JPH10208950A

JPH10208950A - インダクタンス素子及び無線端末装置

Info

Publication number: JPH10208950A
Application number: JP9013607A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Sakida; 広実崎田; Kenzou Isozaki; 賢蔵磯▲ざき▼; Noriya Satou; 紀哉佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JP3283778B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、大電流を流しても特性の劣化が無
く、しかも他の部品への影響を低減し、特性と性能の劣
化を防止できるインダクタンス素子及び無線端末装置を
提供することを目的としている。【解決手段】基台１１上に導電膜１２を形成し、その
導電膜１２に溝１３を形成したチップインダクタにおい
て、１．２Ａ，１．６Ａ及び２．０Ａのそれぞれの電流
を流した際に、温度上昇を２０℃以下となるように導電
膜１２を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信などの
電子機器に用いられ、特に高周波回路等に好適に用いら
れるインダクタンス素子及び無線端末装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来のインダクタンス素子を示
す側面図である。図１５において、１は四角柱状また
は、円柱状の基台、２は基台１の上に形成された導電
膜、３は導電膜２に設けられた溝、４は導電膜３の上に
積層された保護材である。

【０００３】この様な電子部品は、溝３の間隔などを調
整することによって、所定の特性に調整する。

【０００４】先行例としては、特開平７−３０７２０１
号公報，特開平７−２９７０３３号公報，特開平５−１
２９１３３号公報，特開平１−２３８００３号公報，実
開昭５７−１１７６３６号公報，特開平５−２９９２５
０号公報，特開平７−２９７０３３号公報等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな構成では、インダクタンス素子は、高電流を流すと
異常発熱を起こすことがあり、導電膜２の剥離等が発生
し、特性劣化の原因となったり、他の部品に熱的なダメ
ージを与え、機器の特性を劣化させる事があるので、高
電流を流す回路等には用いることができないという課題
を有していた。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、特性劣化や他の部品の熱的なダメージを抑えること
ができるインダクタンス素子及び無線端末装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基台上に導電
膜を形成し、その導電膜に溝を形成したチップインダク
タにおいて、１．２Ａ，１．６Ａ及び２．０Ａのそれぞ
れの電流を流した際に、温度上昇を２０℃以下となるよ
うに導電膜を形成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、基台
と、前記基台上に形成された導電膜と、前記導電膜に設
けられた溝とを備えたインダクタンス素子であって、
１．２Ａの電流を印可したときに導電膜の上昇温度が２
０℃以下となるように導電膜を形成したことによって、
自己発熱による導電膜の剥がれや溶断等による特性劣化
を防止できるとともに、他の部品への熱的なダメージを
与えることを抑えることができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て１．６Ａの電流を流したときに導電膜の上昇温度が２
０℃以下となるように導電膜を形成したことによって自
己発熱による導電膜の剥がれや溶断等による特性劣化を
防止できるとともに、他の部品への熱的なダメージを与
えることを抑えることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１におい
て、２．０Ａの電流を流したときに導電膜の上昇温度が
２０℃以下となるように導電膜を形成したことによって
自己発熱による導電膜の剥がれや溶断等による特性劣化
を防止できるとともに、他の部品への熱的なダメージを
与えることを抑えることができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１，２，
３において、導電膜を銅か若しくは銅の合金により構成
し、膜厚を５０μｍ以上とした事によって、コスト面で
有利であり、しかも作製が容易で生産性が向上する。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に
おいて、導電膜に螺旋状の溝を形成するとともに、溝と
溝の間の導電膜の幅を２００μｍ〜１５０μｍとし、溝
の幅を１５μｍ〜２０μｍとした事によって、確実に溝
を形成することができるとともに、良好な巻き線部を形
成することができる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に
おいて、導電膜に設けられた溝の上に保護材を設け、前
記保護材の凹凸の高低差を５０μｍ以下とした事によっ
て、不要物の付着やノイズの吸着ミス等を抑制すること
ができる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６に
おいて、導電膜の直流抵抗を５０ｍΩ以下とした事によ
って、確実に自己発熱を低減させることができる。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７に
おいて、素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたとき
にＬ１＝０．５〜１．８ｍｍＬ２＝０．２〜１．０ｍｍＬ３＝０．２〜１．０ｍｍとした事によって、基板への取り付け領域を小さくでき
るので、基板の小型化ひいては装置の小型化を行うこと
ができ、しかも素子の破損等を防止することができる。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項８におい
て、基台の両端の断面が略正方形若しくは略円形状であ
る事によって、基板への取り付けの際に、方向性が存在
せず、実装性が向上する。また、基台の両端を略円形状
とすると、特に円柱状の基台の上に導電膜を形成するこ
とになり、溝を形成する際に均一な深さ等を形成するこ
とができるので、特性の均一化を行うことができる。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、基台の両端部
に端子電極を形成したことによって、実装性を向上させ
ることができる。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、音声を音声信
号に変換する音声信号変換手段と、電話番号等を入力す
る操作手段と、着信表示や電話番号等を表示する表示手
段と、音声信号を復調して送信信号に変換する送信手段
と、受信信号を音声信号に変換する受信手段と、前記送
信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部
を制御する制御手段を備えた無線端末装置であって、送
信手段を構成する回路の部品として、請求項１〜１０い
ずれか１記載のインダクタンス素子を用いたことによっ
て、大電流の回路基板等を小型化することができ、装置
の小型化も行うことができ、更には、装置内部の熱的な
ダメージを防止できる。

