JP2005347782A - Lc parallel resonance circuit, multilayer substrate incorporating lc parallel resonance circuit, and their manufacturing process - Google Patents

Lc parallel resonance circuit, multilayer substrate incorporating lc parallel resonance circuit, and their manufacturing process Download PDF

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裕一 市川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small LC resonance circuit in which series resonance frequency can be set easily and the number of turns can be set substantially arbitrarily, and to provide its manufacturing process. <P>SOLUTION: The LC resonance circuit comprises a coil formed integrally with a multilayer substrate and including a winding part parallel with the multilayer substrate and a winding part perpendicular to the multilayer substrate, a capacitor formed integrally with the multilayer substrate and connected electrically in series with the coil. The coil and the capacitor are supported in the multilayer substrate, unit winding of the coil has a spiral pattern in the direction reverse to that of other adjacent unit winding when viewed from the same direction wherein a set of adjacent unit windings of the coil are interconnected at the forward ends or the ends of the spiral pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＣ直列共振回路及びその製造方法に関し、より詳しくは、コイルの巻き数および形成方向をほぼ任意に設定でき、且つ容量成分を積極的に付加しこれをコイルと直列で接続することにより、直列共振周波数を制御できる、多層基板内に形成される小型なＬＣ直列共振回路及びその製造方法に関する。該ＬＣ直列共振回路は、従来使用されてきたチップコンデンサの代替のみならず、該回路を内蔵したＬＣフィルタやＶＣＯなどの複合部品、多層基板、インターポーザが外面に積層される半導体チップにも好適に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、携帯電話など、高周波を利用した、高性能且つ小型の電気機器が広く使用されている。これらの機器には、不要な信号除去のため、インダクタ（コイル）とコンデンサを組み合わせた、いわゆる積層ＬＣフィルタが多数用いられている。
また、これらの高周波回路では、回路間の接続にカップリングコンデンサと呼ばれる、直流信号をカットし、高周波信号のみを通すコンデンサが使用されている。
【０００３】
さらに、デカップリングコンデンサと呼ばれる、使用周波数に対して低いインピーダンスを有するコンデンサも用いられている。デカップリングコンデンサは、高インピーダンスの部品を通過した信号をＧＮＤに落とす働きをしている。
【０００４】
これらコンデンサおよびコンデンサ含有部品の提案は多数行われている。コンデンサとしては、対向する導体間に誘電体を挟み込んだ形が基本構造であり、これを直列あるいは並列に接続することにより種々の構造が使用されている。コンデンサ含有部品としては、例えばＬＣフィルタの場合、特開平６−２０８３９号公報記載のように、螺旋構造を有するインダクタと、対向する電極を有するコンデンサとを全ての回路形成方向が基板平面と平行になるようにし、その外部に基板接続用の電極を設けたものが一般的である。しかしながらこれらの方法は、構造上必然的に大型となり、小型化は困難である。
【０００５】
同様にコンデンサとインダクタを組み合わせたものとして、ＶＣＯの提案も多い。構造としてはＬＣフィルタと同様であり、やはり小型化は困難である。
【０００６】
これら複合部品に関しては、広く用いられているセラミック製のものに加えて、近年プリント基板用材料などの有機素材を用いた提案も数多くなされている。しかしながら、構造および製法については、セラミックの場合と同様、螺旋構造を有するインダクタと、対向する電極を有するコンデンサとを全ての回路形成方向が基板平面と平行になるようにし、その外部に基板接続用の電極を設けたものについての提案しかなされていない。
【０００７】
一方、ビルドアップ工法など、近年の多層基板製造技術の発展に伴い、各種能動／受動基板を基板内部に作り込む、いわゆる部品内蔵基板が活発に研究されている。しかしながら、コンデンサを基板内に形成する方法に関しては、従来通り、対向する導体間に誘電体を挟み込む構造のもの以外の発表は未だない。
【０００８】
更に、インダクタやコンデンサ、抵抗などが形成されたＩＣも各種機器の心臓部として広く用いられている。ＩＣの回路は、一般的な基板以上の高周波回路であり、前述のようなフィルタ、コンデンサは必須であり、回路上に作り込まれている。しかしながら個々のコンデンサに関しては、従来通り、対向する導体間に誘電体を挟み込む構造のもの以外の発表は未だない。
【０００９】
本発明のＬＣ直列共振回路類似の発明として、例えば特開昭５８−２１８０７号公報には、本発明におけるコイル部分と類似の、基板平面と垂直方向にコイル状に回路が形成されたチップインダクタの提案がある。また、特開昭６２−１８９７０７号公報および特開平４−２３７１０６号公報には、本発明におけるコイル部分と類似の、基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成され、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されていることを特徴とするコイルを用いたインダクタ成分が提案されている。しかしながらこれらの提案では、積極的に容量成分を付与して直列共振周波数を制御する方法については全く言及がない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小型で、且つ直列共振周波数を容易に制御できる、チップコンデンサ、コンデンサ内蔵部品、コンデンサ内蔵基板およびコンデンサ内蔵ＩＣチップ用のコンデンサ成分として好適なＬＣ直列共振回路およびその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の特徴を有する本発明によって達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、多層基板と一体的に形成されるコイルであって、当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含むコイルと、当該多層基板と一体的に形成されるコンデンサであって、当該コイルと電気的に直列に接続されるコンデンサと、を有し、当該コイル及び当該コンデンサは、当該多層基板内に支持され、当該コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び当該コイルの互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、多層基板と一体的に形成されるコイルであって、当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含むコイルと、当該多層基板と一体的に形成されるコンデンサであって、当該コイルと電気的に直列に接続されるコンデンサと、当該コイルの内部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造と、を有し、当該コイル、当該コンデンサ及び当該芯構造は、当該多層基板内に支持されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の特徴に加えて、当該コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び当該コイルの互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コイルは、当該多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、当該多層基板に垂直な巻線部分が、当該絶縁層を介して隣接する当該導電層間を接続するバンプとして形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コイルは、ビルドアップ工法により、当該多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、当該多層基板に垂直な巻線部分が、当該絶縁層を通して隣接する当該導電層間を接続するビア或いはスルーホールとして形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該多層基板の絶縁層に有機素材を使用することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体にセラミックを使用することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体が焼成された高誘電セラミックからなることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体が高誘電セラミックの粉末或いはウイスカーを含有する有機素材からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の発明の特徴に加えて、当該高誘電セラミックが、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムの内の少なくとも一種を含有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路と、当該多層基板と、当該多層基板と一体的に形成され、当該多層基板内に支持された他の回路と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の多層基板内ＬＣ直列共振回路を含んでおり、半導体チップの外面に積層され、当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の発明の特徴に加えて、半導体チップの外面に積層され、当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、コンデンサを当該多層基板内に形成するステップと、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を当該多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、当該多層基板に平行なコイルの当該巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、当該コンデンサと当該コイルとが電気的に直列に接続されるように、それらの間を電気的に接続するステップと、
絶縁層を形成する当該ステップ、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップ、及び当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップの少なくともいずれかを、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分と当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分とで当該多層基板内に支持される所定のコイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を具備し、
当該所定のコイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び当該所定のコイルの互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、コンデンサを当該多層基板内に形成するステップと、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を当該多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、当該多層基板に平行なコイルの当該巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、当該コンデンサと当該コイルとが電気的に直列に接続されるように、それらの間を電気的に接続するステップと、柱状の磁性体からなる芯構造を当該コイルの内部に配置されるように形成するステップと、
絶縁層を形成する当該ステップ、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップ、及び当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップの少なくともいずれかを、当該多層基板に平行なコイルの巻線部分と当該多層基板に垂直なコイルの巻線部分とで当該多層基板内に支持される所定のコイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４又は１５に記載の発明の特徴に加えて、当該垂直接続部は当該絶縁層を介して隣接する当該導電層間を接続するバンプであることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７に記載の発明は、請求項１４又は１５に記載の発明の特徴に加えて、当該ステップの少なくともいずれかはビルドアップ工法によって実施され、及び
当該垂直接続部は当該絶縁層を通して隣接する当該導電層間を接続するビア或いはスルーホールであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１８に記載の発明は、請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該多層基板の絶縁層に有機素材を使用することを特徴とする。
【００２８】
請求項１９に記載の発明は、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体にセラミックを使用することを特徴とする。
【００２９】
請求項２０に記載の発明は、請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体が焼成された高誘電セラミックからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項２１に記載の発明は、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の発明の特徴に加えて、当該コンデンサを構成する誘電体が高誘電セラミックの粉末或いはウイスカーを含有する有機素材からなることを特徴とする。
【００３１】
請求項２２に記載の発明は、請求項２０又は２１に記載の発明の特徴に加えて、当該高誘電セラミックが、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムの内の少なくとも一種を含有することを特徴とする。
【００３２】
請求項２３に記載の発明は、請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを有し、当該多層基板と一体的に、当該多層基板内に支持される他の回路を形成するステップ、を更に有することを特徴とする。
【００３３】
請求項２４に記載の発明は、請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを含んでおり、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板は半導体ウェーハの外面に積層されるものであり、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板を当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップと、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板が積層された当該半導体ウェーハを半導体チップ単位に切り分けるステップと、を更に有することを特徴とする。
【００３４】
請求項２５に記載の発明は、請求項２３に記載の発明の特徴に加えて、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板は半導体ウェーハの外面に積層されるものであり、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板を当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップと、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板が積層された当該半導体ウェーハを半導体チップ単位に切り分けるステップと、を更に有することを特徴とする。
【００３５】
請求項２６に記載の発明は、請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを含んでおり、当該ＬＣ直列共振回路は半導体チップの外面に積層されるものであり、当該ＬＣ直列共振回路を当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップ、を更に有することを特徴とする。
【００３６】
