CN1266712C - 电感元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的磁性元件具有包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈和配置在片状线圈的上下面中至少之一上的片状的第一磁性部件，绝缘性物质的导磁率比第一磁性部件的导磁率低。另外，在片状线圈的规定区域上还设置由包含磁性粉末的树脂构成、导磁率大于绝缘性物质且小于第一磁性部件的第二磁性部件。所谓规定区域是不存在平面导体线圈的导体的区域，并且是从片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的至少一个场所。另外，本发明的电源模块具有这种本发明的磁性元件。

Description

电感元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电子设备的电感、扼流线圈、变压器及其中使用的超薄型的磁性元件及其制造方法以及备有它的电源模块。
背景技术
近年来，随着电子设备的小型化薄型化，强烈要求其中使用的部件和器件、电源等也小型化薄型化。尤其，在便携设备中，除小型化外还强烈要求薄型化。另一方面，CPU等的LSI高速化高集成化，向这种LSI提供的电源电路中提供大电流。因此，这种LSI电源电路的电感中使用的磁性元件中，需要降低线圈导体电阻，实现使发热，同时由于直流重叠引起的电感值的降低少(直流重叠特性好)。由于使用频率高频化，要求降低高频区域的损耗。另外，由于强烈要求部件的成本廉价，需要用简单步骤组装简单形状的部件构成元件。即，要求廉价提供可在大电流、高频波中使用的并且非常小型且薄型的磁性元件。电源电路中使用的部件中，最厚最大的是电感等中用的磁性元件，因此为了电源自身的薄型化，强烈希望磁性元件的薄型化。
一般地，将磁性元件小型化时，磁路截面面积减少，电感值降低。作为提高这种小型的磁性元件的特性的方式(增大电感值)，例如在实开昭53-136538号公报和特开昭61-136213号公报中提出在使用铁氧体等的带缘的鼓形状的芯部件上进行线圈卷绕后，用磁性体粉末和树脂的混合物埋置缘的内侧，制作闭合磁路结构。该结构中，由于不需要通常线圈卷线中使用的线圈架，因此磁路截面面积增大，另外，由于是闭合磁路结构，增大电感值等，提高特性。但是，该结构由于为了把磁性元件小型化的目的而不能充分薄型化，而且，磁性元件外面附着低导磁率的树脂层，从而泄漏磁力线增多，不能得到充分的特性，此外，为整体磁性元件外面附着的树脂层的形状，需要特殊技术，这都是问题。实际上，使用这种技术制作的例如大小为2×1×1mm左右的电感在市场上也有销售，但该电感线圈的直流电阻大。
为实现低的线圈直流电阻和大的电感值，使用粗导线制作线圈，匝数也需要增大。为了薄型化，同时将厚度设置在1mm左右以下，并且磁路截面面积也必须增大到某种程度。因此，希望线圈不是卷绕为螺线管状而是平面螺旋状。为确保容纳满足这种条件的线圈的空间，需要将大小增大为2～10mm。但是，这种面积/厚度比大的薄型结构中，泄漏磁力线增大，因此难以得到大的电感值。
针对该问题，在实开昭58-133906号公报、实开昭59-67909号公报、特开平1-157508号公报、特开平1-310518号公报、特开平3-284808号公报等中提出一种结构：用经绝缘层配置的铁磁性体层夹住卷绕为平面螺旋状的导体线圈的上下面的结构。该结构中，将导磁率高的磁性体配置在导体线圈的上下面上，因此即便作成薄型也可将泄漏磁力线抑制到比较少，可得到大的电感值。但是，该结构的情况下，磁性元件的侧面上成为导体线圈露出的状态，可靠性出现问题。实现这种结构的情况下，具体怎样发现各部件间的接合力这一点是不明确的。
作为解决这种问题的磁性元件，在实开昭59-23708、特开平6-342725号公报中提出把卷绕为平面螺旋状的导体线圈埋置在铁氧体粉末和树脂的混合物构成的膏浆中，在其上下贴付铁氧体板的结构。特开平9-270344号公报中，提出在含有磁性粉末体的树脂(下面叫做含有磁性体的树脂)中埋置卷绕为平面螺旋状的导体线圈，在其上下贴付金属磁性薄体的结构。这些结构中，由于导体线圈埋置在树脂中，没有侧面上露出导体线圈的问题。树脂硬化时上下配置的铁氧体板和金属磁性薄体可接合于埋置于树脂的状态的导体线圈。
但是，特开平6-342725号公报等中公开的磁性元件是将导体线圈自身完全埋置在含磁性体树脂中的结构，导体线圈的导体之间和周围存在含磁性体树脂。因此，容易产生从通过导体线圈的外周部分的本来的磁路短路(shortpass)的磁路，即横切导体线圈的导体内或横切相近的导体之间的磁路。这样，通过导体线圈的导体内和导体之间的磁力线增多时，在高频区域磁损耗增大，同时产生电感值降低的问题。
上述公报公开的磁性元件需要一个一个制作或使用蒸镀和溅射等真空过程制作，问题是缺乏批量生产性，造成高成本。
发明内容
本发明的磁性元件特征在于具有：包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈；配置在上述片状线圈的上下面中至少之一上的片状的第一磁性部件，上述绝缘性物质的导磁率比上述第一磁性部件的导磁率小。
本发明的磁性元件的制造方法的特征在于包含：首先准备包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈的步骤；接着在上述片状线圈的上下面中至少之一上配置具有比上述绝缘性物质大的导磁率的片状的第一磁性部件的步骤。
本发明的电源模块特征在于具有布线基板；电连接该布线基板的本发明的磁性元件。
附图的简要说明：
图1A是表示本发明的磁性元件中使用的片状线圈的一个实施例的平面图，图1B是沿着图1A的A-A箭头的截面图；
图2A是表示本发明的磁性元件的一个形式的平面图，图2B是沿着图2A的B-B箭头的截面图；
图3A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图3B是沿着图3A的C-C箭头的截面图；
图4A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图4B是沿着图4A的D-D箭头的截面图；
图5A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图5B是沿着图5A的E-E箭头的截面图；
图6A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图6B是沿着图6A的F-F箭头的截面图；
图7A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图7B是沿着图7A的G-G箭头的截面图；
图8A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图8B是沿着图8A的H-H箭头的截面图；
图9A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图9B是沿着图9A的I-I箭头的截面图；
图10A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图10B是沿着图10A的J-J箭头的截面图；
图11A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图11B是沿着图11A的K-K箭头的截面图；
图12A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图12B是沿着图12A的L-L箭头的截面图；
图13A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图13B是沿着图13A的M-M箭头的截面图；
图14A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图14B是从下面的第一磁性部件侧看去的平面图；
图15A～15F是表示本发明的磁性元件的制造方法的各步骤的斜视图；
图16是表示本发明的电源模块的一形式的截面图。
本发明的具体说明
本发明的磁性元件具有：包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈；配置在上述片状线圈的上下面中至少之一上的片状的第一磁性部件，上述绝缘性物质的导磁率比上述第一磁性部件的导磁率小。该结构中，横切平面导体线圈的导体自身和相近的导体之间的磁力线被抑制。因此，与平面导体线圈自身埋置在含磁性体树脂中的结构相比，可提高电感值，同时减少高频区域的磁损耗。
