(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信機器用フィルタに用いるコイルにおいて、
（ａ）誘電体多層基板と、
（ｂ）該誘電体多層基板の上面に形成される入力端子導体膜と、出力端子導体膜と、該入力端子導体膜と該出力端子導体膜との間に設けられた複数の線状導体膜と、
（ｃ）前記誘電体多層基板の裏面に設けられた複数の線状導体膜と、
（ｄ）前記入力端子導体膜と前記誘電体多層基板の裏面に設けられた複数の線状導体膜のうちの一端に位置するものとを接続し、該入力端子導体膜と接続された裏面の線状導体膜と前記誘電体多層基板の上面に設けられ、前記入力端子導体膜と隣り合って配置された線状導体膜とを接続し、順次前記誘電体多層基板の裏面に設けられた線状導体膜と前記誘電体多層基板の上面に設けられた線状導体膜とを接続し、前記誘電体多層基板の裏面に設けられた複数の線状導体膜のうちの他端側に位置するものと前記出力端子導体膜とを接続することで巻回されるコイル状導体路を形成すべく、前記上面の線状導体膜と前記下面の線状導体膜とを電気的に接続するために前記誘電体多層基板に設けられた複数のスルーホールと、
（ｅ）前記コイル状導体路を取り囲むべく、前記誘電体多層基板の上面及び裏面の周囲に設けられた接地面と、
（ｆ）前記誘電体多層基板の線状導体膜の巻回内部に配置されるように、該誘電体多層基板内に設けられた空間部と、
を有することを特徴とする誘電体多層基板コイル。
【請求項２】
請求項１記載の誘電体多層基板コイルにおいて、前記誘電体多層基板はガラスエポキシ材あるいはポリイミド材からなることを特徴とする誘電体多層基板コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯電話に用いられるフィルタのＬＣ直列共振回路を構成するインダクタＬに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、８００〜９００（ＭＨｚ）帯の携帯電話用フィルタの共振器は、誘電体共振器を用いてフィルタが構成され、実現されている。
【０００３】
しかしながら、この誘電体共振器では、小型化及び低コスト化の要求に対して、満足な状態でないのが現状である。
【０００４】
この小型化及び低コスト化の要求に対して、ＬＣ共振器を用いたＬＣフィルタが検討されている。８００〜９００（ＭＨｚ）帯におけるＬＣフィルタは、減衰極形成用として、直列共振回路を用いる場合が多い。
【０００５】
この直列共振のＬ値として、等価Ｌ値で１００（ｎＨ）、等価Ｑ値で６００以上必要である。この直列共振のＬとして、図４に示される空芯コイル１０１、図５に示される方形スパイラル状のコイル２０１及び図６に示されるストリップライン３０３が用いられている。
【０００６】
なお、図４において、１０２は空芯コイル１０１のケース、１０３は空芯コイル１０１のリード端子、図６において、３０１は誘電体多層基板、３０２は入出力端子、３０４はアース面である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した図４に示す空芯コイル１０１では、Ｌ値は略１００ｎＨ、Ｑ値は７６００であり、前述した電気的特性は満足するが、形状が大きく小型化上満足できるものではない。
【０００８】
また、図５に示す方形スパイラルコイル２０１では、フィルタを構成するＬＣ直列共振器のＬに必要なＱ値、つまり、６００以上を満足できるものではない。
【０００９】
更に、図６に示すストリップライン３０３も同様に、方形スパイラルコイル２０１以上のＱ値ではあるが、必要Ｑ値、つまり、６００以上を満足できるものではない。
【００１０】
本発明は、上記問題点を除去し、形状を小型化するとともに、フィルタを構成するＬＣ直列共振器のＬとＱ値を満足させることができる誘電体多層基板コイルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
