JP2005026304A - インダクタ内蔵基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ穴を利用した基板内蔵インダクタの電気的特性を向上させると共に歩留り良く量産する。
【解決手段】絶縁基板１１にねじ穴１５を穿設し、ねじ穴の内面に例えばめっきによって導体膜１６を形成し、ねじ穴の谷部１５ａを残しつつねじ穴の山部１５ｂを除去し（例えばドリルで切断する）、山部を除去したねじ穴に、樹脂に機能性材料（無機フィラー）を混入した複合材料１８を充填する。山部を除去した後、ねじ穴にソフトエッチングを施して隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去することが望ましい。山部を除去するときに多少の位置ずれがあっても螺旋状の導体をねじ穴内に確実に形成できるようにするためである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタ内蔵基板およびその製造方法に係り、特に基板にねじ穴を開け、これを利用してインダクタンス素子を形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やノートブックパソコンのような電子機器の小型・薄型化、多機能・高性能化の進展に伴い、これらに使用するプリント配線板を多層化し、基板内部にコンデンサやインダクタ、抵抗等の機能素子を内蔵させた各種の基板構造が提案されている。このうち、インダクタを基板内に配する技術を開示するものとして次の特許文献がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１０３２２９号公報（図１〜図４）
【０００４】
【特許文献２】
特開平９−８２５５０号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００１−８５２２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１（特開平１１−１０３２２９）に記載された方法は、多層基板の各層ごとにインダクタの一部となる所定形状の導体パターンを形成し、これらをスルーホールで接続して基板積層方向に巻き回された螺旋配線を形成するものであるから、インダクタの形成に多くの工程数を要するとともに、巻数を多くして大きなインダクタンス値を得ることが難しいという側面がある。このような積層法では、配線層１層に形成できる導体パターンは１ターンであって、形成できる巻数は自ずと数回から十数回程度と、基板の積層数に対応する巻数に制限されてしまうからである。
【０００７】
一方、同一層内に平面的にスパイラル状の導体パターンを形成することも考えられる。しかしながら、このような平面的なインダクタでは、ヘリカル状のインダクタに匹敵する電気的特性を得ることは難しい。しかも大きな面積が必要となるから、実装密度を向上させる上で不利であるとともに、コンデンサや表面実装部品等の他の基板実装素子と電磁結合を生じることによってこれらの素子あるいはインダクタ自身の特性を劣化させてしまうおそれもある。
【０００８】
他方、前記特許文献２（特開平９−８２５５０）および特許文献３（特開２００１−８５２２８）に記載の方法は、前記積層法とは異なり、基板に開けたねじ穴を利用してインダクタを形成するものである。具体的には、特許文献２では、基板に開けたねじ穴に導電ペーストを充填しあるいはめっき処理した後、ねじ穴の谷部分を残すようにねじ山部分をドリルで切断することによって螺旋状の導体をねじ穴内に形成する。また、特許文献３では、基板に開けたねじ穴内部をめっきした後、特許文献２と同様にねじ山部分をドリルで切断するか、あるいは最初に基板に貫通スルーホールを形成して該ホール内にめっきを施した後、ねじ切りで螺旋状にめっき導体を除去する。
【０００９】
ところが、これら文献記載の構造は、いずれも最後にねじ穴（インダクタのコア部分）に樹脂を充填しこれを封止する構造であるから、電気的特性に優れたインダクタを得ることが難しい。樹脂は一般にｔａｎδが高く、インダクタのＱ特性を劣化させるからである。
【００１０】
また、素子の電気的特性の問題だけでなく、前記文献記載の方法では、谷部分を残してねじ山部分をちょうど切断することは相当の機械精度が要求され、文献に開示の工程のみによってはインダクタ内蔵基板を製造することは現実には困難であると考えられる。
【００１１】
具体的に述べれば、文献記載のように谷部分を残してねじ山部分を切断することは理論的には可能である。ところが、これらの方法で、▲１▼ねじ穴を開け、▲２▼めっきを行い、▲３▼ねじ穴に対してドリル加工を施す、一連の工程を加工機械に基板を固定したまま行うことが出来ればまだ良いが、めっき（▲２▼）を行うには、ねじ穴加工を行うマシンから基板を一旦取り外し、めっき処理の後、再びドリル加工を行うマシンに基板を位置決めし固定し直す必要がある。このため、基板の位置決め誤差やさらには基板自身の伸縮等の影響から、谷部分を残してねじ山部分を正確に切断することはＮＣドリルマシンを使用しても現実には非常に難しい。したがって、ドリル加工（ねじ山切断）のずれから、インダクタ内の隣接する導体間の短絡や断線が生じるおそれがある。
