JP2006190948A - 平面型磁性インダクタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた高周波特性と高いインダクタンスを具現でき素子の不良率を低減させられる平面型磁性インダクタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による平面型磁性インダクタは、基板上に形成された絶縁性酸化物磁性層と、上記絶縁性酸化物磁性層の底面から離隔し上記絶縁性酸化物磁性層内に完全に埋め込まれている導電体コイルと、上記絶縁性酸化物磁性層上に形成され上記絶縁性磁性層を保護するカバー層とを含む。
【選択図】図３
【解決手段】本発明による平面型磁性インダクタは、基板上に形成された絶縁性酸化物磁性層と、上記絶縁性酸化物磁性層の底面から離隔し上記絶縁性酸化物磁性層内に完全に埋め込まれている導電体コイルと、上記絶縁性酸化物磁性層上に形成され上記絶縁性磁性層を保護するカバー層とを含む。
【選択図】図３
Description
本発明は平面型インダクタ及びその製造方法に関するもので、より詳しくは優れた高周波特性と向上されたインダクタンスを具現可能で、より小型化された平面型磁性インダクタ及びその製造方法に関するものである。
インダクタは低雑音増幅器、ミキサー、電圧調節発振器、マッチングコイル（matching coil）など多様なシステムに用いられてきた。とりわけ、平面型インダクタとは基板上に形成された薄膜の導電体コイルにより具現されたインダクタ素子である。こうした平面型インダクタは、例えばＤＣ‐ＤＣコンバータ（DC‐DC converter）またはノイズフィルター（Noise Filter）などに使用され得る。
最近には平面型インダクタ素子の性能を向上させるべく、基板上に薄膜の導電体コイルと共に磁性体を形成する技術が開発中にある。こうした平面型磁性インダクタの性能は、そのインダクタに使用される軟磁性フェライト（soft ferrite）などの磁性体特性に大きく支配される。こうした磁性体は高周波応用時高周波領域において充分な透磁率を示さなければならず、インダクタの製造工程中熱的及び機械的な劣化が起きてはならず、導電体コイルとは絶縁されなければならない。特許文献１には、銅コイルと軟磁性層との間に絶縁層を形成して薄膜インダクタを製造する技術が開示されている。
図１は従来の平面型磁性インダクタ（１００）の構造を概略的に示した断面図である。図１によると、基板（１１）上に下部軟磁性層（１２）、下部絶縁層（１４）、コイル形状のシード層パターン（１６ａ）及び導電体コイル（１８）が形成されている。導電体コイル（１８）上には上部軟磁性層（２４）が形成されている。この軟磁性層（１２、２４）は金属性のＦｅまたはＣｏ系軟磁性薄膜から成り、軟磁性層（１２、２４）の比抵抗が低い。したがって、導電体コイル（１８）の隣接したライン同士の電気的短絡を防止すべく、図１に示したように導電体コイル（１８）同士の隙間にエポキシやＳｉＯ２などから成る非磁性絶縁層（２２）を形成し、導電体コイル（１８）の下方にも非磁性絶縁層（１４）を形成する。したがって、こうした絶縁層（１４、２２）のためにインダクタ（１００）全体の厚さは相対的に厚くなる。
図２（ａ）ないし図２（ｄ）は従来の平面型磁性インダクタの製造工程を説明するための断面図である。先ず、図２（ａ）によると、絶縁基板（１１）上にＦｅまたはＣｏ系の下部軟磁性層（１２） 及び下部絶縁層（１４）を積層する。次に、図２（ｂ）に示すように、下部絶縁層（１４）上にはＮｉなどから成るメッキシード層（１６）を形成する。その後、図２（ｃ）に示すように、導電体コイル（１８）を形成しメッキシード層（１６）を選択的にエッチングして上記導電体コイル（１８）と同一なパターン形状を有するシード層パターン（１６ａ）を形成する。次に、図２（ｄ）に示すように上記導電体コイル（１８）を完全に埋め込むよう上部絶縁層（２２）を厚く形成して平坦化した後、ＦｅまたはＣｏ系の上部軟磁性層（２４）を形成する。こうして、サンドイッチタイプの平面型磁性インダクタ（１００）が完成される。
