(57)【要約】【課題】インダクタを有する回路基板において、インダクタのインダクタンスと自己共振周波数の減少を抑制する。【解決手段】絶縁体上に形成されたインダクタ素子１０５と、前記インダクタ素子１０５に対向するように形成された対向電極（接地電極）１０６を有する回路基板１００において、前記インダクタ素子１０５の下方に位置する前記対向電極１０６に、電極を抜いた開口部１０７を設ける。これにより、対向電極の渦電流の発生を抑制することによってインダクタンスが減少するのを防ぎ、同時にインダクタと対向電極の間の寄生容量の発生を抑制することによってインダクタの自己共振周波数が減少するのを防ぐ。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体上に形成されたインダクタ素子と、前記インダクタ素子に対向するように形成された対向電極を有する回路基板において、前記対向電極に、該対向電極を抜いた開口部を設けたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記インダクタ素子が、配線パターンを螺旋状に周回させた部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記インダクタ素子が、配線パターンを螺旋状に周回させた部分を異なる複数の配線層に積層し、各配線パターンを層間接続した積層インダクタであることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記インダクタ素子が、配線パターンを蛇行させた部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項５】
前記対向電極に設ける開口部が、前記インダクタ素子の配線パターンの周回部分に内接する内接円の中心から対向電極に下ろした垂線の足から、前記内接円の半径以上離れ、かつ前記内接円の半径の３倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項６】
前記対向電極に設ける開口部が、積層インダクタの複数の配線層に設けた周回部分のそれぞれの内接円を基準に、複数の内接円の中心を結んだ多角形の重心から対向電極に下ろした垂線の足から、複数の内接円の半径の平均で求まる距離以上離れ、かつ前記内接円の半径の平均の３倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
【請求項７】
前記対向電極に設ける開口部が、前記インダクタ素子の配線パターンの蛇行部分に外接する外接円の中心から対向電極に下ろした垂線の足から、前記外接円の半径の１．５倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする請求項４に記載の回路基板。
【請求項８】
前記対向電極に設ける開口部が、前記インダクタ素子の周回部と対向する部分を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項９】
前記インダクタ素子が、回路基板の絶縁層上に導体の配線パターンを形成することによって構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の回路基板。
【請求項１０】
前記インダクタ素子が、薄膜状に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の回路基板。
【請求項１１】
前記回路基板の絶縁材料が、樹脂材料、セラミック系材料、ガラス材料のいずれか一つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の回路基板。
【請求項１２】
前記対向電極が、接地電極、電源電極、コンデンサの電極、外部接続用電極のいずれかであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の回路基板。
【請求項１３】
前記対向電極が、前記インダクタ素子の下方に配置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタ素子を有する多層の回路基板に関するものであり、特に、インダクタ素子に対向して配置される平面電極を有する回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインダクタを有する回路基板の例として、回路基板の配線層において配線パターンを周回させてインダクタを形成し、さらにインダクタとは異なる配線層にインダクタに対向するように接地電極を設けるものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
これらの回路基板は、基本的に図１７の斜視図によって表現される。回路基板１７００は、４つの配線層、すなわち第１配線層〜第４配線層１７０１〜１７０４を有する。第２配線層１７０２にはインダクタ１７０５が形成されている。第３配線層１７０３には接地電極１７０６が形成されている。インダクタ１７０５は層間接続用のビアホール１７０７、１７０８内に埋め込まれた導電性プラグ１７０７ａ、１７０８ａによって第１配線層に接続され、マイクロストリップラインを構成する配線１７０９によって他の素子や基板外部に接続されている。
