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JP7077835B2 - インダクタ部品 - Google Patents

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Description

本発明は、インダクタ部品に関する。
従来、インダクタ部品としては、特開2013-225718号公報(特許文献1)に記載されたものがある。このインダクタ部品は、絶縁基板と、絶縁基板の主面に形成されたスパイラル導体と、スパイラル導体を覆う磁性粉を含有しない絶縁層と、絶縁基板の上面側および裏面側を覆うと共に磁性粉を含有する樹脂からなる上部磁性層および下部磁性層とを備える。
特開2013-225718号公報
ところで、特許文献1では、絶縁層は、スパイラル導体の全てを覆うため、インダクタ部品に対する絶縁層の占める領域が多くなる。絶縁層は磁性粉を含有せず、磁性層に比べて透磁率が低いため、インダクタンスを向上することが難しい。また、複数のスパイラル導体が同一平面上に配置された場合、絶縁層の領域がより多くなって、インダクタンスを向上することがさらに難しくなる。一方、インダクタンスを向上するため、絶縁層の占める領域を減らすと、磁性層の占める領域が増えるが、磁性層は含有する磁性粉により絶縁層に比べて絶縁性が低く、耐電圧やリーク電流の悪化が懸念される。
そこで、本開示の課題は、絶縁性の確保と、インダクタンスの向上を効果的に実現できるインダクタ部品を提供することにある。
前記課題を解決するため、本開示の一態様であるインダクタ部品は、
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。
本開示のインダクタ部品によれば、絶縁層が配置され、絶縁性が向上した第1スパイラル配線と第2スパイラル配線との間において、第1側面の少なくとも一部が、磁性層と接することで、磁性層の領域を増加させるため、絶縁性を確保しつつ、インダクタンスの向上を効果的に実現できる。
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。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記絶縁層は、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配置される。
前記実施形態によれば、スパイラル配線間の絶縁性を一層向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
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。
前記実施形態によれば、インダクタンスの向上をより効果的に実現できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、インダクタンスをさらに向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、絶縁性を一層向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
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。
前記実施形態によれば、絶縁性をさらに向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
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。
前記実施形態によれば、設計の自由度を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
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。
前記実施形態によれば、絶縁信頼性と低背化を両立できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記磁性粉は、Fe系磁性粉を含む。
前記実施形態によれば、直流重畳特性を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、Fe系磁性粉は、FeSiCrでかつ平均粒子径が5μm以下である。
前記実施形態によれば、直流重畳特性が向上し、微粉によって高周波での鉄損を低減できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、磁性粉間の絶縁性を担保でき、また、高周波での鉄損を小さくできる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記磁性粉は、フェライト粉を含む。
前記実施形態によれば、比透磁率の高いフェライトを含むことにより、磁性層の体積当たりの透磁率である実効透磁率を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、絶縁信頼性を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、スパイラル配線は露出部を有することで、製造時の静電破壊耐性を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、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。
