JP2005268935A

JP2005268935A - Ｌｃ共振子

Info

Publication number: JP2005268935A
Application number: JP2004074804A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yoneda; 昌行米田; Katsuji Matsuda; 勝治松田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】コンデンサ用導体パターンに誘起される渦電流に起因した問題発生を防止する。
【解決手段】コンデンサ部を構成するコンデンサ用導体パターン３，４と、インダクタ部を構成するコイルパターン７とが絶縁層６を介して対向する態様でもって、インダクタ部とコンデンサ部を積層配置してＬＣ共振子を構成する。コンデンサ部を構成する複数のコンデンサ用導体パターンのうち、少なくとも、絶縁層を介してコイルパターン７と隣り合っているコンデンサ用導体パターン３には、コイルパターン７の巻回中心部分に対向させて、コイルパターン７の最内巻き形状に応じた形状の透孔部２０を設ける。また、透孔部２０の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部２１を透孔部２０からコンデンサ用導体パターン３の外端縁に掛けて伸長形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタ回路や発振回路等の回路に組み込まれるＬＣ共振子に関するものである。

図４（ａ）にはＬＣ共振子の一外観例が簡略化されて示され、図４（ｂ）にはそのＬＣ共振子の分解図が模式的に示されている。このＬＣ共振子１は誘電体又は磁性体から成る基板２を有し、この基板２の表裏両面には、それぞれ、当該基板２を介して対向し合うコンデンサ用導体パターン３，４が形成されている。これらコンデンサ用導体パターン３，４はコンデンサ部（Ｃ）を構成している。

それらコンデンサ用導体パターン３，４のうちの一方側（図４（ｂ）の例では、コンデンサ用導体パターン４）は絶縁層５により覆われ当該絶縁層５により保護されている。また、他方側のコンデンサ用導体パターン３の表面側には、絶縁層６（６ａ，６ｂ）と、コイルパターン７（７ａ，７ｂ）とが交互に積層形成され、最も外側のコイルパターン７ｂは絶縁層８により覆われ当該絶縁層８により保護されている。コイルパターン７ａ，７ｂの巻回内側端部同士は、コイルパターン７ａ，７ｂ間の絶縁層６ｂに形成されたビアホール１０を介して電気的に直列に接続されており、当該コイルパターン７ａ，７ｂはインダクタ部（Ｌ）を構成している。

基板２とコンデンサ用導体パターン３，４と絶縁層５，６，８とコイルパターン７とが積層形成されて成る積層体１１には、例えば図４（ａ）に示す左右両側の側面に、それぞれ、外部接続用電極１２，１３が表面側から底面側に渡って形成されている。図４（ｂ）の例では、コンデンサ用導体パターン３，４のうちの一方側３は外部接続用電極１２に接続され、他方側４は外部接続用電極１３に接続されている。また、コイルパターン７ａ，７ｂのうちの一方側７ｂの巻回外側端部は外部接続用電極１２に接続され、他方側７ａの巻回外側端部は外部接続用電極１３に接続されている。つまり、コンデンサ用導体パターン３，４から成るコンデンサＣと、コイルパターン７ａ，７ｂから成るインダクタＬとは、外部接続用電極１２，１３によって、図４（ｃ）の等価回路図に示されるように、並列接続されてＬＣ並列回路を構成している。このＬＣ並列回路は外部接続用電極１２，１３を介して外部の回路と電気的に接続することができる。

特開平３−２５３０１３号公報特許第２７３４２３２号公報

ところで、近年、図４に示されるようなＬＣ共振子部品は、小型化の要求に応じてサイズが小さくなってきている。このため、必然的に、コンデンサ用導体パターン３と、コイルパターン７との間の間隔が狭くなってきている。このコンデンサ用導体パターン３とコイルパターン７の近接配置によって、コイルパターン７の巻回中心部分を通る強い磁束がコンデンサ用導体パターン３を貫き通ることとなって、次に示すような問題が発生する。

