JP2002359117A - 高周波用コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｑ特性の向上及びＱ特性の安定した量産が可
能な高周波用コイルを提供する。 【解決手段】 高周波用コイル１を、線径Ｌが０．１ｍ
ｍの銅線材１０と、膜厚ｔが３μｍの銀膜２０と、この
銀膜２０に被覆された絶縁体１０２とで形成した。具体
的には、銅線材１０は、螺旋状に巻回されたターン数５
の巻回部１１と、巻回部１１の両端から略直状に延出し
た接続端子部１２，１３とを有しており、銀膜２０は、
銅線材１０の巻回部１１の表面全面に、銀を電解又は無
電解メッキすることにより形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、携帯電話などの
回路部品に用いられる高周波用コイルに関し、特に、Ｑ
（Quality factor）特性を飛躍的に向上させた高周波用
コイルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高周波電流を使用する携帯電話
内には、発振回路やフィルタなどに用いられる高周波用
コイルが多数組み付けられている。図１１は、従来の高
周波用コイルを一部破断して示す正面図であり、図１２
は巻回部分の断面図である。図１１及び図１２に示すに
示す高周波用コイル１００は、延性に優れた銅線１０１
の外側全面を絶縁体１０２で被覆した後、この線材を図
示しない巻線機で所定ターン数だけ螺旋状に巻回した構
造になっている。これにより、銅線１０１の優れた導電
性と高周波特性とを利用して、高周波用コイル１００の
電気的特性の向上を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の高周波用コイルでは、次のような問題がある。
高周波を使用する携帯電話等のモバイル端末は、近年、
その小型化が進むと同時に、使用される高周波の周波数
も１ＧＨｚ（ギガヘルツ）を越えるようになってきてい
る。上記高周波用コイル１００をこのような機器に設け
ると、高周波電流の表皮効果が高周波用コイル１００に
現れる。この表皮効果は高周波電流の周波数が大きくな
るに従って顕著になる。そして、高周波用コイル１００
の銅線１０１の線径が小さいと、そのＱ特性が低下す
る。しかも、銅線１０１内を流れる高周波電流の一部が
銅線１０１の中心側に向かって流れて、銅線１０１の外
周側の電流が減衰すると考えられ、この結果、高周波用
コイル１００のＱ特性が著しく低下してしまう。

【０００４】このように、従来の高周波用コイル１００
では、銅線１０１の線径が小さくなり、しかも、使用さ
れる高周波電流の周波数が増加するに従って、そのＱ特
性が劣化し、高周波用コイル１００全体の性能が不安定
になっていた。また、高周波用コイル１００は、量産時
にＱ特性のばらつきが大きく、量産に適していなかっ
た。

【０００５】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、Ｑ特性の向上及びＱ特性の安定した量
産が可能な高周波用コイルを提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、高周波電流を通電することで用
いられる高周波用コイルにおいて、螺旋状に巻回された
導電性線材と、導電性線材の少なくとも巻回部の外側全
面に付着され且つ固有抵抗値が導電性線材の固有抵抗値
よりも小さい導電性膜とを具備する構成とした。かかる
構成により、通電時に、高周波電流が固有抵抗値が小さ
い導電性膜側に多量に流れ、しかも、高周波電流の表皮
効果と相まって、電流のほとんどが導電性膜側を流れ
る。

【０００７】導電性線材及び導電性膜は、請求項１の限
定範囲で適宜選択することができる。そこで、請求項２
の発明は、請求項１に記載の高周波用コイルにおいて、
導電性線材を、銅，アルミニュウム，ステンレス，銅合
金，アルミニュウム合金又はステンレス合金のいずれか
の金属で形成し、導電性膜を、銀，銀合金，アルミニュ
ウム，アルミニュウム合金又は銅合金のいずれかであっ
て固有抵抗値が導電性線材の固有抵抗値よりも小さいの
金属で形成した構成とし、また、請求項３の発明は、請
求項１または請求項２に記載の高周波用コイルにおい
て、導電性線材の線径を、５μｍ以上２ｍｍ以下の値に
設定し、導電性膜の厚さを、０．１μｍ以上２００μｍ
以下の値に設定した構成としてある。

【０００８】さらに、請求項４の発明は、請求項１ない
し請求項３いずれかに記載の高周波用コイルにおいて、
導電性線材の断面の外周縁をジグザグ形状に設定して、
当該導電性線材に付着される導電性膜の表面積を増加さ
せた構成としてある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１実施例）図１は、この発明の第１実施形態に係る
高周波用コイルを一部破断して示す正面図であり、図２
は、図１に示す高周波用コイルの巻回部の断面図であ
る。図１及び図２に示すように、この高周波用コイル１
は、線径Ｌが０．１ｍｍの銅線材１０（導電性線材）
と、膜厚ｔが３μｍの銀膜２０（導電性膜）と、この銀
膜２０に被覆された絶縁体１０２とで構成されている。