前記実施形態によれば、露出面の厚みがスパイラル配線の厚み以下であることにより、磁性層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。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記露出面は、酸化膜である。
前記実施形態によれば、インダクタ部品とその隣り合う部品との間でショートを抑制できる。
本開示の一態様であるインダクタ部品によれば、絶縁性の確保と、インダクタンスの向上を効果的に実現できる。
第1実施形態に係るインダクタ部品を示す透視平面図である。 図1AのX-X断面図である。 図1AのY-Y断面図である。 スパイラル配線の好ましい形態を示す拡大断面図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第1実施形態に係るインダクタ部品の製法を説明する説明図である。 第2実施形態に係るインダクタ部品を示す透視平面図である。 図3AのX-X断面図である。 第3実施形態に係るインダクタ部品を示す断面図である。
以下、本開示の一態様である面実装インダクタを図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。
(第1実施形態)
(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。
インダクタ部品1は、例えば、パソコン、DVDプレーヤー、デジタルカメラ、TV、携帯電話、スマートフォン、カーエレクトロニクスなどの電子機器に搭載され、例えば全体として直方体形状の部品である。ただし、インダクタ部品1の形状は、特に限定されず、円柱状や多角形柱状、円錐台形状、多角形錐台形状であってもよい。
図1Aと図1Bと図1Cに示すように、インダクタ部品1は、基板61と、第1磁性層11と、第2磁性層12と、絶縁層15と、第1スパイラル配線21と、第2スパイラル配線22と、第1柱状配線31と,第2柱状配線32と、外部端子41~44と、被覆膜50とを有する。
基板61は、平板状であり、インダクタ部品1の製造プロセス上の基台となる部分である。基板61は、下面である第1主面61aと上面である第2主面61bとを含む。主面61a,61bに対する法線方向を、図中、Z方向(上下方向)とし、以下では、順Z方向を上側、逆Z方向を下側とする。なお、Z方向は他の実施形態、実施例においても同様とする。
基板61は、第1主面61a側が研磨されており、基板61の厚みは、例えば、5μm以上100μm以下である。基板61は、例えば、NiZn系やMnZn系などのフェライトからなる磁性体基板や、アルミナ、ガラスからなる非磁性体基板などの焼結体であることが好ましい。これにより、基板61の強度や平坦性を確保でき、基板61上の積層物の加工性が向上する。ただし、基板61は、焼結体に限られず、エポキシ系樹脂にガラスクロスを含浸させたものなど、一般的な基板材料であってもよい。
第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22は、磁性層11,12内の同一平面上に配置され、互いに隣り合う。具体的に述べると、第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22は、基板61の上方側、つまり、基板61の第2主面61b上にのみ形成され、第2磁性層12に覆われている。
第1、第2スパイラル配線21,22は、平面状に巻回されている。具体的に述べると、第1、第2スパイラル配線21,22は、Z方向から見たときに、半楕円形の弧状である。すなわち、第1、第2スパイラル配線21,22は、約半周分巻回された曲線状の配線である。また、第1、第2スパイラル配線21,22は、中間部分で直線部を含んでいる。
第1、第2スパイラル配線21,22の厚みは、例えば、40μm以上120μm以下であることが好ましい。第1、第2スパイラル配線21,22の実施例として、厚みが45μm、配線幅が50μm、配線間スペースが10μmである。配線間スペースは3μm以上20μm以下が好ましい。
第1、第2スパイラル配線21,22は、導電性材料からなり、例えばCu、Ag,Auなどの低電気抵抗な金属材料からなる。本実施形態では、インダクタ部品1は、第1、第2スパイラル配線21,22を1層のみ備えており、インダクタ部品1の低背化を実現できる。
第1、第2スパイラル配線21,22は、その両端が外側に位置する第1柱状配線31、第2柱状配線32にそれぞれ接続され、第1柱状配線31、第2柱状配線32からインダクタ部品1の中心側に向かって孤を描く曲線状である。また、第1、第2スパイラル配線21,22は、その両端にスパイラル形状部分よりも線幅の大きいパッド部を有し、パッド部において、柱状配線31,32と直接接続されている。
ここで、第1、第2スパイラル配線21,22のそれぞれにおいて、第1、第2スパイラル配線21,22が描く曲線と、第1、第2スパイラル配線21,22の両端を結んだ直線とに囲まれる範囲を内径部分とする。このとき、Z方向からみて、いずれの第1、第2スパイラル配線21,22についても、その内径部分同士は重ならない。
一方、第1、第2スパイラル配線21,22は、それぞれの弧部分において、互いに近接している。すなわち、第1スパイラル配線21で発生した磁束は、近接する第2スパイラル配線22の周囲を回り込み、第2スパイラル配線22で発生した磁束は、近接する第1スパイラル配線21の周囲を回り込む。したがって、第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22とは磁気結合している。
