JP2007081349A - Inductor - Google Patents

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Toshiyasu Fujiwara
俊康 藤原
Kiyouhisa Sai
京九 崔
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sufficiently downsized and highly integrated inductor by which a sufficiently high inductance can be maintained. <P>SOLUTION: The inductor 1 is provided with a ferrite substrate 11 whose thickness T is equal to or more than 10 μm and less than 200 μm, conductor layers 15 which are provided on one side of the ferrite substrate 11 and form coil patterns, an upper magnetic layer 12 formed of an amorphous metal magnetic substance which is opposed to the ferrite substrate 11 through the medium of the conductor layers 15 and an insulating layer 20 which is interposed between the conductor layers 15 and the upper magnetic layer 12 for insulating them from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はインダクタに関する。   The present invention relates to an inductor.

電子機器、通信機器等の小型化、薄型化にともなって、これらに搭載されるインダクタの小型化について検討されている。例えば、磁性基板上に導電体コイルが形成された薄膜インダクタ(特許文献1)や、シリコン基板上に非晶質金属磁性体薄膜及び導電体コイルを形成したインダクタ(特許文献2)が知られている。
特開平5−67526号公報 特許第3382215号公報
Along with the downsizing and thinning of electronic devices, communication devices, etc., the miniaturization of inductors mounted on them has been studied. For example, a thin film inductor (Patent Document 1) in which a conductor coil is formed on a magnetic substrate, and an inductor (Patent Document 2) in which an amorphous metal magnetic thin film and a conductor coil are formed on a silicon substrate are known. Yes.
JP-A-5-67526 Japanese Patent No. 3382215

しかしながら、導電体コイル及び磁性層を備える従来のインダクタは、インダクタンスを高く維持するために磁性層の厚さをある程度厚くする必要があった。このため、従来のインダクタは半導体素子等の他の素子と比較して体積が大きく、近年の更なる小型化、高集積化の要求を必ずしも十分に満たすものではなかった。特に、例えば1MHz以上のような高周波帯域においてインダクタンスを十分に高く維持しながら、インダクタの更なる小型化、高集積化、高性能化を図ることは困難であった。   However, a conventional inductor including a conductor coil and a magnetic layer needs to increase the thickness of the magnetic layer to some extent in order to maintain high inductance. For this reason, the conventional inductor has a larger volume than other elements such as semiconductor elements, and does not always satisfy the recent demand for further downsizing and higher integration. In particular, it has been difficult to achieve further downsizing, higher integration, and higher performance of the inductor while maintaining the inductance sufficiently high in a high frequency band such as 1 MHz or higher.

そこで、本発明は、十分に高いインダクタンスを維持することが可能であり、十分に小型化、高集積化、高性能化されたインダクタを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inductor that is capable of maintaining a sufficiently high inductance and that is sufficiently downsized, highly integrated, and high in performance.

上述のように、従来、導電体コイル及び磁性層を備えるインダクタのインダクタンスを高く維持するためには、磁性層の厚さはある程度厚くする必要があると考えられていた。これに対して、本発明者らは、磁性層としてのフェライト基板の厚さに着目し、これとインダクタンスとの関係について詳細に検討したところ、特定の積層構成を有するインダクタの場合には、フェライト基板の厚さを従来よりも薄くしたときであっても十分に高いインダクタンスを維持可能であることを見出し、この知見を基に更なる検討を行った結果、本発明の完成に至った。   As described above, conventionally, it has been considered that the thickness of the magnetic layer needs to be increased to some extent in order to keep the inductance of the inductor including the conductor coil and the magnetic layer high. On the other hand, the present inventors paid attention to the thickness of the ferrite substrate as the magnetic layer and examined the relationship between this and the inductance in detail. In the case of an inductor having a specific laminated structure, the ferrite As a result of finding out that a sufficiently high inductance can be maintained even when the thickness of the substrate is made thinner than before, and further studying based on this knowledge, the present invention has been completed.

すなわち、本発明のインダクタは、厚さ10μm以上200μm未満のフェライト基板と、該フェライト基板の一面側に設けられ、コイルパターンを形成している導電体層と、該導電体層を挟んでフェライト基板と対向配置された非晶質金属磁性体からなる上部磁性層と、導電体層と上部磁性層とが絶縁されるようにこれらの間に介在する絶縁層と、を備える。   That is, the inductor of the present invention includes a ferrite substrate having a thickness of 10 μm or more and less than 200 μm, a conductor layer provided on one side of the ferrite substrate and forming a coil pattern, and a ferrite substrate sandwiching the conductor layer And an upper magnetic layer made of an amorphous metal magnetic material disposed opposite to each other, and an insulating layer interposed between the conductor layer and the upper magnetic layer so as to be insulated from each other.