上記従来の工程においては、ＦｅまたはＣｏ系の軟磁性層（１２、２４）の比抵抗が低いので、導電体コイル（１８）ライン同士の電気的短絡現象を防止すべく酸化物または窒化物などから成る絶縁層（２２）を形成する。このように導電体コイル（１８）間に絶縁層（２２）を形成すると、絶縁層（２２）の形成時発生する熱に基板が露出され、これにより下部軟磁性層（１２）の磁性特性が劣化してしまう。さらに、絶縁層（２２）の形成後冷却時に、絶縁層（２２）と導電体コイル（１８）同士の熱膨張係数の差から残留応力が発生する。これにより絶縁層（２２）と導電体コイル（１８）同士の接着強度が低下し剥離（delamination）が発生しかねない。また、充分な電気絶縁のために上記絶縁層（２２）を一定の厚さ以上に厚くするので、導電体コイル（１８）と軟磁性層（１２、２４）は相当な距離で離隔し、インダクタンス値が低下し、高周波特性が悪くなる。そればかりか、上記絶縁層（１４、２２）のため素子全体の厚さが厚くなる。
韓国特許公開公報第２００３‐００２０６０３号
本発明は上記問題を解決するためのもので、その目的は優れた高周波特性と向上されたインダクタンスを具現可能で、より薄い厚さを有する平面型磁性インダクタンスを提供することである。
本発明の他の目的は、より簡単な工程によって高周波特性とインダクタンス値を向上させられる平面型磁性インダクタンスの製造方法を提供することである。
上述した技術的課題を成し遂げるべく、本発明による平面型磁性インダクタは、基板上に形成された絶縁性酸化物磁性層と、上記絶縁性酸化物磁性層の底面から離隔し上記絶縁性酸化物磁性層内に完全に埋め込まれている導電体コイルと、上記絶縁性酸化物磁性層上に形成され上記絶縁性磁性層を保護するカバー層とを含む。
本発明の実施形態によると、上記絶縁性酸化物層は上記基板上に形成された下部絶縁性酸化物磁性層と、上記下部絶縁性酸化物磁性層と接して上記下部絶縁性酸化物磁性層上に形成された上部絶縁性酸化物磁性層とを含み得る。この場合、上記導電体コイルは下部絶縁性酸化物磁性層上に形成され、上記上部絶縁性酸化物磁性層により完全に埋め込まれることができる。
本発明の実施形態によれば、上記絶縁性酸化物磁性層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成り得る。例えば、Ｎｉ‐Ｚｎフェライトを使用して上記絶縁性酸化物磁性層を形成し得る。こうした元素を含む絶縁性酸化物磁性層は高い比抵抗を有することから充分な絶縁性且つ高い透磁率を呈する。
好ましくは、上記絶縁性酸化物磁性層はフェライトメッキ法（ferrite plating）により形成される。こうしたフェライトメッキ法を使用して上記絶縁性酸化物磁性層を形成すれば、工程温度が約１００℃以下と低いので、基板または導電体コイルが熱的損傷を殆ど受けず、基板材料の選択幅も広がる。
本発明の実施形態によれば、上記カバー層は高分子材料、セラミック材料、ガラス、シリコンまたはこれらの中から２つ以上を含む複合材料から成り得る。とりわけ、上記カバー層はポリイミドなどの耐化学性に優れた高分子材料から成ることが好ましい。こうしたカバー層は、上記絶縁性酸化物磁性層が外部衝撃や外部物質によって損傷されないよう上記絶縁性酸化物磁性層を保護する役目を果たす。こうしたカバー層の働きにより上記平面型磁性インダクタを容易且つ安全に扱えるようになる。
上記導電体コイルは銅から成る螺旋形コイル（spiral coil）であることが好ましい。上記導電体コイルは電気メッキによって形成され得る。この場合、上記導電体コイルの下方には上記導電体コイルと同一なパターン形状を有するメッキシード層パターンをさらに含み得る。
本発明の他の技術的課題を成し遂げるために、本発明による平面型磁性インダクタの製造方法は、基板上に下部絶縁性酸化物磁性層を形成する段階と、上記下部絶縁性酸化物磁性層上に導電体コイルを形成する段階と、上記導電体コイルを完全に埋め込むよう上記導電体コイル上に直接上部絶縁性酸化物磁性層を形成する段階と、上記上部絶縁性酸化物磁性層上にカバー層を形成する段階とを含む。上記上部及び下部絶縁性酸化物磁性層はＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成り得る。
本発明の一実施形態によれば、上記導電体コイルを形成する段階は、電気メッキを用いて行うことも可能である。この場合、上記導電体コイルを形成する段階は、上記下部絶縁性酸化物磁性層上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層パターンを形成する段階と、上記フォトレジスト層パターンを用いてコイル形状のメッキシード層パターンを形成する段階と、電気メッキを施して上記メッキシード層パターン上に導電体コイルを形成する段階とを含み得る。好ましくは、上記メッキシード層パターンはニッケルから成り、上記導電体コイルは銅から成る。
