JP2003197441A - 高ｑ値を有するインダクタ素子 - Google Patents

高ｑ値を有するインダクタ素子

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JP2003197441A JP2002354645A JP2002354645A JP2003197441A JP 2003197441 A JP2003197441 A JP 2003197441A JP 2002354645 A JP2002354645 A JP 2002354645A JP 2002354645 A JP2002354645 A JP 2002354645A JP 2003197441 A JP2003197441 A JP 2003197441A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インダクタから発生する磁束が基板や他の回
路部分に流入されることを防止することができ、且つ高
いＱ値を有するインダクタ素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に螺旋状に形成されたイン
ダクタ、及びインダクタによって発生された磁束を誘導
する磁性体フィルムとを具備する。磁性体フィルムは、
基板とインダクタとの間に配された第１磁性体フィル
ム、及びインダクタの上部に配された第２磁性体フィル
ムで構成されている。磁性体フィルムは磁束が流れる方
向に沿ってパターン化されている。磁性体フィルムはニ
ッケルまたはコバルトで製造される。インダクタの上方
及び下方に向かう磁束が磁性体フィルムによって誘導さ
れるため、磁束による外部回路への影響が防止されイン
ダクタの効率が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインダクタ素子に関
し、より詳しくは、磁束の漏れ及び漏れ磁束による外部
機器への影響を最小化できる高効率インダクタ素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＥＭＳ(Micro electro mechanical sy
stem)は、機械的、電気的部品を半導体工程を用いて具
現する技術である。ＭＥＭＳ技術を用いて製造される素
子の一例がインダクタ素子である。インダクタ素子は、
磁束が必要な他の素子、例えばＬＣ共振回路におけるキ
ャパシタなどのような素子に磁束を供給するために製造
される。従って、磁束が必要な素子にはインダクタから
発生した磁束を全て供給するように、他の素子にはイン
ダクタから発生した磁束を供給しないように設計するこ
とは、インダクタの製造において極めて大事な考慮事項
であると言える。
【０００３】ＭＥＭＳ技術やＭＣＭ技術を用いたインダ
クタ素子の例が特許文献１（米国特許５５３９２４１
号）及び特許文献２（米国特許５７４７８７０号）に開
示されている。ところが、前記米国特許５５３９２４１
号に開示されたインダクタ素子では、個別素子毎のパッ
ケージング工程を行なわなければいけないという短所が
あり、前記米国特許５７４７８７０号に開示されたイン
ダクタ素子では、インダクタから発生した磁束がインダ
クタの上部及び下部に伝播されて、他回路に磁束による
影響を与えるおそれがあるという短所がある。従って、
このような従来のインダクタ素子は、インダクタ素子が
他回路に悪影響を及ぼして回路の動作が正常に行われな
い場合もありうるという問題がある。また、インダクタ
から発生する磁束が他部分に漏れることによってインダ
クタの性能が低下してＱ値(Qualityfactor)が低くなる
という問題がある。
【０００４】
【特許文献１】米国特許５５３９２４１号
【０００５】
【特許文献２】米国特許５７４７８７０号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述したよう
な問題点を解決するために案出されたもので、その目的
は、インダクタから発生する磁束の基板や他の回路部分
への流入を防止でき、且つ高いＱ値(Quality factor)を
有するインダクタ素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明に係るインダクタ素子は、基板と、該基板
上に螺旋状に形成され電流が印加されるにつれ磁束を発