また、図1Aに示すように、第1、第2スパイラル配線21,22は、第1、第2柱状配線31,32との接続位置からチップの外側に向かってさらに伸びる配線を有し、この配線はチップの外側に露出している。つまり、第1、第2スパイラル配線21,22は、インダクタ部品1の積層方向(Z方向)に平行な側面から外部に露出している露出部200を有する。
この露出部200は、図2Aから図2Pを用いて後述されるインダクタ部品1の製造方法において、電解めっきにて金属膜65を形成後、個片化する前に、追加で電解めっきを行う際の給電配線と接続される。この給電配線によりシード層63を除去した後であっても、追加で電解めっきを容易に行うことができ、シード層63及び金属膜65からなるスパイラル配線の配線間距離をより狭くすることができる。具体的には、インダクタ部品1においては、上記追加の電解めっきを行うことで、第1、第2スパイラル配線21,22の配線間距離を狭くでき、磁気結合を高めることができる。
また、第1、第2スパイラル配線21,22は、露出部200を有するので、製造時の静電破壊耐性を向上できる。具体的には、前述のインダクタ部品1の製造方法において、個片化する前は、各露出部200は給電配線を介して複数のインダクタ部品と接続されている。したがって、この状態で各配線に静電気が印加されても、給電配線を通じて、当該静電気を分散、グランドへ放出することが可能となり、静電破壊耐性を向上できる。
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。
絶縁層15は、隣り合う第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22との間に配置されている。絶縁層15は、基板61の第2主面61b上に形成された膜状の層である。絶縁層15は、磁性体を含有しない絶縁性材料からなり、例えば、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樹脂材料からなる。なお、絶縁層15は、シリカなどの非磁性体のフィラーを含んでいてもよく、この場合は、絶縁層15の強度や加工性、電気的特性の向上が可能である。
絶縁層15は、隣り合う第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22との間の距離が最小となる領域を含む位置に配置される。具体的には、インダクタ部品1においては、絶縁層15は、隣り合う第1、第2スパイラル配線21,22の弧部分の最も近づいた領域を含む位置に配置されている。つまり、第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22との間で最も絶縁性が問題となりやすい距離が最小となる領域に絶縁層15が配置され、隣り合う第1、第2スパイラル配線21,22の間の絶縁性を一層向上できる。
隣り合う第1、第2スパイラル配線21,22は、互いに対向する第1側面211,221を有する。絶縁層15は、第1スパイラル配線21の第1側面211の一部と第2スパイラル配線22の第1側面221の一部に接している。つまり、絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21,22の弧部分の第1側面211,221に接している。これによれば、第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線との間に配置される絶縁層15の幅がより大きく確保され、絶縁性をより保つことができる。
第1磁性層11は、基板61の第1主面61aと密着する。ここで、密着とは、間に他の構成要素を介さずに接する構成をいい、例えば上記においては、基板61の第1主面61aが第1磁性層11と直接接する構成をいう。第2磁性層12は、基板61の第2主面61bの上方に配置されている。第1、第2スパイラル配線21,22は、第2磁性層12と基板61との間に配置されている。なお、本実施形態では、第2磁性層12は、第1、第2スパイラル配線21,22の上方だけではなく、第1、第2スパイラル配線21,22の側方および絶縁層15を覆うように形成されている。これによって、第1、第2スパイラル配線21,22は第2磁性層12内に配置される。なお、上方とは、上記密着する場合と、間に他の構成要素を介する場合とのいずれも含めて上側に位置する構成をいい、例えば上記においては、第2主面61bが第2磁性層12と直接接してもよいし、第2主面61bと第2磁性層12との間に他の構成要素を介してもよい。
第1磁性層11及び第2磁性層12は、磁性材料の粉末を含有する樹脂を含む。樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂及びこれらの混合体などである。磁性材料の粉末としては、例えば、FeSiCrなどのFeSi系合金、FeCo系合金、NiFeなどのFe系合金、または、それらのアモルファス合金などの金属磁性体材料の粉末、あるいは、NiZn系やMnZn系などのフェライトの粉末などである。磁性材料の含有率は、好ましくは、磁性層全体に対して50vol%以上85vol%以下である。なお、磁性材料の粉末は、粒子が略球形状であることが好ましく、平均粒径が5μm以下であることが好ましい。なお、第1、第2磁性層11,12を構成する樹脂は、絶縁層15と同種材料を用いることが好ましく、この場合、絶縁層15と第1、第2磁性層11,12の密着性を向上できる。