電気メッキを利用して導電体コイルを形成する他方の案として、上記導電体コイルを形成する段階は、上記下部絶縁性酸化物磁性層上にメッキシード層を形成する段階と、上記メッキシード層上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層モールドを形成する段階と、上記フォトレジスト層モールドをマスクとして電気メッキを行うことにより導電体コイルを形成する段階と、上記フォトレジスト層モールド及びその下方のメッキシード層の部分を除去する段階とを含む。
本発明の他実施形態によれば、上記導電体コイルを形成する段階は、上記下部絶縁性酸化物磁性層上に金属薄膜を圧着して付着する段階と、コイルパターンが形成されるよう上記金属薄膜を選択的にドライエッチングする段階とを含み得る。
本発明のさらに他の実施形態によれば、上記導電体コイルを形成する段階は、スクリーン印刷法で行える。即ち、上記下部絶縁性酸化物磁性層上にコイルパターン用スクリーンを形成した後、上記スクリーンを印刷マスクとして導電性ペーストを印刷することにより上記基板上に導電体コイルを形成し得る。
本発明のさらに他の実施形態によれば、上記導電体コイルを形成する段階は、インクジェットプリンティング法で行える。即ち、上記下部絶縁性酸化物磁性層上にスラリー状態の導電性ペーストを印刷し、スクリーン無しで直接導電体コイルを形成し得る。
本発明は、平面型磁性インダクタの高周波特性とインダクタンスを向上させ、インダクタの厚さをより薄くする方案を提供する。そうするべく、導電体コイルのライン同士の間に酸化物または窒化物誘電体から成る非磁性絶縁層を形成する代わりに、絶縁性酸化物磁性体を使用して導電体コイルを埋め込む。このように非磁性絶縁層の形成工程を省くことによって、非磁性絶縁層の形成時発生する熱による磁性特性の劣化、残留応力の発生、及び薄膜同士の接着強度弱化などの問題を改善し得る。
本発明によれば、導電体コイルのライン間に非磁性絶縁層を形成せず絶縁性酸化物磁性体を形成して導電体コイルを完全に埋め込むことによって、優れた高周波特性と高いインダクタンスを具現し得る。さらに、非磁性絶縁層を使用しないので、非磁性絶縁層形成時の高温による磁性特性の劣化、薄膜の接着強度の弱化及び剥離現象を防止し得る。したがって、不良率を低減させインダクタ素子の信頼性を高められる。
さらに、本発明によれば、非磁性絶縁層の形成工程を省略することにより全工程数が減少され、製造工程費用及び時間が節約され、平面型インダクタ素子の厚さを一層薄くさせられる。
以下、添付の図を参照に本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は諸形態に変形され得るもので、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるわけではない。本発明の実施形態は当業界において平均的な知識を有する者に対して本発明をより完全に説明するため提供されるものである。したがって、図において要素の形状及び大きさなどはより明確な説明を図って誇張されもし、図面上の同一な符合で表示される要素は同一要素を示す。
図３は本発明の一実施形態による平面型磁性インダクタ（５００）を示す断面図である。図３によると、基板（５１）上に絶縁性酸化物磁性層（５４）が形成され、導電体コイル（５８）が絶縁性酸化物磁性層（５４）に完全に埋め込まれている。さらに、上記導電体コイル（５８）は絶縁性酸化物磁性層（５４）の底面から離隔しており、導電体コイル（５８）の下方には絶縁性酸化物磁性層（５４） 物質が存在する。絶縁性酸化物磁性層（５４）上にはカバー層（６０）が形成され、絶縁性酸化物磁性層（５４）を外部衝撃や外部物質から保護している。上記導電体コイル（５８）は電気メッキを利用して形成されたもので、メッキシード層パターン（５６）が導電体コイル（５８）の下に形成されている。しかし、導電体コイル（５８）は後述するように、電気メッキの他にスクリーン印刷法や金属薄膜のクラッディング（cladding）を利用する方法など多様な方法によって形成され得る。とりわけ、スクリーン印刷法や金属薄膜のクラッディングを用いる方法によって導電体コイル（５８）を形成する場合にはメッキシード層パターン（５６）は必要無い。低い比抵抗と充分なインダクタンスを確保すべく、上記導電体コイル（５８）は銅から成る螺旋形コイルであることが好ましい。導電体コイル（５８）は直方形、正方形または円形の螺旋形コイルなど多様な形態に形成され得る。
