(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられたスパイラル状の第１コイルと、
前記第１コイル上方に空隙を介し離間して設けられたスパイラル状の第２コイルと、
前記第１コイルと前記第２コイルとを電気的に接続する第１接続部と、
前記基板上に設けられ、前記第１コイルまたは前記第２コイルを外部と接続するための配線と、
前記第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続され、前記配線または前記第１コイルが形成されていない前記基板上に機械的に接続された第２接続部と、
前記第２コイルの最内周の内側の側面に機械的に接続され、前記配線または前記第１コイルが形成されていない前記基板上に機械的に接続され、絶縁体を含む第４接続部と、
を具備することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記第２接続部は、前記第２コイルの内側には設けられていないことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
前記第２接続部は導電性であることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品。
【請求項４】
前記第２接続部は、前記第２コイルの外周に実質的に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子部品。
【請求項５】
前記基板上に設けられた配線および前記第２コイルと電気的に接続され、前記第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続された第３接続部を具備し、
前記第２接続部と前記第３接続部とは、前記第２コイルの外周に実質的の等間隔に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子部品。
【請求項６】
前記第１接続部と前記第２接続部とは同じ材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電子部品。
【請求項７】
前記第１接続部、前記第２接続部および前記第３接続部は同じ材料からなることを特徴とする請求項５記載の電子部品。
【請求項８】
前記第２接続部は絶縁体を含むことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品に関し、特に縦方向に離間したスパイラル状の複数のコイルを有する電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相整合等を行う場合、インダクタやキャパシタが用いられる。例えば、携帯電話やワイヤレスＬＡＮ（Local Area Network)等のＲＦ（Radio frequency)システムにおいては、小型化、低コスト化、高性能化の要求がある。この要求を満たすため、基板上にインダクタやキャパシタ等の受動素子を集積化した集積型受動素子等の電子部品が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、基板上にスパイラル状のコイルをインダクタとして用いた集積電子部品が開示されている。特許文献２および特許文献３には、スパイラル状の複数のコイルが縦方向に空隙を介し離間して設けられたインダクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１５７７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−６７２３６号公報
【特許文献３】米国特許第６５１８１６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２に係るインダクタによれば、高いＱ値（先鋭度）を得ることができる。しかしながら、特許文献２に係るインダクタは、縦方向にコイルが空隙を介し離間して形成されているため、上層コイルの機械強度および耐衝撃能力が十分ではないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、縦方向に空隙を介し離間して設けられたスパイラル状のコイルを有する電子部品において、機械強度および耐衝撃能力を確保し、かつインダクタの性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板と、前記基板上に設けられたスパイラル状の第１コイルと、前記第１コイル上方に空隙を介し離間して設けられたスパイラル状の第２コイルと、前記第１コイルと前記第２コイルとを電気的に接続する第１接続部と、前記基板上に設けられ、前記第１コイルまたは前記第２コイルを外部と接続するための配線と、前記第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続され、前記配線または前記第１コイルが形成されていない前記基板上に機械的に接続された第２接続部と、前記第２コイルの最内周の内側の側面に機械的に接続され、前記配線または前記第１コイルが形成されていない前記基板上に機械的に接続され、絶縁体を含む第４接続部と、を具備することを特徴とする電子部品である。本発明によれば、第２コイルが第２接続部により機械的に接続されているため、第２コイルの機械強度および耐衝撃能力を向上させることができる。また、第２接続部が第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続されていることから、インダクタ特性を向上させることができる。