生させるインダクタ、及び該インダクタの両側面のうち
少なくとも一側面に配され、磁束誘導物質で製造され、
前記インダクタによって発生された前記磁束を誘導する
少なくとも一つの磁性体フィルムと、を含む。磁性体フ
ィルムはニッケルまたはコバルトのような材質で製造さ
れることが望ましい。
【０００８】前記磁性体フィルムは、前記インダクタの
両側面にそれぞれ配された第１磁性体フィルム及び第２
磁性体フィルムで構成され、前記第１磁性体フィルムと
前記第２磁性体フィルムとは磁束誘導物質の磁束ガイド
によって互いに連結されている。従って、インダクタに
よって発生した磁束は磁性体フィルムと磁束ガイドによ
って形成された閉ループに沿って誘導される。また、前
記磁性体フィルムは、前記インダクタによって発生され
た前記磁束が流れる方向に沿ってパターンされており、
望ましくは、前記磁性体フィルムはインダクタによって
発生する磁束の流れに対応するよう放射状にパターンさ
れる。これにより磁束誘導効果が一層増進される。
【０００９】望ましくは、前記基板と前記インダクタと
の間には前記基板への電界の伝播を遮断する電界遮蔽層
が設けられる。前記電界遮蔽層は前記基板と前記第１磁
性体フィルムとの間に配置され得るし、前記第１磁性体
フィルムと前記インダクタとの間に配置され得る。前記
電界遮蔽層は、金、アルミニウム、及び銅からなる群か
ら選択された材質で製造される。このような電界遮蔽層
により、電界による影響も防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明につ
いて詳述する。図１は本発明のインダクタ素子の第１実
施形態を示した図である。本発明に係るインダクタ素子
は、基板１１０と、基板上に螺旋状に形成されたインダ
クタ１５０と、基板１１０とインダクタ１５０との間に
配される第１磁性体フィルム(Magnetic material film)
１２０、及びインダクタ１５０の上側面に配される第２
磁性体フィルム１９０とを有している。
【００１１】基板１１０は半導体や誘電体で製造され
る。インダクタ１５０は一般に金属材質で製造され、第
１磁性体フィルム１２０と第２磁性体フィルム１９０
は、磁束を誘導する物質、例えばニッケルやコバルトの
ような物質で製造される。基板１１０とインダクタ１５
０との間には、誘電物質で製造された第１誘電層１３０
が介在されている。また、インダクタ１５０が形成され
た層も第２誘電層１４０で充填されている。第１誘電層
１３０と第２誘電層１４０は同一の材質で製造され、望
ましくは、低誘電率を有するＢＣＢ(BenzoCycloButene)
やポリイミドなどのような材質で製造される。図１に示
したように、第１磁性体フィルム１２０は基板１１０と
第１誘電層１３０との間に、また第２磁性体フィルム１
９０は第２誘電層１４０の上部に配される。
【００１２】第２磁性体フィルム１９０の上部には第３
誘電層１８０が形成されており、第３誘電層１８０の上
部にはインダクタ１５０と連結される電源端子１６０が
形成されている。第３誘電層１８０、第２磁性体フィル
ム１９０、及び第２誘電層１４０には、二つの貫通孔１
６５が形成されており、電源端子１６０はこれら貫通孔
１６５を介して螺旋状のインダクタ１５０の両端部にそ
れぞれ連結される。この電源端子１６０を通して印加さ
れる電流がインダクタ１５０に供給され、よってインダ
クタ１５０で磁束が発生する。電源端子１６０はインダ
クタ１５０と同一の材質で製造されることが望ましい。
【００１３】インダクタ１５０から発生した磁束は螺旋
状のインダクタ１５０の中心部を貫通する閉曲線をな
す。この際、インダクタ１５０の下部と上部を通過する
磁束は、それぞれ第１磁性体フィルム１２０と第２磁性
体フィルム１９０によってその内部へ誘導される。従っ
て、磁束が第１磁性体フィルム１２０の下部の基板１１
０の内部へ、または第２磁性体フィルム１９０の上部の
他の部分への漏れが防止され、漏れ磁束による他の回路
への影響が最小化し、またインダクタのＱ値が高まって
効率が上がる。
【００１４】図１に示されている実施形態では、インダ
クタ１５０の上部及び下部にそれぞれ第１磁性体フィル
ム１２０と第２磁性体フィルム１９０が配された例が示
されているが、必要に応じてこれらのうちいずれか一つ
だけを配することもできる。例えば、基板１１０の下部
