(57)【要約】【課題】低周波領域においてＱ値を改善することが可能なコイル素子を提供する。【解決手段】スパイラルコイル１４の中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが、外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっている。導体長の長いコイルターン１４Ｅ〜１４Ｇのコイル断面積ＭＥ〜ＭＧを十分に大きくなるように設定すれば、コイル断面積ＭＤが小さい場合においても、スパイラルコイル１４全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかも、中間巻回領域２において自己インダクタンスが増加するため、スパイラルコイル１４全体のインダクタンスが増加する。これにより、低周波領域においてＱ値が向上する。【選択図】図３
2007128928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
この基体によって支持されたスパイラルコイルと
を備え、
前記スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が、前記外周側におけるコイル断面積よりも小さい
ことを特徴とするコイル素子。
【請求項２】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル断面積が次第に小さくなっている
ことを特徴とする請求項１記載のコイル素子。
【請求項３】
前記中間におけるコイル幅が、前記外周側におけるコイル幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル素子。
【請求項４】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル幅が次第に狭くなっている
ことを特徴とする請求項３記載のコイル素子。
【請求項５】
前記内周側におけるコイル断面積が、前記外周側におけるコイル断面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のコイル素子。
【請求項６】
前記内周側におけるコイル幅が、前記外周側におけるコイル幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項５記載のコイル素子。
【請求項７】
基体と、
この基体によって支持されたスパイラルコイルと
を備え、
前記スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル間隔が、前記外周側におけるコイル間隔よりも狭い
ことを特徴とするコイル素子。
【請求項８】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル間隔が次第に狭くなっている
ことを特徴とする請求項７記載のコイル素子。
【請求項９】
前記内周側におけるコイル間隔が、前記外周側におけるコイル間隔よりも狭い
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のコイル素子。
【請求項１０】
基体と、
この基体によって支持されたスパイラルコイルと
を備え、
前記スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が、前記外周側におけるコイル断面積よりも小さく、かつ、
前記中間におけるコイル間隔が、前記外周側におけるコイル間隔よりも狭い
ことを特徴とするコイル素子。
【請求項１１】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル断面積が次第に小さくなっている
ことを特徴とする請求項１０記載のコイル素子。
【請求項１２】
前記中間におけるコイル幅が、前記外周側におけるコイル幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のコイル素子。
【請求項１３】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル幅が次第に狭くなっている
ことを特徴とする請求項１２記載のコイル素子。
【請求項１４】
前記内周側におけるコイル断面積が、前記外周側におけるコイル断面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載のコイル素子。
【請求項１５】
前記内周側におけるコイル幅が、前記外周側におけるコイル幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項１４記載のコイル素子。
【請求項１６】
前記外周側から前記中間に近づくにしたがってコイル間隔が次第に狭くなっている
ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１５のいずれか１項に記載のコイル素子。
【請求項１７】
前記内周側におけるコイル間隔が、前記外周側におけるコイル間隔よりも狭い
ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１６のいずれか１項に記載のコイル素子。
【請求項１８】
さらに、前記スパイラルコイルの少なくとも一方の面の側に磁性膜を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のコイル素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパイラルコイルを備えたコイル素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種用途のデバイス分野において、スパイラルコイルを備えたコイル素子が広く利用されている。このコイル素子の応用例としては、薄膜インダクタや薄膜トランスなどが挙げられる。
【０００３】
コイル素子に関しては、低抵抗、高インダクタンスおよび高共振周波数などの電気特性が望まれている。この共振周波数は、ＬＣ共振であり、寄生容量が小さくなるほど高くなる。なお、コイル素子に関しては、素子サイズの小型化も望まれている。
【０００４】
このコイル素子に関しては、既にいくつかの構成例が提案されている。具体的には、２つの磁性膜によりスパイラルコイルが挟まれている場合に、そのスパイラルコイルのアスペクト比（コイルターンの厚さ／幅）を１以上とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この場合には、コイル断面積の確保により直流抵抗が低くなるため、Ｑ値が向上する。このＱ値とは、コイルの性能の良さを定量的に表す数値であり、一般に、Ｑ＝ωＬ／Ｒ（ω：角速度，Ｌ：インダクタンス，Ｒ：抵抗）という定義式で表される。しかしながら、このコイル素子では、アスペクト比の増加（コイルターンの厚さの増加）により素子サイズの大型化（厚型化）および製造プロセスの困難化を招くと共に、コイルターン間の対向面積の増加により共振周波数の低下を招く。
【特許文献１】特開２００１−１０２２３５号公報
【０００５】
また、スパイラルコイルのコイル幅を内周側および外周側において他の領域よりも狭くする技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この場合には、コイルターンを鎖交する渡り磁束の密度分布の適正化により銅損が低減するため、高周波領域においてＱ値が向上する。しかしながら、このコイル素子では、導体長の長い外周側におけるコイル断面積の減少により直流抵抗が増加するため、特に低周波領域においてＱ値が低下する。
