁部に、電気
的接続がなされる。

ｌ従来技術］ 例えば、米国特許第３，８３３．８７２号に開示された
超小型モノリシック変圧器は、導電金属フィルムからな
る２つの近接且つ分離している巻き線を備えている。こ
の巻線は、夫々アルミナの様な耐火性物質の角形層状ブ
ロック内に埋め込まれた、耐火性物質の相互に接続した
磁場透過性コイルからなる。変圧器の一次側及び二次側
巻き線は、製造工程に於いて、セラミックシートの角形
片上に印刷又はフォトエツチングで設（プられた二１イ
ルである。重ねられたコイル間の接続は、いくつかのセ
ラミック層に形成された孔に金属を被覆覆ることで達成
される。又、米１１特許第３，８３８．３２０号には、
一つの誘電体ブロック内にＵいに平行に離隔して埋め込
まれた複数の導電板又は電極を備えた他のモノリシック
キｐバシタが示されている。同様に層をなす素子は、米
国特許第３．４８４．７３１号又は米国特許第４．２５
３゜０７９号にも示されている。米国特Ｗ１第３，４８
４．７３１号には、マイラーの様なフレギシブル絶縁体
層上に形成されたーｊ中の輝線の導電巻き線を有する印
刷回路インダクタが示されている。この絶縁体層は、巻
き線の中心を合せて重ねられ、夫々の独立した巻線は、
その区切りの部分に沿って、各層の間で導電線で直接に
接続される。米１■、１特許第４．２５３．０７９号に
は、輝線の導電パターンが形成されたボードが、電気的
コイルを構成づ°る様に互いに離隔して積み重ねられた
ものが開示されている。そして、ボードの同軸中央孔で
形成されたキャビティに、磁性コアが挿入されれている
。

従って、今日のモノリシックインダクタ多層電子素子の
形成技術は、モノリシックキャパシタを効果的且つ経済
的に形成するという点に関しては成熟しているといって
良い。そして、この形成方法とは、金属を被したセラミ
ックシートを重畳させ、それを熱によって接合する方法
であり、層状になった導電フィルムのプレート又はパタ
ーンが、ブロックの縁部で連結する様に形成されている
。

しかしながら、今だにモノリシックインダクタ或は変圧
器、特にそれらの為の多数回巻きコイルを、キャパシタ
同様に効果的に形成する必要がある。

これは、これまでモノリシックインダクタの夫々の層で
、平面的な金属パターンどして形成されＩＣコイルを互
いに接続づ゛る必要があったという事実に帰することが
できる。多数回巻きコイルを平面上に形成した場合、コ
イルの中央領域分の輝線に囲まれた一端部ができてしま
う。この端部を隣接する層上の他のコイルに接続りる為
に、シー１〜に孔を穿ってこれを相互連結の為に金属を
被ず必要があった。この様な非常に小さなしノリシック
素子の金属被覆された孔を形成づることは、索子のコス
ト高をまねぎ、その信頼性をなくし、又欠陥品を製造す
る。夫々の層に、多数回巻きでないコイルを形成する場
合は、勿論、夫々の平面状」イルの端部を、それが形成
されているシートの縁部迄もつ−Ｃくることができ、ｊ
目ツタの側面に金属を被覆させて、他の層の他のコイル
の端部に接続させることができる。しかしながら、これ
は輝線パターンの多数回巻きインダクタでは不可能であ
ることは明らかである。さらに、モノリシック以外の従
来技術では、フレキシブル部材上に輝線パターンを印刷
し、これをまとめて一つのΦ畳体どすることで、上記問
題点を回避している５、シかし、これは温度ザイクルに
対して安定で４１い為、充分な解決にはなっていない。

Ｅ本発明の要旨］ 従って、本発明は、モノリシックインダクタ又は変圧器
に関する従来技術の上記問題点や限界に解決を与えよう
とするものである。

本発明の１つの形態によれば、モノリシックインダクタ
は、全体的に共通の巻き線方向を持つ構造的には区分さ
れたコイルを構成するパターンの、互いに離隔した２つ
の平面状導体が埋め込まれたｉｔ体ブロックからなって
いる。この導体は、互いに容量的に結合する様に、互い
に実質的に重畳して位置する領域へ夫々接続されている
。この様に形成されると、２つの離隔した導体は、全体
として、無線周波数で電気的コイルを形成する。

本発明の他の形態によれば、無線周波数で使用される多
数回巻ぎモノリシックインダクタは、実質的に平面状の
２つの導体を分離する誘電体シートと、実質的に互いに
重なって位置する中央領域とを備え、この中央領域から
は互いに反対方向の輝線が延出している。

