JP2013161939A - シート材、シート材の製造方法、インダクタ部品、配線板及び磁性材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁性体層の上に導体パターンを形成した場合に、導体パターンの電気的信頼性を確保する。
【解決手段】シート材220aは、磁性体層222aの表面に樹脂層223aを形成し、樹脂層223aの上に金属箔224aを形成してなる。磁性体層222aは、第1絶縁材料225と磁性体粒子226とを有する。樹脂層223aは、第2絶縁材料から構成される。磁性体層222aが磁性体粒子226を含有することにより、磁性体層222aの表面に磁性体粒子226の形状に応じた凹凸226aが生じやすくなる。この凹凸226aを、磁性体層222aの表面に形成される樹脂層223aが埋めることにより、樹脂層223aの平滑な表面上に導体パターンを形成することができる。これにより、導体パターンの電気的信頼性が確保される。
【選択図】図3
【解決手段】シート材220aは、磁性体層222aの表面に樹脂層223aを形成し、樹脂層223aの上に金属箔224aを形成してなる。磁性体層222aは、第1絶縁材料225と磁性体粒子226とを有する。樹脂層223aは、第2絶縁材料から構成される。磁性体層222aが磁性体粒子226を含有することにより、磁性体層222aの表面に磁性体粒子226の形状に応じた凹凸226aが生じやすくなる。この凹凸226aを、磁性体層222aの表面に形成される樹脂層223aが埋めることにより、樹脂層223aの平滑な表面上に導体パターンを形成することができる。これにより、導体パターンの電気的信頼性が確保される。
【選択図】図3
Description
本発明は、シート材、シート材の製造方法、インダクタ部品、配線板及び磁性材料に関する。
携帯電話やノートパソコンに代表される電子機器には、駆動電圧が低く消費電力が小さな低電圧型のマイクロプロセッサが用いられる。低電圧型のマイクロプロセッサを用いることで、電子機器からの発熱を抑え、容量の少ないバッテリーで、長時間電子機器を稼動させることができる。
電源とマイクロプロセッサ間の配線が長いと、配線のインピーダンスが上がりやすくなり、電源の供給障害が生じ易くなる。このため、配線インピーダンスの上昇を抑制するための技術が、種々提案されている。例えば、複数層の導体回路を有する配線板の内部にインダクタを形成する方法がある。この方法では、所望のインダクタンスを得られるようにするため、大きなインダクタの形成領域が必要になる。しかしながら、導体回路が高密度に形成されている、又は導体回路の層数が少ない場合には、インダクタを形成する領域を十分に確保することが困難となる。このため、インダクタの十分な性能を確保し難くなる可能性がある。
そこで、特許文献1には、磁性体粒子を含有した合成樹脂等の磁性体粒子含有絶縁体とインダクタ配線とからなるチップインダクタが開示されている。特許文献1に開示された技術は、磁性体粒子の粒径を複数の異なる大きさとすることで、合成樹脂等の中に磁性体粒子が均一に分散された磁性体粒子含有絶縁体を形成することを可能とする。この技術を用いることで、小さい領域でもインダクタンスを確保することが可能となる。
特許文献1に開示された磁性体粒子含有絶縁体(磁性体層)では、磁性体粒子の形状に応じて表面に凹凸が生じ易い。このため、その表面にインダクタ用の導体パターンを形成することが困難となり、密着性や電気的信頼性を確保することが難しいという課題があった。
本発明は、上述の事情の下になされたもので、磁性体層の上にインダクタ用の導体パターンを容易に形成することを可能とすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るシート材は、
磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材であって、
前記磁性体層の少なくとも片面に、第2絶縁材料から構成される樹脂層が設けられている。
磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材であって、
前記磁性体層の少なくとも片面に、第2絶縁材料から構成される樹脂層が設けられている。
前記磁性体層の厚さは前記樹脂層の厚さより厚い、ことが好ましい。
前記樹脂層の表面に金属箔を有する、ことが好ましい。
前記金属箔の前記樹脂層に接する表面は粗化されている、ことが好ましい。
前記磁性体粒子の平均粒子径は0.5〜50μmの範囲内にある、ことが好ましい。
前記第1絶縁材料のガラス転移温度(Tg)は130℃以上である、ことが好ましい。
前記磁性体粒子の前記磁性体層における体積含有率は30体積%〜70体積%の範囲内にある、ことが好ましい。
前記磁性体粒子は鉄、軟磁性鉄合金、ニッケル、軟磁性ニッケル合金、コバルト、軟磁性コバルト合金、軟磁性鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、軟磁性鉄(Fe)−窒素(N)系合金、軟磁性鉄(Fe)−炭素(C)系合金、軟磁性鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、軟磁性鉄(Fe)−リン(P)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金のいずれか1つ以上から構成される、ことが好ましい。
前記第1絶縁材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリベンゾシクロブテン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂及びポリスチレン樹脂のいずれか1つ以上から構成される、ことが好ましい。
前記第2絶縁材料と前記第1絶縁材料とは同じ材料である、ことが好ましい。
前記磁性体層の表面は凹凸形状を有する、ことが好ましい。
前記樹脂層は無機フィラーを含有する、ことが好ましい。
前記樹脂層は、粗化処理に用いられる溶液に対して、相対的に溶解しやすい成分と、相対的に溶解しにくい成分の少なくとも2つの成分が混合された樹脂で構成されている、ことが好ましい。
前記樹脂層の線膨張係数は前記磁性体層の線膨張係数より小さい、ことが好ましい。
本発明の第2の観点に係るシート材の製造方法は、
磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材の製造方法であって、
前記磁性体粒子と前記第1絶縁材料とを混合して前記磁性体層を作製することと、
前記磁性体層の少なくとも片面に、第2絶縁材料から構成される樹脂層を設けることと、
を含む。
磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材の製造方法であって、
前記磁性体粒子と前記第1絶縁材料とを混合して前記磁性体層を作製することと、
前記磁性体層の少なくとも片面に、第2絶縁材料から構成される樹脂層を設けることと、
を含む。
前記磁性体層の厚さを、前記樹脂層の厚さよりも厚くする、ことが好ましい。
本発明の第3の観点に係るインダクタ部品は、
層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有するインダクタ部品であって、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ、第2絶縁材料から構成される樹脂層とからなる。
層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有するインダクタ部品であって、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ、第2絶縁材料から構成される樹脂層とからなる。
前記磁性体層の厚さは、前記樹脂層の厚さより厚い、ことが好ましい。
前記樹脂層の前記導体パターンに接する表面は粗化されている、ことが好ましい。
前記樹脂層の前記導体パターンに接する表面は粗化されている、ことが好ましい。
本発明の第4の観点に係る配線板は、
少なくとも一方の表面に開口されてなる開口部を有するコア基板と、前記開口部の内部に収容されるインダクタ部品と、前記開口部の内部に充填されてインダクタ部品を固定する充填樹脂と、を有する配線板であって、
前記インダクタ部品は、層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有し、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ第2絶縁材料から構成される樹脂層と、からなる。
少なくとも一方の表面に開口されてなる開口部を有するコア基板と、前記開口部の内部に収容されるインダクタ部品と、前記開口部の内部に充填されてインダクタ部品を固定する充填樹脂と、を有する配線板であって、
前記インダクタ部品は、層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有し、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ第2絶縁材料から構成される樹脂層と、からなる。
前記磁性体層の厚さは、前記樹脂層の厚さより厚い、ことが好ましい。
本発明の第5の観点に係る磁性材料は、
磁性体粒子と絶縁材料とを有し、