【０００７】
上記構成において、前記第２接続部は、前記第２コイルの内側には設けられていない構成とすることができる。この構成によれば、磁束密度の大きい第２コイルの内側に第２接続部が設けられていないため渦電流損を抑制し、インダクタ特性を向上させることができる。
【０００８】
上記構成において、前記第２接続部は導電性である構成とすることができる。この構成によれば、第２接続部が導電性の場合であっても渦電流損を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記第２接続部は、前記第２コイルの外周に実質的に等間隔に配置されている構成とすることができる。この構成によれば、第２コイルのうねりを抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記基板上に設けられた配線および前記第２コイルと電気的に接続され、前記第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続された第３接続部を具備し、前記第２接続部および前記第３接続部は、前記第２コイルの外周に実質的に等間隔に配置されている構成とすることができる。この構成によれば、第２コイルのうねりを抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１接続部と前記第２接続部とは同じ材料からなる構成とすることができる。この構成によれば、製造工程を簡略化することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１接続部、前記第２接続部および前記第３接続部は同じ材料からなる構成とすることができる。この構成によれば、製造工程を簡略化することができる。
【００１３】
上記構成において、前記第２接続部は絶縁体を含む構成とすることがでできる。この構成によれば、第２接続部に起因する渦電流損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第２コイルが第２接続部により機械的に接続されているため、第２コイルの機械強度および耐衝撃能力を向上させることができる。また、第２接続部が第２コイルの最外周の外側の側面に機械的に接続されていることから、インダクタ特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は比較例１に係る巻き数が４．５（第２コイル２０の巻き数が２．５、第１コイル１０の巻き数が２）のインダクタの斜視図、図２は上面図である。図１および図２を参照に、ガラスからなる基板５０上にスパイラル状の第１コイル１０、第１コイル１０上にスパイラル状の第２コイル２０が離間して設けられ、第１コイル１０と第２コイル２０との間は空隙となっている。すなわち大気が充満している。第１コイル１０および第２コイル２０はほぼ重なるように設けられている。基板５０上に、第１コイル１０と同じ金属層で形成され、インダクタ３０の外部と接続するための配線１８および２８が設けられている。配線１８は第１コイル１０の最外周の終端（すなわち外端）と直接接続されている。第２コイル２０の最外周の終端に第３接続部３４が設けられ、配線２８は第３接続部３４を介し第２コイル２０と電気的に接続されている。第１コイル１０および第２コイル２０の最内周の終端（すなわち内端）に第１接続部３２が設けられている。第１コイル１０および第２コイル２０は第１接続部３２を介し電気的に接続されている。このように、インダクタ３０は、基板５０上に、縦方向に離間して設けられ、互いに電気的に接続された円形スパイラル状の第１コイル１０および第２コイル２０を有している。
【００１７】
図３は比較例２に係るインダクタの上面図（第１コイル１０は不図示）である。第２コイル２０の最内周の内側の側面に２つの第４接続部３７が接続されている。第２コイル２０の最外周の外側の側面に３つの第２接続部３８が接続されている。第２接続部３８および第４接続部３７は、第１接続部３２および第３接続部３４と同じ構成である。その他のインダクタ構成は、比較例１と同じであり説明を省略する。
【００１８】
図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、それぞれ第１接続部３２、第３接続部３４および第２接続部３８近傍の断面図である。図４（ａ）を参照に、第１接続部３２は、受け部１５、支柱部３６および受け部２５からなる。受け部１５と受け部２５との間に支柱部３６が形成されている。受け部１５は第１コイル１０と直接接続され、受け部２５は第２コイル２０と直接接続されている。図４（ｂ）を参照に、第３接続部３４は、受け部１５、支柱部３６および受け部２５からなる。受け部１５と受け部２５との間に支柱部３６が形成されている。受け部１５は配線２８と直接接続され、受け部２５は第２コイル２０と直接接続されている。図４（ｃ）を参照に、第２接続部３８は、土台部２３、支柱部２４および受け部２５からなる。土台部２３と受け部２５との間に支柱部２４が形成されている。受け部２５は第２コイル２０の側面に直接接続されている。土台部２３は、基板５０上に形成されている。土台部２３は配線１８、２８および第１コイル１０とは電気的には接続されていない。つまり、第２接続部３８は、配線１８、２８または第１コイル１０が形成されていない基板５０上に形成されている。第４接続部３７は第２接続部３８と同じ構成である。
