JP7077835B2 - インダクタ部品 - Google Patents
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Description
磁性粉と前記磁性粉を含有する樹脂とを含む磁性層と、
前記磁性層内の同一平面上に配置され、互いに隣り合う第1スパイラル配線および第2スパイラル配線と、
前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間に配置され、磁性体を含有しない絶縁層と
を備え、
前記第1スパイラル配線は、前記第2スパイラル配線と対向する第1側面を有し、前記第1側面の少なくとも一部は、前記磁性層と接している。
なお、スパイラル配線とは、平面上で延伸する曲線(2次元曲線)を意味し、ターン数が1周を超える曲線であってもよく、ターン数が1周未満の曲線であってもよく、または、一部に直線を有していてもよい。
前記絶縁層は、前記第1側面の一部に接しており、
前記第1スパイラル配線の前記第1側面と反対側の第2側面は、前記磁性層と接している。
前記磁性層の表面に配置された複数の外部端子と、
前記第1スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第1柱状配線と、前記第2スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第2柱状配線と、
をさらに備え、
前記第1柱状配線と前記第2柱状配線との間にも、絶縁層が配置されている。
前記第1スパイラル配線の上方に配置された第3スパイラル配線をさらに備え、
前記第1スパイラル配線と前記第3スパイラル配線が電気的に接続されている。
前記第1スパイラル配線と前記第3スパイラル配線の間に配置された層間絶縁層をさらに備え、
前記層間絶縁層の厚みは、前記絶縁層の幅よりも小さい。
(構成)
図1Aは、インダクタ部品の第1実施形態を示す透視平面図である。図1Bは、図1AのX-X断面図である。図1Cは、図1AのY-Y断面図である。
各スパイラル配線21,22において、露出部200の露出面200aの厚みは、好ましくは、各スパイラル配線21,22の厚み以下で、かつ、45μm以上である。これによれば、露出面200aの厚みがスパイラル配線21,22の厚み以下であることにより、磁性層11,12の割合を増やすことができ、インダクタンスを向上できる。なお、露出部200の露出面200aの厚みは、少なくとも第1スパイラル配線21および第2スパイラル配線22のうちのいずれかの厚み以下であれば、磁性層11の割合を増やすことができ、インダクタンスを向上できる。また、露出面200aの厚みが45μm以上であることにより、断線の発生を低減できる。露出面200aは、好ましくは、酸化膜である。これによれば、インダクタ部品1とその隣り合う部品との間でショートを抑制できる。
すなわち、第1柱状配線31は、第1スパイラル配線21と複数の外部端子41~44の一つである第1外部端子41(または第2外部端子42)とを接続し、第2柱状配線32は、第2スパイラル配線22と複数の外部端子41~44の一つである第3外部端子43(または第4外部端子44)とを接続する。
一方で、インダクタ部品1は、第1主面61aが第1磁性層11と密着し、第2主面61bの上方に第2磁性層12が配置された焼結体の基板61と、第2磁性層12と基板61との間に配置されたスパイラル配線21,22とを備える。
これによれば第2磁性層12やスパイラル配線21,22といった第2主面61bの上方の積層物は焼結体であって安定した基板61の第2主面61b上に形成できるため、積層物の形成精度を向上できる。また、第1主面61aが第1磁性層11と密着しているので、第1主面61aにはスパイラル配線21,22が形成されていない。これによれば、積層物の形成精度を向上するため、基板61の厚みをある程度確保した場合であっても、基板61は、第1主面61a側から研磨などの加工が可能であるため、第2主面61b上に積層物を形成した後に厚みを低減することができる。したがって、インダクタ部品1の形成精度と低背化とを両立できる。