請求項２７に記載の発明は、請求項２３に記載のＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法のステップを含んでおり、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板は半導体チップの外面に積層されるものであり、当該ＬＣ直列共振回路内蔵基板を当該半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップ、を更に有することを特徴とする。
【００３７】
なお、本明細書における先端及び末端の用語は、螺旋状のパターンのいずれか一端、ここでは最も内側の一端を基準にして、最も内側の端を先端、最も外側の端を末端と言うものとする。また、本明細書における平行、垂直などの位置関係を表わす用語は、幾何学的な厳密さまでは要求しておらず、実質的にそのような位置関係であれば足りるという程度の意味である。
【００３８】
本発明のＬＣ直列共振回路はその構造から明らかなように、積極的にインダクタ成分が付加されており、その大きさを自由に調整することができ、その結果、かかるＬＣ直列共振回路の直列共振周波数を簡便に制御する事が可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明していく。また、本発明のＬＣ直列共振回路を高周波回路などに使用する場合の利点についても説明する。これから本発明の第１の実施形態に係るＬＣ直列共振回路１００の構成について説明する。図１（ａ）は、ＬＣ直列共振回路１００の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路１００は、コイル１００ａ、コンデンサ１００ｃ、接続点１００ｆ及び１００ｇ、及び多層基板１００ｈから構成される。コイル１００ａは、多層基板における複数の絶縁層及び導電層のそれぞれの形成ステップにおいて導電層の一部として形成される、インダクタンスを与える構成要素である。コイル１００ａは、好適には、断面形状が四角形、円形等の導線の繰り返されるパターンである単位巻線１００ｂが、電気的に直列に連続して接続された形態で構成される。本明細書におけるコイル１００ａ及び単位巻線１００ｂの形態は、インダクタンスを与えるためのいかなる形態も広く含むものとする。好適には、コイル１００ａの多層基板に平行な巻線部分は、積層される導電層の一部として形成され、多層基板に垂直な巻線部分は、絶縁層を介して隣接する導電層間を接続するバンプ、ビア或いはスルーホールなどとして形成される。このようにしてコイル１００ａを形成することにより、ビルドアップ工法などの公知の多層基板（プリント基板）形成技術を利用して、多層基板の製造工程においてコイル１００ａを多層基板内に同時に形成することが可能となる。コイル１００ａは、多層基板１００ｈに平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含む。コンデンサ１００ｃは、対向する２枚の極板１００ｄと、それらに挟まれる誘電体１００ｅとから構成される。なお、コンデンサの容量をさらに増大させることが必要な場合には、一般の積層コンデンサで用いられているような、対向する櫛形の電極からなる極板と、その間に挟まれる多層の誘電体とから構成されるコンデンサであってもよい。極板１００ｄは、好適には、多層基板における複数の絶縁層及び導電層のそれぞれの形成ステップにおいて導電層の一部として形成される。誘電体１００ｅは、多層基板１００ｈを構成する絶縁材料と同じ材質でもよく、また、誘電率、費用、製造工程等を考慮して、多層基板１００ｈを構成する絶縁材料と異なる材質であってもよい。接続点１００ｆは、コイル１００ａの一端と極板１００ｄの一方とを電気的に接続する接点である。接続点１００ｇは、外部へと向かう配線と極板１００ｄの他方とを電気的に接続する接点である。このように接続すると、コンデンサ１００ｃとコイル１００ａとが電気的に直列に接続され、それらは併せてＬＣ直列共振回路を構成する。コイル１００ａの他端には、当該ＬＣ直列共振回路から外部へと向かう配線が接続される。多層基板１００ｈは、絶縁層を積層させて構成される基板である。なお、実際の多層基板１００ｈの形成ステップでは、絶縁層と導電層とが交互に積層させられる。そして、導電層の部分は前述のコイル１００ａの一部となり、他の絶縁層の部分は多層基板１００ｈとなる。なお、ＬＣ直列共振回路１００は、そのようなＬＣ直列共振回路を含む多層基板全体を意味するのではなく、多層基板内に保持されたことを特徴とする、そのようなＬＣ直列共振回路を意味する。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係るＬＣ直列共振回路１２０の構成について説明する。図１（ｂ）は、ＬＣ直列共振回路１２０の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路１２０は、ＬＣ直列共振回路１００において、コンデンサ１００ｃをコイル１００ａの外側に配置したような構造を有している。ＬＣ直列共振回路１２０の各構成要素は、ＬＣ直列共振回路１００において符号の数字部分を１００から１２０に替えた構成要素と対応している。なお、ＬＣ直列共振回路１００のように、コイル１００ａの内部にコンデンサ１００ｃが配置されるような構造では、集積度を上げて、全体の厚みを薄くしやすいという利点がある。また、単位巻線１００ｂの面積を大きくして、より大きいインダクタンスのコイル１００ａを形成しやすいという利点がある。一方、ＬＣ直列共振回路１２０のように、コイル１２０ａの外部にコンデンサ１２０ｃが配置されるような構造では、コイル１２０ｃの部分を積層するときの工程を単純にすることができるという利点がある。また、コンデンサ１２０ｃが多層基板１２０ｈの外面付近に位置するため、極板１２０ｃにレーザなどで穴あけなどのトリミングをしてその面積を調節することによって、静電容量を微調整することもできる。
【００４１】
その次に、本発明の第３の実施形態に係るＬＣ直列共振回路１４０の構成について説明する。図１（ｃ）は、ＬＣ直列共振回路１４０の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路１４０は、ＬＣ直列共振回路１２０において、磁性体１４０ｉをコイル１２０ａの内部に配置したような構造を有している。ＬＣ直列共振回路１４０の各構成要素は、ＬＣ直列共振回路１２０において符号の数字部分を１２０から１４０に替えた構成要素と対応している。このように、コイル１４０ａの内部に磁性体１４０ｉが配置されているため、コイル１４０ａのインダクタンスを大きくすることができるという利点がある。なお、本発明の第１の実施形態に係るＬＣ直列共振回路１００のコイル１００ａの内部に磁性体を配置したような構成も可能である。この場合、コンデンサの上側、下側、又は両側に磁性体を配置することができる。図１（ｄ）及び（ｅ）は、他のコイルの構造の例である。これらの例では、コイルの中心軸に平行又は直交する方向の巻線部分のみでコイルが構成されている。
【００４２】
更に次に、本発明の第４の実施形態に係るＬＣ直列共振回路２００の構成について説明する。図２（ａ）は、ＬＣ直列共振回路２００の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路２００は、コイル２００ａ、コンデンサ２００ｃ、接続点２００ｆ及び２００ｇ、及び多層基板２００ｈから構成される。それら構成要素の構造は、前述のＬＣ直列共振回路１００の場合とほぼ同じであり、符号も数字部分を「１００」から「２００」に替えただけである。ただし、コイル２００ａの単位巻線２００ｂは、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び互いに隣接する単位巻線同士は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において互いに接続される点で、コイル１００ａの構成と異なっている。コイル２００ａをそのように構成することによって、単位巻線内の巻数を１より大きくすることができ、かつ、コイル２００ａに電流が流されるとすべての単位巻線が同じ方向の磁界を発生するため、インダクタンスを大きくすることができる。このような構造のコイルを、コイル１００ａのような単層コイルと区別して、以下、多層コイルと称することにする。
【００４３】
更にその次に、本発明の第５の実施形態に係るＬＣ直列共振回路２２０の構成について説明する。図２（ｂ）は、ＬＣ直列共振回路２２０の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路２２０は、ＬＣ直列共振回路２００において、コンデンサ２００ｃをコイル２００ａの外側に配置したような構造を有している。ＬＣ直列共振回路２２０の各構成要素は、ＬＣ直列共振回路２００において符号の数字部分を２００から２２０に替えた構成要素と対応している。なお、ＬＣ直列共振回路２００のように、コイル２００ａの内部にコンデンサ２００ｃが配置されるような構造では、集積度を上げて、全体の厚みを薄くしやすいという利点がある。また、単位巻線２００ｂの磁界と鎖交する面積を大きくして、より大きいインダクタンスのコイル２００ａを形成しやすいという利点がある。一方、ＬＣ直列共振回路２２０のように、コイル２２０ａの外部にコンデンサ２２０ｃが配置されるような構造では、コイル２２０ｃの部分を積層するときの工程を単純にすることができ、また、より大きい極板面積のコンデンサ２２０ｃを選ぶことができるという利点がある。更に、前述のＬＣ直列共振回路１２０と同様に、コンデンサ２２０ｃの静電容量を微調整することもできる。
【００４４】
また更にその次に、本発明の第６の実施形態に係るＬＣ直列共振回路２４０の構成について説明する。図２（ｃ）は、ＬＣ直列共振回路２４０の概略構成を示す斜視概念図である。ＬＣ直列共振回路２４０は、ＬＣ直列共振回路２２０において、磁性体２４０ｉをコイル２２０ａの内部に配置したような構造を有している。ＬＣ直列共振回路２４０の各構成要素は、ＬＣ直列共振回路２２０において符号の数字部分を２２０から２４０に替えた構成要素と対応している。このように、コイル２４０ａの内部に磁性体２４０ｉが配置されているため、コイル２４０ａのインダクタンスを大きくすることができるという利点がある。なお、本発明の第４の実施形態に係るＬＣ直列共振回路２００のコイル２００ａの内部に磁性体を配置したような構成も可能である。この場合、コンデンサの上側、下側、又は両側に磁性体を配置することができる。
【００４５】
これからＬＣ直列共振回路１００、１２０、１４０、２００、２２０及び２４０の動作について説明する。多層基板１００ｈ、１２０ｈ、１４０ｈ、２００ｈ、２２０ｈ又は２４０ｈは、モノリシックＩＣなどを構成する半導体チップをその上にマウントするインタポーザとして使用すると好適である。また、多層基板１００ｈ、１２０ｈ、１４０ｈ、２００ｈ、２２０ｈ又は２４０ｈは、他の回路素子をその内部に形成又は外部にマウントすることができ、そのような他の回路素子とＬＣ直列共振回路１００、１２０、１４０、２００、２２０又は２４０とで構成される回路の機能を、半導体チップ自身の機能に付加した半導体パッケージを構成することが可能になる。このような半導体パッケージにおいて、ＬＣ直列共振回路１００、１２０、１４０、２００、２２０又は２４０の直列共振周波数を自由に制御することができると、半導体パッケージの特性を柔軟に設定することができるようになる。本発明では、コンデンサの構成（極板面積、極板間距離、誘電体の誘電率など）を変化させることによって静電容量を変化させ、直列共振周波数の低下の程度を制御することができる。すなわち、コイル部分は共通のまま直列共振周波数を簡便に制御できる。更に、コイルの伸長方向の調節により、巻き数を簡便且つほぼ任意に設定でき、インダクタンスを変化させることができる。また、単位巻線が磁界と鎖交する面積を全体的あるいは部分的に調節することによってもインダクタンスを柔軟に設定できる。このように、コンデンサの静電容量及びコイルのインダクタンスを簡便かつ自由に変化させることができるため、直列共振周波数を簡便かつ自由に設定することができる。これにより、外部の回路からＬＣ直列共振回路に交流電圧が印加されたときに、電流を通過させたり、阻止したりする周波数帯及びその程度を柔軟に設定することができる。
【００４６】
まず、回路間の接続に用いられ、直流信号のカット、及び高周波信号の通過を担うカップリングコンデンサの代替につき記す。後述するが、本発明のＬＣ直列共振回路では、インダクタ成分を簡便に、ほぼ任意に付与できることから直列共振周波数の制御が容易である。したがって、カップリングコンデンサの効果に加え、必要な周波数領域のみを通過させる、いわゆるバンドパスフィルタの効果を発現させることができる。
【００４７】
次にデカップリングコンデンサ、すなわち、高インピーダンスの信号をＧＮＤに落とす役割を担っているコンデンサへの応用につき記す。インダクタ成分の調整により、使用周波数にあわせた直列共振周波数を有する本発明のＬＣ直列共振回路をデカップリングコンデンサの代わりに用いると、目的とする、使用周波数帯の信号をより確実にＧＮＤに落とすことが可能である。
【００４８】
本発明のＬＣ直列共振回路は、積極的にコイル状の回路が付加されている。このような構造をとることにより、直列共振周波数を制御することができる。すなわち、コンデンサ部分は共通のまま直列共振周波数の制御をすることも、コイル状部分はそのままで制御することもいずれも可能である。更に、コイル状回路部分は巻き数および長さの調節によりインダクタ成分をほぼ任意に設定できる。
【００４９】
次に、本発明のＬＣ直列共振回路１００、１２０、２００及び２２０の製造方法について、従来技術と比較した利点と共に説明する。このような構造を形成するには、基板平面と垂直な方向に形成されるパターン（コイル状回路）と、平行な方向に形成されるパターン（コンデンサ状回路）の両方を一括で行う方法が必要となる。従来広く用いられてきたコイルの形成方法、すなわち、基板平面と平行な方向に螺旋状パターンを形成する、と言う方法では、基板平面と垂直な方向にコンデンサ成分を形成するために座ぐりなどの複雑な工程が必要になり、事実上不可能である。
【００５０】
これに対して本発明では、基板平面と平行に絶縁層の形成、穴開けおよび導体パターンの形成を順次行うことにより、基板平面と平行にコイルの一部分を形成し、これを繰り返して電気的接続をすることにより、基板平面と垂直な面上にそれぞれ単位巻線を有するコイル状回路を螺旋状に形成することができる。必要に応じて、同様の方法により隣接する単位巻線が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において互いに電気的に接続されたコイルを形成できる。これらコイルの作成時に、あわせて基板平面と平行な面上にコンデンサを形成することにより、一括で基板平面と垂直方向および平面方向両方に広がりを持つ回路を一体的に形成できる。
【００５１】
また、本発明の方法を用いれば、所望の巻き数のコイルを簡便に得ることができる。従来の、基板平面と平行な面に螺旋パターンを形成する方法では、巻き数を増やすには積層数を増やす必要が生じ、大きなコストアップとなるが、本発明の方法では積層数はそのままでコイルの伸長方向に伸ばすだけでよく、コストアップは少ない。
【００５２】
更に、ノイズ対策の点からも有利である。従来の基板平面と平行な面上にスパイラルパターンを形成する方法では、主たる磁力線が基板平面と垂直方向に生じ、配線の上部又は下部にある部分に悪影響を及ぼす。例えば近年一般化した高周波領域で使用されるＩＣでは非常に大きな問題となっており、スパイラルパターンとトランジスタの距離をできるだけ大きく取るなどの方法でこの問題を回避している。この点で従来の基板平面と平行な面上にスパイラルパターンを形成する方法は設計の自由度が非常に小さい。これに対して本発明の方法により形成されたコイルは、主たる磁力線は基板と平行方向に生じるため、トランジスタの形成されている基板に垂直な方向には影響が少ない。したがって、設計の自由度が非常に高くなる。更に、本発明の方法では、コイルの伸長方向を基板平面内の任意の方向に設定できるため、必要に応じてどの方向にも同一プロセスでコイルを形成することが可能である。
【００５３】
本発明のＬＣ直列共振回路の製造方法につき、以下具体的に図面を用いて説明する。本発明のＬＣ直列共振回路の典型的な実施形態に係る図として、図１，図２を示す。図１は単層コイル、図２は多層コイルにコンデンサのパターンを付与した実施形態である。
【００５４】
これから図１（ａ）に示した、単層コイルを用いたＬＣ直列共振回路１００を有機材料を絶縁体として用いて製造する場合につき説明する。まず、図３に示すような、絶縁体１ｈに、後でコイルの一部となるスルーホール１ａと、両面にコンデンサの極板１ｃとが形成されたコア基板１を用意する。２つの極板１ｄは誘電体１ｅを挟んでおり、それらでコンデンサ１ｃを構成する。極板１ｄのそれぞれには、外部の回路との配線が接続される接続点１ｆ及び１ｇを形成する。コア基板１としては公知慣用の有機素材を絶縁体１ｈとして用いた銅張積層板を用いることができ、絶縁体１ｈには、例えばガラスエポキシ樹脂、ビスマレイミドートリアジン基板あるいは、誘電特性に優れたポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などを用いることができる。極板１ｂ間の誘電体１ｅとして、絶縁体１ｈと同じ材料を使用することもできるが、誘電体１ｅの部分をチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの高誘電フィラーを上述した有機素材に配合することにより、高容量でかつ誘電損失の少ないコンデンサ層を得ることができる。特に、シアネートエステルとエポキシ樹脂からなる高誘電材料は、高誘電性フィラーを高充填することができ、高容量のコンデンサ材料として好適である。また、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの高誘電性セラミックを主成分とするセラミックを焼成することにより誘電体１ｅを形成し、さらにその両面に極板１ｂを形成したコア基板１を使用することによって、小型で高容量のコンデンサを得ることが可能となる。スルーホール１ａの穴あけはドリルあるいは炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーなどの広く用いられている方法で行うことができる。導体のパターニングは、サブトラクティブ法、アディティブ法など、公知慣用の方法で行うことができる。
【００５５】
続いて、コア基板１の両面に最外層を図４のように積層・形成する。絶縁層１ｉの材料、穴開け方法、導体のパターニング方法、層間の電気的接続法としてはコア基板１と同様の材料、方法が使用できる。
【００５６】
最外層の積層・形成は、内層材に対し、両面に絶縁層１ｉ、その外側に更に導電層を作成し、パターニングおよび電気的接続を行えばよい。いくつかの方法につき具体的に例を挙げて説明する。
【００５７】
