(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上に形成された少なくとも２個以上の近接するスパイラル形状部を備える導電性薄膜パターンと、を有するコイル部品であって、
前記近接するスパイラル形状部は、当該スパイラル形状部の中心を通過する磁束の方向が互いに逆方向になるように構成されており、
前記スパイラル形状部を構成するパターンの幅をＬ、隣接するパターンの間隔をＳとした場合、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくしてなること特徴とするコイル部品。
【請求項２】
スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＬ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＬ2 の値よりも小さくしてなる請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＳ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＳ2 の値よりも小さくしてなる請求項１に記載のコイル部品。
【請求項４】
スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＬ1 およびＳ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＬ2 およびＳ2 の値よりも小さくしてなる請求項１に記載のコイル部品。
【請求項５】
スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値が、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値に対して５％以上７０％以下の範囲内である請求項１に記載のコイル部品。
【請求項６】
スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値が、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値に対して１０％以上５０％以下の範囲内である請求項１に記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２個以上の近接するスパイラル形状部を備えるコイル部品に関するものであり、例えば、薄膜インダクタンス、薄膜トランス等の薄膜デバイスに用いられるコイル部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の電子装置の小型化に伴い、それに用いられている個々の電子部品にもより小型化が求められている。このような要望に応じるべくこれらの電子装置に用いられるコイル部品であるインダクタ、トランス等もバルクの導線を巻き線したバルクデバイスから薄膜堆積法やフォトリソグラフィー技術によって製造される薄膜コイルを用いた薄膜デバイスへと移行しつつある。
【０００３】
例えば、薄膜インダクタンスの大きさ（表面積）は、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、もしくはさらに小さいものが主流であり、さらにより小さくなる傾向にある。そしてより高いインダクタンス、低い直流抵抗が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インダクタンスを上昇させるために巻線回数Ｎを増やすと、素子面積が大きくなり、チップサイズの小型化に対応できないという問題が生じる。この一方で、素子面積を変えずに巻線回数Ｎを増やすためにパターンの幅（導電幅）Ｌを狭くすると素子の直流抵抗Ｒが増加してしまうという問題が生じる。このように直流抵抗Ｒを下げたままでインダクタンスを上昇させ、しかも同時に素子サイズの小型化を実現することは重要な課題であるものの、実際にその課題を解決する手段は困難を極め、具体的な解決手段の提案はなされていないのが実状であった。
【０００５】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、直流抵抗Ｒを下げたままでインダクタンスを上昇させ、素子サイズの小型化を同時に実現することができるコイル部品を提供することにある。
【０００６】
なお、本発明に関連する先行技術として、特開平９−８２５２５号公報には、２つのスパイラル形状のコイルを有するプレーナインダクタおよびプレーナインダクタを実装した電子部品が開示されている。また、特開平９−１９９３２７号公報には、２つのスパイラルコイル部分を接続させたコイルパターンを備えるコイル部品が開示されている。しかしながら、これらの先行技術に開示されているコイルパターンにおいては、パターン幅およびパターン間隔の設定に関する技術的開示はなんらなされておらず、本願発明と同様な作用および効果が得られるものではない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のコイル部品は、基板と、この基板の上に形成された少なくとも２個以上の近接するスパイラル形状部を備える導電性薄膜パターンと、を有するコイル部品であって、前記近接するスパイラル形状部は、当該スパイラル形状部の中心を通過する磁束の方向が互いに逆方向になるように構成されており、前記スパイラル形状部を構成するパターンの幅をＬ、隣接するパターンの間隔をＳとした場合、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくしてなるように構成される。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様として、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＬ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＬ2 の値よりも小さくしてなるように構成する。