JP2002015917A

JP2002015917A - インダクタ

Info

Publication number: JP2002015917A
Application number: JP2000197389A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Yashima; 幸彦八島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接する導体線路の間隔を狭くすることがで
き、小型化できるとともに、高性能化できるインダクタ
を提供する。【解決手段】支持基板５上に第１導体線路６、および該
第１導体線路６に沿って形成された第２導体線路７をス
パイラル状に設けるとともに、第１導体線路６の横断面
を逆台形形状とし、第２導体線路７の横断面を長方形状
または台形形状とし、第２導体線路７の厚みが第１導体
線路６よりも薄いものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路素子とし
て用いられるインダクタに関し、特に、例えば、プリン
ト配線基板、セラミック基板等の母基板に設けられるイ
ンダクタに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、インダクタとしては、ミアンダ型や
スパイラル型が知られている。ミアンダ型は、インダク
タ線路が蛇行した川のような構造を有するもので、隣設
する線路に流れる電流はお互いに逆方向になっており、
このようなミアンダ型は製造が容易であり、中程度のイ
ンダクタンスが得られるという特徴がある。

【０００３】一方、スパイラル型は、インダクタ線路が
渦巻き状の構造を有するものであり、隣接する導体に流
れる電流はお互いに同方向になっており、このようなス
パイラル型は、比較的大きなインダクタンスが得られる
という特徴がある。

【０００４】従来のインダクタ素子としては、特開平５
−３４００３６号公報に開示されるようなものが知られ
ている。この公報に開示されたインダクタ素子は、図５
（ａ）に示すように、スパイラル状の平面積層型であ
り、シリコン等の支持基板１上に絶縁膜が形成され、そ
の上に、導体線路２が形成されている。そして、導体線
路２間の距離は、ほぼ導体線路２の幅と同程度になって
いる。

【０００５】このようなインダクタ素子では、平面構造
であり、フォトリソグラフィー技術を使って支持基板１
上に微細パターンを形成できるため、ＭＭＩＣなどの高
集積化、複合化に適していると同時に、ミアンダ型のよ
うな他のインダクタよりも性能係数Ｑ値を大きくするこ
とができる。

【０００６】また、他のインダクタとして、特開平９−
１５３４０６号公報に開示されるようなものが知られて
いる。この公報に記載されたインダクタは、図５（ｂ）
に示すように、支持基板１に、導体線路３を渦巻き状に
形成してなり、コイルを構成する導体線路３の基部の幅
をその表面部の幅より小さくした逆テーパ状としたもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなインダクタ
が使われる情報通信機器分野では、部品の小型、軽量化
の要求があり、特に小型化が遅れているインダクタでは
小型化の要求が強い。

【０００８】しかしながら、特開平５−３４００３６号
公報に開示されたインダクタ素子では、パターン形成時
に、フォトレジストを使用するが、フォトレジストの加
工精度、エッチングの加工精度のために、導体線路間隔
を小さくしようとしても５μｍ程度が限界で、これより
小さくできなかった。このため、さらなる小型化、性能
係数Ｑ値増大というニーズに対応できないという問題が
あった。

【０００９】また、特開平９−１５３４０６号公報に開
示されたインダクタでは、導体線路間の距離は３．５μ
ｍ程度であり、さらなる小型化および高性能化が要求さ
れていた。

【００１０】本発明は、隣接する導体線路の間隔を狭く
することができ、小型化できるとともに、高性能化でき
るインダクタを提供することを目的とし、さらには、よ
り広いコイル断面積を得ることでコイル抵抗を低減する
ことにより、あるいは、インダクタ線路をより長くする
ことでインダクタンスを大きくすることにより、小型化
でき、性能係数Ｑ値を高くできるインダクタを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のインダクタは、
支持基板上に第１導体線路、および該第１導体線路に沿
って形成された第２導体線路をスパイラル状に設けると
ともに、前記第１導体線路の横断面を逆台形形状、前記
第２導体線路の横断面を長方形状または台形形状とし、
前記第２導体線路の厚みが前記第１導体線路よりも薄い
ものである。