【００１９】
第１コイル１０、配線２８、受け部１５および土台部２３は、膜厚が約１０μｍのめっき法を用い形成された銅からなる金属層であり、同時に形成されている。支柱部２４および３６は、膜厚が約３０μｍのめっき法を用い形成された銅からなる金属層であり、同時に形成されている。第２コイル１０および受け部２５は、膜厚が約１０μｍのめっき法を用い形成された銅からなる金属層であり、同時に形成されている。以上のように、第２接続部３８は、第１接続部３２および第３接続部３４と同じ材料で構成されている。これにより、第２接続部３８および第４接続部３７を形成する製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
比較例２によれば、導電性の第２接続部３８および第４接続部３７が第２コイル２０の側面と基板５０の表面とに機械的に接続されている。これにより、第２コイル２０の機械強度および耐衝撃能力を向上させることができる。
【００２１】
図５は、比較例１および比較例２に係るインダクタのインダクタンス値Ｌに対するＱ値の測定値を示した図である。黒丸および白丸はそれぞれ比較例１および比較例２を示している。作製した比較例１および比較例２の第１コイル１０および第２コイル２０は銅からなり、それぞれの膜厚Ｔ１およびＴ２は約１０μｍである。また、第１コイル１０と第２コイル２０との間の距離ＴＳは３０μｍである。インダクタの内径ｄ、線幅Ｗおよび線間隔Ｓはそれぞれ２５０μｍ、１０μｍおよび１０μｍである。インダクタ３０の巻き数Ｒは２．５から５．５である。測定した周波数は１．９３ＧＨｚである。
【００２２】
図５より、インダクタンス値Ｌが小さい場合、比較例１と比較例２とのＱ値はほとんど同程度であるが、インダクタンス値が大きい場合、比較例２は、比較例１に対しＱ値が低い。このように、比較例２が比較例１に対しＱ値が低いのは、第２接続部３８および第４接続部３７に生じる渦電流に起因した渦電流損のためである。
【実施例１】
【００２３】
インダクタ３０の内側は外側に比べ磁束密度が大きいため、渦電流損を抑制するためには、第４接続部３７は絶縁体を含むことが好ましい。図６（ａ）を参照に、実施例１の第４接続部３７ａにおいては、土台部２３と受け部２５との間の支柱部２４ａがポリイミド、ＢＣＢ（Benzocyclobutene）等の絶縁体からなる。図６（ｂ）を参照に、実施例１の変形例においては、第４接続部３７ｂはポリイミド、ＢＣＢ（Benzocyclobutene）等の絶縁体からなり、第４接続部３７ｂが挟むように第２コイル２０の側面を保持している。渦電流損の観点からは図６（ｂ）のように、第４接続部３９ｂの全体が絶縁体からなることが好ましい。
【００２４】
第４接続部３７および第２接続部３８とも絶縁体を含むことが好ましいが、第２接続部３８および第４接続部３７のいずれかが絶縁体を含んでもよい。インダクタ３０により発生する磁場はインダクタ３０の内側が大きいため、渦電流損の観点からは内側の第４接続部３７が絶縁体を含み、外側の第２接続部３８を導電性とすることで、渦電流の影響を抑えつつ第２コイル２０を機械的に支持することができる。
【００２５】
実施例１において、基板５０としては、絶縁性の高い材料が好ましく、石英（合成石英を含む）、ガラス（パイレックス（登録商標）、テンパックス、アルミノシリケート、ホウケイ酸ガラスなど）、セラミック等の絶縁基板または高抵抗シリコン基板等を用いることができる。さらに、高抵抗Ｓｉ基板、ＬｉＮｂＯ３基板、ＬｉＴａＯ３基板を用いることもできる。第１コイル１０および第２コイル２０に用いる材料は低抵抗な金属が好ましく、銅以外にも金、アルミニウム、銀等を用いることができる。さらに、第１コイル１０の基板５０と接する層には、基板との密着性の高い高融点材料、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ等、またはＴｉ、Ｃｒ，Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのいずれかを含む合金を用いることが好ましい。なお、実施例１に係るインダクタの製造方法は特許文献２に記載の方法を用いることができる。
【００２６】
外径Ｄが小さくなるとＱ値が小さくなり、外径Ｄが大きくなるとチップサイズが大きくなる。これらを考慮し外径Ｄは決定され、１００μｍ〜１ｍｍの範囲が好ましい、線幅Ｗは、抵抗が大きくならずかつｄ／Ｄが小さくならない範囲で設定され、３〜１００μｍの範囲が好ましい。線間隔Ｓは、誘導結合が生じかつｄ／Ｄが小さくならない範囲で設定され、３〜１００μｍの範囲が好ましい。巻き数Ｒは、ｄ／Ｄ、線幅Ｗ、線間隔Ｓにより最適値が設定され、０．５〜３０の範囲が好ましい。
【００２７】