上記のような構成を有する平面型磁性インダクタ（５００）は、従来と異なって、別途の非磁性絶縁層（図１の参照番号１４、２２参照）を具備しない。その代わりに、磁性層（５４）材料として絶縁性酸化物磁性体を使用することにより、導電体コイル（５８）のラインを互いに絶縁させる。上記絶縁性酸化物磁性層（５４）は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｂａ、Ｓｒの中から選択された２以上の元素を含む酸化物磁性材料から成り得る。こうした酸化物磁性層（５４）は従来の金属性軟磁性層とは異なって比抵抗が高いので電気絶縁性を呈する。したがって、上記酸化物磁性層（５４）は導電体コイル（５８）に直に接触して導電体コイル（５８）の隣接したライン同士に充分な電気絶縁性を提供する。絶縁性酸化物磁性層（５４）は高い比抵抗と共に高い透磁率を呈し得る。こうした絶縁性酸化物磁性層（５４）が導電体コイル（５８）と直に接触して導電体コイル（５８）を完全に埋め込むので、平面型磁性インダクタ（５００）は優れた品質特性と高いインダクタンスを示すことができる。さらに、別途の非磁性絶縁層（図１の参照番号１４、２２参照）を具備しないので、インダクタ（５００）の厚さがより薄くなり、インダクタ素子をより小型化可能である。
上記絶縁性酸化物磁性層（５４）は後述するように２個の層構造から成り得る。即ち、上記磁性層（５４）は、基板（５１）とメッキシード層パターン（５６）との間に位置する下部絶縁性酸化物磁性層（図９の参照番号５２）と、下部絶縁性酸化物磁性層上に形成され導電体コイル（５４）を完全に埋め込む上部絶縁性酸化物磁性層（図９の参照番号５３）とを含んで成り得る。磁性層（５４）上に形成されたカバー層（６０）は外部衝撃や外部物質から磁性層（５４）を保護する役目を果たし、例えば耐化学性に優れたポリイミドから成り得る。
図４ないし図９は本発明の一実施形態による平面型磁性インダクタの製造方法を説明するための断面図である。本実施形態においては電気メッキ法を利用して導電体コイルを形成する。
先ず、図４によると、ポリイミドまたはＦＲ４などから成る基板（５１）上に下部絶縁性酸化物磁性層（５２）を形成する。下部絶縁性酸化物磁性層（５２）はＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成り得る。例えば、Ｎｉ‐Ｚｎフェライトを使用して上記下部絶縁性酸化物磁性層（５２）を形成し得る。下部絶縁性酸化物磁性層（５２）は高い比抵抗を有するので、充分な電気絶縁性を提供する。
次に、図５によると、下部絶縁性酸化物磁性層（５２）上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層パターン（３０）を形成する。こうしたフォトレジスト層パターン（３０）は本技術分野において周知の露光及び現像工程によって形成され得る。このフォトレジスト層パターン（３０）により露出された下部絶縁性酸化物磁性層（５２）部分は後続工程においてメッキシード層パターンが形成される領域となる。
その後、図６に示すようにフォトレジスト層パターン（３０）をメッキマスクとして無電解メッキを施すことにより、上記フォトレジスト層パターン（３０）により露出された下部絶縁性酸化物磁性層上にニッケルメッキ層を形成する。こうして、下部絶縁性酸化物磁性層（５２）上にはコイル形状のニッケルから成るメッキシード層パターン（５６）が形成される。このメッキシード層パターン（５６）は後続工程において導電体コイルを形成するためのシード層の役目を果たす。
次に、図７によると、メッキシード層パターン（５６）を利用して電気メッキを施すことにより上記メッキシード層パターン（５６）上に銅メッキ層を形成する。こうして、メッキシード層パターン（５６）上には銅から成る導電体コイル（５８）が形成される。先述したように、下部絶縁性酸化物磁性層（５２）は比抵抗が高いので、下部絶縁性酸化物磁性層（５２）上に直接メッキシード層パターン（５６）及び導電体コイル（５８）を形成してもメッキシード層パターン（５６）のラインは互いに絶縁されることになる。