【特許文献２】特開平１１−０４０４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コイル素子に関しては、特に低周波領域においてＱ値が低下することを防止しなければならない。このためには、直流抵抗を十分に低くしつつ、インダクタンスを可能な限り増加させる必要がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低周波領域においてＱ値を改善することが可能なコイル素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１のコイル素子は、基体と、この基体によって支持されたスパイラルコイルとを備え、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積よりも小さいものである。このコイル素子では、外周側におけるコイル断面積を十分に大きくすることにより、スパイラルコイル全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかも、スパイラルコイルの中間において各コイルターンで生じる磁界同士が著しく強め合うため、中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積と同等またはそれよりも大きい場合と比較して、その中間において自己インダクタンスが増加する。これにより、低周波領域においてＱ値が向上する。
【０００９】
本発明の第２のコイル素子は、基体と、この基体によって支持されたスパイラルコイルとを備え、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔よりも狭いものである。このコイル素子では、上記した第１のコイル素子と同様に、スパイラルコイル全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかも、スパイラルコイルの中間において各コイルターンで生じる磁界同士が著しく強め合うため、中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔と同等またはそれよりも広い場合と比較して、その中間において相互インダクタンスが増加する。これにより、低周波領域においてＱ値が向上する。
【００１０】
本発明の第３のコイル素子は、基体と、この基体によって支持されたスパイラルコイルとを備え、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積よりも小さく、かつ、中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔よりも狭いものである。このコイル素子では、上記した第１および第２のコイル素子の構成が組み合わされているため、スパイラルコイル全体の直流抵抗が十分に低くなると共に、中間において自己インダクタンスおよび相互インダクタンスが増加する。これにより、低周波領域においてＱ値がより向上する。
【００１１】
本発明のコイル素子では、第１に、外周側から中間に近づくにしたがってコイル断面積が次第に小さくなっていてもよい。第２に、中間におけるコイル幅が外周側におけるコイル幅よりも狭くなっていてもよい。この場合には、外周側から中間に近づくにしたがってコイル幅が次第に狭くなるようにしてもよい。第３に、内周側におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積よりも小さくなっていてもよい。この場合には、内周側におけるコイル幅が外周側におけるコイル幅よりも狭くなるようにしてもよい。第４に、外周側から中間に近づくにしたがってコイル間隔が次第に狭くなっていてもよい。この場合には、内周側におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔よりも狭くなるようにしてもよい。第５に、さらに、スパイラルコイルの少なくとも一方の面の側に磁性膜を備えていてもよい。
【００１２】
ここで、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイルターンの数は、１つ以上の範囲において任意に設定可能である。すなわち、スパイラルコイルの中間には、内周側および外周側よりも断面積の大きなコイルターンが少なくとも１つあればよい。このことは、コイル幅およびコイル間隔についても同様である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１のコイル素子によれば、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積よりも小さいので、中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積と同等またはそれよりも大きい場合と比較して、低周波領域においてＱ値を改善することができる。
【００１４】
本発明の第２のコイル素子によれば、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔よりも狭いので、中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔と同等またはそれよりも広い場合と比較して、低周波領域においてＱ値を改善することができる。
【００１５】
本発明の第３のコイル素子によれば、スパイラルコイルの内周側と外周側との間の中間におけるコイル断面積が外周側におけるコイル断面積よりも小さく、かつ、中間におけるコイル間隔が外周側におけるコイル間隔よりも狭いので、低周波領域においてＱ値をより改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るコイル素子の構成について説明する。図１はコイル素子の平面構成を表し、図２は図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を表し、図３は図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を示している。
【００１８】
このコイル素子は、各種用途のデバイス分野において利用されるものであり、例えば、薄膜インダクタ、薄膜トランス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ、薄膜磁気ヘッドまたはＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）などに応用されるものである。
【００１９】
具体的には、コイル素子は、例えば、図１および図２に示したように、基体１１の一面に、下部磁性膜１２と、絶縁膜１３により埋設されたスパイラルコイル１４と、上部磁性膜１５とがこの順に積層された構成を有している。
【００２０】
基体１１は、コイル素子全体を支持するものである。この基体１１は、例えば、各種基板であってもよいし、あるいは各種基板に各種機能膜が設けられたものであってもよい。
【００２１】
下部磁性膜１２および上部磁性膜１５は、それぞれスパイラルコイル１４の一方の面（下面）の側および他方の面（上面）の側に設けられており、各種合金またはフェライトなどの磁性材料により構成されている。なお、下部磁性膜１２および上部磁性膜１５の平面サイズ（図１に示した外形サイズ、すなわち縦寸法×横寸法）は、スパイラルコイル１４の平面サイズよりも大きい限りにおいて、任意に設定可能である。
【００２２】
絶縁膜１３は、スパイラルコイル１４を周辺から電気的に分離するものであり、各種酸化物などの絶縁性材料により構成されている。なお、図２では、絶縁膜１３を１パーツとして示しているが、その絶縁膜１３は複数のパーツに分かれていてもよい。
【００２３】
スパイラルコイル１４は、例えば、１本のコイル線が１つの巻回中心Ｃ（図２および図３参照）の周囲を巻回することにより構成されたシングルスパイラルコイルであり、各種金属などの導電性材料により構成されている。なお、図１〜図３では、スパイラルコイル１４の巻数（ターン数）＝７ターンの場合を示しており、図３では、スパイラルコイル１４のみを拡大して示している。ただし、スパイラルコイル１４のターン数は、任意に設定可能である。
【００２４】
