JPWO2018207447A1 - 共振回路素子及び回路モジュール - Google Patents

共振回路素子及び回路モジュール Download PDF

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Abstract

誘電体材料からなるフレキシブルフィルムの一方の面である第１の面に導電材料からなる第１の導電パターンが形成されている。フレキシブルフィルムの第１の面とは反対側の第２の面に接着剤層が設けられている。一対の第１の外部電極が、フレキシブルフィルムと接着剤層とからなる複合部材に面内方向の電界を生じさせるとともに、第１の導電パターンに電流を流す。

Description

本発明は、共振回路素子及び回路モジュールに関する。
電子機器のノイズ、特に高周波におけるノイズの対策として、電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタが使用されている。下記の特許文献１に、インダクタとコンデンサとを並列に備えるＥＭＩフィルタが開示されている。このＥＭＩフィルタのコンデンサは、複数の接地導体層と他方の複数の導体層とが、セラミック層を介して交互に積層された多層構造を有する。インダクタは、コンデンサの複数の非接地導体層と同一の層に設けられた導体パターンで構成される。
特開２００３−２４９８３２号公報
特許文献１に開示されたＥＭＩフィルタはセラミック層を含む多層構造を有しているため、機械的な柔軟性に欠ける。このため、実装すべき箇所の幾何学的形状に制約を受ける。
本発明の目的は、種々の形状を有する箇所に実装することが可能な共振回路素子を提供することである。本発明の他の目的は、この共振回路素子が実装された回路モジュールを提供することである。
本発明の第１の観点による共振回路素子は、
誘電体材料からなるフレキシブルフィルムと、
前記フレキシブルフィルムの一方の面である第１の面に形成された導電材料からなる第１の導電パターンと、
前記フレキシブルフィルムの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた接着剤層と、
前記フレキシブルフィルムと前記接着剤層とからなる複合部材に面内方向の電界を生じさせるとともに、前記第１の導電パターンに電流を流す一対の第１の外部電極と
を有する。
第１の導電パターンがインダクタとして機能し、一対の外部電極と複合部材とがコンデンサとして機能する。このインダクタとコンデンサとにより、ＬＣ共振回路が構成される。フレキシブルフィルムを変形させることにより、種々の幾何学的形状を有する実装箇所に実装することができる。接着剤層により共振回路素子を実装箇所に貼り付けることができる。
本発明の第２の観点による共振回路素子は、第１の観点による共振回路素子の構成に加えて、
一対の前記第１の外部電極の各々が、前記複合部材の端面に形成された部分を含むという特徴を有する。
一対の外部電極を複合部材の端面に形成することにより、複合部材の面内方向に効率的に電界を発生させることができる。
本発明の第３の観点による共振回路素子は、第１または第２の観点による共振回路素子の構成に加えて、
前記第１の面に形成された導電材料からなる第２の導電パターンと、
前記第２の導電パターンに電流を流すとともに、前記複合部材に面内方向の電界を生じさせる一対の第２の外部電極と
を有し、
前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンとがチョークコイルを構成している。
実装箇所の幾何学的形状に応じて柔軟に変形するチョークコイルを実現することができる。さらに、一対の第１の外部電極の間を接続するＬＣ共振回路が帯域除去フィルタとして機能する。同様に、一対の第２の外部電極の間を接続するＬＣ共振回路が帯域除去フィルタとして機能する。
本発明の第４の観点による共振回路素子は、第１から第３までの観点による共振回路素子の構成に加えて、
前記接着剤層が、熱硬化型または光硬化型の接着剤で形成されているという特徴を有する。
共振回路素子の接着剤層を実装箇所に接着した後、加熱または光照射を行うことにより、容易に接着剤層を硬化させることができる。
本発明の第５の観点による回路モジュールは、
複数の導電部分が設けられたプリント回路板と、
前記プリント回路板に実装され、２つの前記導電部分の間を接続する共振回路素子と
を有し、
前記共振回路素子は、
誘電体材料からなるフレキシブルフィルムと、
前記フレキシブルフィルムの一方の面である第１の面に形成された導電材料からなる第１の導電パターンと、
前記フレキシブルフィルムの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた接着剤層と、
前記フレキシブルフィルムと前記接着剤層とからなる複合部材に面内方向の電界を生じさせるとともに、前記第１の導電パターンに電流を流す一対の外部電極と
を有し、
一対の前記外部電極が、それぞれ２つの前記導電部分に電気的に接続されており、前記接着剤層によって前記プリント回路板に接着されている。
共振回路素子をプリント回路板に接着することにより、容易にプリント回路板に固定することができる。
本発明の第６の観点による回路モジュールは、第５の観点による回路モジュールの構成に加えて、
前記プリント回路板の、前記共振回路素子が実装されている箇所に段差が設けられており、前記共振回路素子は前記プリント回路板の段差を反映して変形しているという特徴を有する。
共振回路素子を変形させることにより、種々の段差が設けられたプリント回路板に容易に実装することが可能になる。