上記本発明のインダクタは、フェライト基板及び非晶質金属磁性体の層を組み合わせて磁性層として用いるとともに、フェライト基板の厚さを上記特定範囲とすることによって、十分に高いインダクタンスを維持可能であるとともに、十分に小型化及び高集積化されたものとなった。   The inductor according to the present invention can be used as a magnetic layer by combining a ferrite substrate and an amorphous metal magnetic layer, and a sufficiently high inductance can be maintained by setting the thickness of the ferrite substrate within the specific range. At the same time, it was sufficiently downsized and highly integrated.

本発明のインダクタは、フェライト基板と導電体層との間に設けられた非晶質金属磁性体からなる下部磁性膜を更に備え、絶縁層が、導電体層と上部磁性層及び下部磁性層とが絶縁されるようにこれらの間に介在することが好ましい。これにより、インダクタンスを更に高めることができる。   The inductor of the present invention further includes a lower magnetic film made of an amorphous metal magnetic material provided between the ferrite substrate and the conductor layer, and the insulating layer includes the conductor layer, the upper magnetic layer, and the lower magnetic layer. Are preferably interposed between them so that they are insulated. Thereby, the inductance can be further increased.

また、非晶質金属磁性体はCoZrTa系合金を含むことが好ましい。これにより、インダクタンスを更に高めることができる。   The amorphous metal magnetic body preferably contains a CoZrTa alloy. Thereby, the inductance can be further increased.

本発明によれば、十分に高いインダクタンスを維持することが可能であり、十分に小型化及び高集積化されたインダクタが提供される。また、磁性層等に用いる材料の量が最小限に抑えられ、製造工程に要する時間も短縮されるため、低コスト化の点でも有利である。   According to the present invention, a sufficiently high inductance can be maintained, and an inductor that is sufficiently downsized and highly integrated is provided. In addition, the amount of material used for the magnetic layer or the like is minimized, and the time required for the manufacturing process is shortened, which is advantageous in terms of cost reduction.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

図1は、本発明に係るインダクタの第一実施形態を示す平面図であり、図2は図1のII−II線に沿った概略断面図である。図1、2に示すインダクタ1は、フェライト基板11と、フェライト基板11の一面上にフェライト基板11と接して設けられた導電体層15と、導電体層15を挟んでフェライト基板1と対向配置された上部磁性層12と、導電体層15と上部磁性層12とが絶縁されるようにこれらの間に介在する絶縁層20とから構成されている。図1はインダクタ1を上部磁性層12側から見た図である。   FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an inductor according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. The inductor 1 shown in FIGS. 1 and 2 is disposed opposite to the ferrite substrate 1, a conductor layer 15 provided on one surface of the ferrite substrate 11 in contact with the ferrite substrate 11, and the conductor layer 15 interposed therebetween. The upper magnetic layer 12, and the insulating layer 20 interposed between the conductor layer 15 and the upper magnetic layer 12 so as to be insulated from each other. FIG. 1 is a view of the inductor 1 as viewed from the upper magnetic layer 12 side.

フェライト基板11は、フェライトを主成分として構成された基板である。フェライト基板11は、インダクタンスを高めるための磁性層として機能するとともに、インダクタ1全体を支持する基板として機能することを主な目的として設けられている。フェライトとしてはスピネル系と六方晶系があるが、フェライトの高い透磁率を利用するという観点からは、六方晶系よりスピネル系のほうが有利である。スピネル系のフェライトは、NiZnCuフェライト等のNi−Znフェライトや、Mn−Znフェライトが代表的である。これらのうち、Ni−Znフェライトのほうが、その強度(約16kgf/mm)がMn−Znフェライトの強度(約12kgf/mm)より強い点、及び絶縁性に優れる(ρ>10Ωcm)点から、フェライト基板11の材料としてより適している。Ni−Znフェライトの比透磁率は、通常500〜600程度であるが、高強度化のために、NiCuZnフェライトのFe量低減や、Bi、タルク、Pbの添加等の組成制御を施した場合は、200〜300程度となる。なお、Mn−Znフェライトを使用する場合には、機械的強度の不足を補える程度に、厚さを大きくすることが好ましい。 The ferrite substrate 11 is a substrate configured with ferrite as a main component. The ferrite substrate 11 functions as a magnetic layer for increasing the inductance, and is provided mainly for the purpose of functioning as a substrate for supporting the inductor 1 as a whole. There are two types of ferrite, spinel and hexagonal. From the viewpoint of utilizing the high permeability of ferrite, the spinel is more advantageous than the hexagonal. Typical spinel ferrites are Ni-Zn ferrite such as NiZnCu ferrite and Mn-Zn ferrite. Of these, more of Ni-Zn ferrite, the strength (about 16 kgf / mm 3) is a point stronger than the strength (about 12 kgf / mm 3) of the Mn-Zn ferrite, and excellent insulating properties (ρ> 10 6 Ωcm) From the viewpoint, it is more suitable as a material for the ferrite substrate 11. The relative magnetic permeability of Ni-Zn ferrite is usually about 500 to 600, but in the case of performing composition control such as Fe amount reduction of NiCuZn ferrite and addition of Bi, talc, Pb, etc. in order to increase the strength. , About 200-300. When Mn—Zn ferrite is used, it is preferable to increase the thickness so as to compensate for the lack of mechanical strength.