このスパイラルコイル１４は、図３に示したように、巻回中心Ｃから離れる方向（内周側から外周側）に向かって順に、７つのコイルターン１４Ａ〜１４Ｇを含んでいる。これらのコイルターン１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれコイル断面積ＭＡ〜ＭＧおよびコイル幅ＷＡ〜ＷＧを有しており、それらのコイルターン１４Ａ〜１４Ｇの間には、それぞれコイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧが設けられている。ここでは、例えば、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧが互いに等しくなっていると共に、コイルターン１４Ａ〜１４Ｇが互いに等しいコイル厚さＴを有している。なお、スパイラルコイル１４の平面サイズは、コイル断面積ＭＡ〜ＭＧ、コイル幅ＷＡ〜ＷＧ、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧおよびターン数に応じて任意に設定可能である。
【００２５】
スパイラルコイル１４を３つの区域に区分すると、巻回中心Ｃに近い側に位置する内周側（内周側巻回領域Ｒ１）と、その巻回中心Ｃから遠い側に位置する外周側（外周側巻回領域Ｒ３）と、それらの内周側と外周側との間に位置する中間（中間巻回領域Ｒ２）とに区分される。ここでは、例えば、内周側巻回領域Ｒ１がコイルターン１４Ａ〜１４Ｃおよびコイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣを含み、中間巻回領域Ｒ２がコイルターン１４Ｄおよびコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥを含み、外周側巻回領域Ｒ３がコイルターン１４Ｅ〜１４Ｇおよびコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧを含んでいる。なお、内周側巻回領域Ｒ１、中間巻回領域Ｒ２および外周側巻回領域Ｒ３にそれぞれ含まれるコイルターンおよびコイル間隔の種類は、任意に設定可能である。
【００２６】
このスパイラルコイル１４では、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル幅ＷＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル幅ＷＥ〜ＷＧよりも狭くなることにより、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっている。
【００２７】
コイル断面積ＭＥ〜ＭＧおよびコイル幅ＷＥ〜ＷＧは、それぞれコイル断面積ＭＤおよびコイル幅ＷＤよりも大きく（広く）なっている限りにおいて、互いに等しくなっていてもよいし、あるいは互いに異なっていてもよい。ここでは、例えば、コイル断面積ＭＥ〜ＭＧおよびコイル幅ＷＥ〜ＷＧがそれぞれ互いに等しくなっている。
【００２８】
なお、内周側巻回領域Ｒ１におけるコイル断面積ＭＡ〜ＭＣおよびコイル幅ＷＡ〜ＷＣは、それぞれコイル断面積ＭＤ〜ＭＧおよびコイル幅ＷＤ〜ＷＧに応じて任意に設定可能である。ここでは、例えば、コイル断面積ＭＡ〜ＭＣおよびコイル幅ＷＡ〜ＷＣがそれぞれコイル断面積ＭＥ〜ＭＧおよびコイル幅ＷＥ〜ＷＧに等しくなっている。
【００２９】
本実施の形態に係るコイル素子では、スパイラルコイル１４の中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっているので、以下の理由により、低周波領域においてＱ値を改善することができる。
【００３０】
図４および図５は、それぞれ本実施の形態のコイル素子に対する第１および第２の比較例のコイル素子の構成（図３に対応する断面構成）を表している。第１の比較例のコイル素子は、スパイラルコイル１４（コイルターン１４Ａ〜１４Ｇ）に代えてスパイラルコイル１１４（コイルターン１１４Ａ〜１１４Ｇ）を備え、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧに等しくなっている点を除き、本実施の形態のコイル素子と同様の構成を有している。第２の比較例のコイル素子は、スパイラルコイル１４に代えてスパイラルコイル２１４（コイルターン２１４Ａ〜２１４Ｇ）を備え、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも大きくなっている点を除き、本実施の形態のコイル素子と同様の構成を有している。
【００３１】
また、図６は、下部磁性膜１２および上部磁性膜１５における磁束密度分布の一例を表しており、横軸は巻回中心Ｃからの距離Ｄ（μｍ）を示し、縦軸は磁束密度Ｂ（Ｔ）を示している。この図６には、距離Ｄに沿って内周側巻回領域Ｒ１、中間巻回領域Ｒ２および外周側巻回領域Ｒ３の範囲を示している。図６中に示した「６Ａ，６Ｂ，６Ｃ」は、それぞれ第２の比較例、第１の比較例および本実施の形態の磁束密度分布を表している。なお、図６では、簡略化するために磁束密度分布を滑らかな曲線で示しているが、実際の磁束密度分布には、コイル線の配列パターン等の影響によるディップ（窪み）が含まれる場合がある。
【００３２】
第１の比較例のコイル素子（図４参照）では、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧに等しくなっているため、単位長さ当たりの直流抵抗はコイルターン１１４Ｄ〜１１４Ｇ間において等しくなる。この場合には、コイル断面積ＭＤ〜ＭＧを十分に大きくなるように設定することにより、スパイラルコイル１１４全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかしながら、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧに等しくなっていると、中間巻回領域Ｒ２において各コイルターン１１４Ａ〜１１４Ｇで生じる磁界同士が強め合いにくくなる。具体的には、図６（６Ｂ）に示したように、中間巻回領域Ｒ２において磁束密度Ｂが最大となるものの、ほぼ一定になるため、スパイラルコイル１１４に流れる電流によって生じる磁界の磁束密度分布は中間巻回領域Ｒ２において平坦化されてしまう。この場合には、中間巻回領域Ｒ２において自己インダクタンスが増加しにくくなる。これらのことから、第１の比較例では、Ｑ値が向上しにくいため、低周波領域においてＱ値を改善することが困難である。
【００３３】
また、第２の比較例のコイル素子（図５参照）では、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも大きくなっているため、単位長さ当たりの直流抵抗はコイルターン１１４Ｅ〜１１４Ｇよりもコイルターン１１４Ｄにおいて低くなる。この場合には、第１の比較例の場合と比較して、スパイラルコイル２１４全体の直流抵抗がより低くなる。しかしながら、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも大きくなっていると、中間巻回領域Ｒ２において各コイルターン２１４Ａ〜２１４Ｇで生じる磁界同士がより強め合いにくくなる。具体的には、図６（６Ａ）に示したように、中間巻回領域Ｒ２において磁束密度Ｂが局所的に落ち込むように低下するため、スパイラルコイル２１４に流れる電流によって生じる磁界の磁束密度分布は中間巻回領域Ｒ２において窪んでしまう。この場合には、第１の比較例のコイル素子と比較して、中間巻回領域２において自己インダクタンスがより増加しにくくなる。これらのことから、第２の比較例では、Ｑ値がより向上しにくいため、やはり低周波領域においてＱ値を改善することが困難である。
【００３４】
