説明

インダクタンス素子

【課題】 狭い面積で基板に一体的に形成できるインダクタンス素子を提供する。
【解決手段】 基板2の一方面に帯状の導体パターン3,4を形成し、他方面に帯状の導体パターン5,6,7を形成し、導体パターン3,4の一端と導体パターン5,6の一端の重なる端部同士を基板2を貫通して貫通導体10,11で電気的に接続し、導体パターン3,4の他端と導体パターン6,7の他端の重なる端部同士を基板2を貫通して貫通導体13,14で電気的に接続し、インダクタンス素子1を構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明はインダクタンス素子に関し、例えば電子回路基板の電源入力に接続されるLCフィルタに用いられるインダクタンス素子に関する。
【背景技術】
【0002】
電子回路基板の電源入力端に接続されるLCフィルタは、外部からのノイズを除去して、電子回路基板に実装されている回路などが誤動作するのを防止する。LCフィルタは、インダクタンス素子とコンデンサとで構成されるが、インダクタンス素子は導体を巻回した部品として構成されており、この部品を基板に実装するのが一般的である。
【0003】
また、インダクタンス素子には、特開2004−22990号公報(特許文献1)に記載されているような積層インダクタンス素子がある。この積層インダクタンス素子は、セラミック層を複数層積層し、各層の表面にコイルパターンを配置し、コイルパターン同士を貫通導体により接続してインダクタンス素子を構成するものである。このようなインダクタンス素子を用いる場合であっても、別部品として用意しなければならず、導体を巻回したインダクタンス素子を用いる場合と変わりがない。
【特許文献1】特開2004−22990号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の導体を巻回したインダクタンス素子や積層インダクタンス素子を用いる場合は、別部品として用意しておかなければならないばかりでなく、基板に実装するための手間がかかるという問題がある。
【0005】
インダクタンス素子を別部品として用いることなく、図8に示すように基板30の表面に渦巻状にコイルパターン31を平面的に形成したインダクタンス素子もあるが、コイルパターン31を形成するために基板30上にある程度広い面積が必要になってくる。例えば、0.99nHのインダクタンス素子を構成するためには、コイルパターン31の線幅および間隔を50μmにすると、コイルパターン31を形成するための領域として400μm×400μm=160,000μmもの面積が必要になる。
【0006】
そこで、この発明は、狭い面積で基板に一体的に形成できるインダクタンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明は、基板と、基板の一方面に形成される帯状の第1の導体と、基板の他方面に形成され、その一端が基板を介して第1の導体の一端に重なるように形成される帯状の第2の導体と、基板を貫通して第1および第2の導体の重なる端部同士を電気的に接続して連続的な導体にする貫通導体を備える。
【0008】
この発明では、基板の一方面と他方面の導体を貫通導体で接続することで、連続的な導体を構成できるのでインダクタンス素子を基板の狭い面積上で一体的に形成できる。
【0009】
好ましくは、第1の導体は、複数の帯状導体を含み、一方の帯状導体の一端が第2の導体の一端と重なり、他方の帯状導体の一端が第2の導体の他端に重なるように形成されていて、貫通導体はそれぞれの重なる端部同士を接続する。
【0010】
好ましくは、第1の導体と、第2の導体は、それぞれ相互に所定の角度を有して配列されている。角度を変えることでインダクタンス素子全体の長さや幅を調整できる。
【0011】
好ましくは、連続的な導体は螺旋状のコイルを構成している。
【0012】
好ましい実施形態では、基板には電子回路を構成する電子部品が装着されており、連続的な導体の一端に接続され、電源電圧を入力するための入力導体と、連続的な導体の他端に接続され、入力された電源電圧を電子回路に供給する回路導体を含む。
【0013】
好ましくは、基板は、電子部品が搭載されない空き領域を含み、第1および第2の導体と、貫通導体は、空き領域に設けられている。
【0014】
好ましくは、基板は角を挟んで少なくとも2つの辺を有しており、第1の導体は基板の一辺に沿って形成されており、第2の導体は基板の他の一辺に沿って形成されている。
【発明の効果】
【0015】