本发明的磁性元件还具有由包含磁性粉末的树脂构成、导磁率大于上述绝缘性物质且小于上述第一磁性部件的第二磁性部件，上述第二磁性部件配置在不存在上述平面导体线圈的导体的区域中，并且配置从上述片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的至少一个场所。该结构中，第一磁性部件之间磁力线主要通过导体不存在的片状线圈的中心部或周边部设置的第二磁性部件。因此，可得到更高的电感值。
本发明的磁性元件中，更好是上述第一磁性部件是从铁氧体烧结体、粉末磁芯、厚度为30μm以下的金属磁性薄体以及厚度为30μm以下的金属磁性薄体与绝缘层的层叠体中选择的至少一种。
本发明的磁性元件中，更好是在上述第一磁性部件的与上述片状线圈的中心部或周边部对应的位置上设置突起部。为的是在第一磁性部件之间，磁力线主要通过导体不存在的片状线圈的中心部或周边部，可得到更高的电感值。
本发明的磁性元件中，更好是上述第一磁性部件是厚度为30μm以下的金属磁性薄体或厚度为30μm以下的金属磁性薄体与绝缘层的层叠体，在上述金属磁性薄体的至少一个场所在与上述平面导体线圈的导体的卷绕方向交叉的方向上设置缝隙。设置第二磁性部件的结构的情况下，缝隙更好是设置在避开第二磁性部件的正上和正下方区域的区域中。较好是缝隙的至少一部分中配置具有绝缘性的第三磁性部件。该第三磁性部件由与第二磁性部件相同的材料构成。为的是抑制磁力线的泄漏，并且抑制涡流损耗。
为防止第一磁性部件变得难以处理，更好是缝隙设置为将金属磁性薄体不完全分割为2个以上。
上述第一磁性部件由包含多个金属磁性薄体的层叠体构成的情况下，更好是形成为缝隙的位置在所有层的金属磁性薄体中不重叠。上述第一磁性部件由包含多个金属磁性薄体的层叠体构成的情况下，更好是一层的金属磁性薄体的缝隙的合计长度是配置得越靠近片状线圈的金属磁性薄体越长。为的是抑制磁力线的泄漏，并且有效抑制涡流损耗。在该结构的情况下，也可以包含在层叠体不设置缝隙的金属磁性薄体，例如，层叠体包含两层金属磁性薄体的情况下，可以只在配置于片状线圈附加地金属磁性薄体设置缝隙，而在配置于远离片状线圈的金属磁性薄体不设置缝隙。
第一磁性部件中使用金属磁性薄体的情况下，更好是金属磁性薄体是非晶薄体。非晶薄体在300℃以上的结晶温度下热处理较好。因为可得到良好的特性。
第二磁性部件中使用的磁性体粉末更好是金属磁性体粉末。由于金属磁性体粉末饱和磁力线密度高，可得到良好的直流重叠特性。
上述平面导体线圈更好是分为上下两段分别卷绕为平面形状的两段线圈，最内周部上上下两段的线圈彼此接合。平面导体线圈的导线汇集率提高，同时线圈端到达线圈的最外周，因此可不在第一磁性部件上设置穴来取出端子部。
作为上述平面导体线圈的外形，可以是圆形、椭圆形和长圆形中的一种。
上述片状的线圈作为布线基板的布线层的一部分设置在上述布线基板的内部或表面上。
可以是上述第一磁性部件和上述片状线圈之间设置接合层的结构。为的是接合第一磁性部件和片状线圈。
本发明的磁性元件的制造方法首先(a)准备包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈，接着(b)在上述片状线圈的上下面中至少之一上配置具有比上述绝缘性物质大的导磁率的片状的第一磁性部件。
本发明的磁性元件的制造方法中，更好是使用如下方法：(a)步骤中，准备设置了多个片状线圈的大薄片，(b)步骤中，在各个片装线圈的上下面的至少一个上配置第一磁性部件，之后(c)切断上述大薄片，制成各个磁性元件的状态。因为这样一次可制造多个磁性元件。
为制造备有第二磁性部件的磁性元件，(a)步骤中，在上述片状线圈的规定区域上形成贯通上下面的穴部，上述规定区域是不存在上述导体线圈的导体的区域，并且是从上述片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的至少一个场所，(b)步骤中，在上述片状线圈的上述穴部中配置混合磁性粉末和未硬化状态的树脂制作的未硬化的第二磁性部件，通过硬化上述第二磁性部件使上述片状线圈和上述第一磁性部件一体化。可使用下面的方法：(b)步骤中，预先在上述片状线圈的上下面的某个上配置第一磁性部件，接着在上述片状线圈的上述穴部中配置未硬化的上述第二磁性部件，随后在上述片状线圈的上下面的另一个面上配置第一磁性部件，再通过硬化上述第二磁性部件使上述片状线圈和上述第一磁性部件一体化。
本发明的电源模块的特征在于具有布线基板和电连接上述布线基板的本发明的元件，如上所述，本发明的磁性元件是具有高电感值和低线圈直流电阻并具有良好的直流重叠特性的薄型磁性元件。因此，在该磁性元件上安装布线基板和半导体芯片以及电容器等其他部件制造的电源模块在上述特性方面也很优越，并且可实现薄型化。
下面说明本发明的实施例。下面说明电感或扼流圈等中使用的磁性元件的例子，本发明的磁性元件不限于此，在用于需要卷绕2次的变压器等中时，也发挥其效果。
(实施例1)
使用图1～14说明本发明的磁性元件的实施例。
图1A是表示本发明的磁性元件中使用的片状线圈的一个例子的平面图，图1B是沿着图1A的A-A箭头的截面图。图1A和图1B所示片状线圈1是导体线圈2自身埋置在绝缘性物质中并按片状固定的结构，导体线圈2的导体之间和周围成为绝缘性物质构成的绝缘部3。导体线圈2是平面线圈，是上下两段线圈分别卷绕为平面螺旋状，在最内周上上下线圈彼此连接的叠加了两段的平面螺旋线圈。上下线圈的最外周都形成为平板状并且在绝缘性树脂外侧去除，成为端子部2a。本实施例的情况下，片状线圈1的端子部2a按彼此笔筒的方向取出，但也可以是按相同方向取出的结构。
图2A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的一个形式的平面图。图2B是沿着图2A的B-B箭头的截面图。该磁性元件中，是片状线圈1的上下面上配置第一磁性部件4，第一磁性部件4和片状线圈1直接接触的结构。
图3A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图3B是沿着图3A的C-C箭头的截面图。该磁性元件在片状线圈1的上下面上配置第一磁性部件4，同时，在不存在导体线圈2的导体的区域的片状线圈1的中心部和周边部4的场所中分别配置第二磁性部件5。该第二磁性部件5由含磁性体树脂构成，导磁率比绝缘部3中使用的绝缘性物质大，并且导磁率比第一磁性部件4小。通过该第二磁性部件5的接合力，第一磁性部件4贴合在片状线圈1上。图3A和3B所示的磁性元件由于存在连接一对第一磁性部件4的第二磁性部件5，与图2A和2B所示的磁性元件成为打开磁路结构相反，它构成闭合磁路结构。由此，增加电感值。但是，由于第二磁性部件5的面积过度增大时恶化直流重叠特性，损耗也增加，因此希望根据用途决定第二磁性部件的数目和面积。
以上所示的两种结构是本发明的磁性元件的基本结构，图4A，4B-图14A，14B是为了某一目的而对该结构进行改善的结构。
图4A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图4B是沿着图4A的D-D箭头的截面图。该磁性元件在一个第一磁性部件4的中央部分设置突起部4a，其与片状线圈1的中心部吻合。片状线圈1的周边部4个位置上配置第二磁性部件5。本实施例的磁性元件中，突起部4a设置在下侧的第一磁性部件4上并直接与上侧的第一磁性部件4接触，但可在突起部4a与另一第一磁性部件4之间有一定程度的间隙。有间隙的情况下，该部分中可以是空隙，也可用第二磁性部件5填充。第一磁性部件4的导磁率比第二磁性部件5的导磁率高，这样在第一磁性部件4上设置突起部4a，替代第二磁性部件5来配置，可提高导磁率，可得到更大的电感值。但是，由于其恶化直流重叠特性，因此根据用途选择突起部4a的有无和间隙的有无以及第二磁性部件5的有无。设置突起部4a时，由于需要将该部分与设置在片状线圈1上的穴部吻合，因此还考虑生产率降低靠选择突起部4a的有无。
以上所示的磁性元件在第一磁性部件4中使用铁氧体烧结体、粉末磁芯、厚度为30μm以下的金属磁性薄体以及厚度为30μm以下的金属磁性薄体与绝缘层的层叠体。但是，第一磁性部件4上设置突起部4a的结构的情况下，由于容易形成突起部的理由，更好是使用铁氧体烧结体、粉末磁芯。下面使用图5A，5B-图12A，12B说明在第一磁性部件4使用金属磁性薄体的情况下的最佳的磁性元件的结构。