いわゆるビルドアップ法による場合につき説明する。上記内層材からなる基板に絶縁層を形成する。絶縁層としてはガラスエポキシ系あるいはアラミド樹脂系などのプリプレグ、液状あるいはフィルム状の熱可塑あるいは熱硬化性の樹脂組成物あるいは一般的に樹脂付き銅箔と呼ばれる、銅箔と絶縁樹脂層を一体化したものなどが使用できる。
【００５８】
絶縁層の形成は例えば以下のように行われる。図５（ａ）に示すように、上記コア基板１両面にプリプレグ２、パターン化されていない銅箔３、あるいは図５（ｂ）に示すように樹脂付き銅箔４を配置し、図６に示すように積層プレス法によりこれらを一括で積層、硬化させ、絶縁層と導電層を一体化したものを作成する。あるいは、図８に示すように、上記コア基板１上に液状の組成物をスクリーン印刷、カーテンコート、スプレーコートなどの公知慣用の方法で塗布し、ＵＶ、電子線、熱などで硬化させる。あるいは上記基板上にフィルム状の組成物をロール、ラミネートなどの方法で貼り付け、所定の方法にて硬化させ、絶縁層５を得る。
【００５９】
続いてビアを形成する。上記の方法で得られた基板の所定の位置にドリル、レーザーなどを用いてビア６を形成する。図８（ａ）は絶縁層および導電層としてプリプレグ７と銅箔８を用いた場合、同様に図８（ｂ）は樹脂付き銅箔９、図８（ｃ）は液状あるいはフィルム状の熱可塑あるいは熱硬化性の樹脂組成物１０を用いた場合について記したものである。プリプレグ類あるいは樹脂付き銅箔を用いて絶縁層と共に導電層も形成した場合に、ブラインドビアの形成に広く用いられている炭酸ガスレーザーを用いる場合には、必要に応じてあらかじめ所定の位置の導電体をエッチングで除く、いわゆるマスク加工を施してもよい。
【００６０】
プリプレグ類あるいは樹脂付き銅箔を用いて絶縁層と共に導電層も形成した場合は、例えば図９（ａ）に示すようにビアに銀、銅などの導電性粉末を配合した導電性ペースト１１を印刷、ディスペンスなどの方法で埋め込み、所定の方法で硬化させる。あるいは、図９（ｂ）に示すように通常のスルーホールメッキすなわちビア内にメッキ触媒を付与したのちに無電解メッキを行い、続いて電解メッキを行う方法によってメッキ層１２を形成する方法によっても電気的接続は達成される。液状もしくはフィルム状の組成物を用いて絶縁層を形成した場合は、図９（ｃ）に示すように、例えば銅箔１３をプレスし、絶縁層の外側に導電層を形成し、所定の位置をマスク加工した後、ブラインドビアを導電性ペースト１１あるいはメッキ層１２により導電化し接続する。この場合、先にブラインドビアの導電化を行っても良い。また、図９（ｄ）に示すように、絶縁層、ブラインドビアが形成された基板に触媒を付与し、無電解メッキ処理し、続いて必要に応じて電解メッキ処理することによって導電層１４の形成とブラインドビアの導電化を一括で行うこともできる。この場合、ブラインドビアの導電化は導電性ペーストによっても行うことができる。次に、図９（ｅ）に示すように、銅箔３、８、又は１３あるいは導電層１４をパターニングし、コイルを形成させる。
【００６１】
あるいは以下の方法により、絶縁層と導電層、電気的接続を一括で行うこともできる。すなわち、図１０に示すように、コア基板１上所定の場所に導電性ペーストなどを用いて先端のとがった導電性バンプ１５を形成した後、プリプレグ２と銅箔３（図１０（ａ））、あるいはフィルム状の絶縁体５と銅箔３（図１０（ｂ））、または樹脂付き銅箔４を配置した後にプレス加工を行うこと（図１０（ｃ））によりとがった導電性バンプ１５が絶縁層を貫通し、導電層との接続を実現する。
【００６２】
なお、メッキにより接続されたスルーホール基板を用い、上記の液状あるいはフィルム状の絶縁材料を使用する場合、あるいは一旦ビルドアップ法により形成したブラインドビアのある絶縁層上に更に積層する場合には、穴埋め用のインキあるいはメッキ処理によりスルーホールあるいはブラインドビアを埋め、表面を平滑化してもよい。
【００６３】
あるいは、以下の方法により一括に積層させることもできる。絶縁層としてガラスエポキシ系のプリプレグを用いた４層構造の場合につき説明する。すなわち、図１１に示すように、銅張片面ガラスエポキシ基板の基材１６側の所定の位置をレーザーなどを用いて穴開け加工する。続いて、銅箔１７を電極として電気メッキを行い、生じた穴をメッキ１８で充填する。その上に、低融点の金属バンプ１９を引き続きメッキ法により作成する。銅箔１７は図１２に示すように所定のパターンにエッチング加工する。バンプ側には絶縁層に用いるものと同様の組成物２０を薄く塗布し、半硬化させておく。この片面基板から製造されたものは最外層すなわち第１層および第４層となる。
【００６４】
続いて、図１３に示すように、コア基板１と図１３の最外層を位置あわせし、プレス加工することにより半硬化させた組成物はバンプ部から除かれ、層間の絶縁層を形成すると同時にバンプ部は内層の導電体と電気的に接続され、４層構造を有するＬＣ直列共振回路が製造される。この方法を応用することにより、更なる多層化も容易に行うことができる。
【００６５】
図１（ｂ）に示した、コイル１２０ａの外部にコンデンサ１２０ｃが配置された単層コイルを用いたＬＣ直列共振回路１２０も、上述のＬＣ直列共振回路１００の製造方法と同様の工程を、その構成に合わせてそれぞれ適切に実施することによって製造することができる。この場合、ＬＣ直列共振回路１２０の製造工程は、多層基板１２０ｈを構成する１つの層を初期材料として、或いはコンデンサ１２０ｃを初期材料として開始すると好適である。
【００６６】
コイルの内部に磁性体が形成される実施形態については、磁性体がコイルの内部に配置されることになるように、多層基板の積層工程において磁性体を配置する。これによって、コイルの内部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を形成することができる。
【００６７】
螺旋状のパターンをより密にしたい場合は、更なる多層化が必要となる。上記のいずれの方法を用いても、更なる多層化が可能である。すなわち、絶縁層の付与、導電層の付与、導電層間の電気的接続（スルーホールの形成及び導電材料の封入、バンプの接触など）、及び導電層のパターニングの一連のステップを繰り返すことによって、多層化することができる。この際、各層におけるスルーホールの位置、及び導電層のパターンは、好適には、図２（ａ）に示すようなコイル２００ａ又は図２（ｂ）に示すようなコイル２２０ａが形成されるように構成する。
【００６８】
これらの方法を応用することにより、図２（ａ）及び（ｂ）に示した多層コイルを含んだＬＣ直列共振回路も容易に製造できる。
【００６９】
また、上記の各種の積層方法で各種基板を製造する際、所定の位置で上記方法を応用すれば、本発明のＬＣ直列共振回路を含有するＬＣ直列共振回路内蔵部品、ＬＣ直列共振回路内蔵基板も容易に製造できる。
【００７０】
上述のいずれのＬＣ直列共振回路においても、セラミック材料を絶縁材料に用いることができる。その場合も、基本的には有機材料と同様の工程すなわち、各層にコイルの一部分およびコンデンサ様パターンを形成し、これを積層する事により製造できる。従来から行われている方法である、グリーンシートへの穴開け、導電ペーストによる穴埋めおよびパターン印刷、積層、焼成を順次行うことにより本発明の多層基板内ＬＣ直列共振回路は形成できる。先に述べたように、コンデンサを構成する絶縁層のみにセラミック材料を使用し、その他の部分には有機材料を使用することも可能である。
【００７１】
また、上述のいずれのＬＣ直列共振回路も、他の回路、例えば、ＩＣ、メモリ、抵抗器又は高周波素子のような回路を、一体的に多層基板内に形成して、ＬＣ直列共振回路内蔵多層基板とすることができる。そのような他の回路は、ＬＣ直列共振回路と電気的に接続されていてもよく、また、直接には接続されていなくてもよい。このＬＣ直列共振回路内蔵多層基板は、ＬＣ直列共振回路と一体的に形成されるため、同様の製造工程で簡単に製造でき、また、素子の集積度を向上させることができるという利点がある。
【００７２】
更に、上述のいずれのＬＣ直列共振回路或いはＬＣ直列共振回路内蔵多層基板についても、モノリシックＩＣなどを構成する半導体チップ上に形成することができる。このような構成にすることにより、半導体パッケージ内にＬＣ直列共振回路などの素子を高い集積度で組み込むことができる。これから、半導体基板上に、基板平面と垂直な面上に単位巻線を有するコイルと、基板平面と平行にコンデンサ様パターンを形成する過程を以下に示す。典型例として、トランジスタを形成し、更にタングステンなどで電極部を形成したシリコンウェハの上層いわゆる電極配線層に、図１（ａ）のＬＣ直列共振回路１００を形成する例を示す。この方法を応用することにより、ターン数、列（層）数、形成方向などは任意に設定可能である。なお半導体は、シリコンに限られることはなく、ガリウムひ素などの任意の公知の半導体材料を使用することができる。
【００７３】
まず、図１４に示すように、トランジスタ、電極部を形成したシリコンウェハ２１上に、最下層の絶縁層２２を形成する。ＣＶＤなどの気相法を用いてシリコン酸化膜を形成するか、近年注目されているポリイミド、ベンゾシクロブテンなどの有機素材をスピンコート後にポストベークする事によって形成できる。続いて、図１５に示すように必要な箇所に各種レーザーを用いて穴２３の穴開けを行う。穴２３は、半導体ウェーハ２１の特定の箇所又は下層の電極部との電気的接続を行う箇所である。続いて、図１６に示すように、導電性パターン２４を形成する。一般的に用いられている、アルミニウムのスパッタリング、あるいは銅の層をＣＶＤなどの気相法、あるいはメッキ法などの湿式法を用いて形成する。ついで露光、エッチングしてパターニングする。この場合、先にパターニングしたレジスト層を形成した後に導電化を行っても良い。この工程で、図１５に示した工程で穴開けされた穴２３も導電化され、第１層と第２層の電気的接続がなされる。なお、露光工程の前には通常、物理的な研磨、あるいはＣＭＰ法と呼ばれる化学的研磨と物理的研磨を組み合わせた方法などにより、表面を平坦化する。
【００７４】
次に、図１７のように、第２の絶縁層２５を形成する。ついで、図１８のように、再び穴開け、導体パターン形成により第２の導電性パターン２６を形成する。この際、コンデンサ状パターンも同時に形成できる。ついで図１９のように第３の絶縁層２７を前述の方法により形成し、穴開け、導電化、パターニングを施し、第３の導電性パターン２８を形成すると共に第２層、第３層の導通を取る。
【００７５】
以後、この操作を繰り返し、図１９のように第４の絶縁層２９を形成した後、穴開け、導電化、パターニングを行って、第４の導電性パターン３０を形成する。この段階で、図１に示すようなＬＣ直列共振回路が半導体上に形成できる。この操作を応用すれば、ターン数の増減、列（層）数の増減、異なる伸長方向を有する複数のコイルの形成などが簡便に行える。
【００７６】
絶縁層形成、穴開け後に導電層を形成すると共に線間の電気的接続を行う際、図２１に示すように、穴部分（ビアホール）３１を導電体３２で充填すると、図２２にコイル断面を示すように、一般的にスタックトビアと呼ばれる構造すなわち充填されたビアホール上に再びビアホールのある構造を形成でき、コイルの辺を直線にすることができる。
【００７７】
また、一般的に行われている方法、すなわち、ビアホールを導電体で充填しない方法では、スタックトビア構造は形成できない。その際、製造されたコイルは、図２３に示すような、ビアホール接続部が階段状となった断面を有する。このような構造となっても、特に高周波領域で使用する場合には実用上問題ない。
【００７８】
シリコンウェーハ２１上の多層基板内に所望のＬＣ直列共振回路が形成された後に、そのシリコンウェーハ２１とＬＣ直列共振回路を含む多層基板とを半導体チップ単位に切り分ける。
【００７９】
なお、シリコンウェーハ２１にＬＣ直列共振回路又はそれを内蔵する多層基板を積層させる前に、シリコンウェーハ２１をチップ単位に切り分けておくこともできる。この場合、あらかじめ切り分けた半導体チップの外面に、上記の工程と同様にして、ＬＣ直列共振回路又はそれを内蔵する多層基板を積層させるとよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の方法により製造されたＬＣ直列共振回路は、インダクタ（コイル）パターンにコンデンサ様パターンを付加することにより、従来のものに比べて直列共振周波数が容易に制御でき、小型ながら広い用途に使用できる。また、自由にコイルの巻き数、コイルの伸長方向を設定でき、設計の自由度が飛躍的に向上する。更に、ノイズ対策にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図であり、（ｂ）は本発明の第２の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図であり、（ｃ）は本発明の第３の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図であり、（ｄ）及び（ｅ）は、他のコイルの構造の例を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の第４の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図であり、（ｂ）は本発明の第５の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図であり、（ｃ）は本発明の第６の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の斜視概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製造初段階の斜視概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の製法の一例を示す斜視概念図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路のICチップ上への製造初段階の断面図である。
【図１５】ビア形成の説明のための断面図である。
【図１６】回路形成のための導電パターン形成の説明のための断面図である。
【図１７】第２の絶縁層形成の説明のための断面図である。
【図１８】第２の導電パターン形成の説明のための断面図である。
【図１９】第３層形成の説明のための断面図である。
【図２０】ＩＣチップ上に形成された本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の断面概念図である。
【図２１】ビアの断面概念図である。
【図２２】ＩＣチップ上に形成された本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の一例を示す断面概念図である。
【図２３】ＩＣチップ上に形成された本発明の第１の実施形態にかかるＬＣ直列共振回路の一例を示す断面概念図である。
【符号の説明】
１ コア基板
１ａ スルーホール
１ｂ コイル
１ｃ コンデンサ
１ｄ 極板
１ｅ 誘電体
１ｆ 接続点
１ｇ 接続点
１ｈ 絶縁体
１ｉ 絶縁層
２ プリプレグ
３ 銅箔
４ 樹脂付き銅箔
５ 絶縁層
６ ビア
７ プリプレグ
８ 銅箔
９ 銅箔
１０ 樹脂組成物
１１ 導電性ペースト
１２ メッキ層
１３ 銅箔
１４ 導電層
１５ 導電性バンプ
１６ 基材
１７ 銅箔
１８ メッキ
１９ 金属バンプ
２０ 組成物
２１ シリコンウェハ
２２ 絶縁層
２３ 穴
２４ 導電性パターン
２５ 第２の絶縁層
２６ 第２の導電性パターン
２７ 第３の絶縁層
２８ 第３の導電性パターン
２９ 第４の絶縁層
３０ 第４の導電性パターン
３１ ビア
３２ 導電体
１００ ＬＣ直列共振回路（単層コイル）
１００ａ コイル
１００ｂ 単位巻線
１００ｃ コンデンサ
１００ｄ 極板
１００ｅ 誘電体
１００ｆ 接続点
１００ｇ 接続点
１００ｈ 多層基板
１２０ ＬＣ直列共振回路（単層コイル）
１２０ａ コイル
１２０ｂ 単位巻線
１２０ｃ コンデンサ
１２０ｄ 極板
１２０ｅ 誘電体
１２０ｆ 接続点
１２０ｇ 接続点
１２０ｈ 多層基板
１４０ ＬＣ直列共振回路（単層コイル）
１４０ａ コイル
１４０ｂ 単位巻線
１４０ｃ コンデンサ
１４０ｄ 極板
１４０ｅ 誘電体
１４０ｆ 接続点
１４０ｇ 接続点
１４０ｈ 多層基板
１４０ｉ 磁性体
２００ ＬＣ直列共振回路（多層コイル）
２００ａ コイル
２００ｂ 単位巻線
２００ｃ コンデンサ
２００ｄ 極板
２００ｅ 誘電体
２００ｆ 接続点
２００ｇ 接続点
２００ｈ 多層基板
２２０ ＬＣ直列共振回路（多層コイル）
２２０ａ コイル
２２０ｂ 単位巻線
２２０ｃ コンデンサ
２２０ｄ 極板
２２０ｅ 誘電体
２２０ｆ 接続点
２２０ｇ 接続点
２２０ｈ 多層基板
２４０ ＬＣ直列共振回路（単層コイル）
２４０ａ コイル
２４０ｂ 単位巻線
２４０ｃ コンデンサ
２４０ｄ 極板
２４０ｅ 誘電体
２４０ｆ 接続点
２４０ｇ 接続点
２４０ｈ 多層基板
２４０ｉ 磁性体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an LC series resonance circuit and a method for manufacturing the same, and more specifically, the number of windings and the forming direction of a coil can be set almost arbitrarily, and a capacitive component is positively added and connected in series with the coil. The present invention relates to a small LC series resonance circuit formed in a multilayer substrate and a method for manufacturing the same, which can control the series resonance frequency. The LC series resonance circuit is suitable not only for the replacement of a chip capacitor conventionally used, but also for a semiconductor chip in which a composite part such as an LC filter or VCO incorporating the circuit, a multilayer substrate, and an interposer are laminated on the outer surface. Available.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-performance and small-sized electric devices using high frequencies such as personal computers and mobile phones have been widely used. In these devices, a large number of so-called multilayer LC filters in which inductors (coils) and capacitors are combined are used to remove unnecessary signals.