【００１９】以下、本発明におけるインダクタンス素子
及び無線端末装置の実施の形態について説明する。

【００２０】図１，図２はそれぞれ本発明の一実施の形
態におけるインダクタンス素子を示す斜視図及び側面図
である。

【００２１】図１において、１１は絶縁材料などをプレ
ス加工，押し出し法等を施して構成されている基台、１
２は基台１１の上に設けられている導電膜で、導電膜１
２は、メッキ法やスパッタリング法等の蒸着法等によっ
て基台１１上に形成される。１３は基台１１及び導電膜
１２に設けられた溝で、溝１３は、レーザ光線等を導電
膜１２に照射することによって形成したり、導電膜１２
に砥石等を当てて機械的に形成されている。１４は基台
１１及び導電膜１２の溝１３を設けた部分に塗布された
保護材、１５，１６はそれぞれ端子電極が形成された端
子部で、端子部１５と端子部１６の間には、溝１３及び
保護材１４が設けられている。なお、図２は、保護材１
４の一部を取り除いた図である。

【００２２】また、本実施の形態のインダクタンス素子
は、実用周波数帯域が１〜６ＧＨｚと高周波数域に対応
するとともに、５０ｎＨ以下の微小インダクタンスを有
し、しかもインダクタンス素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高
さＬ３は以下の通りとなっていることが好ましい。

【００２３】Ｌ１＝０．５〜１．８ｍｍ（好ましくは
０．６〜１．６ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）（なお、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの寸法誤差は０．
０２ｍｍ以下が好ましい）。

【００２４】Ｌ１が０．５ｍｍ以下であると、必要とす
るインダクタンスを得ることができず、更に、基台１１
上に形成される導電膜（後に説明）の膜厚を５０μｍ以
上（好ましくは１００μｍ以上）形成することが困難で
あり、導電膜の直流抵抗を５０ｍΩ以下とすることが困
難であり、素子の発熱を所定温度以下にすることは難し
く、良好な特性を得ることができない。また、Ｌ１が
１．８ｍｍを超えてしまうと、素子自体が大きくなって
しまい、電子回路等が形成された基板など（以下回路基
板等と略す）回路基板等の小型化ができず、ひいてはそ
の回路基板等を搭載した電子機器等の小型化を行うこと
ができない。また、Ｌ２，Ｌ３それぞれが０．２ｍｍ以
下であると、素子自体の機械的強度が弱くなりすぎてし
まい、実装装置などで、回路基板等に実装する場合に、
素子折れ等が発生することがある。また、Ｌ２，Ｌ３が
１．０ｍｍ以上となると、素子が大きくなりすぎて、回
路基板等の小型化、ひいては装置の小型化を行うことが
できない。なお、Ｌ４（段落ちの深さ）は５μｍ〜５０
μｍ程度が好ましく、５μｍ以下であれば、保護材１４
の厚さ等を薄くしなければならず、良好な保護特性等を
得ることができない。また、Ｌ４が５０μｍを超えると
基台の機械的強度が弱くなり、やはり素子折れ等が発生
することがある。

【００２５】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下各部の詳細な説明をする。図３は導電膜
を形成した基台の断面図、図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ
基台の側面図及び底面図である。

【００２６】まず、基台１１の形状について説明する。
基台１１は、図３及び図４に示す様に、回路基板等に実
装しやすいように断面が四角形状の中央部１１ａと中央
部１１ａの両端に一体に設けられ、しかも断面が四角形
状の端部１１ｂ，１１ｃによって構成されている。な
お、端部１１ｂ，１１ｃ及び中央部１１ａは断面四角形
状としたが、五角形状や六角形状などの多角形状でも良
い。中央部１１ａは端部１１ｂ，１１ｃから段落ちした
構成となっている。本実施の形態では、端部１１ｂ，１
１ｃの断面形状を略正四角状とすることによって、回路
基板等へのインダクタンス素子を装着性を良好にした。
また、本実施の形態では中央部１１ａに横向きに溝１３
を形成することによって、どのように回路基板等に実装
しても方向性が無いために、取り扱いが容易になる。ま
た、中央部１１ａには素子部（溝１３や保護材１４）が
形成されることとなり、端部１１ｂ，１１ｃには端子部
１５，１６が形成される。

【００２７】なお、本実施の形態では、中央部１１ａ及
び端部１１ｂ，１１ｃをともに略正四角形状としたが、
正五角形状等の正多角形状にしてもよい。さらに、本実
施の形態では、中央部１１ａと端部１１ｃ，１１ｂそれ
ぞれの断面形状を正四角形というように同一にしたが、
異なっても良い。すなわち、端部１１ｂ、１１ｃの断面
形状を正多角形状とし、中央部１１ａの断面形状を他の
多角形状としたり、円形状としても良い。中央部１１ａ
の断面形状を円形とすることによって、良好に溝１３を
形成することができる。

【００２８】さらに、本実施の形態では、中央部１１ａ
を端部１１ｂ，１１ｃより段落ちさせることによって、
保護材１４を塗布した際に、その保護材１４と回路基板
等が接触することなどを防止していたが、特に保護材１
４の厚みや実装される回路基板等の状況（回路基板等の
実装される部分に溝が形成されていたり、回路基板等の
電極部が盛り上がっている等）によって、中央部１１ａ
を段落ちさせなくてもよい。中央部１１ａを端部１１
ｂ，１１ｃから段落ちさせないと、基台１１の構造が簡
単になり、生産性が向上し、さらに中央部１１ａの機械
的強度も向上する。この様に段落ちさせない場合でも、
断面四角形状の四角柱形状としてもよいし、さらに断面
を多角形状とする角柱とすることもできる。