图5A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图5B是沿着图5A的E-E箭头的截面图。该使用片状线圈1的上下面上经接合层7配置金属磁性薄体构成的第一磁性部件4。上下的第一磁性部件4上设置通过导体线圈2的中心的彼此相交的2个缝隙6。通过该缝隙6将第一磁性部件4分为4个区域。设置这种缝隙6的理由是通过在第一磁性部件4使用金属磁性薄体降低成为问题的涡流损耗。缝隙6停止在第一磁性部件4的端部附近，以不完全将第一磁性部件4分为4个。这是由于完全将第一磁性部件4分为4个时会变得难以处理。恰好在磁力线不怎么集中的外周部中联结分割为4个区域的第一磁性部件4，由于涡流损耗不怎么增大，希望设有这种缝隙。接合层7用于接合第一磁性部件4和片状线圈1。即便不使用这种接合层7也可在片状线圈1的表面上通过溅射或电镀等方法直接设置第一磁性部件4，可作成图2A，2B所示的磁性元件的结构。但是，这样直接形成第一磁性部件4的情况下，得不到充分的磁特性的情况居多，用溅射等真空过程成本上昂贵，因此希望预先用其他方法制作第一磁性部件4。因此，使用其他方法制作的第一磁性部件4时，希望使用接合层7来接合第一磁性部件4和片状线圈1。
图6A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图6B是沿着图6A的F-F箭头的截面图。与图5A，5B所示的磁性元件同样，在片状线圈1的上下面上配置形成缝隙6的金属磁性薄体构成的第一磁性部件4，不使用接合层。替代其，在片状线圈1的中心部和周边部的4个场所配置第二磁性部件5。该第二磁性部件5由包含磁性粉末的树脂构成，因此通过树脂成分的接合力将第一磁性部件4与片状线圈1接合而将整体一体化。缝隙6通过导体线圈2的中心并且相对矩形的第一磁性部件4按十字形成。与这样形成为十字的缝隙相比，如图5A所示配置在第一磁性部件4的对角线上的缝隙在降低涡流损耗方面效果大。
图7A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图7B是沿着图7A的G-G箭头的截面图。图7A，7B的磁性元件与图6A，6B的磁性元件有类似结构，但第一磁性部件4上设置的缝隙6内配置第二磁性部件5。缝隙6的部分中不存在磁性体，因此磁力线容易泄漏，通过该部分中配置第二磁性部件5可降低磁力线泄漏并且几乎不增加涡流损耗。第二磁性部件5不需要配置在整个缝隙6内，可配置在至少一部分上，尤其，可将第二磁性部件5配置在配置于磁力线集中的芯部中心部分上的缝隙内。本实施例中，缝隙6内配置的磁性部件中使用第二磁性部件5，但如果是具有绝缘性的磁性体，可使用用与第二磁性部件5不同的材料形成的磁性部件(第三磁性部件)。
图8A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图8B是沿着图8A的H-H箭头的截面图。该磁性元件的第一磁性部件4是用将两层的金属磁性体薄体经绝缘层层叠的层叠体形成的。本实施例中，两层的金属磁性体薄体之间配置的绝缘层中使用接合层7。这里，由于本发明的绝缘层为的是防止涡流流过层叠的两层以上的金属磁性体薄体之间，因此未必需要存在特定的物质。即，重叠多层的金属磁性体薄体，不完全将二者一体化，二者之间多少产生一些接触电阻，与多层厚的一块金属磁性体薄体相比可减少涡流。但是，这种不使用特定的绝缘性物质的结构中，相对元件施加垂直方向的压力时，容易产生金属磁性体薄体之间的电接触状态变化而使特性变动的问题以及由于金属磁性体薄体之间没有接合力而使可靠性降低的问题。因此如图8B所示，在金属磁性体薄体的层间设置绝缘性的接合层较好。图8B所示的两层的金属磁性体薄体中靠近片状线圈1侧配置的金属磁性体薄体(内侧的金属磁性体薄体)上设置与图5所示的缝隙6相同形状的缝隙。两层的金属磁性体薄体中远离片状线圈1侧配置的金属磁性体薄体(外侧的金属磁性体薄体)上在与内侧的金属磁性体薄体上设置的缝隙6不一致的位置上并且避开导体线圈2的中心部设置缝隙6。两层的金属磁性体薄体通过两层之间设置的绝缘性的接合层7而一体化。第二磁性部件5仅设置在片状线圈1中心部分上，因此接合层7兼用于第一磁性部件4和片状线圈1的接合。将第一磁性部件4形成在两层的金属磁性体薄体上可降低磁力线集中，因此电感值提高，磁损耗降低，直流重叠特性也改善。使上下两层的金属磁性体薄体上设置的缝隙的位置偏开，可降低泄漏磁力线。
图9A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图9B是沿着图9A的I-I箭头的截面图。该磁性元件与图8A，8B所示的磁性元件一样是第一磁性部件4由层叠体构成的结构，但内侧的金属磁性体薄体上设置与图8A，8B所示的磁性元件相同的缝隙6，外侧的金属磁性体薄体上不设置缝隙。这是由于在第一磁性部件4由包含两层的金属磁性体薄体的层叠体构成的情况下，由于磁力线由靠近线圈的内侧的金属磁性体薄体集中，即便外侧的金属磁性体薄体上没有缝隙也不会极度增加磁损耗。
图10A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图10B是沿着图10A的J-J箭头的截面图。该磁性元件与图8A，8B所示的磁性元件一样是第一磁性部件4由层叠体构成的结构，但外侧的金属磁性体薄体比侧的金属磁性体薄体形成得厚。这是为了通过减薄磁力线集中的靠近线圈的内侧金属磁性体薄体而加厚外侧的金属磁性体薄体，不增加磁损耗而改善直流重叠特性。
图11A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图11B是沿着图11A的K-K箭头的截面图。该磁性元件与图7A，7B的磁性元件有类似结构，但上下的第一磁性部件4的第二磁性部件5的正上正下的位置上不形成缝隙6。这是为了在向片状线圈1的中心形成的穴部中添加第二磁性部件5时防止第二磁性部件5从缝隙6泄漏。这样的结构是为解决制造上的问题，但特性上电感值和直流重叠特性改善，磁损耗也增加。
图12A是表示使用片状线圈1的本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图12B是沿着图12A的L-L箭头的截面图。该磁性元件与图7A，7B的磁性元件有类似结构，但从上下的第一磁性部件4外侧覆盖接合层7。这也是接合片状线圈1和第一磁性部件4的方法之一，但第一磁性部件4上使用金属磁性体薄体时，磁性元件的外面为低电阻的金属磁性体，因此通过这种结构可提供外面的绝缘性。这样从第一磁性部件4外侧覆盖接合层7的结构在第一磁性部件4中使用磁粉铁芯时和使用铁氧体烧结体中的电阻低的MnZn铁氧体时也有效。
使用从第一磁性部件4外侧覆盖接合层7的方法时，在多个金属磁性体薄体上形成第一磁性部件4时，外侧的金属磁性体薄体比内侧的金属磁性体薄体的面积小，从外侧用接合层覆盖整体，则金属磁性体薄体的层之间不使用特定的绝缘性物质和接合剂也可固定多层金属磁性体薄体。但是，此时，如图8A，8B的说明那样，对元件施加垂直方向的压力时，也残留金属磁性体薄体之间的电接触状态改变，从而特性变动的问题。
图13A和图13B表示上下的第一磁性部件4用彼此不同的材料形成时的例子。该磁性元件与图6A，6B的磁性元件有类似结构，但在片状线圈1的一个面上设置金属磁性体薄体8a，在相反侧上设置铁氧体烧结体的板8b。使用金属磁性体薄体的最大理由是可减薄磁性元件，但由于磁损耗比铁氧体烧结体更大。因此，如果是这种结构，可不把其厚度大大增加就得到良好的特性。
接着使用图14A和14B说明其他结构例。图14A是表示本发明的磁性元件的另一个形式的平面图，图14B是从下侧的第一磁性部件侧看图14A所示的磁性元件的平面图。该磁性元件使用的片状线圈1与图1A，1B所示不同，由1段的导体线圈2构成。另外，端子部2a是向元件的下面取出的结构。这样的导体线圈2当然也使用并非2段层叠的线圈，线圈匝数减少，但线圈的厚度容易减薄。然而，端子部2a的一侧到达线圈的外周部，而另一侧到达内周部，因此第一磁性部件4中开有穴等，需要取出端子。因此，该磁性元件中，为容易取出端子，将下侧的第一磁性部件4的一部分作为用磁性粉末和树脂的混合物构成的含磁性体树脂形成的含磁性体树脂部9。
以上表示了本发明的磁性元件的实施例的一部分，本发明不限于此。这些实施例中，假定是大小为2～20mm左右、厚度为0。1～2mm左右的非常薄的长方形板状的电感元件，但也可以是其他形状。
用金属磁性体薄体形成第一磁性部件4的情况下设计的缝隙6设计来用于截断流过磁性薄板中的涡流，因此在横切导体线圈2的方向上(更好是与导体线圈2垂直交叉的方向上)，其宽度具体说仅仅是数μm到100μm左右，可以是任意数目。因为缝隙宽度过于宽时，泄漏磁力线增加。对于缝隙数目，可以是2个交叉的线，但可以是1个，还可以是放射状的3个以上。缝隙数越多，涡流损耗降低的效果越大，但随着缝隙数增加，其引起的改善比例降低，得到的电感值也慢慢降低，泄漏磁力线增加，因此斟酌必要特性和成本等，可选择适当的缝隙图形。如上所述，缝隙6为不完全分割第一磁性部件4，不从第一磁性部件4的一端形成到另一端。从第一磁性部件4的一端到另一端形成缝隙6虽然涡流损耗降低的效果大，但由于第一磁性部件4连接端部的一部分或未将缝隙6设置在与导体线圈2的中心部对应的位置上时，不存在缝隙6时产生的涡流大半可被截断，因此有显著效果。实际上制造磁性元件过程中，薄板状金属磁性部件难以切断为多个并进行处理，因此不完全切断为好。在本申请的发明人的讨论中，考虑涡流损耗和其他利害得失，最希望是对矩形金属磁性薄体至少按对角状「×」开出缝隙6或者按放射状「*」开出缝隙6，或者不在磁力线不集中的最外周部分上开出缝隙6或不在最外周部分和中心部上开出缝隙6的结构。