これに対して、本実施の形態のコイル素子（図３参照）では、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっているため、単位長さ当たりの直流抵抗はコイルターン１４Ｅ〜１４Ｇよりもコイルターン１４Ｄにおいて高くなる。この場合には、導体長の長いコイルターン１４Ｅ〜１４Ｇの直流抵抗がスパイラルコイル１４全体の直流抵抗に大きく寄与することから、コイル断面積ＭＥ〜ＭＧを十分に大きくなるように設定すれば、コイル断面積ＭＤが小さい場合においても、スパイラルコイル１４全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかも、コイル断面積ＭＤがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっていると、中間巻回領域Ｒ２において各コイルターン１４Ａ〜１４Ｇで生じる磁界同士が著しく強め合いやすくなる。具体的には、図６（６Ｃ）に示したように、中間巻回領域Ｒ２において磁束密度Ｂが最大を示し、かつ極大を示すように増加するため、スパイラルコイル２１４に流れる電流によって生じる磁界の磁束密度分布は中間巻回領域Ｒ２において突出する。この場合には、第１および第２の比較例と比較して、中間巻回領域Ｒ２において自己インダクタンスが増加するため、スパイラルコイル１４全体においてインダクタンスが増加する。これらのことから、本実施の形態では、Ｑ値が向上するため、低周波領域においてＱ値を改善することができるのである。
【００３５】
特に、本実施の形態では、スパイラルコイル１４のアスペクト比（コイルターンの厚さ／幅）を１以上にすることなくＱ値を改善することが可能であるため、アスペクト比の増加（コイルターンの厚さの増加）による素子サイズの大型化（厚型化）および製造プロセスの困難化を回避すると共に、コイルターン間の対向面積の増加による共振周波数の低下を防止することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、図３に示したように、外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧが互いに等しくなるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。一例を挙げれば、図３に対応する図７に示したように、コイル幅ＷＤ〜ＷＧが外周側巻回領域Ｒ３から中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に狭くなることにより、コイル断面積ＭＤ〜ＭＧが外周側巻回領域Ｒ３から中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に小さくなるようにしてもよい。この場合には、図３に示した場合と比較して、外周側巻回領域Ｒ３においてコイルターン１４Ｅ〜１４Ｇの単位長さ当たりの直流抵抗をより低くすることが可能であるため、低周波領域においてＱ値をより改善することができる。なお、図７に示したスパイラルコイル１４に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００３７】
また、本実施の形態では、図３に示したように、内周側巻回領域Ｒ１におけるコイル断面積ＭＡ〜ＭＣが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧに等しくなるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、コイル幅ＷＡ〜ＷＣがコイル幅ＷＥ〜ＷＧよりも狭くなることにより、コイル断面積ＭＡ〜ＭＣがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなるようにしてもよい。一例を挙げれば、図３に対応する図８に示したように、コイル幅ＷＡ〜ＷＣがコイル幅ＷＤに等しくなることにより、コイル断面積ＭＡ〜ＭＣがコイル断面積ＭＤに等しくなるようにしてもよい。この場合には、図３に示した場合と比較して、中間巻回領域Ｒ２に加えて内周側巻回領域Ｒ１においても自己インダクタンスが増加するため、低周波領域においてＱ値をより向上させることができる。なお、図８に示したスパイラルコイル１４に関する上記以外の構成は、図３に示した場合と同様である。
【００３８】
また、本実施の形態では、図７および図８に対応する図９に示したように、図７および図８に示した変形例を組み合わせるようにしてもよい。この場合には、図７および図８に示した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図９に示したスパイラルコイル１４に関する上記以外の構成は、図７および図８に示した場合と同様である。
【００３９】
また、本実施の形態では、図１および図２に示したように、下部磁性膜１２および上部磁性膜１５の双方を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、下部磁性膜１２または上部磁性膜１５のいずれか一方のみを備えるようにしてもよい。具体的な一例を挙げれば、基体１１が高抵抗のフェライト基板である場合には、上部磁性膜１５のみを備え、下部磁性膜１２を備えないようしてもよい。この場合においても、低周波領域においてＱ値を改善することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、図１および図２に示したように、絶縁膜１３を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、上部磁性膜１５がフェライトなどの高抵抗材料により構成された場合には、絶縁膜１３を備えないようにしてもよい。この場合においても、Ｑ値を改善することができる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４２】
図１０は、第２の実施の形態に係るコイル素子の構成を表しており、図３に対応する断面構成を示している。なお、図１０では、上記第１の実施の形態において図３を参照して説明した符号（Ｒ１〜Ｒ３，ＷＡ〜ＷＧ，ＳＡＢ〜ＳＦＧ，ＭＡ〜ＭＧ）を付している。
【００４３】
このコイル素子は、スパイラルコイル１４（コイルターン１４Ａ〜１４Ｇ）に代えてスパイラルコイル２４（コイルターン２４Ａ〜２４Ｇ）を備える点を除き、上記第１の実施の形態のコイル素子と同様の構成を有している（図１〜図３参照）。このスパイラルコイル２４は、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧに差異が設けられずにコイル断面積ＭＡ〜ＭＧ（コイル幅ＷＡ〜ＷＧ）に差異が設けられていた上記第１の実施の形態（スパイラルコイル１４）とは異なり、コイル断面積ＭＡ〜ＭＧに差異が設けられずにコイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧに差異が設けられたものである。ここでは、例えば、コイル幅ＷＡ〜ＷＧが互いに等しくなっていると共に、コイル断面積ＭＡ〜ＭＧが互いに等しくなっている。
【００４４】
このスパイラルコイル２４では、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなっている。コイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧは、コイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥよりも広くなっている限りにおいて、互いに等しくなっていてもよいし、あるいは互いに異なっていてもよい。ここでは、例えば、コイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧが互いに等しくなっている。
【００４５】
なお、内周側巻回領域Ｒ１におけるコイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣは、コイル間隔ＳＣＤ〜ＳＦＧに応じて任意に設定可能である。ここでは、例えば、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧに等しくなっている。このスパイラルコイル２４に関する上記以外の構成は、スパイラルコイル１４と同様である。
【００４６】