【００２９】また、図４（ａ）に示す様に基台１１の端
部の高さＺ１及びＺ２は下記の条件を満たすことが好ま
しい。

【００３０】｜Ｚ１−Ｚ２｜≦８０μｍ（好ましくは５０μｍ）Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好ましくは５０μ
ｍ以下）を超えると、素子を基板に実装し、半田等で回
路基板等に取り付ける場合、半田等の表面張力によって
素子が一方の端部に引っ張られて、素子が立ってしまう
というマンハッタン現象の発生する確率が非常に高くな
る。このマンハッタン現象を図５に示す。図５に示すよ
うに、基板２００の上にインダクタンス素子を配置し、
端子部１５，１６それぞれと基板２００の間に半田２０
１，２０２が設けられているが、リフローなどによって
半田２０１，２０２を溶かすと、半田２０１，２０２の
それぞれの塗布量の違いや、材質が異なることによる融
点の違いによって、溶融した半田２０１，２０２の表面
張力が端子部１５と端子部１６で異なり、その結果、図
５に示すように一方の端子部（図５の場合は端子部１
５）を中心に回転し、インダクタンス素子が立ち上がっ
てしまう。Ｚ１とＺ２の高さの違いが８０μｍ（好まし
くは５０μｍ以下）を超えると、素子が傾いた状態で基
板２００に配置されることとなり、素子立ちを促進す
る。また、マンハッタン現象は特に小型軽量のチップ型
の電子部品（チップ型インダクタンス素子を含む）にお
いて顕著に発生し、しかもこのマンハッタン現象の発生
要因の一つとして、端子部１５，１６の高さの違いによ
って素子が傾いて基板２００に配置されることを着目し
た。この結果、Ｚ１とＺ２の高さの差を８０μｍ以下
（好ましくは５０μｍ以下）となるように、基台１１を
成形などで加工することによって、このマンハッタン現
象の発生を大幅に抑えることができた。Ｚ１とＺ２の高
さの差を５０μｍ以下とすることによって、ほぼ、マン
ハッタン現象の発生を抑えることができる。

【００３１】また、基台１１の形状として、円柱状とし
てもよい。基台１１の形状を円柱状とすることによっ
て、後述するように基台１１上に導電膜１２を形成し、
その導電膜１２にレーザ加工等によって溝を形成する場
合、その溝の深さなどを精度よく形成することができ、
特性のばらつきを抑えることができる。また、基台１１
を円筒状とした場合に、基台１１の中央部の直径を両端
の直径よりも小さくすることが特性の面から好ましい。

【００３２】次に基台１１の面取りについて説明する。
図６は本発明の一実施の形態におけるインダクタンス素
子に用いられる基台の斜視図である。図６に示されるよ
うに、基台１１の端部１１ｂ，１１ｃそれぞれの角部１
１ｅ，１１ｄには面取りが施されており、その面取りし
た角部１１ｅ，１１ｄのそれぞれの曲率半径Ｒ１及び中
央部１１ａの角部１１ｆの曲率半径Ｒ２は以下の通りに
形成されることが好ましい。

【００３３】０．０３＜Ｒ１＜０．１５（ｍｍ）０．０１＜Ｒ２（ｍｍ）Ｒ１が０．０３ｍｍ以下であると、角部１１ｅ，１１ｄ
が尖った形状となっているので、ちょっとした衝撃など
によって角部１１ｅ，１１ｄに欠けなどが生じることが
あり、その欠けによって、特性の劣化等が発生したりす
る。また、Ｒ１が０．１５ｍｍ以上であると、角部１１
ｅ，１１ｄが丸くなりすぎて、前述のマンハッタン現象
を起こしやすくなり、不具合が生じる。更にＲ２が０．
０１ｍｍ以下であると、角部１１ｆにバリなどが発生し
やすく、中央部１１ａ上に形成され、しかも素子の特性
を大きく左右する導電膜１２の厚みが角部１１ｆと平坦
な部分で大きく異なることがあり、素子特性のばらつき
が大きくなる。

【００３４】次に基台１１の構成材料について説明す
る。基台１１の構成材料として下記の特性を満足してお
くことが好ましい。

【００３５】体積固有抵抗：１０¹³以上（好ましくは１０¹⁴以上）熱膨張係数：５×１０^-4以下（好ましくは２×１０^-5以
下）［２０℃〜５００℃における熱膨張係数］誘電率：１ＭＨｚにおいて１２以下（好ましくは１０以
下）曲げ強度：１３００ｋｇ／ｃｍ²以上（好ましくは２０
００ｋｇ／ｃｍ²以上）密度：２〜５ｇ／ｃｍ³（好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ³）基台１１の構成材料が体積固有抵抗が１０¹³以下である
と、導電膜１２とともに基台１１にも所定に電流が流れ
始めるので、並列回路が形成された状態となり、自己共
振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってしまい、高周波用の
素子としては不向きである。

【００３６】また熱膨張係数が５×１０^-4以上である
と、基台１１にヒートショック等でクラックなどが入る
ことがある。すなわち熱膨張係数が５×１０^-4以上であ
ると、上述の様に溝１３を形成する際にレーザ光線や砥
石等を用いるので、基台１１が局部的に高温になり、基
台１１にクラックなどが生じることあるが、上述の様な
熱膨張係数を有することによって、大幅にクラック等の
発生を抑止できる。

【００３７】また、誘電率が１ＭＨｚにおいて１２以上
であると、自己共振周波数ｆ０及びＱ値が低くなってし
まい、高周波用の素子としては不向きである。

【００３８】曲げ強度が１３００ｋｇ／ｃｍ²以下であ
ると、実装装置で回路基板等に実装する際に素子折れ等
が発生することがある。

【００３９】密度が２ｇ／ｃｍ³以下であると、基台１
１の吸水率が高くなり、基台１１の特性が著しく劣化
し、素子としての特性が悪くなる。また密度が５ｇ／ｃ
ｍ³以上になると、基台の重量が重くなり、実装性など
に問題が発生する。特に密度を上述の範囲内に設定する
と、吸水率も小さく基台１１への水の進入もほとんどな
く、しかも重量も軽くなり、チップマウンタなどで基板
に実装する際にも問題は発生しない。

