(57)【要約】【課題】構造が単純で小型化が容易であり、コスト的にも安価なインダクタンス可変のチップインダクタおよびその使用方法の提供。【解決手段】フェライト磁性体とその表面あるいは内部に形成された金属導体パターンとからなるチップインダクタであって、その入力端子および出力端子に近い位置の金属導体にそれぞれ抵抗体が接続され、その両抵抗体の他端は、制御用外部端子に接続された４端子構造の可変チップインダクタ、および制御用端子間に直流電圧を印加し、両抵抗体を通じて内部金属導体に流れる直流電流値を変えることにより、入出力端子間のインダクタンスを変える上記の４端子構造の可変チップインダクタの使用方法。【選択図】なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト磁性体とその表面あるいは内部に形成された金属導体パターンとからなるチップインダクタであって、その入力端子および出力端子に近い位置の金属導体にそれぞれ抵抗体が接続され、その両抵抗体の他端は、それぞれ制御用端子に接続された４端子構造であることを特徴とする可変チップインダクタ。
【請求項２】
制御用端子間に直流電圧を印加し、両抵抗体を通じて内部金属導体に流れる直流電流値を変えることにより、入出力端子間のインダクタンスを変えることを特徴とする請求項１に記載の４端子構造の可変チップインダクタの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可動部分なしにインダクタンスを変えることができる可変インダクタ、とくに電流により磁気バイアスを与えてインダクタンスを変化させる積層型フェライトチップインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小形の電子回路には種々のインダクタ部品が多用されるが、インダクタにはインダクタンスが固定のものと可変のものとがある。可変のものは、一般には導体と磁性体との距離を機械的に変え、可変とする方法が用いられる。しかし、機械的な可変は、安定性や小型化に限界があり、可動部のない電気的な可変方法が検討されている。
【０００３】
また、インダクタの中には、インダクタンスにばらつきが許されない用途がある。小形部品の、フェライトなど磁性体セラミックス内に金属導体回路を形成させ、一体化した積層型フェライトチップインダクタにおいては、製造のままにてインダクタンスを高精度な所定値とするのは困難なので、製造後レーザなどにて導体等をトリミングし、インダクタンスを調整することなどもおこなわれる。しかしこのような方法は多大の工数を要し、大幅なコスト上昇を来す。
【０００４】
これに対し、可動部無しに容易にインダクタンスを変えることができるとすれば、制御のための小電流は必要であるが、高精度の値のインダクタンスをもつフェライトチップインダクタを安価に作ることができる。
【０００５】
さらに、送受信機の高周波回路などではＬ（インダクタ）およびＣ（コンデンサ）からなる回路構成にて、適用される周波数や出力などの制御に可動部のない可変容量コンデンサとしてバラクタ（可変容量ダイオード）が使われる。しかしバラクタは半導体素子のため高価であり、低コストの可変インダクタを適用できれば、安価な固定コンデンサをそれに置き換え、同様な調整機能を持つ回路を構成させることができる。
【０００６】
このような可動部のないインダクタンス可変のインダクタとして、特許文献１には、フェライトなど磁性体の中に形成されたＬに対応する巻き線などの第一の導体パターンに近接して、第二の導体パターンを設けた積層インダクタの発明が開示されている。この第二の導体パターンは、第一の導体パターンに対し、水平方向に近接させて同心円状に配置しても、交互に垂直方向に入り組んだ形としてもよいが、第二の導体パターンに電流を流したときに生じる磁場による磁気回路が、第一の導体パターンの磁場による磁気回路と重畳するようにして配置する。
【０００７】
ここで、第二の導体パターンに直流電流を流すと、それによって生じた磁場は、インダクタの巻き線に相当する第一の導体パターンの磁気回路に影響を及ぼし、第二の導体パターンに流す電流値により、インダクタのインダクタンスを変化させることができる。
【０００８】
この第一の導体パターンである主巻き線に、第二の導体パターンの制御用巻き線を設置した可変積層インダクタの性能をより向上させるため、さらに導体パターン間の磁性体の一部をより透磁率の高い磁性体に置き換えた発明も、特許文献２に開示されている。
【０００９】
しかしながら、上記のようなインダクタは、主巻き線と同程度の制御用巻き線を積層した磁性体内に形成させる必要があり、構造が複雑化し小型化には適しないように思われる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−８１４１０号公報
【特許文献２】