又、本発明の他の形態によれば、無線周波数で使用され
る多数回巻きモノリシックインダクタは、互いに接合さ
れて１つのブロックとなった第１及び第２の誘電体シー
トを備えている。第２の誘電体シートと離れている第１
の誘電体シー１〜Ｓ面上には、この第１のシー１〜の周
縁部分から第１導電領域迄延びた一般的な螺線形状の第
１￥ｊ電体が形成されている。又、第２のシートの表面
には、この第２のシートの周縁部から第１導電領域に隣
り合った第２導電領域迄延びた、上記第一導電体のもの
とは反対に巻かれた一般的な螺線形状の第２導電体が形
成されている。

本発明のさらに他の形態ににれば、多数同巻きのモノリ
シックインダクタは、人々のトに輝線のｓ霜パターンが
形成された一対の接合シー１〜を有している。この輝線
は、互いに反対方向に巻かれており、無線周波数で電気
的に導通Ｊるのに充分な程度に互いに容量結合した中央
領域に接続している。

又、本発明のさらに他の形態ににれば、無線周波数で使
用されるモノリシック変什器は、Ｕいに接合されてブロ
ックとなった誘電体シートの積み重ねからなる。この積
み重ねは、実質的に平面状の第１及び第２の導電パター
ンを分離する第１のシートを含む。そして、第１及び第
２のパターンは、互いに実質的に重なって位置した中央
領域と共に形成され、この中央領域から互いに反対方向
に巻かれた輝線が延出し、全体として一次側コイルの少
なくとも一部を形成する。又、この積み重ねは、実質的
に平面状の第３及び第４の導電パターンを分前する第２
のシートを含む。そして、第３及び第４のパターンは、
互いに実質的に重なって位置した中央領域と共に形成さ
れ、この中央領域から互いに反対方向に巻かれた輝線が
延出し、全体として二次側コイルの少なくとも一部を形
成する。

［実施例］ 第１図及び第２図を参照すれば、７枚の誘電体シート１
１〜１７から成るモノリシックインダクタ１０が示され
ている。誘電体シートの何枚かは、金属が被覆されてお
り、導電パターンが形成されている。そして、それらは
互いに重畳され、接合又は融接され、単一のブロックに
なっている。好ましくは、夫々の誘電体シートは、アル
ミナの様なセラミックで作られ、いくつかのシー！・十
に形成された金属の導電パターンは、銀又は銀−パラジ
ウム合金の薄膜で形成される１、シート１１は、一つの
隅部のみがコーナーパッド２１によって金属被覆されて
おり、残りの部分には導電体は被覆されていない。シー
ト１２も、一つの隅部がパッド２２によって金属被覆さ
れているが、パッド２２からは、中央領域迄−巻きの右
回り輝線２３が延びている。同様に、シート１：３は、
金属の］−ナーパッド２５を備え、ここから輝線２６が
、左回りに一回転して中央領域２７迄延出している。

シー１〜１４は、金属の＝１−ナーパッド２８を除いて
、導電パターンは設けられていない。シート１５は、金
属コーナーパッド２９を備え、ここから−巻きの輝線３
０が中火領域３１迄演出し゛（いる。

シー！・１６は、コーナーパッド３２を備え、ここから
左回りの−巻き輝線３３が中央領ｗ４３／ｌ迄延出して
いる。最後に、シート１７は、その上に金属のコーナー
パッド３５のみを有している。

夫々の輝線の形状及び隣接する中央領域間の距離に対す
る各中央領域２４．２７．３１．３４の大きさは、誘導
性リアクタンスが、容量性リアクタンスよりも実質的に
大ぎくなる様に形成されている。例えば、Ｉ　Ｇ　ｔ−
１２で用いる場合、中央領域を１．３ｍｍ２（０，００
２平行インチ）、それらの間の距１１１（セラミックシ
ートの厚さ）を０．０！１ｌｌｌｌｌｌｌ　（２ミル）
として、Ｉｌｌリアクタンスを、容量リアクタンスの約
２０倍にすることができる。尚、これら数値は、各輝線
の形状と基板の誘導率に依存しでいる。この様な具合で
、無線周波数（ここでは、５００に８２以上の周波数を
意味する）に於いて、隣接覆る中央部間で容量性′ｇ）
電流が流れ（ミする。このデバイスをインダクタとして
機能させたい場合、例えば、共振回路として使用すべき
場合の様な特別な応用では、誘導性リアクタンスと容量
性リアクタンスとは組合せて所定の特性を得ることがで
きる。