フェライト基板11の厚さTは、10μm以上200μm未満である。厚さTを200μm以上としても、200μm未満の場合と比較してインダクタンスが大きく向上することはない一方で、インダクタ全体の体積に占めるフェライト基板11の比率が高くなって、インダクタンスの体積が著しく増加する。その結果、インダクタの小型化及び高集積化が十分でなくなり、電子機器、通信機器等の小型化にともなってこれらにインダクタを搭載することが著しく困難となる。また、厚さTが200μm以上であると、フェライト基板の組成のバラツキの影響を受け易くなる。例えば、フェライト基板は本来は電気抵抗率が高いが、製造上のバラツキによりフェライト基板の組成が変動してFe2+イオンの含有量が多くなると、フェライト基板の電気抵抗率が相対的に低くなり、特に高周波帯域においては、フェライト基板に発生する渦電流の表皮厚さが増大する。そのような場合、厚さTが200μm以上であると、損失が増大したり、インダクタンスが低下したりする等の問題が生じる。更には、厚さTが200以上であると、フェライト中の粒界や不純物等に起因する、コアロスと呼ばれる損失も大きくなり、特に高周波ではこれが問題となる。 The thickness T of the ferrite substrate 11 is not less than 10 μm and less than 200 μm. Even if the thickness T is set to 200 μm or more, the inductance is not greatly improved as compared with the case where the thickness T is less than 200 μm. On the other hand, the ratio of the ferrite substrate 11 to the entire volume of the inductor is increased, and the volume of the inductance is remarkably increased. To do. As a result, miniaturization and high integration of inductors are not sufficient, and it becomes extremely difficult to mount inductors on electronic devices, communication devices, and the like. Further, when the thickness T is 200 μm or more, it is easily affected by variations in the composition of the ferrite substrate. For example, the ferrite substrate originally has a high electrical resistivity, but if the composition of the ferrite substrate fluctuates due to manufacturing variations and the content of Fe 2+ ions increases, the electrical resistivity of the ferrite substrate becomes relatively low, Particularly in the high frequency band, the skin thickness of the eddy current generated in the ferrite substrate increases. In such a case, when the thickness T is 200 μm or more, problems such as an increase in loss and a decrease in inductance occur. Furthermore, when the thickness T is 200 or more, a loss called core loss due to grain boundaries, impurities, and the like in the ferrite also increases, and this becomes a problem particularly at high frequencies.

一方、厚さTが10μm未満であると、基板としての機械強度が不足してインダクタンスの破損等を招き易くなり、また、十分に高いインダクタンスが得られなくなる場合がある。   On the other hand, if the thickness T is less than 10 μm, the mechanical strength as a substrate is insufficient, and it is easy to cause damage to the inductance, and a sufficiently high inductance may not be obtained.

厚さTは、100μm以下であることがより好ましい。また、厚さTは、30μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましい。なお、フェライト基板の厚さが場所によって異なる場合、フェライト基板の厚さの最大値が10μm以上200μm未満であればよい。   The thickness T is more preferably 100 μm or less. Further, the thickness T is preferably 30 μm or more, and more preferably 50 μm or more. In addition, when the thickness of a ferrite substrate changes with places, the maximum value of the thickness of a ferrite substrate should just be 10 micrometers or more and less than 200 micrometers.

フェライト基板11の比透磁率は100以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましい。比透磁率が200以上のフェライト基板を用いることにより、厚さTを薄くしたときのインダクタンスが更に顕著に向上する。フェライト基板11の比透磁率は高いほどよいが、通常その上限は2000程度である。   The relative magnetic permeability of the ferrite substrate 11 is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By using a ferrite substrate having a relative magnetic permeability of 200 or more, the inductance when the thickness T is reduced is further significantly improved. The higher the relative permeability of the ferrite substrate 11 is, the better, but the upper limit is usually about 2000.