本实施例中，在第一磁性部件4中使用金属磁性薄体的层叠体时，表示出层叠两层的金属磁性薄体的例子，但可层叠三层以上的金属磁性薄体。其中越是层叠多层，特性越提高，但其厚度增大，越增大层数，改善效果越变小，因此可根据用途适当选择。
第一磁性部件4为金属磁性薄体的层叠体时，本实施例中，为降低泄漏磁力线，使两层的金属磁性薄体中设置的缝隙位置不重叠，但如果是层叠三层以上的金属磁性薄体的结构，则其内的两层的缝隙位置重叠的话，另一层就不要重叠。
另外，在层叠多个金属磁性薄体的结构中，为了抑制磁通的泄漏，理想的结构是金属磁性薄体配置得离片状线圈1越近所设置的缝隙6的总长越长，而金属磁性薄体配置得离片状线圈1越远所设置的缝隙6的总长越短。作为该结构一例，图9A，9B所示的磁性元件的情况下，外侧的金属磁性薄体中未设置缝隙，例如，越是靠外侧配置的金属磁性薄体，缝隙6数越少，或缝隙6的面积越小。
另外，像图13A，13B所示的磁性元件那样，上下的第一磁性元件4中可以是仅一侧为金属磁性薄体，但为减薄元件，更好是上下的第一磁性部件4都为金属磁性薄体。
通过在第一磁性部件4中同时执行以上说明的使用金属磁性薄体时的各结构，其效果更明显。
本发明的磁性元件由于导体线圈2埋置在导磁率比第一磁性部件4和第二磁性部件5小的绝缘性物质中，因此横切导体内部和相邻导体之间的磁力线少。因此，与导体线圈埋置在含有磁性体的树脂中的已有磁性元件相比，提高电感值，同时高频区域的磁损耗小。第二磁性部件5可占据片状线圈1的整个中心部，但不希望它占据片状线圈1的整个中心部。制作整个周边部上配置磁性部件的结构时，阻碍了端子从导体线圈2取出。因此，导体线圈2的外周部上也设置第二磁性部件5的情况下，将元件形状设为矩形，若将导体线圈2设为圆形、长圆形或椭圆形等，则在其4个角上配置第二磁性部件5更好。
如上所述，本发明的磁性元件至少包含①片状线圈1和②第一磁性部件4，根据情况，可使用③第二磁性部件5和④接合层7。下面详细说明①～④的各结构。
①片状线圈1
作为片状线圈1，只要是将圆形线、平角线、箔状线等卷绕必要匝数得到的平面线圈和通过电镀、蚀刻、拉拔制作的平面线圈用作导体线圈2，将其用绝缘性物质，通常是热硬化树脂等的绝缘性树脂覆盖固定，制成片状，任何东西都可利用。其中，为得到低电阻值和高的电感值，需要提高导体线圈2的导线汇集率厚宽度/导体间隔)最好在3以上。因此，不希望是通过蚀刻或拉拔而是用卷绕导线的方法(绕线法)或电镀法制作的线圈。绝缘性物质对导体线圈2的覆盖当然是尽可能薄。
导体线圈2结构是上下两段层叠结构，各个段中导体被卷绕为平面螺旋状，在其最内周部上将上下两段的线圈接合。上下线圈的接合在按绕线法制作线圈时可卷绕成那种结构，在电镀法制作线圈时可使用通孔电镀等方法。该结构中，可提高导线汇集率，同时由于导体线圈端到达线圈的最外周侧，因此在上下第一磁性部件4中不设置穴，可容易取出端子部4a。由于希望导体线圈2的材质为低电阻，通常使用铜。导体线圈2的外形与平面螺旋线圈中经常使用的方形相比，更希望是圆形、长圆形或椭圆形。这是由于相同匝数下可降低导体电阻，同时容易确保导体线圈2周围配置第二磁性部件5的空间。导体线圈2不限定于螺旋线圈，其他平面线圈，例如曲折状线圈等也可。使用曲折状线圈的情况下，不使导体交叉而将端子引出到外缘部，因此不需要层叠两段。但是，特性上螺旋线圈比曲折状线圈优越，尤其使用第二磁性部件5的情况下，螺旋线圈更好。
作为绝缘性物质，由于要求导磁率比第一磁性部件4和第二磁性部件5小，因此最好使用非磁性物质等。作为绝缘性物质的具体例子，可举出环氧树脂、硅树脂、聚碳酸酯树脂等。
形成平面形状的导体线圈2的阶段中，有不存在导体的中心部和周边部用绝缘性物质填充，配置第二磁性部件5的穴部不存在的情况。此时，可用钻头、激光器和凿孔机等取出配置第二磁性部件5的部分的绝缘性物质。
②第一磁性部件4
作为第一磁性部件4使用的磁性体材料，希望导磁率高，饱和磁力线密度大，并且高频特性优越。实际上可使用的材料有铁氧体烧结体、粉末磁芯和金属磁性薄体的三种。作为铁氧体烧结体可使用MnZn铁氧体和NiZn铁氧体等。作为粉末磁芯可使用将Fe粉末、Fe-Si-Al系合金粉末以及Fe-Ni系合金粉末等金属磁性体粉末用硅树脂和玻璃等的粘结剂固定，致密化为填充率90％左右的粉末磁芯。作为金属磁性薄体可使用Fe-Si薄体、非晶薄体或微晶析出薄体等。
其中，铁氧体烧结体、粉末磁芯在超薄型大面积时其自身容易脆性破裂，与片状线圈1一体化时难以破坏。使用铁氧体烧结体时，得到磁损耗小的磁性元件，但元件的厚度有限制。使用粉末磁芯时，得到直流重叠特性优越的磁性元件，但电感值不怎么大，在元件厚度上与铁氧体烧结体的情况同样有限制。金属磁性薄体除难以脆性破裂外，比铁氧体烧结体的饱和磁力线密度高，在薄型化时有利。作为组成，可以是以Fe，Co，Ni为主成分。由于希望导磁率高，饱和磁力线密度大，并且高频特性优越，因此考虑通过超速急冷法制作的非晶薄体或对其热处理得到的微晶析出薄体或者通过溅射法或电镀法制作的金属磁性薄体。这些中，微晶析出薄体在机械强度上有问题，通过溅射法形成的薄体在成本上有问题，因此更希望是通过超速急冷法制作的金属磁性薄体。这些金属磁性薄体为抑制磁损耗而将其厚度作到约30μm以下。通过超速急冷法形成非晶薄体时，难以将厚度形成到一定值以下，该情况下，在使用硝酸等的水溶液中浸渍非晶薄体并进行蚀刻，减薄到必要厚度。进行这种蚀刻处理时，由于得到希望的薄金属磁性薄体，因此降低高频区域的涡流损耗，同时，去除表面的变质层，从而提高导磁率，得到大的电感值。由于使用过薄的金属磁性薄体时直流重叠特性不好，因此金属磁性薄体过薄时，使用经绝缘层层叠多个金属磁性薄体的层叠体。此时，绝缘层的厚度尽可能薄，至少是金属磁性薄体的约2倍以下的厚度。
第一磁性部件4的形状不限于四边形，只要能够覆盖导体线圈2，也可以为圆形，椭圆形，长圆形。只是，如果第一磁性部件为四边形时，在使用了圆形，椭圆形，长圆形等导体线圈2的情况下，因为在其四角容易设置配置第二磁性部件5的空间，所以，比较理想。
作为金属磁性薄体中形成缝隙6的方法，使用预先切断的多个金属磁性薄体，但由于难以处理，因此更好是使用掩膜进行蚀刻加工。通过溅射法或电镀法制作金属磁性薄体时，使用在规定位置上形成缝隙的掩膜制膜。在上下两块金属磁性薄体上分别形成缝隙6时，缝隙6的形状不必要上下相同。
作为第一磁性部件4，可例如像将铁氧体烧结体作为一侧并将非晶薄体作为另一侧的一样，组合使用不同材料。如图14A，14B所示，其一部分可用含磁性体树脂形成。其中，上下第一磁性部件4整个用含磁性体树脂形成时，由于第一磁性部件4的导磁率降低，电感值也降低。因此，含磁性体树脂占据的面积最好为上下第一磁性部件4的整个面积的约1/2以下。含磁性体树脂使用的磁性粉末和树脂的种类以如下所示的第二磁性部件5为基准。
第一磁性部件4是NiZn铁氧体这种绝缘性物质时，导体线圈2的上下面不被绝缘性覆盖，导体线圈2露出。此时，为提高导体线圈2的耐环境腐蚀性，在上下面上涂布防锈剂为好。
③第二磁性部件5
第二磁性部件5至少由磁性体粉末和树脂的混合物构成。作为磁性体粉末可使用铁氧体粉末或以Fe、Ni、Co为主成分的金属磁性体粉末。具体说，原则上可使用MnZn铁氧体粉末、NiZn铁氧体粉末、MgZn铁氧体粉末、Fe粉末、Fe-Si系合金粉末、Fe-Si-Al系合金粉末、Fe-Ni系合金粉末、Fe-Co系合金粉末、Fe-Mo-Ni系合金粉末、Fe-Cr-Si系合金粉末、Fe-Si-B系合金粉末等。若是具有软磁性的粉末，原则上都可以使用。但是，使用饱和磁力线密度低的铁氧体系粉末时，由于被树脂稀释，饱和磁力线密度降低，磁性元件的直流重叠特性恶化。因此，希望使用饱和磁力线密度高的金属磁性粉末。作为磁性体粉末的粒径，在100μm以下，更好是在30μm以下。因为使用金属磁性粉末时，粒径越大，高频区域的涡流损耗越大。磁性体粉末的粒径过小时，需要的有机树脂的量增多，第二磁性部件5的导磁率极度降低，因此作为磁性体粉末的粒径，希望在0.5μm以上，更好在2μm以上。
作为树脂，只要有粘结性都可使用，但从结合后的强度和使用时的耐热性考虑，更好是热硬化树脂。为改善与磁性体粉末的分散性，可添加微量的分散剂。可适当添加少量的可塑剂等。为调整硬化前的膏浆的性状或为在使用金属磁性体粉末时提高绝缘性，可添加第三成分。作为这种第三成分，可举出硅烷系偶联剂、钛系偶联剂、烃氧基钛、水玻璃等或氮化硼、滑石粉、云母、硫酸钯、四氟代乙烯等的粉末。