例えば、図５には、図４（ｂ）から絶縁層５，６，８を省略した図が示されている。この図に示されるように、外部接続用電極１３からコイルパターン７ａ，７ｂを順に通って外部接続用電極１２に向かう方向の電流Ｉiが通電している場合には、コイルパターン７ａ，７ｂの巻回中心部分を通る磁束Ｂiは、例えば、図５に示されるような上向きとなる。コンデンサ用導体パターン３とコイルパターン７が近接配置されていると、そのコイルパターン７ａ，７ｂの巻回中心部分を通る強い磁束Ｂiは、コンデンサ用導体パターン３を貫き通ることとなるために、コンデンサ用導体パターン３には、その強い磁束Ｂiに起因して、大きな渦電流Ｉsが誘起される。

このように、渦電流Ｉsが誘起されると、当該渦電流Ｉsに基づいて磁束Ｂcが発生する。この渦電流Ｉsに基づいた磁束Ｂcは、コイルパターン７の磁束Ｂiとは逆向きであることから、磁束Ｂcは磁束Ｂiの一部を打ち消してしまう。これに起因して、コイルパターン７から成るインダクタＬのインダクタンス値が低下したり、Ｑ値が低下する等の問題が発生し、ＬＣ共振子１は、例えば仕様により定められている要求に合ったＬＣ共振特性を得ることができない等の問題が発生してしまう。

そこで、特許文献１には、図６（ｂ）に示されるように、コンデンサ用導体パターン３にスリット１５を設ける構成が提案されている。この構成では、コンデンサ用導体パターン３に誘起される渦電流Ｉsの経路をカットするようにスリット１５を設けることで、渦電流Ｉsが誘起されることを防止しようとするものである。

しかしながら、スリット１５は、コイルパターン７の磁束Ｂiが通るコンデンサ用導体パターン部分（例えば図６（ｂ）の斜線部分Ｚ）を分断するだけのものである。このため、スリット１５を設けてもコイルパターン７の巻回中心部分を通る強い磁束Ｂiの殆どがコンデンサ用導体パターン３を通るので、スリット１５の形成によって、図６（ｂ）に示されるような大きい渦電流Ｉsの発生を抑制することはできるが、コンデンサ用導体パターン３には、図６（ａ）に示されるような小さい渦電流Ｉs'が発生してしまう。この渦電流Ｉs'も、渦電流Ｉsと同様に、コイルパターン７の磁束Ｂiとは逆向きの磁束Ｂcを発生させる。このため、前記同様に、磁束Ｂcの発生によりコイルパターン７の磁束Ｂiが減少し、これにより、インダクタＬのインダクタンス値の低下およびＱ値の低下が生じて、要求に合ったＬＣ共振特性を得ることができないという問題が発生する。

この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、コイルパターンの磁束に起因した渦電流がコンデンサ用導体パターンに発生することを抑制して、渦電流に起因した問題を防止することができるＬＣ共振子を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、絶縁層を介して対向配置された対を成すコンデンサ用導体パターンを有するコンデンサ部と、１つのコイルパターンを備えるか、又は、複数のコイルパターンが絶縁層を介して積層配置され当該複数のコイルパターンが電気的に直列に接続されている構成を備えるインダクタ部とを有し、コンデンサ部のコンデンサ用導体パターンと、インダクタ部のコイルパターンとが絶縁層を介して対向する形態でもってコンデンサ部とインダクタ部が積層配置されている構成を有するＬＣ共振子であって、コンデンサ部を構成する複数のコンデンサ用導体パターンのうち、少なくとも、絶縁層を介してコイルパターンと隣り合っているコンデンサ用導体パターンには、隣のコイルパターンの巻回中心部分に対向させて、コイルパターンの最内巻き形状に応じた形状を持つ透孔部が設けられ、また、その透孔部の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部が透孔部からコンデンサ用導体パターンの外端縁に掛けて伸びる分断スリット状の形態でもって設けられていることを特徴としている。また、この発明は、コンデンサ用導体パターンに形成されている透孔部の開口面積が、隣のコイルパターンの最内巻き部分により囲まれている内側部分の面積以上の広い面積を有していることをも特徴としている。