このように構成された回路基板１７００は接地電極１７０６を設けることにより、外部からの電磁気的な影響を防ぐシールド構造を実現したり、インダクタ１７０５や配線１７０９のインピーダンスコントロールを行ったりする効果を有する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−８６７２号公報
【特許文献２】
特開平５−３３５８６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成された回路基板は、以下に示すような二つの問題点を有するものであった。
第１の問題点は対向電極に発生する渦電流によってインダクタンスが低下することである。図１８は、渦電流によるインダクタンスの低下の原理を示すために、インダクタ１７０５と対向電極である接地電極１７０６だけを抜き出した原理図である。
インダクタに電流１８０１が流れると、インダクタ１７０５の周囲に磁界１８０２が発生する。電流が交流の場合には、電流１８０１と磁界１８０２の向きと大きさが時間の経過に伴って変化する。このインダクタ１７０５に近接して接地電極１７０６が存在すると、この接地電極１７０６にはこの磁界の変化を打ち消そうとして渦電流１８０３が発生する。この渦電流１８０３による磁界１８０４によってインダクタの磁界１８０２が減少する。このような原理によって、平面電極をインダクタに対向して配置するとインダクタンスが減少する。
第２の問題点は、インダクタと対向電極の間に発生する寄生容量によって、インダクタ自身の自己共振周波数が低下することである。インダクタの自己共振周波数とは、素子がインダクタとして振舞う最大の周波数を表し、周波数を増加させていったときにインダクタ素子のリアクタンスが正から負に最初に変化する周波数で表される。
この自己共振周波数が対向電極によって低下する原理を、図１９を用いて説明する。図１９（ａ）はインダクタ１７０５と接地電極１７０６だけを抜き出した原理図で、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のインダクタの簡易的な等価回路モデルである。図１９（ｂ）において、Ｌ０は素子のインダクタンス分、Ｒ０は導体損や誘電損などの損失分、Ｃｌは配線パターンを周回させることによって隣り合った配線間の寄生容量、Ｃｉ、Ｃｏはインダクタと対向電極の間の寄生容量である。この等価回路定数を用いて、インダクタを内側の端子から見た時の自己共振周波数ｆｒｅｓは、数１のように表される。
【０００５】
【数１】
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数１から分かるように、インダクタと対向電極との寄生容量Ｃｉが増加すると、自己共振周波数ｆｒｅｓは減少する。このような原理により、平面電極をインダクタに対向させて配置すると、寄生容量が発生してインダクタの自己共振周波数が減少する。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、対向電極に渦電流や寄生容量が発生するのを抑制し、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数が低下するのを防ぐことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の回路基板は、絶縁体上に形成されたインダクタ素子とインダクタ素子に対向するように形成された電極を有する回路基板において、インダクタ素子の下方に位置する対向電極に、電極のない開口部を設けることを特徴とする。（請求項１）
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が、配線パターンを螺旋状に周回させた部分を含むことを特徴とする。
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が、螺旋状に周回させた配線パターンを異なる配線層に積層させた積層インダクタであることを特徴とする。
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が、配線パターンを蛇行させた部分を含むことを特徴とする。
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が螺旋状に周回させた配線パターンを含み、前記対向電極に設ける開口部が、前記インダクタ素子の配線パターンの周回部分に内接する円の中心から対向電極に下ろした垂線の足から、前記内接円の半径以上離れ、かつ前記内接円の半径の３倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする。（請求項５）
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が螺旋状に周回させた配線パターンを異なる配線層に積層させた積層インダクタであって、前記対向電極に設ける開口部が、積層インダクタの複数の配線層に設けた周回部分のそれぞれの内接円を基準に、複数の内接円の中心を結んだ多角形の重心から対向電極に下ろした垂線の足から、複数の内接円の半径の平均で求まる距離以上離れ、かつ前記内接円の半径の平均の３倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする。（請求項６）