本実施の形態に係るコイル素子では、スパイラルコイル２４の中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなっているので、以下の理由により、低周波領域においてＱ値を改善することができる。
【００４７】
図１１は、本実施の形態のコイル素子に対する比較例のコイル素子の構成（図１０に対応する断面構成）を表している。この比較例のコイル素子は、スパイラルコイル１４（コイルターン１４Ａ〜１４Ｇ）に代えてスパイラルコイル３１４（コイルターン３１４Ａ〜３１４Ｇ）を備え、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも広くなっている点を除き、本実施の形態のコイル素子と同様の構成を有している。
【００４８】
この比較例のコイル素子（図１１参照）では、コイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも広くなっているため、上記第１の実施の形態において説明した２つの比較例のコイル素子（図４および図５参照）と同様に、スパイラルコイル３１４全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかしながら、コイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも広いと、中間巻回領域Ｒ２においてコイルターン３１４Ａ〜３１４Ｇで生じる磁界同士が強め合いにくくなるため、その中間巻回領域Ｒ２において相互インダクタンスが増加しにくくなる。これにより、Ｑ値が向上しにくいため、低周波領域においてＱ値を改善することが困難である。
【００４９】
これに対して、本実施の形態のコイル素子（図１０参照）では、コイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなっているため、上記第１の実施の形態のコイル素子（図３参照）と同様に、スパイラルコイル２４全体の直流抵抗が十分に低くなる。しかも、コイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭いと、中間巻回領域Ｒ２において磁界同士が強め合いやすくなるため、その中間巻回領域Ｒ２において相互インダクタンスが増加する。したがって、Ｑ値が向上するため、低周波領域においてＱ値を改善することができるのである。このＱ値の改善は、低周波用途におけるコイル素子の性能向上に関して極めて有効である。
【００５０】
なお、本実施の形態では、図１０に示したように、外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧが互いに等しくなるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。一例を挙げれば、図１０に対応する図１２に示したように、コイル間隔ＳＤＥ〜ＳＦＧが外周側巻回領域Ｒ３から中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に狭まるようにしてもよい。この場合には、図１０に示した場合と比較して、中間巻回領域Ｒ２に加えて外周側巻回領域Ｒ３においてもより効果的に相互インダクタンスを増加させることが可能であるため、低周波領域においてＱ値をより向上させることができる。このＱ値の改善は、低周波用途におけるコイル素子の性能向上に関して極めて有効である。なお、図１２に示したスパイラルコイル２４に関する上記以外の構成は、図１０に示した場合と同様である。
【００５１】
また、本実施の形態では、図１０に示したように、内周側巻回領域Ｒ１におけるコイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧに等しくなるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなるようにしてもよい。一例を挙げれば、図１０に対応する図１３に示したように、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣがコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥに等しくなるようにしてもよい。この場合には、図１０に示した場合と比較して、中間巻回領域Ｒ２に加えて内周側巻回領域Ｒ１においても相互インダクタンスをより効果的に増加させることが可能であるため、低周波領域においてＱ値をより向上させることができる。このＱ値の改善は、低周波用途におけるコイル素子の性能向上に関して極めて有効である。なお、図１３に示したスパイラルコイル２４に関する上記以外の構成は、図１０に示した場合と同様である。
【００５２】
また、本実施の形態では、図１２および図１３に対応する図１４に示したように、図１２および図１３に示した変形例を組み合わせるようにしてもよい。この場合には、図１２および図１３に示した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図１４に示したスパイラルコイル２４に関する上記以外の構成は、図１２および図１３に示した場合と同様である。
【００５３】
本実施の形態のコイル素子に関する上記以外の構成、作用および他の変形は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５５】
図１５は、第３の実施の形態に係るコイル素子の構成を表しており、図３に対応する断面構成を示している。なお、図１５では、上記第１の実施の形態において図３を参照して説明した符号（Ｒ１〜Ｒ３，ＷＡ〜ＷＧ，ＳＡＢ〜ＳＦＧ，ＭＡ〜ＭＧ）を付している。
【００５６】
このコイル素子は、スパイラルコイル１４（コイルターン１４Ａ〜１４Ｇ）に代えてスパイラルコイル３４（コイルターン３４Ａ〜３４Ｇ）を備える点を除き、上記第１の実施の形態のコイル素子と同様の構成を有している（図１〜図３参照）。このスパイラルコイル３４は、コイル断面積ＭＡ〜ＭＧ（コイル幅ＷＡ〜ＷＧ）またはコイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧのいずれか一方のみに差異が設けられていた上記第１および第２の実施の形態（スパイラルコイル１４，２４）とは異なり、コイル断面積ＭＡ〜ＭＧおよびコイル間隔ＳＡＢ〜ＳＦＧの双方に差異が設けられたものである。
【００５７】
このスパイラルコイル３４では、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっていると共に、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなっている。ここでは、例えば、コイル断面積ＭＥ〜ＭＧが互いに等しくなっていると共に、コイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧが互いに等しくなっている。
【００５８】
なお、内周側巻回領域Ｒ１におけるコイル断面積ＭＡ〜ＭＣおよびコイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣは、コイル断面積ＭＤ〜ＭＧおよびコイル間隔ＳＣＤ〜ＳＦＧに応じて任意に設定可能である。ここでは、例えば、コイル断面積ＭＡ〜ＭＣがコイル断面積ＭＥ〜ＭＧに等しくなっていると共に、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣがコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧに等しくなっている。このスパイラルコイル３４に関する上記以外の構成は、上記第１の実施の形態（スパイラルコイル１４）と同様である。
【００５９】