【００４０】この様に基台１１の体積固有抵抗，熱膨張
係数，誘電率，曲げ強度，密度を規定することによっ
て、自己共振周波数ｆ０やＱが低下しないので、高周波
用の素子として用いることができ、ヒートショック等で
基台１１にクラック等が発生することを抑制できるの
で、不良率を低減することができ、更には、機械的強度
を向上させることができるので、実装装置などを用いて
回路基板等に実装できるので、生産性が向上する等の優
れた効果を得ることができる。

【００４１】上記の諸特性を得る材料としては、アルミ
ナを主成分とするセラミック材料が挙げられる。しかし
ながら、単にアルミナを主成分とするセラミック材料を
用いても上記諸特性を得ることはできない。すなわち、
上記諸特性は、基台１１を作製する際のプレス圧力や焼
成温度及び添加物によって異なるので、作製条件などを
適宜調整しなければならない。具体的な作製条件とし
て、基台１１の加工時のプレス圧力を２〜５ｔ，焼成温
度を１５００〜１６００℃，焼成時間１〜３時間等の条
件が挙げられる。また、アルミナ材料の具体的な材料と
しては、Ａｌ₂Ｏ₃が９２重量％以上，ＳｉＯ₂が６重量
％以下，ＭｇＯが１．５重量％以下，Ｆｅ₂Ｏ₃が０．１
％以下，Ｎａ₂Ｏが０．３重量％以下等が挙げられる。

【００４２】また、基台１１の構成材料として、フェラ
イト等の磁性材料で構成してもよい。基台１１をフェラ
イト等の磁性材料で構成すると、高いインダクタンス
（大体１８ｎＨ〜５０ｎＨ）を有する素子を形成するこ
とができる。

【００４３】次に基台１１の表面粗さについて説明す
る。なお、以下の説明で出てくる表面粗さとは、全て中
心線平均粗さを意味するものであり、導電膜１２の説明
等に出てくる粗さも中心線平均粗さである。

【００４４】基台１１の表面粗さは０．１５〜０．５μ
ｍ程度、好ましくは０．２〜０．３μｍ程度がよい。図
７は基台１１の表面粗さと剥がれ発生率を示したグラフ
である。図７は下記に示すような実験の結果である。基
台１１及び導電膜１２はそれぞれアルミナ，銅で構成
し、基台１１の表面粗さをいろいろ変えたサンプルを作
製し、その各サンプルの上に同じ条件で導電膜１２を形
成した。それぞれのサンプルに超音波洗浄を行い、その
後に導電膜１２の表面を観察して、導電膜１２の剥がれ
の有無を測定した。基台１１の表面粗さは、表面粗さ測
定器（東京精密サーフコム社製５７４Ａ）を用いて、
先端Ｒが５μｍのものを用いた。この結果から判るよう
に平均表面粗さが０．１５μｍ以下であると、基台１１
の上に形成された導電膜１２の剥がれの発生率が５％程
度であり、良好な基台１１と導電膜１２の接合強度を得
ることができる。更に、表面粗さが０．２μｍ以上であ
れば導電膜１２の剥がれがほとんど発生していないの
で、できれば、基台１１の表面粗さは０．２μｍ以上が
好ましい。導電膜１２の剥がれは、素子の特性劣化の大
きな要因となるので、歩留まり等の面から発生率は５％
以下が好ましい。

【００４５】図８は基台の表面粗さに対する周波数とＱ
値の関係を示すグラフである。図８は以下のような実験
の結果である。まず、表面粗さが０．１μｍ以下の基台
１１と、表面粗さが０．２〜０．３μｍの基台１１と、
表面粗さが０．５μｍ以上の基台１１のそれぞれのサン
プルを作製し、それぞれのサンプルに同じ材料（銅）で
同じ厚さの導電膜を形成した。そして、各サンプルにお
いて、所定の周波数ＦにおけるＱ値を測定した。図８か
ら判るように基台１１の表面粗さが０．５μｍ以上であ
ると、導電膜１２の膜構造が悪くなることが原因と考え
られるＱ値の低下が見られる。特に高周波領域で顕著に
Ｑ値の劣化が見られる。また、自己共振周波数ｆ０（各
線の極大値）も基台１１の表面粗さが０．５μｍのもの
は、低周波側にシフトしている。従ってＱ値の面及び自
己共振周波数ｆ０の面から見れば基台１１の表面粗さは
０．５μｍ以下とすることが好ましい。

【００４６】以上の様に、導電膜１２と基台１１との密
着強度，導電膜のＱ値及び自己共振周波数ｆ０の双方の
結果から判断すると、基台１１の表面粗さは、０．１５
μｍ〜０．５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．２
〜０．３μｍが良い。

【００４７】また、表面粗さは、端部１１ｂ，１１ｃと
中央部１１ａでは、平均表面粗さを異ならせた方が好ま
しい。すなわち、平均表面粗さ０．１５〜０．５μｍの
範囲内で端部１１ｂ，１１ｃの平均表面粗さを中央部１
１ａの平均表面粗さよりも小さくすることが好ましい。
端部１１ｂ，１１ｃは導電膜１２を積層することによっ
て上述の様に端子部１５，１６が構成されるので、端部
１１ｂ，１１ｃの表面粗さを中央部１１ａより小さくす
ることによって、端部１１ｂ，１１ｃ上に形成される導
電膜１２の表面粗さを小さくできるので、回路基板等の
電極との密着性を向上させることができ、確実な回路基
板等とインダクタンス素子の接合をおこなうことができ
る。また、中央部１１ａには導電膜１２を積層し溝１３
を形成するので、溝１３をレーザ等で形成する際に導電
膜１２が基台１１からはがれ落ちないように導電膜１２
と基台１１の密着強度を向上させなければならないの
で、端部１１ｂ，１１ｃよりも中央部１１ａの表面粗さ
を大きくした方が好ましい。特にレーザで溝１３を形成
する場合、レーザが照射された部分は他の部分よりも急
激に温度が上昇し、ヒートショック等で導電膜１２が剥
がれることがある。従って、レーザで溝１３を形成する
場合には導電膜１２と基台１１の接合密度を他の部分よ
りも向上させることが必要である。

