JPH1141003A

JPH1141003A - 磁気結合回路部品

Info

Publication number: JPH1141003A
Application number: JP19540197A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はＭＭＩＣの小型化等を目的とするもの
であり磁気回路結合部品の形状を小型化するとともに、
ＭＭＩＣ内部で使用するバンドパスフィルタを構成する
に十分な磁気結合量が得られる磁気結合回路部品の構造
を提供することを目的とする。【解決手段】複数の渦巻状導体パターンを基板上で近接
配置し、磁気結合回路部品を構成し、前記渦巻状導体パ
ターンにおける近接する側方向の導体パターン間隔を他
の部分と比較して狭くして磁気結合回路部品を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、自動車
電話等の無線機器の回路部において利用される、ＭＭＩ
Ｃ（ＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃＭｉｃｒｏｗａｖｅＩｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等のＩＣ部品の回路
中に使用される磁気結合回路部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気結合回路部品は、例えばＭＭＩＣ中
でバンドパスフィルタ機能を持たせる場合、その構成素
子として用いられる。ＭＭＩＣで使用されるバンドパス
フィルタ部は例えば図７に示すような等価回路の形態を
とっている。

【０００３】図７に示すバンドパスフィルタは２つの入
出力端子と第１の共振器Ｑ１および第２の共振器Ｑ２を
含み、一方の入出力端子は第１の共振器Ｑ１の一端とコ
ンデンサＣ３を介して接続されており、第１の共振器Ｑ
１の他端は接地されている。また、他方の入出力端子は
第２の共振器Ｑ２の一端とコンデンサＣ４を介して接続
されており、第２の共振器Ｑ２の他端は接地されてい
る。共振器Ｑ１は並列に接続されたインダクタＬ１とコ
ンデンサＣ１からなり、共振器Ｑ２は並列に接続された
インダクタＬ２とコンデンサＣ２からなる。また、これ
らのインダクタＬ１とインダクタＬ２は磁気結合度Ｍで
結合され、磁気結合回路部品を形成している。さらに、
２つの入出力端子はそれぞれコンデンサＣ５を介して接
続されている。

【０００４】１ＧＨｚもしくはそれ以上の周波数帯域で
使用される積層構造のバンドパスフィルタが有する磁気
結合回路部品は、特開平６−６１０４号公報や、特開平
６−６１０５号公報に示されているように、２本のマイ
クロストリップラインを並べて、その形状と位置関係に
より必要とする磁気結合度を確保し、バンドパスフィル
タを構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】マイクロストリップラ
インを並べて、その形状や位置関係により磁気結合度を
確保し磁気結合回路部品を構成すると、前記マイクロス
トリップラインのライン長により磁気結合回路部品を構
成するインダクタ部分のインダクタンスを確保している
ため、必要なインダクタンスを得るためにマイクロスト
リップラインは、一定の長さ以上であることが要求され
る。すなわち、磁気回路部品には必然的に一定以上の大
きさが必要となり、市場の大きな要求である小型化を妨
げる大きな要因となってる。特に小型化を追求するＭＭ
ＩＣではデザイン上の大きな課題となっている。

【０００６】市場要求である小型化を満足させる方法と
して、前記マイクロストリップラインを包含する誘電体
の比誘電率を高くする方法がある。しかし、過剰に高い
誘電率の材料を使用するとマイクロストリップラインに
寄生する接地容量が増加し、マイクロストリップライン
のラインインピーダンスが低下し、バンドパスフィルタ
ーの設計が困難となる。また、前記接地容量を低下させ
るためにはマイクロストリップラインの導体パターンと
接地電極の間隔を大きくすればよいが、磁気結合回路部
品を構成している部分が厚くなり全体の形状が大きくな
って、小型化のニーズに対応することができないばかり
か、マイクロストリップラインの導体パターンと接地電
極の間に高調波モードが生じやすくなるためバンドパス
フィルタの特性を悪化させることとなる。