また、本発明の回路基板は、前記インダクタ素子が配線パターンを蛇行させた部分を含み、前記対向電極に設ける開口部が、前記インダクタ素子の配線パターンの蛇行部分に外接する円の中心から対向電極に下ろした垂線の足から、前記外接円の半径の１．５倍の距離離れた部分よりも近い範囲の、一部または全部を含むことを特徴とする。（請求項７）
また、本発明の回路基板は、回路基板の絶縁層上に導体の配線パターンを形成することによって構成されることを特徴とする。（請求項９）
また、本発明の回路基板は、薄膜状に形成されていることを特徴とする。（請求項１０）
また、本発明の回路基板は、前記回路基板の絶縁材料が、樹脂材料・セラミック系材料・ガラス材料のいずれか一つまたは複数を含むことを特徴とする。（請求項１１）
また、本発明の回路基板は、前記対向電極が、接地電極、電源電極、コンデンサの電極、外部接続用電極のいずれかであることを特徴とする。（請求項１２）
【０００７】
（作用）
このようにインダクタと対向する平面電極に開口部を設けることによって、平面電極に発生する渦電流を抑制することができ、またインダクタと平面電極の間に発生する寄生容量を抑制することができる。したがって、本発明によれば、インダクタのインダクタンスの低下を抑制することができ、またインダクタの共振周波数の低下を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、実施例に則し図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例の、インダクタと開口付対向電極を有する回路基板の斜視図であり、図２はそのインダクタ１０５の上面図である。この回路基板は４つの配線層とその間の３つの絶縁層からなるプリント基板であり、これら４つの配線層を上から第１配線層１０１、第２配線層１０２、第３配線層１０３、第４配線層１０４とする。第２配線層にはスパイラル状にインダクタ１０５が形成され、第３配線層にはインダクタに対向する電極（以後、対向電極という）として、接地電極１０６が形成されている。接地電極１０６には半径をφとする円形の開口部１０７が設けられている。第２配線層１０２と第３配線層１０３との間隔をｄとする。第１配線層１０１には外部接続用端子１０８、１０９が形成されており、それぞれの端子はビアホール１１０、１１１に埋設された導電性プラグ１１０ａ、１１１ａを介して、図２に示すインダクタの内側端子２０１、外側端子２０２に接続されている。スパイラル状のインダクタ１０５について、内側の半径（以後、内径という）をｒｉ、外側の半径（以後、外径という）をｒｏ、配線幅をｗ、配線の間隔をｓ、インダクタの接続端子の直径をａとする。内側端子２０１の中心と、接地電極１０６の円形状の開口部１０７の中心は一致している。
【０００９】
各寸法の具体的な数値例として、ｄ＝０．２６ｍｍ、ｗ＝ｓ＝０．１ｍｍ、ａ＝０．６ｍｍ、ｒｉ＝０．９ｍｍ、ｒｏ＝１．６ｍｍとする。開口部１０７の半径φは、φ＞ｒｉに設定する。特に、φ＞２ｒｉにすることが望ましい。この理由を、図３を用いて説明する。図３は、開口部１０７の半径φを広げたときのインダクタ１０５の特性図である。横軸にインダクタの内径ｒｉで規格化した開口部の半径φをとり、縦軸にインダクタンスをとっている。図３から分かるように、φ＞ｒｉである開口部を設けたときにインダクタンスが増加し、特にφ＞２ｒｉとしたときにインダクタンスが顕著に増加している。ここで、  ｒｏ  ＝１．８  ｒｉであるので、換言すると、開口部はインダクタンス形成部に対向する部分を含みこれより幾分広くすることが望ましいことが分かる。
このような接地電極に開口部を設けた構造とすることにより、接地電極に発生していた渦電流の発生を減少させることができ、これによって渦電流によるインダクタの磁束の減少を抑えることができ、インダクタンスを増加させることができる。同時に、開口部によってインダクタと接地電極の間に発生する寄生容量を減少させることができ、インダクタの自己共振周波数を増加させることができる。
【００１０】
次に、本実施例の回路基板の製造方法について説明する。本実施例の回路基板は一括積層法により形成される。図４（ａ）に示す、熱可塑性樹脂材料を基板素材とする片面銅張積層板４０１に、エッチングを施して外部接続用端子１０８、１０９を形成する（図４（ｂ））。次に、パターンの反対側の樹脂基板側にレーザビームを照射してビアホール１１０、１１１を形成する（図４（ｃ））。
次に、ビアホール１１０、１１１内に導電ペーストを充填して導電性プラグ１１０ａ、１１１ａを形成する。また、熱可塑性樹脂を用いた片面銅張積層板４０２、両面銅張積層板４０３にエッチングを施してスパイラル状のインダクタ１０５の形成された基板、接地電極１０６の形成された基板を作製し、これら３枚の基板を位置決めして重ねる（図４（ｄ））。そして、プレスにより加熱・加圧することにより、図４（ｅ）に示す本実施例の回路基板１００を製造する。