動作に於いて、コーナーパッド２１．３５は、このデバ
イスの為の回路に接続されて、４回巻きのインダクタを
形成する。以下、説明の為に、成る瞬間の極性を考え、
交流の一方を仮定りる。そのとき、電流は、パッド２１
からパッド２２へ、それから輝線２３から中央部２４へ
流れる。ここから、電流は容量的に、シー１−１２の中
央領域２４とシート１３の中火領域２７間を流れる。イ
して、電流は中央領域２７からパッド２５へ、輝線２６
を経−（流れる。輝線２３は右回りであり、輝線２６は
左回りである為、その効宋としては、シー　ｌ−１２を
シー１−１３土で電流は、同じ１１，１剖方向に流れる
ことになる。従って、輝線２３及び２Ｇは、組合ざって
同一方向の２巻き」イルを形成りる。す゛なわら、第１
図及び第２図に小されたシー１−の積み重ねに於いて、
−１ニから望ｌυで、右回りのコイルとなる。

シー１−１３上で、そのト側縁部をト側面の両りで金属
被覆されたパッド２５からは、電流が直接、シート１４
上のパッド２８へ、イれからシー１〜２５十のパッド２
へ流れる。従って、シー１−１　／Ｉは、中央領域２７
と中央領Ｉ＠３１間で容量結合が生じ、輝線２６と輝線
３０とが実効的に結合するのを妨げる。パッド２９から
電流は右回り輝線３０を経て中央領域３１へ流れる。こ
こから電流は容量的にシート１６上の中央領域３４へ、
そして輝線３３を経てパッド３２へ流れる。前述同様、
シート１５をシート１６の双方の上で、シート１２．１
３上で流れるのと同じく、第２図で見た場合共通の時計
方向に流れる。パッド３２から、電流は直接、シート１
７のパッド３５へ導かれる。この様にして、このモノリ
シックインダクタの電流経路が完成ザる。もちろ／υ、
以上の説明は、交流の一方向について行なったものであ
り、逆方向の極性では、反対方向の電流が生じることは
いうまでもない。

次に第３図を参照すれば、上部シート及び下部シートを
備えたモノリシックインダクタの電流経路が示されてい
る。上部シー１〜」−で、中央領域４１から２回巻きの
角形輝線４０が延出し、株シー１〜上では中央領域４３
から他の２巻き角形輝線４２が延出している。この図で
は、ｈいに逆方向に巻かれた輝線を設【プることで、ど
の様、この素子が、中央領域４１及び４３で互いに容量
結合し、機械的には分離した２つの輝線による複数の渦
巻きで形成された連続電気的コイルを効果的に１１？供
づるかを容易に理解させる為のものである、。

従って、インダクタを、いくつかの完全な回転を備えた
夫々の輝線によって形成づることができる。又、そうで
はなくて、これを一回転Ｊ、り少４ヱい輝線ににつて形
成づ°ることもできる。例えば第４図は本発明になるほ
かの実施例を示している。。

これは、−巻きの七ノリシックインダクタである。

この場合、単一の誘電シート／Ｉりは、その上面に形成
され、中央領域４７に連結した半回転の角形導電経路４
６と、その下面に形成され、中火領域４７の下方に位置
する中央領域４９に連結した半回転の角形導電経路４６
とを備えている。この簡単化された発明の態様では、中
央領域４７と４９の誘導性リアクタンスがそれら間の容
量ｆ／ｌ：リアクタンスＪ、りち実質的に高い限り、−
巻きの電気的コイルが効果的に形成される。この時、シ
ートの対向づる２つの主面にコイルが形成され、対向す
る端面には電極が形成される。ここで、シート４５の上
下面に誘電体シートを接合又は溶接するのが望ましいが
、簡単の為にその記述は省略する。

第５図は、さらに他の実施例を示している。ここでは、
３７４巻きコイルが効果的に形成されている。誘電体シ
ート５０は、全体が金属被覆された側面５１と、それに
隣接した電極５２のみが金属被覆された側面とを備えて
いる。シート５０の上面には、領域５５に隣接した右巻
き螺ａ５４が、シート５０の下面には、直線的な導電ラ
イン５７で電極５２に接続した領域５６が夫々設けられ
ている。