【００１０】銅線材１０は、図１に示すように、螺旋状
に巻回されたターン数５の巻回部１１と、巻回部１１の
両端から略直状に延出した接続端子部１２，１３とを有
している。一方、銀膜２０は、図２に示すように、銅線
材１０の巻回部１１の表面全面に、銀を電解又は無電解
メッキすることにより形成した。この実施形態の高周波
用コイル１では、銀膜２０を銅線材１０の巻回部１１に
付着させ、接続端子部１２，１３を露出させている。

【００１１】次に、この実施形態の高周波用コイル１が
示す特性について説明する。発明者は、上記高周波用コ
イル１のＱ特性を試すべく、次のような実験を行った。
図３は、実験装置の概略ブロック図であり、図４はＱ特
性図である。図４にいて、縦軸はＱ値を示し、横軸は周
波数を示す。発明者は、高周波用コイル１に流す電流の
周波数を漸次増加させ、各周波数に対するＱ値を公知の
測定器２（ヒューレッドパッカード社製インピーダンス
／マテリアル・アナライザ、型番４２９１Ｂ ＲＦ）で
測定した。この結果、図４に示すＱ値曲線Ａを得た。こ
のＱ値曲線Ａに示すように、高周波用コイル１のＱ値
は、周波数を増加させるに従って漸次増加する。そし
て、高周波用コイル１のＱ値は、１ＧＨｚ付近又はこれ
を越える高周波領域で、急激に増加しており、高周波用
コイル１が高周波領域で非常に優れた高Ｑ特性を示すこ
とが判る。また、発明者は、図１１に示した従来の高周
波用コイル１００についても、同様の実験を行ったとこ
ろ、Ｑ値曲線Ｂに示す結果を得た。これらのＱ値曲線Ａ
とＱ値曲線Ｂとを比較すると明らかなように、周波数１
０ＭＨｚ（メガヘルツ）付近から高周波用コイル１のＱ
値が高くなっていき、特に、１ＧＨｚ（ギガヘルツ）付
近又はこれを越える高周波領域では、高周波用コイル１
のＱ値が従来の高周波用コイル１００のＱ値の３〜５倍
にも達する。このことは、高周波用コイル１が、特に高
周波領域において、高周波用コイル１００に比べて極め
て高いＱ特性を示すことを意味する。

【００１２】このように、高周波用コイル１が高周波領
域で高いＱ特性を示すのは、下記のような理由によると
解される。銀の固有抵抗値は１．５９であり、銅の固有
抵抗値は１．６７３であるので、銀膜２０の固有抵抗値
の方が銅線材１０の固有抵抗値よりも小さい。したがっ
て、高周波用コイル１のように、銀膜２０を銅線材１０
の外側に付着させた構造のコイルに通電すると、多くの
電流が固有抵抗値が小さい銀膜２０側に流れようとす
る。さらに、高周波用コイル１を流れる電流が高周波に
なればなるほど、表皮効果により、電流が銅線材１０及
び銀膜２０の外周側に流れようとする。すなわち、銅線
材１０内を流れようとする高周波電流の大部分が表皮効
果によって銀膜２０側に入り込む。そして、銀膜２０内
の電流は、固有抵抗値が小さい部材内を流れることにな
るので、固有抵抗値が大きい銅線材１０側に漏れ出るこ
とはない。この結果、高周波用コイル１内の高周波電流
は、表皮効果により、銀膜２０の外周部に集中して流
れ、しかも、銅線材１０が抵抗となって、銀膜２０内に
閉じ込まれた状態になる。このため、高周波用コイル１
に通電された高周波電流のほとんどが銀膜２０内を流れ
ることになり、高周波用コイル１のＱ特性が向上するも
のと考えられる。ここで、固有抵抗値とはいわゆる「抵
抗率」の値をいい、その単位は「μΩ・ｃｍ」である。