In these high-frequency circuits, a capacitor called a coupling capacitor that cuts a DC signal and passes only the high-frequency signal is used for connection between the circuits.
[0003]
Furthermore, a capacitor called a decoupling capacitor having a low impedance with respect to the operating frequency is also used. The decoupling capacitor serves to drop the signal that has passed through the high impedance component to GND.
[0004]
Many proposals for these capacitors and capacitor-containing parts have been made. A capacitor has a basic structure in which a dielectric is sandwiched between opposing conductors, and various structures are used by connecting them in series or in parallel. As a capacitor-containing component, for example, in the case of an LC filter, as described in JP-A-6-20839, an inductor having a spiral structure and a capacitor having opposed electrodes are all parallel to the substrate plane. In general, an electrode for connecting a substrate is provided on the outside. However, these methods are inevitably large in size and are difficult to downsize.
[0005]
Similarly, there are many proposals for a VCO as a combination of a capacitor and an inductor. The structure is the same as that of the LC filter, and downsizing is difficult.
[0006]
Regarding these composite parts, in addition to widely used ceramic ones, many proposals using organic materials such as printed circuit board materials have been made in recent years. However, with regard to the structure and manufacturing method, as in the case of ceramic, an inductor having a spiral structure and a capacitor having opposing electrodes are arranged so that all circuit formation directions are parallel to the substrate plane, and are connected to the outside of the substrate. Only proposals have been made on the provision of these electrodes.
[0007]
On the other hand, with the recent development of multilayer substrate manufacturing technology such as a build-up method, a so-called component-embedded substrate in which various active / passive substrates are formed inside the substrate has been actively researched. However, regarding the method of forming the capacitor in the substrate, there has been no announcement other than the conventional structure in which a dielectric is sandwiched between opposing conductors.
[0008]
Furthermore, ICs formed with inductors, capacitors, resistors, etc. are also widely used as the heart of various devices. The circuit of the IC is a high-frequency circuit that is higher than a general substrate, and the above-described filter and capacitor are essential and are built on the circuit. However, as for individual capacitors, there are no announcements other than those having a structure in which a dielectric is sandwiched between opposing conductors as in the past.
[0009]
As an invention similar to the LC series resonance circuit of the present invention, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-21807 discloses a chip inductor having a circuit formed in a coil shape in a direction perpendicular to the substrate plane, similar to the coil portion in the present invention. I have a suggestion. Further, in JP-A-62-189707 and JP-A-4-237106, a coil having a circuit surface in a direction perpendicular to the substrate plane, similar to the coil portion in the present invention, is formed in a multi-layered spiral shape, An inductor using a coil, wherein adjacent circuits through an insulating layer have spiral patterns wound in opposite directions when viewed from the same direction and are electrically connected to each other Ingredients have been proposed. However, in these proposals, there is no mention of a method of controlling the series resonance frequency by positively applying a capacitive component.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides an LC series resonance circuit suitable as a capacitor component for a chip capacitor, a capacitor built-in component, a capacitor built-in substrate, and a capacitor built-in IC chip, and a method for manufacturing the same, which are small and can easily control the series resonance frequency It is a problem.
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention having the following features. That is, the invention according to claim 1 is a coil integrally formed with a multilayer substrate, the coil including a winding portion parallel to the multilayer substrate and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate, A capacitor integrally formed with the multilayer substrate, the capacitor being electrically connected in series with the coil, the coil and the capacitor being supported in the multilayer substrate, Each unit winding has a spiral pattern that swirls in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and the set of unit windings adjacent to each other in the coil It is characterized by being alternately connected at the front ends or the end portions of the spiral pattern.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a coil integrally formed with a multilayer substrate, the coil including a winding portion parallel to the multilayer substrate and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate, and the multilayer substrate A capacitor that is integrally formed with the coil, and a core structure made of a columnar magnetic body that penetrates the inside of the coil, the coil, The capacitor and the core structure are supported in the multilayer substrate.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the features of the second aspect of the invention, the unit windings of the coil pivot in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings. Each set of unit windings adjacent to each other of the spiral pattern is alternately connected at the tips or ends of the spiral pattern.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the features of the first aspect of the present invention, the coil includes a conductive layer in which winding portions parallel to the multilayer substrate are stacked. A winding portion formed as a part and perpendicular to the multilayer substrate is formed as a bump connecting the conductive layers adjacent to each other through the insulating layer.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the features of the first aspect of the present invention, in addition to the feature of the first aspect of the present invention, the coil has a winding portion parallel to the multilayer substrate laminated by a buildup method. A winding portion that is formed as a part of the conductive layer and is perpendicular to the multilayer substrate is formed as a via or a through hole that connects the adjacent conductive layers through the insulating layer.
[0015]
The invention described in claim 6 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in any one of claims 1 to 5, an organic material is used for the insulating layer of the multilayer substrate.
[0016]
The invention described in claim 7 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in any one of claims 1 to 6, a ceramic is used for a dielectric constituting the capacitor.
[0017]
The invention described in claim 8 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in any one of claims 1 to 7, the dielectric constituting the capacitor is made of a fired high dielectric ceramic. .
[0018]
According to a ninth aspect of the invention, in addition to the features of the first aspect of the invention, the dielectric constituting the capacitor is made of an organic material containing a high dielectric ceramic powder or whisker. It is characterized by becoming.
[0019]
The invention described in claim 10 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in claim 8 or 9, the high dielectric ceramic contains at least one of barium titanate and strontium titanate. .
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, the LC series resonance circuit according to any one of the first to tenth aspects, the multilayer substrate, and the multilayer substrate are integrally formed and supported in the multilayer substrate. And another circuit.