【００４８】この様に中央部１１ａと端部１１ｂ，１１
ｃとの表面粗さを異ならせることによって、回路基板等
との密着性及び溝１３の加工の際の導電膜１２のはがれ
を防止することができる。

【００４９】なお、本実施の形態では、導電膜１２と基
台１１の接合強度を基台１１の表面粗さを調整すること
によって、向上させたが、例えば、基台１１と導電膜１
２の間にＣｒ単体またはＣｒと他の金属の合金の少なく
とも一方で構成された中間層を設けることによって、表
面粗さを調整せずとも導電膜１２と基台１１の密着強度
を向上させることができる。もちろん基台１１の表面粗
さを調整し、その上その基台１１の上に中間層及び導電
膜１２を積層する場合では、より強力な導電膜１２と基
台１１の密着強度を得ることができる。

【００５０】次に導電膜１２について説明する。導電膜
１２としては、５０ｎＨ以下の微少インダクタンスを有
し、しかも８００ＭＨｚ以上の高周波信号に対してＱ値
が３０以上であり、しかも自己共振周波数が１〜６ＧＨ
ｚ程度のものが好ましい。この様な特性の導電膜１２を
得るためには、材料及び製法等を選択しなければならな
い。

【００５１】以下具体的に導電膜１２について説明す
る。導電膜１２の構成材料としては、銅，銀，金，ニッ
ケルなどの導電材料が挙げられる。この銅，銀，金，ニ
ッケル等の材料には、耐候性等を向上させために所定の
元素を添加してもよい。また、導電材料と非金属材料等
の合金を用いてもよい。構成材料としてコスト面や耐食
性の面及び作り易さの面から銅及びその合金がよく用い
られる。導電膜１２の材料として、銅等を用いる場合に
は、まず、基台１１上に無電解メッキによって下地膜を
形成し、その下地膜の上に電解メッキにて所定の銅膜を
形成して導電膜１２が形成される。更に、合金等で導電
膜１２を形成する場合には、スパッタリング法や蒸着法
で構成することが好ましい。

【００５２】また、本実施の形態では、導電膜１２に
１．２Ａ，１．６Ａ，２．０Ａそれぞれの電流を流し
て、自己発熱による上昇温度が２０℃以下となるように
形成した。このようになる様に導電膜１２を形成した理
由は、上昇温度が２０℃を超えると、導電膜１２の剥が
れや溶断などが発生し、素子の特性が劣化したり、ま
た、特に長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３をＬ１＝０．５〜１．８ｍｍ（好ましくは０．６〜１．６
ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）（なお、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの寸法誤差は０．
０２ｍｍ以下が好ましい。）のサイズを有するインダク
タンス素子は、一般に非常に小型の基板（パワーモジュ
ールなど）に搭載され、しかも大電流を流す回路などに
用いられるので、インダクタンス素子の近くに他の電子
部品などが配置される事があり、インダクタンス素子で
発生した熱によって他の電子部品に熱的なダメージを与
え、機器としての特性や劣化する事があることを見出し
たからである。インダクタンス素子の上昇温度とは溝１
３を形成している導電膜１２の部分の温度である。この
上昇温度は抵抗法や非接触の赤外線温度測定装置などに
よって行う。

【００５３】抵抗法は、例えば、室温（２０℃）にイン
ダクタンス素子を放置し、インダクタンス素子に所定の
電流を１０分〜１５分流す。この時素子温度が下がらな
いように空気流などが素子になるべく当たらないように
配慮することが好ましい。所定時間電流をインダクタン
ス素子に流した後に、インダクタンス素子の抵抗値を測
定する。一般に所定の金属及びその金属の膜厚などを特
定すれば、インダクタンス素子の導電膜１２の抵抗値と
導電膜１２の温度の関係は所定の関係になっているの
で、導電膜１２の抵抗値を測定すれば導電膜の自己発熱
による温度を測定できる。

【００５４】赤外線温度測定装置を用いる場合には、上
述と同じように、例えば、室温（２０℃）にインダクタ
ンス素子を放置し、インダクタンス素子に所定の電流を
１０分〜１５分流す。この時素子温度が下がらないよう
に空気流などが素子になるべく当たらないように配慮す
ることが好ましい。所定時間電流をインダクタンス素子
に流した後に、赤外線温度測定装置によって素子表面
（保護材１４の表面）から発生する赤外線を感知して、
温度を測定することができる。なお、赤外線温度測定装
置を用いる場合には、保護材１４の表面を測定していな
いので、多少の誤差は生じるもののほぼ、導電膜１２と
同じ温度であると推測される。

【００５５】以上の様に、導電膜１２に１．２Ａ，１．
６Ａ，２．０Ａそれぞれの電流を流して、自己発熱によ
る上昇温度が２０℃以下となるように形成する方法とし
て、例えば、導電膜１２として銅及び銅の合金及び銅に
微量の不純物が混じったものを用いた場合、導電膜１２
の膜厚を５０μｍ以上とすることが好ましい。なお、こ
の時、導電膜１２の成膜条件や構成材料の成分等によっ
て形成される導電膜１２の特性が異なることがあるの
で、多少の調整を行うことが好ましい。