フェライト基板11の表面は鏡面研磨されていることが好ましい。あるいは、ポリイミドのような樹脂、又は、市販のゾルゲルコーティング剤を用いて、フェライト基板11上に鏡面と同等の表面を有する層を形成されていてもよい。   The surface of the ferrite substrate 11 is preferably mirror-polished. Alternatively, a layer having a surface equivalent to a mirror surface may be formed on the ferrite substrate 11 using a resin such as polyimide or a commercially available sol-gel coating agent.

導電体層15は、フェライト基板11と接するように設けられており、端子15T1及び15T2が外部へ導出されるように巻回されたスパイラル状のコイルパターンを形成している。なお、図2では、簡略化のため、導電体層15のうちの端子16T2の通じる部分の図示を省略している。当該部分は、導電体層15の巻回部分と接触せずに外部に導出されるように形成されている。   The conductor layer 15 is provided in contact with the ferrite substrate 11 and forms a spiral coil pattern wound so that the terminals 15T1 and 15T2 are led out. In FIG. 2, for the sake of simplification, illustration of a portion of the conductor layer 15 through which the terminal 16T2 communicates is omitted. The said part is formed so that it may lead out outside, without contacting the winding part of the conductor layer 15.

導電体層15はCu等の導電体から構成される。導電体層15が形成しているコイルパターンの形状、幅、間隔、ターン数等は、要求特性等に応じて適宜設定される。導電体層15の厚さは、典型的には5〜100μm程度である。導電体層の断面形状は、本実施形態のように矩形状である必要は必ずしもなく、例えば、台形状や、六角形等の多角形状であってもよい。更なるインダクタンス向上のためには、フェライト基板の厚さTを、導電体層15の厚さよりも大きくすることが好ましい。   The conductor layer 15 is made of a conductor such as Cu. The shape, width, interval, number of turns, and the like of the coil pattern formed by the conductor layer 15 are appropriately set according to required characteristics. The thickness of the conductor layer 15 is typically about 5 to 100 μm. The cross-sectional shape of the conductor layer is not necessarily rectangular as in this embodiment, and may be, for example, a trapezoidal shape or a polygonal shape such as a hexagon. In order to further improve the inductance, it is preferable to make the thickness T of the ferrite substrate larger than the thickness of the conductor layer 15.

上部磁性層12は、非晶質金属磁性体から構成される。この上部磁性層12及びフェライト基板11が導電体層15を間に挟んで対向配置されていることにより、高周波数においても高いインダクタンスを発現させることが可能となる。上部磁性層12の厚さは、1〜10μmであることが好ましく、3〜5μmでることがより好ましい。上部磁性層の厚さをこれら特定範囲とすることにより、インダクタンス向上の効果がより顕著に発現される。更に、上部磁性層12の厚さを10μm以下とすることにより、極めて高価である非晶質金属磁性体の使用量を制限することができるとともに、磁性層を形成させる工程に要する時間も短縮される。   The upper magnetic layer 12 is made of an amorphous metal magnetic material. Since the upper magnetic layer 12 and the ferrite substrate 11 are disposed to face each other with the conductor layer 15 interposed therebetween, it is possible to develop a high inductance even at a high frequency. The thickness of the upper magnetic layer 12 is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 3 to 5 μm. By making the thickness of the upper magnetic layer within these specific ranges, the effect of improving the inductance is more remarkably exhibited. Furthermore, by setting the thickness of the upper magnetic layer 12 to 10 μm or less, it is possible to limit the amount of the amorphous metal magnetic material that is extremely expensive and to reduce the time required for the step of forming the magnetic layer. The

一般に、非晶質金属磁性体は高周波数においても高い比透磁率を維持することが可能であり、これにより、非晶質金属磁性体を用いたときに上述のような効果が奏される。非晶質金属磁性体としては、CoZrTa系合金、CoZrNb系合金、CoFeSiB系合金等のCo系非晶質合金や、パーマロイ等が挙げられる。これらの中でも、磁歪定数が10−6未満とゼロに近く、高透磁率が得られるため、CoZrNb系合金又はCoZrTa系合金が好ましい。更には、インダクタの直流重畳特性を考慮すると、飽和磁化が大きいCoZrTa系合金が特に好ましい。 In general, an amorphous metal magnetic body can maintain a high relative magnetic permeability even at a high frequency, and the above-described effects are exhibited when an amorphous metal magnetic body is used. Examples of the amorphous metal magnetic material include Co-based amorphous alloys such as CoZrTa-based alloys, CoZrNb-based alloys, and CoFeSiB-based alloys, and permalloy. Among these, a CoZrNb-based alloy or a CoZrTa-based alloy is preferable because the magnetostriction constant is less than 10 −6 and close to zero and a high magnetic permeability can be obtained. Furthermore, considering the direct current superposition characteristics of the inductor, a CoZrTa alloy having a large saturation magnetization is particularly preferable.