[0021]
The invention described in claim 12 includes the LC series resonance circuit in the multilayer substrate according to any one of claims 1 to 10, and is laminated on an outer surface of the semiconductor chip, and a specific portion of the semiconductor chip and It is characterized by being electrically connected between.
[0022]
The invention described in claim 13 is characterized in that, in addition to the feature of the invention described in claim 11, it is laminated on the outer surface of the semiconductor chip and is electrically connected to a specific portion of the semiconductor chip. And
[0023]
According to a fourteenth aspect of the present invention, at least one of a step of forming one insulating layer constituting the multilayer substrate, a step of forming a capacitor in the multilayer substrate, and a winding portion of a coil parallel to the multilayer substrate. Forming a portion on the insulating layer in the multilayer substrate, and forming a vertical connection portion for electrically connecting at least part of the winding portions of the coil parallel to the multilayer substrate between the insulating layers, Forming at least a part of a winding portion of a coil perpendicular to the multilayer substrate, and electrically connecting the capacitor and the coil so that the capacitor and the coil are electrically connected in series. When,
The step of forming an insulating layer, the step of forming at least a part of a coil winding portion parallel to the multilayer substrate, and the step of forming at least a part of a coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate Until at least one of the coil winding portion parallel to the multilayer substrate and the coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate forms a predetermined coil supported in the multilayer substrate. Repeating appropriately for the portion of the multilayer substrate formed in
The unit winding of the predetermined coil has a spiral pattern that swirls in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and the units adjacent to each other of the predetermined coil The sets of windings are alternately connected at the tips or ends of the spiral pattern.
[0024]
According to a fifteenth aspect of the present invention, at least one of a step of forming one insulating layer constituting the multilayer substrate, a step of forming a capacitor in the multilayer substrate, and a winding portion of a coil parallel to the multilayer substrate. Forming a portion on the insulating layer in the multilayer substrate, and forming a vertical connection portion for electrically connecting at least part of the winding portions of the coil parallel to the multilayer substrate between the insulating layers, Forming at least a part of a winding portion of a coil perpendicular to the multilayer substrate, and electrically connecting the capacitor and the coil so that the capacitor and the coil are electrically connected in series. And forming a core structure made of a columnar magnetic body so as to be disposed inside the coil;
The step of forming an insulating layer, the step of forming at least a part of a coil winding portion parallel to the multilayer substrate, and the step of forming at least a part of a coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate Until at least one of the coil winding portion parallel to the multilayer substrate and the coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate forms a predetermined coil supported in the multilayer substrate. And a step of repeating as appropriate for the portion of the multilayer substrate formed in the above.
[0025]
The invention described in claim 16 is characterized in that, in addition to the feature of the invention described in claim 14 or 15, the vertical connection portion is a bump connecting the adjacent conductive layers via the insulating layer. To do.
[0026]
In addition to the features of the invention described in claim 14 or 15, at least one of the steps is performed by a build-up method, and
The vertical connection portion is a via or a through hole that connects the adjacent conductive layers through the insulating layer.
[0027]
According to an eighteenth aspect of the invention, in addition to the feature of the invention according to any one of the fourteenth to seventeenth aspects, an organic material is used for the insulating layer of the multilayer substrate.
[0028]
The invention described in claim 19 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in any one of claims 14 to 18, a ceramic is used for a dielectric constituting the capacitor.
[0029]
The invention according to claim 20 is characterized in that, in addition to the features of the invention according to any one of claims 14 to 19, the dielectric constituting the capacitor is made of a fired high dielectric ceramic. .
[0030]
According to a twenty-first aspect of the invention, in addition to the features of the invention according to any one of the fourteenth to eighteenth aspects, the dielectric constituting the capacitor is made of an organic material containing high dielectric ceramic powder or whiskers. It is characterized by becoming.
[0031]
The invention described in claim 22 is characterized in that, in addition to the features of the invention described in claim 20 or 21, the high dielectric ceramic contains at least one of barium titanate and strontium titanate. .
[0032]
The invention described in claim 23 has the steps of the method of manufacturing the LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22, and is supported in the multilayer substrate integrally with the multilayer substrate. Forming another circuit.
[0033]
The invention described in claim 24 includes the steps of the method of manufacturing the LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22, wherein the LC series resonance circuit built-in substrate is laminated on the outer surface of the semiconductor wafer. Electrically connecting the LC series resonance circuit built-in substrate to a specific portion of the semiconductor chip, and the semiconductor wafer on which the LC series resonance circuit built-in substrate is laminated And a step of dividing into units.
[0034]
According to a twenty-fifth aspect of the invention, in addition to the features of the invention of the twenty-third aspect, the LC series resonance circuit built-in substrate is laminated on the outer surface of the semiconductor wafer. The method further comprises a step of electrically connecting to a specific portion of the semiconductor chip, and a step of dividing the semiconductor wafer on which the LC series resonance circuit built-in substrate is stacked into semiconductor chip units. .
[0035]
The invention described in claim 26 includes the steps of the method of manufacturing the LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22, wherein the LC series resonance circuit is stacked on the outer surface of the semiconductor chip. And further comprising a step of electrically connecting the LC series resonance circuit to a specific portion of the semiconductor chip.
[0036]
The invention described in claim 27 includes the steps of the method of manufacturing the multilayer substrate with built-in LC series resonance circuit according to claim 23, wherein the substrate with built-in LC series resonance circuit is laminated on the outer surface of the semiconductor chip. A step of electrically connecting the LC series resonance circuit-embedded substrate to a specific portion of the semiconductor chip;
[0037]
The term “tip” and “end” in this specification refers to any one end of the spiral pattern, here, the innermost end as a reference, the innermost end as the tip, and the outermost end as the end. To do. In addition, the terms representing the positional relationship such as parallel and vertical in this specification do not require geometrical strictness, and mean that such a positional relationship is substantially sufficient.
[0038]
As apparent from the structure of the LC series resonance circuit of the present invention, an inductor component is positively added, and the size of the LC series resonance circuit can be freely adjusted. As a result, the series resonance of the LC series resonance circuit can be adjusted. The frequency can be easily controlled.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The advantages of using the LC series resonance circuit of the present invention for a high frequency circuit will also be described. Now, the configuration of the LC series resonant circuit 100 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1A is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 100. The LC series resonance circuit 100 includes a coil 100a, a capacitor 100c, connection points 100f and 100g, and a multilayer substrate 100h. The coil 100a is a component that provides inductance and is formed as a part of the conductive layer in each step of forming a plurality of insulating layers and conductive layers in the multilayer substrate. The coil 100a is preferably configured in a form in which unit windings 100b each having a repeated pattern of a conducting wire having a square or circular cross-sectional shape are electrically connected in series. The forms of the coil 100a and the unit winding 100b in the present specification widely include any form for providing inductance. Preferably, the winding portion parallel to the multilayer substrate of the coil 100a is formed as a part of the conductive layer to be laminated, and the winding portion perpendicular to the multilayer substrate is connected between adjacent conductive layers via an insulating layer. Bumps, vias, or through holes are formed. By forming the coil 100a in this manner, the coil 100a can be simultaneously formed in the multilayer substrate in a multilayer substrate manufacturing process using a known multilayer substrate (printed substrate) forming technique such as a build-up method. It becomes possible. The coil 100a includes a winding portion parallel to the multilayer substrate 100h and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate. The capacitor 100c is composed of two opposing electrode plates 100d and a dielectric 100e sandwiched between them. If it is necessary to further increase the capacitance of the capacitor, the electrode plate composed of opposing comb-shaped electrodes as used in a general multilayer capacitor and a multilayer dielectric sandwiched therebetween are used. It may be a configured capacitor. The electrode plate 100d is preferably formed as a part of the conductive layer in each step of forming a plurality of insulating layers and conductive layers in the multilayer substrate. The dielectric 100e may be made of the same material as the insulating material constituting the multilayer substrate 100h, or may be made of a material different from the insulating material constituting the multilayer substrate 100h in consideration of the dielectric constant, cost, manufacturing process, and the like. . The connection point 100f is a contact point that electrically connects one end of the coil 100a and one of the electrode plates 100d. The connection point 100g is a contact point that electrically connects the outward wiring and the other electrode plate 100d. When connected in this way, the capacitor 100c and the coil 100a are electrically connected in series, and they together form an LC series resonance circuit. The other end of the coil 100a is connected to the wiring from the LC series resonance circuit to the outside. The multilayer substrate 100h is a substrate configured by stacking insulating layers. In the actual step of forming the multilayer substrate 100h, insulating layers and conductive layers are alternately stacked. The conductive layer portion becomes a part of the coil 100a, and the other insulating layer portion becomes the multilayer substrate 100h. The LC series resonance circuit 100 does not mean the entire multilayer substrate including such an LC series resonance circuit, but means such an LC series resonance circuit that is held in the multilayer substrate. To do.
[0040]
Next, the configuration of the LC series resonance circuit 120 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 1B is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 120. The LC series resonance circuit 120 has a structure in which the capacitor 100c is arranged outside the coil 100a in the LC series resonance circuit 100. Each constituent element of the LC series resonant circuit 120 corresponds to a constituent element of the LC series resonant circuit 100 in which the numeral part of the reference numeral is changed from 100 to 120. Note that a structure in which the capacitor 100c is arranged inside the coil 100a, such as the LC series resonance circuit 100, has an advantage that it is easy to increase the degree of integration and reduce the overall thickness. Further, there is an advantage that it is easy to form the coil 100a having a larger inductance by increasing the area of the unit winding 100b. On the other hand, the structure in which the capacitor 120c is arranged outside the coil 120a, such as the LC series resonance circuit 120, has an advantage that the process for stacking the portions of the coil 120c can be simplified. Further, since the capacitor 120c is located near the outer surface of the multilayer substrate 120h, the capacitance can be finely adjusted by trimming holes such as a hole in the electrode plate 120c and adjusting the area thereof.
[0041]
Next, the configuration of the LC series resonance circuit 140 according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 1C is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 140. The LC series resonance circuit 140 has a structure in which in the LC series resonance circuit 120, the magnetic body 140i is disposed inside the coil 120a. Each constituent element of the LC series resonant circuit 140 corresponds to a constituent element of the LC series resonant circuit 120 in which the numeral part of the symbol is changed from 120 to 140. Thus, since the magnetic body 140i is arrange | positioned inside the coil 140a, there exists an advantage that the inductance of the coil 140a can be enlarged. In addition, the structure which has arrange | positioned the magnetic body inside the coil 100a of the LC series resonance circuit 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is also possible. In this case, a magnetic body can be disposed on the upper side, the lower side, or both sides of the capacitor. 1D and 1E are examples of other coil structures. In these examples, the coil is configured only by a winding portion in a direction parallel to or orthogonal to the central axis of the coil.
[0042]
Next, the configuration of the LC series resonance circuit 200 according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 2A is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 200. The LC series resonance circuit 200 includes a coil 200a, a capacitor 200c, connection points 200f and 200g, and a multilayer substrate 200h. The structure of these constituent elements is almost the same as that of the above-described LC series resonance circuit 100, and the reference numeral is changed from “100” to “200”. However, the unit winding 200b of the coil 200a has a spiral pattern that turns in the opposite direction when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and the unit windings adjacent to each other are This is different from the configuration of the coil 100a in that the spiral patterns are connected to each other at the tips or ends. By configuring the coil 200a in such a manner, the number of turns in the unit winding can be made larger than 1, and when a current is passed through the coil 200a, all unit windings generate magnetic fields in the same direction. Inductance can be increased. The coil having such a structure is distinguished from a single layer coil such as the coil 100a and is hereinafter referred to as a multilayer coil.
[0043]
Next, the configuration of the LC series resonance circuit 220 according to the fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 2B is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 220. The LC series resonance circuit 220 has a structure in which the capacitor 200c is arranged outside the coil 200a in the LC series resonance circuit 200. Each constituent element of the LC series resonant circuit 220 corresponds to a constituent element of the LC series resonant circuit 200 in which the numerical part of the reference numeral is changed from 200 to 220. Note that a structure in which the capacitor 200c is disposed inside the coil 200a, such as the LC series resonance circuit 200, has an advantage that the degree of integration is increased and the overall thickness is easily reduced. In addition, there is an advantage that the area that crosses the magnetic field of the unit winding 200b is increased to easily form the coil 200a having a larger inductance. On the other hand, in a structure in which the capacitor 220c is arranged outside the coil 220a, such as the LC series resonance circuit 220, the process when the coil 220c portion is laminated can be simplified, and a larger pole can be obtained. There is an advantage that the capacitor 220c having a plate area can be selected. Further, similarly to the LC series resonance circuit 120 described above, the capacitance of the capacitor 220c can be finely adjusted.