磁性粉がFe系磁性粉を含む場合、直流重畳特性を向上できる。Fe系磁性粉がFeSiCrでかつ平均粒子径が5μm以下である場合、直流重畳特性がより向上し、微粉によって高周波での鉄損を低減できる。樹脂がエポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂を含む場合、磁性粉間の絶縁性を担保でき、また、高周波での鉄損を小さくできる。磁性粉がフェライト粉を含む場合、比透磁率の高いフェライトを含むことにより、磁性層の体積当たりの透磁率である実効透磁率を向上できる。
第1スパイラル配線21の第1側面211の少なくとも一部と第2スパイラル配線22の第1側面221の少なくとも一部は、第2磁性層12と接している。これによれば、絶縁層15が配置され、絶縁性が向上した第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22との間において、第1側面211,221の少なくとも一部が、第2磁性層12と接することで、磁性層の領域を増加させるため、絶縁性を確保しつつ、インダクタンスの向上を効果的に実現できる。
なお、第1、第2スパイラル配線21,22は、それぞれ、第1側面211,221と反対側の第2側面212,222を有し、第2側面212,222は、第2磁性層12と接している。これによれば、第1スパイラル配線21と第2スパイラル配線22との間の絶縁性に影響しない第2側面212,222側で、磁性層の領域を増加させるため、インダクタンスの向上をより効果的に実現できる。特にインダクタ部品1では、第2側面212,222の全面が第2磁性層12と接しており、インダクタンスの向上効果を最大限発揮できる。
第1、第2柱状配線31,32は、導電性材料からなり、各スパイラル配線21,22からZ方向に延在し、第2磁性層12の内部を貫通している。第1柱状配線31は、第1スパイラル配線21の一端側および他端側の上面から上側に延在する。第2柱状配線32は、第2スパイラル配線22の一端側および他端側の上面から上側に延在する。柱状配線31,32は、スパイラル配線21,22と同様の材料からなる。
外部端子41~44は、導電性材料からなり、例えば、低電気抵抗かつ耐応力性に優れたCu、耐食性に優れたNi、はんだ濡れ性と信頼性に優れたAuが内側から外側に向かってこの順に並ぶ3層構成である。
第1外部端子41は、第2磁性層12の表面である上面に配置され、第1スパイラル配線21の一端に接続され該上面から露出する第1柱状配線31の端面を覆っている。これにより、第1外部端子41は、第1スパイラル配線21の一端に電気的に接続される。第2外部端子42は、第2磁性層12の表面である上面に設けられ、第1スパイラル配線21の他端に接続され該上面から露出する第1柱状配線31の端面を覆っている。これにより、第2外部端子42は、第1スパイラル配線21の他端に電気的に接続される。同様に、第3外部端子43は、第2スパイラル配線22の一端に電気的に接続される。第4外部端子44は、第2スパイラル配線22の他端に電気的に接続される。
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。
外部端子41~44には、好ましくは、防錆処理が施されている。ここで、防錆処理とは、NiおよびAu、または、NiおよびSnなどで被膜することである。これにより、はんだによる銅喰われや、錆びを抑制することができ、実装信頼性の高いインダクタ部品1を提供できる。
被覆膜50は、絶縁性材料からなり、第2磁性層12の上面を覆い、柱状配線31,32および外部端子41~44の端面を露出させている。被覆膜50によって、インダクタ部品1の表面の絶縁性を確保することができる。なお、被覆膜50が第1磁性層11の下面側に形成されていてもよい。
なお、インダクタ部品1では、絶縁層15の厚みは、第1、第2スパイラル配線21,22の厚みと同じであるが、第1スパイラル配線21および第2スパイラル配線22のうちの一方または両方の厚みよりも大きくてもよい。これによれば、絶縁性を一層向上できる。また、絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21,22の第1側面211,221と密着しているが、第1側面211,221との間に磁性層12を介し、直接接しない構成であってもよい。これによれば、磁性層の領域をより増加させることができて、インダクタンスをさらに向上できる。
また、基板61は、第1、第2スパイラル配線21,22の形状に沿った形状としてもよく、基板61を設けなくてもよい。これにより、インダクタ部品1における基板61の割合を低減し、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。なお、基板61上に樹脂からなる絶縁層を設けてもよく、これにより第1、第2スパイラル配線21,22と基板61との密着性を向上でき、絶縁性も向上できる。また、基板61に代えて樹脂からなる絶縁層を設けてもよく、これにより、インダクタ部品1において、第1、第2スパイラル配線21,22及び第1磁性層11の密着性を向上できる。さらに、絶縁層は基板61よりも薄くすることが容易であるため、インダクタ部品1の低背化や、同じ部品高さに対して特性の向上を実現できる。
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。
また、第1、第2スパイラル配線21,22からインダクタ部品1の下面に引き出すように柱状配線を設けてもよい。このとき、インダクタ部品1の下面に柱状配線に接続される外部端子を設けてもよい。これにより、インダクタ部品1と他の回路部品との接続自由度を向上できる。