特開平２−１１２２０９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、構造が単純で小型化が容易であり、コスト的にも安価なインダクタンス可変のチップインダクタ、およびその使用方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、フェライト磁性体とその表面あるいは内部に形成された金属導体パターンとからなるチップインダクタのインダクタンスが、直流電流を重畳させることにより変化することに着目し、インダクタンス可変のインダクタを形成すべく種々検討をおこなった。その場合、インダクタの組み込まれた高周波回路に直流電流の供給用配線を接続すると、それにより所定の回路特性が得られなくなったり、回路が破壊されるなどの不具合が生じた。直流電流は、高周波回路に影響を及ぼさないように供給されなければならない。
【００１３】
そこで、二端子構造チップインダクタの外形形状を変えることなく直流電流を供給することを考えた。チップインダクタは、通常、直方体形状をしており、長さ方向の両端面が入出力接続端子となっている。その側面部に制御用の端子を設けて直流供給用とする、四端子構造のチップインダクタとするのである。
【００１４】
四端子構造のチップインダクタの等価回路は、図１に示すようなものとする。すなわち、入出力接点１１および１２の間にインダクタの巻き線に相当する金属導体１３がある。この巻き線部分１３の入力（または出力）接点１１に近いところ、および出力（または入力）接点１２に近いところに、それぞれ抵抗１４および１５を接続し、各抵抗のもう一方の端を、外部から直流電流を供給する制御用接点１６または１７にそれぞれ接続する。
【００１５】
ここで、制御用端子接点１６および１７から抵抗１４および１５を介して巻き線部分１３に直流電流を供給することにより、フェライトが磁化され、それにより巻き線部分１３のインダクタンスが変化する。巻き線部分１３には直流と高周波電流とが重畳して流れるが、巻き線部分１３のインピーダンスに比し、抵抗１４または１５の抵抗値が十分大きければ、抵抗の接続はチップインダクタとしてのインダクタンスにはほとんど影響をおよぼさない。
【００１６】
このような考え方に基づいて、フェライトのグリーンシート上に金属導体ペーストおよび金属抵抗体ペーストで回路を形成させ、各シートは導体間をスルーホールにて接続して積層し、一体化焼成後、端子を取り付けたチップを種々試作して性能を評価し、限界条件をあきらかにして本発明を完成させた。本発明の要旨は次のとおりである。
【００１７】
（１）  フェライト磁性体とその表面あるいは内部に形成された金属導体パターンとからなるチップインダクタであって、その入力端子および出力端子に近い位置の金属導体にそれぞれ抵抗体が接続され、その両抵抗体の他端は、それぞれ制御用端子に接続された４端子構造であることを特徴とする可変チップインダクタ。
【００１８】
（２）  制御用端子間に直流電圧を印加し、両抵抗体を通じて内部金属導体に流れる直流電流値を変えることにより、入出力端子間のインダクタンスを変えることを特徴とする請求項１に記載の４端子構造の可変チップインダクタの使用方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施に際しては、対象周波数範囲、適用部位、使用電流範囲等により様々な形態を取り得るが、その直方体形状チップインダクタの例を模式的な図面を使って説明する。
【００２０】
チップインダクタの外観は図２のようになる。軟磁性フェライトのグリ−ンシート上に導電体または抵抗体となるペーストを用いて回路を形成させ、その上の各回路が上下のシート間に設けた接続点により接続するようにして各シートを積層し、焼成して一体化し、内部に図１に示した等価回路を有する直方体形状の焼結した積層体７とする。積層体７の両端には入出力端子２１および２２があり、側面には制御用端子２６および２７がある。これらの端子は、それぞれ図１の等価回路の外部接続用接点１１、１２、１６および１７に対応している。
【００２１】
フェライトの内部に形成された導体により、入出力端子２１および２２の間にインダクタンスが生じるが、その導体に制御用端子２６および２７から抵抗を介し直流電流を供給する。図１の１４または１５の抵抗値は、それぞれインダクタンスＬにより生ずるインピーダンス値Ｚ（＝２πｆＬ）の５〜１００倍の範囲であることが好ましい。これは５倍未満であれば高周波電流の抵抗体への漏洩が大きくなりすぎるからであり、１００倍を超える値では導体に流す電流を大きくできず、インダクタンスの制御が十分できないからである。なお、抵抗１４および１５のそれぞれの抵抗値は、必ずしも同一である必要はない。
【００２２】
たとえば、１０μＨのインダクタンスを有するチップインダクタが１ＭＨｚで使用されるとすれば、Ｚ＝２×π×１０×１０６×１０−６＝６２．８（Ω）なので、抵抗１４または１５の抵抗値は３１４〜６２８０Ωの範囲で選定すればよい。