本実施の形態に係るコイル素子では、スパイラルコイル３４の中間巻回領域Ｒ２におけるコイル断面積ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル断面積ＭＥ〜ＭＧよりも小さくなっているので、上記第１の実施の形態（スパイラルコイル１４）と同様の作用により、スパイラルコイル３４全体の直流抵抗が十分に低くなると共に、中間巻回領域Ｒ２において自己インダクタンスが増加する。しかも、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥが外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧよりも狭くなっているので、上記第２の実施の形態（スパイラルコイル２４）と同様の作用により、中間巻回領域Ｒ２において相互インダクタンスが増加する。したがって、上記第１および第２の実施の形態よりもＱ値が向上するため、低周波領域においてＱ値をより向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、上記第１および第２の実施の形態において説明したスパイラルコイル１４，２４に関する変形例をスパイラルコイル３４に適用することが可能である。これらの場合には、各変形例と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
具体的には、例えば、図７に示したコイル断面積ＭＥ〜ＭＧ（コイル幅ＷＥ〜ＷＧ）に関する変形例を適用することにより、図１５に対応する図１６に示したように、コイル幅ＷＤ〜ＷＧが外周側巻回領域Ｒ３から中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に狭くなることにより、コイル断面積ＭＧ，ＭＦ，ＭＥ，ＭＤが外周側巻回領域Ｒ３から中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に小さくなるようにしてもよい。
【００６２】
また、例えば、図８に示したコイル断面積ＭＡ〜ＭＣ（コイル幅ＷＡ〜ＷＣ）に関する変形例を適用することにより、図１５に対応する図１７に示したように、コイル幅ＷＡ〜ＷＣがコイル幅ＷＤに等しくなることより、コイル断面積ＭＡ〜ＭＣがコイル断面積ＭＤに等しくなるようにしてもよい。
【００６３】
また、例えば、図１６および図１７に対応する図１８に示したように、図１６および図１７に示した変形例を組み合わせるようにしてもよい。
【００６４】
また、例えば、図１２に示したコイル間隔ＳＥＦ，ＳＦＧに関する変形例を適用することにより、図１５に対応する図１９に示したように、コイル間隔ＳＤＥ〜ＳＦＧが外周側巻回領域Ｒ３〜中間巻回領域Ｒ２に近づくにしたがって次第に狭まるようにしてもよい。
【００６５】
また、例えば、図１３に示したコイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣに関する変形例を適用することにより、図１５に対応する図２０に示したように、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＢＣがコイル間隔ＳＣＤ，ＳＤＥに等しくなるようにしてもよい。
【００６６】
また、例えば、図１９および図２０に対応する図２１に示したように、図１９および図２０に示した変形例を組み合わせるようにしてもよい。
【００６７】
なお、図１６〜図２１に示したスパイラルコイル３４に関する上記以外の構成は、図１５に示した場合と同様である。
【００６８】
本実施の形態のコイル素子に関する上記以外の構成、作用および他の変形は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００６９】
次に、本発明のコイル素子の応用例について説明する。図２２はコイル素子を応用した薄膜インダクタの断面構成を表し、図２３は図２２に示したＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った断面構成を表している。なお、以下の説明では、薄膜インダクタの構成を説明する際に、上記したコイル素子（図１〜図３、図７〜図１０および図１２〜図２１参照）の構成要素を随時引用する。
【００７０】
この薄膜インダクタは、基板１０１の一面に、下部磁性膜１０２と、絶縁膜１１０により埋設されたスパイラルコイル１０６と、上部磁性膜１０７とがこの順に積層されたものである。
【００７１】
基板１０１は、基体１１に対応するものであり、例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、フェライト、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ；いわゆるアルミナ）、セラミックス、半導体または樹脂などにより構成されている。
【００７２】
下部磁性膜１０２および上部磁性膜１０７は、それぞれ下部磁性膜１２および上部磁性膜１５に対応するものであり、ここではインダクタンスを高めるために使用されている。これらの下部磁性膜１０２および上部磁性膜１０７は、例えば、コバルト（Ｃｏ）系のアモルファス金属などの磁性材料により構成されている。この種の磁性材料としては、例えば、（ＣｏＦｅ）ＳｉＢなどのコバルト鉄系合金や、コバルトジルコニウムニオブ合金（ＣｏＺｒＮｂ）や、コバルトジルコニウムタンタル合金（ＣｏＺｒＴａ）などが挙げられる。なお、下部磁性膜１０２および上部磁性膜１０７の構成材料は、透磁率が高いものであれば特に限定されず、例えば、フェライトであってもよい。
【００７３】
絶縁膜１１０は、絶縁膜１３に対応するものであり、例えば、基板１０１とスパイラルコイル１０６との間に設けられた下部絶縁膜１０３と、スパイラルコイル１０６のコイル線間およびその周囲に設けられた中間絶縁膜１０４、スパイラルコイル１０６と上部絶縁膜１０７との間に設けられた上部絶縁膜１０５とを含んでいる。下部絶縁膜１０３および上部絶縁膜１０５は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）またはアルミナなどの無機絶縁性材料により構成されている。なお、下部絶縁膜１０２は、例えば、基板１０１上に別途形成された膜であってもよいし、あるいは基板１０１がシリコン基板などである場合に、その基板１０１の表層が酸化されることにより形成された酸化膜であってもよい。中間絶縁膜１０４は、例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはフォトレジストなどの有機絶縁性材料により構成されている。
【００７４】
スパイラルコイル１０６は、スパイラルコイル１４，２４，３４に対応するものであり、ここではインダクタンスを発生させるものである。このスパイラルコイル１０６は、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）または銀（Ａｇ）などの金属に代表される導電性材料により構成されている。ここでは、スパイラルコイル１０６は、例えば、図３に示したスパイラルコイル１４と同様の構成を有している。
【００７５】
この薄膜インダクタでは、スパイラルコイル１４に対応するスパイラルコイル１０６を備えているので、上記したコイル素子と同様の作用により、スパイラルコイル１０６全体の直流抵抗が十分に低くなると共に、インダクタンスが増加する。したがって、低周波領域においてＱ値を向上させることができる。
【００７６】
なお、図２２および図２３に示した薄膜インダクタでは、図３に示したスパイラルコイル１４と同様の構成を有するようにスパイラルコイル１０６を構成したが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、図３に代えて、図７〜図９に示したスパイラルコイル１４、図１０および図１２〜図１４に示したスパイラルコイル２４、ならびに図１５〜図２１に示したスパイラルコイル３４と同様の構成を有するようにスパイラルコイル１０６を構成してもよい。この場合においても、低周波領域においてＱ値を向上させることができる。
【実施例】
【００７７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００７８】