[0044]
Next, the configuration of the LC series resonance circuit 240 according to the sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 2C is a perspective conceptual diagram showing a schematic configuration of the LC series resonance circuit 240. The LC series resonance circuit 240 has a structure in which the magnetic body 240i is arranged inside the coil 220a in the LC series resonance circuit 220. Each component of the LC series resonance circuit 240 corresponds to a component in the LC series resonance circuit 220 in which the numerical part of the reference numeral is changed from 220 to 240. Thus, since the magnetic body 240i is arrange | positioned inside the coil 240a, there exists an advantage that the inductance of the coil 240a can be enlarged. In addition, the structure which has arrange | positioned the magnetic body inside the coil 200a of the LC series resonance circuit 200 which concerns on the 4th Embodiment of this invention is also possible. In this case, a magnetic body can be disposed on the upper side, the lower side, or both sides of the capacitor.
[0045]
The operation of the LC series resonant circuits 100, 120, 140, 200, 220, and 240 will be described below. The multilayer substrate 100h, 120h, 140h, 200h, 220h or 240h is preferably used as an interposer for mounting a semiconductor chip constituting a monolithic IC or the like thereon. Further, the multilayer substrate 100h, 120h, 140h, 200h, 220h, or 240h can have other circuit elements formed therein or mounted on the outside, and such other circuit elements and the LC series resonance circuit 100, 120 can be mounted. , 140, 200, 220 or 240, it is possible to configure a semiconductor package in which the function of the circuit is added to the function of the semiconductor chip itself. In such a semiconductor package, if the series resonance frequency of the LC series resonance circuit 100, 120, 140, 200, 220 or 240 can be freely controlled, the characteristics of the semiconductor package can be set flexibly. Become. In the present invention, the capacitance can be changed by changing the configuration of the capacitor (electrode plate area, electrode plate distance, dielectric permittivity, etc.), and the degree of reduction in series resonance frequency can be controlled. That is, the series resonance frequency can be easily controlled while the coil portions are common. Further, by adjusting the coil extension direction, the number of turns can be set easily and almost arbitrarily, and the inductance can be changed. Further, the inductance can be set flexibly by adjusting the area where the unit winding is linked to the magnetic field, in whole or in part. As described above, since the capacitance of the capacitor and the inductance of the coil can be changed easily and freely, the series resonance frequency can be set easily and freely. Thereby, when an AC voltage is applied from an external circuit to the LC series resonance circuit, the frequency band and the degree of passing the current can be flexibly set.
[0046]
First, a description will be given of an alternative to a coupling capacitor that is used for connection between circuits and that cuts a DC signal and passes a high-frequency signal. As will be described later, in the LC series resonance circuit of the present invention, it is easy to control the series resonance frequency because the inductor component can be applied simply and almost arbitrarily. Therefore, in addition to the effect of the coupling capacitor, an effect of a so-called band pass filter that allows only a necessary frequency region to pass can be exhibited.
[0047]
Next, application to a decoupling capacitor, that is, a capacitor that plays a role of dropping a high-impedance signal to GND will be described. When the LC series resonance circuit of the present invention having a series resonance frequency that matches the operating frequency is used instead of the decoupling capacitor by adjusting the inductor component, the target signal in the operating frequency band is more reliably dropped to GND. Is possible.
[0048]
In the LC series resonance circuit of the present invention, a coiled circuit is positively added. By taking such a structure, the series resonance frequency can be controlled. That is, it is possible to control the series resonance frequency while the capacitor portion is common, or to control the coil portion as it is. Further, the inductor component of the coiled circuit portion can be set almost arbitrarily by adjusting the number of turns and the length.
[0049]
Next, a method for manufacturing the LC series resonant circuits 100, 120, 200 and 220 of the present invention will be described together with advantages compared with the prior art. In order to form such a structure, a method is required in which both a pattern (coil-like circuit) formed in a direction perpendicular to the substrate plane and a pattern (capacitor-like circuit) formed in a parallel direction are collectively performed. It becomes. Conventionally, a coil forming method that is widely used, that is, a method of forming a spiral pattern in a direction parallel to the substrate plane, is complicated in order to form a capacitor component in a direction perpendicular to the substrate plane. A process is required and is virtually impossible.
[0050]
On the other hand, in the present invention, a part of the coil is formed in parallel with the substrate plane by sequentially forming an insulating layer, drilling and forming a conductor pattern in parallel with the substrate plane, and this is repeated for electrical connection. By doing this, it is possible to form spirally a coiled circuit having unit windings on a plane perpendicular to the substrate plane. If necessary, adjacent unit windings in a similar manner have spiral patterns wound in opposite directions when viewed from the same direction, and are mutually adjacent at the tips or ends of the spiral pattern. An electrically connected coil can be formed. By forming capacitors on a plane parallel to the substrate plane at the time of producing these coils, it is possible to integrally form a circuit having a spread in the substrate plane and both the vertical direction and the plane direction.
[0051]
Moreover, if the method of this invention is used, the coil of desired winding number can be obtained simply. In the conventional method of forming a spiral pattern on a plane parallel to the substrate plane, it is necessary to increase the number of stacks to increase the number of turns, which increases the cost significantly. It only needs to be stretched in the direction of stretching, and there is little cost increase.
[0052]
Furthermore, it is advantageous from the viewpoint of noise countermeasures. In the conventional method of forming a spiral pattern on a plane parallel to the substrate plane, main lines of magnetic force are generated in a direction perpendicular to the substrate plane, which adversely affects the upper or lower portion of the wiring. For example, an IC used in a high frequency region that has been generalized in recent years is a very big problem, and this problem is avoided by taking a distance between the spiral pattern and the transistor as large as possible. In this respect, the conventional method of forming a spiral pattern on a plane parallel to the substrate plane has a very low degree of design freedom. On the other hand, in the coil formed by the method of the present invention, the main lines of magnetic force are generated in the direction parallel to the substrate, so that the direction perpendicular to the substrate on which the transistor is formed has little influence. Therefore, the degree of freedom in design becomes very high. Furthermore, in the method of the present invention, since the extending direction of the coil can be set to an arbitrary direction in the substrate plane, it is possible to form the coil in the same process in any direction as required.
[0053]
The manufacturing method of the LC series resonance circuit of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams according to typical embodiments of the LC series resonance circuit of the present invention. 1 shows a single-layer coil, and FIG. 2 shows an embodiment in which a capacitor pattern is applied to a multilayer coil.
[0054]
A case where the LC series resonance circuit 100 using the single layer coil shown in FIG. 1A is manufactured using an organic material as an insulator will be described. First, as shown in FIG. 3, a core substrate 1 is prepared in which an insulator 1h is provided with a through hole 1a to be a part of a coil later and capacitor electrode plates 1c on both surfaces. The two electrode plates 1d sandwich the dielectric 1e, and they constitute a capacitor 1c. Each of the electrode plates 1d is formed with connection points 1f and 1g to which wiring with an external circuit is connected. As the core substrate 1, a copper-clad laminate using a known and common organic material as the insulator 1 h can be used. For the insulator 1 h, for example, a glass epoxy resin, a bismaleimide-triazine substrate, or an excellent dielectric property is used. Polyphenylene ether resin, polyether ether ketone resin, benzocyclobutene resin, and the like can be used. Although the same material as the insulator 1h can be used as the dielectric 1e between the electrode plates 1b, a high dielectric filler such as barium titanate or strontium titanate is mixed in the organic material described above for the portion of the dielectric 1e. As a result, a capacitor layer having a high capacity and low dielectric loss can be obtained. In particular, a high dielectric material composed of a cyanate ester and an epoxy resin can be highly filled with a high dielectric filler and is suitable as a capacitor material having a high capacity. Also, use is made of a core substrate 1 in which a dielectric 1e is formed by firing a ceramic mainly composed of a high dielectric ceramic such as barium titanate or strontium titanate, and electrode plates 1b are formed on both sides thereof. This makes it possible to obtain a small and high-capacity capacitor. The through hole 1a can be drilled by a widely used method such as a drill or a carbon dioxide laser or a YAG laser. The patterning of the conductor can be performed by a known and common method such as a subtractive method or an additive method.
[0055]
Subsequently, outermost layers are laminated and formed on both surfaces of the core substrate 1 as shown in FIG. The same material and method as those of the core substrate 1 can be used as the material of the insulating layer 1i, the method of drilling, the method of patterning the conductor, and the method of electrical connection between the layers.
[0056]
For the lamination and formation of the outermost layer, the insulating layer 1i is formed on both sides of the inner layer material, and a conductive layer is further formed on the outer side, and patterning and electrical connection may be performed. Several methods will be described with specific examples.
[0057]
The case of the so-called build-up method will be described. An insulating layer is formed on the substrate made of the inner layer material. Insulating layer is made of glass epoxy or aramid resin prepreg, liquid or film-like thermoplastic or thermosetting resin composition, or copper foil with resin, generally integrated with copper foil and insulating resin layer Can be used.
[0058]
The insulating layer is formed as follows, for example. As shown in FIG. 5A, the prepreg 2 and the unpatterned copper foil 3 are arranged on both surfaces of the core substrate 1 or the resin-coated copper foil 4 as shown in FIG. 5B. As shown, these are laminated and cured in a lump by a laminating press method to produce an integrated insulating layer and conductive layer. Alternatively, as shown in FIG. 8, a liquid composition is applied onto the core substrate 1 by a known and common method such as screen printing, curtain coating, spray coating, and the like, and cured by UV, electron beam, heat, or the like. Alternatively, the film-like composition is stuck on the substrate by a method such as roll or laminate, and cured by a predetermined method to obtain the insulating layer 5.
[0059]
Subsequently, a via is formed. Vias 6 are formed at predetermined positions on the substrate obtained by the above method using a drill, laser, or the like. 8A shows the case where the prepreg 7 and the copper foil 8 are used as the insulating layer and the conductive layer. Similarly, FIG. 8B shows the copper foil 9 with resin, and FIG. 8C shows the liquid or film-like thermoplastic. Or it describes about the case where the thermosetting resin composition 10 is used. When a conductive layer is formed together with an insulating layer using a prepreg or a copper foil with a resin, if a carbon dioxide laser widely used for the formation of blind vias is used, the conductive material at a predetermined position is previously prepared as necessary. You may perform what is called a mask process which removes a body by an etching.
[0060]
When a conductive layer is formed together with an insulating layer using prepregs or copper foil with resin, for example, as shown in FIG. 9A, a conductive paste 11 in which conductive powder such as silver or copper is blended is printed in the via. Then, it is embedded by a method such as dispensing and cured by a predetermined method. Alternatively, as shown in FIG. 9 (b), a normal through-hole plating, that is, a method of forming a plating layer 12 by a method of performing electroless plating after providing a plating catalyst in a via and subsequently performing electrolytic plating. An electrical connection is achieved. When the insulating layer is formed using a liquid or film-like composition, as shown in FIG. 9C, for example, the copper foil 13 is pressed to form a conductive layer outside the insulating layer, Then, the blind via is made conductive by the conductive paste 11 or the plating layer 12 and connected. In this case, the blind via may be made conductive first. Further, as shown in FIG. 9D, a catalyst is applied to the substrate on which the insulating layer and the blind via are formed, electroless plating treatment is performed, and then the electroplating treatment is performed as necessary, thereby forming the conductive layer 14. It is also possible to carry out formation and blind via conduction at once. In this case, the blind via can be made conductive by using a conductive paste. Next, as shown in FIG. 9E, the copper foil 3, 8, or 13 or the conductive layer 14 is patterned to form a coil.
[0061]
Alternatively, the insulating layer, the conductive layer, and the electrical connection can be collectively performed by the following method. That is, as shown in FIG. 10, after forming a conductive bump 15 having a pointed tip using a conductive paste or the like at a predetermined location on the core substrate 1, the prepreg 2 and the copper foil 3 (FIG. 10A) Alternatively, the conductive bumps 15 sharpened by the press working after the film-like insulator 5 and the copper foil 3 (FIG. 10B) or the resin-attached copper foil 4 are disposed (FIG. 10C) are formed. A connection with the conductive layer is realized through the insulating layer.
[0062]
In addition, when using the above-mentioned liquid or film-like insulating material using a through-hole substrate connected by plating, or when further laminating on an insulating layer having a blind via once formed by a build-up method, The through holes or blind vias may be filled by hole filling ink or plating treatment to smooth the surface.