この発明によれば、コンデンサ部を構成する複数のコンデンサ用導体パターンのうち、少なくとも、絶縁層を介してコイルパターンと隣り合っているコンデンサ用導体パターンには、隣のコイルパターンの巻回中心部分に対向させて、コイルパターンの最内巻き形状に応じた形状を持つ透孔部が設けられている構成とした。このため、コイルパターンの巻回中心部分を通る強い磁束の多くがコンデンサ用導体パターンの透孔部を通ることとなり、コンデンサ用導体パターン自体に、コイルパターンの強い磁束が貫き通ることを回避できる。

その上、この発明では、透孔部の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部が設けられているので、コイルパターンの強い磁束が透孔部を通ることによって透孔部の周端縁部に渦電流が誘起されようとしても、透孔部の周端縁は閉ループを形成していないので、渦電流の発生を阻止することができる。

よって、この発明の構成を備えることによって、コイルパターンの巻回中心部分を通る強い磁束に起因した大きな渦電流がコンデンサ用導体パターンに誘起されることを抑制することができて、渦電流に起因したインダクタ部のインダクタンス値の低下やＱ値の低下を防止することができる。これにより、ＬＣ共振子に、要求に合ったＬＣ共振特性を持たせることが容易となり、ＬＣ共振子の性能の信頼性を向上させることができる。

コンデンサ用導体パターンに形成されている透孔部の開口面積が、コイルパターンの最内巻き部分により囲まれている内側部分の面積以上の広い面積を有している場合には、コイルパターンの巻回中心部分を通る強い磁束のほぼ全てがコンデンサ用導体パターンの透孔部を通ることとなるので、より確実に、コイルパターンの強い磁束に起因した大きな渦電流がコンデンサ用導体パターンに誘起されることを抑制できる。これにより、渦電流に起因した問題発生をより一層確実に防止できる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態例の説明において、図４に示すＬＣ共振子と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図１には本発明に係るＬＣ共振子の一実施形態例が分解状態により模式的に示されている。この実施形態例では、絶縁層としての基板２の表裏両面に、それぞれ、コンデンサ用導体パターン３，４が形成されてコンデンサ部が構成されている。また、複数のコイルパターン７（７ａ，７ｂ）が絶縁層６を介して積層形成され当該コイルパターン７ａ，７ｂが電気的に直列に接続されてインダクタ部が構成されている。コンデンサ用導体パターン３，４やコイルパターン７（７ａ，７ｂ）は、それぞれ、例えばＡｇやＣｕ等の導体材料により構成されている。ＡｇやＣｕは導体材料の中でも抵抗率の低い材料であるので、ＡｇやＣｕによりコンデンサ用導体パターン３，４やコイルパターン７を構成することによって、電流の導通損失を抑制することができる。

この実施形態例では、コンデンサ用導体パターン３，４には、それぞれ、コイルパターン７（７ａ，７ｂ）の巻回中心部分に対向する位置に、透孔部２０が設けられている。この透孔部２０は、コイルパターン７の最内巻き形状に応じた形状を有するものであり、図１に示す例では、コイルパターン７の最内巻き形状に近い形状である略円形状と成している。また、当該透孔部２０の開口面積は、コイルパターン７ａの最内巻き部分により囲まれている内側部分の面積と同程度の面積を有している。

ところで、図２に示されるように、コンデンサ用導体パターン３に透孔部２０を形成しただけの構成であると、透孔部２０の周端縁は閉ループを形成している。このために、コイルパターン７の巻回中心部分を通る強い磁束Ｂiに起因して、透孔部２０の閉ループの周端縁部には、当該周端縁に沿って通電する渦電流Ｉsが誘起されてしまう。この渦電流Ｉsに起因して前述したような問題が発生してしまう。