【０００７】さらに、ＭＭＩＣにおける導体パターンの
展開は基板表面での配線が中心となるため、積層構造の
立体的配線をすることは困難である。

【０００８】本発明はこれらの不都合に鑑みて創案され
たものであり、磁気結合回路部品の形状を小型化すると
ともに、バンドパスフィルタを構成するに十分な磁気結
合量が得られる磁気結合回路部品の構造を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであり、以下の諸事項を特徴
とするものである。即ち、（１）基板面上に構成された複数の渦巻状導体パターン
からなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上で互い
に近接配置された磁気結合回路部品であって、近接配置
された各々の渦巻状導体パターンが近接する側の前記渦
巻状導体パターンを形成する導体パターン間隔は、他の
側の前記導体パターン間隔と比較して狭いことを特徴と
する磁気結合回路部品である。

【００１０】（２）基板面上に構成された複数の渦巻状
導体パターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは
基板上で互いに近接配置された磁気結合回路部品であっ
て、近接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接す
る側に各渦巻状導体パターンの一方の端部を設け、かつ
前記渦巻状パターンの近接する側に沿って渦巻状パター
ンを配置することを特徴とする磁気結合回路部品であ
る。

【００１１】（３）基板面上に構成された複数の渦巻状
導体パターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは
基板上で互いに近接配置された磁気結合回路部品であっ
て、近接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接す
る側に、各渦巻状導体パターンが有する巻始め部および
巻終わり部双方の端部を設け、かつ前記渦巻状パターン
の近接する側に沿って前記双方の端部近傍の導体パター
ンを配置することを特徴とする磁気結合回路部品であ
る。

【００１２】（４）基板面上に構成された複数の渦巻状
導体パターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは
基板上で互いに近接配置された磁気結合回路部品であっ
て、近接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接す
る側は他の側と比して大となることを特徴とする磁気結
合回路部品である。

【００１３】（５）前記渦巻状導体パターンの形状は略
円形であることを特徴とする（１）乃至（４）記載の磁
気結合回路部品である。

【００１４】（６）使用周波数帯域の下限が少なくとも
１ＧＨｚであることを特徴とする（１）乃至（５）記載
の磁気結合回路部品である。

【００１５】（７）基板面上に構成された複数の渦巻状
導体パターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは
基板上で互いに近接配置された磁気結合回路部品であっ
て、前記複数の渦巻状導体パターンは、フォトリソグラ
フィー技術にて形成されたことを特徴とする（１）乃至
（６）記載の磁気結合回路部品。

【００１６】

【発明の実施の形態】通常、複数の渦巻状導体パターン
を近接配置し磁気結合回路部品を構成しても、前記複数
の渦巻状導体パターンの間で十分な磁気結合を得ること
は困難である。そのため、本発明にかかる磁気結合回路
部品は、基板面上に構成された複数の渦巻状導体パター
ンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上で互
いに近接配置され、近接配置された各々の渦巻状導体パ
ターンが近接する側の前記渦巻状導体パターンを形成す
る導体パターン間隔を、他の側の前記導体パターン間隔
と比較して狭く構成している。渦巻状導体パターンに高
周波エネルギーを印加すると、該渦巻状導体パターンの
上部および下部の空間に高周波磁気エネルギーが発生
し、近接配置した他の渦巻状導体パターンに前記磁気エ
ネルギーを伝達する。

【００１７】このとき、前記渦巻状導体パターンの導体
間隔が均等であると、渦巻状導体パターンに発生する磁
気エネルギーは渦巻状導体パターンの全周にわたって均
等に分布するので、全ての側の磁束密度は均一となる。
しかし、渦巻状導体パターンの、任意に指定する一側の
導体パターン間隔を他の側の導体パターン間隔に比して
狭くすると、渦巻状導体パターンから発生する磁気エネ
ルギーの分布に偏りが生じ、渦巻状導体パターン間隔を
狭くした側の磁束密度を他の側の磁束密度より大きくす
ることができる。