（Ａ）移動体通信機器用フィルタに用いるコイルにおいて、誘電体多層基板（１）と、この誘電体多層基板（１）の上面に形成される入力端子導体膜（２）と、出力端子導体膜（６）この入力端子導体膜と出力端子導体膜との間に設けられた複数の線状導体膜（３，４，５）と、前記誘電体多層基板（１）の裏面に設けられた複数の線状導体膜（７，８，９，１０）と、前記入力端子導体膜（２）と前記誘電体多層基板（１）の裏面に設けられた複数の線状導体膜のうちの一端に位置するもの（７）とを接続し、この入力端子導体膜と接続された裏面の線状導体膜（７）と前記誘電体多層基板（１）の上面に設けられ、前記入力端子導体膜と隣り合って配置された線状導体膜（３）とを接続し、順次前記誘電体多層基板（１）の裏面に設けられた線状導体膜と前記誘電体多層基板（１）の上面に設けられた線状導体膜とを接続し、前記誘電体多層基板の裏面に設けられた複数の線状導体膜のうちの他端側に位置するもの（１０）と前記出力端子導体膜（６）とを接続することで巻回されるコイル状導体路を形成すべく、前記上面の線状導体膜と前記下面の線状導体膜とを電気的に接続するために前記誘電体多層基板（１）に設けられた複数のスルーホール（１１〜１８）と、前記コイル状導体路を取り囲むべく、前記誘電体多層基板（１）の上面及び裏面の周囲に設けられた接地面（２１）と、前記誘電体多層基板（１）の線状導体膜の巻回内部に配置されるように、該誘電体多層基板（１）内に設けられた空間部（３１）と、を有するようにしたものである。
【００１２】
（Ｂ）上記（１）記載の誘電体多層基板コイルであって、前記誘電体多層基板はガラスエポキシ材あるいはポリイミド材からなるものとしたものである。
【００１３】
【作用】
上記（Ａ）記載の誘電体多層基板コイルによれば、空芯コイルを誘電体多層基板により近似的に実現することができる。すなわち、スルーホールを介してコイルの巻線が１回毎に閉じており、従来のような、ストリップラインや方形スパイラルコイルでは得られない高Ｑ値を実現することができる。特に、誘電体多層基板内に中間部を設けていることで、より空芯コイルに近づけることができ、従来のような、ストリップラインや方形スパイラルコイルでは得られない、更なる高Ｑ値を実現することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施例を示す誘電体多層基板コイルの上面斜視図、図２はその誘電体多層基板コイルの裏面斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように誘電体多層基板１の上面には、入力端子導体膜２、線状導体膜３，４，５及び出力端子導体膜６が形成されている。
【００１８】
一方、誘電体多層基板１の裏面には線状導体膜７，８，９，１０が形成されている。
【００１９】
更に、入力端子導体膜２の端部と線状導体膜７の一方端を接続するためにスルーホール１１、線状導体膜７の他方端と線状導体膜３の一方端を接続するためにスルーホール１２、線状導体膜３の他方端と線状導体膜８の一方端を接続するためにスルーホール１３、線状導体膜８の他方端と線状導体膜４の一方端を接続するためにスルーホール１４、線状導体膜４の他方端と線状導体膜９の一方端を接続するためにスルーホール１５、線状導体膜９の他方端と線状導体膜５の一方端を接続するためにスルーホール１６、線状導体膜５の他方端と線状導体膜１０の一方端を接続するためにスルーホール１７、線状導体膜１０の他方端と出力端子導体膜６の一方端とを接続するためにスルーホール１８がそれぞれ形成され、上面の入力端子導体膜２−線状導体膜７−線状導体膜３−線状導体膜８−線状導体膜４−線状導体膜９−線状導体膜５−線状導体膜１０−出力端子導体膜６と接続されている。なお、２１は接地面である。
【００２０】
図７は本発明の第２実施例を示す誘電体多層基板コイルの上面斜視図、図８はその誘電体多層基板コイルの裏面斜視図、図９は図７のＢ−Ｂ線断面図である。第１実施例と同じ部分には同一番号を付して、その説明は省略する。
【００２１】
この第２実施例と第１実施例との異なる部分は、図９から明らかなように、誘電体基板１の上面に形成される線状導体膜３，４，５と、裏面に形成される線状導体膜７，８，９，１０の間の誘電体基板１に空間部３１を形成した構造になっている。すなわち、この実施例では、空芯コイルの特性を誘電体多層基板コイルにより実現するようにしている。
【００２２】
以下、本発明の誘電体多層基板コイルと従来のコイルとの比較を行う。
【００２３】
まず、図４に示す空芯コイルのＬ値及びＱ値は、次式に示される。
【００２４】
Ｌ＝ｋ1 ・ｎ2 ・ｄ2 ｛１−（ｄ／Ｄ）2 ｝ｂ          …（１）
ここで、ｎ＝１／τ：単位長さ当たりの巻数
ｂ：コイルの長さ
ｄ：コイルの巻線内径
Ｈ：ケースの高さ
Ｄ：ケースの幅
