JP2005302907A - Inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタに関し、特に、占有面積が小さく、高いインダクタンス値が得られるインダクタに関する。 The present invention relates to an inductor, and more particularly to an inductor having a small occupation area and a high inductance value.
高周波回路用無線機器では機器の小型化、薄型化、低コスト化を図るため、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路等が形成された主基板上にスパイラルインダクタをフリップチップ実装することが行われている。図4はこの種のスパイラルインダクタの斜視図で、マイクロストリップ線路が形成された主基板101上にチップインダクタ102がフリップチップ実装して構成している。チップインダクタ102は、基板上に角形の渦巻状パターン103を備え、渦巻状パタ−ン103はバンプ104によって主基板101上の2つの入出力端子105に接続している。なお、基板は破線で示している。
In radio equipment for high-frequency circuits, a spiral inductor is flip-chip mounted on a main substrate on which a microstrip line, a coplanar line, and the like are formed in order to reduce the size, thickness, and cost of the device. FIG. 4 is a perspective view of this type of spiral inductor, in which a
高周波回路用無線機器に用いられるこの種のチップインダクタ102は、チップ自体の小型化とともに高いインダクタンス値が要求される。高いインダクタンス値を得るためには、渦巻状パターン103の巻き数を増やせばよい。しかし、渦巻状パターンの線幅とパターン間の寸法を一定にしたままで巻き数を増やせば、渦巻状パターン103の占有面積が増加し、チップインダクタ102の面積が大きくなってしまい、それを実装する高周波回路用無線機器自体も大型化してしまうという問題があった。一方、パターンの線幅とパターン間の寸法の微細化も生産技術上、一定の限界があった。
This type of
一方、積層インダクタにおいては、チップ本体(積層体)内に金属パターンが螺旋状につながったコイルを内蔵し、チップ本体である積層体および引出し導体の形成方法も提案されている(特許文献1)。しかし、積層インダクタは、セラミック等の絶縁シートに金属パターンを積み重ねていくシート積層法や、絶縁ペーストと導電ペーストを交互に塗り重ねていく印刷積層法(スクリーン印刷)などの製造方法により形成するため、ともに製造工程が増え生産コストが高くなるという問題があった。また、積層数が多くなるとパターンずれなどの問題も生じるという問題があった。
従来のインダクタでは、高いインダクタンス値を得るため、渦巻状パターンの巻数を増やす必要があったが、巻数を増やすと、インダクタやそれを実装する機器が大型化してしまうという問題があった。また、積層インダクタにおいて、螺旋状のコイルを形成する方法は、製造工程が複雑で、生産コストが嵩んでしまうという問題があった。本発明は、インダクタ自体を大きくすることなくインダクタンス値を大きくすることができ、簡単に製造することができるインダクタを提供することを目的とする。 In the conventional inductor, in order to obtain a high inductance value, it is necessary to increase the number of turns of the spiral pattern. However, when the number of turns is increased, there is a problem that the inductor and a device for mounting the inductor are increased in size. In addition, the method of forming a spiral coil in a multilayer inductor has a problem that the manufacturing process is complicated and the production cost increases. An object of the present invention is to provide an inductor that can increase the inductance value without enlarging the inductor itself and can be easily manufactured.
本発明のインダクタは上記目的を達成するため、複数の金属パターン片からなる第1の金属パターンを備える主基板と、複数の金属パターン片からなる第2の金属パターンを備える副基板と、前記主基板あるいは前記副基板のいずれかに形成される2つの入出力端子と、前記第1の金属パターンの少なくとも1つの金属パターン片の両端それぞれに前記第2の金属パターンの金属パターン片を直列に接続する少なくとも2つのバンプ電極とを備え、前記入出力端子間に、前記第1の金属パターンの金属パターン片、前記第2の金属パターンの金属パターン片及び前記バンプが、前記主基板上面から見て渦巻状に配置されるとともに、該渦巻状の配置に沿って、螺旋状に接続していることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an inductor according to the present invention has a main board having a first metal pattern made of a plurality of metal pattern pieces, a sub board having a second metal pattern made of a plurality of metal pattern pieces, and the main board. A metal pattern piece of the second metal pattern is connected in series to each of two input / output terminals formed on either the substrate or the sub-board and both ends of at least one metal pattern piece of the first metal pattern. The metal pattern piece of the first metal pattern, the metal pattern piece of the second metal pattern, and the bump between the input / output terminals as viewed from the upper surface of the main substrate. It is arranged in a spiral shape and is connected in a spiral shape along the spiral arrangement.