第１の導電パターンがインダクタとして機能し、一対の外部電極と複合部材とがコンデンサとして機能する。このインダクタとコンデンサとにより、ＬＣ共振回路が構成される。フレキシブルフィルムを変形させることにより、種々の幾何学的形状を有する実装箇所に実装することができる。接着剤層により共振回路素子を実装箇所に貼り付けることができる。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ第１実施例による共振回路素子の分解斜視図、斜視図、及び断面図である。 図２Ａは、実際に作製した共振回路素子の概略断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの共振回路素子を用いたフィルタの等価回路図であり、図２Ｃは、図２Ｂに示したフィルタのＳパラメータＳ２１の測定結果を示すグラフである。 図３Ａは、第２実施例による共振回路素子の平面図であり、図３Ｂは、第２実施例による共振回路素子の等価回路図である。 図４は、第３実施例による回路モジュールの断面図である。
［第１実施例］
図１Ａから図２Ｃまでの図面を参照して、第１実施例による共振回路素子について説明する。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ第１実施例による共振回路素子の分解斜視図、斜視図、及び断面図である。第１実施例による共振回路素子は、フレキシブルフィルム１０、第１の導電パターン１１、接着剤層１２、及び一対の第１の外部電極１３を含む。
フレキシブルフィルム１０には、誘電体材料、例えばポリイミド等の樹脂が用いられる。フレキシブルフィルム１０の一方の表面（以下、第１の面１０Ａという。）に第１の導電パターン１１が設けられている。第１の導電パターン１１には、導電材料、例えば銅（Ｃｕ）等が用いられる。第１の導電パターン１１は、メアンダ状の平面形状を有する。第１の導電パターン１１は、所望の形状に整形された銅箔を接着剤でフレキシブルフィルム１０に貼り付けることにより形成することができる。
フレキシブルフィルム１０の、第１の面１０Ａとは反対側の第２の面１０Ｂに、接着剤層１２が設けられている。接着剤層１２には、例えば熱硬化型または光硬化型の接着剤を用いることができる。接着剤層１２に光硬化型の接着剤を用いる場合には、フレキシブルフィルム１０は硬化用の波長域の光を透過させる材料で形成される。共振回路素子が未実装の状態では、接着剤層１２が粘着性を維持している。フレキシブルフィルム１０及び接着剤層１２からなる積層体を複合部材１５ということとする。複合部材１５は、一般的なセラミックより低い誘電率を有する。
複合部材１５の端面に、一対の第１の外部電極１３が形成されている。例えば、複合部材１５の平面形状は長方形であり、一対の第１の外部電極１３は、複合部材１５の相互に反対方向を向く端面に形成された部分を含む。第１の外部電極１３の一部分は、第１の面１０Ａの縁の近傍の領域を覆う。なお、第１の外部電極１３が第２の面１０Ｂの縁の近傍を覆うようにしてもよい。第１の外部電極１３は、例えば印刷技術を用いて形成することができる。一対の第１の外部電極１３は、それぞれ第１の導電パターン１１の両端に電気的に接続されている。一対の第１の外部電極１３に電位差を生じさせると、複合部材１５に主として面内方向の電界が生じるとともに、第１の導電パターン１１に電流が流れる。第１の導電パターン１１は、一対の第１の外部電極１３の間に接続されたインダクタＬ（図１Ｃ）として機能する。なお、第１の導電パターン１１の平面形状はメアンダ状である必要は無く、所望のインダクタンスに応じてその他の形状としてよい。複合部材１５及び一対の第１の外部電極１３はコンデンサＣ（図１Ｃ）として機能する。
次に、第１実施例による共振回路素子を実際に作製して電気的特性を測定した結果について説明する。
図２Ａは、実際に作製した共振回路素子の概略断面図である。ポリイミドフィルム２０の片面に耐熱シリコーン系の接着剤２１が塗布されたポリイミドテープを５層重ねてフレキシブルフィルム１０を構成した。フレキシブルフィルム１０の平面形状は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ約２ｃｍ及び約１ｃｍの長方形である。最下層のポリイミドテープの接着剤２１が、接着剤層１２（図１Ｂ、図１Ｃ）に相当する。ポリイミドフィルム２０の厚さは０．０５ｍｍであり、比誘電率は１ＭＨｚにおいて３．３である。耐熱シリコーン系の接着剤２１の厚さは０．０２ｍｍであり、比誘電率は１ＭＨｚにいて３．３である。
片面に導電性接着剤２３が塗布された銅箔２２をフレキシブルフィルム１０に貼り付けることにより、第１の導電パターン１１を形成した。銅箔２２の厚さは０．０７ｍｍであり、導電性接着剤２３の厚さは０．０２ｍｍである。導電性接着剤２３の比誘電率は、１ＭＨｚにおいて３．０である。第１の外部電極１３は印刷技術を用いて形成した。
図２Ｂは、共振回路素子を用いたフィルタの等価回路図である。第１ポートＰ１の一方の端子と第２ポートＰ２の一方の端子とがグランドに落とされ、第１ポートＰ１の他方の端子と第２ポートＰ２の他方の端子との間に、図２Ａに示した共振回路素子、すなわちインダクタＬとコンデンサＣとの並列共振回路が接続される。
図２Ｃは、図２Ｂに示したフィルタのＳパラメータＳ２１の測定結果を示すグラフである。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はＳ２１を単位「ｄＢ」で表す。約４．２ＧＨｚで共振が生じ、Ｓ２１が極小値を示している。このように、図２Ａに示した共振回路素子がＬＣ共振回路として動作することが確認された。
次に、第１実施例による共振回路素子が有する優れた効果について説明する。