また、基板61は完全には除去されていないことから、上記加工からスパイラル配線21,22、第2磁性層12、絶縁層15などの積層物を保護でき、直流電気抵抗(Rdc)などの量産ばらつきを抑制できる。さらに、基板61の加工量という調整要素を製造プロセスに加えることによって、インダクタ部品1の強度、インダクタンス、高さ寸法などの設計自由度を向上できるとともに、これらの量産ばらつきを低減できる。
好ましくは、基板61は、磁性体である。これによれば、インダクタ部品1における磁性体の領域が増えるため、Lを向上できる。
好ましくは、第1、第2磁性層11,12は、樹脂に含有された金属磁性粉を含み、基板61は、フェライトの焼結体である。これによれば、金属磁性粉を含む第1磁性層11及び第2磁性層12により、直流重畳特性を向上できる。
好ましくは、第1、第2磁性層11,12は、さらにフェライト粉を含む。これによれば、金属磁性粉だけでなく、比透磁率の高いフェライトを含むことにより、第1、第2磁性層11,12の体積当たりの透磁率である実効透磁率を向上できる。
好ましくは、第1磁性層11の厚みと第2磁性層12の厚みの合計は、基板61の厚みよりも厚い。言い換えると、第1磁性層11の体積と第2磁性層12の体積との合計は、基板61の体積よりも大きい。これによれば、比較的柔らかい樹脂を含む磁性層11,12の割合が大きくなることで、インダクタ部品1の応力吸収性が向上し、熱衝撃や外圧などの影響を低減できるため、インダクタ部品1の信頼性が向上する。また、第1、第2磁性層11,12が金属磁性粉を含む場合、インダクタ部品1の直流重畳特性を向上できる。
好ましくは、第1磁性層11の厚みと第2磁性層12の厚みは、いずれも、基板61の厚みよりも厚い。これによれば、比較的柔らかい樹脂を含む磁性層11,12の割合が一層大きくなることで、インダクタ部品1の応力吸収性が一層向上し、熱衝撃や外圧などの影響を低減できるため、インダクタ部品1の信頼性が一層向上する。また、第1、第2磁性層11,12が金属磁性粉を含む場合、インダクタ部品1の直流重畳特性を一層向上できる。
好ましくは、第1磁性層11の電気抵抗率及び第2磁性層12の電気抵抗率は、基板61の電気抵抗率より高い。これによれば、電気抵抗率が高い部分を含むことで、材料に由来する損失である鉄損を小さくできる。
本願における電気抵抗率の測定方法としては、具体的には、研磨や切り出しによって取り出した測定対象物に、ガリウム・インジウム合金の電極を形成した上で、絶縁抵抗計を用いて、室温下、1.0Vの印加電圧で電気抵抗を測定し、形成した電極面積と電極間距離を基に、電気抵抗率(Ω・m)=電気抵抗(Ω)×(電極面積(m2)/電極間距離(m))の式より算出すればよい。なお、材料状態の測定対象物については、加圧・加熱などで硬化させた上で測定すればよい。例えば、第1磁性層11及び第2磁性層12の電気抵抗率は、1.0×1011~12Ω・mのオーダーであり、基板61の電気抵抗率は、1.0×109~10Ω・mのオーダーである。
好ましくは、基板61は、クラック部を有する。クラック部は、基板61の内部の破断により形成される。これによれば、クラック部において応力開放がなされ、インダクタ部品1の衝撃耐性が向上する。
好ましくは、スパイラル配線21,22は、スパイラル形状の第1導体層と、第1導体層上に配置され、第1導体層に沿った形状の第2導体層とを有し、第1導体層の厚みは、0.5μm以上である。これによれば、第1導体層の厚みによって、基板61の凹凸を吸収でき、第2導体層の形成・加工が容易になるので、インダクタ部品1の形成精度が向上する。
好ましくは、スパイラル配線21,22は、スパイラル形状の第1導体層と、第1導体層上に配置され、第1導体層に沿った形状の第2導体層とを有し、第1導体層のNi含有率は、5.0wt%以下である。これによれば、第1導体層の導電率と第2導体層の導電率の差を小さくでき、スパイラル配線を流れる電流は第1導体層および第2導体層の断面内をほぼ均一に流れ、スパイラル配線内の発熱を均一化できる。また、スパイラル配線のRdcが低減される。また、このとき、第1導体層は、無電解めっきで形成されていないといえる。
上記で記載したように、第1導体層が無電解めっきで形成されていない場合、第1磁性層11への触媒付与プロセス、無電解めっきプロセス(シード層形成工程)や、無電解めっきで形成された導体層をエッチングするプロセス(シード層除去工程)による第1磁性層11への影響を無くすことができる。具体的には、第1磁性層11の磁性樹脂部62aは、磁性粉を含有するが、この磁性粉が第1導体層形成時の前処理やプロセスで使用されるめっき液、エッチング液などによって除去されてしまうことを抑制することができる。したがって、上記のとおり、第1導体層が無電解めっきで形成されていない特徴を有する場合、第1磁性層11の透磁率低下や強度低下を抑制することができる