とすると、ソレノイドコイルの最適巻線条件として、
１．０＜ｂ／ｄ＜４，  ０．４＜ｄ0 ／τ＜０．６（ｂ／ｄ＝１．５），
０．５＜ｄ0 ／τ＜０．７（ｂ／ｄ＝４．０），
τ＜ｄ／２．０                                        …（２）
で与えられる。
【００２５】
共振器の無負荷Ｑｕは、
Ｑｕ≒６１．０・Ｄ・（ｆO ）1/2 ・｛（ｄ／Ｄ）−（ｄ／Ｄ）3 ｝／
｛１．５＋（ｄ／Ｄ）3 ｝
≒２０．０・Ｄ・（ｆO ）1/2                       …（３）
ただし、０．４＜ｄ／Ｄ＜０．６，
１．０＜ｂ／ｄ＜３．０
で与えられる。
【００２６】
ここで、Ｄ＝１．０（インチ），
ｄ＝０．５５（インチ）
と設定すると、基準化素子値は式（１）より、
Ｌ＝１．１１１2 ×０．５５2 ×（１．０−０．５５2 ）×０．８２５
＝０．２１５
となり、ｆO ＝９００（ＭＨｚ），
ＲO ＝５０（Ω）において、
Ｌ＝１．９（ｎＨ）
また、この形状におけるＱｕは式（３）より、
Ｑｕ＝２０．０×１．０×√９００＝６００
となる。
【００２７】
次に、図５に示す方形スパイラルコイルのＬH 値及びＱH 値は次式で表される。
【００２８】
ＬH ＝８．５×１０-10 ×ｄO ×ｎ5/3 （ｎＨ）
＝８．５×１０-10 ×Ａ／Ｗ5/3                     …（４）
ここで、ｄO ：外周の辺長（ｃｍ）
ｎ：巻数
Ｗ＝Ｓ
Ａ：コイルの表面積（ｃｍ2 ）
Ｗ：導体幅（ｃｍ）
Ｓ：導体間隔（ｃｍ）
ＱH ＝１２．４×（ｆ／ｆO ）×（ｔ2 ／ρ）×（１／ｎ4/a)×１０4 
…（５）
ここで、ｔ：導体膜の厚さ（ｃｍ）
ρ：固有抵抗
となる。
【００２９】
ここで、Ａ＝ｄO ＝１．０×１．０＝１．００（ｃｍ2 ），
Ｗ＝０．０４（ｃｍ），
ｎ＝１０
と設定すると、式（４）より、ＬH 値は、
ＬH ＝８．５×０．１×１．００＝１０5/3 ＝３９．４（ｎＨ）
となり、ｔ＝０．０１（ｃｍ），
ｄ＝０．０１（ｃｍ），
ｆ＝１０9 （Ｈｚ），
ρ−１．０７１×１０-3×ｄ×（ｆ）1/2 
と設定すると、
ＱH ＝１２．４×（０．０１）2 ×１０4 ／（１．０７１×０．０１×
１０-3×√１０９）＝３６．６
となる。
【００３０】
次に、図６に示されるストリップラインの等価ＬS 値及び等価ＱS 値を算出する。
【００３１】
図６（ａ）のストリップラインは、図６（ｂ）に示すように、等価回路として表され、この図６について、等価ＬS 値及び等価ＱS 値は次式で示される。
【００３２】
λ／２，短絡線路
ＬS ＝π・ＺO ／（２・ＷO ）（ｎＨ）                …（６）
ここで、ＺO ：特性インピーダンス
ＷO ：角共振周波数（＝２πｆO ，ｆO ：共振周波数）
ＱS ＝π／（２・α・ｌ）                            …（７）
ここで、α：線路損失
ｌ：線路長
ここで、特性インピーダンスＺO ＝５０（Ω）
共振周波数ｆO ＝１０9 （Ｈｚ）
と設定すれば、等価ＬS 値は、式（６）より、
ＬS ＝π×５０／（２×２×π×１０9 ）＝１２．５（ｎＨ）
となり、等価ＱS 値は、１０9 （Ｈｚ）における線路長ｌ＝０．１５（ｍ），線路損失α＝０．１５ｄＢと設定すると、式（７）より、
ＱS ＝π／（２×０．３０×０．０７５）＝６９．８
となる。
【００３３】
以上の計算例を表１（空芯コイル）に示し、表２にストリップラインによる誘電体多層基板での等価Ｌ値と等価Ｑ値の実現例を示す。
【００３４】
【表１】
0003930918.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003930918.tif 000003
【００３６】
表１において、図４の空芯コイルの回路では、Ｌは１．９ｎＨ、Ｑは６００、ｆ0 は１０００ＭＨｚ、図５の方形スパイラルコイルの回路では、Ｌは３９．４ｎＨ、Ｑは３６．６、ｆ0 は１０００ＭＨｚ、図６のストリップラインの回路では、Ｌは１２．５ｎＨ、Ｑは６９．８、ｆ0 は１０００ＭＨｚである。
【００３７】
また、表２において、ストリップラインによる誘電体多層基板での等価Ｌ値と等価Ｑ値の実現例では、Ｌは５．９２ｎＨ、Ｑは９２．５、ｆ0 は９５０ＭＨｚである。
【００３８】