この発明は、基板の一方面に帯状の第1の導体を形成し、基板の他方面にその一端が基板を介して第1の導体の一端に重なるように帯状の第2の導体を形成し、第1および第2の導体の重なる端部同士を貫通導体で電気的に接続して連続的な導体にしたので、インダクタンス素子を狭い面積で基板上に一体的に構成するのが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1はこの発明の一実施形態におけるインダクタンス素子の概要を示す図である。
【0017】
図1において、インダクタンス素子40は、それぞれが複数設けられている第1および第2の導体41,42と貫通導体43とから構成されている。第1の導体41は帯状であって、図示しない基板の一方面に複数平行に形成されており、第2の導体42は帯状であって、その一端が基板を介して第1の導体41の一端に重なるように複数平行に形成されている。貫通導体43は、基板を貫通して第1および第2の導体41,42の重なる端部同士を電気的に接続している。これにより、第1および第2の導体41,42と貫通導体43が連続的な導体構成している。
【0018】
図1に示したインダクタンス素子40を具体例として示すと、例えば第1および第2の導体41,42の線幅と貫通導体43の孔径をそれぞれ50μmとし、貫通導体43の高さを300μmとすると、これらの要素が基板上で占める面積は、160μm×960μm=153,600μm程度で済み、しかもインダクタンス値を3.93nHにすることができる。したがって、この実施形態によれば、図8に示した従来例に比べて、基板上の面積がほぼ同じであっても容量値が約4倍のインダクタンス素子40を実現できる。
【0019】
図2は図1に示したインダクタンス素子を実現するための図解図である。図2において、基板2は、例えば積層基板などに使用されるインターポーザ基板が用いられる。基板2の一方面には、インダクタンス素子1のためのコイルを形成する第1の導体としての複数の導体パターン3,4がそれぞれ所定の間隔を有して平行に形成されており、基板2の他方面には、同じくコイルを形成するための第2の導体としての複数の導体パターン5,6,7がそれぞれ所定の間隔を有して平行に形成されている。導体パターン3,4と、導体パターン5,6,7は相互に所定の角度を有して配列されている。第1および第2の導体は同数設けられるか、あるいは一方を1つ多く設けてもよい。
【0020】
導体パターン3,4の一端は導体パターン5,6の一端と重なっており、それぞれ重なっている一端同士が例えばビアホールあるいはスルーホール内に金属を埋め込んだ貫通導体10,11によって基板2を貫通して電気的に接続されている。導体パターン3,4の他端は基板2を介して導体パターン6,7の他端と重なっており、それぞれ重なっている他端同士が貫通導体13,14によって基板2を貫通して電気的に接続されている。これによって、導体パターン5,3,6,4,7と、貫通導体10,13,11,14,12とにより連続的な導体が構成されている。
【0021】
基板1の一方面には、帯状の電源導体としての電源入力パターン8が形成されており、この電源入力パターン8の一端は基板2を介して導体パターン5の他端に重なるように配置されていて、電源入力パターン8と導体パターン5の重なっている端部同士が貫通導体15によって基板2を貫通して電気的に接続されている。
【0022】
電源入力パターン8には、図示しないが、リード線が接続されて直流電圧が供給される。さらに、基板1の一方面には回路導体としての回路パターン9が形成されており、この回路パターン9の一端は基板2を介して導体パターン7の一端と重なっており、回路パターン9と導体パターン7の重なっている端部同士が貫通導体12によって基板2を貫通して電気的に接続されている。回路パターン9は図示しない電子回路を構成する回路部品のパターンに接続されている。
【0023】
この実施形態では、第1の導体パターン3,4と、第2の導体パターン5,6,7とが貫通導体10,11,13,14によって電気的に接続されて連続的な導体を構成しており、しかも、図2の電源入力パターン8側から見たとき反時計方向に螺旋状に巻回されたコイルを構成しており、nHのインダクタンス値を有するインダクタンス素子1として作用する。
【0024】
インダクタンス素子1は直流的には単なる導体として作用するので、電源入力パターン8に入力された直流電圧は電圧降下を生じることなく回路パターン9を介して電子回路に供給される。しかし、インダクタンス素子1は、雑音などの交流成分に対して抵抗素子として作用するので、雑音などが回路パターンに混入するのを阻止することができる。より好ましくは、回路パターン9と図示しない接地ラインとの間にコンデンサを接続すれば、LCフィルタを構成でき、雑音の混入を阻止するのにより効果的である。