非晶質金属磁性体は導電性を有するため、上部磁性層12と導電体層15とが電気的に絶縁されるように、絶縁材料で形成された絶縁層20が設けられている。絶縁材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の無機材料や、感光性樹脂、熱可塑性樹脂等の有機材料を用いることができる。絶縁層20は必ずしも単層である必要は無く、例えば、感光性樹脂層及び酸化ケイ素層を有する多層構造であってもよい。   Since the amorphous metal magnetic body has conductivity, an insulating layer 20 made of an insulating material is provided so that the upper magnetic layer 12 and the conductor layer 15 are electrically insulated. As the insulating material, an inorganic material such as silicon oxide or aluminum oxide, or an organic material such as a photosensitive resin or a thermoplastic resin can be used. The insulating layer 20 is not necessarily a single layer, and may be a multilayer structure having a photosensitive resin layer and a silicon oxide layer, for example.

第一実施形態に係るインダクタ1は、例えば、厚さが10μm以上200μm未満のフェライト基板11上に導電体層15をコイルパターンが形成されるように形成する工程と、導電体層15を覆うように絶縁層20を形成する工程と、絶縁層20のフェライト基板11と反対側の面上に非晶質金属磁性体からなる上部磁性層12を形成する工程と、を備える製造方法によって得ることができる。   The inductor 1 according to the first embodiment includes, for example, a step of forming the conductor layer 15 on the ferrite substrate 11 having a thickness of 10 μm or more and less than 200 μm so as to form a coil pattern, and covering the conductor layer 15. And a step of forming the upper magnetic layer 12 made of an amorphous metal magnetic material on the surface of the insulating layer 20 opposite to the ferrite substrate 11. it can.

所定の厚さ、所定の比透磁率を有するフェライト基板は、従来公知の方法により得ることが可能である。一般的には、セラミックス焼成方法による焼結体から所定の形状、厚さに切り出されたものをフェライト基板として使用する。ただし、これに代えて、シート焼成品、ホットプレス焼成品などを使用することもできる。また、フェライト基板は商業的にも入手可能である。   A ferrite substrate having a predetermined thickness and a predetermined relative magnetic permeability can be obtained by a conventionally known method. In general, a ferrite substrate obtained by cutting a sintered body into a predetermined shape and thickness by a ceramic firing method is used. However, instead of this, a sheet fired product, a hot press fired product, or the like can also be used. Ferrite substrates are also commercially available.

導電体層15のコイルパターンは、フォトリソグラフィーを利用した方法等によって好適に形成させることができる。具体的には、例えば、フェライト基板11上にスパッタ法等の薄膜プロセスにより導電体からなるシード層を形成させ、これの所定部分が露出するようにコイルパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、露出しているシード層上にCu等の導電体からなる層をめっき法によって形成してからフォトレジストパターンを除去し、露出したシード層をエッチングにより除去する方法で、導電体層15を形成させることができる。この方法においては、フェライト基板11とシード層との間にスパッタ法等によりTi層等の密着層を形成させてもよい。   The coil pattern of the conductor layer 15 can be suitably formed by a method using photolithography or the like. Specifically, for example, a seed layer made of a conductor is formed on the ferrite substrate 11 by a thin film process such as sputtering, and a photoresist pattern corresponding to the coil pattern is formed so that a predetermined portion thereof is exposed, A conductor layer 15 is formed by forming a layer made of a conductor such as Cu on the exposed seed layer by plating, removing the photoresist pattern, and removing the exposed seed layer by etching. be able to. In this method, an adhesion layer such as a Ti layer may be formed between the ferrite substrate 11 and the seed layer by sputtering or the like.

絶縁層20を感光性樹脂を用いて形成させる場合、フェライト基板11及び導電体層15を覆うようにスピンコート法等によって感光性樹脂を塗布し、露光及び必要により加熱して感光性樹脂を硬化させることにより、絶縁層20を形成させることができる。また、酸化ケイ素等の無機材料を用いる場合、スパッタ法等により絶縁層20を形成させることができる。   When the insulating layer 20 is formed using a photosensitive resin, the photosensitive resin is applied by spin coating or the like so as to cover the ferrite substrate 11 and the conductor layer 15, and is exposed and heated as necessary to cure the photosensitive resin. By doing so, the insulating layer 20 can be formed. When an inorganic material such as silicon oxide is used, the insulating layer 20 can be formed by a sputtering method or the like.

