JPH11238624A

JPH11238624A - インダクタンス素子及び無線端末装置

Info

Publication number: JPH11238624A
Application number: JP10036964A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Kiyosue; 邦昭清末; Hiromi Sakida; 広実崎田; Mitsuo Kamimera; 光男上米良; Kenzo Isozaki; 賢蔵磯崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JP3283814B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、小型で、損失（高Ｑ値）が小さな
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上に形成された導電膜１２と、
導電膜１２に設けられた溝１３とを備えたインダクタン
ス素子であって、端子部１５，１６の表面と溝１３の端
部との距離Ｐと素子の長さをＬ１としたときに０≦Ｐ÷
Ｌ１≦０．１となるように構成した。

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１４は従来のインダクタンス素子を示
す側面図である。図１４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、ある程度のＱ値
を得ることができるものの、近年の様に携帯無線機器等
の電子機器の小型化及び高性能化または、電力の使用量
の削減等が求められてくると、前述のようなインダクタ
ンス素子では、十分な特性を得ることはできなかった。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、小型で、損失（高Ｑ値）が小さなインダクタンス素
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、基台上に設け
られた導電膜と、導電膜に設けられた溝と、基台に設け
られた端子部とを備えたインダクタンス素子であって、
端子部の表面と溝の端部との距離をＰ，素子の長さをＬ
１としたときに０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．１の関係を満たす構
成とした。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に係る発明は、基台と、
前記基台上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設けら
れた溝と、前記基台に設けられた端子部とを備えたイン
ダクタンス素子であって、前記端子部の表面と前記溝の
端部との距離をＰ，素子の長さをＬ１としたときに０≦
Ｐ÷Ｌ１≦０．１の関係を満たすことによって、小型で
あっても、Ｑ値を非常に大きくすることができ、損失の
小さなインダクタンス素子を得ることができる。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項２におい
て、０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．０５としたことによって、更に
Ｑ値を向上させることができる。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１，２にお
いて、溝を覆う保護材を設けたことによって、導電膜の
耐候性を向上させることができ、しかも端子部を明確に
決定させることができる。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項３におい
て、基台の両端面にそれぞれ端子部を設けたことによっ
て、回路基板に素子を実装する際に、素子の幅方向に半
田等のの接合材がはみ出ないので、高密度実装を行うこ
とができる。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項４におい
て、端子部の表面と保護材の端部間に距離Ｃ１を設けた
ことによって、接合材の付着面積を大きくすることがで
き、回路基板との接合強度を向上させることができる。

【００１３】請求項６に係る発明は、請求項４におい
て、端子部の表面上まで保護材を延在させたことによっ
て、広い範囲を保護材で保護することによって、耐候性
を向上させることができる。

【００１４】請求項７に係る発明は、請求項４におい
て、端子部の表面と保護材の端部表面とが略同一面とし
たことによって、付着面積を小さくせず、しかも保護材
による保護範囲も狭くすることはなく、両方の効果を十
分に満たすことができる。

【００１５】請求項８に係る発明は、請求項１〜７にお
いて、基台を角柱状としたことによって、基板上に実装
する際に素子の転げ等が発生せず、実装性を向上させる
ことができ、しかも、基台の形状がシンプルになるの
で、コスト面製造面で非常に有利になる。

【００１６】請求項９に係る発明は、請求項１〜８にお
いて、導電膜の表面粗さを１μｍ以下としたことによっ
て、更にＱ値の低下を防止できるので、更に高いＱ値を
有する素子を得ることができる。

【００１７】請求項１０に係る発明は、請求項１〜８に
おいて、基台の表面粗さを０．５μｍ以下としたことに
よって、更にＱ値の低下を防止できるので、更に高いＱ
値を有する素子を得ることができる。

【００１８】請求項１１に係る発明は、請求項１〜８に
おいて、長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたときに、Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍＬ２＝０．２〜１．５ｍｍＬ３＝０．２〜１．５ｍｍのサイズを有することによって、小型で、しかも素子折
れ等が発生に難いので、実装性にも優れ、しかも非常に
小さな回路基板を構成できる。