硬化した状態での線膨張係数は40ppm/K以下である。
磁性体粒子と絶縁材料とを有し、
硬化した状態での線膨張係数は40ppm/K以下である。
本発明に係るシート材は、磁性体粒子を含む磁性体層の少なくとも片面に樹脂層を備える。このため、磁性体層の上に直接導体パターンを形成する場合に比べて、平坦な樹脂層の表面に導体パターンを形成することができる。これにより、導体パターンの密着性及び電気的信頼性を確保することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、図中、矢印Z1、Z2は、それぞれ配線板の主面(表裏面)の法線方向に相当する配線板の積層方向(又は配線板の厚み方向)を指す。一方、矢印X1、X2及びY1、Y2は、それぞれ積層方向に直交する方向(又は各層の側方)を指す。配線板の主面は、X−Y平面となる。また、配線板の側面は、X−Z平面又はY−Z平面となる。
なお、図中、矢印Z1、Z2は、それぞれ配線板の主面(表裏面)の法線方向に相当する配線板の積層方向(又は配線板の厚み方向)を指す。一方、矢印X1、X2及びY1、Y2は、それぞれ積層方向に直交する方向(又は各層の側方)を指す。配線板の主面は、X−Y平面となる。また、配線板の側面は、X−Z平面又はY−Z平面となる。
導体層は、一乃至複数の導体パターンで構成される層である。導体層は、電気回路を構成する導体パターン、例えば配線(グランドも含む)、パッド、又はランド等を含む場合もあれば、電気回路を構成しない平面状の導体パターン等を含む場合もある。
めっきには、電解めっき等の湿式めっきのほか、PVD(Physical Vapor Deposition)やCVD(Chemical Vapor Deposition)等の乾式めっきも含まれる。
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態に係る配線板10は、図1に示すように、基板100(絶縁基板)と、第1ビルドアップ部B1と、第2ビルドアップ部B2と、インダクタ部品200と、ソルダーレジスト11、12と、を有する。本実施形態の配線板10は、矩形板状のリジッド配線板である。ただし、配線板10は、フレキシブル配線板であってもよい。以下、基板100の表裏面(2つの主面)の一方を第1面F1、他方を第2面F2という。また、インダクタ部品200の表裏面(2つの主面)のうち、第1面F1と同じ方向を向く面を第3面F3といい、他方を第4面F4という。
第1ビルドアップ部B1は、基板100の第1面F1側に形成され、第2ビルドアップ部B2は、基板100の第2面F2側に形成される。第1ビルドアップ部B1は、絶縁層101(層間絶縁層)と、導体層110と、から構成され、第2ビルドアップ部B2は、絶縁層102(層間絶縁層)と、導体層120と、から構成される。インダクタ部品200は、配線板10に内蔵される。第1ビルドアップ部B1上、第2ビルドアップ部B2上にはそれぞれ、ソルダーレジスト11、12が形成される。
基板100は、絶縁性を有し、配線板10のコア基板となる。基板100の第1面F1上には導体層301が形成され、基板100の第2面F2上には導体層302が形成される。基板100にはキャビティ(開口部)R10が形成される。キャビティR10には、インダクタ部品200が収容される。キャビティR10は、基板100を貫通する貫通孔からなる。キャビティR10の両端(第1面F1側及び第2面F2側)の開口形状はそれぞれ、略長方形になっている。インダクタ部品200の形状は、例えば矩形板状であり、インダクタ部品200の主面の形状は、例えば略長方形である。本実施形態では、インダクタ部品200がキャビティR10に対応した平面形状(例えば略同じ大きさの相似形)を有する。
なお、キャビティR10は基板100を貫通していなくともよい。すなわち、キャビティR10は、深さが基板100の厚みよりも小さく、有底形状であってもよい。
なお、キャビティR10は基板100を貫通していなくともよい。すなわち、キャビティR10は、深さが基板100の厚みよりも小さく、有底形状であってもよい。
本実施形態では、インダクタ部品200の略全体がキャビティR10に収容される。しかしこれに限られず、インダクタ部品200の一部のみがキャビティR10に配置されてもよい。本実施形態では、キャビティR10におけるインダクタ部品200と基板100との隙間R1に、絶縁体101aが充填される。本実施形態では、絶縁体101aが、上層の絶縁層101(詳しくは樹脂絶縁層)を構成する絶縁材料(詳しくは樹脂)からなる(図29B参照)。絶縁体101aは、基板100及びインダクタ部品200のいずれよりも大きな熱膨張係数を有する。絶縁体101aは、インダクタ部品200の周りを完全に覆う。これにより、インダクタ部品200が、絶縁体101a(樹脂)で保護されるとともに、所定の位置に固定される。
なお、絶縁体101aは、上層の絶縁層101とは別の材料であってもよい。
なお、絶縁体101aは、上層の絶縁層101とは別の材料であってもよい。
絶縁層101(第1絶縁層)は、基板100の第1面F1上及びインダクタ部品200の第3面F3上に形成され、絶縁層102(第2絶縁層)は、基板100の第2面F2上及びインダクタ部品200の第4面F4上に形成される。そして、キャビティR10(貫通孔)の一方(第1面F1側)の開口は絶縁層101によって塞がれ、キャビティR10(貫通孔)の他方(第2面F2側)の開口は絶縁層102によって塞がれる。本実施形態では、導体層110及び120が、最外層となる。ただしこれに限られず、より多くの層間絶縁層及び導体層を積層してもよい。
導体層110は、第1面F1側の最外の導体層となり、導体層120は、第2面F2側の最外の導体層となる。導体層110,120上にはそれぞれ、ソルダーレジスト11、12が形成される。ただし、ソルダーレジスト11、12にはそれぞれ、開口部11a、12aが形成されている。このため、導体層110の所定の部位(開口部11aに位置する部位)は、ソルダーレジスト11に覆われず露出しており、パッドP1となる。また、導体層120の所定の部位(開口部12aに位置する部位)は、パッドP2となる。パッドP1は、例えば他の配線板と電気的に接続するための外部接続端子となり、パッドP2は、例えば電子部品を実装するための外部接続端子となる。ただしこれに限られず、パッドP1、P2の用途は任意である。
本実施形態では、パッドP1、P2が、その表面に、例えばNi/Au膜からなる耐食層を有する。耐食層は、電解めっき又はスパッタリング等により形成することができる。また、OSP(Organic Solderability Preservative)処理を行うことにより、有機保護膜からなる耐食層を形成してもよい。なお、耐食層は必須の構成ではなく、必要がなければ割愛してもよい。
基板100(コア基板)にはスルーホール300aが形成され、スルーホール300a内に導体(例えば銅めっき)が充填されることにより、スルーホール導体300bが形成される。本実施形態では、スルーホール導体300bの形状が、砂時計状(鼓状)である。導体層301、302にはそれぞれ、スルーホール導体300bのランドが含まれる。
絶縁層101には孔311a及び312a(それぞれビアホール)が形成され、絶縁層102には孔322a(ビアホール)が形成されている。孔311a、312a、322a内にそれぞれ導体(例えば銅のめっき)が充填されることにより、各孔内の導体がそれぞれ、ビア導体311b、312b、322b(それぞれフィルド導体)となる。孔311aは、インダクタ部品200の第3の導体パターン207に達し、ビア導体311bは、基板100の第1面F1側から、インダクタ部品200の第3の導体パターン207に電気的に接続される。
基板100の第1面F1上の導体層301と、絶縁層101上の導体層110とは、ビア導体312bを介して互いに電気的に接続され、基板100の第2面F2上の導体層302と、絶縁層102上の導体層120とは、ビア導体322bを介して互いに電気的に接続される。また、基板100の第1面F1上の導体層301と基板100の第2面F2上の導体層302とは、スルーホール導体300bを介して、互いに電気的に接続されている。ビア導体312b、322b及びスルーホール導体300bは、いずれもフィルド導体であり、これらがZ方向にスタックされることで、フィルドスタックが形成される。
基板100は、例えばガラスクロス(心材)にエポキシ樹脂を含浸させたもの(以下、「ガラエポ」という。)からなる。心材は、主材料(本実施形態ではエポキシ樹脂)よりも熱膨張率の小さい材料である。心材としては、例えばガラス繊維(例えばガラス布又はガラス不織布)、アラミド繊維(例えばアラミド不織布)、又はシリカフィラー等の無機材料が好ましいと考えられる。ただし、基板100の材料は、基本的に任意である。例えばエポキシ樹脂に代えて、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、イミド樹脂(ポリイミド)、フェノール樹脂、又はアリル化フェニレンエーテル樹脂(A−PPE樹脂)等を用いてもよい。基板100は、異種材料からなる複数の層から構成されていてもよい。