次に、図８によると、導電体コイル（５８）が形成された上記結果物上に上部絶縁性酸化物磁性層（５３）を形成し、上記導電体コイル（５８）が上部絶縁性酸化物磁性層（５３）内に完全に埋め込まれるようにする。好ましくは、導電体コイル（５８）と上部絶縁性酸化物磁性層（５３）同士の接着力を向上させるべく、上部絶縁性酸化物磁性層（５３）を形成する前にソフトエッチング（soft etching）法により導電体コイル（５８）の表面を粗くする。上部絶縁性酸化物磁性層（５３）は、下部絶縁性酸化物磁性層（５２）と同様に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成り得るが、例えばＮｉ‐Ｚｎフェライトを使用して形成され得る。このように下部及び上部磁性層（５２、５３）を絶縁性の酸化物磁性材料で形成することにより、導電体コイル（５８）のラインは互いに絶縁される。
その後、図９に示すように、上部絶縁性酸化物磁性層（５３）上にポリイミドなどから成るカバー層（６０）を形成することで本実施形態による平面型磁性インダクタを完成する。このカバー層（６０）は、損傷され易い酸化物磁性層（５２、５３）を保護する役目を果たす。カバー層（１０６）は耐化学性の高い高分子を使用して形成することが好ましい。例えば、ポリイミドまたはエポキシを使用してカバー層（６０）を形成し得る。その他にも、上部カバー層（６０）は高分子材料材料、セラミック材料、ガラス、シリコンまたはこれらの中から２以上を含む複合材料で形成され得る。
上記実施形態において、下部及び上部絶縁性酸化物磁性層（５２、５３）はフェライトメッキ法を利用して形成することが好ましい。フェライトメッキ法は磁性層（５２、５３）の原料となる酸化溶液（oxidizing solution）と金属元素を含む反応溶液（reaction solution）を使用して酸化物磁性層を形成する方法である。例えば、酸化溶液と反応溶液を液滴状態にし、これを回転する基板上に噴霧して酸化物磁性層を形成し得る。こうしたフェライトメッキ法を利用すれば、１００℃以下の低い工程温度で磁性層（５２、５３）を形成し得る。したがって、磁性層（５２、５３）の形成時基板（５１）または導電体コイル（５８）に熱的損傷を与えず、基板（５１）材料の選択幅も広がる。さらに、フェライトメッキ法を利用すると、上記絶縁性酸化物磁性層（５２、５３）の厚さ制御が容易で、正確かつ均一な厚さの絶縁性酸化物磁性層（５２、５３）が得られる。
先述した製造方法によれば、導電体コイル（５４）のライン間に非磁性絶縁層を別途に形成しない。その代わりに、絶縁性酸化物磁性層（５２、５３）を形成して導電体コイル（５４）全体を埋め込む。こうした酸化物磁性層（５２、５３）は高い比抵抗と透磁率を示す。したがって、導電体コイル（５８）のラインが互いに充分に絶縁され、内部銅体間の漏れ電流を防止でき渦電流も抑制し得る。結局、インダクタンス（Ｌ）と品質係数（Ｑ）が向上し、優れた高周波特性が具現される。さらに、非磁性絶縁層を別途に形成しないので、非磁性絶縁層の形成時高温による問題点（例えば、磁性層特性の劣化現象、冷却時熱膨張係数の差による薄膜同士の接着強度の弱化及び剥離現象など）が抑制され素子の信頼性を高められる。その他にも、厚い絶縁層（図１の参照番号２２）を形成しないので、インダクタ素子をより小型化可能である。
図１０ないし図１４は本発明の他実施形態による平面型磁性インダクタの製造方法を説明するための断面図である。
先ず、図１０によると、フェライトメッキ法を利用して基板（１０１）上に下部絶縁性酸化物磁性層（１０２）を形成する。その後、ニッケルを無電解メッキして上記下部絶縁性酸化物磁性層（１０２）上にメッキシード層（１０６）を形成する。下部絶縁性酸化物磁性層（１０２）は、先述した実施形態において説明した磁性層（５２、５３）材料と同一な材料で形成される。
次に、図１１に示すように、メッキシード層（１０６）上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層モールド（１３０）を形成する。このフォトレジスト層モールド（１３０）により露出されたメッキシード層（１０６）部分は後続工程において導電体コイルが形成される領域となる。上記フォトレジスト層モールド（１３０）は、メッキシード層（１０６）上にフォトレジスト層を塗布した後コイルパターンのフォトマスクを通して露光し現像することによって形成され得る。