【００１９】請求項１２に係る発明は、断面略正方形状
の角柱状体をなす基台と、前記基台上に設けられた導電
膜と、前記導電膜に設けられ、前記基台の側面に設けら
れたスパイラル状の溝と、前記基台の両端面にそれぞれ
設けられた一対の端子部と、前記溝を覆うように前記基
台の側面に設けられた保護材とを備え、前記端子部の表
面と前記溝の端部との距離Ｐと素子の長さをＬ１とした
ときに０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．１となるように構成したこと
によって、高いＱ値を得ることができしかも実装性，耐
候性が向上し、コスト面及び製造面で非常に有利にな
る。

【００２０】請求項１３に係る発明は、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、発
信回路，フィルタ回路，アンテナ部及び各段とのマッチ
ング回路周辺部等の高いＱを必要とする箇所の少なくと
も一つに請求項１〜１２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、装置内部の基板等を小型
化でき、しかもＱ値が高いので、損失が非常に小さくな
るので、電力の削減を行うことができ、長時間の動作を
行うことができる。

【００２１】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。

【００２２】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断面
図である。

【００２３】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たり、レジストなど
を用いた選択的エッチングによって形成されている。１
４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はそれぞれ基台１１の端面
上にそれぞれ端子電極が形成された端子部で、端子部１
５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。

【００２４】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
し、しかも非常に高いＱ値（３５以上）を有しており、
その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。

【００２５】Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍ（好ましくは
０．６〜１．６ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ（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。）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きない。また、Ｌ１が２．１ｍｍ
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１．５ｍ
ｍ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。

【００２６】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。

【００２７】まず、基台１１の形状について説明する。
基台１１は角柱状もしくは円柱状とすることが好まし
く、図１，２に示す様に基台１１を角柱状とすることに
よって、実装性を向上させることができ、素子の転がり
等を防止できる等の効果を有する。また、基台１１を角
柱状とする中でも特に四角柱状とすることが非常に実装
性や、素子の回路基板上での位置決めを容易にする。な
お、更に好ましくは底面が正方形の直方体とすることが
更に実装性等を向上させることができる。更に、基台１
１を角柱状とすることによって構造が非常に簡単になる
ので、生産性がよく、しかもコスト面が非常に有利にな
る。

【００２８】また、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。

【００２９】また、図２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示す側面図を図３に示す。
図３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２０１，２０２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２０
１，２０２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１５）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８０μ
ｍ（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８０μ
ｍ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Ｚ
２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】次に基台１１の面取りについて図４を用い
て説明する。図４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１１を示す斜視図であ
る。