【００１２】
このように、特許文献２および３に記載の方法では、安定的にインダクタを量産することは難しく、これらの方法は実際に生産ラインに載せ産業上利用する実用技術とするには未だ改良の余地を残している。
【００１３】
そこで本発明の目的は、ねじ穴を利用した基板内蔵インダクタの電気的特性を向上させるとともに歩留り良く量産することを可能とする点にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成して課題を解決するため、本発明に係る第一のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項１）は、絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、該山部を除去したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含む。
【００１５】
本発明に係るこの第一の方法では、インダクタを形成すべき基板の位置にねじを切ったねじ穴を開け、このねじ穴内に導体膜を形成する。そして谷部を残しつつねじ山部を除去することによって螺旋状の導体パターンを当該ねじ穴内に形成する。その後、本発明の方法では、樹脂に機能性材料を混入した複合材料をねじ穴（即ちインダクタのコア）内に充填し、これによりインダクタの電気特性を向上させる。混入する機能性材料は、形成したいインダクタの電気的特性に対応したものを使用すれば良い。例えば様々な無機フィラー（高誘電率の材料や低誘電率の材料、磁性材料等）の中から適宜選択することが出来る。具体的な材料の例については、次項、発明の実施の形態の欄で述べる。
【００１６】
ねじ穴の山部を除去するには、後に実施の形態で説明するように、好ましくはドリルで切削することにより行うが、本発明は必ずしもこのような方法に限定されない。例えば他の機械工具によって山部を削り、切断し、研削しあるいは研磨して取り除いても良く、本発明はこれらねじ山部を除去するすべての方法を含む。
【００１７】
また、山部を除去するとは、ねじ山全体を完全に取り除くことのみを意味するものではなく、ねじ山の一部を除去することをも含むものである。例えばねじ山の麓部を残してねじ山の頂上側の一部を除去しても螺旋状の導体パターンをねじ穴内に形成することは可能だからである。特に、次に説明する本発明の第二の方法ではねじ山部の除去後、ソフトエッチングを行うから、従来の方法と異なり、ねじ山部のごく一部を除去しただけであっても確実に螺旋状の導体をねじ穴内に形成することが出来る。
【００１８】
本発明に係る第二のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項２）は、絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程とを含む。
【００１９】
ねじ穴を利用してインダクタを形成する場合、すべてのねじ山部に対して正確に位置ずれなく切断加工を行うことは現実には困難であることは前に述べたとおりである。そこで、本発明の第二の方法では、ねじ穴の山部を除去した後、このねじ穴に対してソフトエッチングを施す。このような方法によれば、山部を加工するときに多少の位置ずれが生じ、インダクタを構成すべき導体が配置された谷部と谷部との間に導体が残っていても、これをエッチングにより除去してねじ穴内に螺旋状の導体をより確実に形成することが可能となる。
【００２０】
エッチングの時間は、導体の種類、膜厚、ねじ穴（ねじ山と谷）のサイズ、ねじ穴に対するドリルの位置決め精度等によって異なるから一概には規定することは出来ないが、予想される残存導体を除去することができかつ谷部の導体が除去されない程度とする。尚、切断したねじ山部周囲に残る導体に較べれば谷部の導体厚は格段に厚いから、ソフトエッチングのときに谷部の導体が多少除去されることがあっても問題はない。また、このソフトエッチングとしては、導体表面の酸化物の除去等に使用されている通常のソフトエッチング（短時間のエッチング／クイックエッチング）を適用することが出来る。
【００２１】
本発明に係る第三のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項３）は、絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程と、該ソフトエッチングを施したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含む。
【００２２】
この第三の方法は、前記第一の方法と第二の方法とを組み合わせてソフトエッチング処理と複合材料の充填との双方を行うもので、この方法によれば電気的特性に優れたインダクタ内蔵基板を量産性よく製造することが可能となる。
【００２３】
本発明に係る第四のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項４）は、絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、該穴の内面に導体膜を形成する工程と、該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、該ねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含む。