本実施例では一括積層法により回路基板を作製したが、製造方法はこれに限るものではない。例えば、配線を下層より順次積み重ねていくビルドアップ方式を用いてもよい。この場合に、配線パターンは、エッチング法（サブトラクティブ法）、めっき法（アディティブ法）、厚膜法（スクリーン印刷法）、薄膜法のいずれかを用いて形成することができ、また層間接続方式は、ビアホールを埋める導電性プラグや開口（ビアホール）側壁をめっき膜で覆うプレーテッドスルーホールを用いることができる。
また、本実施例では開口部を設ける対向電極の例として接地電極を用いたが、インダクタに対向する電極であれば、開口部を設けることによって同じようにインダクタンスを増加させることができる。対向電極の例としては接地電極の他に、電源電極、キャパシタの電極、外部接続用電極などが挙げられる。また回路基板材料は樹脂材料に限るものではなく、セラミックやガラス製の基板を用いることができ、またこれらの材料を組み合わせて使用することもできる。
【００１１】
（変形例１）
第１の実施例では一括積層型基板を用い、ビアホールによって層間接続をした。レーザビームによるビアホールは隣り合う配線層間だけを接続することができるのに対し、貫通スルーホールを用いて基板全層を接続する手法もある。この貫通スルーホールを用いて本発明の回路基板を実現した例を、変形例１として示す。
図５は、本変形例の回路基板を示す斜視図である。図５において、図１に示した第１の実施例と同じ構成要素には同じ参照番号が付せられている。図１と異なる点は、外部接続用端子１０８、１０９とインダクタの内側端子２０１、外側端子２０２との層間接続をプレーテッドスルーホール５０１、５０２で行っている点と、接地電極１０６に開口部５０３を設け、プレーテッドスルーホール５０２と接地電極１０６が接続しないようにしている点である。接地電極に開口部５０３を設けることにより、貫通スルーホールを用いた本変形例の回路基板は、層間をビアホールにより接続した第１の実施例と同じ機能を有することができる。
【００１２】
次に、本変形例の回路基板の製造方法を説明する。ガラスエポキシ等を基板材料とする３枚の銅張積層板を用意し、そのうち内層として用いる銅張積層板にエッチングを施して、配線、端子、電極、スパイラルインダクタ等の内層パターンを形成する。次に、プリプレグを介して３枚の基板を積層・接着し、次いで、ドリルマシン等を用いてインダクタの端子２０１、２０２を貫通し、かつ、積層基板を貫通するスルーホールを開設する。その後、無電解銅めっきでスルーホール内側の絶縁面を導通化し、続いて全面を電解銅めっき法によりめっき層を形成する。最後に不要部分の銅層をエッチング除去して、プレーテッドスルーホール５０１、５０２により層間が接続された回路基板を作製する。
本変更例では、パネルめっき法によって最外層パターンを形成したが、パターン形成法はこれに限るものではなく、パターンめっき法などの他の手法を用いてもよい。
【００１３】
（第２の実施例）
次に、図６、図７を参照して本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例では、銅張積層板の銅箔をエッチングしてインダクタを形成したが、本実施例では薄膜技術を用いてインダクタを形成する。
本実施例の薄膜インダクタを内蔵した回路基板の断面図を図６に示す。図６において、図１、２に示した第１の実施例と同じ構成要素には同じ参照番号が付せられている。すなわち、回路基板６００は４つの配線層とその間の３つの絶縁層からなる回路基板であり、配線層を上から第１配線層１０１、第２配線層１０２、第３配線層１０３、第４配線層１０４とする。第３配線層には開口部を有する接地電極１０６が形成される。第１配線層には外部接続用端子１０８、１０９が形成されており、それぞれの端子はビアホール１１０、１１１を埋め込む導電性プラグ１１０ａ、１１１ａを介して、インダクタの内側端子２０１、外側端子２０２に接続されている。図１に示した第１の実施例と図６に示す本実施例が異なる点は、図１の実施例においては銅張積層板の銅箔をエッチングしてインダクタを形成しているのに対し、本実施例では絶縁性キャリア６０１の上に薄膜インダクタ６０２を形成している点である。その他の各部の寸法は第１の実施例と同じである。
各寸法の具体的な数値として、インダクタの配線幅ｗ＝２５μｍ、配線間隔ｓ＝２５μｍ、絶縁性キャリアの膜厚２５μｍとする。インダクタを薄膜プロセスを用いて形成することにより、通常の回路基板の導体パターン形成プロセスを用いてインダクタを形成した場合よりも、配線幅・配線間隔等を細かくすることができる。これにより設計の自由度が上がり、またインダクタ自体を小型化することができる。
【００１４】
次に、本実施例の回路基板の製造方法について説明する。薄膜インダクタ６０２は、ポリイミド樹脂等のフレキシブルフィルムからなる絶縁性キャリア６０１の上に、スパッタ法及びめっき法により膜厚が約１０μｍのＣｕ膜を形成し、フォトリソグラフィ技術によってパターンニングして形成する。
この薄膜インダクタ６０２を内蔵した回路基板の製造方法を、図７を用いて説明する。図７（ａ）に示すように、予め接地電極１０６をエッチング法によってパターンニングしてあるガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁樹脂基板７０２を用意し、その上に、上記の方法で形成した薄膜インダクタ６０２を有する絶縁性キャリアを位置合わせし、積層する。さらにその上下にプリプレグ７０１ａ、７０３  ａを配置する。