【００３２】基台１１の角部１１ｂ，１１ｃには面取り
が施されており、その面取りした角部１１ｂ，１１ｃの
それぞれの曲率半径Ｒ１及び角部１１ａ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１１ｂ，１１ｃ
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１１ｂ，１１ｃ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
ｂ，１１ｃ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１１ａにバリなどが発生し
やすく、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：１０¹³Ωｍ以上（好ましく
は１０¹⁴Ωｍ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］比誘電率：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１０¹³Ωｍ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があるが、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
５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表面粗さと剥がれ発生率を示したグ
ラフである。図５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６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０．５μ
ｍ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０．５
μｍ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、図４に示す様に、表面粗さは、端面
１１ｄ，１１ｅと側面１１ｆ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の範囲内で端面１１ｄ，１１ｅの平均表面
粗さを側面１１ｆの平均表面粗さよりも小さくすること
が好ましい。端面１１ｄ，１１ｅ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の表面粗さを側面１１ｆ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、側面１１ｆ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よりも側面１１ｆ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】この様に側面１１ｆと端面１１ｄ，１１ｅ
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、８００ＭＨｚ以上の高周波信号に対して
Ｑ値が３５以上であり、しかも自己共振周波数が１〜６
ＧＨｚ程度のものが好ましい。この様な特性の導電膜１
２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＝０．５〜２．１ｍｍ（好ましくは０．６〜１．６
ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ（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以下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、導電膜１２に形成される溝１３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＝０．５〜２．１ｍｍ（好ましくは０．６〜１．６
ｍｍ）Ｌ２＝０．２〜１．５ｍｍ（好ましくは０．３〜０．８
ｍｍ）Ｌ３＝０．２〜１．５ｍｍ（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７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導電膜１
２の周波数とＱ値の関係を示すグラフである。図７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７から判るように、導電膜１２の表面粗さが１μ
ｍ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８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。Ｚ１
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】また、図２に示す様に端子部１５，１６の
表面と保護材１４の間にＣ１の隙間が設けられているこ
とがある。この場合少しでも、インダクタンス素子の端
子部１５，１６における半田等の接合材の付着面積を広
くすることができ、回路基板等との接合強度を向上させ
ることができる。また、素子の腐食等を更に強化する必
要がある場合には、保護材１４が端子部１５，１６の表
面上に迫り出したように（端子部１５，１６の一部を保
護材１４が覆うように）設けることが好ましい。また、
接合材との付着面積広くし、耐候性を向上させるという
２つの効果の双方をほしい場合には、Ｃ１＝０（保護材
１４の端面と端子部１５，１６の表面が略同一面）とす
ることが好ましい。

【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９は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１５の断面図である。図９にお
いて、基台１１の端部１１ｄ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３００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３００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５μｍ〜１
０μｍ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。なお、保護層３００
は耐候性を要求しない場合には設けなくても良い。

【００７０】次に溝１３の端部と端子部１５，１６間の
関係について説明する。図１０は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である。
図１０において、端子部１５の表面１５ｚ（端子電極状
に形成された端子電極の表面と同じ）と溝１３の端部１
３ｚ間の距離Ｐは、前述のインダクタンス素子の長さＬ
１を用いて下記の範囲であることが好ましい。

【００７１】０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．１（好ましくは０≦Ｐ
÷Ｌ１≦０．０５）以上の様な構成によって、インダクタンス素子のＱ値の
劣化を極めて小さくすることができ、インダクタンス素
子のＱ値を非常に大きなものにすることができる。具体
的に説明するとＰ÷Ｌ１＝０の時は、溝１３は端子部１
５の表面まで達しており、Ｐ÷Ｌ２＝０．１の時は、例
えば素子の長さＬ１が１ｍｍのものの場合、溝１３の端
部１３ｚと端子部１５の表面１５ｚ間の間隔は０．１ｍ
ｍとなる。

【００７２】図１１はＰ÷Ｌ１とＱ値の関係を示したグ
ラフである。図１１において、Ｐ÷Ｌ１が０．１を超え
ると、Ｑ値がＰ÷Ｌ１が０の時に比較して、Ｑ値の劣化
が１０％以上劣化してしまい、高Ｑ値のインダクタンス
素子を得ることはできない。また、Ｐ÷Ｌ１が０．０５
以下であると、ほとんどＱ値の劣化を起こしていない
で、非常に高Ｑ値のインダクタンス素子を得ることがで
きる。なお、図１１中に示すＡはＬ１＝１．６ｍｍ，Ｌ
２＝Ｌ３＝０．８ｍｍサイズの素子のＱ値とＰ÷Ｌ１の
関係を示しており、ＢはＬ１＝１．０ｍｍ，Ｌ２＝Ｌ３
＝０．５ｍｍサイズ素子のＱ値とＰ÷Ｌ１の関係を示し
ている。