また、インダクタ部品1は、2つのスパイラル配線21,22を有するが、この構成に限られず、同一平面上に3つ以上のスパイラル配線を備えていてもよい。
また、スパイラル配線21,22は、ターン数が1周未満の曲線であり、一部に直線を有しているが、平面に形成された曲線(2次元曲線)であればよく、ターン数が1周を超える曲線であってもよい。
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(m)/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。
(製造方法)
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2Aに示すように、基板61を準備する。基板61は、例えば、焼結フェライトからなる平板状の基板である。基板61の厚みは、インダクタ部品の厚みに影響を与えないため、加工上のそりなどの理由から適宜取り扱いやすい厚さのものを用いればよい。
図2Bに示すように、基板61の第2主面61b上にCuのシード層63をスパッタリングや無電解めっきなどで形成する。なお、シード層63は、別の基板上において電解めっきにより形成し、基板61へ転写してもよい。図2Cに示すように、シード層63上にドライフィルムレジスト(DFR)64を貼り付ける。図2Dに示すように、DFR64をフォトリソグラフィによりパターニングして、スパイラル配線を形成する領域に貫通孔64aを形成し、貫通孔64aからシード層63を露出させる。
図2Eに示すように、電解めっきにより、貫通孔64a内のシード層63上に金属膜65を形成する。図2Fに示すように、金属膜65の形成後、さらにDFR64を貼り付ける。
図2Gに示すように、DFR64をフォトリソグラフィによりパターニングし、柱状配線を形成する領域に貫通孔64aを形成し、貫通孔64aから金属膜65を露出させる。図2Hに示すように、電解めっきにより、貫通孔64a内の金属膜65上にさらに金属膜66を形成する。
図2Iに示すように、DFR64を除去し、図2Jに示すように、シード層63のうち、金属膜65が形成されていない露出部分をエッチングにより除去する。これにより、絶縁層62の上面(第1主面)上に巻回されるように第1主面上にスパイラル配線21を形成し、また、スパイラル配線21から第1主面の法線方向に延びる柱状配線31,32を形成する。つまり、柱状配線31,32は、スパイラル配線21の形成後、磁性層の形成前に、形成される。
図2Kに示すように、磁性体を含有しない絶縁性材料からなる絶縁シート71を、基板61の上面側(スパイラル配線側)に圧着した後に、図2Lに示すように、レーザー、フォトリソグラフィなどでパターニングし、絶縁層15を形成する。なお、絶縁シート71に代えて、絶縁ペーストを塗布してもよい。図2Kと図2Lでは、図1AのX-X断面での図面を示す。
図2Mに示すように、磁性体材料からなる磁性シート67を基板61の上面側(スパイラル配線形成側)に圧着する。これにより、スパイラル配線21の少なくとも一部(スパイラル配線21の側面、および、スパイラル配線21の上面の柱状配線31,32と接触する部分以外)に接触するように基板61上に第2磁性層12を形成する。
図2Nに示すように、磁性シート67を研磨し、柱状配線31,32(金属膜66)の上端を露出させる。図2Oに示すように、磁性シート67の上面(第1主面)上に、被覆膜50としてのソルダーレジスト(SR)68を形成する。
図2Pに示すように、SR68をフォトリソグラフィによりパターニングし、外部端子を形成する領域に、柱状配線31,32(金属膜66)および第2磁性層12(磁性シート67)が露出する貫通孔68aを形成する。
図2Qに示すように、基板61を第1主面61a側から研磨する。このとき、基板61を完全に除去せず、一部を残す。図2Rに示すように、磁性体材料からなる磁性シート67を基板61の研磨側の第1主面61aに圧着し適切な厚みに研磨する。
図2Sに示すように、無電解めっきにより、柱状配線31,32からSR68の貫通孔68a内に成長するCu/Ni/Auの金属膜69を形成する。金属膜69により、第1柱状配線31に接続される第1外部端子41と、第2柱状配線32に接続される第2外部端子42を形成する。図2Tに示すように、個片化し、必要に応じてバレル研磨を行い、バリを除去して、インダクタ部品1を製造する。
なお、上記のインダクタ部品1の製造方法はあくまで一例であって、各工程において用いる工法や材料は、適宜他の公知のものと置き換えても良い。例えば、上記では、DFR64、SR68はコーティング後にパターニングしたが、塗布、印刷、マスク蒸着、リフトオフなどによって、直接必要な部分に形成してもよい。また、基板61の除去や磁性シート67の薄層化には研磨を用いたが、ブラスト、レーザーなどの他の物理プロセスや、フッ酸処理などの化学プロセスを用いてもよい。また、基板61の全てを除去してもよい。
(第2実施形態)
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。
図3Aと図3Bに示すように、第2実施形態のインダクタ部品1Aでは、第1実施形態のインダクタ部品1と比較すると、第1実施形態のスパイラル配線21,22の弧部分は互いに接近しているのに対して、第2実施形態のスパイラル配線21A,22Aの弧部分は互いに離隔している。つまり、第2実施形態の第1、第2スパイラル配線21A,22Aの間の距離が最小となる部分は、第1スパイラル配線21Aの端部と第2スパイラル配線22Aの端部の間の部分である。
絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21A,22Aの端部の間に配置されている。このとき、絶縁層15は、第1スパイラル配線21Aの端部の第1側面211と第2スパイラル配線22Aの端部の第1側面221に接している。なお、絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21A,22Aの第1側面211,221の間に第2磁性層12を介していてもよい。
さらに、絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21A,22Aのそれぞれに接続される第1、第2柱状配線31,32の一端側同士の間、他端側同士の間にも、配置されている。このとき、絶縁層15は、第1、第2柱状配線31,32の一端側同士の間、他端側同士の間に第2磁性層12を介している。なお、絶縁層15は、柱状配線31,32に接触していてもよい。
したがって、絶縁層15は、第1、第2スパイラル配線21A,22Aの間に加えて、第1柱状配線31,31の間と第2柱状配線32,32の間にも、配置されているので、絶縁性をさらに向上できる。
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。
(第3実施形態)
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。
図4に示すように、第3実施形態のインダクタ部品1Bでは、第1実施形態のインダクタ部品1と比較すると、スパイラル配線21,22の上方に、上方のスパイラル配線23,24が位置し、下方のスパイラル配線21,22と上方のスパイラル配線23,24が図示しないビア導体によって電気的に並列接続されている。
具体的に述べると、インダクタ部品1Bは、第1スパイラル配線21の上方に配置された第3スパイラル配線23をさらに備え、第1スパイラル配線21と第3スパイラル配線23の内周端同士及び外周端同士がビア導体で接続されることによって電気的に並列に接続されている。同様に、インダクタ部品1Bは、第2スパイラル配線22の上方に配置された第4スパイラル配線24をさらに備え、第2スパイラル配線22と第4スパイラル配線24の内周端同士及び外周端同士がビア導体で接続されることによって電気的に並列に接続されている。これにより、同じ電流経路における配線断面積を実質的に増加させることができ、Rdcを低減できる。
また、インダクタ部品1B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23,24の間に配置された層間絶縁層16をさらに備える。このとき、層間絶縁層16の厚みは、絶縁層15の幅よりも小さいことが好ましい。絶縁層15の幅は、隣り合うスパイラル配線21,22間の方向の幅である。電気的に直列に接続される第1スパイラル配線21と第3スパイラル配線23はほぼ同電位であり、同様に電気的に直列に接続される第2スパイラル配線22と第4スパイラル配線24はほぼ同電位である。したがって、層間絶縁層16は、大きな電位差が発生する第1、第2スパイラル配線21,22の間および第3、第4スパイラル配線23,24の間に配置される絶縁層15の幅よりも厚みを薄くしても絶縁性への影響は小さく、その分を磁性層12の領域としてインダクタンスの向上をより効果的に実現できる。また、層間絶縁層16の厚みを薄くして、その分をインダクタ部品1Bの高さの低減に利用することで低背化を実現することもできる。なお、図示しないがビア導体は層間絶縁層16の内部を貫通する。
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。
なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、第1から第3実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
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。
1,1A,1B インダクタ部品
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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からの何れか一つに記載のインダクタ部品。
  7. 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。
  8. 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からの何れか一つに記載のインダクタ部品。
  9. 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、請求項に記載のインダクタ部品。
  10. 前記磁性粉は、Fe系磁性粉を含む、請求項1からの何れか一つに記載のインダクタ部品。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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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