【００２４】
また、本発明に係る第五のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項５）は、絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、該穴の内面に導体膜を形成する工程と、該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、該ねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う山部間に残存する導体膜を除去する工程とを含む。
【００２５】
これら第四および第五の方法では、前記第一から第三の方法とは逆に、ねじ山部分にインダクタを構成する螺旋状の導体が形成されることとなる。具体的には、まず、絶縁基板に断面略円形の穴を開け（例えばドリルにより）、この穴内に導体膜を形成する。そして、ねじ切り具をねじ込むことにより当該穴内にねじ溝を切る（雌ねじを形成する）。このねじ切り工程で、導体膜がねじ切り具のねじ山によって切断除去され、ねじ切り具のねじ谷部分に当たる雌ねじの山部分には導体が残ることとなって、螺旋状の導体が当該穴内に形成される。
【００２６】
その後、前記第四の方法では、前記第一から第三の方法と同様に穴内（螺旋状導体の内部）に複合材料を充填する。また、第五の方法では、複合材料を充填する前に当該穴に対してソフトエッチングを施す。これにより、ねじ切り加工するときに多少の位置ずれが生じて、ねじ切り具による加工時に導体が残ることがあっても、これをエッチングにより除去して螺旋状の導体をより確実に形成することが出来る。
【００２７】
さらに、本発明に係る第六のインダクタ内蔵基板の製造方法（請求項６）は、絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、該穴の内面に導体膜を形成する工程と、該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、該ねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う山部間に残存する導体膜を除去する工程と、該ソフトエッチングを施したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含む。この第六の方法は、前記第四の方法と第五の方法とを組み合わせたものである。
【００２８】
さらに、前記第一から第六の方法において、前記絶縁基板を３層以上の配線層を有する積層基板とし、該積層基板の３層以上の配線層を貫通するようにインダクタを形成する前記ねじ穴を形成することがある（請求項７）。
【００２９】
このように複数層に亘るねじ穴を開け螺旋状導体を形成すれば、コイル長の長い大きなインダクタンス値を有するインダクタを多層基板内に形成することが出来る。
【００３０】
さらに、前記穴を複数個形成するとともに、該複数個のねじ穴のうちの少なくとも２個の隣り合うねじ穴の巻き方向を互いに逆方向とする場合がある（請求項８）。
【００３１】
このようにねじ穴の巻き方向を逆にすれば（例えば一方のねじ穴が右ねじであればこれに隣接する他方のねじ穴を左ねじとする）、導体の巻き方向が隣接するインダクタ同士で逆となるから、例えば帯域フィルタを構成するような場合に、インダクタ間の結合の調整を行うことが可能となる。
【００３２】
また、本発明に係るインダクタの製造方法（請求項９）は、絶縁基板に複数のねじ穴を穿設する工程と、該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程と、少なくとも一つの前記ねじ穴を含むように前記絶縁基板を切断し、これにより個別のインダクタを形成する工程とを含む。
【００３３】
この製造方法は、基板内に内蔵させるのではなく、インダクタ単体の素子を形成するものである。すなわち、前記第一から第三の方法と同様にねじ穴を利用して螺旋状の導体を作成した後、基板を個々のねじ穴ごとに切断して分離し、これにより個別のインダクタ素子を形成する。
【００３４】
さらに、本発明に係るインダクタ内蔵基板（請求項１０）は、一つ以上のインダクタを内蔵する基板であって、基板の厚さ方向に穿設したねじ穴内に螺旋状の導体を配するとともに、該穴内に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填し、これにより前記インダクタを形成したものである。
【００３５】
複合材料を穴（インダクタのコア）内に充填することで当該インダクタの電気的特性を向上させることが出来ることは前記第一の発明において述べたとおりである。
【００３６】
また、かかるインダクタ内蔵基板では、前記穴はねじ穴の谷部を残しつつ山部を除去して形成した穴であり、前記導体は該ねじ穴の谷部に配されていることがある（請求項１１）。
【００３７】