に他の回路が存在しない場合のように基板１１０の内部
への磁束の流れ込みを防止する必要がない場合は、第２
磁性体フィルム１９０のみを形成することもできる。ま
た、図１には示されていないが、第１磁性体フィルム１
２０とインダクタ１５０との間には、インダクタ１５０
から発生した磁束を必要とする他の部品と連結する層が
あるべきである。例えば、ＬＣ共振回路を用いて周波数
を発振させる電圧制御発振器(VCO)などのようなＲＦ素
子を製造するために前述したように製造したインダクタ
素子を使用しようとする場合は、前記ＶＣＯ内のキャパ
シタと前記インダクタ１５０とを電気的に連結する導電
層(図示せず)が第１磁性体フィルム１２０とインダクタ
１５０との間に介在されるべきである。この際、導電層
の両面には絶縁層を形成させ、第１磁性体フィルム１２
０とインダクタ１５０に対し導電層が絶縁するようにす
ることが望ましく、この際前記導電層は前述した絶縁層
と誘電層１３０を貫通するように形成された別の貫通孔
を介して、インダクタ１５０と電気的に連結するべきで
ある。
【００１５】図２は図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図であ
る。図２に示したように、第１磁性体フィルム１２０は
放射状にパターンされている。インダクタ１５０は基板
１１０上に螺旋状に形成されているため、インダクタ１
５０によって発生された磁束は基板１１０の中心部から
外側へ放射状に流れ出たり、基板１１０の外側から中心
部へ放射状に流れ込む。従って、第１磁性体フィルム１
２０を磁束が流れる方向に対応するよう放射状にパター
ン化することによって、第１磁性体フィルム１２０が磁
束を誘導する効果が一層高まる。第２磁性体フィルム１
９０も第１磁性体フィルム１２０と同様に放射状にパタ
ーニングできる。図２では便宜上パターニングがそれほ
ど稠密ではないように形成された例を示しているが、実
際は磁性体フィルム１２０は磁束誘導の効果を高めるた
めに、図２に示したものよりは一層稠密にパターニング
される。
【００１６】図３は本発明の第２実施形態を示した図で
ある。図２において図１と同様な部分については同様な
参照符号を付して説明する。図３に示されているインダ
クタ素子１００ａにおいて、基板１１０、第１及び第２
磁性体フィルム１２０、１９０、第１ないし第３誘電層
１３０、１４０、１８０、インダクタ１５０、及び電源
端子１６０の構成は前述した図１と同様である。本実施
形態によるインダクタ素子１００ａは、第１磁性体フィ
ルム１２０と第２磁性体フィルム１９０とを連結する一
対の磁束ガイド１９５を有する。
【００１７】磁束ガイド１９５は、第１及び第２磁性体
フィルム１２０、１９０と同様に磁束誘導物質で製造さ
れる。磁束ガイド１９５はインダクタ１５０の外側面に
形成され、第１及び第２磁性体フィルム１２０、１９０
と共に閉ループをなす。これにより、インダクタ１５０
から発生する磁束が第１磁性体フィルム１２０、磁束ガ
イド１９５、及び第２磁性体フィルム１９０によってガ
イドされ、この際磁束ガイド１９５によって磁束誘導効
果が一層増進される。したがって、インダクタ１５０の
損失がさらに低減する。
【００１８】図４は本発明の第３実施形態を示した図で
ある。図４において図１と同一部分については同一の参
照符号を付して説明する。図４に示されたインダクタ素
子１００ｂにおいて、基板１１０、第１及び第２磁性体
フィルム１２０、１９０、第１ないし第３誘電層１３
０、１４０、１８０、インダクタ１５０、及び電源端子
１６０の構成は前述した図１と同様である。本実施形態
によるインダクタ素子１００ｂは、基板１１０と第１磁
性体フィルム１２０との間に形成された電界遮蔽層１２
５をさらに備えている。
【００１９】電界遮蔽層１２５は、金(Au)、アルミニウ
ム(Al)、または銅(Cu)などのような金属材質で製造され
る。電界遮蔽層１２５はインダクタ１５０から発生する
電界が外部に伝播されることを遮断し、且つ外部の電界
がインダクタ１５０に加えられることを遮断する機能を
持つ。従って、本実施形態によれば、磁束は勿論、電界
による他部分への影響を軽減できるという長所がある。
図５は本発明の第４実施形態を示した図である。本実施
形態においては、図４に示されているようなインダクタ
素子１００ｂと実質的に同様の構造を有する。図４との