[0063]
Or it can also laminate | stack collectively with the following method. A case of a four-layer structure using a glass epoxy prepreg as an insulating layer will be described. That is, as shown in FIG. 11, a predetermined position on the base material 16 side of the copper-clad single-sided glass epoxy substrate is punched using a laser or the like. Subsequently, electroplating is performed using the copper foil 17 as an electrode, and the resulting holes are filled with plating 18. On top of that, a low-melting metal bump 19 is subsequently formed by plating. The copper foil 17 is etched into a predetermined pattern as shown in FIG. On the bump side, the same composition 20 as that used for the insulating layer is thinly applied and semi-cured. What is manufactured from this single-sided substrate is the outermost layer, that is, the first and fourth layers.
[0064]
Subsequently, as shown in FIG. 13, the core substrate 1 and the outermost layer of FIG. 13 are aligned, and the semi-cured composition by pressing is removed from the bump portion, and at the same time forming an insulating layer between layers. The bump part is electrically connected to the inner conductor, and an LC series resonance circuit having a four-layer structure is manufactured. By applying this method, further multilayering can be easily performed.
[0065]
The LC series resonance circuit 120 using the single-layer coil in which the capacitor 120c is arranged outside the coil 120a shown in FIG. 1B also has the same steps as the manufacturing method of the LC series resonance circuit 100 described above. It can manufacture by implementing appropriately according to a structure, respectively. In this case, it is preferable that the manufacturing process of the LC series resonance circuit 120 starts with one layer constituting the multilayer substrate 120h as an initial material or the capacitor 120c as an initial material.
[0066]
In the embodiment in which the magnetic body is formed inside the coil, the magnetic body is disposed in the multilayer substrate stacking step so that the magnetic body is disposed inside the coil. Thereby, the core structure which consists of a columnar magnetic body which penetrates the inside of a coil can be formed.
[0067]
If it is desired to make the spiral pattern more dense, further multilayering is required. Further multilayering is possible by using any of the above methods. That is, by repeating a series of steps of application of an insulating layer, application of a conductive layer, electrical connection between conductive layers (formation of a through hole and encapsulation of a conductive material, contact of a bump, etc.) and patterning of a conductive layer, a multilayer Can be At this time, the position of the through hole in each layer and the pattern of the conductive layer are preferably set so that the coil 200a as shown in FIG. 2A or the coil 220a as shown in FIG. 2B is formed. Constitute.
[0068]
By applying these methods, the LC series resonance circuit including the multilayer coil shown in FIGS. 2A and 2B can be easily manufactured.
[0069]
In addition, when manufacturing various substrates by the above various laminating methods, if the above method is applied at a predetermined position, the LC series resonant circuit built-in component containing the LC series resonant circuit of the present invention, the LC series resonant circuit built-in substrate Can also be easily manufactured.
[0070]
In any of the above LC series resonance circuits, a ceramic material can be used as an insulating material. Also in that case, it can be manufactured basically by the same process as the organic material, that is, by forming a part of the coil and a capacitor-like pattern in each layer and laminating them. The LC series resonant circuit in the multilayer substrate of the present invention can be formed by sequentially performing the conventional methods, such as drilling a green sheet, filling a hole with a conductive paste, pattern printing, laminating and firing. As described above, it is also possible to use a ceramic material only for the insulating layer constituting the capacitor and an organic material for the other portions.
[0071]
In any of the above-described LC series resonance circuits, another circuit, for example, a circuit such as an IC, a memory, a resistor, or a high-frequency element is integrally formed in a multilayer substrate, and a multilayer with a built-in LC series resonance circuit is formed. It can be a substrate. Such other circuits may be electrically connected to the LC series resonance circuit or may not be directly connected. Since this multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit is formed integrally with the LC series resonance circuit, it can be easily manufactured in the same manufacturing process and has an advantage that the degree of integration of elements can be improved.
[0072]
Furthermore, any of the above-described LC series resonance circuit or multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit can be formed on a semiconductor chip constituting a monolithic IC or the like. With such a configuration, elements such as an LC series resonance circuit can be incorporated in a semiconductor package with a high degree of integration. A process for forming a coil having unit windings on a surface perpendicular to the substrate plane and a capacitor-like pattern in parallel with the substrate plane will be described below. As a typical example, an example is shown in which the LC series resonance circuit 100 of FIG. 1A is formed on a so-called electrode wiring layer on a silicon wafer in which a transistor is formed and an electrode portion is formed of tungsten or the like. By applying this method, the number of turns, the number of rows (layers), the formation direction, and the like can be arbitrarily set. The semiconductor is not limited to silicon, and any known semiconductor material such as gallium arsenide can be used.
[0073]
First, as shown in FIG. 14, a lowermost insulating layer 22 is formed on a silicon wafer 21 on which transistors and electrode portions are formed. It can be formed by forming a silicon oxide film using a vapor phase method such as CVD, or by post-baking an organic material such as polyimide or benzocyclobutene, which has recently been attracting attention, after spin coating. Subsequently, as shown in FIG. 15, holes 23 are drilled at various locations using various lasers. The hole 23 is a place for electrical connection with a specific place of the semiconductor wafer 21 or an underlying electrode part. Subsequently, as shown in FIG. 16, a conductive pattern 24 is formed. A commonly used aluminum sputtering or copper layer is formed using a vapor phase method such as CVD or a wet method such as plating. Next, patterning is performed by exposure and etching. In this case, the conductive layer may be formed after the previously patterned resist layer is formed. In this step, the hole 23 formed in the step shown in FIG. 15 is also made conductive, and the first layer and the second layer are electrically connected. Before the exposure process, the surface is usually flattened by physical polishing or a method combining chemical polishing and physical polishing called CMP.
[0074]
Next, as shown in FIG. 17, the second insulating layer 25 is formed. Next, as shown in FIG. 18, the second conductive pattern 26 is formed by opening a hole again and forming a conductor pattern. At this time, a capacitor-like pattern can be formed simultaneously. Next, as shown in FIG. 19, the third insulating layer 27 is formed by the above-described method, drilled, made conductive, and patterned to form the third conductive pattern 28, and the second and third layers are electrically connected. I take the.
[0075]
Thereafter, this operation is repeated to form the fourth insulating layer 29 as shown in FIG. 19, and then drill, conduct, and pattern to form the fourth conductive pattern 30. At this stage, an LC series resonance circuit as shown in FIG. 1 can be formed on the semiconductor. By applying this operation, it is possible to easily increase / decrease the number of turns, increase / decrease the number of rows (layers), and form a plurality of coils having different extension directions.
[0076]
When forming a conductive layer after forming an insulating layer and making a hole and making electrical connection between lines, as shown in FIG. 21, when a hole portion (via hole) 31 is filled with a conductor 32, a coil cross section is shown in FIG. As shown, a structure generally referred to as a stacked via, that is, a structure with a via hole can be formed again on the filled via hole, and the sides of the coil can be made straight.
[0077]
In addition, a stacked via structure cannot be formed by a generally used method, that is, a method in which a via hole is not filled with a conductor. At that time, the manufactured coil has a cross section in which the via hole connection portion is stepped as shown in FIG. Even if it becomes such a structure, there is no practical problem especially when it is used in a high frequency region.
[0078]
After a desired LC series resonance circuit is formed in the multilayer substrate on the silicon wafer 21, the silicon wafer 21 and the multilayer substrate including the LC series resonance circuit are cut into semiconductor chips.
[0079]
In addition, before laminating the LC series resonance circuit or the multilayer substrate incorporating the LC wafer on the silicon wafer 21, the silicon wafer 21 can be divided into chips. In this case, an LC series resonant circuit or a multilayer substrate incorporating the LC series resonant circuit may be laminated on the outer surface of the semiconductor chip cut in advance in the same manner as in the above-described process.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, the LC series resonance circuit manufactured by the method of the present invention can easily control the series resonance frequency by adding a capacitor-like pattern to the inductor (coil) pattern, and is small in size. It can be used for a wide range of applications. In addition, the number of turns of the coil and the extension direction of the coil can be freely set, and the degree of freedom in design is greatly improved. Furthermore, it is effective for noise countermeasures.
[Brief description of the drawings]
1A is a perspective conceptual view of an LC series resonance circuit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a perspective concept of an LC series resonance circuit according to a second embodiment of the present invention. (C) is a perspective conceptual diagram of an LC series resonance circuit according to a third embodiment of the present invention, and (d) and (e) are diagrams showing examples of other coil structures. .
2A is a perspective conceptual view of an LC series resonance circuit according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a perspective concept of an LC series resonance circuit according to a fifth embodiment of the present invention. It is a figure and (c) is a perspective conceptual diagram of the LC series resonance circuit concerning the 6th Embodiment of this invention.
FIG. 3 is a perspective conceptual view of an initial stage of manufacture of the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective conceptual view showing an example of a manufacturing method of the LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective conceptual view showing an example of a method for producing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective conceptual view showing an example of a manufacturing method of the LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective conceptual view showing an example of a manufacturing method of the LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective conceptual view showing an example of a method for manufacturing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective conceptual view showing an example of a method for producing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective conceptual view showing an example of a method for manufacturing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective conceptual diagram showing an example of a method for manufacturing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective conceptual view showing an example of a method for manufacturing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective conceptual view showing an example of a method for manufacturing the LC series resonant circuit according to the first embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of an LC serial resonance circuit according to the first embodiment of the present invention on the first stage of manufacture on an IC chip; FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining via formation.
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the formation of a conductive pattern for forming a circuit.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the formation of a second insulating layer.
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the formation of a second conductive pattern.
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining the formation of a third layer.
FIG. 20 is a conceptual cross-sectional view of an LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention formed on an IC chip.
FIG. 21 is a conceptual sectional view of a via.
FIG. 22 is a cross-sectional conceptual diagram showing an example of an LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention formed on an IC chip.
FIG. 23 is a conceptual cross-sectional view showing an example of an LC series resonance circuit according to the first embodiment of the present invention formed on an IC chip.