次に、第６図から第８図を参照すると、本発明の原理に
よるモノリシック変圧器が示されている。

第６図に見られる様に、変圧器６０は、互いに重畳され
溶接又は接合されて単体のブ［１ツクに形成された１２
枚の誘電シート６１〜７２からなっている。一番−にの
シート６１には、導電パターンは又く形成されておらず
、このづぐ１・のシー］・６２には、前側縁部に沿った
導電パッド７５が形成されている。この導電パッド７５
から中央領域７７迄１と１／４回転の右巻き輝線７６が
延出し′Ｃいる。シート６３には、後側縁部に沿った金
属バ・ンド７８が形成され、ここから１と１／４の回転
の左巻き輝線７９が中央領域８０迄延出している。

シート６４は、単なる平板であり、その主面には何らの
金属パターンも形成され−（い＜２い。シー１−６５に
は、その右側縁８１；にパッド８１が形成され、ここか
ら、１と１／４回転の右巻き輝線８２が中央領域８３迄
延出している。シート６６には、その左側縁部にパッド
８４が形成され、ここから、１と１／４回転の左巻き輝
線８５が中火領域８６迄延出している。シー１−６７に
（よ、何らの金属パターンも形成されていない。シート
５８には、その後側縁部にパッド８７が形成され、ここ
から中央領域８９迄１ど１７４回転の６呑き輝線８８が
延出している。シート６９にはぞの前側縁部にパッド９
０が形成され、ここから中火領域にバット９０が形成さ
れ、ここか中央領域９３迄１と１／４回転の左巻き輝線
９１が延出している。シート７０には、何らの金属パタ
ーンも形成されていない、シート７１には、その左側縁
部にパッド９５が形成され、ここから中央領域９７迄１
と１／４回転の右巻き輝線９６が延出している。最後に
、シート７２には、その右側縁部にパッド９８が形成さ
れ、ここから中央領域１００迄１と１／４回転の左巻き
輝線が延出している。前と同様に隣接する中央領域は、
それらの誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスより
も実質的に高くなる様に形成されている。

一旦、単体のブロックに一体化されると、第７図の導体
１０１で概略的に示されている様に、シート６８上のバ
ッド８７とシー１−６３上のバッド７８とが接続される
様に、金属ストリップがこのブロックの側面に形成され
ている。又、力体１０２で概略的に示されている様に、
このブロックの側面に沿った金属ストリップにＪ、っ−
Ｃシート６６のバッド８４とシート７１のパッド９５と
が接続されている。パッド７５は、端子Δに接続し、バ
ッド９８は、端子Ｃに接続する。又バッド８１は、端子
１３に接続し、パッド９０　ｔ；Ｌ、端子りに接続する
。

第６図と第７図に示された構成は、第８図に概略的に見
られる変圧器のものである。特に変圧器の１つの巻線が
端子Ａ、Ｄ間に設けられ、仙の巻線が、端子８．０間に
設りられている１、端子Ａ。

０間の巻線は、コイル７６．７５３．８８．９１を並列
に含み端子１３，０間の巻線は、コイル８２゜８５．９
６．９９を並列に含ｌυでいる９、シート６２の誘電体
自体は、キャパシタプレー１〜どしての領域７７．８０
と共にキャパシタＣ１を形成する。

又、領域８９．９３は、キレパシタプレ−１・とじて、
それら間の誘電体であるシート６８自体と共にキャパシ
タＣ２を形成する。これら、ギｌ／バシタＣ＋　、Ｃ２
は、端子Δ、１〕間の巻線に含まロー（いるが、その誘
電性リアクタンス（よ、イの容（ｉｉ　ＰＩリアクタン
スより−し実質的に畠く、この容＋１１竹のリアクタン
スが無線周波数の電流の流れを妨げることはない。同様
に、領域８３．８６はキャパシタＣ３の極板となり、領
域９７．９９は、キャパシタＣ４の極板となる。そして
、これらキャパシタの誘電性リアクタンスは、無線周波
数において、それらの容量性リアクタンスよりも実質的
に高くなる。従って、このモノリシックインダクタ内の
端子Ａ、Ｂ及び端子Ｂ、Ｃの夫々の間の回路は、変圧器
の゛効果的な電気的巻線を提供する。又、この輝線のパ
ターンの形成方法によって、いづれを−次側にし°Ｃ１
いづれを二次側に覆るかを決定することができる。