次に、この積層体を加熱しながら圧着して一体化して、図７（ｂ）に示すように、上下面に絶縁樹脂層７０１、７０３を有する積層体を形成する。
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層７０１のインダクタの端子上にレーザビームを照射してビアホール１１０、１１１を開ける。
次に、図７（ｄ）に示すように、ビアホール１１０、１１１の内壁面と絶縁樹脂７０１の表面にめっき法によってＣｕから成る導電層を形成し、導電ペーストで穴埋めし、さらに絶縁樹脂層７０１表面の不要な導体をエッチングによって取り除くことによって、導電性プラグ１１０ａ、１１１ａと外部接続用端子１０８、１０９を形成する。以上により、図６に示した、薄膜インダクタを内蔵した回路基板６００を完成させる。
本実施例のようにインダクタとして薄膜インダクタを内蔵した回路基板の場合にも、隣接する接地電極に開口部を設けることによって、第１の実施例と同じ原理によってインダクタのインダクタンスと自己共振周波数を増加させることができる。
【００１５】
（第３の実施例）
第１の実施例、第２の実施例では、接地電極の開口部の形状は円形であった。
しかし、開口部の形状はこれに限るものではない。本実施例では、インダクタのインダクタンスと自己共振周波数を増加するための開口部として、円形以外の形状を示す。
図８は、本実施例のインダクタを含む回路基板のうち、インダクタが形成された配線層と、対向電極が形成された配線層だけを示した斜視図である。８０１はインダクタ、８０２は対向電極であり、８０３は対向電極８０２にリング状に形成されたドーナツ状開口部である。φｉはドーナツ状開口部８０３の内側の半径（以後、開口の内径という）、φｏはドーナツ状開口部の外側の半径（以後、開口の外径という）である。ドーナツ状開口部の中心は、インダクタ８０１の中心から平面電極に下ろした垂線の足の位置にある。インダクタ８０１の寸法は図２に示した第１の実施例と同じであり、インダクタの内径ｒｉは０．９ｍｍである。ドーナツ状開口部の大きさは、開口の内径φｉがｒｉと等しく０．９ｍｍ、開口の外径φｏがｒｉの３倍である２．７ｍｍである。
すなわち、ドーナツ状開口部は、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足の位置を中心とし、開口の内径がインダクタの内径と等しく（φｉ＝ｒｉ）、開口の外径がインダクタの内径の３倍となっている（φｏ＝３ｒｉ）。この理由は、このドーナツ状開口部の存在する部分に電極があるときに渦電流と寄生容量が顕著に発生するからであり、逆にこの部分に開口を設けることによって渦電流と寄生容量が顕著に減少し、インダクタンスと自己共振周波数が顕著に増加するからである。
【００１６】
これを裏付けるインダクタの特性図を、図９に示す。図９は、対向電極にドーナツ状開口部を設けたときのインダクタのインダクタンスをシミュレーションによって求めたものである。グラフの横軸はドーナツ状開口の内径φｉをインダクタの内径ｒｉで規格化したものであり、グラフの縦軸はインダクタンスである。ドーナツ状開口の外径は、開口の内径にインダクタの内径ｒｉを加えたものに等しい（φｏ＝φｉ＋ｒｉ）。図９から分かるように、ｒｉ≦φｉ≦２ｒｉ（２ｒｉ≦φｏ≦３ｒｉ）のときにインダクタンスが顕著に増加している。すなわち、対向電極において、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足を中心とし、インダクタの内側の半径ｒｉを用いて半径φがｒｉ≦φ≦３ｒｉで表される範囲に開口部を設けることによって、インダクタンスを増加させることができる。また、図９から分かるように、φｉ＝１（φｉ＝ｒｉ＝１．８ｍｍ、φｏ＝２ｒｉ＝３．６ｍｍ、）付近でインダクタンスは最大となっている。このことから、開口部は、インダクタの周回部に対向する部分を含み、それより幾分広い領域をカバーするようにすることが最も望ましいことが分かる。
図８に示した例では、ドーナツ状開口部の中央部の導電性パターンは対向電極８０２本体から分離されていたが、両導電性パターンを同電位にするために、ドーナツ状開口部内外の導電性パターンを細いパターンにより接続するようにしてもよい。
【００１７】
対向電極に設ける開口部は、この実施例のドーナツ状開口部で示されるｒｉ≦φ≦３ｒｉの範囲の一部または全部を含むことにより、インダクタンスを増加させることができる。従って、開口部はこの範囲の一部を含んでいれば、形状は円形やドーナツ状に限定されるものではない。
この他の開口部の形状の例を図１０に示す。図１０（ａ）〜（ｄ）は、開口部を有する対向電極の上面図である。１００１は、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足を中心とし、インダクタの内側の半径ｒｉを半径とする架空の円を表す。１００２は、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足を中心とし、インダクタの内側の半径の３倍（３ｒｉ）を半径とする架空の円を表す。平面電極に設ける開口部は、円１００１と円１００２で挟まれる領域の少なくとも一部を含んでいればインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