【００５６】また、他の例として、銅単体及び銅を主成
分とする材料で膜を形成し、その膜に近接して更に電気
抵抗の小さな金等の膜を積層する構成にしてもよい。

【００５７】以上の具体例において、導電膜１２の直流
抵抗は５０ｍΩ以上となるように構成することによっ
て、確実に自己発熱を抑え、温度上昇を低減させること
ができる。

【００５８】更に、本実施の形態の様に、導電膜１２を
例えば銅などで構成し、その膜厚を厚くして自己発熱を
抑える場合（図９参照）、導電膜１２に形成される溝１
３の幅Ｋ１と溝１３と溝１３の間の導電膜１２の幅Ｋ２
は以下の関係を有する事が好ましい。

【００５９】２０μｍ＞Ｋ１＞１５μｍ２００μｍ＞Ｋ２＞１００μｍ特に前述の様に長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３をＬ１＝０．５〜１．８ｍｍ（好ましくは０．６〜１．６
ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．０ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）（なお、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれの寸法誤差は０．
０２ｍｍ以下が好ましい。）としたインダクタンス素子
とした場合、上述のＫ１，Ｋ２は上述の範囲とすること
によって、電気抵抗を小さくすることができ、しかも導
電膜１２に形成される溝１３を精度良く形成することが
でき、更に導電膜１２の膜厚を厚くした場合に確実に溝
１３を形成することができる。

【００６０】導電膜１２は単層で構成してもよいが、多
層構造としてもよい。すなわち、構成材料の異なる導電
膜を複数積層して構成しても良い。例えば、基台１１の
上に先ず銅膜を形成し、その上に耐候性の良い金属膜
（ニッケル等）を積層する事によって、やや耐候性に問
題がある銅の腐食を防止することができる。

【００６１】導電膜１２の形成方法としては、メッキ法
（電解メッキ法や無電解メッキ法など），スパッタリン
グ法，蒸着法等が挙げられる。この形成方法の中でも、
量産性がよく、しかも膜厚のばらつきが小さなメッキ法
がよく用いられる。

【００６２】導電膜１２の表面粗さは１μｍ以下が好ま
しく、更に好ましくは０．２μｍ以下が好ましい。導電
膜１２の表面粗さが１μｍを超えると、表皮効果によっ
て高周波でのＱ値が低下する。図１０は導電膜１２の周
波数とＱ値の関係を示すグラフである。図１０は下記の
様な実験を通して導き出された。まず、同じ大きさ同じ
材料同じ表面粗さで構成された基台１１の上に銅を構成
材料とする導電膜１２の表面粗さを変えて形成し、それ
ぞれのサンプルにて各周波数におけるＱ値を測定した。
図１０から判るように、導電膜１２の表面粗さが１μｍ
以上であれば高周波領域におけるＱ値が低くなっている
ことが判る。更に導電膜１２の表面粗さが０．２μｍ以
下であれば特に高周波領域におけるＱ値が、非常に高く
なっていることがわかる。

【００６３】以上の様に導電膜１２の表面粗さは、１．
０μｍ以下が良く、更に好ましくは、０．２μｍ以下と
することによって、導電膜１２の表皮効果を低減させる
ことができ、特に高周波におけるＱ値を向上させる事が
できる。

【００６４】更に導電膜１２と基台１１の密着強度は、
導電膜１２を形成した基台１１を４００℃の温度下に数
秒間放置した後に基台１１から導電膜１２がはがれない
程度以上であることが好ましい。素子を基板等に実装し
た際に、素子には自己発熱や他の部材からの熱が加わる
ことによって、素子に２００℃以上の温度が加わること
がある。従って、４００℃で基台１１からの導電膜１２
のはがれが発生しない程度の密着強度であれば、たとえ
素子に熱が加わっても、素子の特性劣化等は発生しな
い。

【００６５】次に保護材１４について説明する。保護材
１４としては、耐候性に優れた有機材料、例えばエポキ
シ樹脂などの絶縁性を示す材料が用いられる。また、保
護材１４としては、溝１３の状況等が観測できるような
透明度を有する事が好ましい。更に保護材１４には透明
度を有したまま、所定の色を有することが好ましい。保
護材１４に赤，青，緑などの、導電膜１２や端子部１
５，１６等と異なる色を着色する事によって、素子各部
の区別をする事ができ、素子各部の検査などが容易に行
える。また、素子の大きさ、特性、品番等の違いで保護
材１４の色を変えることによって、特性や品番等の異な
る素子を誤った部分に取り付けるなどのミスを低減させ
ることができる。

【００６６】また、保護材１４は、図１１に示すように
溝１３の角部１３ａと保護材１４の表面までの長さＺ１
が５μｍ以上となるように塗布することが好ましい。Ｚ
１が５μｍより小さいと特性劣化や放電などが発生し易
くなり素子の特性が大幅に劣化することが考えられる。
また、溝１３の角部１３ａは特に放電などが発生しやす
い部分であり、この角部１３ａ上に厚さ５μｍ以上の保
護材１４が形成されることが非常に好ましい。また、保
護材１４を形成した後に再びメッキを施して電極膜等を
形成することがあるが、角部１３ａ上に５μｍ以上の保
護材１４が形成されていないと、電極膜等が付着すると
不具合が生じる保護材１４上に電極膜等が形成されるこ
とになり、特性の劣化が生じる。