なお、Ni含有率の測定方法としては、必要に応じて第1導体層と第2導体層の境界を明確化する前処理を行った上で、第1導体層側について、走査透過型電子顕微鏡(STEM)によるEDX分析を行ってNiの含有率(wt%)を算出する。前処理については、例えば、第1導体層及び第2導体層を有する配線について、研磨やミリングなどで断面上に露出させ、当該断面をArによるドライエッチングまたは硝酸によるウェットエッチングで薄くエッチングすれば、エッチングレートの差より第1導体層と第2導体層の境界がより明らかになる。ただし、前処理の有無に関わらず、STEMで粒子の連続性、粒径から、第1導体層を判別してもよい。EDX分析では、例えばJEOL社製のJEM-2200FSをSTEMとして、Thermo Fisher Scientific社製のNoran System 7をEDXシステムとして用いて、400kの倍率(必要により400k以上の倍率)で実施すればよい。
また、好ましくは、第1導体層の線幅は、第2導体層の線幅と異なる。第1導体層の線幅は、第1導体層の幅の最大値をいい、第2導体層の線幅は、第2導体層の幅の最大値をいう。これによれば、様々な形状を形成する導体層の形成方法の組合せを採用でき、スパイラル配線21の設計自由度が増す。
また、第1導体層の線幅は、第2導体層の線幅よりも大きいことが好ましく、これによれば、スパイラル配線21が、底面側は太く、天面側は細い順テーパー形状となり、スパイラル配線21の側面付近に第2磁性層12を充填しやすくなる。
また、好ましくは、スパイラル配線21は、図1Dに示すように、スパイラル形状の第1導体層121と、第1導体層121上に配置され、第1導体層121に沿った形状の第2導体層122とを有する。第1導体層121の側面121aのテーパー角度は、第2導体層122の側面122aのテーパー角度よりも大きい。第1導体層121の側面121aは、第1導体層121の幅方向の面をいい、第2導体層122の側面122aは、第2導体層122の幅方向の面をいう。これによれば、スパイラル配線21が順テーパーとなりスパイラル配線21の配線間に第2磁性層12を充填しやすくなる。
例えば、第1導体層121の側面121aのテーパー角度は30.0°、第2導体層122の側面122aのテーパー角度は1.2°である。この際、Z方向を基準(0°)として、テーパー形状になる場合の角度を正、逆テーパー形状になる場合の角度を負とする。また、テーパー角度は、正確には、第1導体層121、第2導体層122のそれぞれの厚みの上下20%を除いた80%分の領域で測定すればよい。
なお、図1Dの線幅、テーパー角度の関係に限られず、例えば、第1導体層121の線幅またはテーパー角度が、第2導体層122の線幅またはテーパー角度よりも小さくてもよい。
なお、基板61は、スパイラル配線21,22の内径部分に対応した位置に孔部を設けてもよく、基板61の孔部に第1磁性層11または第2磁性層12もしくはその両方を配置することができ、比較的柔らかい樹脂を含む第1、第2磁性層11,12の割合が大きくなることで、インダクタ部品1の応力吸収性が向上し、熱衝撃や外圧などの影響を低減できるため、インダクタ部品1の信頼性を向上できる。また、第1磁性層11、第2磁性層12が金属磁性粉を含む場合、インダクタ部品1の直流重畳特性を向上できる。
次に、インダクタ部品1の製造方法について説明する。以下、特に説明しない限り、図1AのY-Y断面での図面を示す。
図3Aは、インダクタ部品の第2実施形態を示す透視平面図である。図3Bは、図3AのX-X断面図である。第2実施形態は、第1実施形態とは、絶縁層およびスパイラル配線の構成が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、第1実施形態と同じ構成であり、第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、第1、第2柱状配線31,32の間にも絶縁層15を設ける方法としては、例えば、図2Kに示す絶縁シート71の厚みや圧着条件、パターニング条件を適切に選択すればよい。