図１０（ａ）は、多角形の開口部の一例として四角形状の開口部を設けた対向電極１００３の上面図である。対向電極１００３は円１００１と円１００２で挟まれる領域の一部に開口を有するので、この開口部によってインダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
図１０（ｂ）に示す対向電極１００４は、四角形の開口部を有する。図１０（ａ）の対向電極１００３の開口部とは異なり、対向電極１００４の開口部は円１００１の中心に対して対称な図形になっていない。しかし、この様な非対称な開口部であっても、円１００１と円１００２に挟まれる領域の一部に開口部が位置することによって対向電極に現れる渦電流や寄生容量を減少させることができ、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
図１０（ｃ）に示す対向電極１００５は、複数の扇形の開口部を有する。これらの開口部はお互いに連続していないが、対向電極１００３は円１００１と円１００２で挟まれる領域の一部に開口を有するので、この開口部によってインダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
図１０（ｄ）に示す対向電極１００６は、互いに交差する複数の帯状の開口を有する。
この開口部が円１００１と円１００２で挟まれる領域に占める割合（以後、開口率という）は、対向電極１００３、１００４、１００５の開口部の開口率よりも小さい。このように開口率が小さい場合には、開口部の形状によってインダクタの特性が変化する。図１０（ｄ）は帯状の開口を４本有するが、このようなインダクタの中心から径方向に細い開口がある場合には渦電流を減少させる効果は大きく、インダクタンスの減少を抑制できる。しかし、帯状開口の本数が少ない場合には開口率が低いため寄生容量を減少させる効果は小さく、自己共振周波数の減少を抑える効果は小さい。
特に、Ｃの減少分よりもＬの増加分の方が多い場合には、数１から分かるように自己共振周波数は減少する。
【００１８】
このように、開口部の形状によっては、必ずしも渦電流と寄生容量の両方を減少させるとは限らない。すなわち、開口部の形状が、渦電流のみを減少させて寄生容量はわずかしか減少させないような形状の場合には、インダクタンスは増加するが自己共振周波数は減少する。逆に、開口部の形状が、渦電流はほとんど変化しないが寄生容量を大きく減少させるような形状の場合には、インダクタンスは殆ど変化しないが自己共振周波数は増加する。しかし、いずれの場合であっても、円１００１と１００２に挟まれる領域の一部に開口部が位置することによって、渦電流や寄生容量のいずれかを減少させることができるので、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数のいずれかを増加させることができる。
以上の例のように、インダクタの対向電極において、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足から、インダクタの内側の半径以上離れ、かつインダクタの内側の半径の３倍以内の範囲に開口部を設けることによって、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。対向電極における上記の範囲の開口率が大きいほどインダクタンスや自己共振周波数の増加分は大きくなるので、この範囲を全て含む開口部を設けることが最も望ましい。しかし、対向電極に設けた開口部の開口率が小さい場合であっても、その開口部によって渦電流や寄生容量を減少させる効果があるので、どのような形状の開口部であってもインダクタンスや自己共振周波数のいずれかを増加させる効果をもつ。
【００１９】
（第４の実施例）
第１の実施例、第２の実施例ではインダクタの形状は図２に示したように、配線パターンを円状に周回させて形成した円形インダクタを用いた。しかし、インダクタの形状はこれに限るものではない。本実施例では、円形インダクタ以外のインダクタ素子を有する回路基板の例を示す。
図１１はインダクタとして角型インダクタを用いた回路基板の斜視図であり、図１２はその角型インダクタ１１０１の上面図である。図１１において、図１に示した第１の実施例の回路基板と同じ構成要素には同じ参照番号が付せられている。本実施例の動作は第１の実施例と同じであるので、詳細な説明は省略する。
図１２を用いて、角型インダクタの中心と内径の求め方を説明する。インダクタは配線パターンを周回させる周回部分１２０１と、周回部分１２０１から引き出される引き出し線部分１２０２と、引き出し線部分１２０２の先端に設けられた層間接続用端子１２０３、１２０４からなる。インダクタの外側の端子を別の配線層と接続せずに同じ配線層で他の素子と接続する場合には、外側の端子１２０４は省略できる。１２０５はインダクタの周回部分に内接する円である。前記対向電極に設ける開口部は、前記インダクタ素子の配線パターンの内接円１２０５の中心を角型インダクタの中心とし、円１２０５の半径を角型インダクタの内径とする。