そこで、この実施形態例では、透孔部２０の周端縁部に渦電流Ｉsが発生する事態を回避するために、図１に示されるように、コンデンサ用導体パターン３，４には、透孔部２０の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部２１が設けられている。このループカット部２１は、透孔部２０からコンデンサ用導体パターン３，４の外端縁に掛けて伸びる分断スリット状の形態と成している。

この実施形態例では、上記以外の構成は図４に示されるＬＣ共振子１と同様である。この実施形態例では、コンデンサ用導体パターン３，４には、コイルパターン７の巻回中心部分に対向させて、コイルパターン７の最内巻き形状に応じた形状を持つ透孔部２０が設けられ、かつ、その透孔部２０の周端縁をカットして周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部２１が設けられているので、コイルパターン７の巻回中心部分を通る強い磁束Ｂiに起因してコンデンサ用導体パターン３，４に誘起される渦電流Ｉsの発生量を小さく抑制することができる。よって、渦電流Ｉsに起因した問題を防止できる。

この実施形態例のＬＣ共振子１は以上のように構成されている。以下に、このＬＣ共振子１の製造工程の一例を説明する。

例えば、基板２を用意し、この基板２の表裏両面にそれぞれコンデンサ用導体パターン３，４を形成する。ここでは、コンデンサ用導体パターン３，４を高精度に形成するために、フォトリソグラフィ工法を利用して次に示すようにコンデンサ用導体パターン３，４を形成する。

例えば、基板２の表面と裏面のうちの一方側の面（ここでは説明を容易にするために裏面とする）の全面に、感光性の例えば銀（Ａｇ）等の導体ペーストを例えばスクリーン印刷等の印刷技術により塗布形成する。そして、その塗布された導体ペーストに対向させてコンデンサ用導体パターン形成用のフォトマスクを配置する。その後、そのフォトマスクを介して感光性の導体ペーストに紫外線等の光を照射し露光させて、コンデンサ用導体パターン４となる部分を硬化させる。この露光工程の後に、未硬化の導体ペースト部分を除去する現像工程を行う。これにより、コンデンサ用導体パターン４が形作られる。その後、焼成することにより、コンデンサ用導体パターン４を作製することができる。

然る後に、基板２の表面上にも上記同様のフォトリソグラフィ工法に基づいた形成手順でもってコンデンサ用導体パターン３を形成する。

なお、フォトリソグラフィ工法を利用してコンデンサ用導体パターン３，４を作製する手法としては、次に示すような手法もある。例えば、スパッタや蒸着等の真空成膜技術や、スピンコート等を利用して、基板２の表面と裏面のうちの一方側の面（ここでは裏面とする）の全面に導体膜を形成する。その後、その導体膜上の全面にフォトレジストを積層形成する。

そして、そのフォトレジストと対向する位置に、コンデンサ用導体パターン形成用のフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介してコンデンサ用導体パターン４の形成領域のフォトレジスト部分に光を照射し露光させて硬化させる。然る後に、現像処理により、未硬化なフォトレジスト部分を除去する。次に、フォトレジストが除去された部分に形成されている導体膜部分を例えばエッチング等により除去し、その後、フォトレジストを剥離する。このようにして、コンデンサ用導体パターン４を形成することができる。このコンデンサ用導体パターン４の形成後には、基板２の表面上に上記同様のフォトリソグラフィ工法に基づいた形成手順でもってコンデンサ用導体パターン３を形成する。

このようにフォトリソグラフィ工法を利用してコンデンサ用導体パターン３，４を形成することができる。このコンデンサ用導体パターン３，４の形成後には、コンデンサ用導体パターン３の上側に、例えば、ペースト状のガラス等の絶縁材料を例えば印刷技術等により形成し、その後、焼成する。このようにして絶縁層６ａを形成する。