第１実施例による共振回路素子にはフレキシブルフィルム１０が用いられているため、容易に変形させることが可能である。従って、実装すべき箇所が平坦ではない場合であっても、実装すべき箇所の形状に応じて共振回路素子を変形させて実装することが可能である。また、接着剤層１２（図１Ｂ）が露出している面を実装基板に対向させて共振回路素子を実装基板に貼り付けることができる。貼り付けた後に接着剤層１２を加熱または光照射等によって硬化させることにより、共振回路素子を実装基板に容易に固定することができる。第１の外部電極１３（図１Ｂ）は、例えばはんだ等により接続先の導体部分に電気的に接続することができる。
インダクタとして動作する第１の導電パターン１１（図１Ｂ）が積層されることなく単層で構成されているため、第１の導電パターン１１を厚くすることが可能である。第１の導電パターン１１を厚くすることにより、第１の導電パターン１１の電気抵抗を低減させることができる。このため、大電流に対応することが可能である。さらに、第１の導電パターン１１が積層されないため、他の構造に影響を与えることなく第１の導電パターン１１の厚さを任意に調整することができる。第１の導電パターン１１の厚さを調整することにより、インダクタンスを調整することが可能である。
［第２実施例］
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して第２実施例による共振回路素子について説明する。以下、第１実施例による共振回路素子と共通の構成については説明を省略する。
図３Ａは、第２実施例による共振回路素子の平面図である。図３Ａにおいて導体部分にハッチングが付されている。複合部材１５の上面に、第１の導電パターン１１の他に第２の導電パターン１７が設けられている。一方の第１の導電パターン１１と他方の第２の導電パターン１７とは一部分において並走しており、両者は電磁的に結合している。
複合部材１５の端面に、一対の第１の外部電極１３の他に一対の第２の外部電極１８が形成されている。一対の第２の外部電極１８は、それぞれ第２の導電パターン１７の両端に接続されている。
図３Ｂは、第２実施例による共振回路素子の等価回路図である。一対の第１の外部電極１３の間に、第１実施例と同様にインダクタとコンデンサとの並列共振回路が接続され、他の一対の第２の外部電極１８の間にもインダクタとコンデンサとの並列共振回路が接続される。２つのインダクタが相互に結合し、コモンモードチョークコイルとして動作する。
第２実施例による共振回路素子を差動伝送路に挿入することにより、コモンモードノイズの漏洩を抑制することができる。さらに、図２Ｂに示したように、ＬＣ並列共振回路がディファレンシャルモード信号に対して帯域除去フィルタとして機能する。
［第３実施例］
次に、図４を参照して第３実施例による回路モジュールについて説明する。
図４は、第３実施例による回路モジュールの断面図である。プリント回路板３５が、プリント配線板３０、及びそれに実装された回路素子３１、３２を含む。プリント回路板３５には、回路素子を実装するための複数のランド、実装された回路素子３１、３２の端子３３、３４等の複数の導電部分が設けられている。回路素子３１、３２の上面はプリント配線板３０の上面より高い位置に配置されるため、プリント回路板３５の上面には段差が設けられることになる。
プリント回路板３５に共振回路素子４０が実装されている。共振回路素子４０として第１実施例による共振回路素子（図１Ｂ）が用いられる。共振回路素子４０の一方の第１の外部電極１３が回路素子３１の端子３３の上に載せられて、はんだ４１により電気的に接続されている。共振回路素子４０の他方の第１の外部電極１３が回路素子３２の端子３４の上に載せられて、はんだ４１により電気的に接続されている。共振回路素子４０は、回路素子３１の端子３３と回路素子３２の端子３４との間に接続される。
共振回路素子４０が実装された箇所には、回路素子３１、３２の高さに起因して段差が形成されている。共振回路素子４０の複合部材１５は、プリント回路板３５の上面の段差を反映して変形している。共振回路素子４０の接着剤層１２がプリント回路板３５の上面に接着されて硬化されている。接着剤層１２を硬化させることにより、共振回路素子４０をプリント回路板３５に固定することができる。
次に、第３実施例による共振回路素子４０が有する優れた効果について説明する。共振回路素子にセラミック等の硬い材料が用いられる場合には、プリント回路板３５の上面の段差に応じて変形させることができない。図４に示した例では、硬い共振回路素子が回路素子３１と３２との間に架け渡されて中空に支持されることになる。
第３実施例においては、共振回路素子４０がプリント回路板３５の上面の段差に応じて変形し、回路素子３１と３２との間のプリント回路板３５の上面に接着されて固定される。このため、共振回路素子４０を強固に固定し、耐久性を高めることができる。
例えば、回路モジュールの設計完了後に、ノイズ対策として共振回路素子４０を実装することが可能である。共振回路素子４０は、プリント配線板５０に実装された回路素子の上に重ねて実装することが可能である。
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
１０ フレキシブルフィルム
１０Ａ 第１の面
１０Ｂ 第２の面
１１ 第１の導電パターン
１２ 接着剤層
１３ 第１の外部電極
１５ 複合部材
１７ 第２の導電パターン
１８ 第２の外部電極
２０ ポリイミドフィルム
２１ 接着剤
２２ 銅箔
２３ 導電性接着剤
３０ プリント配線板
３１、３２ 回路素子
３３、３４ 端子
３５ プリント回路板
４０ 共振回路素子
４１ はんだ