【００１２】このような構成によれば、横断面が逆台形
形状の第１導体線路間に、横断面が長方形状、または台
形形状で厚みが薄い第２導体線路を配置するため、第１
導体線路間を狭めて、第１導体線路と第２導体線路を近
接して形成でき、例えば、第１導体線路と第２導体線路
との距離を、支持基板の上方から見て１μｍ以下とする
ことができ、小型化できる。

【００１３】そして、第１導体線路と第２導体線路を並
列に接続することで、より広いコイル断面積を得ること
ができ、コイル抵抗を低減できる。また、第１導体線路
と第２導体線路を直列に接続することでインダクタ線路
が長くなり、インダクタンスを増加でき、性能係数Ｑ値
を高くすることができる。

【００１４】本発明では、第２導体線路の厚みは、第１
導体線路の厚みの７０％以下であることが望ましい。こ
れにより、第１導体線路と第２導体線路との導通を確実
に防止できるとともに、第１導体線路と第２導体線路と
の間に絶縁保護材を充填する場合には、この絶縁保護材
を確実に充填できる。

【００１５】また、本発明のインダクタでは、第１導体
線路を形成する導体粒子の直径が、第１導体線路の表面
から支持基板に向けて次第に小さくされていることが望
ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明のインダクタ（薄膜
インダクタ）の一例を示すもので、このインダクタは、
図１に示すように、支持基板５上にスパイラル状の第１
導体線路６が形成されており、この第１導体線路６に沿
ってスパイラル状の第２導体線路７が形成されている。
尚、第１導体線路６に斜線を引いた。

【００１７】図２（ａ）に本発明のインダクタを模式的
に示す。図中の太実線は第１導体線路６、太鎖線は第２
導体線路７を示す。細実線は第１導体線路６の引き出し
線、細鎖線は第２導体線路７の引き出し線である。な
お、図では示さないが、引き出し線は、支持基板５に形
成されたビアホール導体を経由し、第１、第２導体線路
６、７と電気的に接触せずに交差している。

【００１８】支持基板５としては絶縁性を有するもので
あれば何れでも良いが、特にＡｌ₂Ｏ₃が好適であり、ガ
ラス、シリコンなども適用できる。

【００１９】第１導体線路６は写真製版技術、スパッタ
リング等の成膜技術により作製される。成膜方法として
は、スパッタリング以外にも真空蒸着、メッキ法も適用
することができる。

【００２０】第１導体線路６、第２導体線路７の導体材
料としては、ＡｕあるいはＣｕが好適であるが、Ａｌ、
Ａｇなども適用できる。

【００２１】第１導体線路６の最大幅は５〜５０μm、
厚みｔ１は２〜２０μmが、エッチング後に逆台形形状
になるため、また、小型でＱ値が大きくなるという理由
から望ましく、第２導体線路７の最大幅は５〜７０μ
m、厚みｔ２は１〜１５μmが、第１導体線路６との電気
的接触を回避するという理由から望ましい。

【００２２】そして、図１（ｂ）に示すように、第１導
体線路６の横断面が、支持基板５側の辺の長さが表面の
辺の長さよりも短くされた四角形状（逆台形形状）とさ
れ、第２導体線路７の横断面が長方形状とされており、
横断面が逆台形形状の第１導体線路６間に、横断面が長
方形状の第２導体線路７が配置されている。即ち、第２
導体線路７は、第１導体線路６間に形成された断面が台
形状の空間内に収容されている。

【００２３】第１導体線路６のテーパー角θは、第１導
体線路６と第２導体線路７の電気的接触を回避すると同
時に第１導体線路６の形状を安定に保つという理由から
６０〜８０°であることが望ましい。

【００２４】また、第１導体線路６の厚みｔ１に対し
て、第２導体線路７の厚みｔ２が薄く形成されており、
特に、第２導体線路７の厚みｔ２が、第１導体線路６の
厚みｔ１の７０％以下であることが望ましい。第２導体
線路７の厚みｔ２を、厚みｔ１の７０％以下とすること
により、第１導体線路６と第２導体線路７との導通を確
実に防止できるとともに、本発明のインダクタでは、第
１導体線路６と第２導体線路７との間に絶縁保護材を充
填することが望ましいが、この場合に絶縁保護材を確実
に充填できる。