[Explanation of symbols]
1 Core substrate
1a Through hole
1b coil
1c capacitor
1d plate
1e Dielectric
1f connection point
1g connection point
1h insulator
1i Insulating layer
2 prepreg
3 Copper foil
4 Copper foil with resin
5 Insulation layer
6 Via
7 prepreg
8 Copper foil
9 Copper foil
10 Resin composition
11 Conductive paste
12 Plating layer
13 Copper foil
14 Conductive layer
15 Conductive bump
16 Base material
17 Copper foil
18 plating
19 Metal bump
20 Composition
21 Silicon wafer
22 Insulating layer
23 holes
24 Conductive pattern
25 Second insulating layer
26 Second conductive pattern
27 Third insulating layer
28 Third conductive pattern
29 Fourth insulating layer
30 Fourth conductive pattern
31 Via
32 Conductor
100 LC series resonant circuit (single layer coil)
100a coil
100b unit winding
100c capacitor
100d plate
100e dielectric
100f connection point
100g connection point
100h multilayer board
120 LC series resonant circuit (single layer coil)
120a coil
120b Unit winding
120c capacitor
120d plate
120e dielectric
120f connection point
120g connection point
120h multilayer board
140 LC series resonant circuit (single layer coil)
140a coil
140b Unit winding
140c capacitor
140d plate
140e dielectric
140f connection point
140g connection point
140h multilayer board
140i magnetic material
200 LC series resonant circuit (multilayer coil)
200a coil
200b Unit winding
200c capacitor
200d plate
200e dielectric
200f connection point
200g connection point
200h multilayer board
220 LC series resonant circuit (multilayer coil)
220a coil
220b Unit winding
220c capacitor
220d plate
220e dielectric
220f connection point
220g connection point
220h multilayer substrate
240 LC series resonant circuit (single layer coil)
240a coil
240b Unit winding
240c capacitor
240d electrode plate
240e dielectric
240f connection point
240g connection point
240h multilayer board
240i magnetic material

Claims (27)

多層基板と一体的に形成されるコイルであって、当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含むコイルと、
前記多層基板と一体的に形成されるコンデンサであって、前記コイルと電気的に直列に接続されるコンデンサと、を有し、
前記コイル及び前記コンデンサは、前記多層基板内に支持され、
前記コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び
前記コイルの互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とするＬＣ直列共振回路。A coil integrally formed with the multilayer substrate, the coil including a winding portion parallel to the multilayer substrate and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate;
A capacitor integrally formed with the multilayer substrate, the capacitor electrically connected in series with the coil, and
The coil and the capacitor are supported in the multilayer substrate,
Each unit winding of the coil has a spiral pattern that swirls in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and a set of unit windings adjacent to each other of the coil. Is an LC series resonance circuit, wherein the spiral pattern is alternately connected at the tips or ends of the spiral pattern. 多層基板と一体的に形成されるコイルであって、当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含むコイルと、
前記多層基板と一体的に形成されるコンデンサであって、前記コイルと電気的に直列に接続されるコンデンサと、
前記コイルの内部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造と、を有し、
前記コイル、前記コンデンサ及び前記芯構造は、前記多層基板内に支持されることを特徴とするＬＣ直列共振回路。A coil integrally formed with the multilayer substrate, the coil including a winding portion parallel to the multilayer substrate and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate;
A capacitor formed integrally with the multilayer substrate, wherein the capacitor is electrically connected in series with the coil;
A core structure made of a columnar magnetic body that penetrates the inside of the coil, and
The LC series resonance circuit, wherein the coil, the capacitor, and the core structure are supported in the multilayer substrate. 前記コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び
前記コイルの互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＣ直列共振回路。Each unit winding of the coil has a spiral pattern that swirls in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and a set of unit windings adjacent to each other of the coil. The LC series resonance circuit according to claim 2, wherein the spiral patterns are alternately connected at the front ends or the end portions of the spiral pattern. 前記コイルは、前記多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、前記多層基板に垂直な巻線部分が、前記絶縁層を介して隣接する前記導電層間を接続するバンプとして形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  In the coil, a winding portion parallel to the multilayer substrate is formed as a part of a laminated conductive layer, and a winding portion perpendicular to the multilayer substrate passes between the conductive layers adjacent to each other via the insulating layer. The LC series resonance circuit according to claim 1, wherein the LC series resonance circuit is formed as a bump to be connected. 前記コイルは、ビルドアップ工法により、前記多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、前記多層基板に垂直な巻線部分が、前記絶縁層を通して隣接する前記導電層間を接続するビア或いはスルーホールとして形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  In the coil, a winding portion parallel to the multilayer substrate is formed as a part of the laminated conductive layer by a build-up method, and the winding portion perpendicular to the multilayer substrate is adjacent to the multilayer substrate through the insulating layer. 4. The LC series resonance circuit according to claim 1, wherein the LC series resonance circuit is formed as a via or a through hole connecting between conductive layers. 5. 前記多層基板の絶縁層に有機素材を使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  6. The LC series resonance circuit according to claim 1, wherein an organic material is used for the insulating layer of the multilayer substrate. 前記コンデンサを構成する誘電体にセラミックを使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  The LC series resonance circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein ceramic is used as a dielectric constituting the capacitor. 前記コンデンサを構成する誘電体が焼成された高誘電セラミックからなることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  8. The LC series resonance circuit according to claim 1, wherein the dielectric constituting the capacitor is made of a fired high dielectric ceramic. 前記コンデンサを構成する誘電体が高誘電セラミックの粉末或いはウイスカーを含有する有機素材からなることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路。  7. The LC series resonance circuit according to claim 1, wherein the dielectric constituting the capacitor is made of a high dielectric ceramic powder or an organic material containing whiskers. 前記高誘電セラミックが、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムの内の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項８又は９に記載のＬＣ直列共振回路。  10. The LC series resonance circuit according to claim 8, wherein the high dielectric ceramic contains at least one of barium titanate and strontium titanate. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路と、
前記多層基板と、
前記多層基板と一体的に形成され、当該多層基板内に支持された他の回路と、を有することを特徴とするＬＣ直列共振回路内蔵多層基板。The LC series resonant circuit according to any one of claims 1 to 10,
The multilayer substrate;
A multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, comprising: another circuit formed integrally with the multilayer substrate and supported in the multilayer substrate. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の多層基板内ＬＣ直列共振回路を含むＬＣ直列共振回路内蔵多層基板において、
半導体チップの外面に積層され、
前記半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続されたことを特徴とする、ＬＣ直列共振回路内蔵多層基板。In the multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit including the LC series resonance circuit in the multilayer substrate according to any one of claims 1 to 10,
Laminated on the outer surface of the semiconductor chip,
A multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, wherein the multilayer substrate is electrically connected to a specific portion of the semiconductor chip. 請求項１１に記載のＬＣ直列共振回路内蔵多層基板において、
半導体チップの外面に積層され、
前記半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続されたことを特徴とする、ＬＣ直列共振回路内蔵多層基板。The multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit according to claim 11,
Laminated on the outer surface of the semiconductor chip,
A multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, wherein the multilayer substrate is electrically connected to a specific portion of the semiconductor chip. 多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、
コンデンサを前記多層基板内に形成するステップと、
前記多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を前記多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、
前記多層基板に平行なコイルの前記巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、
前記コンデンサと前記コイルとが電気的に直列に接続されるように、それらの間を電気的に接続するステップと、
絶縁層を形成する前記ステップ、前記多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップ、及び前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップの少なくともいずれかを、前記多層基板に平行なコイルの巻線部分と前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分とで前記多層基板内に支持される所定のコイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を具備し、
前記所定のコイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び
前記所定のコイルの互いに隣接する単位巻線の組は、前記螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とするＬＣ直列共振回路の製造方法。Forming one insulating layer constituting the multilayer substrate;
Forming a capacitor in the multilayer substrate;
Forming at least a part of a winding portion of a coil parallel to the multilayer substrate on an insulating layer in the multilayer substrate;
Forming a vertical connection portion for electrically connecting at least a part of the winding portions of the coil parallel to the multilayer substrate between insulating layers, thereby at least a portion of the winding portion of the coil perpendicular to the multilayer substrate; Forming a step;
Electrically connecting the capacitor and the coil such that the capacitor and the coil are electrically connected in series;
The step of forming an insulating layer, the step of forming at least a portion of a winding portion of a coil parallel to the multilayer substrate, and the step of forming at least a portion of a winding portion of a coil perpendicular to the multilayer substrate. Until a predetermined coil supported in the multilayer substrate is formed by a coil winding portion parallel to the multilayer substrate and a coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate. Repeating appropriately for the portion of the multilayer substrate formed in
The unit windings of the predetermined coil each have a spiral pattern that turns in opposite directions when viewed from the same direction as the other adjacent unit windings, and the units adjacent to the predetermined coil The method for manufacturing an LC series resonance circuit, wherein the winding sets are alternately connected at the tips or ends of the spiral pattern. 多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、
コンデンサを前記多層基板内に形成するステップと、
前記多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を前記多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、
前記多層基板に平行なコイルの前記巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、
前記コンデンサと前記コイルとが電気的に直列に接続されるように、それらの間を電気的に接続するステップと、
柱状の磁性体からなる芯構造を前記コイルの内部に配置されるように形成するステップと、
絶縁層を形成する前記ステップ、前記多層基板に平行なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップ、及び前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップの少なくともいずれかを、前記多層基板に平行なコイルの巻線部分と前記多層基板に垂直なコイルの巻線部分とで前記多層基板内に支持される所定のコイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を有することを特徴とするＬＣ直列共振回路の製造方法。Forming one insulating layer constituting the multilayer substrate;
Forming a capacitor in the multilayer substrate;
Forming at least a part of a winding portion of a coil parallel to the multilayer substrate on an insulating layer in the multilayer substrate;
Forming a vertical connection portion for electrically connecting at least a part of the winding portions of the coil parallel to the multilayer substrate between insulating layers, thereby at least a portion of the winding portion of the coil perpendicular to the multilayer substrate; Forming a step;
Electrically connecting the capacitor and the coil such that the capacitor and the coil are electrically connected in series;
Forming a core structure made of a columnar magnetic body so as to be disposed inside the coil;
Forming the insulating layer; forming at least part of a coil winding portion parallel to the multilayer substrate; and forming at least part of a coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate. Until a predetermined coil supported in the multilayer substrate is formed by a coil winding portion parallel to the multilayer substrate and a coil winding portion perpendicular to the multilayer substrate. And a step of repeating appropriately for the portion of the multilayer substrate formed in the above. 前記垂直接続部は前記絶縁層を介して隣接する前記導電層間を接続するバンプであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  16. The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to claim 14, wherein the vertical connection portion is a bump connecting the conductive layers adjacent to each other through the insulating layer. 前記ステップの少なくともいずれかはビルドアップ工法によって実施され、及び
前記垂直接続部は前記絶縁層を通して隣接する前記導電層間を接続するビア或いはスルーホールであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。16. The method according to claim 14, wherein at least one of the steps is performed by a build-up method, and the vertical connection portion is a via or a through hole that connects the conductive layers adjacent to each other through the insulating layer. Manufacturing method of LC series resonance circuit. 前記多層基板の絶縁層に有機素材を使用することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  18. The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to claim 14, wherein an organic material is used for the insulating layer of the multilayer substrate. 前記コンデンサを構成する誘電体にセラミックを使用することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  19. The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to claim 14, wherein ceramic is used for a dielectric constituting the capacitor. 前記コンデンサを構成する誘電体が焼成された高誘電セラミックからなることを特徴とする、請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  20. The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to claim 14, wherein the dielectric constituting the capacitor is made of a fired high dielectric ceramic. 前記コンデンサを構成する誘電体が高誘電セラミックの粉末或いはウイスカーを含有する有機素材からなることを特徴とする、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 18, wherein the dielectric constituting the capacitor is made of a high dielectric ceramic powder or an organic material containing whiskers. 前記高誘電セラミックが、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムの内の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項２０又は２１に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法。  The method of manufacturing an LC series resonance circuit according to claim 20 or 21, wherein the high dielectric ceramic contains at least one of barium titanate and strontium titanate. 請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを有し、
前記多層基板と一体的に、当該多層基板内に支持される他の回路を形成するステップ、
を更に有することを特徴とするＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法。A method of manufacturing an LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22,
Forming another circuit supported in the multilayer substrate integrally with the multilayer substrate;
The method for producing a multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, further comprising: 請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを有し、
前記ＬＣ直列共振回路は半導体ウェーハの外面に積層されるものであり、
前記ＬＣ直列共振回路を前記半導体ウェーハの特定の箇所との間で電気的に接続するステップと、
前記ＬＣ直列共振回路が積層された前記半導体ウェーハを半導体チップ単位に切り分けるステップと、
を更に有することを特徴とする、ＬＣ直列共振回路の製造方法。A method of manufacturing an LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22,
The LC series resonance circuit is laminated on the outer surface of a semiconductor wafer,
Electrically connecting the LC series resonant circuit to a specific portion of the semiconductor wafer;
Cutting the semiconductor wafer on which the LC series resonant circuit is stacked into semiconductor chips; and
A method for manufacturing an LC series resonant circuit, further comprising: 請求項２３に記載のＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法のステップを有し、
前記ＬＣ直列共振回路内蔵基板は半導体ウェーハの外面に積層されるものであり、
前記ＬＣ直列共振回路内蔵基板を前記半導体ウェーハの特定の箇所との間で電気的に接続するステップと、
前記ＬＣ直列共振回路内蔵基板が積層された前記半導体ウェーハを半導体チップ単位に切り分けるステップと、
を更に有することを特徴とする、ＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法。A method of manufacturing a multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit according to claim 23,
The LC series resonance circuit built-in substrate is laminated on the outer surface of a semiconductor wafer,
Electrically connecting the LC series resonant circuit-embedded substrate to a specific portion of the semiconductor wafer;
Cutting the semiconductor wafer on which the LC series resonant circuit-embedded substrate is laminated into semiconductor chips; and
The method for producing a multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, further comprising: 請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のＬＣ直列共振回路の製造方法のステップを有し、
前記ＬＣ直列共振回路は半導体チップの外面に積層されるものであり、
前記ＬＣ直列共振回路を前記半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップ、
を更に有することを特徴とする、ＬＣ直列共振回路の製造方法。A method of manufacturing an LC series resonance circuit according to any one of claims 14 to 22,
The LC series resonance circuit is laminated on the outer surface of the semiconductor chip,
Electrically connecting the LC series resonant circuit to a specific portion of the semiconductor chip;
A method for manufacturing an LC series resonant circuit, further comprising: 請求項２３に記載のＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法のステップを有し、
前記ＬＣ直列共振回路内蔵基板は半導体チップの外面に積層されるものであり、
前記ＬＣ直列共振回路内蔵基板を前記半導体チップの特定の箇所との間で電気的に接続するステップ、
を更に有することを特徴とする、ＬＣ直列共振回路内蔵多層基板の製造方法。A method of manufacturing a multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit according to claim 23,
The LC series resonance circuit built-in substrate is laminated on the outer surface of the semiconductor chip,
Electrically connecting the LC series resonant circuit-embedded substrate to a specific portion of the semiconductor chip;
The method for producing a multilayer substrate with a built-in LC series resonance circuit, further comprising:
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