【００６７】なお、本実施の形態の様に導電膜１２を厚
く形成して、自己発熱等を抑える様にした場合、溝１３
の深さが非常に深くなり、保護材１４に凹凸が形成され
る事がある。例えば上述の様に導電膜１２を銅などの材
料で構成するとともに膜厚を５０μｍ以上とした場合、
溝１３の深さは８０μｍ〜１００μｍ程度に達するが、
このとき保護材１４を溝１３の上に形成すると、保護材
１４に大きな段差が生じることがある。この現象を詳細
に検討した結果、凹凸の段差が非常に大きいと、その凹
凸内に不要物が溜まって基板などに実装する際の衝撃に
よって、基板上にその不要物が落下して悪さをしたり、
同様に基板などに実装する際に、ノズルで保護材１４部
分を吸着するが、上述の様に凹凸が非常に大きいと、ノ
ズルで吸着できない場合があり、実装の確実性を得るこ
とはできない事が分かった。そこで、図９に示す凹凸の
段差Ｋ３を７０μｍ以下（好ましくは５０μｍ以下）と
すれば、不要物の付着やノズルの吸着ミスなどをかなり
の確率で抑制することができることを見出した。またこ
の段差の大きな凹凸を少なくする方法として、例えば保
護材の２度塗り等がある。この方法は、先ず薄く保護材
１４を塗布し、溝１３内に保護材１４を埋め込み、その
後に再度保護材１４を塗布済みの保護材１４の上に塗布
するものである。この様に保護材１４の塗布方法等を工
夫することによってたとえ、導電膜１２の膜厚を大きく
し、溝１３を深く形成しても、段差の大きな（Ｋ３が７
０μｍ以下）凹凸が保護材１４に形成される事はない。

【００６８】次に端子部１５，１６について説明する。
端子部１５，１６は、導電膜１２のみでも十分に機能す
るが、様々な環境条件等に順応させるために、多層構造
とすることが好ましい。

【００６９】図１２は端子部１５の断面図である。図１
２において、基台１１の端部１１ｂの上に導電膜１２が
形成されており、しかも導電膜１２の上には耐候性を有
するニッケル，チタン等の材料で構成される保護層３０
０が形成されており、更に保護層３００の上には半田等
で構成された接合層３０１が形成されている。保護層３
００は接合層と導電膜１２の接合強度を向上させるとと
もに、導電膜の耐候性を向上させることができる。本実
施の形態では、保護層３００の構成材料として、ニッケ
ルかニッケル合金の少なくとも一方とし、接合層３０１
の構成材料としては半田を用いた。保護層３００（ニッ
ケル）の厚みは２〜７μｍが好ましく、２μｍを下回る
と耐候性が悪くなり、７μｍを上回ると保護層３００
（ニッケル）自体の電気抵抗が高くなり、素子特性が大
きく劣化する。また、接合層３０１（半田）の厚みは５
μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、５μｍを下回ると半田
食われ現象が発生して素子と回路基板等との良好な接合
が期待できず、１０μｍを上回るとマンハッタン現象が
発生し易くなり、実装性が非常に悪くなる。

【００７０】以上の様に構成されたインダクタンス素子
は、特性劣化が無く、しかも、実装性及び生産性が非常
によい。

【００７１】以上の様に構成されたインダクタンス素子
について、以下その製造方法について説明する。

【００７２】まず、アルミナ等の絶縁材料をプレス成形
や押し出し法によって、基台１１を作製する。次にその
基台１１全体にメッキ法やスパッタリング法などによっ
て導電膜１２を形成する。次に導電膜１２を形成した基
台１１にスパイラル状の溝１３を形成する。溝１３はレ
ーザ加工や切削加工によって作製される。レーザ加工
は、非常に生産性が良いので、以下レーザ加工について
説明する。まず、基台１１を回転装置に取り付け、基台
１１を回転させ、そして基台１１の中央部１１ａにレー
ザを照射して導電膜１２及び基台１１の双方を取り除
き、スパイラル状の溝を形成する。このときのレーザ
は、ＹＡＧレーザ，エキシマレーザ，炭酸ガスレーザな
どを用いることができ、レーザ光をレンズなどで絞り込
むことによって、基台１１の中央部１１ａに照射する。
更に、溝１３の深さ等は、レーザのパワーを調整し、溝
１３の幅等は、レーザ光を絞り込む際のレンズを交換す
ることによって行える。また、導電膜１２の構成材料等
によって、レーザの吸収率が異なるので、レーザの種類
（レーザの波長）は、導電膜１２の構成材料によって、
適宜選択することが好ましい。

【００７３】溝１３を形成した後に、溝１３を形成した
部分（中央部１１）に保護材１４を塗布し、乾燥させ
る。

【００７４】この時点でも、製品は完成するが、特に端
子部１５，１６にニッケル層や半田層を積層して、耐候
性や接合性を向上させることもある。ニッケル層や半田
層は、メッキ法等によって保護材１４を形成した半完成
品に形成する。

【００７５】なお、本実施の形態は、インダクタンス素
子について説明したが、絶縁材料によって構成された基
台の上に導電膜を形成する電子部品でも同様な効果を得
ることができる。

【００７６】図１３及び図１４はそれぞれ本発明の一実
施の形態における無線端末装置を示す斜視図及びブロッ
ク図である。図１３及び図１４において、２９は音声を
音声信号に変換するマイク、３０は音声信号を音声に変
換するスピーカー、３１はダイヤルボタン等から構成さ
れる操作部、３２は着信等を表示する表示部、３３はア
ンテナ、３４はマイク２９からの音声信号を復調して送
信信号に変換する送信部で、送信部３４で作製された送
信信号は、アンテナを通して外部に放出される。３５は
アンテナで受信した受信信号を音声信号に変換する受信
部で、受信部３５で作成された音声信号はスピーカ３０
にて音声に変換される。３６は送信部３４，受信部３
５，操作部３１，表示部３２を制御する制御部である。

