电感元件 【技术领域】
本发明涉及在半导体基板等各种基板上形成的电感元件。
技术背景
众所周知，利用薄膜成形技术在半导体基板上形成螺旋形状的图形，作为电感元件利用该图形的半导体电路。在这样的半导体基板上形成的电感元件流过电流时，在螺旋形状的图形的垂直方向上产生磁通，该磁通在半导体基板表面上产生涡流而消除有效磁通，所以存在不能作为电感元件有效工作的问题。特别是，在电感元件上流过的信号频率越高，该倾向就越明显，因此，难以在半导体基板上形成含有电感元件的高频电路。
发明的公开
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在基板上形成的情况下，也可以有效工作的电感元件。
本发明的电感元件在基板上夹有绝缘层重叠形成2个导体，连接各导体的端之间，同时作为电感导体使用上层导体。通过实验确认，在基板上形成具有这样结构的电感元件，也不会被涡流等消除电感成分，具有规定电感，作为电感元件有效工作。
特别是，最好上述2个导体形成为几乎同一形状的长件形状。利用同一形状，由于上层导体不与基板表面直接对置，所以可以降低直接对置时在基板上产生地涡流。另外，通过使2个导体形状为长件形状，可使上层导体具有规定电感。特别是，在导体形成为大于1周的螺旋形状或S形状时，可以具有大电感，所以适于嵌入在较低频电路的情况。另外，在导体形成为小于1周的环绕形状或几乎直线形状时，由于电感比形成为螺旋形状等降低，所以适于嵌入较高频电路的情况。
另外，将2个导体形成为螺旋形状的情况下，最好连接一导体的内周端和另一导体的外周端。通过实验确认，通过进行这样的连接，在基板上形成电感导体的状态下，可以确保更大的电感，因此，可以实现在基板上有效工作的电感元件。
另外，上述电感元件适用于具有电感成分和电容成分的复合元件。该电感元件具有相互重叠的2个导体，其特性还包含电容成分，所以可用于组合电感和电容器作为电路的一部分的用途。
另外，最好在半导体基板上形成上述电感元件。特别是，若在半导体基板上可以形成有效工作的电感元件，则在半导体基板上可以形成包括电感元件的各种基本部件，所以可以不使用外置部件而在半导体基板上一体形成各种电路的整体。
附图简述
图1是表示本实施例的电感元件的平面结构的图。
图2是表示图1所示的2个导体的连接状态的图。
图3是图1的I-I线放大截面图。
图4是表示实验结果的图。
图5是表示实验结果的图。
图6是表示实验结果的图。
图7是表示实验结果的图。
图8是含有电感元件的振荡电路的电路图。
图9是表示图8所示的振荡电路的输出特性的图。
图10是表示图8所示的振荡电路的输出特性的图。
图11是表示电感元件含有的导体的变形例的图。
实施发明的最佳例
以下，参考附图具体说明适用本发明的一实施例的电感元件。
图1是表示在基板上形成的本实施例的电感元件的平面结构的图。本实施例的电感元件10具有在半导体基板3的表面形成的2个螺旋形导体1、2。
这些2个导体1、2的形状几乎相同，如图1所示，从半导体基板3的表面侧看时，成为上层的1个导体1和成为下层的另一导体2形成为几乎重叠。各导体1、2由铝和金等金属薄膜、或有机硅聚合物等半导体材料形成。
图2是表示上述2个导体1、2的连接状态的图。如图2所示，上层导体1的外周端(外围端)和内周端(中心端)分别连接有引线6a、6b，上层导体1的内周端和下层导体2的外周端由连接线6c连接。
上层导体1起电感导体作用，经在其两端连接的引线6a、6b，与在半导体基板3上形成的电路(未图示)连接。
图3是图1的I-I线放大截面图。如图2所示，在半导体基板3的表面形成绝缘层4，在其上面的一部分形成螺旋形导体2。另外，在绝缘层4和导体2的上面形成绝缘层5，在其上面形成导体1。
本实施例的电感元件10具有上述结构，由于在分别与上层导体1的两端连接的2个引线6a、6b之间出现规定电感，所以可以作为电感导体使用该上层导体1。另外，通过在该上层导体1的下侧形成与该导体1的形状几乎相同的导体2，用连接线6c在一个端之间相互连接，在作为电感导体使用上层导体1时，可以抑制在半导体基板3的表面产生涡流，可使上层导体1作为电感导体有效工作。从而，可以在半导体基板3上一体形成并集成化含有电感元件的整个电路。
接着，说明为了类推上述本实施例的电感元件10的特性而进行比较实验的结果。
图4是表示测定具有与电感元件10所含的导体1相同形状的1层电极的电感元件的正向增益的结果的图。另外，图5是具有与电感元件10所含的导体1相同形状的1层电极的电感元件的正向增益，表示在该电感元件贴紧导体基板时的特性。
用于这些测定的电感元件为在厚度0.13mm、介电常数3.17的绝缘部件的表面形成图形厚度1mm、环绕的图形的邻接间隔为0.2mm、匝数5匝的电极。图4所示的特性是将该电感元件从其它导电性部件充分分开的状态下测定的特性。另外，图5所示的特性是在该电感元件的相反电极侧的绝缘部件表面贴紧铜板的状态下测定的特性。图4和图5(后述的图6和图7也同样)的纵轴表示以对数表示的衰减量，横轴表示以对数表示的输入信号的频率。