次に、図１２に示すように、上記フォトレジスト層モールド（１３０）を利用して電気メッキを施すことにより、フォトレジスト層モールド（１３０）により露出されたメッキシード層（１０６）部分上に銅メッキ層を形成する。こうして、銅メッキ層から成る導電体コイル（１０８）が形成される。この際、例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ４）を含むメッキ液で電気メッキして導電体コイル（１０８）を約５０μｍの厚さに形成し得る。
次に、図１３によると、フォトレジスト層モールド（１３０）をストリッパー（stripper）で除去し、このモールド（１３０）の直下にあるメッキシード層（１０６）部分（銅メッキが施されていない領域のシード層（１０６）部分）もエッチング液で除去する。こうして、導電体コイル（１０８）と同一なコイルパターンを有するメッキシード層パターン（１０６ａ）を得られる。
その後、図１４に示すように、導電体コイル（１０８）が形成された上記結果物上にフェライトメッキ法を利用して上部絶縁性酸化物磁性層（１０３）を形成する。こうして、導電体コイル（１０８）は上部絶縁性酸化物磁性層（１０３）により完全に埋め込まれる。導電体コイル（１０８）と上部絶縁性酸化物磁性層（１０３）との接着力を向上させるべく、磁性層（１０３）の形成前に予めソフトエッチング処理を行い導電体コイル（１０８）の表面粗さを増加させておくことが好ましい。次に、下部及び上部絶縁性酸化物磁性層（１０２、１０３）を保護すべく上部絶縁性酸化物磁性層（１０３）上にポリイミドなどから成るカバー層（１１０）を形成する。こうして、平面型磁性インダクタが完成される。
先述した実施形態においては、電気メッキを利用して導電体コイル（５８、１０８）を形成したが、電気メッキ以外の方法により導電体コイルを形成することも可能である。例えば、金属薄膜のクラッディング（cladding）を利用するか、スクリーン印刷法を利用するか、インクジェットプリンティング法を使用して導電体コイルを形成することも可能である。
図１５及び図１６は本発明のさらに他の実施形態による平面型磁性インダクタの製造工程を説明するための断面図である。この実施形態においては先述した実施形態と異なってメッキシード層を使用しない。
先ず、図１５によると基板（２０１）上に形成された下部絶縁性酸化物磁性層（２０２）上に銅から成る導電体コイル（２０８）を形成する。この導電体コイル（２０８）は、例えば銅薄膜を下部絶縁性酸化物磁性層（２０２）上に加圧付着（cladding）した後、銅薄膜を選択的にエッチングすることで形成され得る。上記選択的エッチングは本技術分野において通常的に使用するフォトリソグラフィー法を使用して実施され得る。即ち、基板（２０１）に付着された銅薄膜上にコイルパターンを有するフォトレジスト層（図示せず）を形成した後、このフォトレジスト層をエッチングマスクとしてＦｅＣｌ３などの銅エッチング液により銅薄膜をエッチングする。こうして、図１５に示すように銅から成る導電体コイル（２０８）を得る。
他方の案として、上記導電体コイル（２０８）はスクリーン印刷法を使用しても形成され得る。即ち、下部絶縁性酸化物磁性層（２０２）上に導電体コイルパターンと逆になるパターンを有するスクリーンを形成する。その後、上記スクリーンを印刷マスクとして下部絶縁性酸化物磁性層（２０２）上に導電性ペーストを印刷し、これを乾燥することにより導電体コイル（２０８）を得られる。このように、金属薄膜のクラッディングを利用するか、スクリーン印刷を利用して導電体コイル（２０８）を形成すると、メッキシード層を別に形成する必要が無くなる。
さらに他方の案として、上記導電体コイル（２０８）は、インクジェットプリント法を使用しても形成され得る。即ち、下部絶縁性酸化物磁性層（２０２）上にスラリー状態の導電性ペーストをインクジェットプリンティング法で印刷してスクリーン無しで直接導電体コイル（２０８）を形成し得る。
次に、図１６に示したように、導電体コイル（２０８）が形成された上記結果物上に上部絶縁性酸化物磁性層（２０３）を形成して導電体コイル（２０８）を完全に埋め込む。その後、上部絶縁性酸化物磁性層（２０３）上にポリイミドなどから成るカバー層（２１０）を形成して平面型磁性インダクタを完成する。