【0025】
なお、図2では電源入力パターン8を貫通導体15を介して第2の導体パターン5の他端に接続するようにしたが、貫通導体15を設けることなく、基板2の他方面で電源入力パターン8を導体パターン5の他端に直接接続してもよく、回路パターン9も基板2の他方面に形成して導体パターン7の一端に直接接続してもよい。
【0026】
なお、使用する周波数が高ければ、導体パターン3と5のみを基板2に形成し、貫通導体10で導体パターン3,5を接続するだけでもインダクタンス素子を構成できる。
【0027】
図3はこの発明の他の実施形態におけるインダクタンス素子を示す図である。この実施形態のインダクタンス素子1aは、図2に示した導体パターン3〜7の配置を変えたものであり、それ以外の構成は図2と同じである。すなわち、基板2の一方面に平行に形成されている第1の導体パターン3,4に対して、基板2の他方面に形成されている第2の導体パターン5,6,7をほぼ直角となるように配置したものである。
【0028】
導体パターン5,7は同一直線上に形成され、導体パターン6は導体パターン5,7に対して平行に形成されている。電源入力パターン8は貫通導体15から導体パターン3に対して平行に延び、先端部分が90度曲げられて基板2の端部に延びている。この例においても、第1の導体パターン3,4と、第2の導体パターン5,6,7とが貫通導体10,11,13,14によって電気的に接続されて連続的な導体を構成している。
【0029】
図4および図5は、この発明のさらに他の実施形態におけるインダクタンス素子の導体パターンの配列例を示す図である。図4に示した例のインダクタンス素子1bは、導体パターン3,4と導体パターン5,6,7とのそれぞれのなす角度θ1が鋭角をなすように配列したものである。それ以外の電源入力パターン8,回路パターン9および貫通導体10〜15は図2および図3と同じである。この実施形態では、鋭角θ1を小さくしかつ図4の垂直方向に対して導体パターン3〜7の傾斜角度を大きくすれば、インダクタンス素子1bとしての長さを短くできるとともに、幅を狭くできる。
【0030】
図5に示した例のインダクタンス素子1cは、導体パターン3,4と導体パターン5,6,7とのそれぞれのなす角度θ2が鈍角をなすように配列したものである。それ以外の電源入力パターン8,回路パターン9および貫通導体10〜15は図2および図3と同じである。この実施形態では、鈍角θ2を大きくなるように導体パターン3〜7を配置すれば、インダクタンス素子1cの長さは長くなるが幅を狭くできる。
【0031】
図6はこの発明の一実施形態におけるインダクタンス素子の具体的な配置例を示す図である。基板2は長方形状に形成されていて、基板2の長手方向の一端側に沿って図2と同様に構成されたインダクタンス素子1が配置されている。基板2上の領域20は電子回路を構成する各種電子部品を配置するための領域として使用される。したがって、この実施形態では、従来例の基板上に平面的に渦巻状に形成するインダクタンス素子に比較して、インダクタンス素子1を基板2の狭い領域上に形成することが可能になる。
【0032】
図7は、この発明のその他の実施形態におけるインダクタンス素子を示す図である。図7において、基板2は長方形状に形成されており、基板2の一方面における短手側の一方端部および他方端部に沿ってそれぞれ導体パターン21,22が平行に形成されており、基板2の他方面における長手側の一方端部および他方端部に沿ってそれぞれ導体パターン23,24が形成されている。さらに、基板2の一方面には導体パターン21に平行に回路パターン25が形成されている。
【0033】
導体パターン21の一端と導体パターン23の一端は基板2を介して重なっており、重なっている端部同士が貫通導体26によって基板2を貫通して電気的に接続されている。導体パターン23の他端と導体パターン22の一端は基板2を介して重なっており、重なっている端部同士が貫通導体27によって基板2を貫通して電気的に接続されている。導体パターン22の他端と導体パターン24の一端は基板2を介して重なっており、重なっている端部同士が貫通導体28によって基板2を貫通して電気的に接続されている。導体パターン24の他端と回路パターン25の一端は基板2を介して重なっており、重なっている端部同士が貫通導体29によって基板2を貫通して電気的に接続されている。
【0034】
この実施形態は、導体パターン21,23,22,24と回路パターン25が貫通導体26,27,28,29によって接続されているので、連続的な導体を構成してインダクタンス素子1dを構成できる。そして、導体パターン21の他端にリード線が接続されて直流電圧が供給されると、回路パターン25から各電子回路に直流電圧を供給できる。