本実施形態では、絶縁層101、102の各々が、心材を樹脂に含浸してなる。絶縁層101、102は、例えばガラエポからなる。ただしこれに限定されず、例えば絶縁層101、102は心材を含まない樹脂からなってもよい。また、絶縁層101、102の材料は、基本的に任意である。例えばエポキシ樹脂に代えて、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、イミド樹脂(ポリイミド)、フェノール樹脂、又はアリル化フェニレンエーテル樹脂(A−PPE樹脂)等を用いてもよい。各絶縁層は、異種材料からなる複数の層から構成されていてもよい。
導体層110は、銅箔(下層)と、銅めっき(上層)と、から構成され、導体層120は、銅箔(下層)と、銅めっき(上層)と、から構成される。導体層110,120は、例えば電気回路(例えばインダクタ部品200を含む電気回路)を構成する配線、ランド、及び配線板10の強度を高めるためのベタパターンなどを有する。
各導体層及び各ビア導体の材料は、導体であれば任意であり、金属でも非金属でもよい。各導体層及び各ビア導体は、異種材料からなる複数の層から構成されていてもよい。
次に、本発明の実施形態に係るインダクタ部品200の構成について、図2を参照して説明する。図2は、本実施形態に係るインダクタ部品200の断面図である。
インダクタ部品200は、支持層201と、第1の導体パターン202と、第1の磁性体層222aと、第1の樹脂層223aと、第2の導体パターン206と、ビア導体205bと、第2の磁性体層222bと、第2の樹脂層223bと、第3の導体パターン207と、から構成される。
支持層201の上には、第1の導体パターン202が形成される。第1の導体パターン202の上には、第1の磁性体層222aが形成される。第1の磁性体層222aは、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む。第1の磁性体層222aの上には、第2絶縁材料からなる第1の樹脂層223aが形成される。第1の樹脂層223aの上には、第2の導体パターン206が形成される。第1の導体パターン202と、第2の導体パターン206とは、ビア導体205bによって、電気的に接続されている。ビア導体205bは、磁性体層222a及び樹脂層223aを貫通する。
第2の導体パターン206の上には、第2の磁性体層222bが形成される。第2の磁性体層222bは、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む。第2の磁性体層222bの上には、第2絶縁材料からなる第2の樹脂層223bが形成される。第2の樹脂層223bの上には、第3の導体パターン207が形成される。第2の樹脂層223bの上面及び第3の導体パターン207の上面が、インダクタ部品200の第3面F3を形成している。
本実施形態では、支持層201の材料としては、エポキシ樹脂を用いている。また、第1絶縁材料及び第2絶縁材料は、同じ材料であることが好ましく、それぞれエポキシ樹脂が採用されている。
本実施形態では、支持層201、磁性体層222a、222b、樹脂層223a、223bを構成する各絶縁材料は、基本的に任意である。支持層201の材料、第1絶縁材料、第2絶縁材料は、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、イミド樹脂(ポリイミド)、フェノール樹脂、又はアリル化フェニレンエーテル樹脂(A−PPE樹脂)等を用いることができる。各絶縁層は、異種材料からなる複数の層から構成されていてもよい。
本実施形態では、インダクタ部品200は、磁性体層を含む複数のシート材220a、220bを用いて形成される(後述の図10及び図15を参照)。図3には、シート材220aの構造を示している。ただし、本実施形態では、シート材220bも、シート材220aと同様の構造を有している。もっとも、これに限られず、異なる構造を有する複数のシート材を用いてインダクタ部品を製造してもよい。
図3に示すように、シート材220aは、磁性体層222aと、樹脂層223aと、金属箔224aと、から構成される。磁性体層222aは、磁性材料から構成される。詳しくは、磁性体層222aは、第1絶縁材料225と磁性体粒子226から構成される。樹脂層223aは、磁性体層222a上に形成され、金属箔224aは、樹脂層223a上に形成される。以下、金属箔224aの表裏面(2つの主面)の一方を第5面F5、他方を第6面F6という。本実施形態では、金属箔(銅箔)224aの第6面F6が樹脂層223aに接している。
第1絶縁材料225のガラス転移温度(Tg)は、130℃以上であることが好ましい。第1絶縁材料225のガラス転移温度が130℃以上であれば、ガラス転移温度が130℃未満である場合に比べて、インダクタ部品200が配線板10の中で加熱されたときに、磁性体層222a,222bが変形しにくくなる。
第1絶縁材料225は、基本的には、絶縁材料であればよいが、耐熱性の樹脂からなることが好ましい。具体的には、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリベンゾシクロブテン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂及びポリスチレン樹脂等、又はこれらの混合物等である。
磁性体粒子226の粒子径d1の平均(平均粒子径)は、例えば0.5〜50μmの範囲内にある。磁性体粒子226の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)写真で100個の磁性体粒子226の粒子径を測定して、算術平均することにより算出される。磁性体粒子226の平均粒子径が0.5μm以上であると、平均粒子径が0.5μm未満である場合に比べて、凝集しにくくなる。これにより、磁性体粒子226を磁性体層222aに均一に分散させることが容易になる。磁性体粒子226の平均粒子径が50μm以下であると、平均粒子径が50μmを超える場合に比べて、粒子同士の摩擦が小さくなる。これにより、磁性体層222aを均一な厚さに構成することが容易となる。
磁性体粒子226の磁性体層222aにおける体積含有率は、30体積%〜70体積%の範囲内にあることが好ましい。体積含有率が30体積%以上であると、30体積%未満である場合に比べて、磁気特性が向上する。体積含有率が70体積%以下であると、70体積%を超える場合に比べて、粒子同士の摩擦が小さくなる。これにより、磁性体層222aを均一な厚さに構成することが容易になる。
磁性体粒子226を構成する磁性体は、軟磁性体であれば任意であり、例えば鉄、軟磁性鉄合金、ニッケル、軟磁性ニッケル合金、コバルト、軟磁性コバルト合金、軟磁性鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、軟磁性鉄(Fe)−窒素(N)系合金、軟磁性鉄(Fe)−炭素(C)系合金、軟磁性鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、軟磁性鉄(Fe)−リン(P)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金等である。
磁性体層222aの厚さd2は、樹脂層223aの厚さd3よりも厚いことが好ましい。これにより、磁性体層222a中に十分な量の磁性体粒子226を含有させることができ、磁気特性が向上する。具体的には、磁性体層222aの厚さd2は、例えば20〜100μmの範囲内にあり、樹脂層223aの厚さd3は、例えば10〜60μmの範囲内にある。
樹脂層223aは、第2絶縁材料から構成される。第2絶縁材料は、基本的には、絶縁材料であればよいが、耐熱性の樹脂であることが好ましい。具体的には、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリベンゾシクロブテン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂及びポリスチレン樹脂等、又はこれらの混合物等である。
第2絶縁材料と第1絶縁材料とは同じ材料であることが好ましい。これにより、磁性体層222aと樹脂層223aとの密着性が向上する。また、樹脂層223aの線膨張係数は、磁性体層222aの線膨張係数より小さいことが好ましい。これにより、磁性体層222aが熱変形するおそれが小さくなる。さらに、磁性体層222aを構成する磁性材料は、硬化した状態での線膨張係数が40ppm/K以下であることが好ましい。こうした磁性材料は、インダクタ部品200を始めとする、磁気特性が要求される電気部品に汎用しやすい。
樹脂層223aは、無機フィラーを含有してもよい。これにより、樹脂層223aの線膨張係数を、磁性体層222aの線膨張係数より小さくすることが容易となる。無機フィラーは、例えばガラス繊維、ガラス粒子、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、シリカ、珪藻土、雲母、タルク等である。
磁性体層222aの表面は、図3に示すように、凹凸226aを有していてもよい。磁性体層222aが磁性体粒子226を含有することにより、磁性体層222aの表面に磁性体粒子226の形状に応じた凹凸226aが生じやすくなる。この凹凸226aを、磁性体層222aの表面に形成される樹脂層223aが埋めることにより、樹脂層223aの平滑な表面上に導体パターンを形成することができる。これにより、導体パターンの密着性及び電気的信頼性が確保されると考えられる。したがって、シート材220aをインダクタ部品200に使用した場合に、配線板10中のインダクタ部品200の性能を確保することができる。