【００２３】
このチップインダクタの内部構造を製造方法も含めて示せば、図３のようになる。まず、軟磁性フェライトの原料粉末にバインダー等を混合して混錬し、グリーンシートを作製する。インダクタ内部に構成する回路に基づき、グリーンシートには積層する位置により、それぞれスクリーン印刷等の方法で導体用金属ペーストあるいは抵抗体用金属ペーストの回路パターン、さらには上下層の導体との接続用孔等を形成させる。
【００２４】
図３の例では、１のグリーンシートはカバー用であるが、２のシートでは外部の入出力端子２１または２２と接続する金属導体の接続部分３１、金属導体３８、導体に接続した抵抗体３４、抵抗体と外部の制御用端子２６または２７と接続する接続部分３６および下層内部導体との接続用スルーホール３９等を形成させる。３のシートおよび４のシートは、上層内部導体との接続点、金属導体およびスルーホール、シート５では接続点、金属導体、抵抗体３５および制御用端子２５または２６と接続する接続部分３７、そしてシート６には接続点、金属導体３８および入出力端子２１または２２と接続する金属導体の接続部分３２をそれぞれ形成させる。
【００２５】
これらの回路が形成された１から６までのグリーンシートを、スルーホ−ルには金属ペーストを埋めて順次積層し、焼成して得られた積層体に、入出力端子および制御用端子を施工すれば、図２に示した外観の、図１の等価回路を持つ４端子型可変チップインダクタができあがる。入出力端子２１と２２との間を結ぶ導体３８はフェライト内を旋回して巻き線を構成し、その巻き線の両端部に近いところにそれぞれ抵抗体が接続され、制御用端子２５と２６とから直流を印加できる。
【００２６】
ここで、フェライト磁性体については、使用する周波数、透磁率、焼成温度等により適宜選定し、金属導体にはは、銀、銀パラジウム合金、銅、ニッケル等、通常適用されるものを用いればよく、抵抗体はＲｕＯ２系が一般的であるが、磁性体と同時焼成が可能なものを選ぶ必要がある。
【００２７】
【実施例】
フェライト磁性体としてＮｉＺｎフェライト、導電体は銀パラジウム合金、
抵抗体は酸化ルテニウム系を用いて、グリーンシート上に内部回路を印刷し、積層後焼成して、１．６×０．８ｍｍサイズの図２に示す形状の、等価回路が図１に相当するチップ型インダクタを作製した。得られたインダクタは、制御用直流電流を流さないときのインダクタンスが２．８μＨ、制御用端子間の直流抵抗は１．０ｋΩであった。
【００２８】
インピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード社製ＨＰ４１９４）を用い、上述のチップインダクタにて、測定周波数は１ＭＨｚとし、制御用端子間に電圧を変えて直流を印加して、入出力端子間のインダクタンスを測定した。印加した直流電圧によるインダクタンス変化の測定結果を図４に示す。
【００２９】
この結果からあきらかなように、制御端子間に０〜２５Ｖの直流電圧を印加することにより、チップインダクタのインダクタンスを約２０％変化させることができる。また、電圧を設定することにより、インダクタンスを特定の値に制御できることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、構造が単純で小型化が容易であり、コスト的にも安価なインダクタンス可変のチップインダクタを得ることができる。この可変チップインダクタを用いれば、高周波回路にて小形で安価な周波数調整機能を実現でき、さらには、高精度のインダクタンス素子が安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変チップインダクタの等価回路である。
【図２】可変チップインダクタの外観の例を示す斜視図である。
【図３】可変チップインダクタの内部構造を、説明のため模式的に示した図である。
【図４】可変チップインダクタの制御用端子に印加した直流電圧と、インダクタンスの変化の例を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、および６、  フェライト磁性体のグリーンシート
７、  フェライト積層体
１１、１２、  入出力接点
１３、  巻き線（Ｌ）
１４、１５、  抵抗（Ｒ）
１６、１７、  制御用接点
２１、２２、  入出力端子
２６、２７、  制御用端子
３１、３２、  入出力端子と接続する導体部分
３４、３５、  抵抗体
３６、３７、  制御用端子と接続する導体部分
３８、  導体
３９、  下層導体との接続用スルーホール
４０、  上層導体との接続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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