【００２５】さらに、本発明では、第１導体線路６と第
２導体線路７の距離Ｌは、支持基板５の上方から見て１
μｍ以下であることが望ましく、特には０．５μｍが望
ましい。これは、第１導体線路６と第２導体線路７の距
離を小さくすることでインダクタを小型にすると同時
に、性能係数Ｑ値を大きくすることができるからであ
る。

【００２６】また、本発明では、図１（ｃ）に示すよう
に、第１導体線路６を形成する導体粒子９の直径が、表
面が支持基板５側より大きくされ、具体的には第１導体
線路６の表面から支持基板５に向けて次第に小さくなっ
ている。このように導体粒子９の直径を、支持基板５に
向けて次第に小さくすることにより、エッチングにより
横断面が逆台形形状の第１導体線路６を容易に形成でき
る。尚、図１（ｃ）の第１導体線路６の支持基板側は、
空白となっているが、これは微粒であるため記載が困難
であったため、記載を省略した。

【００２７】尚、図３に示すように、第２導体線路１７
の横断面を台形形状としても良い。この場合には、第１
導体線路６と第２導体線路１７の距離を膜厚方向にわた
ってほぼ均等に小さくでき、またより広いコイル断面積
が得られるため、インダクタのＱ値を大きくできる。こ
のような台形形状の線路はスパッタ成膜することにより
作製できる。

【００２８】このようなインダクタは、図２（ｂ）に示
すように、第１導体線路６と第２導体線路７を並列に接
続することができ、このようなインダクタでは、より広
いコイル断面積を得ることができ、コイル抵抗を低減で
きる。

【００２９】また、図２（ｃ）に示すように、第１導体
線路６と第２導体線路７を直列に接続することができ、
このときにはインダクタ線路が長くなり、インダクタン
スを増加でき、性能係数Ｑ値を高くすることができる。

【００３０】本発明のインダクタの製法について説明す
る。先ず、図４（ａ）に示すように、例えば、アルミナ
からなる支持基板５上にスパッタ法にて、第１導体線路
６を形成する２〜２０μｍのＡｕ膜１４を形成し、その
Ａｕ膜１４の上面にＴｉ膜１５を０．０２〜０．１μｍ
成膜する。

【００３１】次に図４（ｂ）に示すようにポジ型フォト
レジスト１６をＴｉ膜１５上に形成し、パターンを形成
する。

【００３２】次に図４（ｃ）に示すように、例えば、Ｔ
ｉ膜１５の一部をＨＦ系水溶液、Ａｕ膜１４の一部をＫ
ＣＮ水溶液を使って支持基板５が露出するまで湿式エッ
チングし、横断面が逆台形形状（逆テーパ状）の第１導
体線路６を形成する。

【００３３】エッチング後に第１導体線路６が逆テーパ
になる条件としては、Ａｕ膜１４の堆積方向に向かって
結晶粒が小さくなること、即ち、Ａｕ膜１４表面から支
持基板５にむけて結晶粒が小さくなることが必要であ
る。

【００３４】本実施例では、Ａｕ膜１４堆積直後（基板
表面）の結晶粒子の直径は０．０１〜０．１μｍ程度で
あり、膜表面の結晶粒子の直径は０．５〜２．０μｍ程
度とすることが望ましい。このように膜厚方向でＡｕの
結晶粒子の直径を変化させる成膜条件として、成膜中の
基板温度を１００〜３００℃とし、スパッタによる成膜
速度を０．２〜０．６μｍ／ｍとすることが望ましい。
なお、結晶粒の大きさにより、テーパー角θを変えるこ
とができる。

【００３５】次に、図４（ｄ）に示すように、ポジ型フ
ォトレジスト１６を除去する。次に、レジストを全面に
塗布した後、第１導体線路部を露出させるようにレジス
トをパターニングする。その後、図４（ｅ）に示すよう
に、Ａｕを蒸着法で１．０〜３．５μｍ成膜し、第１導
体線路６の上面および第１導体線路間の支持基板５上に
Ａｕ膜１９を形成する。支持基板５上に形成されたＡｕ
膜１９は断面が長方形状となり、第２導体線路７とな
る。