本实施例中，第二磁性部件5为圆柱状，但不限定于此尤其，增大第二磁性部件的面积时，在导体线圈2的外周部分上可作成三角柱状等其他适当形状。
④接合层7
作为接合层7，可使用有接合性的任何材料，但从结合后的强度和使用时的耐热性考虑，希望是环氧树脂、酚树脂、硅树脂、聚碳酸酯树脂等热硬化树脂。接合层7的厚度是越薄越好，因为难以做到很薄，因此通常适当的是数μm到50μm。使用在数μm厚的绝缘性膜的两面上涂布几个到几十个μm的接合剂的薄片，则容易得到导体线圈2和第一磁性部件4或上下第一磁性部件4之间的绝缘。
(实施例2)
接着说明本发明的磁性元件的制造方法的实施形式。
本发明中，通过使用预先成型为片状的线圈可飞速提高其制造效率。例如，在图4A，4B所示磁性元件的情况下，不准备预先成型为片状的线圈而准备上下第一磁性部件4的间隔的大致1/2直径的导线，将其绕中心部(突起部4a)卷绕而制作线圈，用未硬化的树脂膏浆埋置线圈外侧，之后硬化树脂膏浆，可制作几乎相同的结构的磁性元件，可期待得到特性大致相同的磁性元件。但是，该工序中绕线技术基本上是必须的，因此必须一个一个地制作磁性元件，难以用树脂埋置2块第一磁性部件4之间的一点点间隙。因此，该方法不能提高生产效率，同时成本增高。
与此相反，本发明的磁性元件的制造方法中，准备预先成型为片状的片状线圈1，接着在该片状线圈1上配置第一磁性部件4。在片状线圈1上直接接触第一磁性部件4的结构的情况下，在片状线圈1上通过溅射或电镀等方法直接形成第一磁性部件4。设置第二磁性部件5的情况下，在片状线圈1的中心部和周边部至少之一上配置未硬化的第二磁性部件5，接着在其上下配置另外制造的第一磁性部件4，之后，硬化第二磁性部件5，将整体进行一体化。设置接合层7的情况下，在片状线圈1上层叠未硬化的接合层7和另外制造的第一磁性部件4后，硬化接合层7，将整体进行一体化。从第一磁性部件4外侧覆盖接合层7的情况下，在片状线圈1上配置第一磁性部件4，接着层叠未硬化的接合层7后，硬化接合层7，将整体进行一体化。这些方法中不需要绕线技术，不需要用第二磁性部件5埋置2块第一磁性部件4之间的一点点间隙的作业，因此容易制作。
可用图15A～15F所示方法制造。该方法中，首先，准备形成多个片状线圈1上的大薄片21(参考图15A)。接着，通过激光加工机等去除线圈中心部22和线圈周边部的规定区域(下面叫做线圈周边规定区域)23的绝缘性物质(参考图15B)。随后，在去除绝缘性物质的部分(中心部22和线圈周边规定区域23)上配置未硬化的第二磁性部件5(参考图15C)。接着，在配置第二磁性部件5的片状线圈1的上下配置各自分开的第一磁性部件4(参考图15D)。随后，硬化第二磁性部件5，接合第一磁性部件4和片状线圈1(参考图15E)。随后，切断大薄片21作成各个磁性元件(参考图15F)。图15A～15F中表示使用大薄片制作图3A，3B所示结构的磁性元件的方法，但其他结构的磁性元件的制作中也可采用使用该大薄片的方法。使用预先各自分割的第一磁性部件4，但可在大面积配置第一磁性部件4后同时切断大薄片21。
使用这种大薄片后进行各自分割的方法可在用溅射或电镀等方法直接形成第一磁性部件4的方法中使用。
原来方法中，需要按绕线法制作线圈，因此基本上必须一个一个地制作磁性元件。因此有缺乏生产效率，成本增高的问题。与此相反，根据上述本发明的方法，通过使用大薄片可统一制造多个磁性元件，因此可廉价地大量制造，可抑制成本。
作为配置第二磁性部件5的方法，预先将第二磁性部件5成型为片状，在片状线圈1的线圈中心部22和线圈周边部规定区域23中配置片状的第二磁性部件5，或将第二磁性部件5作成膏浆状，在需要场所处通过喷射或印刷等涂布填充。配置第二磁性部件5的区域的绝缘性物质可预先用凿孔机、钻头、激光器等设置穴部。
制作设置接合层7的磁性元件的情况下，为作成直接接触图8B所示的第二磁性部件5和第一磁性部件4的结构，预先将接合层7形成片状，可在其上设置穴部，在该穴部配置第二磁性部件5。此时，片状线圈1和接合层7中分别设置穴部并分别配置第二磁性部件5，之后将二者层叠，但也可预先在片状线圈1上层叠接合层7，一次设置穴部并配置第二磁性部件5。配置第一磁性部件4的工序和在片状线圈1的穴部配置第二磁性部件5的工序可前后相反。即，首先在片状线圈1的穴部填充第二磁性部件5后，在上下配置第一磁性部件4，或者首先在片状线圈1的一个面上配置第一磁性部件4，接着在片状线圈1的穴部填充第二磁性部件5，之后将再一块的第一磁性部件4配置在片状线圈1的再一个面上。根据本发明的方法，可用这种简单方法配置成第二磁性部件5与上下的第一磁性部件4接触。这是为了本发明的磁性元件中使用的线圈是把导体线圈2埋置在用绝缘性树脂等形成的绝缘部3中而预先成型为片状的片状线圈1而实现的特征。
使用大薄片21统一只做多个磁性元件的情况下，可将导体线圈2的端子部2a与导体线圈2同时形成为相同平面状，则不需要特别形成端子，是有效的。
作为第一磁性部件4，使用铁氧体烧结体的情况下，按大面积处理薄的铁氧体烧结体时，有损坏。因此，可预先将铁氧体烧结体切断为对应各个电感的各个小片。每个铁氧体烧结体小片用模具、磁体、粘结带等排列或与预先成型为片状的接合薄片层叠。另一方面，作为第一磁性部件4，使用金属磁性薄体的情况下，可分割为各个小片，但按带状或面状大面积使用，后面再切断也是有效的。此时，为了使后面的切断作业容易，像形成缝隙6一样，通过蚀刻等设置图形。用第二磁性部件5或接合层7接合第一磁性部件4时，对层叠了各部件的层叠体，边在层叠方向上施加轻微的压力边加热，硬化第二磁性部件5或接合层7，将整个一体化。之后，通过割开锯等切断大薄片21得到各个磁性元件。
本发明的磁性元件在布线基板的布线层的一部分上形成片状线圈1的导体线圈构成2，在具有该线圈的基板层的需要的位置上用凿孔机或激光器穿孔，在该部分中填充未硬化的第二磁性部件5，配置第一磁性部件4，通过使未硬化的第二磁性部件5硬化，可容易地在布线基板内部或表面上形成本发明的磁性元件。
如上所述，本发明的磁性元件的制造是夹持片状线圈1接合2块磁性体薄板(第一磁性部件4)的简单方法，可统一大量制造，成本低。
(实施例3)
接着说明备有本发明的磁性元件的电源模块。
图16表示备有本发明的磁性元件的电源模块的结构。这里使用的磁性元件是使用在第一磁性部件4上设置缝隙6的金属磁性薄体并且具有第二磁性部件5和接合层7的结构的薄型电感元件。导体线圈2的端子部2a是在一侧上对齐并引出的状态。
该电源模块在布线基板11上配置薄型电感元件，用连接孔12连接布线基板11和薄型电感元件的端子部2b。连接孔12设置在树脂层13的中央部。另外，布线基板11的与薄型电感元件配置面相反的面上安装半导体芯片14、控制用IC或芯片电容器的芯片部件15等。未安装半导体芯片14的面为了也提供薄型电感元件的外面的绝缘性而由接合层7覆盖。本电源模块使用本发明的超薄型的电感元件，在高度方向上安装其他部件(半导体芯片14、芯片部件15等)也是低矮的，并且电感元件配置面内没有其他部件，因此面积小。电感元件的两个场所的端子取出位置由线圈图形设定在周围的任意位置上，因此本发明的电源模块不限于图16所示结构，得到设计自由度大的效果。
[实施例]
下面具体说明本发明的磁性元件及其制造方法。下面所示的实施例1～27中，仅表示出作为热硬化树脂使用环氧树脂的情况，但如上所述，考虑结合性，其它树脂也可得到几乎相同的结果。关于金属磁性薄体，仅表示出使用低成本的容易得到的超高急冷非晶薄体的情况，但如上所述，可利用其他各种材料，不限于此。
(实施例1)
作为第一磁性部件4准备2块4mm角、厚为20μm的Fe系非晶薄体(METGLAS-26055C(美国ハネウエル公司制造))。作为第二磁性部件5，在平均粒径约为10μm的96.5wt％Fe-3.5wt％Si金属磁性粉末中混合环氧系热硬化树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)14重量％制作为膏浆状后，用刮浆刀成型为片状，在80℃下加热干燥1小时，准备出约310μm厚的复合薄片。片状线圈1中使用如下形成的片状线圈：用绝缘性物质埋置电镀法制作的外径为4.0mmφ、内径为0.5mmφ、厚度为300μm、导体直径约为100μm、直流电阻为170mΩ的带绝缘覆盖的两段层叠的18匝的导体线圈，成型为片状。该片状线圈用比第二磁性部件5使用的复合薄片的导磁率小的绝缘性物质覆盖导体线圈，本实施例中，作为该绝缘性物质使用环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)。片状线圈的中心部和周边部的4个场所中设置用于配置第二磁性部件5的穴部。