Claims (6)

  1. 誘電体材料からなるフレキシブルフィルムと、
    前記フレキシブルフィルムの一方の面である第１の面に形成された導電材料からなる第１の導電パターンと、
    前記フレキシブルフィルムの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた接着剤層と、
    前記フレキシブルフィルムと前記接着剤層とからなる複合部材に面内方向の電界を生じさせるとともに、前記第１の導電パターンに電流を流す一対の第１の外部電極と
    を有する共振回路素子。
  2. 一対の前記第１の外部電極の各々は、前記複合部材の端面に形成された部分を含む請求項１に記載の共振回路素子。
  3. さらに、
    前記第１の面に形成された導電材料からなる第２の導電パターンと、
    前記第２の導電パターンに電流を流すとともに、前記複合部材に面内方向の電界を生じさせる一対の第２の外部電極と
    を有し、
    前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンとがチョークコイルを構成する請求項１または２に記載の共振回路素子。
  4. 前記接着剤層は、熱硬化型または光硬化型の接着剤で形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の共振回路素子。
  5. 複数の導電部分が設けられたプリント回路板と、
    前記プリント回路板に実装され、２つの前記導電部分の間を接続する共振回路素子と
    を有し、
    前記共振回路素子は、
    誘電体材料からなるフレキシブルフィルムと、
    前記フレキシブルフィルムの一方の面である第１の面に形成された導電材料からなる第１の導電パターンと、
    前記フレキシブルフィルムの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた接着剤層と、
    前記フレキシブルフィルムと前記接着剤層とからなる複合部材に面内方向の電界を生じさせるとともに、前記第１の導電パターンに電流を流す一対の外部電極と
    を有し、
    一対の前記外部電極が、それぞれ２つの前記導電部分に電気的に接続されており、前記接着剤層によって前記プリント回路板に接着されている回路モジュール。
  6. 前記プリント回路板の、前記共振回路素子が実装されている箇所に段差が設けられており、前記共振回路素子は前記プリント回路板の段差を反映して変形している請求項５に記載の回路モジュール。
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