従って、変圧器を形成する様に構成され得るこの様なモ
ノリシックィダクタは、従来技術の限界や制限を越える
ことができる。しかしながら、以上説明した実施例は、
本発明の原理を好ましい態様で説明する為のものであり
、特許請求の範囲に開示された本発明の要旨から離れる
ことなく種々の変形、追加或いは削除客を加えることが
できることは、容易に理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるモノリシックインダクタの斜視
図、 第２図は、第１図のモノリシックインダクタの分解斜視
図、 第３図は、第１図及び第２図に示されたモノリシックイ
ンダクタの概略回路図、 第４図は、−巻きモノリシックインダクタを示す本発明
の他の実施例の斜視図、 第５図は、３／４巻き士ノリシックインダクタを示す本
発明のざらに他の実施例の斜視図、Ｍ６図は、本発明の
原理に従って構成されたｔノリシック疫圧器の内部構成
を示す為の一部切斜視図、 第７図は、第６図のモノリシック変圧器の分解斜視図、 第８図は第６図及び第７図に示されたしノリシック変圧
器の回路図。 代理人　弁理士　ＨりＹ　保　男

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの互いに離隔した平面状導体が埋め込まれた
   誘電体ブロックから成るモノリシックインダクタであっ
   て、この導体は、全体どして同一方向に巻かれ且つ構造
   的には区分されているコイルを構成し、相豆に離隔して
   重畳し互いに容量的に結合した領域に接続し、これによ
   って、互いに離隔した導体が、無線周波数で全体として
   電気的コイルを構成することを特徴とするモノリシック
   インダクタ。
2. （２）　上記２つの平面状導体の全体のパターンは、少
   なくとも半回転の構成的に区分されたコイルを構成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインダク
   タ。
3. （３）　誘電性リアクタンスが、」ニ記夫々の領域間の
   容量性リアクタンスよりも実質的に高いことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のインダクタ。
4. （４）」−記事面状導体の少なくとも１つのパターンは
   、上記領域の１つに連結する輝線と＜２っていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインダクタ。
5. （５）　実質的に重畳された中火領域と共に設（）られ
   実質的に平面状の２つの導体を分ｌ１ＩＩす°る誘導係
   のシートを備えた、無線周波数で用いられる多数回巻き
   モノリシックインダクタ。
6. （６）　誘電性リアクタンスが、」記導体の容量性リア
   クタンスにりも実質的に高いことを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載のインダクタ。
7. （７）　互いに接合されて１つのブロックとなった第１
   及び第２の誘電体シー１〜ど、上記第２のシートと隔て
   た上記第１のシー１−の表面、Ｆに、上記第１のシート
   の周縁部から第１ｙ３電領域迄延出した一般的な輝線形
   状に形成された第１導電体と、」−２第２のシート上に
   形成され、この周縁部から上記第１導電領域に隣り合う
   様に泣面した第２導電領域迄延出した、上記輝線形状と
   は及対膠さｈ向を持った輝線形状の第２導電体とを備え
   た無線周波数で使用される多数回巻きモノリシックイン
   ダクタ。
8. （８）　上記第２導電体は、上記第１のシートに近接し
   た上記第２のシート表面上に形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載のインダクタ。
9. （９）　上記ブロックは、複数の側面を備えており、上
   記第１導電体はその１つの側面迄延び、上記第２導電体
   は他の側面迄延びていることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載のインダクタ。
10. （１０）　無線周波数で電気的に導通する様に互いに充
    分に容量結合した中央領域に夫々接続し、互いに反対方
    向に巻かれた螺線状の導電パターンを有する互いに接合
    した一対の誘電体シートを備えた多数回巻きモノリシッ
    クインダクタ。
11. （１１）　誘電性リアクタンスが、上記導電パターンの
    容量性リアクタンスよりも実質的に高いことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１０項記載のインダクタ。 （Φ　実質的に平面状の第１及び第２の導電パターンを
    分離する第１のシー１〜と、実質的に平面状の第３及び
    第４の導電パターンを分１１１ｆｉＪる第２のシー１−
    とを含む積層体を備えた変圧器であって、上記第１及び
    第２のパターンは、ｈいに実質的に重なっＣ位置−４る
    中央領域と共に形成され、この中央領域から互いに反対
    方向に巻かれた輝線が延び、全体として一次側コイルの
    少なくとも一部を構成し、又、上記第３及び第４のパタ
    ーンは、互いに実質的に重なって位置りる中央領域と共
    に形成され、この中央領域から互いに反対方向に巻かれ
    た輝線が延び、全体として二次側二］イルの少なくとも
    一部が構成される多数回巻き上ノリシック変月゛器。 （１１１誘電性リアクタンスが、容１１１竹リアクタン
    スよりも実質的に高いことを特徴とする特許請求の範囲
    第１２項記載のモノリシック変圧器。