首先，在一个非晶薄体上与片状线圈直接接触地配置。接着，配置拉拔成与片状线圈中设置的穴部相同形状的复合薄片，再装上一块非晶薄体。对这种状态下层叠的层叠物边通过重力在层叠方向上施加轻的压力边加热到150℃，硬化复合薄片，将非晶薄体、片状线圈、复合薄片一体化，制作图3A，3B所示结构的大小为4mm角、厚度为350μm的超薄型电感元件。
测定得到的电感元件的特性，电感值在1MHz、直流重叠电流为0.5A下为1.7μH。这样，该电感元件是超薄型的，尽管线圈的直流电阻低至170mΩ，电感值也增大，并且直流重叠特性也良好。
(实施例2)
作为第一磁性部件4，准备2块10mm长、厚为0.5mm的MnZn系铁氧体烧结体。其中1块构造为在中央部具有直径4.0mm、高0.6mm的突起。按与实施例1相同的方法，作为第二磁性部件5准备约310μm厚的未硬化的复合薄片。在片状线圈1中使用如下制造的片状线圈：用绝缘性物质埋置电镀法制作的外径为7.5mmφ、内径为4.5mm φ、厚度为600μm、导体直径约为250μm、直流电阻为100mΩ的带绝缘覆盖的两段层叠的14匝的导体线圈，成型为片状。使用的绝缘性物质与实施例1相同。片状线圈中心部设置嵌合在铁氧体烧结体上设置的突起的穴部，在周边4个场所设置配置第二磁性部件5的穴部。
首先，中央部有突起的铁氧体烧结体上配置片状线圈，以吻合在其中心部设置的穴部。接着，配置拉拔成与片状线圈的周边部上设置的穴部相同形状的复合薄片，再在装上一块铁氧体烧结体。对这样层叠的层叠物边通过重力在层叠方向上施加轻的压力边加热到150℃，硬化复合薄片，将铁氧体烧结体、片状线圈、复合薄片一体化，制作图4A，4B所示结构的大小为10mm、厚度为1.6mm的薄型磁性元件。
测定得到的电感元件的特性，电感值在1MHz、直流重叠电流为1.0A下为45μH。这样，本实施例的薄型电感元件是超薄型的，尽管线圈的直流电阻低至100mΩ，电感值也增大，并且直流重叠特性也良好。
(实施例3)
作为第一磁性部件4，准备厚为0.2mm的NiZn铁氧体烧结体。作为第二磁性部件5准备在平均粒径约5μm的碳酰(carbonyl)Fe粉末中混合16重量％的环氧系硬化树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)并作成膏浆状。在片状线圈1中使用如下制造的片状线圈：用绝缘性物质埋置电镀法制作的外径为2.8mmφ、内径为0.8mmφ、厚度为250μm、导体直径约为100μm、直流电阻为350mΩ的带绝缘覆盖的两段层叠的16匝的导体线圈，成型为片状。使用的绝缘性物质与实施例1相同。本实施例中，准备形成多个这种片状线圈的大薄片。导体线圈为其端子部形成在相同的平面内的结构，外形为3mm×4mm的大小。线圈的绝缘覆膜是去除了线圈的上下面和端子部的结构。对该大薄片，在各片状线圈的中心部上通过激光加工机形成1个穴部，在周边部上形成4个穴部。
首先，通过模具、或磁体等排列3mm×4mm的大小的多个NiZn铁氧体烧结体，在其上配置为直接接触具有多个片状线圈的大薄片。此时，将各个片状线圈和其端子部位置配合，以收容在铁氧体烧结体的尺寸内。接着通过使用金属版的印刷法将膏浆状的第二磁性部件涂布填充在大薄片上设置的穴部中，从其上配置排列整齐的3mm×3mm的大小的多个铁氧体烧结体，以覆盖线圈部并且露出端子部。对这样层叠的层叠物边通过重力在层叠方向上施加轻的压力边加热到150℃，硬化膏浆，将铁氧体烧结体、片状线圈、复合物一体化。接着，通过割开锯切断大薄片制作各个薄型电感元件。通过与图15A～15F所示的工序类似的工序，可统一只做多个与图3A，3B所示的磁性元件结构类似的大小为3mm×4mm的、厚度为1.0mm的薄型磁性元件。这样制作的电感元件的电感值在1MHz、直流重叠电流为0.2A下为4μH。这样，本实施例的电感元件是超薄型的，尽管线圈的直流电阻低至350mΩ，电感值也增大。
(实施例4～9，比较例1)
作为第一磁性部件4，分别准备长为4.5mm、厚为20μm的Fe系非晶薄体(METGLAS-26055C(美国ハネウエル公司制造))和200μm厚的NiZn铁氧体烧结体。作为第二磁性部件5准备在平均粒径约16μm的96.5wt％Fe-4wt％Si-4wt％Cr金属磁性粉末中混合18重量％的液态环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)并作成膏浆状。作为接合层7准备在平均粒径约3μm的氧化铝粉末中混合17重量％的粉末状环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)和8重量％的液态环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)与溶媒并作成膏浆状，用刮刀法成型为片状，在80℃下加热干燥1小时，制得柔软的约30μm厚的接合层用薄片。在片状线圈1中使用如下制造的片状线圈：用绝缘性物质埋置电镀法制作的外径为4.0mmφ、内径为0.5mmφ、厚度为300μm、导体直径约为100μm、直流电阻为250mΩ的带绝缘覆盖的两段层叠的18匝的导体线圈，成型为片状。使用以上部件制作下面所示的实施例4～9和比较例1的磁性元件。
(1)实施例4
在片状线圈的上下面上层叠接合层用薄片，再层叠非晶薄体。边对该层叠物使用重力在层叠方向上施加轻的压力边加热到150℃，硬化接合层用薄片。这样，制作截面结构与图5B所示的结构类似的薄型磁性元件。
(2)实施例5
在片状线圈的中央部和周边部的4个场所形成穴部，在该穴部中填充作为第二磁性部件5形成的膏浆。之后，与实施例4的情况同样，在片状线圈的上下面上层叠接合层用薄片和非晶，加压加热来硬化第二磁性部件和接合层用薄片。这样，设置第二磁性部件5和接合层7，制作在第一磁性部件4与第二磁性部件5之间存在接合层7的结构的薄型磁性元件。
(3)实施例6
在片状线圈的上下层叠接合层用薄片，在片状线圈的中央部和周边部的4个场所按接合层用薄片开出穴部，在该部分上填充第二磁性部件5的膏浆。之后在层叠接合层用薄片的片状线圈的上下面上层叠非晶薄体，加压加热来硬化第二磁性部件和接合层用薄片。这样，制作截面结构与图11B所示的结构类似的薄型磁性元件。
(4)实施例7
除替代非晶薄体而使用铁氧体烧结体外，使用与实施例4的磁性元件同样的材料和方法制作同样结构的磁性元件。大小为4.5mm长。
(5)实施例8
除替代非晶薄体而使用铁氧体烧结体外，使用与实施例5的磁性元件同样的材料和方法制作同样结构的磁性元件。大小为4.5mm长。
(6)实施例9
除替代非晶薄体而使用铁氧体烧结体外，使用与实施例6的磁性元件同样的材料和方法制作同样结构的磁性元件。大小为4.5mm长。
(7)比较例1
仅将片状线圈作为比较例1的磁性元件。
以上的实施例4～9和比较例1的磁性元件的电感值在频率100kHz以及直流重叠电流为0的情况下和频率1MHz以及直流重叠电流为0.5A的情况下测定，还求其降低率。各磁性元件的厚度分别测定。表1表示测定结果。
表1
  第一磁性部件   厚度(mm)                    电感值(μH)
  直流重叠电流为0   直流重叠电流为0.5A   降低率(％)
  实施例4   非晶薄体   0.40   2.14   2.11   1.4
  实施例5   0.40   3.08   2.38   22.7
  实施例6   0.40   3.46   2.47   28.6
  实施例7   铁氧体烧结体   0.76   3.66   3.66   0
  实施例8   0.76   4.76   4.71   1.1
  实施例9   0.76   5.22   5.15   1.3
  比较例1   无   0.30   0.87   0.87   0
从表1可知，实施例4～6的磁性元件仅比比较例1的情况厚度少量增加，是非常小型薄型的，但电感值增大，直流重叠特性比较良好。比较磁性元件的3个类型(①实施例4，7、②实施例5，8、③实施例6，9)，按类型①、②、③的顺序增大电感值。直流重叠特性按类型③、②、①的顺序良好。比较非晶薄体和铁氧体烧结体，非晶薄体更薄，但电感值和直流重叠特性是铁氧体烧结体更好。因此，根据用途选择结构和材料。
(实施例10～27，比较例2)