図3に示すように、シート材220aは、樹脂層223aの表面に、金属箔224aを有する。これにより、樹脂層223aの表面に導体パターンを形成することが、より容易になると考えられる。金属箔224aは、例えば銅箔である。金属箔224aの第6面F6(樹脂層223aに接する面)は、粗化されていることが好ましい。これにより、インダクタ部品200の製造工程において、金属箔224aが樹脂層223aから剥がれにくくなると考えられる。
次に、図4等を参照して、シート材220aの製造方法について説明する。図4は、本実施形態に係るシート材220aの製造方法を示すフローチャートである。
ステップS11では、磁性体粒子226を第1絶縁材料225と混合して、磁性体ペースト221を作製する。混合方法としては、磁性体粒子226を第1絶縁材料225中に略均一に分散できる方法であればよく、例えば遊星型混合機により混合する。
続けて、ステップS12では、図5Aに示すように、作製した磁性体ペースト221を支持基板440の表面に塗布する。
続けて、ステップS13では、磁性体層222aを形成する。詳しくは、図5Bに示すように、第1絶縁材料225を例えば加熱して半硬化させる。これにより、磁性体層222aが形成される。
続けて、ステップS14では、樹脂層223aを積層する。詳しくは、図5Cに示すように、磁性体層222aの上に、流動状態の第2絶縁材料を塗布して、加熱して第2絶縁材料を半硬化させる。これにより、樹脂層223aが形成される。
続けて、ステップS15では、金属箔224aを積層する。詳しくは、図5Dに示すように、金属箔224aの片面(例えば第6面F6)を粗化させて、その粗化された面が樹脂層223aの表面に接するようにして圧着させる。銅箔等の金属箔224aの表面を粗化させるには、例えば銅表面粗化薬剤(硫酸−過酸化水素系のエッチング剤等)を用いることができるが、他の方法で粗化させてもよい。これにより、金属箔224aが積層される。
続けて、ステップS16では、支持基板440を除去する。その結果、図3に示すシート材220aが完成する。
こうして製造したシート材220aを使用するインダクタ部品200の製造方法について、図6等を参照して説明する。図6は、本実施形態に係るインダクタ部品200の製造方法の概略的な内容及び手順を示すフローチャートである。
ステップS21では、支持体の上に、絶縁層(絶縁基板)及び第1の導体パターンを形成する。
まず、図7に示すように、支持体400を準備する。支持体400は、絶縁体からなる。支持体400の片面(例えば面F10)には、銅箔410が形成されている。
続けて、図8に示すように、例えば金属箔を有する樹脂層を、片面(例えば面F10)に銅箔410が形成された支持体400の、銅箔410上に積層する。続けてめっき液を用いて、金属箔をシード層として電解めっきを行うことにより、例えば銅めっきを形成する。そして、樹脂層を加熱硬化させる。これにより、硬化した樹脂層からなる絶縁層(絶縁基板)201、及び金属箔と銅めっきからなる導体層202aが形成される。
この絶縁層201には、ガラスクロス等の心材が含まれていてもよい。
この絶縁層201には、ガラスクロス等の心材が含まれていてもよい。
続けて、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層202aのパターニングを行う。具体的には、第1の導体パターン202に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層202aを覆い、導体層202aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図9に示すように、支持層201上に、第1の導体パターン202が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図6のステップS22で、シート材220aを積層する。詳しくは、図10に示すように、磁性体層222aと樹脂層223aと、金属箔(例えば銅箔)224aとを有するシート材220aが、第1の導体パターン202上に、プレスにより積層される。これにより、磁性体層222aを形成する半硬化の磁性材料が、第1の導体パターン202が形成されていない部分に入り込む。そして、磁性体層222aと樹脂層223aが加熱硬化される。この結果、図11に示すように、支持層201及び第1の導体パターン202上に、磁性体層222a、樹脂層223a及び金属箔224aが、この順で積層される。
続けて、図6のステップS23で、ビア導体205b及び第2の導体パターン206が形成される。詳しくは、図12に示すように、例えばレーザにより、磁性体層222a、樹脂層223a及び金属箔224aに孔205a(ビアホール)を形成する。孔205aは、磁性体層222a、樹脂層223a及び金属箔224aを貫通する。そして、孔205aは、インダクタ部品200の第1の導体パターン202に至る。その後、必要に応じて、デスミアを行う。
続けて、例えば化学めっき法により、金属箔224a上及び孔205a内に、例えば銅の無電解めっき膜を形成する。なお、無電解めっきに先立って、例えば浸漬により、パラジウム等からなる触媒を、孔205aの表面に吸着させる。
続けて、無電解めっき膜上に、例えば銅の電解めっきを形成する。具体的には、陽極にめっきする材料である銅を接続し、陰極に被めっき材である無電解めっき膜を接続して、めっき液に浸漬する。そして、両極間に直流の電圧を印加して電流を流し、無電解めっき膜の表面に銅を析出させる。これにより、図13に示すように、孔205aに電解めっきが充填され、例えば銅のめっきからなるビア導体205bが形成される。そして、樹脂層223a上に導体層206aが形成される。
続けて、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層206aのパターニングを行う。具体的には、導体パターン206に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層206aを覆い、導体層206aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図14に示すように、樹脂層223a上に、第2の導体パターン206が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図6のステップS24で、シート材220bが積層される。詳しくは、図15に示すのと同様に、磁性体層222bと樹脂層223bと、金属箔(例えば銅箔)224bとを有するシート材220bが、第2の導体パターン206上に、プレスにより積層される。これにより、磁性体層222bを形成する未硬化の磁性材料が、第2の導体パターン206が形成されていない部分に入り込む。そして、磁性体層222bと樹脂層223bが加熱硬化される。この結果、図15に示すように、樹脂層223a及び第2の導体パターン206上に、磁性体層222b、樹脂層223b及び金属箔224bが積層される。
本実施形態の磁性材料は、磁性体粒子が樹脂に等方的に入っているため、X方向、Y方向、Z方向で線膨張係数(CTE)の値が大きくは変わらない。好ましくは、磁性体層222a、磁性体層222bのCTEの値が30ppm/K以下である。
続けて、図6のステップS25で、第3の導体パターン207が形成される。
詳しくは、上述と同様に、金属箔224b上に、例えば銅の無電解めっき及び電解めっきを形成する。これにより、図16に示すように、樹脂層223b上に導体層207aが形成される。
続けて、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層207aのパターニングを行う。具体的には、第3の導体パターン207に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層207aを覆い、導体層207aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図17に示すように、樹脂層223b上に、第3の導体パターン207が形成される。第3の導体パターン207は、図示しないビア導体により、第2の導体パターン206と接続されている。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図6のステップS26で、支持体400及び銅箔410が除去される。
図18に示すように、支持体400を除去する。続けて、例えばエッチングにより、銅箔410を除去する。これにより、図2に示すインダクタ部品200が完成する。
このように、本実施形態では、金属箔(銅箔)224a,224bを有するシート材220a,220bを使用してインダクタ部品200を製造している。これに限られるものではなく、インダクタ部品を製造するのに、金属箔のないシート材を使用することも可能である。図19Aに、金属箔のないシート材230の断面図を示す。
図19Aに示すように、シート材230は、磁性体層222cの表面に樹脂層227を形成してなる。磁性体層222cは、第1絶縁材料225cと磁性体粒子226cとを有する。樹脂層227は、2種類の樹脂で構成される。