さらに、該インダクタ内蔵基板では、前記穴は内面に導体膜を備えた断面略円形の穴にねじ切り具をねじ込んで該ねじ切り具のねじ山によって前記導体膜を切断するよう加工したねじ穴であり、前記螺旋状の導体は、該ねじ穴の山部に配されている場合がある（請求項１２）。
【００３８】
また、該インダクタ内蔵基板は、３層以上の配線層を有する積層基板であり、該積層基板の３層以上の配線層を貫通するように前記ねじ穴が形成され、該ねじ穴内に前記螺旋状の導体が設けられていることがある（請求項１３）。
【００３９】
さらに、該インダクタ内蔵基板は、前記ねじ穴を複数個備え、該複数個のねじ穴内に形成された螺旋状の導体のうちの少なくとも２個の隣り合うねじ穴内の導体の巻き方向が互いに逆方向であることがある（請求項１４）。
【００４０】
また、本発明に係るインダクタ（請求項１５）は、絶縁材と、該絶縁材の両面に設けた導体箔とを有する単体の（基板内に内蔵されていない）インダクタであって、前記絶縁材と導体箔とを貫通するようにねじ穴が形成されており、該ねじ穴内に螺旋状の導体が配置されている。
【００４１】
さらに、本発明に係る電子部品（請求項１６）は、かかるインダクタ内蔵基板に一つ以上の表面実装部品を実装したものである。
【００４２】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図１から図１０を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。尚、図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【００４４】
〔第一の実施形態〕 図１は、本発明の第一の実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図である。同図に示すようにこの製造方法では、まず、絶縁材料１２（例えば樹脂材料）の両面に銅箔１３，１３ａを備えた銅張り絶縁基板１１をコア基板として用意し（同図（ａ））、インダクタを形成すべき位置にねじ切り穴１５（ねじ穴）を開けるとともに、スルーホール用の穴１を開ける（同図（ｂ））。ねじ穴１５は、図６に示すように、例えばねじ切りドリル９０を矢印Ａ方向に回転させて基板１１にねじ込んだ後、これとは逆の矢印Ｂ方向に回転させてねじ切りドリル９０を基板１１から抜くことにより形成することが出来る。尚、ねじ切りドリル９０としては、例えばねじ込みながら雌ねじを形成することが可能なタッピンねじを使用することが出来る。一方、スルーホール用の穴１は、例えばドリルで開ければ良い。
【００４５】
次に、ねじ穴１５およびスルーホール１の内部に導体膜１６を形成するため、基板１１をめっきする（図１（ｃ））。このめっき処理は、例えば無電解銅めっきを施した後、所定の導体厚を確保するため電解銅めっきを行えば良い。尚、導体膜１６を形成する材料は、低コストで良好な導電性が得られる点、並びに既存の多数存在する銅めっき処理設備を利用できる点から、銅とすることが好ましい。ただし、銅以外にも、例えば金、銀およびアルミニウムその他の導電性の良好な金属を使用することも可能である。
【００４６】
導体膜１６の形成後、ねじ穴１５の中心部を例えばＮＣドリルによってくり貫き、ねじ穴１５のねじ山部１５ｂを切断する（同図（ｄ），符号１０は切断線を示す）。ねじ山部１５ｂを切断することにより、当該ねじ山部１５ｂとともにこれを覆っていた導体膜１６が除去され、ねじ谷部１５ａだけに導体１６が残ることとなってヘリカル（螺旋）状の導体パターン１７がねじ穴１５の内部に形成される。
【００４７】
その後、ねじ穴１５に対してソフトエッチングを施すことにより、かかるヘリカル状の導体１７の間をエッチングする。このソフトエッチング処理を行うことにより、安定的にヘリカル状のコイルを作成することが可能となる。ねじ山部１５ｂの切断加工のときドリルの位置ずれが多少あってねじ谷部１５ａとねじ谷部１５ａとの間に導体１６が残っていたとしても、これを除去することが出来るからである。図７は、このようにねじ穴の谷部に形成したヘリカル状の導体１７を部分的に示す斜視図である。同図において符号９５は、ねじ山部をドリルで切断することにより形成された穴を示す。
【００４８】
ソフトエッチング処理の後、ねじ穴１５およびスルーホール１に対して穴埋め材１８を充填し、エッチングにより基板表面の導体をパターニングする（同図（ｅ））。穴埋め材としては、スルーホール１には樹脂材料を使用して構わないが、インダクタを形成したねじ穴１５には、樹脂にセラミックやフェライト等の無機材料を混入した複合材料を充填する。インダクタの電気的特性（例えばＱ値等）を向上させるためである。
【００４９】
複合材料を構成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（オキサイド）樹脂、ビスマレイミドトリアジン（シアネートエステル）樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいは芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンサルファイド樹脂、ポリエーテルテーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、グラフト樹脂などの熱可塑性樹脂を使用するが可能である。ただし、これらの材料うち特に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、低誘電率エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ＢＴレジン、ビニルベンジル樹脂がベースレジンとして好ましい。これらの樹脂は単独で使用しても良いし、２種類以上の材料を適宜の比率で混合して用いても構わない。