【００７７】以下その動作の一例について説明する。先
ず、着信があった場合には、受信部３５から制御部３６
に着信信号を送出し、制御部３６は、その着信信号に基
づいて、表示部３２に所定のキャラクタ等を表示させ、
更に操作部３１から着信を受ける旨のボタン等が押され
ると、信号が制御部３６に送出されて、制御部３６は、
着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ３３で受信
した信号は、受信部３５で音声信号に変換され、音声信
号はスピーカー３０から音声として出力されると共に、
マイク２９から入力された音声は、音声信号に変換さ
れ、送信部３４を介し、アンテナ３３を通して外部に送
出される。

【００７８】次に、発信する場合について説明する。ま
ず、発信する場合には、操作部３１から発信する旨の信
号が、制御部３６に入力される。続いて電話番号に相当
する信号が操作部３１から制御部３６に送られてくる
と、制御部３６は送信部３４を介して、電話番号に対応
する信号をアンテナ３３から送出する。その送出信号に
よって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号
がアンテナ３３を介し受信部３５を通して制御部３６に
送られると、制御部３６は発信モードに各部を設定す
る。即ちアンテナ３３で受信した信号は、受信部３５で
音声信号に変換され、音声信号はスピーカー３０から音
声として出力されると共に、マイク２９から入力された
音声は、音声信号に変換され、送信部３４を介し、アン
テナ３３を通して外部に送出される。

【００７９】上記で説明したインダクタンス素子（図１
〜図１２に示すもの）は、送信部３４や受信部３５の中
のフィルタ回路やマッチング回路及び電源等に用いられ
る高電流のパワーモジュールなどに用いられており、そ
の数は、一つの無線端末装置に数個〜４０個程度用いら
れている。上述の様なインダクタンス素子を用いること
によって、装置内に用いられ、大電流が流れる回路等を
構成する基板等を小型化できるので、他の部分への熱的
なダメージを低減させることができ、装置の安定した特
性を得ることができる。更に装置の小型化を行うことも
できる。

【００８０】

【発明の効果】本発明は、基台上に導電膜を形成し、そ
の導電膜に溝を形成したチップインダクタにおいて、
１．２Ａ，１．６Ａ及び２．０Ａのそれぞれの電流を流
した際に、温度上昇を２０℃以下となるように導電膜を
形成した事によって、大電流を流しても、素子の特性劣
化を防止できると共に、他の部品への熱的なダメージを
抑えることができる。

【００８１】また、無線端末装置において、上記インダ
クタンス素子を搭載したことによって、装置内部に用い
られる基板等を小型化できるので、装置の小型化を行う
ことができ、しかも他の部品への熱的なダメージを抑え
ることができるので、装置の性能及び特性の劣化を抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す側面図

【図３】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる導電膜を形成した基台の断面図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台を示す図

【図５】マンハッタン現象を示す側面図

【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の斜視図

【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さと剥がれ発生率を示し
たグラフ

【図８】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子に用いられる基台の表面粗さに対する周波数とＱ値
の関係を示すグラフ

【図９】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図１０】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子に用いられる導電膜の表面粗さに対する周波数と
Ｑ値の関係を示すグラフ

【図１１】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の保護材を設けた部分の側面図

【図１２】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の端子部の断面図

【図１３】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示す斜視図

【図１４】本発明の一実施の形態における無線端末装置
を示すブロック図

【図１５】従来のインダクタンス素子を示す側面図

【符号の説明】

１１基台１１ａ中央部１１ｂ，１１ｃ端部１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ角部１２導電膜１３溝１４保護材１５，１６端子部３０スピーカー３１操作部３２表示部３３アンテナ３４送信部３５受信部３６制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、前記基台上に形成された導電膜
と、前記導電膜に設けられた溝とを備えたインダクタン
ス素子であって、１．２Ａの電流を流したときに導電膜
の上昇温度が２０℃以下となるように導電膜を形成した
ことを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項２】１．６Ａの電流を流したときに導電膜の上
昇温度が２０℃以下となるように導電膜を形成したこと
を特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】２．０Ａの電流を流したときに導電膜の上
昇温度が２０℃以下となるように導電膜を形成したこと
を特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項４】導電膜を銅か若しくは銅の合金により構成
し、膜厚を５０μｍ以上とした事を特徴とする請求項
１，２，３いずれか１記載のインダクタンス素子。
【請求項５】導電膜に螺旋状の溝を形成するとともに、
溝と溝の間の導電膜の幅を１００μｍ〜１５０μｍと
し、溝の幅を１５μｍ〜２０μｍとした事を特徴とする
請求項１〜４いずれか１記載のインダクタンス素子。
【請求項６】導電膜に設けられた溝の上に保護材を設
け、前記保護材の凹凸の高低差を５０μｍ以下とした事
を特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項７】導電膜の直流抵抗を５０ｍΩ以下とした事
を特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項８】素子の長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３とした
ときにＬ１＝０．５〜１．８ｍｍＬ２＝０．２〜１．０ｍｍＬ３＝０．２〜１．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜７記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項９】基台の形状が、両端の断面が略正方形若し
くは略円形状である事を特徴とする請求項８記載のイン
ダクタンス素子。
【請求項１０】基台の両端部に端子電極を形成したこと
を特徴とする請求項８，９いずれか１記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項１１】音声を音声信号に変換する音声信号変換
手段と、電話番号等を入力する操作手段と、着信表示や
電話番号等を表示する表示手段と、音声信号を復調して
送信信号に変換する送信手段と、受信信号を音声信号に
変換する受信手段と、前記送信信号及び前記受信信号を
送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備え
た無線端末装置であって、受信手段及び送信手段を構成
するフィルタ回路やマッチング回路または、送信手段に
用いられるパワーモジュールを構成する部品として、請
求項１〜１０いずれか１記載のインダクタンス素子を用
いたことを特徴とする無線端末装置。