図19Aに示すように、樹脂層227は、粗化処理に用いられる溶液に対して、相対的に溶解しやすい樹脂成分228と、相対的に溶解しにくい樹脂成分229の2つの樹脂が混合された樹脂で構成されている。粗化処理に用いられる溶液に対して、相対的に溶解しやすい樹脂は、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂である。粗化処理に用いられる溶液に対して、相対的に溶解しにくい樹脂は、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂類である。
図19Aに示すシート材を用いたインダクタ部品の製造工程においては、過マンガン酸溶液等の溶液を用いて樹脂層227の表面を粗化する。このとき、上述した樹脂成分228が溶解することで、樹脂層227の表面が粗化される。
その後、樹脂層227の表面に、例えばセミアディティブ法を用いて容易に導体パターンを形成することができると考えられる。
その後、樹脂層227の表面に、例えばセミアディティブ法を用いて容易に導体パターンを形成することができると考えられる。
このように、表面に銅箔等の金属箔を有していないシート材230であっても、インダクタ部品の製造に使用することができる。
次に、図19B等を参照して、シート材230の製造方法について説明する。図19Bは、本実施形態の他の例に係るシート材230の製造方法を示すフローチャートである。
ステップS11では、図4の場合と同様に、磁性体粒子226cを第1絶縁材料225cと混合して、磁性体ペースト221cを作製する。混合方法としては、磁性体粒子226cを第1絶縁材料225c中に略均一に分散できる方法であればよく、例えば遊星型混合機により混合する。
続けて、ステップS12では、図19Cに示すように、作製した磁性体ペースト221cを支持基板440cの表面に塗布する。
続けて、ステップS13では、磁性体層222cを形成する。詳しくは、図19Dに示すように、第1絶縁材料225cを半硬化させる。これにより、磁性体層222cが形成される。
続けて、ステップS28では、粗化処理に用いられる溶液に対して相対的に溶解しやすい樹脂成分228と、相対的に溶解しにくい樹脂成分229とを混合する。混合方法としては、樹脂228と樹脂229とを略均一に混合できる方法であればよく、例えば加熱ニーダー(混練機)により混合する。
続けて、ステップS29では、樹脂層227を形成する。詳しくは、図19Eに示すように、磁性体層222cの上に混合した樹脂228,229を塗布して、加熱硬化する。これにより、樹脂層227が形成される。
続けて、ステップS16では、図4の場合と同様に支持基板440を除去する。その結果、図19Aに示すシート材230が完成する。
次に、図20等を参照して、配線板10の製造方法について説明する。図20は、本実施形態に係る配線板10の製造方法の概略的な内容及び手順を示すフローチャートである。
ステップS31では、図21に示すように、出発材料として両面銅張積層板1000を準備する。両面銅張積層板1000は、基板100(コア基板)と、基板100の第1面F1上に形成された銅箔1001と、基板100の第2面F2上に形成された銅箔1002と、から構成される。本実施形態では、この段階において、基板100が、完全に硬化した状態のガラエポからなる。
続けて、図20のステップS32で、スルーホール導体300b及び導体層301、302を形成する。
詳しくは、図22に示すように、例えばCO2レーザを用いて、第1面F1側からレーザを両面銅張積層板1000に照射することにより孔1003を形成し、第2面F2側からレーザを両面銅張積層板1000に照射することにより孔1004を形成する。孔1003と孔1004とは、X−Y平面において略同じ位置に形成され、最終的にはつながって、両面銅張積層板1000を貫通するスルーホール300aとなる。第1面F1に対するレーザ照射と第2面F2に対するレーザ照射とは、同時に行っても、片面ずつ行ってもよい。スルーホール300aを形成した後には、スルーホール300aについてデスミアを行うことが好ましい。また、レーザ光の吸収効率を高めるため、レーザ照射に先立って銅箔1001、1002の表面を黒化処理してもよい。なお、スルーホール300aの形成は、ドリル又はエッチングなど、レーザ以外の方法で行ってもよい。ただし、レーザ加工であれば、微細な加工をしやすい。特に、スルーホール300aの径(最大直径)が100μm以下の場合には、ドリル加工が困難になるため、レーザ加工が有効である。
続けて、例えばパネルめっき法により、図23に示すように、銅箔1001、1002上及びスルーホール300a内に、例えば銅のめっき1005を形成する。具体的には、まず無電解めっきを行い、続けてめっき液を用いて、その無電解めっき膜をシード層として電解めっきを行うことにより、めっき1005を形成する。これにより、スルーホール300aにめっき1005が充填され、スルーホール導体300bが形成される。
続けて、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、基板100の第1面F1及び第2面F2に形成された各導体層のパターニングを行う。具体的には、導体層301、302に対応したパターンを有するエッチングレジストで各導体層を覆い、各導体層の、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図24に示すように、基板100の第1面F1、第2面F2上にそれぞれ、導体層301、302が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図20のステップS33で、基板100(コア基板)にキャビティR10を形成する。本実施形態では、基板100にレーザを照射することにより、キャビティR10を形成する。具体的には、例えば四角形を描くようにレーザを照射することにより、基板100における、キャビティR10に対応した領域を、その周りの部分から切り取る。レーザの照射角度は、例えば基板100の第1面F1に対して略垂直の角度とする。これにより、図25に示すように、キャビティR10が形成される。本実施形態では、キャビティR10をレーザにより形成するため、キャビティR10が容易に得られる。キャビティR10は、インダクタ部品200の収容スペースとなる。
続けて、図20のステップS34で、インダクタ部品200を、基板100のキャビティR10に配置する。
具体的には、図26に示すように、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)からなるキャリア1006を、基板100の片側(例えば第2面F2)に設ける。これにより、キャビティR10(貫通孔)の一方の開口がキャリア1006で塞がれる。本実施形態では、キャリア1006が、粘着シート(例えばテープ)からなり、基板100側に粘着性を有する。キャリア1006は、例えばラミネートにより、基板100と接着される。
続けて、図27に示すように、キャビティR10(貫通孔)の塞がれた開口とは反対側(Z1側)から、キャビティR10にインダクタ部品200を入れる。インダクタ部品200は、例えば部品実装機によりキャビティR10に入れ込まれる。例えばインダクタ部品200は、真空チャック等により保持され、キャビティR10の上方(Z1側)に運ばれた後、そこから鉛直方向に沿って下降し、キャビティR10に入れられる。これにより、図28に示すように、キャリア1006(粘着シート)上に、インダクタ部品200が配置される。なお、インダクタ部品200の位置決めをする際には、アライメントマークを用いることが好ましい。そうすることで、インダクタ部品200とキャビティR10との位置合わせの精度を高めることが可能になると考えられる。
続けて、図20のステップS35で、図29Aに示すように、半硬化の状態で、キャビティR10(貫通孔)の塞がれた開口とは反対側(Z1側)の、基板100の第1面F1上及びインダクタ部品200の第3面F3上に、絶縁層101(第1の層間絶縁層)を配置する。絶縁層101は、例えばエポキシ樹脂からなる。なお、絶縁層101は、ガラスクロス等の心材を含んでいてもよい。
続けて、図29Bに示すように、絶縁層101を半硬化の状態でプレスすることにより、絶縁層101から樹脂を流出させてキャビティR10へ流し込む。これにより、図30に示すように、キャビティR10における基板100とインダクタ部品200との隙間R1に絶縁体101a(絶縁層101を構成する樹脂)が充填される。この際、基板100とインダクタ部品200との隙間が狭ければ、インダクタ部品200の固定が弱くても、樹脂がキャビティR10へ流れ込む勢いで、インダクタ部品200の位置ずれや、好ましくない傾きは生じにくい。なお、絶縁体101aは、基板100及びインダクタ部品200のいずれよりも大きな熱膨張係数を有する。
続けて、図29Bに示すように、絶縁層101を半硬化の状態でプレスすることにより、絶縁層101から樹脂を流出させてキャビティR10へ流し込む。これにより、図30に示すように、キャビティR10における基板100とインダクタ部品200との隙間R1に絶縁体101a(絶縁層101を構成する樹脂)が充填される。この際、基板100とインダクタ部品200との隙間が狭ければ、インダクタ部品200の固定が弱くても、樹脂がキャビティR10へ流れ込む勢いで、インダクタ部品200の位置ずれや、好ましくない傾きは生じにくい。なお、絶縁体101aは、基板100及びインダクタ部品200のいずれよりも大きな熱膨張係数を有する。