また、表３に本発明の第１実施例の誘電体多層基板内がガラスエポキシ材（誘電率４．８）とポリイミド材（誘電率３．３）で示された基板コイルＬのデータを示し、表４に本発明の第２実施例より得た測定値のＬ値及びＱ値を示す。
【００３９】
【表３】
0003930918.tif 000004
【００４０】
【表４】
0003930918.tif 000005
【００４１】
表３において、本発明のガラスエポキシ材（誘電率４．８）の場合は、Ｌは７４．６ｎＨ、Ｑは２２５、ｆ0 は８８８．３ＭＨｚ、αP は１７．６ｄＢであり、ポリイミド材（誘電率３．３）の場合は、Ｌは７８ｎＨ、Ｑは３７１、ｆ0 は８９５．３ＭＨｚ、αP は２１．０ｄＢである。
【００４２】
表４において、本発明の第２実施例による基板内に空間部を形成した場合（図７乃至図９）、Ｌは７６．９ｎＨ、Ｑは４３２、ｆ0 は８９５．３ＭＨｚ、αP は２２．３ｄＢである。
【００４３】
表４に示されるように、本発明の第２実施例による基板内に空間部を形成した方のＱは、Ｌ≒７０（ｎＨ）で約２０％の増大がみられる。
【００４４】
表１、表２及び表４から明らかなように、Ｑ値について比較すると、本発明の基板コイルＬは、従来の図５に示す方形スパイラルコイルの約１０倍高く、従来の図６に示すストリップラインの誘電体多層基板で実現したＬのＱ値の４〜６倍高く、従来の図４に示す空芯コイルのＱ値に近い値が得られている。これは、空芯コイルと方形スパイラルコイルの電磁界分布の差によるものである。
【００４５】
前記空芯コイルは１巻き毎に閉空間を形成し、それにより磁束が閉じ込められて漏れ磁束が少なく、前記方形スパイラルコイルは１巻き毎に閉空間を形成しないので、漏れ磁束が多くなる。
【００４６】
本発明の第１実施例及び第２実施例は、図１〜図３及び図７〜図９に示すように、基板コイルＬは誘電体多層基板の上面からスルーホールを介して裏面に這わすことで、空芯コイルの電磁界分布に近似させている。
【００４７】
従って、本発明の誘電体多層基板コイルＬは、近似空芯コイルを構成し、高いＱ値が得られ、小型、低コスト、高性能が満足できる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、
請求項１記載の発明によれば、空芯コイルを誘電体多層基板により近似的に実現するものである。すなわち、スルーホールを介してコイルの巻線が１回毎に閉じており、従来のような、ストリップラインや方形スパイラルコイルでは得られない高Ｑ値を実現することができる。特に、誘電体多層基板内に中間部を設けていることで、より空芯コイルに近づけることができ、従来のような、ストリップラインや方形スパイラルコイルでは得られない、更なる高Ｑ値を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す誘電体多層基板コイルの上面斜視図である。
【図２】  本発明の第１実施例を示す誘電体多層基板コイルの裏面斜視図である。
【図３】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  従来の空芯コイルの構成図である。
【図５】  従来の方形スパイラルコイルの構成図である。
【図６】  従来の多層基板によるストリップラインの構成図である。
【図７】  本発明の第２実施例を示す誘電体多層基板コイルの上面斜視図である。
【図８】  本発明の第２実施例を示す誘電体多層基板コイルの裏面斜視図である。
【図９】  図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１    誘電体多層基板
２    入力端子導体膜
３，４，５，７，８，９，１０    線状導体膜
６    出力端子導体膜
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８    スルーホール
２１    接地面
３１    空間部
【図１】
0003930918.tif 000006
【図２】
0003930918.tif 000007
【図３】
0003930918.tif 000008
【図４】
0003930918.tif 000009
【図５】
0003930918.tif 000010
【図６】
0003930918.tif 000011
【図７】
0003930918.tif 000012
【図８】
0003930918.tif 000013
【図９】
0003930918.tif 000014