上部磁性層12は、絶縁層20上にスパッタ法等により形成させることができる。   The upper magnetic layer 12 can be formed on the insulating layer 20 by sputtering or the like.

図3は、本発明に係るインダクタの第二実施形態を示す概略断面図である。図3に示すインダクタ1は、フェライト基板11と、フェライト基板11の一面側に設けられた導電体層15と、導電体層15を挟んでフェライト基板11と対向配置された上部磁性層12と、フェライト基板11と導電体層15との間に設けられた非晶質金属磁性体からなる下部磁性層13と、導電体層15と上部磁性層12及び下部磁性層13とが絶縁されるようにこれらの間に介在する絶縁層20とから構成されている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the inductor according to the present invention. The inductor 1 shown in FIG. 3 includes a ferrite substrate 11, a conductor layer 15 provided on one surface side of the ferrite substrate 11, an upper magnetic layer 12 disposed to face the ferrite substrate 11 with the conductor layer 15 interposed therebetween, The lower magnetic layer 13 made of an amorphous metal magnetic material provided between the ferrite substrate 11 and the conductor layer 15 and the conductor layer 15, the upper magnetic layer 12, and the lower magnetic layer 13 are insulated. The insulating layer 20 is interposed between them.

フェライト基板11、導電体層15、上部磁性層12及び絶縁層20は、第一実施形態に係るインダクタ1と同様のものである。更なるインダクタンス向上のためには、フェライト基板の厚さTを、導電体層15とフェライト基板11との間の最短距離、又は導電体層15の厚さよりも大きくすることが好ましい。   The ferrite substrate 11, the conductor layer 15, the upper magnetic layer 12, and the insulating layer 20 are the same as those of the inductor 1 according to the first embodiment. In order to further improve the inductance, it is preferable to make the thickness T of the ferrite substrate larger than the shortest distance between the conductor layer 15 and the ferrite substrate 11 or the thickness of the conductor layer 15.

下部磁性層13は上部磁性層12と同様の材料から構成されており、フェライト基板11の導電体層15側の面に接して設けられている。その厚さは、上部磁性層12と同様に、1〜10μmであることが好ましく、3〜5μmであることがより好ましい。   The lower magnetic layer 13 is made of the same material as the upper magnetic layer 12 and is provided in contact with the surface of the ferrite substrate 11 on the conductor layer 15 side. The thickness is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 3 to 5 μm, like the upper magnetic layer 12.

下部磁性層13が設けられていることによって、インダクタンス向上の効果がより一層高まる。また、第二実施形態に係るインダクタ1は、第一実施形態に係るインダクタ1と比較して、十分に高いインダクタンスを維持しながら、インダクタを構成する非晶質金属磁性体からなる磁性層の厚さ(第二実施形態の場合には上部磁性層12と下部磁性層13の合計の厚さ)をより薄くすることができる点でも有利である。これにより、磁性層を形成する工程に要する時間が短縮されるため、インダクタの更なる低コスト化を図ることも可能になる。   By providing the lower magnetic layer 13, the effect of improving the inductance is further enhanced. In addition, the inductor 1 according to the second embodiment has a thickness of a magnetic layer made of an amorphous metal magnetic material constituting the inductor while maintaining a sufficiently high inductance as compared with the inductor 1 according to the first embodiment. This is also advantageous in that the thickness (the total thickness of the upper magnetic layer 12 and the lower magnetic layer 13 in the case of the second embodiment) can be further reduced. As a result, the time required for the process of forming the magnetic layer is shortened, so that the cost of the inductor can be further reduced.

第二実施形態に係るインダクタ1は、例えば、厚さが10μm以上200μm未満のフェライト基板11上に下部磁性層13を形成する工程と、下部磁性層13上に絶縁層20の一部(下部絶縁層)を下部磁性層13を覆うように形成する工程と、下部絶縁層上に導電体層15をコイルパターンが形成されるように形成する工程と、導電体層15を覆うように絶縁層20の残部(上部絶縁層)を形成する工程と、絶縁層20のフェライト基板11と反対側の面上に非晶質金属磁性体からなる上部磁性層12を形成する工程と、を備える製造方法によって得ることができる。各工程の詳細は第一実施形態に係るインダクタ1の製造方法の場合と同様である。   The inductor 1 according to the second embodiment includes, for example, a step of forming the lower magnetic layer 13 on the ferrite substrate 11 having a thickness of 10 μm or more and less than 200 μm, and a part of the insulating layer 20 (lower insulation) on the lower magnetic layer 13. Layer) so as to cover the lower magnetic layer 13, a step of forming the conductor layer 15 on the lower insulating layer so as to form a coil pattern, and an insulating layer 20 so as to cover the conductor layer 15. And a step of forming an upper magnetic layer 12 made of an amorphous metal magnetic material on the surface of the insulating layer 20 opposite to the ferrite substrate 11. Obtainable. Details of each step are the same as those in the method of manufacturing the inductor 1 according to the first embodiment.