【００１８】すなわち、第１の渦巻状導体パターンの導
体パターン間隔を狭くした側に第２の渦巻状導体パター
ンを近接配置すれば、第１の渦巻状導体パターンから発
生する磁気エネルギーは第２の渦巻状導体パターンの側
に偏って分布し、第１の渦巻状導体パターンと第２の渦
巻状導体パターンの磁気結合が向上することとなって磁
気結合回路部品の特性が向上することとなる。

【００１９】また、本発明に係る磁気結合回路部品は、
基板状に近接配置された複数の渦巻状導体パターンは相
互に磁気結合をとっているが、第１の渦巻状導体パター
ンから発生する磁束は、渦巻を構成する導体パターンの
本数が１本でも多い側に偏る傾向にある。即ち、前記側
の磁束密度が高くなる。したがって、前記第１の渦巻状
導体パターンの巻始めまたは巻終わりを構成する第１の
渦巻状導体パターン端部の双方または一方を、第２の渦
巻状導体パターンと近接配置される側に配置し、前記端
部近傍の導体パターンを第１および第２の渦巻状導体パ
ターンが近接する側に沿って設けることによって、第１
の渦巻状導体パターンと第２の渦巻状導体パターンの磁
気結合が向上することも可能である。

【００２０】さらに、前記第１および第２の渦巻状導体
パターンは、互いに近接する部分が長いほど磁気結合度
を向上することができるので、近接配置された渦巻状導
体パターンの近接する側を他の側と比して大きくする
と、磁気結合回路部品の特性が向上することとなる。

【００２１】また、本発明に係る磁気結合回路部品で動
作するような高周波帯の高周波電流は、導体パターンを
流れる際、角張った部分に集中して流れる傾向を有して
いるので、高いＱを得るためには導体パターンを略円形
として滑らかな渦巻パターンを構成する必要がある。前
記構成の渦巻パターンとすることにより、導体パターン
の一部分に高周波電流が集中することを回避して、信号
損失を低減させることが可能となり、Ｑの高い磁気結合
回路部品を得ることができる。

【００２２】前記渦巻状導体パターンは基板の上部に構
成され、インダクタンスも比較的小さいので１ＧＨｚ以
上の高周波領域で用いることが望ましい。しかし、高周
波領域における磁気結合回路部品を構成するためには、
インダクタンスの精度を上げる必要があり、そのために
は高度な寸法精度が渦巻状導体パターンに要求される。
このような高精度の渦巻状導体パターンを安定して構成
するためには、基板表面全体に導体膜を形成した後、エ
ッチングレジストで目的の導体パターンを形成し、残り
の導体膜をエッチングして導体パターンを形成するフォ
トリソグラフィー技術を使うことが望ましい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る磁気結合回路部品の実施
例を図面に基づいて説明する。

【００２４】図１は本発明に係る磁気結合回路部品の第
１の実施例である。基板１上に３回巻回した２つの渦巻
状の導体パターン２，５が形成され、前記２つの渦巻状
導体パターンの巻始め２−１，５−１と巻終わり２−
２、５−２は２つの渦巻状の導体パターン２，５の近接
する側に配置され、巻終わり２−２，５−２の端子を外
部に引き出すために絶縁層８を前記渦巻状導体パターン
の上部に形成し、該絶縁層上に導体パターン４，７を形
成してスルーホール３，６を用いて前記巻終わり２−
２、５−２と接続している。

【００２５】図２および図３は、前記第１の実施例に示
す磁気結合回路部品の詳細な説明図である。

【００２６】図２に示すように、２つの渦巻状導体パタ
ーン２，５は互いに近接配置されているが、近接する部
分を長くするため、渦巻状導体パターン２，５の互いに
近接配置する側の導体パターンを直線状のパターンと
し、それ以外の部分の導体パターンを高周波損失が低減
するよう略円弧状のパターンとして、全体として角部が
無く滑らかな曲線形状としている。また、相対的に近接
する部分を他の部分と比して長くするため、渦巻状導体
パターン２，５の近接する寸法１０，１２を渦巻状導体
パターン２，５の近接する部分と垂直な寸法１１、１３
と比較して大きくしている。