キャビティR10に絶縁体101aが充填されたら、その充填樹脂(絶縁体101a)とインダクタ部品200との仮溶着を行う。具体的には、加熱により充填樹脂にインダクタ部品200を支持できる程度の保持力を発現させる。これにより、キャリア1006に支持されていたインダクタ部品200が、充填樹脂によって支持されるようになる。その後、キャリア1006を除去する。
なお、この段階では、絶縁体101a(充填樹脂)及び絶縁層101は半硬化しているにすぎず、完全には硬化していない。ただしこれに限られず、例えば、この段階で絶縁体101a及び絶縁層101を完全に硬化させてもよい。
続けて、図20のステップS36で、基板100の第2面F2側にビルドアップを行う。
具体的には、図31に示すように、基板100の第2面F2上に、絶縁層102(第2の層間絶縁層)を配置する。絶縁層102は、例えばエポキシ樹脂からなる。続けて、例えばプレスにより、絶縁層102を半硬化の状態で基板100及びインダクタ部品200に接着させた後、加熱して絶縁層101、102の各々を硬化させる。本実施形態では、粘着シート(キャリア1006)を除去した後に、キャビティR10に充填した樹脂を硬化させるため、絶縁層101、102の硬化を同時に行うことが可能になる。そして、両面の絶縁層101、102の硬化を同時に行うことにより、基板100の反りが抑制されるため、基板100を薄くし易くなる。
続く図20のステップS37では、ビア導体及び導体層を形成する。
詳しくは、図32に示すように、例えばレーザにより、絶縁層101に孔311a及び312a(それぞれビアホール)を形成し、絶縁層102に孔322a(ビアホール)を形成する。孔311a及び312aの各々は絶縁層101を貫通し、孔322aは絶縁層102を貫通する。そして、孔311aは、インダクタ部品200の第3の導体パターン207に至り、孔312a及び322aの各々は、スルーホール導体300bに至る。その後、必要に応じて、デスミアを行う。
続けて、図33に示すように、例えば化学めっき法により、孔311a、312a、322aの側壁を含む絶縁層101,102の表面に、例えば銅の無電解めっき膜1007、1008を形成する。なお、無電解めっきに先立って、例えば浸漬により、パラジウム等からなる触媒を、絶縁層101、102の表面に吸着させる。
続けて、図34に示すように、リソグラフィ技術又は印刷等により、第1面F1側の主面(無電解めっき膜1007上)に、開口部1009aを有するめっきレジスト1009を、また、第2面F2側の主面(無電解めっき膜1008上)に、開口部1010aを有するめっきレジスト1010を、それぞれ形成する。開口部1009a、1010aはそれぞれ、導体層110,120(図1)に対応したパターンを有する。
続けて、図35に示すように、例えばパターンめっき法により、めっきレジスト1009、1010の開口部1009a、1010aに、それぞれ例えば銅の電解めっき1011、1012を形成する。具体的には、陽極にめっきする材料である銅を接続し、陰極に被めっき材である無電解めっき膜1007、1008を接続して、めっき液に浸漬する。そして、両極間に直流の電圧を印加して電流を流し、無電解めっき膜1007、1008の表面に銅を析出させる。これにより、孔311a及び312a、孔322aに、それぞれ電解めっき1011、1012が充填され、例えば銅のめっきからなるビア導体311b、312b、322bが形成される。
その後、例えば所定の剥離液により、めっきレジスト1009及び1010を除去し、続けて不要な無電解めっき膜1007、1008を除去することにより、図36に示すように、導体層110及び120が形成される。
なお、電解めっきのためのシード層は無電解めっき膜に限られず、無電解めっき膜1007、1008に代えて、スパッタ膜等をシード層として用いてもよい。
続けて、図20のステップS38で、絶縁層101、102上にそれぞれ、開口部11aを有するソルダーレジスト11、開口部12aを有するソルダーレジスト12を形成する(図1参照)。導体層110,120はそれぞれ、開口部11a、12aに位置する所定の部位(パッドP1、P2及びランド等)を除いて、ソルダーレジスト11、12で覆われる。ソルダーレジスト11及び12は、例えばスクリーン印刷、スプレーコーティング、ロールコーティング、又はラミネート等により、形成することができる。
続けて、電解めっき又はスパッタリング等により、導体層110,120上、詳しくはソルダーレジスト11、12に覆われないパッドP1、P2(図1参照)の表面にそれぞれ、例えばNi/Au膜からなる耐食層を形成する。また、OSP処理を行うことにより、有機保護膜からなる耐食層を形成してもよい。
こうして、基板100の第1面F1上に、絶縁層101及び導体層110から構成される第1ビルドアップ部B1が形成され、基板100の第2面F2上に、絶縁層102及び導体層120から構成される第2ビルドアップ部B2が形成される。その結果、本実施形態の配線板10(図1)が完成する。その後、必要があれば、インダクタ部品200の電気テスト(インダクタンス、Q値及び絶縁性などのチェック)を行う。
本実施形態の製造方法は、配線板10の製造に適している。こうした製造方法であれば、低コストで、良好な配線板10が得られると考えられる。
本実施形態の配線板10は、例えば電子部品又は他の配線板と電気的に接続することができる。例えば、半田等により、配線板10のパッドP2に電子部品(例えばICチップ)を実装することができる。また、パッドP1により、配線板10を他の配線板(例えばマザーボード)に実装することができる。本実施形態の配線板10は、例えば携帯電話の回路基板として用いることができる。
次に、本発明に係る実施形態の第2の例のインダクタ部品210について、図37Aを参照して説明する。図37Aは、本実施形態に係る第2の例のインダクタ部品210を示す断面図である。
インダクタ部品210の構成は、上述したインダクタ部品200に類似している。すなわち、絶縁基板211の上に、第1の導体パターン212が形成される。第1の導体パターン212の上には、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む第1の磁性体層222dが形成される。第1の磁性体層222dの上には、第2絶縁材料からなる第1の絶縁層213が形成される。第1の絶縁層213の上には、第2の導体パターン216が形成される。第1の導体パターン212と、第2の導体パターン216とは、磁性体層222d及び樹脂層213を貫通するビア導体215bによって、電気的に接続されている。
第2の導体パターン216の上には、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む第2の磁性体層222eが形成される。第2の磁性体層222eの上には、第2絶縁材料からなる第2の絶縁層217が形成される。第2の絶縁層217の上には、第3の導体パターン219が形成される。
このように、インダクタ部品210の構成はインダクタ部品200に類似しているが、製造方法が異なる。インダクタ部品210の製造方法について、図37B等を参照して説明する。図37Bは、本実施形態に係る第2の例のインダクタ部品210の製造方法の概略的な内容及び手順を示すフローチャートである。
ステップS41では、支持体420の上に、絶縁層(絶縁基板)211及び導体層212aを形成する。詳しくは、図38に示すように、インダクタ部品210の製造の土台として、支持体420を準備する。支持体420は、片面F11に銅箔430が形成された絶縁体である。
続けて、図39に示すように、例えば金属箔を有するプリプレグを、片面F11に銅箔430が形成された支持体420の、銅箔430上に積層する。続けてめっき液を用いて、金属箔をシード層として電解めっきを行うことにより、例えば銅めっきを形成する。そして、プリプレグを加熱硬化させる。これにより、硬化したプリプレグからなる絶縁層(絶縁基板)211、及びプリプレグの金属箔と銅めっきからなる導体層212aが形成される。
続けて、図37BのステップS42で、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層212aのパターニングを行う。具体的には、第1の導体パターン212に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層212aを覆い、導体層212aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図40に示すように、絶縁基板211上に、第1の導体パターン212が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図37BのステップS43で、磁性体ペースト221dが塗布される。詳しくは、図41に示すように、磁性体ペースト221dが、第1の導体パターン212上に塗布される。これにより、未硬化の磁性体ペースト221dが、第1の導体パターン212が形成されていない部分に入り込む。磁性体ペースト221dは、例えばスクリーン印刷、スプレーコーティング、ロールコーティング、又はラミネート等により、塗布することができる。その後、磁性体ペースト221dは加熱硬化され、第1の磁性体層222dが形成される。