【００５０】
一方、複合材料を構成するため樹脂に添加する無機材料としては、得ようとする電気的特性に応じて様々な無機材料から適宜選択すれば良いが、例えば次のものが挙げられる。
【００５１】
比較的高い誘電率を得るためには、例えば、チタン−バリウム−ネオジウム系セラミックス、チタン−バリウム−スズ系セラミックス、鉛−カルシウム系セラミックス、二酸化チタン系セラミックス、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸カルシウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、ＣａＷＯ_４系セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３系セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ_３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ_３系セラミックスを使用することが望ましい。尚、二酸化チタン系セラミックスとは、二酸化チタンのみを含有するもののほか、他の少量の添加物を含有するものも含み、二酸化チタンの結晶構造が保持されているものを言う。他のセラミックスも同様である。二酸化チタン系セラミックスは、特にルチル構造を有するものが好ましい。
【００５２】
誘電率をあまり高くせずに、高いＱを得るためには、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カルシウムウィスカ、チタン酸バリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ガラスチョップ、ガラスビーズ、カーボン繊維、酸化マグネシウム（タルク）を使用することが好ましい。これらは単独で使用しても良いし、２種類以上の材料を適宜の比率で混合して用いても構わない。
【００５３】
磁性体材料としては、例えば、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系などのフェライトを使用することができ、特にＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系およびＮｉ−Ｚｎ系が好ましい。強磁性金属としては、カーボニル鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−アルミ−珪素系合金（商標名：センダスト）、鉄−ニッケル系合金（商標名：パーマロイ）、アモルファス系（鉄系、コバルト系）などを使用することが出来る。
【００５４】
穴埋め材１８の充填および基板表面の導体のパターニングを行った後（図１（ｅ））は、公知のビルドアップ法によって、例えば樹脂付き銅箔を使用してコア基板の上下に絶縁層と導体配線層とを積層していき、ビアホールによって層間接続を行いつつ多層基板を形成すれば良い。
【００５５】
このとき本実施形態では、コア基板に適当数積層を行った後に、ねじ穴を利用する前記方法で多層間に跨って基板の積層方向に延びる長寸のインダクタを形成することが可能である。図２はこのようなインダクタの形成例を示すもので、コア基板１１の両面にそれぞれ樹脂付き銅箔２１をプレスした後、これらを貫通するねじ穴２５を開け、上記インダクタと同様に導体膜を形成し、ねじ山部の切断、ソフトエッチングおよび複合材料の充填を行うことにより、コイル長の長いインダクタンス値の大きなインダクタ３１ａを形成することが可能である。尚、さらに多くの絶縁層を積層した後に、同様の工程（ねじ穴穿設、導体膜形成、ねじ山部切断、ソフトエッチングおよび複合材料充填）を行うことによって、より一層長い（５層以上に亘って延びる）インダクタンス値のより大きなインダクタを形成することも可能である。
【００５６】
図３および図４は、本実施形態の製造方法により形成した多層基板（電子部品モジュール）の一例を示すものである。図３は４層、図４は８層の多層基板で、本実施形態に係る方法によって形成したインダクタ３１を基板内に備えている。また図５は、本実施形態により形成した多層基板のコア基板部分を取り出して示したものである。
【００５７】
これらの図に示すように各インダクタ３１，３１ａは、ねじ穴谷部に形成されたヘリカル状の導体１７を備え、ねじ穴内には樹脂と無機フィラーとからなる複合材料１８が充填されている。また、図４の多層基板は、コア基板１１とその両面に積層した絶縁層２１ａとを貫通するコイル長の長いインダクタ３１ａを備えている。さらに、基板内にはコンデンサ５などの機能性素子を内蔵させることができ、基板表面には表面実装部品４を実装することが出来る。また各図中、符号２は貫通スルーホール、３は層間接続を行うビアホール、６はグランド、５ａはコンデンサ電極（図５）、８は配線パターン（図５）をそれぞれ示す。