図１２では配線パターンを四角形状に周回させた角型インダクタの例を示したが、この他の多角形状に配線パターンを周回させてインダクタとすることもできる。それらのインダクタも配線の周回部分と引き出し線部分または層間接続用端子によって構成されるが、インダクタの中心と内径は、上記の例と同様、配線の周回部分に内接する円の中心と半径とする。このようにしてインダクタの中心と内径を決定し、これを元に第３の実施例で説明したように、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足からインダクタの内径以上離れ、かつインダクタの内径の３倍以内の範囲に開口部を設けることによって、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
【００２０】
（変形例１）
インダクタの別の例として、配線パターンを周回させて積層させた、積層型インダクタを用いた回路基板の斜視図を図１３に示す。図１３に示す回路基板は７つの配線層とその間の６つの絶縁層からなり、上から順に第１の配線層１３０１、第２の配線層１３０２、第３の配線層１３０３、第４の配線層１３０４、第５の配線層１３０５、第６の配線層１３０６、第７の配線層１３０７とする。第２の配線層１３０２から第５の配線層１３０５の各層には配線パターンを周回させ、層間を導電性プラグ１３１３〜１３１５で接続してインダクタを設けている。第１の配線層に設けた外部接続用端子１３１０、１３１１とインダクタの接続端子を、導電性プラグ１３０８、１３０９で接続する。第６の配線層１３０６には開口部を有する対向電極１３１２を形成する。
このような積層型インダクタの中心と内径の求め方を説明する。説明のために直交座標系を導入し、積層方向をｚ方向とし、配線層がある平面をｘ−ｙ平面とする。まず、周回させた配線パターンを設けた各配線層において、平面型インダクタの場合と同様に周回部分に内接する円の中心と半径を求める。図１３の回路基板の場合には、第２の配線層１３０２から第５の配線層１３０５の各層において内接円が求まるので、合計４つの円の中心と半径が求まる。すなわち、第２の配線層１３０２の周回パターンの内接円の中心座標を（ｘ２，ｙ２）、半径をｒ２、第３の配線層１３０３の周回パターンの内接円の中心の座標を（ｘ３，ｙ３）、半径をｒ３、第４の配線層１３０４の周回パターンの内接円の中心の座標を（ｘ４，ｙ４）、半径をｒ４、第５の配線層１３０５の周回パターンの内接円の中心の座標を（ｘ５，ｙ５）、  半径をｒ５とする。次に、各円の中心の重心を求め、これをインダクタの中心とする。本変形例の場合には、インダクタの中心のｘ，ｙ座標は（ｘ，ｙ）＝（（ｘ２＋ｘ３＋ｘ４＋ｘ５）／４，（ｙ２＋ｙ３＋ｙ４＋ｙ５）／４）となる。また、各円の半径の平均を求め、これをインダクタの内径とする。この例の場合には、インダクタの内径は（ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋ｒ５）／４となる。
このようにして求めたインダクタの中心と内径を基準にして対向電極に開口部を設けることにより、積層型インダクタの場合にもインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
【００２１】
（変形例２）
インダクタの別の例として、配線パターンを円形や多角形ではなく非対称に周回させたインダクタを用いた回路基板の例を示す。
図１４に、本変形例のインダクタの上面図を示す。１４０２、１４０３はインダクタの層間接続用端子、１４０１はインダクタの引き出し線部分であり、二つの引き出し線部分に挟まれた部分が、インダクタの周回部分である。１４０４は、インダクタの周回部分の内接円である。この内接円１４０４の中心をインダクタの中心とし、その半径をインダクタの内径とする。
このようにして求めたインダクタの中心と内径を基準にして対向電極に開口部を設けることによって、インダクタのインダクタンスや自己共振周波数を増加させることができる。
【００２２】
（第５の実施例）
インダクタの別の例として、ミアンダインダクタを用いた回路基板を説明する。本実施例の斜視図を図１５に示す。本変形例が図１に示した第１の実施例や図１１に示した第４の実施例と異なる点は、第２配線層１０２に形成するインダクタがミアンダインダクタ１５０１となっていることであり、その他の同じ構成要素には同じ参照番号が付せられている。本変形例の動作は第１の実施例、第４の実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１６に示したミアンダインダクタ１５０１の上面図を用いて、ミアンダ型のインダクタの中心と内径の求め方を示す。インダクタ１５０１は配線パターンを蛇行させるミアンダ部１６０１と、その引き出し線部分１６０２と、二つの層間接続用端子１６０３からなる。本実施例のようにはインダクタを層間接続せずに、同じ配線層で他の素子と接続する場合には端子１６０３は省略できる。