第１コイル１０および第２コイル２０の膜厚Ｔ１およびＴ２は、抵抗が大きくなくかつ製造が容易な範囲で設定することができる。３〜３０μｍの範囲が好ましい。第１コイル１０および第２コイル２０の距離ＴＳは、寄生容量成分が小さくかつ誘導結合が大きくなる範囲で設定することができる。３〜４０μｍの範囲が好ましい。
【実施例２】
【００２８】
実施例２は、第２接続部がインダクタの外側にのみ設けられる例である。図７および図８は実施例２に係るインダクタの上面図である。図７は巻き数Ｒが６．５（第１コイル１０の巻き数が３、第２コイル２０の巻き数が３．５）のインダクタ、図８は巻き数Ｒが５．５（第１コイル１０の巻き数が３、第２コイル２０の巻き数が２．５）のインダクタの例である。実施例２においては、内側の第４接続部３７は設けられていない。外側の第２接続部３８は２個設けられ、インダクタ３０中心において、２個の第２接続部３８と第３接続部３４とのそれぞれのなす角度αはほぼ均等である。第２接続部３８の構成は実施例１の図４（ｃ）と同じである。すなわち、第２接続部３８は全体が導電性である。図９は、比較例１および実施例２に係るインダクタのインダクタンス値Ｌに対するＱ値を示した図である。実線で繋いだ黒ドットは比較例１、破線で繋いだ白ドットは実施例２を示している。作製した実施例２および比較例１のコイルの膜厚Ｔ１およびＴ２、距離ＴＳ、線幅Ｗおよび線間隔Ｓは実施例１と同じである。図９においては、巻き数Ｒを６．５から２．５まで変え、各巻き数Ｒ内で内径ｄを１２５μｍから３００μｍまで２５μｍ間隔で変えたインダクタについて図示している。
【００２９】
比較例１と実施例２とでは、Ｑ値はほぼ同じ値である。これは、磁束密度の大きい第２コイル２０の内側に第２接続部３８を設けていないため渦電流損が抑制されたためである。図４（ａ）から図４（ｃ）のように、第１接続部３２と第２接続部３８とを同時に形成することにより、製造工程が簡略化できる。しかしながら、第１接続部３２は導電性であるため、第２接続部３８および第４接続部３７も導電性となってしまう。このため、第２接続部３８および第４接続部３７に起因した渦電流損が発生する。実施例２によれば、第２接続部３８は第２コイル２０の最外周の外側の側面に機械的に接続され、第２コイル２０の内側に第２接続部３８を設けていない。これにより、第２接続部３８が導電性の場合も渦電流損を抑制することができる。さらに、第２接続部３８は、配線１８、２８または第１コイル１０が形成されていない基板５０上に形成されている。すなわち、第２接続部３８が第１コイル１０と第２コイル２０との間（すなわち第２コイル２０の下面）に形成されていない。これにより、さらに渦電流損を抑制することができる。
【００３０】
図１０および図１１は実施例２の変形例１、図１２および図１３は実施例２の変形例２を示す図である。図１０および図１２は巻き数Ｒが６．５のインダクタ、図１１および図１３は巻き数Ｒが５．５のインダクタの図である。図７および図８のように、実施例２においては、第２接続部３８と第３接続部３４とはほぼ均等間隔で配置されている。これに対し、図１０および図１１のように、変形例１においては、インダクタ３０の中心において第２接続部３８と第３接続部３４とのなす角度βは１８０°に近く、第２接続部３８と第３接続部３４とはほぼ対角上に設けられている。図１２および図１３のように、変形例２においては、インダクタ３０の中心において２つの第２接続部３８のなす角度γ２は第３接続部３４とそれぞれの第２接続部３８とのなす角度γ１に比べ小さい。このように、２つの第２接続部３８は近接して設けられている。
【００３１】
例えばめっき法を用い第２コイル２０を形成すると、第２コイル２０は内部応力により本来の位置からずれて上方に移動してしまう。図１４はインダクタの断面模式図である。第２コイル２０の外側は第２接続部３８で固定されているため、移動していないが、第２コイル２０の内側のコイルは第２接続部３８で固定されていないため上方に移動する。第２コイル２０内の上面の高さの最大値と最小値の差をうねりＵとした。
【００３２】
表１および表２は、それぞれ巻き数Ｒが６．５および５．５の場合のうねりＵを示した表である。表１および表２より、実施例２のように、第２接続部３８および第３接続部３４を、第２コイル２０の外周に実質的に等間隔に配置することにより、うねりＵが抑制されている。さらに、巻き数Ｒが５．５では変形例１においても、うねりＵが抑制される。
【表１】
0005090118.tif 000002
【表２】
0005090118.tif 000003
【００３３】
図１５は、実施例２の変形例３に係るインダクタの上面図である。第２コイル２０の最外周の端部には、第２コイル２０と同じ金属層からなる配線２８ａが接続されている。配線２８ａは、第２コイル２０の外側に引き出され、第３接続部３４により基板５０上に形成された配線２８に接続されている。このように、第３接続部３４が第２コイル２０から離れて形成されている場合、第２コイル２０の最外周の外側の側面に設けられた第２接続部３８が、第２コイル２０の外周に実質的に等間隔に配置されることが好ましい。これにより、実施例２と同様に、うねりＵを抑制することができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例３は、実施例２に係るインダクタを用いた集積化受動素子の例である。図１６は実施例３に係る集積化受動素子の斜視図、図１７は上面図（第１コイル１１１、１２１は不図示）である。図１６および図１７を参照に、基板１０２上に、第１コイル１１１および第２コイル１１２からなるインダクタ１１０並びに第１コイル１２１および第２コイル１２２からなるインダクタ１２０が形成されている。インダクタ１１０および１２０は実施例２に係るインダクタである。インダクタ１１０の第１コイル１１１および第２コイル１１２の内端は第１接続部１６５により互いに電気的に接続され、第１コイル１１１は外端で配線１５２に接続され、第２コイル１１２は外端で第３接続部１６０を介し配線１５１に電気的に接続されている。第２コイル１１２は最外周の側面で第２接続部１１８に保持されている。