作为第一磁性部件4，准备长为3.0mm、厚为20μm和30μm的2种超速急冷Co-Fe-Ni-B系非晶薄体(METGLAS-2714A(美国ハネウエル公司制造))。这些非晶薄体通过使用硝酸的蚀刻减薄到10μm来准备。另外，对这些非晶薄体通过使用掩膜的蚀刻形成各种100μm宽的缝隙。还准备长为3.0mm厚为200μm的NiZn铁氧体烧结体。作为第二磁性部件5准备在平均粒径约20μm的95wt％Fe-5wt％Si金属磁性粉末中混合16重量％的液态环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)并作成膏浆状。作为接合层7准备在5μm厚的聚碳酸酯树脂带两面上涂布环氧树脂(以双酚A为主剂的环氧树脂)的接合层用薄片。作为片状线圈1，制造如下的片状线圈：通过电镀法准备外径为2.8mmφ、内径为0.5mmφ、导体直径约为80μm、直流电阻为300mΩ的两段层叠的19.5匝的导体线圈，用热硬化树脂(环氧树脂)固定该导体线圈并成型为片状。该片状线圈除端子部外外径为3mm，厚度为240μm。
在片状线圈的上下层叠接合层用薄片，在片状线圈的中央部和周边部的4个场所按接合层用薄片开出穴部，在该部分上填充第二磁性部件5形成用的未硬化的膏浆。之后在层叠接合层用薄片的片状线圈的上下面上层叠用作第一磁性部件4的部件，边使用重力对该层叠物在层叠方向上施加轻微的压力边加热到160℃，硬接合层用薄片和膏浆，制作截面结构与图11B所示的磁性元件结构类似的薄型磁性元件。第一磁性元件4中使用金属磁性薄体的层叠体时，再在该磁性元件的上下面上层叠接合层用薄片，在其上下面层叠用作第一磁性元件4的部件，边使用重力对该层叠物在层叠方向上施加轻微的压力边加热到160℃，硬接合层用薄片，制作截面结构与图8B所示的磁性元件结构相同的磁性元件。使用以上部件制作下面所示的实施例10～27和比较例2的磁性元件。作为比较例2，是仅使用片状线圈的磁性元件。表2中表示出实施例10～27和比较例2的磁性元件的结构以及在频率100kHz以及直流重叠电流为0的情况下和频率1MHz以及直流重叠电流为0的情况下以及频率1MHz以及直流重叠电流为0.5A的情况下测定这些磁性元件的特性的结果。
表2
  No.           第一磁性部件   第一磁性部件厚度(μm)   缝隙有无/形状   第二磁性部件 备注   总厚(mm)                           L/R(μH/Ω)   L/R
  上侧   下侧   100kHz0A   1MHz0A   1MHz0.5A   1MHz0A
  10   薄体/单层   薄体/单层   20   无   无 -   0.29   2.3/0.5   2.1/3.0   1.9/2.8   0.70
  11   薄体/单层   薄体/单层   20   无   有 -   0.29   3.8/0.7   3.3/6.0   1.0/1.2   0.55
  12   薄体/单层   薄体/单层   20   有/×   无 -   0.29   2.1/0.4   2.0/2.0   1.8/1.9   1.00
  13   薄体/单层   薄体/单层   20   有/×   有 -   0.26   3.6/0.5   3.1/4.0   0.9/0.7   0.78
  14   薄体/2层   薄体/2层   20/20   无   有 -   0.36   4.2/0.6   3.7/7.6   2.5/4.2   0.49
  15   薄体/2层   薄体/2层   20/20   有/-   有 -   0.36   3.9/0.5   3.5/3.4   2.0/1.9   1.03
  16   薄体/2层   薄体/2层   20/20   有/×   有 -   0.36   3.7/0.5   3.4/3.2   2.0/1.8   1.06
  17   薄体/2层   薄体/2层   20/20   有/*   有 -   0.36   3.5/0.5   3.3/3.0   2.0/1.7   1.10
  18   薄体/3层   薄体/3层   20/20/20   有/×   有 -   0.43   4.0/0.5   3.6/3.1   2.3/2.8   1.16
  19   薄体/2层   薄体/2层   10/10   有/×   有 -   0.32   4.4/0.6   4.1/3.4   0.8/0.7   1.21
  20   薄体/3层   薄体/3层   10/10/10   有/×   有 -   0.37   4.6/0.6   4.3/3.5   1.9/1.8   1.23
  21   薄体/2层   薄体/2层   20/20   有/图8A   有 -   0.36   3.9/0.4   3.6/3.3   2.0/1.7/   1.09
  22   薄体/2层   薄体/2层   20/20   有/图9A   有 -   0.36   3.9/0.4   3.6/3.4   2.0/1.7   1.06
  23   薄体/2层   薄体/2层   10/30   有/图10A   有 -   0.36   4.7/0.5   4.3/3.8   2.1/1.9   1.13
  24   薄体/单层   薄体/单层   20   有/×   有(也填充在缝隙部)   0.26   3.8/0.5   3.3/4.0   1.1/0.7   0.83
  25   薄体/单层   薄体/单层   20   有/×   有 -   0.26   3.7/0.4   3.2/3.5   0.9/0.6   0.91
  26   铁氧体   薄体/2层   20/200   有/×(图13A)   有 -   0.46   3.8/0.5   3.6/2.9   2.3/2.0   1.24
  27   铁氧体   铁氧体   200/200   -   有 -   0.62   4.3/0.5   4.2/1.5   3.7/1.3   2.80
  比2   无   无   -   -   无 -   0.22   0.64/0.4   0.63/0.4   0.63/0.4   1.58
表2中，×是与图5A所示的磁性元件相同的缝隙图形，-是没有图6A所示的磁性元件的纵缝隙，而仅有横缝隙，*是组合图5A所示的缝隙图形和图6A所示的缝隙图形。L是电感值，R是交流电阻。薄体是非晶薄体，铁氧体是铁氧体烧结体。
比较例2是仅片状线圈的情况，L值极低。该片状线圈的上下面上经接合层7层叠没有缝隙的非晶薄体时，L有某种程度地提高(实施例10)。第二磁性部件5配置在线圈中心部时，L值再提高(实施例11)。但是，它们在1MHz的交流电阻增大。对于该实施例10，11，在非晶薄体中割入缝隙。在与图5A，6A的磁性元件类似结构的实施例12，13的磁性元件中，L值不怎么降低，而降低1MHz时的交流电阻。但是，对于任一1MHz，0A时的L值，都比1MHz，0.5A时的L值低，不能说直流重叠特性非常良好。
不设置缝隙而央住绝缘层层叠2层的非晶薄体的实施例14的磁性元件中，与按单层使用非晶薄体的实施例11相比，L值增大，直流重叠特性也改善，但1MHz时的交流电阻变为非常大的值。与此相对，由缝隙分割非晶薄体的实施例15～17的磁性元件中，L值降低，交流电阻降低到1/2以下。这样，越增加非晶薄体的分割数越是降低交流电阻，但L值也降低。
另外，层叠3层非晶薄体的实施例18中，直流重叠特性进一步改善，L值和交流电阻也改善。但是，试样的厚度超出了0.4mm。层叠2层或3层通过蚀刻将厚度减小到10μm的非晶薄体的实施例19，20的磁性元件的直流重叠特性比实施例16，18的磁性元件低，但L值增加，交流电阻也被改善，1MHz，0A时的L值/交流电阻在使用非晶薄体时最高。
实施例21，22，23的磁性元件分别和图8，9，10的结构相同。与内外两层的非晶薄体的缝隙位置相同的实施例16的磁性元件相比，缝隙位置在内外层不同的实施例21的磁性元件和在外侧的层中没有缝隙的实施例22的磁性元件的交流电阻相同，但L值更大。内侧的层薄而外侧的层厚的实施例23的磁性元件不是L值大而是交流电阻低。
实施例24的磁性元件与实施例13的磁性元件结构相同，但缝隙部中也填充第二磁性部件。其结果是其他特性几乎不变。
实施例25的磁性元件也与实施例13的磁性元件结构相同，但使用在400℃下热处理了1小时的非晶薄体。通过热处理L值增大，交流电阻降低，得到良好特性。本申请的发明人等使用各种组成的非晶薄体讨论了热处理温度的效果，但任何一种情况下都不能用小于300℃的热处理改变特性，另一方面，在超出结晶温度的温度下热处理时，特性恶化。因此，热处理温度确认在300℃以上结晶温度以下。
实施例26的磁性元件把一面作为铁氧体烧结体，L值、交流电阻、直流重叠特性都优越，但厚度当然也增大。
实施例27的磁性元件仅使用铁氧体烧结体。确认出L值、交流电阻、直流重叠特性都比使用非晶薄体时优良，但厚度厚达0.64mm。