【００５８】
また、本実施形態によりインダクタを複数個形成する場合、隣り合うインダクタの導体の巻き方向を互いに逆向きにすることも可能である。具体的には、前記ねじ穴を形成する場合に、例えば一方のインダクタ用のねじ穴は右ねじによってねじ切りを行い、他方のインダクタ用のねじ穴は左ねじ（逆ねじ）によってねじ切りしてねじ穴を形成すれば、螺旋導体の巻き方向が逆のインダクタを形成することが出来る。このような構成によれば、例えば帯域フィルタを構成するような場合にインダクタ間の結合の調整を行うことが可能となる。
【００５９】
〔第二の実施形態〕 図８は、本発明の第二の実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図である。この製造方法は、前記第一の実施形態とは逆に、ねじ穴の山部に導体を残してヘリカル状の導体パターンを形成するものであり、重複説明を避けるため同一又は相当部分には同一の符号を図に付し、前記第一の実施形態との差異を中心に説明する。
【００６０】
この実施形態では、図８に示すように両面銅張りの絶縁基板１１のインダクタを形成すべき位置にドリルでスルーホール１５０を開け（同図（ａ），（ｂ））、その穴内にめっきを施して導体膜１６を形成する（同図（ｃ））。そして、スルーホール１５０に対してねじ切りドリル（タッピンねじ）をねじ込み、ホール１５０内にねじ溝（雌ねじ）を形成する。このとき、ねじ切りドリルのねじ山によって導体膜１６を切断してヘリカル状に除去する。
【００６１】
これにより、ねじ穴１５０のねじ山部１５ｂに導体１６が残りヘリカル状の導体パターン１７０が穴内に形成される（同図（ｄ））。そして、該ねじ穴にソフトエッチングを施して該ねじ穴の山部１５ｂと山部１５ｂの間（谷部分１５ａ）に残存する導体を除去する。その後、前記第一の実施形態と同様に、複合材料１８を充填してインダクタを完成する。このようにねじ山部１５ｂにヘリカル状の導体を形成してインダクタを作成することも可能である。
【００６２】
上記実施形態の利点を述べれば次のとおりである。
（１）複合モジュールを構成する場合に、層数を増やさずに大きなインダクタンス値を有するインダクタを小さな面積で形成することが出来る。また、基板内に内層されているコンデンサや配線パターン、並びに表面実装部品との電磁結合を最小限に抑えることが可能となる。
（２）多層基板でモジュールを構成する場合に、複数層を貫通するように２層以上に亘ってインダクタを形成することが出来るから、インダクタンス値の大小や配線での融通が利き、設計の自由度が増大する。
（３）高周波特性に優れ、高Ｑ、狭公差のインダクタを内蔵した小型の電子部品を作製することができ、特に円形コアを持ったインダクタを形成することが出来るから、最も効率的にインダクタンス値を得ることが出来る。
（４）工程がシンプルなので、製造コストを低減することが出来る。
（５）充填材（複合材料）の組成を変えることにより、特性を容易に変更することが出来る。
（６）ねじ切りドリルの種類（ねじピッチや穴径）を変えるだけで、インダクタンス値の調整をすることが可能である。
（７）同一の基板内に磁路長の違うインダクタを容易に形成することが出来る。
【００６３】
また、本発明並びに本実施形態によれば、例えば、アンテナ、アンテナスイッチモジュール、フロントエンドモジュール、パワーアンプモジュール、ＶＣＯ、ＰＬＬモジュール、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、トラップ、バルントランス、カプラ（方向性結合器）、ＴＣＸＯモジュール、ＩＦモジュール、ＲＦモジュール、パワーアンプアイソレータモジュール、アンテナフロントエンドモジュール、光ピックアップ用重畳モジュール、ＥＭＣフィルタ、コモンモードフィルタ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ディレイライン、ダイプレクサ、デュプレクサ、チューナーユニット、ダブルバランスドミキサー、電力合成器、および電力分配器等の電子部品を製造することが出来る。
【００６４】
〔第三の実施形態〕 図９および図１０は、本発明の第三の実施形態に係るインダクタの製造方法を示す工程図である。同図に示すようにこの方法は、前記第一の実施形態と同様に絶縁基板に穿設したねじ穴を利用してインダクタを形成するが、この実施形態では、部品として独立した単体のインダクタを作製する。
【００６５】
まず、図９（ａ）に示すように、絶縁材５２の両面に銅箔５３，５３ａを貼った絶縁基板５１を用意し、該基板５１を貫通するようにねじ穴５５を複数開ける（同図（ｂ））。基板の材質（絶縁材５２の種類）は、形成されるインダクタの浮遊容量を減らすために誘電率の低いものを使用することが望ましい。また、銅箔５３，５３ａは、後に述べるように形成されるインダクタ素子の端子となるものであるから、その厚さは製品サイズに対応したものとする。尚、この場合、薄い銅箔を備えた基板に電解めっきを施して所定の銅箔厚とすることも可能である。ねじ穴５５の配置パターンは特に問わないが、後に述べる切断（ダイシング）工程で個別の素子に分離し易いように一定の間隔を隔てて碁盤の目状に配列することが好ましい。