本発明のインダクタは、渦巻状に配置した一本のつながった螺旋状導体に電流を流すと、主基板の垂直方向に磁力線が形成され、さらにそれに加え、螺旋状導体によって渦巻状配置に沿った方向にも磁力線が形成することになる。これによって従来構造と較べて大きな磁力を生み出し、大きなインダクタンス値を得ることができる。さらに誘電体膜を介して螺旋状に配置されているものでないため、寄生容量が小さくなる。 In the inductor according to the present invention, when a current is passed through a single spiral conductor arranged in a spiral shape, magnetic lines of force are formed in the direction perpendicular to the main substrate, and in addition to that, the spiral conductors follow the spiral arrangement. Magnetic field lines are also formed in the direction. As a result, a large magnetic force can be generated compared to the conventional structure, and a large inductance value can be obtained. Furthermore, since it is not what is arrange | positioned spirally through a dielectric film, a parasitic capacitance becomes small.
本発明のインダクタは、螺旋状導体を主基板及び副基板それぞれに形成した金属パターン片をバンプにより接続することで、簡単に形成することができ、従来の積層基板による螺旋状導体の形成方法に較べて、非常に簡便であり、製造コストを低く抑えることができる。 The inductor according to the present invention can be easily formed by connecting the metal pattern pieces formed on the main substrate and the sub-substrate on each of the main board and the sub-board by bumps. Compared to this, it is very simple, and the manufacturing cost can be kept low.
本発明のインダクタは、チップインダクタの大きさを変えることなくインダクタンス値を大きくするため、導体線路を渦巻状パターンに沿って、螺旋構造にするものである。以下、詳細に説明する。 In the inductor of the present invention, the conductor line is formed in a spiral structure along the spiral pattern in order to increase the inductance value without changing the size of the chip inductor. Details will be described below.
図1は本発明の実施例に係るインダクタの斜視図である。図2は図1に示すインダクタの主基板1及びチップインダクタ2(副基板)の実装面(相互に接続する側)の平面図である。図2に示すように、主基板1上には、複数の金属パターン片を渦巻状に配置した第1の金属パターン3と、2つの入出力端子4を形成している。またチップインダクタ2の表面には、複数の金属パターン片が渦巻状に配置した第2の金属パターン5を形成している。また、第2の金属パターン5上には、主基板1上の第1の金属パターン3及び入出力端子4と接続するためのバンプ6を形成している。第1の金属パターン3、第2の金属パターン5及びバンプ6により構成される導体線路は、主基板1の上面から見ると、2つの入出力端子4の間に接続して渦巻状に配置されており、更にこの渦巻状配置に沿って螺旋構造を形成することになる。
FIG. 1 is a perspective view of an inductor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a mounting surface (a side to be connected to each other) of the
主基板1及びチップインダクタ2(副基板)の材質は、例えばアルミナまたはガラスなどからなる絶縁基板の他、表面に絶縁膜が形成された半導体基板などであってもよい。
The material of the
第1の金属パターン3は、例えば主基板1の表面に真空蒸着またはスパッタリングなどにより銅被膜を4.5μm程度の厚さに形成し、所望の形状にパターニングした後、さらにその表面に金メッキなどを施して形成することができる。
The
第2の金属パターン5は副基板上に第1の金属パターン3と同様に、副基板の表面に真空蒸着またはスパッタリングなどにより銅被膜を4.5μm程度の厚さに形成し、所望の形状にパターニングした後、さらにその表面に金メッキなどを施して形成する方法により形成できる。更に、第2の金属パターン5上にバンプ6を形成する。バンプ6の形成方法は、通常の半導体装置のバンプ電極の形成方法に従い、例えばバンプ形成予定領域を開口するようにホトレジストをパターニングし、開口内に金メッキを施すことにより形成できる。なおこの例では、バンプ6は第2の金属パターン5上に形成しているが、第1の金属パターン3上に形成しても良い。