如上所述，使用非晶薄体的实施例10～25的磁性元件具有比使用铁氧体烧结体的磁性元件薄的特征。尤其，兼用开出缝隙的非晶薄体、其层叠体和第二磁性部件的实施例16～25的磁性元件的L值与实施例27的磁性元件没有大的不同，交流电阻和直流重叠特性也都恶化。
接着向实施例11，13，16，17，21，22，24的磁性元件中流过1MHz的交流电流，在磁性元件的上面放置测定用搜索线圈，在5MHz下测定泄漏噪声。其结果是噪声分别为18.0dB，24/0dB，23.5dB，24.5dB，17.8dB，17.6dB，20.4dB。由该结果可知，金属磁性薄体中设置缝隙时，磁损耗降低，交流电阻下降，但噪声电平增加(实施例11，13)，这一点通过层叠缝隙位置一致的金属磁性薄体也不怎么改变(实施例16)，越增加缝隙数，其越增加(实施例17)。但是，缝隙位置偏开的实施例21的磁性元件和外侧的非晶薄体中没有缝隙的实施例22的磁性元件中，噪声显著减少，将缝隙用第二磁性薄埋置的实施例24的磁性元件的噪声也降低，确认良好的效果。
接着，在基板上安装这些磁性元件，挂上锤子并进行从1.8m的高度使锤子落下试验，使用铁氧体烧结体的在铁氧体烧结体中产生割口，L值降低，而仅使用非晶薄体的，通过落下试验，几乎不产生变化。
(实施例28)
使用本发明的磁性元件，制作图16所示结构的电源模块。即，在磁性元件的端子部分上形成具有连接孔的树脂层，将其用焊锡安装在布线基板上。在布线基板的相对侧上安装控制用IC和芯片电容器等，制作电源模块。该电源模块由于使用超薄型的磁性元件，在高度方向上无论是否安装其他部件，都很低矮，在磁性元件的面内没有其他部件，因此面积小。磁性元件的2个场所的端子取出位置通过线圈图形可设定在周围的任意位置上，因此设计自由度大。
如上所述，本发明的结构的磁性元件是小型的薄型的，是磁力线很少横切线圈导体的结构，因此在高频区域中磁损耗也小，表示出高电感值和低线圈直流电阻以及良好的直流重叠特性。

Claims (25)

1.一种电感元件，其特征在于，具有：
包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈；以及
配置在上述片状线圈的上下面中至少之一上的片状的第一磁性部件，
上述平面导体线圈埋设在上述绝缘性物质层内，并且上述绝缘性物质为非磁性物质，
上述第一磁性部件是厚度为30μm以下的金属磁性薄体和厚度为30μm以下的金属磁性薄体与绝缘层的层叠体。
2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
在上述平面导体线圈不存在的区域中存在第二磁性部件，上述第二磁性部件由含有磁性体的树脂构成，并且导磁率大于使用在上述绝缘性物质层中的绝缘性物质而小于第一磁性部件。
3.根据权利要求2所述的电感元件，其特征在于，
上述第二磁性部件由包含磁性粉末的树脂构成、导磁率大于上述绝缘性物质，
上述第二磁性部件被配置在从上述片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的任一区域。
4.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述第一磁性部件的与上述片状线圈的中心部或周边部对应的位置上设置突起部。
5.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
在上述金属磁性薄体的至少一个场所在与上述平面导体线圈的导体的卷绕方向交叉的方向上设置缝隙。
6.根据权利要求2所述的电感元件，其特征在于，
在上述金属磁性薄体的避开上述第二磁性部件的正上和正下方区域的区域的至少一个场所，并且在与上述平面导体线圈的导体的卷绕方向交叉的方向上设置缝隙。
7.根据权利要求5所述的电感元件，其特征在于，
上述缝隙的至少一部分中配置具有绝缘性的第三磁性部件。
8.根据权利要求6所述的电感元件，其特征在于，
上述缝隙的至少一部分中配置具有绝缘性的第三磁性部件。
9.根据权利要求5所述的电感元件，其特征在于，
以上述金属磁性薄体不被完全分割为2个以上的方式，来设置上述缝隙。
10.根据权利要求6所述的电感元件，其特征在于，
以上述金属磁性薄体不被完全分割为2个以上的方式，来设置上述缝隙。
11.根据权利要求8所述的电感元件，其特征在于，
上述第三磁性部件由与上述第二磁性部件相同的材料构成。
12.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述第一磁性部件是夹住绝缘层层叠至少2层以上的厚度为30μm以下的金属磁性薄体而成的层叠体，至少一层的金属磁性薄体的至少一个场所上设置缝隙，缝隙的位置在所有层的金属磁性薄体中不重叠。
13.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述第一磁性部件是夹住绝缘层层叠至少2层以上的厚度为30μm以下的金属磁性薄体而成的层叠体，至少一层的金属磁性薄体的至少一个场所上设置缝隙，一层的金属磁性薄体的缝隙的合计长度是配置得越靠近片状线圈的金属磁性薄体越长。
14.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述第一磁性部件是夹住绝缘层层叠至少2层以上的厚度为30μm以下的金属磁性薄体而成的层叠体，在上述层叠体中，位于离片状线圈远的一侧的金属磁性薄体的面积，比位于离片状线圈近的一侧的金属磁性薄体的面积小，
在上述层叠体中，将位于离片状线圈远的一侧作为外侧的情况下，从上述层叠体的外侧覆盖粘接层。
15.根据权利要求3所述的电感元件，其特征在于，
上述金属磁性薄体是非晶薄体。
16.根据权利要求15所述的电感元件，其特征在于，
上述非晶薄体在300℃以上的结晶温度下热处理。
17.根据权利要求2所述的电感元件，其特征在于，
上述磁性体粉末是金属磁性体粉末。
18.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述平面导体线圈是分为上下两段分别卷绕为平面形状的两段线圈，最内周部上上下两段的线圈彼此接合。
19.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述平面导体线圈的外形是圆形、椭圆形和长圆形中的一种。
20.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述片状的线圈作为布线基板的布线层的一部分设置在上述布线基板的内部或表面上。
21.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
上述第一磁性部件和上述片状线圈之间设置接合层。
22.一种权利要求1～21的任一个中所述的电感元件的制造方法，其特征在于，包含：
(a)准备包括平面导体线圈和绝缘性物质的片状线圈的步骤；以及
(b)在上述片状线圈的上下面中至少之一上配置具有比上述绝缘性物质大的导磁率的片状的第一磁性部件的步骤，
上述(a)步骤中，准备设置了多个片状线圈的大薄片，
上述(b)步骤中，在各个片装线圈的上下面的至少一个上配置第一磁性部件，
另外，还包含：
(c)切断上述大薄片，制成各个磁性元件的状态的步骤。
23.根据权利要求22所述的电感元件的制造方法，其特征在于：
(a)步骤中，在上述片状线圈的规定区域上形成贯通上下面的穴部，上述规定区域是不存在上述导体线圈的导体的区域，并且是从上述片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的至少一个场所，
(b)步骤中，在上述片状线圈的上述穴部中配置混合磁性粉末和未硬化状态的树脂制作的未硬化的第二磁性部件，通过硬化上述第二磁性部件使上述片状线圈和上述第一磁性部件一体化。
24.根据权利要求22所述的电感元件的制造方法，其特征在于：
(a)步骤中，在上述片状线圈的规定区域上形成贯通上下面的穴部，上述规定区域是不存在上述导体线圈的导体的区域，并且是从上述片状线圈的中心部和周边部选择的区域中的至少一个场所，
(b)步骤中，在上述片状线圈的上述穴部中配置混合磁性粉末和未硬化状态的树脂制作的未硬化的第二磁性部件，通过硬化上述第二磁性部件使上述片状线圈和上述第一磁性部件一体化。
25.根据权利要求23所述的电感元件的制造方法，其特征在于：
(b)步骤中，预先在上述片状线圈的上下面的某个上配置第一磁性部件，接着在上述片状线圈的上述穴部中配置未硬化的上述第二磁性部件，随后在上述片状线圈的上下面的另一个面上配置第一磁性部件，再通过硬化上述第二磁性部件使上述片状线圈和上述第一磁性部件一体化。
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