【００３６】第２導体線路７は、スパッタリング、蒸着
法により作製される。スパッタリングで第２導体線路７
を作製すると断面が台形形状、蒸着法で作製すると断面
が長方形形状の線路を作製できる。

【００３７】第１導体線路６が逆テーパーになっている
ため、支持基板５上から見て第１導体線路と第２導体線
路の距離は、近接することになる。

【００３８】この後、Ｔｉ膜をＨＦ系水溶液でエッチン
グする。Ｔｉ膜のエッチングが終了すると、それまでＴ
ｉの上に堆積していたＡｕがリフトオフされ、図４
（ｆ）に示すように、本発明のインダクタとなる。

【００３９】このようにＴｉは、リフトオフを目的とし
ているため、Ｔｉに限ることはない。例えば、誘電体で
あるＳｉＯ₂でも実施することができる。

【００４０】以上のように構成されたインダクタでは、
第１導体線路６と第２導体線路７、１７間の距離を１μ
ｍ以下と小さくすることができるため、インダクタを小
型にすることができるとともに、単位面積あたりの導体
線路の長さ、断面積を増やすことができる。これによ
り、第１導体線路６と第２導体線路７を並列に接続する
ことで、より広いコイル断面積を得ることができ、コイ
ル抵抗を低減できる。また、第１導体線路６と第２導体
線路７を直列に接続することでインダクタ線路が長くな
りインダクタンスを増加でき、これにより、性能係数Ｑ
値を高くできる。

【００４１】

【実施例】実施例１まず、図４（ａ）に示すように、アルミナからなる支持
基板５上にスパッタ法にてＡｕ膜１４を５μｍ、Ｔｉ膜
１５を０．０５μｍ順次成膜した。Ａｕ膜１４の成膜条
件として、成膜中の支持基板温度を２００℃とした。Ａ
ｕ膜１４は、表面から支持基板５側に向けて結晶粒が小
さくなっており、支持基板５側のＡｕ膜１４の結晶粒の
大きさは約０．０５μｍであり、膜表面の結晶粒の大き
さは約０．３μｍであった。

【００４２】次に図４（ｂ）に示すようにポジ型フォト
レジスト１６をＴｉ膜１５上に形成し、パターンを形成
した。次に図４（ｃ）に示すように、Ｔｉ膜１５の一部
をＨＦ系水溶液、Ａｕ膜１４の一部をＫＣＮ水溶液を用
いて、支持基板５が露出するまで湿式エッチングし、表
面の幅が１０μｍの第１導体線路６を形成した。この第
１導体線路６のテーパー角θは７０°であった。

【００４３】次に、図４（ｄ）に示すように、ポジ型フ
ォトレジスト１６を除去した。次に、レジストを全面に
塗布した後、第１導体線路６を露出させるようにレジス
トをパターニングした。その後、図４（ｅ）に示すよう
に、Ａｕ膜１９を蒸着法で３μｍ成膜し、厚みｔ１＝５
μｍ、幅１０μmの第１導体線路６間に、厚みｔ２＝３
μｍ、幅１０μmの第２導体線路７を形成した。第２導
体線路７の厚みは、第１導体線路６の厚みの６０％であ
った。

【００４４】第１導体線路６と第２導体線路７との距離
Ｌは、支持基板５の上方から見て１μｍであった。

【００４５】この後、Ｔｉ膜をＨＦ系水溶液でエッチン
グした。Ｔｉ膜のエッチングが終了すると、それまでＴ
ｉ膜１５の上に堆積していたＡｕ膜１９がリフトオフさ
れ、図１、図４（ｆ）および図２（ａ）に示すようなイ
ンダクタを得た。

【００４６】細実線で示される第１導体線路の引き出し
線と、細点線で示される第２導体線路の引き出し線は、
支持基板に形成されたビアホールを経由して、第１、第
２導体線路と立体的に交差させた。