【００１３】ところで、高周波用コイルにおいては、試
作品のＱ特性が良好であっても、いざ量産に至ると、量
産品の特性に大きなばらつきが発生し、問題となってい
る。即ち、一般的に、高周波用コイルでは、製造品に誤
差が生じ易く、量産品のＱ特性にばらつきが生じや易
い。そこで、発明者は、銅線１０１の線径及びターン数
をそれぞれ０．１ｍｍ及び５に設定する共に、外径Ｄを
０．６４ｍｍに設定した高周波用コイル１００を１０個
製造し、周波数８００ＭＨｚの高周波電流を各高周波用
コイル１００に通電して、そのＬ（インダクタンス）値
とＱ値とを測定した。また、同じように、銅線材１０の
線径及び銀膜２０の膜厚をそれぞれ０．１ｍｍ及び３μ
ｍに設定しすると共に、外径Ｄを同じく０．６４ｍｍに
設定した同ターン数の高周波用コイル１を１０個製造
し、同周波数の高周波電流を各高周波用コイル１に通電
して、そのＬ値とＱ値とを測定した。尚、外径Ｄとは、
図１及び図１１に示すように、絶縁体１０２を除いたコ
イルの直径をいう。図５は、従来の高周波用コイル１０
０のＬ値とＱ値の測定結果を示す表図であり、図６は高
周波用コイル１のＬ値とＱ値の測定結果を示す表図であ
る。図５に示すように、製造番号１〜１０の高周波用コ
イル１００が示すＬ値及びＱ値の最大収差はそれぞれ、
８５．０１％及び２３．４０％であった。ここで、最大
収差とは、最小値を最大値で除算した値を百分率で表示
した値をいう。これに対して、製造番号１〜１０の高周
波用コイル１が示すＬ値及びＱ値の最大収差はそれぞ
れ、９７．７０％及び７４．０４％であった。即ち、図
５及び図６から明らかなように、高周波用コイル１の量
産品の特性は、高周波用コイル１００の量産品の特性に
比べて安定している。これは次の理由によると考えられ
る。高周波用コイル１００では、銅線１０１の製造誤差
がＱ特性に直接影響するにも拘わらず、この銅線１０１
の製造精度が出しにくい。これに対して、高周波用コイ
ル１では、銅線材１０の製造誤差はＱ特性などに影響を
与えず、銀膜２０の製造精度がＱ特性に影響を与える。
しかしながら、銀膜２０の製造精度は高周波用コイル１
００の銅線１０１の製造精度に比べて非常に高く、大き
な製造誤差が発生しにくいので、量産時においての、高
周波用コイル１の特性が安定していると考えられる。

【００１４】さらに、発明者は、高周波用コイル１００
及び高周波用コイル１の外径Ｄを０．７４ｍｍに設定変
更して、上記と同様の測定を行った。図７は、設定変更
時の従来の高周波用コイル１００の測定結果を示す表図
であり、図８は設定変更時の本実施形態の高周波用コイ
ル１の測定結果を示す表図である。図７及び図８に示す
ように、高周波用コイル１００及び高周波用コイル１に
おけるＱ値の最大収差はそれぞれ４４．１５％及び６
０．７９％であり、この場合においても、高周波用コイ
ル１が従来の高周波用コイル１００に比べて量産性に適
していることが判る。

【００１５】（第２実施形態）次に、この発明の第２実
施形態に係る高周波用コイルについて説明する。図９
は、第２実施形態の高周波用コイルの断面図である。こ
の実施形態の高周波用コイル１における銅線材１０は、
図９に示すように、ジグザグ形の外周縁１０ａを有して
いる。具体的には、銅線材１０の長さ方向に沿った切溝
１０ｂを外周縁１０ａ方向に所定間隔で複数設けること
により、銅線材１０の断面外周縁１０ａをジグザグ状に
形成した。そして、外周縁１０ａに沿って銀膜２０を付
着させると共に、銀膜２０外側に絶縁体１０２を被覆し
た。これにより、銀膜２０の断面形状が銅線材１０の外
周縁１０ａに対応したジグザグ形状になり、この銀膜２
０の表面積が、上記第１実施形態の銀膜の表面積よりも
大きくなる。この結果、同じ微小線径の高周波用コイル
においても、十分な電流量を確保することができ、Ｑ特
性のさらなる向上を図ることができる。