【００２７】また、前記２つの渦巻状導体パターン２，
５のそれぞれの巻始め２−１，５−１と巻終わり２−
２、５−２は２つの渦巻状の導体パターン２，５の近接
する側方向に配置されている。即ち、図２から明らかな
ように、近接する側の導体パターン数は４本であり、他
の近接しない部分の導体パターン数は３本となって、近
接する側の磁束密度を大きくすることができる。

【００２８】さらに、図３に示すように、２つの渦巻状
導体パターン２，５が互いに近接配置されている側の導
体パターン間隔１４，１６を、他の近接しない部分の導
体パターン間隔１５，１７と比べて小さく設定し、近接
する側の磁束密度をさらに大きくすることができる。

【００２９】ここで、前記渦巻状導体パターンの巻回数
は３回に限定されるものではない。また、渦巻状導体パ
ターンについても平面上の渦巻状導体パターンに限定さ
れるものではなく多層化した渦巻状導体パターン等であ
っても良い。本実施例に示すように、本発明に係る磁気
結合回路部品は基板上の２つの渦巻状導体パターンを、
その周囲の空間を用いて磁気結合させるため、１ＧＨｚ
以下の低い周波数帯では、前記渦巻状導体パターンの有
するインピーダンスが小さすぎて回路部品として動作さ
せることが困難である。しかし、１ＧＨｚ以上の帯域で
あれば回路部品として動作させるに十分なインピーダン
スを有することができる。

【００３０】しかし、高周波帯域で使用するためには回
路部品が有するインピーダンス等の回路定数を高精度に
設定する必要があるが、そのためには形成する導体パタ
ーンの成型精度を充分に上げる必要がある。

【００３１】そのため、フォトリソグラフィー技術を用
いることが望ましい。

【００３２】即ち、基板１は半導体基板、あるいはセラ
ミック基板を用い、該基板１のほぼ全面に導体膜をスパ
ッタリング、蒸着、メッキによって形成する。またセラ
ミック基板の場合は、導体ペーストの焼き付けによる導
体膜の形成も可能である。これらの方法を用いて導体膜
を形成し、該導体膜にはフォトレジストを塗布する。そ
して目的とする渦巻状パターンの形成されているフォト
マスクを透して前記フォトレジストが塗布された面を露
光し、露光箇所以外の部分のフォトレジストを除去して
前記導体膜の面を露出させる。次に、導体部をエッチン
グして渦巻状導体パターンを完成させる。

【００３３】前記フォトリソグラフィー技術によって高
精度に導体パターンを形成できるため、精度の高い回路
定数を得ることが可能となり、高周波領域で動作する回
路部品であっても安定に動作させることができる。

【００３４】ここで、本発明に係る磁気結合回路部品を
用いて図６に示す回路構成のバンドパスフィルタを作成
し、該バンドパスフィルタの周波数特性を図４（ａ）に
示す。一方、磁気結合回路部品に係る渦巻状導体パター
ンを図４（ｃ）に示すような角形構造としたバンドパス
フィルタの周波数特性を図４（ｂ）に示す。

【００３５】前記周波数特性を比較すると、本発明に係
る磁気結合回路部品を用いたバンドパスフィルタの通過
帯域である１９００ＭＨｚでの挿入損失は図４（ａ）か
らわかるように０．８ｄＢであるが、渦巻状導体パター
ンを角形構造としたバンドパスフィルタの１９００ＭＨ
ｚにおける挿入損失は図４（ｂ）からわかるように１．
４ｄＢであり、本発明に係る磁気回路結合部品を用いた
バンドパスフィルタと比較して０．６ｄＢ特性が悪化し
ていることがわかる。

【００３６】図４（ａ）（ｂ）に示される測定結果から
図６に示す等価回路に基づき、相互インダクタンスＭを
求めると、本発明に係る磁気結合回路部品の相互インダ
クタンスＭ１は０．２１ｎＨであるが、渦巻状導体パタ
ーンを角形構造とした磁気結合回路部品の相互インダク
タンスＭ２は０．１６ｎＨとなり、本発明に係る磁気結
合回路部品は磁気的な結合が強いことがわかる。