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様として、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＳ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＳ2 の値よりも小さくしてなるように構成する。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様として、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側におけるＬ1 およびＳ1 の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側におけるＬ2 およびＳ2 の値よりも小さくしてなるように構成する。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様として、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値が、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値に対して５％以上７０％以下の範囲内であるように構成する。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様として、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値が、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値に対して１０％以上５０％以下の範囲内であるように構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコイル部品の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１および図２には、本発明のコイル部品の第１の実施の形態が示されており、図１はコイル部品１の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【００１５】
図１に示されるように、基板５の上には２個の近接するスパイラル形状部１０および２０を備える導電性薄膜パターン３０が形成されている。スパイラル形状部１０および２０は、本実施の形態の場合、図面の中央部の近接部で連結された一繋がりの導電性薄膜パターン３０となっている。
【００１６】
スパイラル形状部１０および２０の中央部には、配線取り出し用の電極１０ａ，２０ａが形成されている。さらに、基板５の左右端部方向には、電極パッド４１，４５がそれぞれ形成されている。配線の一例を挙げると、電極パッド４１から取り出し用の電極１０ａに配線が行われ、取り出し用の電極１０ｂから電極パッド４５に配線が行われる。その結果、図示のごとくスパイラル形状部１０とスパイラル形状部２０との電流方向は逆になり、図２に示されるようにスパイラル形状部１０およびスパイラル形状部２０の中心部を通過する各々の磁束（α）および磁束（β）の方向は互いに、逆方向になる。これにより、図２に示されるような磁路Ｍが形成される。
【００１７】
スパイラル形状部１０および２０は、そのスパイラルに巻かれた形状を構成するパターンの幅をＬ、隣接するパターンの間隔をＳとした場合、図示のごとくスパイラル形状部１０および２０が互いに近接するエリア側Ｅ１（図面の中央部分）でのパターンの幅Ｌ1 およびパターンの間隔Ｓ1 が、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２（図面の中央部分から離れた部分）でのパターンの幅Ｌ2 およびパターンの間隔Ｓ2 と比べて、ともに狭くなっているのがわかる。
【００１８】
つまり、スパイラル形状部１０および２０が互いに近接するエリア側Ｅ１における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値は、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２（図面の中央部分から離れた部分）における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくなっている。そして、近接側エリアＥ１における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値は、遠方エリア側Ｅ２における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値の７０％以下、特に好ましくは、５０％以下に設定される。この値が７０％を超えると、本発明の効果が顕著に現われにくくなる。この値の下限値は、特に制限はないが、生産性等の観点から考察すれば５％以上、特に１０％以上とするのが好ましい。なお、この％の数値を規定するに際し、（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値は、遠方エリア側Ｅ２の全域においてさほど変動はないがスパイラル形状部における最大値の数値を採択し、（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値もまた近接側エリアＥ１の全域においておいてさほど変動はないが、スパイラル形状部における最小値の数値を採択する。
【００１９】
Ｌ１，Ｓ１およびＬ２，Ｓ２は、それぞれ、各領域における最小値および最大値である。Ｌ，Ｓともに２つの値のどちらかを選ぶのではなく、最大値と最小値の間で連続的に変化させることも可能である。例えば、近接部中央をＬ１とし、その反対側中央部をＬ２とし、その間は近接部中央に向けてＬ１とＬ２の間の幅で滑らかな曲線を形成するように連続的に変化している形態も可能である。もちろん、Ｌ１からＬ２への変化はステップ的で、例えば、Ｌ１，（Ｌ１＋Ｌ２）／２，Ｌ２のように３種類の幅を有する形態も可能である。