【００１６】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、
導電性線材として銅線材１０を用い、導電性膜として、
銀膜２０を用いたが、導電性線材としてアルミニュウ
ム，ステンレス，銅合金，アルミニュウム合金又はステ
ンレス合金のいずれかの金属を用い、導電性膜として、
銀合金，アルミニュウム，アルミニュウム合金又は銅合
金のいずれかであって上記導電性線材よりも固有抵抗値
が小さいの金属を用いても良い。尚、アルミニュウムの
固有抵抗値は、低周波領域では、銅の固有抵抗値よりも
大きいが、高周波領域では、銅の固有抵抗値よりも小さ
くなる。また、上記実施形態では、銅線材１０の線径を
０．１ｍｍに設定し、銀膜２０の膜厚を３μｍに設定し
た例について説明したが、銅線材１０の線径は、５μｍ
以上２ｍｍ以下の値であればよく、銀膜２０の膜厚は、
０．１μｍ以上２００μｍ以下の値であれば良い。ま
た、上記実施形態では、ターン数５に設定した例につい
て説明したが、ターン数には制限はない。一般に携帯電
話では、ターン数は１〜１００の高周波用コイル１が用
いられることが多い。また、上記実施形態では、高周波
用コイル１の接続端子部１２，１３を露出させた構造に
なっているが、接続端子部１２，１３にも銀膜２０をメ
ッキしても良いことは勿論である。また、上記実施形態
は、高周波用コイル１を銅線材１０と銀膜２０と絶縁体
１０２で構成したが、銅線材１０と銀膜２０とのみで構
成しても上記実施形態と同様の効果を奏することは可能
である。なお、上記実施形態では、銀膜２０を銅線材１
０表面に電解又は無電解でメッキして付着したが、銀膜
２０を銅線材１０表面に付着する方法としては、メッキ
以外にプラズマやＰＶＤ（Physical Vapor Depositio
n）、蒸着等による付着方法がある。また、上記実施形
態では、銅線材１０の断面積を円形状に設定したが、こ
れに限らず、例えば四角形等の多角形断面に設定しても
良いことは勿論である。さらに、上記第２実施形態で
は、図９に示したように、断面円形の銅線材１０に切溝
１０ｂを形成して、銀膜２０の表面積を増加させる構成
としたが、例えば、図１０に示すように、断面四角形の
銅線材１０の外周縁１０ａに切溝１０ｂを設けて銀膜２
０の表面積を増加させるようにすることもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よれば、通電時に、高周波電流が固有抵抗値が小さい導
電性膜側に多量に流れ、しかも、高周波電流の表皮効果
と相まって、電流のほとんどが導電性膜側を流れるの
で、小型の高周波用コイルにおいても、高いＱ特性を保
持することができる。また、Ｑ特性に影響を与える部分
を導電性膜で形成したので、製造精度の向上を図ること
ができ、この結果、Ｑ特性が安定した量産が可能となる
という優れた効果がある。

【００１８】特に、導電性線材の断面の外周縁をジグザ
グ形状に設定して、当該導電性線材の表面積を増加させ
る構成とすることで、Ｑ特性のさらなる向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係る高周波用コイル
を一部破断して示す正面図である。

【図２】図１に示す高周波用コイルの巻回部の断面図で
ある。

【図３】実験装置の概略ブロック図である。

【図４】実験結果としてのＱ特性図である。

【図５】従来の高周波用コイルのＬ値とＱ値の測定結果
を示す表図である。

【図６】本実施形態の高周波用コイルにおけるＬ値とＱ
値の測定結果を示す表図である。

【図７】設定変更時における従来の高周波用コイルの測
定結果を示す表図である。

【図８】設定変更時における本実施形態の高周波用コイ
ル１の測定結果を示す表図である。

【図９】この発明の第２実施形態に係る高周波用コイル
の断面図である。

【図１０】、第２実施形態の変形例を示す断面図であ
る。

【図１１】従来の高周波用コイルを一部破断して示す正
面図である。

【図１２】図１１に示す高周波用コイルの巻回部分の断
面図である。

【符号の説明】

１…高周波用コイル、 １０…銅線材（導電性線材）、
１０ａ…外周縁、１０ｂ…切り溝、 １１…巻回部、
１２，１３…接続端子部、 ２０…銀膜（導電性
膜）、１０２…絶縁体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電流を通電することで用いられる
   高周波用コイルにおいて、 螺旋状に巻回された導電性線材と、 上記導電性線材の少なくとも巻回部の外側全面に付着さ
   れ且つ固有抵抗値が上記導電性線材の固有抵抗値よりも
   小さい導電性膜とを具備する、 ことを特徴とする高周波用コイル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高周波用コイルにおい
   て、 上記導電性線材を、銅，アルミニュウム，ステンレス，
   銅合金，アルミニュウム合金又はステンレス合金のいず
   れかの金属で形成し、 上記導電性膜を、銀，銀合金，アルミニュウム，アルミ
   ニュウム合金又は銅合金のいずれかであって固有抵抗値
   が上記導電性線材の固有抵抗値よりも小さいの金属で形
   成した、 ことを特徴とする高周波用コイル。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の高周波
   用コイルにおいて、 上記導電性線材の線径を、５μｍ以上２ｍｍ以下の値に
   設定し、 上記導電性膜の厚さを、０．１μｍ以上２００μｍ以下
   の値に設定した、 ことを特徴とする高周波用コイル。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３いずれかに記載
   の高周波用コイルにおいて、 上記導電性線材の断面の外周縁をジグザグ形状に設定し
   て、当該導電性線材に付着される導電性膜の表面積を増
   加させた、 ことを特徴とする高周波用コイル。