【００６６】
次に、各ねじ穴５５に対してめっきにより導体膜を形成し、各ねじ穴５５のねじ山部分を切断する。その後、ソフトエッチングを施し、ねじ谷部間に残存する導体を除去して各ねじ穴内にヘリカル状の導体を形成する。これらねじ穴の形成、導体膜の形成、ねじ山部の切断およびソフトエッチング処理の各工程は、前記第一の実施形態と同様にして行えば良い。
【００６７】
さらに、本実施形態では、前記第一の実施形態と同様に、ねじ穴５５（インダクタのコア）に各種の複合材料、例えばフェライト等の磁性材料や強磁性金属を樹脂に配合した複合材料を充填しても良いが、基板内部に配置しない単体部品のインダクタを構成するため、コア（ねじ穴）内に何も充填することなく、空芯コイルとしても構わない。ただし、空芯コイルを望む場合であっても、同時により大きな機械強度や加工性が要求される場合には充填材で穴埋めしても良く、この場合には、コア部分を空気とした場合の特性に出来るだけ近づけるため、誘電率が出来るだけ小さくかつｔａｎδも出来るだけ小さい材料を充填材として使用することが望ましい。
【００６８】
そして、各ねじ穴５５ごとに基板５１を切断し（同図（ｃ），切断位置を破線で示した）、個別のインダクタ素子に分離する。完成した各インダクタ素子５８は、図１０に示すように絶縁材５２に覆われたヘリカル状の導体５７を備え、両端に絶縁基板表面の銅箔５３，５３ａによって形成された端子を備えている。尚、かかるダイシング（切断）工程の後、端子周囲のバリを除去するために、さらにソフトエッチングを施しても良い。
【００６９】
本実施形態によれば、非常にシンプルな工程で、小型でかつＱ特性に優れたインダクタ素子を作製することが出来る。また、かかる構造を有する本実施形態のインダクタ素子は、マウンタによる面実装も可能で、さらにコアを空気にした空芯コイルを形成することも出来る。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者にとって明らかである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ねじ穴を利用した基板内蔵インダクタの電気的特性を向上させるとともに歩留り良く量産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）から（ｅ）は、本発明の第一の実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法の工程を順に示す断面図である。
【図２】前記第一の実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法の工程を示す断面図である。
【図３】前記第一の実施形態に係る製造方法により形成した多層基板（電子部品モジュール）の一例を示す断面図である。
【図４】前記第一の実施形態に係る製造方法により形成した多層基板（電子部品モジュール）の別の例を示す断面図である。
【図５】前記第一の実施形態に係る製造方法により形成した多層基板（電子部品モジュール）のコア基板部分の構成例を示す斜視図である。
【図６】前記第一の実施形態において基板にねじ穴を穿設する工程を示す斜視図である。
【図７】前記第一の実施形態の製造方法により形成したヘリカル状の導体を部分的に示す斜視図である。
【図８】（ａ）から（ｅ）は、本発明の第二の実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法の工程を順に示す断面図である。
【図９】（ａ）から（ｃ）は、本発明の第三の実施形態に係るインダクタ素子の製造方法の工程を順に示す斜視図である。
【図１０】前記第三の実施形態に係る製造方法により作製したインダクタ素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１，５１ 絶縁基板
１２，５２ 絶縁材料（絶縁層）
１３，１３ａ，５３，５３ａ 銅箔
１５，２５，５５ ねじ穴
１５ａ ねじ谷部
１５ｂ ねじ山部
１６ 導体膜
１７，５７，１７０ ヘリカル状導体
１８ 充填材（穴埋め材）
２１ 樹脂付き銅箔
３１，３１ａ 基板内蔵インダクタ
５８ インダクタ素子

Claims (16)

1. 絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、
   該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、
   該山部を除去したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
2. 絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、
   該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、
   該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
3. 絶縁基板にねじ穴を穿設する工程と、