コイル素子の性能を調べるために、以下の一連のコイル素子をシミュレーション上において設計した。
【００７９】
（実施例１）
上記第１の実施の形態において図３に示したスパイラルコイル１４を備えたコイル素子を設計した。この場合には、スパイラルコイル１４の構成として、図３に対応する図２４に示したように、ターン数を７ターンから５ターン（コイルターン１４Ａ〜１４Ｅ）に変更したと共に、材質＝銅、コイル厚さＴ＝１０μｍ、コイル幅ＷＡ，ＷＢ，ＷＤ，ＷＥ＝４００μｍ，ＷＣ＝３００μｍ、コイル断面積ＭＡ，ＭＢ，ＭＤ，ＭＥ＝４０００μｍ2 ，ＭＣ＝３０００μｍ2 、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＤＥ＝２０μｍとした。また、下部磁性膜および上部磁性膜の構成として、材質＝コバルトジルコニウムタンタル合金、平面サイズ＝６．５ｍｍ×６．５ｍｍ、厚さ＝５μｍ、抵抗率＝１００μΩｃｍ、比透磁率＝６００、飽和磁束密度Ｂｓ＝１．２Ｔ、ギャップ（下部磁性膜と上部磁性膜との間の距離）＝３μｍとした。
【００８０】
（実施例２）
上記第２の実施の形態において図１０に示したスパイラルコイル２４を備えたコイル素子を設計した。この場合には、スパイラルコイル２４の構成として、図１０に対応する図２５に示したように、ターン数を７ターンから５ターン（コイルターン２４Ａ〜２４Ｅ）に変更したと共に、コイル幅ＷＡ〜ＷＥ＝４００μｍ、コイル断面積ＭＡ〜ＭＥ＝４０００μｍ2 、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＤＥ＝２０μｍ，ＳＢＣ，ＳＣＤ＝１０μｍとした。なお、スパイラルコイル２４に関する上記以外の構成、ならびに下部磁性膜および上部磁性膜の構成は、実施例１と同様である。
【００８１】
（比較例１）
図４に示したスパイラルコイル１１４を備えたコイル素子を設計した。この場合には、スパイラルコイル１１４の構成として、図４に対応する図２６に示したように、ターン数を７ターンから５ターン（コイルターン１１４Ａ〜１１４Ｅ）に変更したと共に、平面サイズ＝６ｍｍ×６ｍｍ角、コイル幅ＷＡ〜ＷＥ＝４００μｍ、コイル断面積ＭＡ〜ＭＥ＝４０００μｍ2 、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＤＥ＝２０μｍ、抵抗率＝１．８μΩｃｍとした。なお、スパイラルコイル１１４に関する上記以外の構成、ならびに下部磁性膜および上部磁性膜の構成は、実施例１と同様である。
【００８２】
（比較例２）
図５に示したスパイラルコイル２１４を備えたコイル素子を設計した。この場合には、スパイラルコイル２１４の構成として、図５に対応する図２７に示したように、ターン数を７ターンから５ターン（コイルターン２１４Ａ〜２１４Ｅ）に変更したと共に、コイル幅ＷＡ，ＷＢ，ＷＤ，ＷＥ＝４００μｍ，ＷＣ＝５００μｍ、コイル断面積ＭＡ，ＭＢ，ＭＤ，ＭＥ＝４０００μｍ2 ，ＭＣ＝５０００μｍ2 、コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＥＦ＝２０μｍとした。なお、スパイラルコイル２１４に関する上記以外の構成、ならびに下部磁性膜および上部磁性膜の構成は、実施例１と同様である。
【００８３】
（比較例３）
図１１に示したスパイラルコイル３１４を備えたコイル素子を設計した。この場合には、スパイラルコイル３１４の構成として、図１１に対応する図２８に示したように、ターン数を７ターンから５ターン（コイルターン３１４Ａ〜３１４Ｅ）に変更したと共に、コイル幅ＷＡ〜ＷＥ＝４００μｍ、コイル断面積ＭＡ〜ＭＥ＝４０００μｍ2 、コイル間隔ＳＡＢ，ＳＤＥ＝２０μｍ，ＳＢＣ，ＳＣＤ＝３０μｍとした。なお、スパイラルコイル２１４に関する上記以外の構成、ならびに下部磁性膜および上部磁性膜の構成は、実施例１と同様である。
【００８４】
（比較例４）
コイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤ＝５０μｍとした点を除き、実施例３と同様の構成となるようにコイル素子を設計した。
【００８５】
なお、表１は、上記した実施例１，２および比較例１〜４のコイル素子の主要な構成条件（コイル厚さＴ，コイル幅ＷＡ〜ＷＥ，コイル断面積ＭＡ〜ＭＥ，コイル間隔ＳＡＢ〜ＳＤＥ）の一覧を示している。
【００８６】
【表１】
2007128928.tif 000003
【００８７】
まず、実施例１および比較例１，２のコイル素子の性能を調べた。
【００８８】
磁束密度分布に対するコイル幅の影響を調べたところ、図２９に示した結果が得られた。図２９は、磁束密度分布のコイル幅依存性を表しており、図６に対応する磁束密度分布を示している。この場合には、有限要素法を利用した電磁界解析を使用したと共に、印加電流（直流重畳電流）＝５００ｍＡとした。図２９中に示した「２９Ａ（破線），２９Ｂ（一点鎖線），２９Ｃ（実線）」は、それぞれ比較例２、比較例１および実施例１の磁束密度分布を表している。なお、実施例１および比較例１，２のいずれにおいても、スパイラルコイル（５つのコイルターン）の配設範囲は距離Ｄ＝約１１００μｍ〜３０００μｍの範囲であり、内周側巻回領域Ｒ１，中間巻回領域Ｒ２および外周側巻回領域Ｒ３はそれぞれ距離Ｄ＝約１１００μｍ〜１９００μｍ、約１９００μｍ〜２４００μｍおよび約２４００μｍ〜３０００μｍの範囲である。
【００８９】
図２９に示した結果から判るように、磁束密度Ｂは、比較例２（２９Ａ）、比較例１（２９Ｂ）および実施例１（２９Ｃ）のいずれにおいても、ほぼ上向き凸型の曲線を描くように分布した。この曲線中には、５つのコイルターンの配列パターン等の影響によるディップが見られた。
【００９０】
しかしながら、一連の磁束密度分布では、コイル幅ＷＣが狭くなるにしたがって中間巻回領域Ｒ２における磁束密度Ｂが上昇した。すなわち、中間巻回領域Ｒ２における磁束密度分布は、比較例２、比較例１および実施例１の順に突出した。この磁束密度分布の突出傾向は、コイル幅ＷＣが狭くなるにしたがって、中間巻回領域Ｒ２において各コイルターンで生じる磁界同士が強め合う現象が高まることを表している。このことから、本発明のコイル素子では、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル幅ＷＣを外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル幅ＷＤ，ＷＥよりも狭めることにより、磁束密度分布が中間巻回領域Ｒ２において突出することが確認された。
【００９１】
また、インダクタンスに対するコイル幅の影響を調べたところ、図３０に示した結果が得られた。図３０は、インダクタンスのコイル幅依存性を表しており、横軸はコイル幅ＷＣ（μｍ）を示し、縦軸はインダクタンスＬ（μＨ）を示している。この場合には、コイル幅ＷＣ＝３００μｍ（実施例１），４００μｍ（比較例１），５００μｍ（比較例２）とし、印加電流（直流電流）＝５００ｍＡとした。
【００９２】
図３０に示した結果から判るように、インダクタンスＬは、比較例２、比較例１および実施例１の順に増加した。具体的には、インダクタンスＬは、比較例２において０．５５１μＨ、比較例１において０．５９７μＨ、実施例１において０．６４９μＨであった。このことから、本発明のコイル素子では、コイル構造を改良することにより従来よりもインダクタンスが向上することが確認された。
【００９３】
次に、実施例２および比較例１，３，４のコイル素子の性能を調べた。
【００９４】
磁束密度分布に対するコイル間隔の影響を調べたところ、図３１に示した結果が得られた。図３１は、磁束密度分布のコイル間隔依存性を表しており、図６に対応する磁束密度分布を示している。図３１中に示した「３１Ａ（破線），３１Ｂ（一点鎖線），３１Ｃ（二点鎖線），３１Ｄ（実線）」は、それぞれ比較例４、比較例３、比較例１および実施例２の磁束密度分布を表している。なお、磁束密度分布の解析方法および印加電流は、図２９に関して説明した場合と同様である。
【００９５】