図4は、インダクタ部品の第3実施形態を示す断面図である。第3実施形態は、第1実施形態とは、スパイラル配線の構成が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、第1実施形態と同じ構成であり、第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
また、インダクタ部品1Bでは、下方の第1、第2スパイラル配線21,22と上方の第3、第4スパイラル配線が電気的に直列接続されていてもよく、これによりインダクタンスを向上できる。具体的には、この場合、第1、第2スパイラル配線21,22と第3、第4スパイラル配線の内周端同士が層間絶縁層16の内部を貫通するビア導体によって接続されることによって電気的に直列に接続される。このように、インダクタ部品1Bでは、第1スパイラル配線(第2スパイラル配線)と、第3スパイラル配線(第4スパイラル配線)が電気的に接続されていればよく、これにより、設計の自由度を向上できる。
また、上記実施形態では、第1スパイラル配線21の第1側面211と、第2スパイラル配線22の第1側面221の両方について、少なくとも一部が、第2磁性層12と接していたが、第1側面211,221のいずれか一方のみについて、少なくとも一部が第2磁性層12と接していてもよい。
また、第3実施形態では、直列接続されたスパイラル配線を2層備える構成であったが、これに限られず、直列接続されたスパイラル配線は3層以上であってもよい。
また、上記実施形態では、スパイラル配線21,22は基板61の第2主面61b、第2磁性層12の両方に密着していたが、これに限られず、第2主面61bとのみ、又は第2磁性層12とのみ密着し、その他の部分については絶縁層15を介していてもよい。さらに、上記実施形態では、スパイラル配線21は第2磁性層12と第2側面212,222及び上面で密着していたが、第2側面212,222または上面のいずれか一方のみと密着し、他方とは絶縁層15を介していてもよいし、第2側面212,222または上面の全面ではなく、一部のみ第2磁性層12と密着し、その他の部分については絶縁層15を介していてもよい。
11 第1磁性層
12 第2磁性層
15 絶縁層
16 層間絶縁層
21,21A 第1スパイラル配線
22,22A 第2スパイラル配線
23 第3スパイラル配線
24 第4スパイラル配線
31 第1柱状配線
32 第2柱状配線
41 第1外部端子
42 第2外部端子
43 第3外部端子
44 第4外部端子
50 被覆膜
61 基板
61a 第1主面(下面)
61b 第2主面(上面)
200 露出部
200a 露出面
211,221 第1側面
212,222 第2側面
Claims (17)
- 磁性粉と前記磁性粉を含有する樹脂とを含む磁性層と、
前記磁性層内の同一平面上に配置され、互いに隣り合う第1スパイラル配線および第2スパイラル配線と、
前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間において前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間の距離が最小となる領域を含む位置に部分的に配置され、磁性体を含有しない絶縁層と
を備え、
前記第1スパイラル配線は、前記第2スパイラル配線と対向する第1側面を有し、前記第1側面の少なくとも一部は、前記磁性層と接し、
前記絶縁層は、前記第1側面との間に前記磁性層を介している、インダクタ部品。 - 磁性粉と前記磁性粉を含有する樹脂とを含む磁性層と、
前記磁性層内の同一平面上に配置され、互いに隣り合う第1スパイラル配線および第2スパイラル配線と、
前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間において前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間の距離が最小となる領域を含む位置に部分的に配置され、磁性体を含有しない絶縁層と
を備え、
前記第1スパイラル配線は、前記第2スパイラル配線と対向する第1側面を有し、前記第1側面の少なくとも一部は、前記磁性層と接し、