【００２０】
図１に示されるスパイラル形状部１０および２０の構造を具体的な数値を用いて例示すると、近接エリア側Ｅ１におけるパターンの幅Ｌ1 ＝５μｍ、およびパターンの間隔Ｓ1 ＝３μｍ；遠方エリア側Ｅ２におけるパターンの幅Ｌ2 ＝２０μｍ、およびパターンの間隔Ｓ2 ＝１０μｍであり、（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値は、（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値の２７％となっている。なお、スパイラル形状部１０および２０は磁気回路を形成しており、これらから発生する磁束による磁路長は、従来の先行技術のコイル部品と比べて短くなり、インダクタンスの向上およびデバイスのコンパクト化等が図れる。
【００２１】
以下、本発明のコイル部品と、従来のコイル部品との比較を簡潔に説明する。従来のコイル部品は、パターンの幅Ｌ（コイルの導体幅）およびパターンの間隔Ｓ（コイル間隔）が、それぞれ、スパイラル形状部のスパイラル１周の中で変化せず一定値をとる。
【００２２】
まず最初に、一定面積の基板上に一定のパターンの幅（導電幅）Ｌ2 と一定のパターンの間隔（導電間隔）Ｓ2 で変化させることなく巻線した従来品と、本発明品とを比較する。本発明品は、狭幅のＬ1 部分を含むために従来品と比べるとやや大きい直流抵抗になるが、一定面積の基板当たりの巻数は本発明品の方が多くなる。また、磁路長は本発明品の方が小さくなるためにインダクタンスは本発明品の方が格段と大きくなる。
【００２３】
次いで、一定面積の基板上に一定のパターンの幅Ｌ1 と一定のパターンの間隔Ｓ1 で変化させることなく巻線した従来品と本発明品とを比較する。本発明品は、この従来品と比べて巻線数は減ってしまうが、磁路長が短くなるのでインダクタンスそのものの差はほとんどなくなり、直流抵抗は本発明品の方が小さくなる。
【００２４】
このように、一定面積上にスパイラル形状部（コイル）をつくる場合、インダクタンスを上げるためにコイルの巻数を増やしていくと、パターンの幅（導電幅）は小さくなり、直流抵抗が上昇し、性能の低下につながる。この一方で直流抵抗を下げるためにパターンの幅（導電幅）を広くすると、巻数がかせげなくなりインダクタンスは低下してしまう。本発明は、効率的に巻かれたスパイラル形状部を備えおり、従来品と同じターン数を巻線した場合、インダクタンスは従来品よりも優れた性能を有する。また、従来品と同じインダクタンスとした場合、本発明は直流抵抗値を下げることができる。
【００２５】
次いで、本発明のコイル部品の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。図３は、第２の実施の形態であるコイル部品２の平面図である。このコイル部品２は、基板５の上に、２個の近接するスパイラル形状部１１および２１を備える導電性薄膜パターン３１が形成されている。スパイラル形状部１１および２１は、本実施の形態の場合、図面の中央部の近接部で連結された一繋がりの導電性薄膜パターン３１となっている。第２の実施の形態におけるスパイラル形状部１１および２１が、前記第１の実施の形態（図１）におけるスパイラル形状部１０および２０と異なるのは、スパイラル形状部１１および２１が互いに近接するエリア側Ｅ１（図面の中央部分）でのパターンの幅Ｌ1 のみを、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２（図面の中央部分から離れた部分）でのパターンの幅Ｌ2 と比べて、狭くしている点にある。スパイラル形状部の近接エリア側Ｅ１でのパターンの間隔Ｓ1 と、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２でのパターンの間隔Ｓ2 は図示のごとく同じである。このようにして、Ｌ1 ＜Ｌ2 とすることによって、近接エリア側Ｅ１における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値を、遠方エリア側Ｅ２における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくすることができる。遠方エリア側Ｅ２における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）に対する（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の比率（％）の好適な範囲は、すでに上述したとおりである。
【００２６】
次いで、本発明のコイル部品の第３の実施の形態を図４に基づいて説明する。図４は、第３の実施の形態であるコイル部品３の平面図である。このコイル部品３は、基板５の上に、２個の近接するスパイラル形状部１２および２２を備える導電性薄膜パターン３２が形成されている。スパイラル形状部１２および２２は、本実施の形態の場合、図面の中央部の近接部で連結された一繋がりの導電性薄膜パターン３２となっている。第３の実施の形態におけるスパイラル形状部１２および２２が、前記第１の実施の形態（図１）におけるスパイラル形状部１０および２０と異なるのは、スパイラル形状部１２および２２が互いに近接するエリア側Ｅ１（図面の中央部分）でのパターンの間隔Ｓ1 を、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２（図面の中央部分から離れた部分）でのパターンの間隔Ｓ2 と比べて、狭くしている点にある。スパイラル形状部の近接エリア側Ｅ１でのパターンの幅Ｌ1 と、スパイラル形状部の遠方エリア側Ｅ２でのパターンの幅Ｌ2 は同じである。このようにして、Ｓ1 ＜Ｓ2 とすることによって、近接エリア側Ｅ１における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値を、遠方エリア側Ｅ２における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくすることができる。遠方エリア側Ｅ２における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）に対する（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の比率（％）の好適な範囲は、すでに上述したとおりである。