続けて、図37BのステップS44で、絶縁層213が積層・プレスされる。詳しくは、図42に示すように、例えば金属箔214を有する絶縁層213が、第1の磁性体層222dの上に積層される。絶縁層213は、例えばエポキシ樹脂からなる。そして、金属箔214を有する絶縁層213がプレスされ、第1の磁性体層222dに圧着される。その後、絶縁層213が加熱硬化される。
このとき、金属箔214を省略してもよい。その場合、絶縁層213上に例えばセミアディティブ法により導体パターンを形成する。
このとき、金属箔214を省略してもよい。その場合、絶縁層213上に例えばセミアディティブ法により導体パターンを形成する。
続けて、図37BのステップS45で、ビア導体215b及び導体層216aが形成される。詳しくは、図43に示すように、例えばレーザにより、第1の磁性体層222d、絶縁層213及び金属箔214に孔215a(ビアホール)を形成する。孔215aは、第1の磁性体層222d、絶縁層213及び金属箔214を貫通する。そして、孔215aは、インダクタ部品210の第1の導体パターン212に至る。その後、必要に応じて、デスミアを行う。
続けて、例えば化学めっき法により、金属箔214上及び孔215a内に、例えば銅の無電解めっき膜を形成する。無電解めっきに先立って、例えば浸漬により、パラジウム等からなる触媒を、孔215aの表面に吸着させる。
続けて、無電解めっき膜上に、例えば銅の電解めっきを形成する。具体的には、陽極にめっきする材料である銅を接続し、陰極に被めっき材である無電解めっき膜を接続して、めっき液に浸漬する。そして、両極間に直流の電圧を印加して電流を流し、無電解めっき膜の表面に銅を析出させる。これにより、図44に示すように、孔215aに電解めっきが充填され、例えば銅のめっきからなるビア導体215bが形成される。そして、絶縁層213上に導体層216aが形成される。
続けて、図37BのステップS46で、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層216aのパターニングを行う。具体的には、第2の導体パターン216に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層216aを覆い、導体層216aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図45に示すように、絶縁層213上に、第2の導体パターン216が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図37BのステップS47で、再び、磁性体ペースト221eが塗布される。詳しくは、図46に示すように、磁性体ペースト221eが、第2の導体パターン216上に塗布される。これにより、未硬化の磁性体ペースト221eが、第2の導体パターン216が形成されていない部分に入り込む。磁性体ペースト221eは、例えばスクリーン印刷、スプレーコーティング、ロールコーティング、又はラミネート等により、塗布することができる。その後、磁性体ペースト221eは加熱硬化され、第2の磁性体層222eが形成される。
続けて、図37BのステップS48で、再び、絶縁層217が積層・プレスされる。詳しくは、図47に示すように、例えば金属箔218を有する絶縁層217が、第2の磁性体層222eの上に積層される。そして、金属箔218を有する絶縁層217がプレスされ、第2の磁性体層222eに圧着される。その後、絶縁層217が加熱硬化される。
続けて、図37BのステップS49で、導体層219aが形成される。詳しくは、例えば化学めっき法により、金属箔218上に、例えば銅の無電解めっき膜を形成する。続けて、例えばパターンめっき法により、無電解めっき膜上に、例えば銅の電解めっきを形成する。具体的には、陽極にめっきする材料である銅を接続し、陰極に被めっき材である無電解めっき膜を接続して、めっき液に浸漬する。そして、両極間に直流の電圧を印加して電流を流し、無電解めっき膜の表面に銅を析出させる。これにより、図48に示すように、絶縁層217上に導体層219aが形成される。
続けて、図37BのステップS50で、例えばエッチングレジスト及びエッチング液を用いて、導体層219aのパターニングを行う。具体的には、第3の導体パターン219に対応したパターンを有するエッチングレジストで導体層219aを覆い、導体層219aの、エッチングレジストで覆われない部分(エッチングレジストの開口部で露出する部位)を、エッチングで除去する。これにより、図49に示すように、絶縁層217上に、第3の導体パターン219が形成される。なお、エッチングは、湿式に限られず、乾式であってもよい。
続けて、図37BのステップS51で、支持体420及び銅箔430が除去される。
詳しくは、図50に示すように、支持体420が除去される。続けて、例えばエッチングにより、銅箔430が除去される。このようにして、図37Aに示すインダクタ部品210が製造される。
次に、本発明に係る実施形態の第3の例のインダクタ部品について、図51を参照して説明する。図51は、本実施形態に係る第3の例のインダクタ部品250を示す断面図である。
図51に示すように、インダクタ部品250は、コア252を中心として構成されている。コア252は、例えばエポキシ樹脂とガラスクロス等の心材とからなる。コア252の平面形状は、例えば矩形である。コア252には、2つの貫通孔、すなわちビアホール252aと中心孔257aが穿設されている。コア252の両面には、第1の導体パターン254及び第2の導体パターン253が形成されている。第1の導体パターン254と第2の導体パターン253とは、コア252を貫通するビア導体252bによって、電気的に接続されている。
第1の導体パターン254と第2の導体パターン253の上には、磁性材料221からなる磁性体層256及び磁性体層255が、それぞれ形成されている。また、中心孔257a内にも磁性材料221が充填されて、コア磁性体257bが形成されている。第1の導体パターン254、第2の導体パターン253及びビア導体252bは、いずれも銅からなる。
図51に示される各部の寸法は、T1=30μm、T2=20μm、T3=60μm、T4=20μm、T5=30μm、φ1=700μm、φ2=500μmである。なお、これらの寸法は適宜変更されてもよい。
インダクタ部品250の導体パターン253,254の形状について、図52を参照して説明する。図52は、インダクタ部品250の導体パターン253,254の形状を示す斜視図である。
図52に示すように、インダクタ部品250の導体パターン253,254の外形は略矩形状である。導体パターン253,254の中心には、中心孔257aに対応する貫通孔が設けられている。ビア導体252bは、導体パターン254の突出した端部に形成されている。
かかる構成を有するインダクタ部品250について、周波数50MHzにおいて、インダクタ特性を測定した。測定結果は、インダクタンス(L)が8.97nH、Q値が45.57で、優れたインダクタ特性を有していた。
次に、本発明に係る実施形態の第4のインダクタ部品について、図53を参照して説明する。図53は、本実施形態に係る第4のインダクタ部品260を示す断面図である。
図53に示すように、インダクタ部品260は、コア262を中心として構成されている。コア262は、絶縁体、例えばエポキシ樹脂からなる絶縁層263と、磁性材料221からなる磁性体層264の二層構造となっている。コア262の平面形状は、例えば矩形である。コア262には、ビアホール262aが穿設されている。コア262の両面には、第1の導体パターン266及び第2の導体パターン265が形成されている。
第1の導体パターン266と第2の導体パターン265とは、コア262を貫通するビア導体262bによって、電気的に接続されている。第1の導体パターン266と第2の導体パターン265の上には、磁性材料221からなる磁性体層268及び磁性体層267が、それぞれ形成されている。第1の導体パターン266、第2の導体パターン265及びビア導体262bは、いずれも銅からなる。
図53に示される各部の寸法は、T1=30μm、T2=20μm、T4=20μm、T5=30μm、T6=30μm、T7=50μm、φ3=300μmである。なお、これらの寸法は適宜変更されてもよい。
かかる構成を有するインダクタ部品260について、周波数50MHzにおいて、インダクタ特性を測定した。測定結果は、インダクタンス(L)が9.31nH、Q値が46.32で、優れたインダクタ特性を有していた。
比較のため、磁性材料を一切用いていない、いわゆるエアコア型のインダクタ部品について、周波数50MHzにおいて、インダクタ特性を測定した。エアコア型のインダクタ部品は、上記インダクタ部品250を示す図51において、コア252に中心孔257aがなく、磁性体層256、磁性体層255、コア磁性体257bも有しない。測定結果は、インダクタンス(L)が4.73nH、Q値が26.44であった。
この結果、インダクタ部品250,260は、磁性材料221を用いることにより磁気特性が発揮され、優れたインダクタ特性を有することが明らかになった。
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、電解めっきのためのシード層は無電解めっき膜に限られず、無電解めっき膜に代えて、スパッタ膜等をシード層として用いてもよい。