【００３７】前記第１の実施例の磁気結合回路部品が有
する、２つの渦巻状導体パターンは対称略同一形状であ
ることが好ましいが、非対称であっても良い。

【００３８】また、実施例１は渦巻状導体パターンを２
個用いているが、図５、図６に示すようには２個以上の
渦巻状導体パターン配置して磁気結合させ、磁気結合回
路部品を構成しても良い。この場合、近接しあう渦巻状
導体パターンは実施例１に示す構造をもつことが必要で
ある。

【００３９】さらに本発明に係る磁気回路結合部品は単
体としての部品として使用することも可能であり、他の
部品を同一の基板上で構成し、複合化した回路部品の一
部として使用しても良い。

【００４０】

【発明の効果】基板上で、小型で十分な磁気結合が得ら
れる磁気結合回路部品を構成することができるため、市
場ニーズに対応できるＭＭＩＣを構成することができ
る。また、基板上で同時に２つ以上の渦巻型導体パター
ンを同一の工程で形成することができるため、インピー
ダンス等の回路定数が安定し量産品の特性が安定する。
さらにフォトリソグラフィ技術を用いて作成することが
可能であり、渦巻状パターンであるため小型で高安定な
磁気結合回路部品を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気回路結合部品の第１の実施例
の斜視図

【図２】第１の実施例の平面図

【図３】第１の実施例の断面図

【図４】（ａ）本発明に係る磁気回路結合部品を用いた
バンドパスフィルタの周波数特性（ｂ）従来の磁気回路結合部品を用いたバンドパスフィ
ルタの周波数特性（ｃ）従来の磁気回路結合部品の平面図

【図５】第２の実施例の平面図

【図６】第３の実施例の平面図

【図７】バンドパスフィルタの等価回路

【符号の説明】

１基板２．５渦巻状導体パターン８絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板面上に構成された複数の渦巻状導体パ
ターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上
で互いに近接配置された磁気結合回路部品であって、近
接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接する側の
前記渦巻状導体パターンを形成する導体パターン間隔
は、他の側の前記導体パターン間隔と比較して狭いこと
を特徴とする磁気結合回路部品。
【請求項２】基板面上に構成された複数の渦巻状導体パ
ターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上
で互いに近接配置された磁気結合回路部品であって、近
接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接する側に
各渦巻状導体パターンが有する一方の端部を設け、かつ
前記渦巻状パターンの近接する側に沿って前記端部近傍
の導体パターンを配置することを特徴とする磁気結合回
路部品。
【請求項３】基板面上に構成された複数の渦巻状導体パ
ターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上
で互いに近接配置された磁気結合回路部品であって、近
接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接する側
に、各渦巻状導体パターンが有する巻始め部および巻終
わり部双方の端部を設け、かつ前記渦巻状パターンの近
接する側に沿って前記双方の端部近傍の導体パターンを
配置することを特徴とする磁気結合回路部品。
【請求項４】基板面上に構成された複数の渦巻状導体パ
ターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上
で互いに近接配置された磁気結合回路部品であって、近
接配置された各々の渦巻状導体パターンが近接する側は
他の側と比して大となることを特徴とする磁気結合回路
部品。
【請求項５】前記渦巻状導体パターンの形状は略円形で
あることを特徴とする請求項１乃至４記載の磁気結合回
路部品。
【請求項６】使用周波数帯域の下限が少なくとも１ＧＨ
ｚであることを特徴とする請求項１乃至５記載の磁気結
合回路部品。
【請求項７】基板面上に構成された複数の渦巻状導体パ
ターンからなり、該複数の渦巻状導体パターンは基板上
で互いに近接配置された磁気結合回路部品であって、前
記複数の渦巻状導体パターンは、フォトリソグラフィー
技術にて形成されたことを特徴とする請求項１乃至６記
載の磁気結合回路部品。