【００２７】
次いで、本発明のコイル部品の第４の実施の形態を図５に基づいて説明する。図５は、第４の実施の形態であるコイル部品４の平面図である。このコイル部品４は、基板５の上に、４個の近接する変形スパイラル形状部１３，１４，１５および１６を備える導電性薄膜パターン３３が全体構成で略円形状となるように形成されている。４つの変形スパイラル形状部１３，１４，１５および１６は、図示のごとく互いに他のコイルと向かい合っている近接側エリア部分（図面の中央の十字部分）のパターンの間隔とパターンの幅（図面では一定幅で描かれているが、実際は、図１に示されるのと同じ技術が適用されている）が小さくしてある。符号１３ａ〜１６ａ，および１３ｂ〜１６ｂは、取り出し用の電極を示している。このように１素子あたりのスパイラル形状部の数や形状が変化しても、前述してきた他の実施形態と同様な効果が得られることがわかる。なお、コイル部品４において、４つの変形スパイラル形状部１３，１４，１５および１６は、それぞれ独立しており、近接部で連結されていない。本発明においては、複数のスパイラル形状部からそれぞれ発生される磁束の方向にのみ注意すれば、各スパイラル形状部は、独立して分離させてもよいし、あるいは近接部で連結させた一繋がりのパターンとしてもよい。
【００２８】
本発明における基板５としては、マセライト、アルミナ、ガラス、パーマロイ板、アモルファス薄板、あるいはフェライト、ポリイミドフィルム、ポリカーボネート樹脂等、公知の種々の材料を用いることができる。また、基体の導電性が高い場合には、適宜、非導電性の絶縁層をその上に形成したものを基板として用いることもなんら差し支えない。
【００２９】
スパイラル形状部を有するコイル導電性薄膜パターンは、銅、アルミニウム、金、銀等の導電性の高い材料が好適に用いられる。パターンの形成には、パターンめっき法や真空イオンミリング法、湿式エッチング法等が好ましく用いられる。さらに、本発明のコイル部品（薄膜デバイス）のコイルの磁路付近を磁性材料で構成することにより、より効率の良いデバイスを得ることが可能となる。このためには、薄膜コイルの上下および磁路付近に磁性材料、例えばフェライトや軟磁性薄膜を用いる。コイルとの間の絶縁が必要な場合には、適宜、絶縁層を設けるようにすればよい。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態は、１つの基板の上に、コイル導電性薄膜パターンを一層設けた単層の場合のみ例示してきたが、この部品を公知の種々の手法を用いて何層にも積み重ねた積層のコイル部品としてもよい。
【００３１】
【実施例】
次に、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００３２】
厚さ０．５ｍｍ、直径５インチのセラミック基板の上に、スパッタ法により下地層として０．２μｍのＣｕ膜を全面に成膜した。その後、フォトリソグラフィ手法により図１で代表されるコイル形状のレジストパターンを形成した。このコイルパターンの詳細仕様は下記表１に示される通り、種々作製した。
【００３３】
フレームめっき手法を用いて４μｍの電気銅めっきを行った後、レジスト剥離、イオンミリング法を用いて、余分なＣｕスパッタ膜の除去を行った。そして膜厚１０μｍの薄膜コイル構造を形成した。さらにポリイミド膜を絶縁層として形成、硬化処理した後、取り出し電極を形成し、ポリイミド膜を保護膜として最上部に設けた。個々の素子は２．１ｍｍ×１．２ｍｍのチップ形状であり、薄膜工程後に、個々の素子に切断した。さらに端部電極（電極パッド）を形成しチップインダクタンスとした。
【００３４】
各々の素子をＬＣメータを用い、インダクタンスおよび直流抵抗値を測定した。
【００３５】
結果を下記表１に示した。
【００３６】
【表１】
0004138956.tif 000002
【００３７】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、基板と、この基板の上に形成された少なくとも２個以上の近接するスパイラル形状部を備える導電性薄膜パターンと、を有するコイル部品であって、前記近接するスパイラル形状部は、当該スパイラル形状部の中心を通過する磁束の方向が互いに逆方向になるように構成されており、前記スパイラル形状部を構成するパターンの幅をＬ、隣接するパターンの間隔をＳとした場合、スパイラル形状部が互いに近接するエリア側における（Ｌ1 ＋Ｓ1 ）の値を、スパイラル形状部の遠方エリア側における（Ｌ2 ＋Ｓ2 ）の値よりも小さくしてなるように構成しているので、直流抵抗Ｒを下げたままでインダクタンスを上昇させ、素子サイズの小型化を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コイル部品の第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】コイル部品の第２の実施の形態を示す平面図である。
【図４】コイル部品の第３の実施の形態を示す平面図である。
【図５】コイル部品の第４の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２，３，４…コイル部品
１０，２０；１１，２１；１２，２２…スパイラル形状部
３０，３１，３２，３３…導電性薄膜パターン
【図１】
0004138956.tif 000003
【図２】
0004138956.tif 000004
【図３】
0004138956.tif 000005
【図４】
0004138956.tif 000006
【図５】
0004138956.tif 000007