前記磁性層の表面に配置された複数の外部端子と、
前記第1スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第1柱状配線と、前記第2スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第2柱状配線と、
をさらに備え、
前記第1柱状配線と前記第2柱状配線との間にも、絶縁層が配置されている、インダクタ部品。 - 磁性粉と前記磁性粉を含有する樹脂とを含む磁性層と、
前記磁性層内の同一平面上に配置され、互いに隣り合う第1スパイラル配線および第2スパイラル配線と、
前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線との間に配置され、磁性体を含有しない絶縁層と
を備え、
前記第1スパイラル配線は、前記第2スパイラル配線と対向する第1側面を有し、前記第1側面の少なくとも一部は、前記磁性層と接し、
前記第1スパイラル配線と前記第2スパイラル配線の間の距離が最小となる部分は、前記第1スパイラル配線の端部と前記第2スパイラル配線の端部の間の部分であり、前記絶縁層は、前記第1スパイラル配線の端部と前記第2スパイラル配線の端部の間に配置されている、インダクタ部品。 - 前記絶縁層は、前記第1側面の一部に接しており、
前記第1スパイラル配線の前記第1側面と反対側の第2側面は、前記磁性層と接している、請求項2または3に記載のインダクタ部品。 - 前記絶縁層は、前記第1側面との間に前記磁性層を介している、請求項2または3に記載のインダクタ部品。
- 前記絶縁層の厚みは、前記第1スパイラル配線の厚みよりも大きい、請求項1から5の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- 前記磁性層の表面に配置された複数の外部端子と、
前記第1スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第1柱状配線と、前記第2スパイラル配線と前記複数の外部端子の一つとを接続し前記磁性層を貫通する第2柱状配線と、
をさらに備え、
前記第1柱状配線と前記第2柱状配線との間にも、絶縁層が配置されている、請求項1または3に記載のインダクタ部品。 - 前記第1スパイラル配線の上方に配置された第3スパイラル配線をさらに備え、
前記第1スパイラル配線と前記第3スパイラル配線が電気的に接続されている、請求項1から7の何れか一つに記載のインダクタ部品。 - 前記第1スパイラル配線と前記第3スパイラル配線の間に配置された層間絶縁層をさらに備え、
前記層間絶縁層の厚みは、前記絶縁層の幅よりも小さい、請求項8に記載のインダクタ部品。 - 前記磁性粉は、Fe系磁性粉を含む、請求項1から9の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- Fe系磁性粉は、FeSiCrでかつ平均粒子径が5μm以下である、請求項10に記載のインダクタ部品。
- 前記樹脂は、エポキシ系樹脂及びアクリル系樹脂の内の少なくとも何れか一つを含む、請求項1から11の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- 前記磁性粉は、フェライト粉を含む、請求項1から12の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- 前記絶縁層は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂及びビニルエーテル系樹脂の内の少なくともいずれか一つを含む、請求項1から13の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- 前記第1スパイラル配線は、前記インダクタ部品の積層方向に平行な側面から外部に露出している露出部を有する、請求項1から14の何れか一つに記載のインダクタ部品。
- 前記露出部の露出面の厚みは、前記第1スパイラル配線の厚み以下で、かつ、45μm以上である、請求項15に記載のインダクタ部品。
- 前記露出面は、酸化膜である、請求項16に記載のインダクタ部品。
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