この絶縁層６ａの上側には、コンデンサ用導体パターン３，４の形成手法と同様にフォトリソグラフィ工法を利用して、コイルパターン７ａを形成する。

その導体パターン７ａの形成後には、当該導体パターン７ａの上側全面に、例えば、感光性のペースト状の例えばガラス等の絶縁材料を例えば印刷技術等により積層形成する。そして、その絶縁材料の層に対向させてビアホール形成用のフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介してビアホール１０となる部分以外の絶縁材料ペースト部分に光を照射し露光させて硬化させる。そして、現像処理によって、未硬化な絶縁材料ペースト部分を除去する。これにより、ビアホール形成用の孔部が形作られる。然る後に焼成する。このようにしてビアホール形成用の孔部が設けられた絶縁層６ｂを形成することができる。

絶縁層６ｂの上側には、コンデンサ用導体パターン３，４の形成手法と同様にフォトリソグラフィ工法を利用してコイル導体パターン７ｂを形成する。この工程で、導体パターン７ｂを構成する導体材料の一部が、絶縁層６ｂに形成されているビアホール形成用の孔部に入り込んでビアホール１０が形成される。

その後、基板２の表面側と裏面側の両側に、例えば、ペースト状のガラス等の絶縁材料を例えば印刷技術等により塗布形成して焼成することにより、保護層としての絶縁層５，８が形成される。

なお、この実施形態例では、ここまでの工程は、複数の基板２を切り出すための親基板の状態のままで行われており、親基板に複数のＬＣ共振子１の積層体１１を同時に製造する構成となっている。絶縁層（保護層）５，８の形成の後には、例えばダイシングやスクライブやレーザ切断等の切断加工によって各ＬＣ共振子１の積層体１１毎に分離分割する作業が行われる。そして、この分離分割工程の後に、各ＬＣ共振子１の積層体１１毎に外部接続用電極１２，１３を形成する。この外部接続用電極１２，１３の形成工程では、例えば、まず、積層体１１の、外部接続用電極１２，１３が形成される側面に例えばペースト状の銀等の導体材料を塗布形成して焼成する。このようにして下地電極を形成する。その後、その下地電極の上側にＮｉとＳｎを電解めっきにより形成することにより外部接続用電極１２，１３を形成する。

以上のようにして、この実施形態例のＬＣ共振子１を作製することができる。なお、この製造工程では、コンデンサ用導体パターン３，４やコイルパターン７は、フォトリソグラフィ工法を利用して形成されていたが、例えば、厚膜印刷工法を利用して形成してもよい。

なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、コンデンサ用導体パターン３，４に設ける透孔部２０は略円形状と成していたが、透孔部２０の形状は、コイルパターン７の最内巻き形状と同じ形状、又は、コイルパターン７の最内巻き形状に近い形状であればよく、コイルパターン７の最内巻きの形状に応じて、略四角形状であってもよいし、五角以上の多角形状と成していてもよい。

また、この実施形態例では、コンデンサ用導体パターン３，４の両方に透孔部２０およびループカット部２１が設けられていたが、例えば、サイズに対する規制が緩くて、コイルパターン７とコンデンサ用導体パターン４との間の間隔を広げてコンデンサ用導体パターン４に誘起される渦電流を低減することができる場合には、コンデンサ用導体パターン３だけに透孔部２０およびループカット部２１を設ける構成とし、コンデンサ用導体パターン４には透孔部２０およびループカット部２１を設けない構成としてもよい。

さらに、この実施形態例では、絶縁層としての基板２の表裏両面にそれぞれコンデンサ用導体パターンが形成される構成であったが、例えば、基板２の表面上にコンデンサ用導体パターン３，４が絶縁層を介しながら積層形成され、さらに、その上側にコイルパターン７（７ａ，７ｂ）が絶縁層を介しながら積層形成される構成としてもよい。

さらに、この実施形態例では、インダクタ部は２つのコイルパターン７（７ａ，７ｂ）を有して構成されていたが、例えば、インダクタ部に対して要求されているインダクタンス値が低くてコイルパターン７の巻回数が少なくて済む場合や、コイルパターン７の形成可能な面積が広くて１つのコイルパターン７の巻回数を多くすることができる場合には、例えば、インダクタ部は１つのコイルパターン７のみで形成される構成としてもよい。また、インダクタ部は、必要に応じて、３つ以上のコイルパターン７により構成してもよい。この場合には、インダクタ部を構成する３つ以上のコイルパターン７は、絶縁層を介しながら積層形成され当該複数のコイルパターン７は電気的に直列に接続される。