図１６を用いて、対向電極に開口部を設けるべき部分を示す。１６０４はインダクタ１５０１のミアンダ部１６０１が外接する四角形であり、１６０５は四角形１６０４の外接円である。この外接円１６０４の中心をミアンダインダクタの中心とし、外接円１６０４の半径ｒｏをインダクタの外径とする。対向電極の開口部は、インダクタの中心から対向電極に下ろした垂線の足を中心としインダクタの外径の１．５倍（１．５ｒｏ）を半径とする円の一部または全部に設ける時、インダクタのインダクタンスと自己共振周波数が顕著に増加する。理由は、この範囲に開口部を設けることによって、インダクタと対向電極との間に発生している寄生容量が顕著に減少するからである。平面電極の上記の範囲内全てを開口部とすることが最も望ましいが、この範囲の一部に開口を設けるだけでもインダクタンスと自己共振周波数を増加させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、インダクタと対向する平面電極に開口部を設けたものであるので、平面電極に発生する渦電流を抑制することができ、またインダクタと平面電極の間に発生する寄生容量を抑制することができる。したがって、本発明によれば、インダクタのインダクタンスの低下を抑制することができ、またインダクタの自己共振周波数の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の回路基板を示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施例のインダクタを示す上面図。
【図３】本発明の第１の実施例において、対向電極に設けた円形開口部の大きさを変化させたときのインダクタンスの変化を示す特性図。
【図４】本発明の第１の実施例の回路基板の製造方法を示す工程順の断面図。
【図５】本発明の第１の実施例の変形例の回路基板を示す斜視図。
【図６】本発明の第２の実施例の回路基板を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施例の回路基板の製造方法を示す工程順の断面図。
【図８】本発明の第３の実施例の回路基板の、インダクタが形成された配線層と対向電極が形成された配線層を拡大した斜視図。
【図９】本発明の第３の実施例において、対向電極に設けたドーナツ状開口部の大きさを変化させたときのインダクタンスの変化を示す特性図。
【図１０】本発明の第３の実施例において、ドーナツ状以外の形状の開口部を有する対向電極を示す上面図。
【図１１】本発明の第４の実施例の回路基板を示す斜視図。
【図１２】第４の実施例の回路基板のインダクタを示す上面図。
【図１３】第４の実施例の第１の変形例の回路基板を示す斜視図。
【図１４】第４の実施例の第２の変形例のインダクタを示す上面図。
【図１５】本発明の第５の実施例の回路基板を示す斜視図。
【図１６】第５の実施例の回路基板のインダクタを示す上面図。
【図１７】従来のインダクタと対向電極を有する回路基板を示す斜視図。
【図１８】従来のインダクタと対向電極を有する回路基板において、対向電極に生じる渦電流によってインダクタンスが減少する原理を示す斜視図。
【図１９】従来のインダクタと対向電極を有する回路基板の、インダクタ−対向電極間の寄生容量の発生状態を示す斜視図と、その等価回路を示す回路図。
【符号の説明】
１００・・・回路基板
１０１〜１０４・・・第１配線層〜第４配線層
１０５・・・インダクタ
１０６・・・接地電極
１０７・・・開口部
１０８、１０９・・・外部接続用端子
１１０、１１１・・・ビアホール
１１０ａ、１１１  ａ・・・導電性プラグ
２０１・・・内側端子
２０２・・・外側端子
４０１、４０２・・・片面銅張積層板
４０３・・・両面銅張積層板
５０１、５０２・・・プレーテッドスルーホール
５０３・・・開口部
６００・・・回路基板
６０１・・・絶縁性キャリア
６０２・・・薄膜インダクタ
７０１、７０３・・・絶縁樹脂層
７０１ａ、７０３ａ・・・プリプレグ
７０２・・・絶縁樹脂基板
８０１・・・インダクタ
８０２・・・対向電極
８０３・・・ドーナツ状開口部
８０４・・・垂線の足
１００１、１００２・・・円
１００３、１００４、１００５、１００６・・・対向電極
１１０１・・・角型インダクタ
１２０１・・・周回部分
１２０２・・・引き出し線部分
１２０３、１２０４・・・層間接続用端子
１２０５・・・円
１３０１〜１３０７・・・第１の配線層〜第７の配線層
１３０８、１３０９、１３１３〜１３１５・・・導電性プラグ
１３１０、１３１１・・・外部接続用端子
１３１２・・・対向電極
１４０１・・・引き出し線部分
１４０２、１４０３・・・層間接続用端子
１４０４・・・内接円
１５０１・・・ミアンダインダクタ
１６０１・・・ミアンダ部分
１６０２・・・引き出し線部分
１６０３・・・層間接続用端子
１６０４・・・四角形
１６０５・・・外接円
１７００・・・回路基板
１７０１〜１７０４・・・第１配線層〜第４配線層
１７０５・・・インダクタ
１７０６・・・接地電極
１７０７、１７０８・・・ビアホール
１７０７ａ、１７０８  ａ・・・導電性プラグ
１７０９・・・配線
１８０１・・・電流
１８０２、１８０４・・・磁界
１８０３・・・渦電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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