【００７３】なお、端子部１６側についても端子部１６
の表面と端子部１６側の溝１３の端部との距離は、前述
と同じ様な構成にすることが好ましく、端子部１５，１
６と溝１３の端部の双方の関係を上述の様な関係にする
ことによって、非常に高Ｑ値のインダクタンスを得るこ
とができる。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】溝１３を形成した後に、溝１３を形成した
部分に保護材１４を塗布し、乾燥させる。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】図１２及び図１３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１２及び図１３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ー３
０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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】上記で説明したインダクタンス素子（図１
〜図１１に示すもの）は、発信回路，フィルタ回路，ア
ンテナ部及び各段とのマッチング回路周辺部等の高いＱ
を必要とする箇所の少なくとも一つに用いられ、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、装置内部の基板等を小型化でき、しかもＱ値が高
いので、損失が非常に小さくなるので、電力の削減を行
うことができ、長時間の動作を行うことができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明は、基台上に設けられた導電膜
と、導電膜に設けられた溝と、基台に設けられた端子部
とを備えたインダクタンス素子であって、端子部の表面
と溝の端部との距離をＰ，素子の長さをＬ１としたとき
に０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．１の関係を満たす構成としたこと
によって、小型で高いＱ値を得ることができる。

【００８４】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、装置内部の基板
等を小型化でき、しかもＱ値が高いので、損失が非常に
小さくなるので、電力の削減を行うことができ、長時間
の動作を行うことができる。

【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
素子を示す側断面図

【図３】マンハッタン現象を示す側面図

【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の斜視図

【図５】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表面粗さに対する周波数とＱ値
の関係を示すグラフ

【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８】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９】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１０】本発明の一実施の形態におけるインダクタン
ス素子の部分拡大図

【図１１】Ｐ÷Ｌ１とＱ値の関係を示したグラフ

【図１２】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１３】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１４】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

フロントページの続き (72)発明者磯崎賢蔵大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、前記基台上に設けられた導電膜
と、前記導電膜に設けられた溝と、前記基台に設けられ
た端子部とを備えたインダクタンス素子であって、前記
端子部の表面と前記溝の端部との距離をＰ，素子の長さ
をＬ１としたときに０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．１の関係を満た
すことを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項２】０≦Ｐ÷Ｌ１≦０．０５としたことを特徴
とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】溝を覆う保護材を設けたことを特徴とする
請求項１，２いずれか１記載のインダクタンス素子。
【請求項４】基台の両端面にそれぞれ端子部を設けたこ
とを特徴とする請求項３記載のインダクタンス素子。
【請求項５】端子部の表面と保護材の端部間に距離Ｃ１
を設けたことを特徴とする請求項４記載のインダクタン
ス素子。
【請求項６】端子部の表面上まで保護材を延在させたこ
とを特徴とする請求項４記載のインダクタンス素子。
【請求項７】端子部の表面と保護材の端部表面とが略同
一面となることを特徴とする請求項４記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項８】基台を角柱状とした事を特徴とする請求項
１〜７いずれか１記載のインダクタンス素子。
【請求項９】導電膜の表面粗さを１μｍ以下としたこと
を特徴とする請求項１〜８いずれか１記載のインダクタ
ンス素子。
【請求項１０】基台の表面粗さを０．５μｍ以下とした
ことを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載のインダ
クタンス素子。
【請求項１１】長さＬ１，幅Ｌ２，高さＬ３としたとき
に、Ｌ１＝０．５〜２．１ｍｍＬ２＝０．２〜１．５ｍｍＬ３＝０．２〜１．５ｍｍのサイズを有する事を特徴とする請求項１〜８いずれか
１記載のインダクタンス素子。
【請求項１２】断面略正方形状の角柱状体をなす基台
と、前記基台上に設けられた導電膜と、前記導電膜に設
けられ、前記基台の側面に設けられたスパイラル状の溝
と、前記基台の両端面にそれぞれ設けられた一対の端子
部と、前記溝を覆うように前記基台の側面に設けられた
保護材とを備え、前記端子部の表面と前記溝の端部との
距離Ｐと素子の長さをＬ１としたときに０≦Ｐ÷Ｌ１≦
０．１となるように構成したことを特徴とするインダク
タンス素子。
【請求項１３】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、発信回路，フィルタ回路，ア
ンテナ部及び各段とのマッチング回路周辺部等の高いＱ
を必要とする箇所の少なくとも一つに請求項１〜１２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。