以下、本発明の具体的な実施例を通して本発明による平面型磁性インダクタの特徴をより具体的に説明する。
本実施例においては、無電解メッキを利用してニッケルから成るメッキシード層を形成した後電気メッキを施して銅から成る導電体コイルを形成した（図４ないし図９参照）。先ず、スピンスプレー方式のフェライトメッキ法を使用してポリイミドから成る基板（５１）上にＮｉ‐Ｚｎフェライト層を約１０μｍ程度の厚さに形成した。このＮｉ‐Ｚｎフェライト層は下部絶縁性酸化物磁性層（５２）となる。次に、Ｎｉ‐Ｚｎフェライト層上に無電解ニッケルメッキを施してニッケルから成るメッキシード層パターン（５６）を形成し、電気メッキを施してこのメッキシード層パターン（５６）上に銅メッキ層を約５０μｍ厚で形成した。この銅メッキ層は導電体コイルパターン（５８）となる。それから、コイルパターン（５８）上にＮｉ‐Ｚｎフェライト層から成る上部絶縁性酸化物磁性層（５３）を約６０μｍ厚で形成し、上記導電体コイルパターン（５８）を完全に埋め込んだ。磁性層（５３）上にはポリイミド層を約３５μｍ厚で積層してカバー層（６０）を形成し、平面型磁性インダクタを完成した。この平面型磁性インダクタのサイズは５．０ｍｍ×５．０ｍｍである。
比較例を示す。
一方、上記実施例とインダクタ特性を比較するための比較例として従来の平面型磁性インダクタを製造した（図２（ａ）ないし図２（ｄ）参照）。先ず、ＦＲ４絶縁基板（１１）上にＦｅＴａＮ／Ｔｉの２重膜構造から成る下部軟磁性層（１２）を形成した後、ＳｉＯ２から成る下部絶縁層（１４）を１μｍ厚で形成した。下部絶縁層（１４）上にはニッケルから成るメッキシード層（１２）を形成し、フォトレジスト層モールドと電気メッキ法を利用して銅から成る導電体コイル（１８）を約５０μｍ厚で形成した。この導電体コイル（１８）上にはＳｉＯ２から成る上部絶縁層（２２）を形成し、導電体コイル（１８）を完全に埋め込む。その後、下部軟磁性層（１２）と同一な材料から成る上部軟磁性層（２４）を形成して比較例の平面型磁性インダクタを完成した。比較例のインダクタサイズは５．３ｍｍ×６．３ｍｍである。
上記実施例と比較例のインダクタ特性を比較すべく、各々のインダクタンスと品質係数を測定した。品質係数は１ＭＨｚの動作周波数において測定した。測定結果は下記表１に記載してある。
表１に記載のように、上記実施例による平面型磁性インダクタは比較例のインダクタより高いインダクタンス値と品質係数を示す。したがって、本実施例による平面型磁性インダクタは電源用インダクタとして使用されるばかりでなく、ＲＦ応用分野においても優れた高周波特性を示すことが可能である。
本発明は上述した実施形態及び添付の図により限定されるものではなく、添付の請求範囲により限定される。さらに、本発明は請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内において多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野において通常の知識を有する者にとって自明であろう。
５１ 基板
５４ 絶縁性酸化物磁性層
５６ メッキシード層パターン
５８ 導電体コイル
６０ カバー層
３０ フォトレジスト層パターン
５４ 絶縁性酸化物磁性層
５６ メッキシード層パターン
５８ 導電体コイル
６０ カバー層
３０ フォトレジスト層パターン
Claims (17)
- 基板上に形成された絶縁性酸化物磁性層と、
上記絶縁性酸化物磁性層の底面から離隔し上記絶縁性酸化物磁性層内に完全に埋め込まれている導電体コイルと、
上記絶縁性酸化物磁性層上に形成され上記絶縁性酸化物の磁性層を保護するカバー層とを含む平面型磁性インダクタ。 - 上記絶縁性酸化物層は、上記基板上に形成された下部絶縁性酸化物磁性層と、上記下部絶縁性酸化物磁性層と接して上記下部絶縁性酸化物磁性層上に形成された上部絶縁性酸化物磁性層とを含み、