その他の点についても、上記シート材220a,220b,230、インダクタ部品200,210,250,260、配線板10及び磁性材料の構成、及びその構成要素の種類、性能、寸法、材質、形状、層数、又は配置等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更することができる。
また、各導体パターンの材料は、上記のものに限定されず、用途等に応じて変更可能である。例えば導体パターンの材料として、銅以外の金属又は非金属の導体材料を用いてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「請求項」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
本発明に係るシート材は、薄型のインダクタ部品を製造するのに適している。本発明に係るシート材の製造方法は、そうしたシート材の製造に適している。本発明に係るインダクタ部品は、配線板に内蔵するのに適している。本発明に係る配線板は、携帯電話などの回路基板を実現するのに適している。本発明に係る磁性材料は、薄型のインダクタ部品を製造するのに適している。
10 配線板
11,12 ソルダーレジスト層
100 基材
101,102 絶縁層
110,120 導体層
200,210,250,260 インダクタ部品
201,211 絶縁層(絶縁基板)
202,212 第1の導体パターン
202a,212a 第1の導体層
213 第1の絶縁層
205a,215a,252a,262a,311a,312a,322a ビアホール
205b,215b,252b,262b,311b,312b,322b ビア導体
206,216 第2の導体パターン
206a,216a 第2の導体層
207,219 第3の導体パターン
207a,219a 第3の導体層
213,223a,223b 樹脂層
214,218,224a,224b 金属箔
217 第2の絶縁層
220a,220b,230 シート材
221,221c,221d,221e 磁性体ペースト
222a,222b,222c,222d,222e,255,256,264,267,268 磁性体層
225,225c 第1絶縁材料
226,226c 磁性体粒子
226a 凹凸
252,262 コア
253,254,265,266 導体パターン
257a コア貫通孔
300a スルーホール
300b スルーホール導体
301 第3導体層
302 第4導体層
400,420 支持体
410,430 銅箔
F1 第1面
F2 第2面
F3 第3面
F4 第4面
F5 第5面
F6 第6面
F10,F11 面
R1 隙間
R10 キャビティ(貫通孔)
11,12 ソルダーレジスト層
100 基材
101,102 絶縁層
110,120 導体層
200,210,250,260 インダクタ部品
201,211 絶縁層(絶縁基板)
202,212 第1の導体パターン
202a,212a 第1の導体層
213 第1の絶縁層
205a,215a,252a,262a,311a,312a,322a ビアホール
205b,215b,252b,262b,311b,312b,322b ビア導体
206,216 第2の導体パターン
206a,216a 第2の導体層
207,219 第3の導体パターン
207a,219a 第3の導体層
213,223a,223b 樹脂層
214,218,224a,224b 金属箔
217 第2の絶縁層
220a,220b,230 シート材
221,221c,221d,221e 磁性体ペースト
222a,222b,222c,222d,222e,255,256,264,267,268 磁性体層
225,225c 第1絶縁材料
226,226c 磁性体粒子
226a 凹凸
252,262 コア
253,254,265,266 導体パターン
257a コア貫通孔
300a スルーホール
300b スルーホール導体
301 第3導体層
302 第4導体層
400,420 支持体
410,430 銅箔
F1 第1面
F2 第2面
F3 第3面
F4 第4面
F5 第5面
F6 第6面
F10,F11 面
R1 隙間
R10 キャビティ(貫通孔)
Claims (22)
- 磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材であって、
前記磁性体層の少なくとも片面には、第2絶縁材料から構成される樹脂層が設けられているシート材。 - 前記磁性体層の厚さは前記樹脂層の厚さより厚い、請求項1に記載のシート材。
- 前記樹脂層の表面に金属箔を有する、請求項1又は2に記載のシート材。
- 前記金属箔の前記樹脂層に接する表面は粗化されている、請求項3に記載のシート材。
- 前記磁性体粒子の平均粒子径は0.5〜50μmの範囲内にある、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記第1絶縁材料のガラス転移温度(Tg)は130℃以上である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記磁性体粒子の前記磁性体層における体積含有率は30体積%〜70体積%の範囲内にある、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記磁性体粒子は鉄、軟磁性鉄合金、ニッケル、軟磁性ニッケル合金、コバルト、軟磁性コバルト合金、軟磁性鉄(Fe)−シリコン(Si)系合金、軟磁性鉄(Fe)−窒素(N)系合金、軟磁性鉄(Fe)−炭素(C)系合金、軟磁性鉄(Fe)−ホウ素(B)系合金、軟磁性鉄(Fe)−リン(P)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)系合金、軟磁性鉄(Fe)−アルミニウム(Al)−シリコン(Si)系合金のいずれか1つ以上から構成される、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記第1絶縁材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリベンゾシクロブテン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂及びポリスチレン樹脂のいずれか1つ以上から構成される、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記第2絶縁材料と前記第1絶縁材料とは同じ材料である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記磁性体層の表面は凹凸形状を有する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記樹脂層は無機フィラーを含有する、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記樹脂層は、粗化処理に用いられる溶液に対して、相対的に溶解しやすい成分と、相対的に溶解しにくい成分の少なくとも2つの成分が混合された樹脂で構成されている、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のシート材。
- 前記樹脂層の線膨張係数は前記磁性体層の線膨張係数より小さい、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のシート材。
- 磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層を備えるシート材の製造方法であって、
前記磁性体粒子と前記第1絶縁材料とを混合して前記磁性体層を作製することと、
前記磁性体層の少なくとも片面に、第2絶縁材料から構成される樹脂層を設けることと、
を含むシート材の製造方法。 - 前記磁性体層の厚さを、前記樹脂層の厚さよりも厚くする請求項15に記載のシート材の製造方法。
- 層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有するインダクタ部品であって、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ、第2絶縁材料から構成される樹脂層とからなるインダクタ部品。 - 前記磁性体層の厚さは、前記樹脂層の厚さより厚い請求項17に記載のインダクタ部品。
- 前記樹脂層の前記導体パターンに接する表面は粗化されている請求項17または18に記載のインダクタ部品。
- 少なくとも一方の表面に開口されてなる開口部を有するコア基板と、前記開口部の内部に収容されるインダクタ部品と、前記開口部の内部に充填されてインダクタ部品を固定する充填樹脂と、を有する配線板であって、
前記インダクタ部品は、層間絶縁層とその上のインダクタ用導体パターンとを有し、
前記層間絶縁層は、磁性体粒子と第1絶縁材料とを含む磁性体層と、該磁性体層の少なくとも片面に設けられ第2絶縁材料から構成される樹脂層と、からなる配線板。 - 前記磁性体層の厚さは、前記樹脂層の厚さより厚い請求項20に記載の配線板。
- 磁性体粒子と絶縁材料とを有し、
硬化した状態での線膨張係数は40ppm/K以下である、
磁性材料。
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