JPH0562010U - スパイラルインダクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上下層のスパイラルインダクターを相互に接
続し合い、入出力間に直接入る容量を小さく分割するこ
とにより、共振周波数を高くする。 【構成】 スパイラルインダクターにおいて、絶縁基板
上に互いに分離されて形成された複数の下層スパイラル
配線２２，２６，３０と、該スパイラル配線上に形成さ
れる絶縁体２０と、該絶縁体にスルホール２３，２５，
２７，２９，３１を形成し、そのスルホールを介して前
記スパイラル配線２２，２６，３０と同一方向に螺旋を
描き２層構造に接続される互いに分離された上層の複数
のスパイラル配線２４，２８，３２とを設け、前記スル
ホール２３，２５，２７，２９，３１により２層構造と
なっていないスパイラル配線部で前記下層のスパイラル
配線２２，２６，３０と上層のスパイラル配線２４，２
８，３２との接続を行うようにしたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高周波帯で使用するスパイラルインダクターの構造に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

従来、このような分野の技術としては、例えば文献名；「ミニチュア マルチ レイアー スパイラル インダクター フォア ＧａＡｓ ＭＭＩＣｓ」、Ｇａ Ａｓ ＩＣ シンポジューム １９８９ ３０３〜３０６頁 「Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｐｉｒａｌ Ｉｎｄｕｃｔ ｏｒｓ Ｆｏｒ ＧａＡｓ ＭＭＩＣｓ」、Ｍ．Ｗ．Ｇｅｅｎ，Ｇ．Ｊ．Ｇｒｅ ｅｎ，Ｒ．Ｇ．Ａｒｎｏｌｄ，Ｊ．Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓ ａｎｄ Ｒ．Ｈ．Ｊａ ｎｓｅｎ、（ＧａＡｓ ＩＣ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，１９８９，ｐｐ ３０３− ３０６）に記載されるものがあった。

【０００３】 従来、この種の素子は、整合回路のインダクタンスとして用いたり、バイアス 回路のチョークコイルとして電流の交流成分を遮断する目的に用いられている。 図４は従来のスパイラルインダクターの上面図である。 １ＧＨｚ以下の周波数で使用する回路には大きなインダクタンスを多用する。 図４において、絶縁体１上に外側から内側へ順に単巻き状の配線２ａ，２ｂ， ２ｃを形成し、各単巻き状の配線２ａ，２ｂ，２ｃの接続部は、絶縁体１を介し てコンタクトホール３で接続配線４により接続するようにしている。

【０００４】 図４の構造でインダクタンスを大きくするには、インダクターの配線間を密に し、巻数を増す方法がとられている。 しかし、大きなインダクタンスを得るには、素子面積を広くしなければならな いため、集積回路の面積が増大するという問題がある。 それを改良したものとして、図５に示すようなものがある。すなわち、スパイ ラルインダクターを、ＳｉＯ₂ 又はＳｉ₃ Ｎ₄ 等の絶縁体１１を挟んで上層のス パイラル配線１２と下層のスパイラル配線１３の２層構造としてインダクタンス を大きくしている。すなわち、スパイラル配線１２を時計周りに形成し、そのス パイラル配線１２の中央部で半時計方向に形成されたスパイラル配線１３とコン タクトホール１２ｂによる接続を行うようにしている。そこで、回路電流又は信 号は、上層の入力端子１２ａから外側から中心に向けてスパイラル配線１２（イ ンダクター）を通り、コンタクトホール１２ｃをぬけて、下層のスパイラル配線 １３（インダクター）の中心と接続され、中心から外側の出力端子１２ｃに螺旋 を描きながら出てくる。この時の上下のインダクターの配線が重なり合った部分 で、相互インダクタンスが生じ、これがスパイラルインダクターそれぞれのイン ダクタンスに加わることにより、より大きなインダクタンスを得ている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した図５に示されるインダクターの構造では、上層のイン ダクターに電流又は信号が入ってくると、その下のインダクターの配線には電流 又は信号が出てくるので入出力間にインダクターと並列に容量が付く。 図６はそのインダクターの構造の等価回路である。

【０００６】 この図から明らかなように、この容量は、インダクターの配線間の容量に相当 し、インダクターの素子面積が大きくなるほど、この容量は増加する。しかも、 相互インダクタンスを増すために、上下層のインダクターの配線の重なり合った 部分を増すと、それに伴ってその容量も増加する。 この素子がインダクターとして使える最大周波数を共振周波数ω_res とすると 、インダクターの容量Ｃと、インダクタンスＬとの関係式は、 ω_res ＝１／√ＬＣ である。

【０００７】 従って、インダクタンスを大きくすると容量Ｃが増加するので、共振周波数は 低くなるという欠点がある。 本考案は、上記した入出力間に直接入る容量により、共振周波数が低減すると いう欠点を除去するために、上下層のスパイラルインダクターを相互に接続し合 い、入出力間に直接入る容量を小さく分割することにより、共振周波数を高くす ることができるスパイラルインダクターを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するために、スパイラルインダクターにおいて、絶 縁基板上に互いに分離されて形成された複数の下層スパイラル配線と、該スパイ ラル配線上に形成される絶縁体と、該絶縁体にスルホールを形成し、該スルホー ルを介して前記スパイラル配線と同一方向に螺旋を描き二層構造に接続される互 いに分離された上層の複数のスパイラル配線とを設け、前記スルホールにより２ 層構造となっていないスパイラル配線部で前記下層のスパイラル配線と上層のス パイラル配線との接続を行うようにしたものである。