上記導電体コイルは上記下部絶縁性酸化物磁性層上に形成され上記上部絶縁性酸化物磁性層により完全に埋め込まれる請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。 - 上記絶縁性酸化物磁性層は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成る請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記絶縁性酸化物磁性層はＮｉ‐Ｚｎフェライトから成る請求項３に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記絶縁性酸化物磁性層はフェライトメッキ法により形成された請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記カバー層は高分子材料、セラミック材料、ガラス、シリコンまたはそれらの中から２以上を含む複合材料から成る請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記カバー層はポリイミドから成る請求項６に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記導電体コイルは銅から成る螺旋形コイルである請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。
- 上記導電体コイルの下に形成され上記導電体コイルと同一なパターン形状を有するメッキシード層パターンをさらに含み、
上記導電体コイルは電気メッキにより形成された請求項１に記載の平面型磁性インダクタ。 - 基板上に下部絶縁性酸化物磁性層を形成する段階と、
上記下部絶縁性酸化物磁性層上に導電体コイルを形成する段階と、
上記導電体コイルを完全に埋め込むよう上記導電体コイル上に直接上部絶縁性酸化物磁性層を形成する段階と、
上記上部絶縁性酸化物磁性層上にカバー層を形成する段階とを含む平面型磁性インダクタの製造方法。 - 上記上部及び下部絶縁性酸化物磁性層はＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｂａ及びＳｒで成る群から選択された２個以上の元素を含む酸化物磁性材料から成る請求項１０に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。
- 上記導電体コイルを形成する段階は、電気メッキを利用して実行される請求項１０に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。
- 上記導電体コイルを形成する段階は、
上記下部絶縁性酸化物磁性層上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層パターンを形成する段階と、
上記フォトレジスト層パターンを利用してコイル形状のメッキシード層パターンを形成する段階と、
電気メッキを施し上記メッキシード層パターン上に導電体コイルを形成する段階とを含む請求項１２に記載の面型磁性インダクタの製造方法。 - 上記導電体コイルを形成する段階は、
上記下部絶縁性酸化物磁性層上にメッキシード層を形成する段階と、
上記メッキシード層上にコイル形状のパターンを有するフォトレジスト層モールドを形成する段階と、
上記フォトレジスト層モールドをマスクに利用して電気メッキを施すことにより導電体コイルを形成する段階と、
上記フォトレジスト層モールド及びその下のメッキシード層の部分を除去する段階とを含む請求項１２に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。 - 上記導電体コイルを形成する段階は、
上記下部絶縁性酸化物磁性層上に金属薄膜を圧着して付着する段階と、
コイルパターンが形成されるよう上記金属薄膜を選択的にドライエッチングする段階とを含む請求項１０に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。 - 上記導電体コイルを形成する段階は、
上記下部絶縁性酸化物磁性層上にコイルパターン用スクリーンを形成する段階と、
上記スクリーンを印刷マスクとして上記下部絶縁性酸化物磁性層上に導電性ペーストを印刷する段階とを含む請求項１０に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。 - 上記導電体コイルを形成する段階は、インクジェットプリンティング法を使用して上記下部絶縁性酸化物磁性層上にスラリー状態の導電性ペーストを印刷する段階を含む請求項１０に記載の平面型磁性インダクタの製造方法。
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