   該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、
   該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程と、
   該ソフトエッチングを施したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
4. 絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、
   該穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、
   該ねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
5. 絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、
   該穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、
   該ねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う山部間に残存する導体膜を除去する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
6. 絶縁基板に断面略円形の穴を穿設する工程と、
   該穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該穴内にねじ切り具をねじ込み、該ねじ切り具のねじ山により前記導体膜を切断するようにねじ穴を形成することによって該穴内に螺旋状の導体を形成する工程と、
   該ねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う山部間に残存する導体膜を除去する工程と、
   該ソフトエッチングを施したねじ穴に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填する工程とを含むことを特徴とするインダクタ内蔵基板の製造方法。
7. 前記絶縁基板は３層以上の配線層を有する積層基板であり、該積層基板の３層以上の配線層を貫通するように前記ねじ穴を形成する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインダクタ内蔵基板の製造方法。
8. 前記ねじ穴を複数個形成するとともに、
   該複数個のねじ穴のうちの少なくとも２個の隣り合うねじ穴の巻き方向を互いに逆方向とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のインダクタ内蔵基板の製造方法。
9. 絶縁基板に複数のねじ穴を穿設する工程と、
   該ねじ穴の内面に導体膜を形成する工程と、
   該ねじ穴の谷部を残しつつ該ねじ穴の山部を除去する工程と、
   該山部を除去したねじ穴にソフトエッチングを施し、隣り合う谷部間に残存する導体膜を除去する工程と、
   少なくとも一つの前記ねじ穴を含むように前記絶縁基板を切断し、これにより個別のインダクタを形成する工程とを含むことを特徴とするインダクタの製造方法。
10. 一つ以上のインダクタを内蔵する基板であって、
    基板の厚さ方向に穿設したねじ穴内に螺旋状の導体を配するとともに、
    該ねじ穴内に、樹脂に機能性材料を混入した複合材料を充填し、
    これにより前記インダクタを形成したことを特徴とするインダクタ内蔵基板。
11. 前記穴は、ねじ穴の谷部を残しつつ山部を除去して形成した穴であり、
    前記導体は、該ねじ穴の谷部に配されている
    請求項１０に記載のインダクタ内蔵基板。
12. 前記穴は、内面に導体膜を備えた断面略円形の穴に、ねじ切り具をねじ込んで該ねじ切り具のねじ山によって前記導体膜を切断するよう加工したねじ穴であり、
    前記螺旋状の導体は、該ねじ穴の山部に配されている
    請求項１０に記載のインダクタ内蔵基板。
13. ３層以上の配線層を有する積層基板であって、
    該積層基板の３層以上の配線層を貫通するように前記ねじ穴が形成され、該ねじ穴内に前記螺旋状の導体が設けられている
    ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のインダクタ内蔵基板。
14. 前記ねじ穴を複数個備え、
    該複数個のねじ穴内に形成された螺旋状の導体のうちの少なくとも２個の隣り合うねじ穴内の導体の巻き方向が互いに逆方向である
    ことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載のインダクタ内蔵基板。
15. 絶縁材と、該絶縁材の両面に設けた導体箔とを有するインダクタであって、
    前記絶縁材と導体箔とを貫通するようにねじ穴が形成されており、
    該ねじ穴内に螺旋状の導体が配置されていることを特徴とするインダクタ。
16. 請求項１０から１４のいずれか一項に記載の前記基板に、一つ以上の表面実装部品を実装した電子部品。

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