【００３５】
インダクタ１２０の第１コイル１２１および第２コイル１２２の内端は第１接続部１７５により互いに接続され、第１コイル１２１は外端で配線１５４に接続され、第２コイル１２２は外端で第３接続部１７０を介し配線１５３に接続されている。第２コイル１２２は最外周の側面で第２接続部１２８に保持されている。配線１５１から１５４は基板１０２上に形成され、それぞれパッド１３１から１３４に接続されている。パッド１３２と１３３とは配線１５７で接続されている。パッド１３１と１３４の間には、下部電極１４１、誘電体層１４２および上部電極１４３からなるキャパシタ１４０が接続されている。上部電極１４３と配線１５１とは上部の配線１５６で接続されている。パッド１３１を入力、パッド１３４を出力、パッド１３２および１３３を接地することにより、集積化受動素子１００は、パッド１３１と１３４間にπ型Ｌ−Ｃ−Ｌ回路を構成する。
【００３６】
実施例３によれば、集積化受動素子１００内のインダクタ１１０および１２０が実施例２に係るインダクタで構成されている。第２接続部１１８および１２８がそれぞれ第２コイル１１２および１２２を保持するため、インダクタ１１０および１２０の機械強度および耐衝撃能力を向上させることができる。また、２個の第２接続部１１８および第３接続部１６０が均等間隔で設けられているため、第２コイル１１２のうねりを抑制することができる。さらに、第１接続部１６５、第２接続部１１８および第３接続部１６０を同時に形成しているため、製造工程を簡略化することができる。さらに、第４接続部が第２コイル１１２の内側に形成されていないため、渦電流損を抑制することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は比較例１に係るインダクタの斜視図である。
【図２】図２は比較例１に係るインダクタの上面図である。
【図３】図３は比較例２に係るインダクタ上面図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｃ）は比較例２に係る接続部の断面図である。
【図５】図５は比較例１および比較例２に係るインダクタのＬに対するＱ値を示す図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は実施例１の第２接続部の断面図である。
【図７】図７は実施例２に係るインダクタの上面図（その１）である。
【図８】図８は実施例２に係るインダクタの上面図（その２）である。
【図９】図９は実施例２に係るインダクタのＬに対するＱ値を示す図である。
【図１０】図１０は実施例２の変形例１に係るインダクタの上面図（その１）である。
【図１１】図１１は実施例２の変形例１に係るインダクタの上面図（その２）である。
【図１２】図１２は実施例２の変形例２に係るインダクタの上面図（その１）である。
【図１３】図１３は実施例２の変形例２に係るインダクタの上面図（その２）である。
【図１４】図１４はインダクタのうねりを示す図である。
【図１５】図１５は実施例２の変形例３に係るインダクタの上面図である。
【図１６】図１６は実施例３係る集積化受動素子の斜視図である。
【図１７】図１７は実施例３係る集積化受動素子の上面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０        第１コイル
１８        配線
２０        第２コイル
２８        配線
３０        インダクタ
３２        第１接続部
３４        第３接続部
３７        第４接続部
３８        第２接続部
５０        基板
【図１】
0005090118.tif 000004
【図２】
0005090118.tif 000005
【図３】
0005090118.tif 000006
【図４】
0005090118.tif 000007
【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】
0005090118.tif 000012
【図１０】
0005090118.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005090118.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
0005090118.tif 000018
【図１６】
0005090118.tif 000019
【図１７】
0005090118.tif 000020