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
比透磁率μが200又は600であって、種々の厚さを有するフェライト基板を用いて、上記第一実施形態と同様の積層構成を有するインダクタを作製した。フェライト基板としては、高強度のNiZnCuフェライト焼結体をスライス後、鏡面研磨したものを用いた。
Example 1
Using a ferrite substrate having a relative magnetic permeability μ of 200 or 600 and having various thicknesses, an inductor having the same multilayer configuration as that of the first embodiment was manufactured. As the ferrite substrate, a high-strength NiZnCu ferrite sintered body was sliced and then mirror-polished.

まず、フェライト基板の鏡面研磨をした面上に、Tiからなる密着層(厚さ50nm)、及びCuからなるシード層(厚さ250nm)をこの順でスパッタリング法により成膜した。次いで、ポジ型レジストを用いたフォトリソグラフィによってコイルパターンの形状に対応するレジストパターンを形成した後、硫酸銅めっき浴でコイルパターン(コイル高さ10μm、コイル幅500μm、コイル間隔20μm、4ターン)を有するCuめっき層を形成した。レジストパターンを剥離後、Cuめっき層で覆われていない部分の密着層及びシード層をイオンミリングにより除去して、コイルパターンを形成している導電体層を形成した。その後、導電体層を覆うように、スパッタ法により絶縁層の一部としてのSiO層(厚さ1μm)を形成し、更に、感光性ポリイミドを用いてコイル間を埋める絶縁層を形成した。なお、SiO層は、ポリイミド層への銅の拡散を防ぐために設けられた層である。絶縁層上に上部磁性層としてCoZrTa系合金の膜(厚さ5μm)をDCスパッタ法により成膜した後、330℃で1時間、3kOeの回転磁場中で熱処理することにより、上部磁性層の1MHzの比透磁率が3500になるようにした。 First, an adhesion layer (thickness 50 nm) made of Ti and a seed layer (thickness 250 nm) made of Cu were formed in this order on the mirror-polished surface of the ferrite substrate by sputtering. Next, after forming a resist pattern corresponding to the shape of the coil pattern by photolithography using a positive resist, a coil pattern (coil height 10 μm, coil width 500 μm, coil interval 20 μm, 4 turns) is formed using a copper sulfate plating bath. A Cu plating layer was formed. After peeling off the resist pattern, the portion of the adhesion layer and the seed layer not covered with the Cu plating layer was removed by ion milling to form a conductor layer forming a coil pattern. Thereafter, a SiO 2 layer (thickness: 1 μm) as a part of the insulating layer was formed by sputtering so as to cover the conductor layer, and further, an insulating layer was formed using photosensitive polyimide to fill the space between the coils. The SiO 2 layer is a layer provided to prevent copper from diffusing into the polyimide layer. A CoZrTa-based alloy film (thickness 5 μm) is formed as an upper magnetic layer on the insulating layer by DC sputtering, and then heat-treated at 330 ° C. for 1 hour in a rotating magnetic field of 3 kOe, whereby 1 MHz of the upper magnetic layer is formed. The relative permeability was set to 3500.

作製したインダクタについてインダクタンスを測定した。図4は、インダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。図4には、比較のため、上部磁性層を形成させなかった場合のインダクタンスと、導電体層単独でのインダクタンス(Air−Core)を併せて示す。   The inductance of the manufactured inductor was measured. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the inductance and the thickness of the ferrite substrate. For comparison, FIG. 4 shows both the inductance when the upper magnetic layer is not formed and the inductance (Air-Core) of the conductor layer alone.

(実施例2)
上記第二実施形態と同様の積層構成とし、下部磁性層を比透磁率μが3500であるCoZrTa系合金の膜(厚さ5μm)とした他は実施例1と同様のインダクタを作製し、そのインダクタンスを測定した。図5は、インダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。図5には、比較のため、上部磁性層を形成させなかった場合のインダクタンスと、導電体層単独でのインダクタンス(Air−Core)を併せて示す。
(Example 2)
An inductor similar to that of Example 1 was fabricated except that the laminated structure was the same as that of the second embodiment, and the lower magnetic layer was a CoZrTa-based alloy film (thickness 5 μm) having a relative permeability μ of 3500. Inductance was measured. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the inductance and the thickness of the ferrite substrate. For comparison, FIG. 5 also shows the inductance when the upper magnetic layer is not formed and the inductance (Air-Core) of the conductor layer alone.