【０００９】

【作用】

本考案によれば、上記したように、上下層のスパイラルインダクターが部分的 に分離されるようにパターニングし、コンタクトホールにより、２層構造となっ ていないスパイラル配線部で上下層のインダクターを接続することにより、入出 力間に入る大きな容量を低減することができる。

【００１０】 しかも、上下層のスパイラルインダクターは螺旋の方向は同じであるため、イ ンダクタンスは適切な値を得ることができ、しかも共振周波数を高くすることが できる。 このように、従来のスパイラルインダクターよりも高い周波数でも利用できる インダクターを得ることができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。 図１は本考案の実施例を示すスパイラルインダクターの上面図である。 図中、２１は下層の入力端子、２２は下層の第１のスパイラル配線、２３，２ ５，２７，２９，３１はコンタクトホール、２４は上層の第１のスパイラル配線 、２６は下層の第２のスパイラル配線、２８は上層の第２のスパイラル配線、３ ０は下層の第３のスパイラル配線、３２は上層の第３のスパイラル配線である。

【００１２】 ここで、電流又は信号の流れを説明すると、電流又は信号は下層の入力端子２ １から入り、下層の第１のスパイラル配線２２、コンタクトホール部２３を介し て、上層の第１のスパイラル配線２４に接続する。その上層の第１のスパイラル 配線２４はコンタクトホール部２５を介して下層の第２のスパイラル配線２６に 接続する。これの繰り返しを行い、出力端子４１から電流又は信号が出力される 。

【００１３】 図２は本考案の実施例を示すスパイラルインダクターの製造工程断面図である 。 まず、図２（ａ）に示すように、電気的に絶縁された基板（例えばＧａＡｓの 半絶縁性基板）５０上にインダクターとなる下層の第１のスパイラル配線２２、 下層の第２のスパイラル配線２６、下層の第３のスパイラル配線３０をパターニ ングし、インダクター下層パターンを形成する。

【００１４】 その上に、図２（ｂ）に示すように、絶縁体（例えばＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜）２０を配線全体を覆うように被膜する。 次いで、図２（ｃ）に示すように、インダクター下層パターンの必要な部分、 ここでは、下層の第１のスパイラル配線２２、下層の第２のスパイラル配線２６ 、下層の第３のスパイラル配線３０に上層のスパイラル配線とつながるように被 膜の一部にコンタクトホール２３，２７，３１を開ける。

【００１５】 次に、図２（ｄ）に示すように、コンタクトホール２３，２７，３１を介して 、下層のスパイラル配線と接続されるように、上層の第１のスパイラル配線２４ 、上層の第２のスパイラル配線２８、上層の第３のスパイラル配線３２を形成す る。 これらの製造は、従来の半導体装置技術を用いれば容易にできるものである。

【００１６】 図３は本考案のスパイラルインダクターの等価回路図である。 ここで、インダクタンスＬ´は上下層それぞれのインダクタンスと相互のイン ダクタンスが加わった値を意味している。容量Ｃ´は上下層の重なり合った配線 間の容量を意味している。図６に示された従来のスパイラルインダクターの等価 回路と比べると、入出力間のみに接続される容量Ｃ₁ が存在しないために共振周 波数は従来のものより大きくすることができる。しかも、２層構成であるため素 子面積当りのインダクタンスを増加させることができる。

【００１７】 また、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、本考案の趣旨に基づき 種々の変形が可能であり、それらを本考案の範囲から排除するものではない。

【００１８】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように、考案によれば、以下のような効果を奏すること ができる。 （１）スパイラル配線を２層にすることができるので、素子の面積当りのイン ダクタンスを大きくすることができる。従って、小さな面積でもって大きなイン ダクターを得ることができる。

【００１９】 （２）配線内を流れる電流又は信号の向きが同じ方向のため、配線間の相互イ ンダクタンスが働き、全体のインダクタンスを増すことができる。 （３）上層と下層のインダクターが接続し合うため、入出力間に直接接続され る容量が存在しなくなるため、共振周波数を高くすることができる。 これにより高い周波数で利用できるインダクターを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すスパイラルインダクター
の上面図である。

【図２】本考案の実施例を示すスパイラルインダクター
の製造工程断面図である。

【図３】本考案のスパイラルインダクターの等価回路図
である。

【図４】従来のスパイラルインダクターの上面図であ
る。

【図５】従来の他のスパイラルインダクターの平面図で
ある。

【図６】図５のスパイラルインダクターの等価回路図で
ある。

【符号の説明】

２０ 絶縁体 ２１ 下層の入力端子 ２２ 下層の第１のスパイラル配線 ２３，２５，２７，２９，３１ コンタクトホール ２４ 上層の第１のスパイラル配線 ２６ 下層の第２のスパイラル配線 ２８ 上層の第２のスパイラル配線 ３０ 下層の第３のスパイラル配線 ３２ 上層の第３のスパイラル配線 ５０ 基板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）絶縁基板上に互いに分離されて形成
   された複数の下層スパイラル配線と、 （ｂ）該スパイラル配線上に形成される絶縁体と、 （ｃ）該絶縁体にスルホールを形成し、該スルホールを
   介して前記スパイラル配線と同一方向に螺旋を描き二層
   構造に接続される互いに分離された上層の複数のスパイ
   ラル配線とを設け、 （ｄ）前記スルホールにより２層構造となっていないス
   パイラル配線部で前記下層のスパイラル配線と上層のス
   パイラル配線との接続を行うことを特徴とするスパイラ
   ルインダクター。