さらに、この実施形態例では、インダクタ部（Ｌ）とコンデンサ部（Ｃ）はＬＣ並列回路を構成していたが、例えば、図３（ｂ）の等価回路図に示されるようなＬＣ直列回路を構成してもよい。つまり、この場合には、例えば、図３（ａ）の分解図に示されるような構成とすることによって、ＬＣ直列回路を構成することができる。つまり、コイルパターン７ａの巻回外側端部と、コンデンサ用導体パターン３とは、それぞれ、外部接続用電極１２，１３に接続されるのではなく、当該コイルパターン７ａの巻回外側端部と、コンデンサ用導体パターン３とは、絶縁層６ａに形成されたビアホール１７を介して接続されている。この構成以外の構成は、図１に示される構成と同様である。

さらに、この実施形態例では、インダクタ部とコンデンサ部がそれぞれ１つずつ設けられる構成であったが、インダクタ部とコンデンサ部とのうちの少なくとも一方側は複数設けられる構成としてもよい。例えば、２つのインダクタ部と、１つのコンデンサ部とが設けられる場合には、２つのインダクタ部はコンデンサ部を表裏両側から挟持するように配置する。もちろん、コンデンサ部の上側に２つのインダクタ部を積層配置してもよい。インダクタ部とコンデンサ部とのうちの少なくとも一方側は複数設けられる構成である場合にも、コンデンサ部を構成する複数のコンデンサ用導体パターンのうち、少なくとも、絶縁層を介してコイルパターンと隣り合っているコンデンサ用導体パターンには、隣のコイルパターンの巻回中心部分に対向させて、コイルパターンの最内巻き形状に応じた形状を持つ透孔部が設けられ、また、その透孔部の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部が設けられる構成とする。

本発明に係るＬＣ共振子の一実施形態例を分解状態により表したモデル図である。ＬＣ共振子を構成するコンデンサ用導体パターンに設けた透孔部の周端縁が閉ループを形成している場合の問題点を説明するための図である。その他の実施形態例を説明するための図である。ＬＣ共振子の一従来例を説明するための図である。図４のＬＣ共振子の問題点を説明するための図である。特許文献１に記載されている構成の一つを説明するための図である。

符号の説明

１ＬＣ共振子
３，４コンデンサ用導体パターン
５，６，８絶縁層
７コイルパターン
２０透孔部
２１ループカット部

Claims

絶縁層を介して対向配置された対を成すコンデンサ用導体パターンを有するコンデンサ部と、１つのコイルパターンを備えるか、又は、複数のコイルパターンが絶縁層を介して積層配置され当該複数のコイルパターンが電気的に直列に接続されている構成を備えるインダクタ部とを有し、コンデンサ部のコンデンサ用導体パターンと、インダクタ部のコイルパターンとが絶縁層を介して対向する形態でもってコンデンサ部とインダクタ部が積層配置されている構成を有するＬＣ共振子であって、コンデンサ部を構成する複数のコンデンサ用導体パターンのうち、少なくとも、絶縁層を介してコイルパターンと隣り合っているコンデンサ用導体パターンには、隣のコイルパターンの巻回中心部分に対向させて、コイルパターンの最内巻き形状に応じた形状を持つ透孔部が設けられ、また、その透孔部の周端縁が閉ループを形成することを避けるためのループカット部が透孔部からコンデンサ用導体パターンの外端縁に掛けて伸びる分断スリット状の形態でもって設けられていることを特徴とするＬＣ共振子。
コンデンサ用導体パターンに形成されている透孔部の開口面積は、隣のコイルパターンの最内巻き部分により囲まれている内側部分の面積以上の広い面積を有していることを特徴とする請求項１記載のＬＣ共振子。