The
主基板1とチップインダクタ2の接続は、いわゆるフリップチップ実装法により行うことができ、図2に点線で示した所定の位置に対向するように重ね、加熱や、必要により超音波を印加して、第1の金属パターン3および第2の金属パターン5がバンプ6を介して接続される。
The
図3は、図2に示した本発明の実施例であるインダクタの主基板1及びチップインダクタ2の具体的な寸法図を示す。渦巻形状は主基板上の第1の金属パターン3及びチップインダクタ2上の第2の金属パターン5が、共に線幅100μm、線間50μmとし、バンプ6の幅と高さを共に20μmとした。渦巻形状は図示するように800μm×800μmの範囲に形成し、バンプ6によって接合された渦巻状螺旋構造の導体を形成している。この渦巻状螺旋構造の導体を主基板1上面から見た寸法は、図4の従来例の渦巻状パターンと同じとし、その他金属パターンを形成する基板の大きさ、厚さ及び入出力端子の寸法等も従来例と同じに形成し、インダクタンス値を比較した。その結果、図4に示す従来例の場合が2.1nHであったのに対し、本発明のインダクタンス値は2.3nHとなり、単位面積当たりのインダクタンス値が大きくなることが確認された。なお、主基板1の誘電率は9.9、チップインダクタ2の誘電率は3.9とした。
FIG. 3 shows specific dimensions of the
図3に示す寸法は、従来例と本発明のインダクタンス値を比較するために示したものであり、高いインダクタンス値を得るために最適な寸法ではなく、所望のインダクタンス値を得るために、適宜変更する必要がある。 The dimensions shown in FIG. 3 are shown in order to compare the inductance values of the conventional example and the present invention, and are not optimal dimensions for obtaining a high inductance value, but are appropriately changed to obtain a desired inductance value. There is a need to.
1:主基板、2:チップインダクタ、3:第1の金属パターン、4:入出力端子、5:第2の金属パターン、6:バンプ
1: main substrate, 2: chip inductor, 3: first metal pattern, 4: input / output terminal, 5: second metal pattern, 6: bump
Claims (1)
複数の金属パターン片からなる第2の金属パターンを備える副基板と、
前記主基板あるいは前記副基板のいずれかに形成される2つの入出力端子と、
前記第1の金属パターンの少なくとも1つの金属パターン片の両端それぞれに前記第2の金属パターンの金属パターン片を直列に接続する少なくとも2つのバンプ電極とを備え、
前記入出力端子間に、前記第1の金属パターンの金属パターン片、前記第2の金属パターンの金属パターン片及び前記バンプが、前記主基板上面から見て渦巻状に配置されるとともに、該渦巻状の配置に沿って、螺旋状に接続していることを特徴とするインダクタ。
A main board comprising a first metal pattern comprising a plurality of metal pattern pieces;
A sub-board comprising a second metal pattern comprising a plurality of metal pattern pieces;
Two input / output terminals formed on either the main substrate or the sub-substrate;
And at least two bump electrodes for connecting the metal pattern pieces of the second metal pattern in series to both ends of at least one metal pattern piece of the first metal pattern,
Between the input / output terminals, the metal pattern piece of the first metal pattern, the metal pattern piece of the second metal pattern, and the bump are arranged in a spiral shape when viewed from the upper surface of the main substrate, and the spiral An inductor characterized by being connected in a spiral shape along an arrangement of the shape.
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- 2004-04-09 JP JP2004114899A patent/JP2005302907A/en active Pending
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