図３１に示した結果から判るように、一連の磁束密度分布では、コイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤが狭くなるにしたがって中間巻回領域Ｒ２における磁束密度Ｂが上昇した。すなわち、中間巻回領域Ｒ２における磁束密度分布は、比較例４、比較例３、比較例１および実施例２の順に突出した。この磁束密度分布の突出傾向は、コイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤが狭くなるにしたがって、中間巻回領域Ｒ２において各コイルターンで生じる磁界同士が強め合う現象が高まることを表している。このことから、本発明のコイル素子では、中間巻回領域Ｒ２におけるコイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤを外周側巻回領域Ｒ３におけるコイル間隔ＳＤＥよりも狭めることにより、磁束密度分布が中間巻回領域Ｒ２において突出することが確認された。
【００９６】
また、インダクタンスに対するコイル間隔の影響を調べたところ、図３２に示した結果が得られた。図３２は、インダクタンスのコイル間隔依存性を表しており、横軸はコイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤ（μｍ）を示し、縦軸はインダクタンスＬ（μＨ）を示している。この場合には、コイル間隔ＳＢＣ，ＳＣＤ＝１０μｍ（実施例２），２０μｍ（比較例１），３０μｍ（比較例３），５０μｍ（比較例４）とした。なお、印加電流は、図３に関して説明した場合と同様である。
【００９７】
図３２に示した結果から判るように、インダクタンスＬは、比較例４、比較例３、比較例１および実施例２の順に増加した。具体的には、インダクタンスＬは、比較例４において０．５６９μＨ、比較例３において０．５８７μＨ、比較例１において０．５９７μＨ、実施例２において０．６０６μＨであった。このことから、本発明のコイル素子では、コイル構造を改良することにより従来よりもインダクタンスが向上することが確認された。
【００９８】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記した各実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、上記各実施の形態および実施例では、スパイラルコイルがシングルスパイラルコイルである場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、スパイラルコイルがダブルスパイラルコイルまたはマルチスパイラルコイルなどの他のスパイラルコイルであってもよい。このマルチスパイラルコイルとは、１本のコイル線が３つ以上の巻回中心の周囲を巻回することにより構成されたものである。これらの場合においても、上記各実施の形態および実施例と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係るコイル素子は、薄膜インダクタなどに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコイル素子の平面構成を表す平面図である。
【図２】図１に示したコイル素子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を表す断面図である。
【図３】図１に示したコイル素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を表す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るコイル素子に対する第１の比較例のコイル素子の断面構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るコイル素子に対する第２の比較例のコイル素子の断面構成を表す断面図である。
【図６】下部磁性膜および上部磁性膜における磁束密度分布の一例を表す図である。
【図７】図３に示したスパイラルコイルの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図８】図３に示したスパイラルコイルの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図９】図３に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るコイル素子のうちのスパイラルコイルの断面構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るコイル素子に対する比較例のコイル素子の断面構成を表す断面図である。
【図１２】図１０に示したスパイラルコイルの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図１３】図１０に示したスパイラルコイルの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図１４】図１０に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るコイル素子のうちのスパイラルコイルの断面構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図１７】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図１８】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図１９】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図２０】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図２１】図１５に示したスパイラルコイルの構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。
【図２２】本発明のコイル素子を応用した薄膜インダクタの平面構成を表す平面図である。
【図２３】図２３に示した薄膜インダクタのＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った断面構成を表す断面図である。
【図２４】実施例１のコイル素子の構成を説明するための断面図である。
【図２５】実施例２のコイル素子の構成を説明するための断面図である。
【図２６】比較例１のコイル素子の構成を説明するための断面図である。
【図２７】比較例２のコイル素子の構成を説明するための断面図である。
【図２８】比較例３，４のコイル素子の構成を説明するための断面図である。
【図２９】実施例１および比較例１，２のコイル素子に関する磁束密度分布のコイル幅依存性を表す図である。
【図３０】実施例１および比較例１，２のコイル素子に関するインダクタンスのコイル幅依存性を表す図である。
【図３１】実施例２および比較例１，３，４のコイル素子に関する磁束密度分布のコイル間隔依存性を表す図である。
【図３２】実施例２および比較例１，３，４のコイル素子に関するインダクタンスのコイル間隔依存性を表す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１…基体、１２，１０２…下部磁性膜、１３，１１０…絶縁膜、１４，２４，３４，１０６…スパイラルコイル、１４Ａ〜１４Ｇ，２４Ａ〜２４Ｇ，３４Ａ〜３４Ｇ…コイルターン、１５，１０７…上部磁性膜、１０１…基板、１０３…下部絶縁膜、１０４…中間絶縁膜、１０５…上部絶縁膜、Ｃ…巻回中心、ＭＡ〜ＭＧ…コイル断面積、Ｒ１…内周側巻回領域、Ｒ２…中間巻回領域、Ｒ３…外周側巻回領域、ＳＡＢ〜ＳＦＧ…コイル間隔、Ｔ…コイル厚さ、ＷＡ〜ＷＧ…コイル幅。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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