【００４７】このようにして得られたインダクタでは、
従来技術と同じ面積で２個のインダクタを形成でき、イ
ンダクタを小型にすることができる。実施例２実施例１と同様の方法で、インダクタを作製した。実施
例１では、レジストを除去した後、Ａｕ膜１９を成膜し
たが、この例では、レジストを除去せずに第２導体線路
のＡｕ膜を蒸着した。これにより、工程を簡略化するこ
とができる。

【００４８】このようにして作製した平面型インダクタ
の第１導体線路と第２導体線路を図２（ｂ）に示すよう
に、第１導体線路と第２導体線路を並列に接続した。

【００４９】このようなインダクタでは、従来技術と比
較して、導体線路の断面積が約２倍になるため、コイル
抵抗も約半分に低減し、性能指数Ｑ値を約２倍に増加さ
せることができる。実施例３実施例１と同様の方法で、インダクタを作製した。実施
例１では第２導体線路のＡｕ膜を蒸着で成膜したが、こ
の例では、スパッタ法で成膜した。蒸着法では基板に到
着する粒子は基板に垂直に入射するため横断面は概略長
方形になるが、スパッタ法では垂直成分以外の角度成分
もあるため、粒子が第１導体線路の下側に入り込み、横
断面が台形形状となる。

【００５０】第１導体線路の逆台形のテーパ角と第２導
体線路の横断面形状を制御することにより、図３に示す
ように、支持基板の上方から見て、第１導体線路と第２
導体線路を一部重畳させ、近接させることができる。

【００５１】このようにして作製した平面型インダクタ
の第１導体線路と第２導体線路を図２（ｃ）に示すよう
に、第１導体線路と第２導体線路を直列に接続した。こ
のようなインダクタは、従来技術と比較して、導体線路
の長さが約２倍になるため、インダクタンスも約２倍に
なり、性能指数Ｑ値を約２倍に増加させることができ
る。

【００５２】

【発明の効果】本発明のインダクタでは、支持基板上に
第１導体線路、および該第１導体線路に沿った第２導体
線路をスパイラル状に設けるとともに、第１導体線路の
横断面を逆台形形状とし、第２導体線路の横断面を長方
形状または台形形状としたので、横断面が逆台形形状の
第１導体線路間に、横断面が長方形状または台形形状の
第２導体線路を配置することになり、例えば、第２導体
線路の厚みを、第１導体線路よりも薄くすることによ
り、第１導体線路と第２導体線路との距離を、支持基板
の上方から見て１μｍ以下とすることができ、小型化で
きる。

【００５３】そして、第１導体線路と第２導体線路を並
列に接続することにより、より広いコイル断面積を得る
ことができ、コイル抵抗を低減できる。また、第１導体
線路と第２導体線路を直列に接続することにより、イン
ダクタ線路が長くなり、インダクタンスを増加でき、性
能係数Ｑ値を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパイラル型のインダクタを示すもの
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は第１導
体線路の断面を拡大して示す断面図である。

【図２】本発明のインダクタにおける第１導体線路と第
２導体線路の接続方法を示す説明図である。

【図３】第１導体線路間に、横断面が台形形状の第２導
体線路を形成した例を示す断面図である。

【図４】本発明のインダクタの製法を示す工程図であ
る。

【図５】従来のスパイラル型のインダクタを示すもの
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は導体線路の断面が逆台形
形状であるインダクタを示す断面図である。

【符号の説明】

５・・・支持基板６・・・第１導体線路７・・・第２導体線路９・・・導体粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板上に、第１導体線路、および該第
１導体線路に沿って形成された第２導体線路をスパイラ
ル状に設けるとともに、前記第１導体線路の横断面を逆
台形形状、前記第２導体線路の横断面を長方形状または
台形形状とし、前記第２導体線路の厚みが前記第１導体
線路よりも薄いことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】第１導体線路と第２導体線路の距離が、支
持基板の上方から見て１μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】第１導体線路を形成する導体粒子の直径
が、前記第１導体線路の表面から支持基板に向けて次第
に小さくなることを特徴とする請求項１または２記載の
インダクタ。
【請求項４】第１導体線路と第２導体線路が、直列また
は並列に接続されていることを特徴とする請求項１及至
３のうちいずれかに記載のインダクタ。