由具有螺旋形状的1层电极构成的电感元件在从其它导电性部件充分分离的状态下，如图4所示，输入信号的频率越高，其正向的增益越小。这是因为具有规定电感L的电感元件的电感为jωL，与输入信号的频率成正比变大。
对于该问题，在铜板贴紧了该电感元件的状态下，如图5所示，输入信号变化也维持较高正向增益。这表示由于通过使该电感元件具有的电感接近铜板而变小，不作为本来的电感工作。认为电感变小的原因是利用在电极输入信号时产生的磁通，在铜板表面产生涡流而消除该磁通。
上述测定中，作为基板使用了铜板，但在代替铜板使用半导体基板的情况下，也引起基本上相同的现象。
图6是表示测定具有与电感元件10所含的2个导体1、2相同形状和配置的2层电极的电感元件的正向增益的结果的图。图7是具有与电感元件10所含的2个导体1、2相同形状和配置的2个电极的电感元件的正向增益，示出在该电感元件贴紧导体基板时的特性。
用于这些测定的电感元件的结构为对在图4和图5示出测定结果的电感元件追加了与图1所示的导体2对应的电极。另外，在该电感元件贴紧铜板的情况下，经充分薄的绝缘部件，配置了下层的电极和铜板。
对置配置具有螺旋形状的2层电极的电感元件在从其它导电性部件充分分离的状态下，如从图6所示的正向增益特性可知，在84MHz附近出现共振点。这是由于一个电极作为电感导体工作，同时在2个电极之间产生电容，所以整个电感元件作为具有电感成分和电容成分的复合元件工作。
另外，在将该电感元件贴紧在铜板的状态下，如图7所示，共振点的位置偏离(135MHz)，但出现同样的共振点。这示出通过使用具有上述的电极2重结构的电感元件，即使贴紧铜板，该电感成分也不消失，维持作为电感导体的功能。
另外具有2重结构的电极的电感元件由于2个电极间的电感一定付随，最好用于利用了共振特性一电路部件。例如最好用于作为振荡电路、调谐电路等电感元件10。
接着，说明作为实际一电路部件使用了上述本实施例的电感元件10时的具体例。
图8是使用本实施例的电感元件10构成的振荡电路的例子，表示克拉拨振荡电路的结构。该克拉拨振荡电路中，2个电容器20、22的电容设定为晶体管24的端子间电容的几十倍，经电容器28连接电感元件30。
图9是表示作为图8所示的克拉拨振荡电路的电感元件30使用具有表示图4所示的正向增益的测定结果的1层电极的电感元件时的振荡电路的输出特性的图。如图9所示，观察到119MHz的振荡频率。
图10是表示作为图8所示的克拉拨振荡电路的电感元件30使用在铜板贴紧具有在图7示出的正向增益的测定结果的2层电极的电感元件时的振荡电路的输出特性的图。如图10所示，观察到127MHz的振荡频率。
像这样，可知电极为2层结构的电感元件在其中一侧(与作为电感导体使用的电极相反侧)贴紧铜板，该电感成分也不消失而作为电感导体工作。从而，具有基本上相同结构的本实施例的电感元件10通过除上层导体1之外，还具有下层导体2，形成为贴紧在半导体基板3表面的情况下，也可以作为具有规定电感的电感元件有效工作。
另外，本发明不限于上述实施例。在本发明的要旨内可以进行各种变形。例如，图1和图2所示的电感元件10经连接线6c相互连接上层导体1的内周端和下层导体2的外周端，但也可以相反，相互连接上层导体1的外周端和下层导体2的内周端。另外，在允许电感元件的电感小到一定程度时，也可以连接导体1、2的各外周端之间，或各内周端之间。
另外，上述实施例中，由于电感元件10所含的2个导体1、2形成为螺旋形状，所以可以实现具有大电感的电感元件10，2个导体1、2也可以形成为S形(图11(A))。另外，在作为高频电路的一部件使用该电感元件10的情况下，由于小电感就足够，所以也可以减少导体1、2的匝数而形成为小于1匝(图11(B))，或形成为几乎直线形状(图11(C))。
另外，上述实施例中，2个导体1、2的形状设定为几乎相同，但也可以设定为不同形状。例如，也可以将下层导体2的匝数设定为比上层导体1的匝数还多。像这样，在上层导体1的下侧配置整个或一部分下层导体2时，由于上层的导体1与半导体基板3不直接对置，所以可以有效防止上层导体1产生涡流。
另外，上述实施例中，通过在半导体基板3上形成2个导体1、2而形成电感元件10，但还可以实现在金属等导体基板上形成了2个导体1、2的电感元件10。从图5所示的实验结果，可以确认在该情况下也可以作为电感元件10有效工作。只要可以贴紧在导体基板上而形成电感元件10，还可以在金属制等屏蔽壳等表面配置电感元件10，从而容易确保电感元件的设置空间。
产业上的可用性
如上所述，根据本发明，在基板上重叠形成2个导体，通过连接各导体的端之间，可以作为具有规定电感的电感导体使用上层导体，可以作为电感元件有效工作。特别是，通过将2个导体形成为螺旋形状，连接一个导体的内周端和另一导体的外周端，可以确保大电感。另外，根据本发明，可以实现在半导体基板上有效工作的电感元件，所以可以集成化以前不可以的含有电感的整个部件。