相違点は、本実施形態によるインダクタ素子１００ｃで
は、電界遮蔽層１２５ｂが第１磁性体フィルム１２０と
第１誘電層１３０との間に配されているという点であ
る。このように電界遮蔽層１２５ｂの配置位置と第１磁
性体フィルム１２０の配置位置は置き換えでき、これに
よっても電界と磁界の遮蔽効果を同じく得ることができ
る。
【００２０】また、図４及び図５の実施形態では図示さ
れていないが、電界遮蔽層は必要に応じてインダクタ１
５０の上部にもさらに配置されうる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればイン
ダクタから発生する磁束による外部の影響を軽減するこ
とができ、インダクタの効率が高まるという長所があ
る。以上では本発明の望ましい実施形態について示しか
つ説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限ら
ず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず発明
の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰
でも多様な変形実子が可能なことは勿論、そのような変
更は請求の範囲の記載範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインダクタ素子の第１実施形態を示し
た側断面図、
【図２】図１のＡ-Ａ線に沿う断面図、
【図３】本発明のインダクタ素子の第２実施形態を示し
た側断面図、
【図４】本発明のインダクタ素子の第３実施形態を示し
た側断面図、
【図５】本発明のインダクタ素子の第４実施形態を示し
た側断面図。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板と、 該基板上に螺旋状に形成され電流が印加されるにつれ磁
    束を発生させるインダクタと、 該インダクタの両側面のうち少なくとも一側面に配さ
    れ、磁束誘導物質で製造され、前記インダクタによって
    発生された前記磁束を誘導する少なくとも一つの磁性体
    フィルムと、 を備えることを特徴とするインダクタ素子。
  2. 【請求項２】前記磁性体フィルムは、前記インダクタと
    前記基板との間に配されることを特徴とする請求項１に
    記載のインダクタ素子。
  3. 【請求項３】前記磁性体フィルムは、前記基板上に積層
    された前記インダクタの上下面にそれぞれ配された第１
    磁性体フィルム及び第２磁性体フィルムを備えることを
    特徴とする請求項１に記載のインダクタ素子。
  4. 【請求項４】前記第１磁性体フィルムと前記第２磁性体
    フィルムとを連結する磁束誘導物質の磁束ガイドをさら
    に備えることを特徴とする請求項３に記載のインダクタ
    素子。
  5. 【請求項５】前記磁束誘導物質は、ニッケル及びコバル
    トからなる群から選択された材質であることを特徴とす
    る請求項１に記載のインダクタ素子。
  6. 【請求項６】前記磁性体フィルムは、前記インダクタに
    よって発生された前記磁束が流れる方向に沿ってパター
    ンされていることを特徴とする請求項１に記載のインダ
    クタ素子。
  7. 【請求項７】前記磁性体フィルムのパターン形状は放射
    状であることを特徴とする請求項６に記載のインダクタ
    素子。
  8. 【請求項８】前記基板と前記インダクタとの間に配さ
    れ、前記基板への電界の伝播を遮断する電界遮蔽層をさ
    らに備えることを特徴とする請求項１に記載のインダク
    タ素子。
  9. 【請求項９】前記電界遮蔽層は、前記基板と前記第１磁
    性体フィルムとの間に配されることを特徴とする請求項
    ８に記載のインダクタ素子。
  10. 【請求項１０】前記電界遮蔽層は、前記第１磁性体フィ
    ルムと前記インダクタとの間に配されることを特徴とす
    る請求項８に記載のインダクタ素子。
  11. 【請求項１１】前記電界遮蔽層は、金、アルミニウム、
    及び銅からなる群から選択された材質で製造されること
    を特徴とする請求項８に記載のインダクタ素子。
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