(比較例)
上部磁性層をフェライトで形成させた他は実施例1と同様の積層構成を有するインダクタを作製し、そのインダクタンスを測定した。図6は、インダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。図6には、比較のため、導電体層単独でのインダクタンス(Air−Core)を併せて示す。
(Comparative example)
An inductor having a laminated structure similar to that of Example 1 except that the upper magnetic layer was formed of ferrite was manufactured, and the inductance was measured. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the inductance and the thickness of the ferrite substrate. FIG. 6 also shows the inductance (Air-Core) of the conductor layer alone for comparison.

図1、2に示すように、非晶質金属磁性体からなる上部磁性層を備えた実施例1、2のインダクタは、フェライト基板の厚さが200μm未満であっても、十分に高いインダクタンスを維持可能であることが確認された。また、フェライト基板の比透磁率を高めることでインダクタンスがより一層高められることも確認された。また、直流重畳特性に関しても、このような構成とすることによって向上した。   As shown in FIGS. 1 and 2, the inductors of Examples 1 and 2 having an upper magnetic layer made of an amorphous metal magnetic material have a sufficiently high inductance even when the thickness of the ferrite substrate is less than 200 μm. It was confirmed that it could be maintained. It was also confirmed that the inductance can be further increased by increasing the relative permeability of the ferrite substrate. Further, the direct current superimposition characteristics are improved by adopting such a configuration.

本発明と同様の構成を有する薄膜型磁気素子は、トランス、センサーなどのインダクタ以外の薄膜型磁気素子に適用しても、同様の電気的、磁気的な特性向上と小型化を達成することが可能である。   The thin film type magnetic element having the same configuration as the present invention can achieve the same improvement in electrical and magnetic characteristics and miniaturization even when applied to a thin film type magnetic element other than an inductor such as a transformer or a sensor. Is possible.

本発明に係るインダクタの第一実施形態を示す平面図である。1 is a plan view showing a first embodiment of an inductor according to the present invention. 図1のII−II線に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing along the II-II line of FIG. 本発明に係るインダクタの第二実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows 2nd embodiment of the inductor which concerns on this invention. 実施例のインダクタンスについてのインダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the inductance about the inductance of an Example, and the thickness of a ferrite substrate. 実施例のインダクタンスについてのインダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the inductance about the inductance of an Example, and the thickness of a ferrite substrate. 比較例のインダクタンスについてのインダクタンスとフェライト基板の厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the inductance about the inductance of a comparative example, and the thickness of a ferrite substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1…インダクタ、11…フェライト基板、12…上部磁性層、13…下部磁性層、15…導電体層、20…絶縁層、T…フェライト基板の厚さ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inductor, 11 ... Ferrite substrate, 12 ... Upper magnetic layer, 13 ... Lower magnetic layer, 15 ... Conductor layer, 20 ... Insulating layer, T ... Thickness of ferrite substrate.

Claims (3)

厚さ10μm以上200μm未満のフェライト基板と、
該フェライト基板の一面側に設けられ、コイルパターンを形成している導電体層と、
該導電体層を挟んで前記フェライト基板と対向配置された非晶質金属磁性体からなる上部磁性層と、
前記導電体層と前記上部磁性層とが絶縁されるようにこれらの間に介在する絶縁層と、
を備えるインダクタ。
A ferrite substrate having a thickness of 10 μm or more and less than 200 μm;
A conductor layer provided on one side of the ferrite substrate and forming a coil pattern;
An upper magnetic layer made of an amorphous metal magnetic body disposed opposite to the ferrite substrate with the conductor layer interposed therebetween;
An insulating layer interposed between the conductor layer and the upper magnetic layer so as to be insulated; and
Inductor comprising.
前記フェライト基板と前記導電体層との間に設けられた非晶質金属磁性体からなる下部磁性層を更に備え、
前記絶縁層が、前記導電体層と前記上部磁性層及び前記下部磁性層とが絶縁されるようにこれらの間に介在する、請求項1記載のインダクタ。
A lower magnetic layer made of an amorphous metal magnetic material provided between the ferrite substrate and the conductor layer;
The inductor according to claim 1, wherein the insulating layer is interposed between the conductor layer and the upper magnetic layer and the lower magnetic layer so as to be insulated.
前記非晶質金属磁性体がCoZrTa系合金を含む、請求項1又は2記載のインダクタ。   The inductor according to claim 1, wherein the amorphous metal magnetic body includes a CoZrTa-based alloy.
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