【0035】
また、基板2の周辺は通常電子部品が装着されることなく空き領域とされており、この空き領域に導体パターン21,23,22,24を配列できるので、スペースファクタを向上できる。
【0036】
なお、基板6の周囲に導体パターン21,22,23,24を形成することなく、基板2の1つの角を挟む一辺に沿って導体パターン21を一方面に形成し、他の一辺に沿って導体パターン22を他方面に形成し、貫通導体26で導体パターン21,22を接続するだけでも、使用する周波数によっては所定のインダクタンス値を持つインダクタンス素子を構成できる。
【0037】
さらに、上述の説明では、1枚の基板2の一方面と他方面にそれぞれ導体パターンを形成するようにしたが、複数枚の基板を積層し、積層した基板の一方面と他方面に導体パターンを形成して貫通導体で接続してもよい。この場合には貫通導体を長くできるのでインダクタンス値を大きくできる。
【0038】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0039】
この発明のインダクタンス素子は、基板の一方面と他方面とに導体パターンを配列してそれぞれを電気的に接続することでインダクタンス素子を構成できるので、LCフィルタなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】この発明の一実施形態におけるインダクタンス素子の概念図である。
【図2】図1に示したインダクタンス素子を実現するための図解図である。
【図3】この発明の他の実施形態におけるインダクタンス素子を示す図である。
【図4】この発明のさらに他の実施形態におけるインダクタンス素子の導体パターンの配列例を示す図である。
【図5】この発明のさらに他の実施形態におけるインダクタンス素子の導体パターンの配列例を示す図である。
【図6】この発明の一実施形態におけるインダクタンス素子の具体的な配置例を示す図である。
【図7】この発明のその他の実施形態におけるインダクタンス素子を示す図である。
【図8】基板上に平面的に形成した従来のインダクタンス素子を示す図である。
【符号の説明】
【0041】
1,1a,1b,1c,1d,40 インダクタンス素子、2 基板、3〜7,21〜24 導体パターン、8 電源入力パターン、9,25 回路パターン、10〜15,26〜29,43 貫通導体、20 領域、41 第1の導体、42 第2の導体。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の一方面に形成される帯状の第1の導体と、
前記基板の他方面に形成され、その一端が前記基板を介して前記第1の導体の一端に重なるように形成される帯状の第2の導体と、
前記基板を貫通して前記第1および第2の導体の重なる端部同士を電気的に接続して連続的な導体にする貫通導体を備える、インダクタンス素子。
【請求項2】
前記第1の導体は、複数の帯状導体を含み、一方の帯状導体の一端が前記第2の導体の一端と重なり、他方の帯状導体の一端が前記第2の導体の他端に重なるように形成されていて、
前記貫通導体は前記それぞれの重なる端部同士を接続する、請求項1に記載のインダクタンス素子。
【請求項3】
前記第1の導体と前記第2の導体は、それぞれが相互に所定の角度を有して配列されている、請求項1または2に記載のインダクタンス素子。
【請求項4】
前記連続的な導体は螺旋状のコイルを構成している、請求項1から3のいずれかに記載のインダクタンス素子。
【請求項5】
前記基板には電子回路を構成する電子部品が装着されており、
さらに、前記連続的な導体の一端に接続され、電源電圧を入力するための入力導体と、
前記連続的な導体の他端に接続され、前記入力された電源電圧を前記電子回路に供給する回路導体を含む、請求項1から4のいずれかに記載のインダクタンス素子。
【請求項6】
前記基板は、前記電子部品が搭載されない空き領域を含み、
前記第1および第2の導体と、前記貫通導体は、前記空き領域に設けられている、請求項5に記載のインダクタンス素子。
【請求項7】
前記基板は角を挟んで少なくとも2つの辺を有しており、
前記第1の導体は前記基板の一辺に沿って形成されており、前記第2の導体は前記基板の他の一辺に沿って形成されている、請求項1から6のいずれかに記載のインダクタンス素子。

【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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