JP2006287092A - Inductance component and its manufacturing process - Google Patents

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Hitoshi Ishimoto
仁 石本
Shinya Matsutani
伸哉 松谷
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and low profile inductance component exhibiting superior high-frequency characteristics, and to provide its manufacturing process. <P>SOLUTION: The inductance component comprises a coil 11, a through-hole portion 16 formed in the core portion of the coil 11, and a multilayer magnetic body layer 1 where the multilayer magnetic body layer 1 is arranged continuously to the inner wall of the through hole portion 16 and the upper and lower surfaces of the coil 11. The multilayer magnetic body layer 1 has a multilayer structure, consisting of a first metal layer 3, a first metal magnetic body layer 4, an intermediate layer 5, and a second metal magnetic body layer 6 where the first and second metal magnetic body layers 4 and 6 are constituted of a granular film comprising a magnetic phase and a metal oxide phase. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば電子機器の電源回路などに用いられるインダクタンス部品およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an inductance component used in, for example, a power circuit of an electronic device and a manufacturing method thereof.

従来この種の電源回路、例えば携帯電話に用いられる電源回路は図5のようになっている。図5に示すように、電池101は入力電圧として4Vの電池を用い、電源回路の出力として2Vの出力電圧を得ることがこの電源回路では可能である。ここで、コイル102はチョークコイルと呼ばれ、このコイルを電源回路に入れることで安定した出力電圧を得ることができる。また、より出力電圧を安定化させるためにはコイル102のインダクタンスを大きくする必要がある。これにより、図5に示す電源回路は、より直流安定化された出力電圧を供給することができる。   Conventionally, a power supply circuit of this type, for example, a power supply circuit used for a mobile phone is as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the battery 101 uses a 4V battery as an input voltage, and this power supply circuit can obtain an output voltage of 2V as an output of the power supply circuit. Here, the coil 102 is called a choke coil, and a stable output voltage can be obtained by inserting this coil into a power supply circuit. Further, in order to further stabilize the output voltage, it is necessary to increase the inductance of the coil 102. As a result, the power supply circuit shown in FIG. 5 can supply a more direct-current stabilized output voltage.

また、一般的にコイル102のインダクタンスを大きくするためにはコイル102のコア断面積を大きくするとともに巻き数を多くする必要があり、その結果コイル102は大きな容積となってしまうという問題点があった。さらに、スイッチング周波数も高周波化が進み、数MHzで用いられる電源回路も出てきており、このスイッチング周波数の高周波化に伴ってコア損失の低減が求められている。   In general, in order to increase the inductance of the coil 102, it is necessary to increase the core cross-sectional area of the coil 102 and to increase the number of turns. As a result, the coil 102 has a large volume. It was. Furthermore, the switching frequency has been increased, and a power supply circuit used at several MHz has come out. Reduction of the core loss is demanded as the switching frequency is increased.

また、電子機器の小型低背化の要求に対して、更なるインダクタンス部品の小型低背化が求められており、例えば基板上の設置面積が5mm×5mm以下で厚さ1mm以下のインダクタンス部品が必要とされるとともに、電子機器の低電圧、大電流化に対応できる許容電流の大きなインダクタンス部品の要求が大きくなってきている。   Further, in response to the demand for a smaller and lower profile of electronic equipment, there is a demand for further reduction in the size and height of inductance components. For example, an inductance component having an installation area on a substrate of 5 mm × 5 mm or less and a thickness of 1 mm or less is required. There is a growing demand for inductance components with a large allowable current that can cope with the low voltage and large current of electronic devices.

前記問題点を解決するために、図6に示すようなインダクタンス部品が提案されている。このインダクタンス部品は、コイル111を多層磁性膜112で絶縁状態で挟持させ、磁性体113を充填したスルホール部114を前記コイル111の側面及び中央に配置した構成を有しており、このコイル111は銅などの高導電率材料を板状に巻くことで形成されるためにコイル111を薄くすることができる(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−223636号公報
In order to solve the problem, an inductance component as shown in FIG. 6 has been proposed. This inductance component has a configuration in which a coil 111 is sandwiched between multilayer magnetic films 112 in an insulating state, and through-hole portions 114 filled with a magnetic body 113 are arranged on the side surface and the center of the coil 111. Since the high conductivity material such as copper is formed in a plate shape, the coil 111 can be thinned (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-9-223636

しかしながら、前記従来の構成ではスルホール部114の中を磁性体113で形成するため、その磁性体113の断面積は大きなものとなる。このコイル111に電流を流すと、スルホール部114を垂直方向に貫く磁束が生じることによって磁性体113の水平面に渦電流が生じる。しかしながら、磁性体113の断面積が大きいことから、この渦電流が大きくなってしまい、結果としてスルホール部114を垂直方向に貫く磁束を打ち消してしまうことになる。その結果として、高周波帯域で用いることが困難であるという課題があった。   However, since the through hole 114 is formed of the magnetic body 113 in the conventional configuration, the cross-sectional area of the magnetic body 113 is large. When a current is passed through the coil 111, a magnetic flux penetrating the through hole portion 114 in the vertical direction is generated, and an eddy current is generated in the horizontal plane of the magnetic body 113. However, since the cross-sectional area of the magnetic body 113 is large, this eddy current is increased, and as a result, the magnetic flux penetrating the through-hole portion 114 in the vertical direction is canceled. As a result, there is a problem that it is difficult to use in a high frequency band.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、渦電流損失が少なく、小型低背化しても高周波特性に優れたインダクタンス部品およびその製造方法を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an inductance component that has low eddy current loss and that has excellent high-frequency characteristics even when it is reduced in size and height, and a method for manufacturing the same.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、コイルと、このコイルの芯部に形成したスルホール部と、このスルホール部の内壁とコイルの上面及び下面に連続して配置した多層磁性体層とを備え、前記多層磁性体層は第一の金属層と、第一の金属磁性体層と、中間層と、第二の金属磁性体層からなる積層構造とし、且つ前記第一および第二の金属磁性体層が磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜で構成したインダクタンス部品とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a coil, a through hole portion formed in the core portion of the coil, and a multilayer magnetic layer arranged continuously on the inner wall of the through hole portion and the upper and lower surfaces of the coil. The multilayer magnetic layer has a laminated structure including a first metal layer, a first metal magnetic layer, an intermediate layer, and a second metal magnetic layer, and the first and second layers The magnetic metal layer is an inductance component composed of a granular film composed of a magnetic phase and a metal oxide phase.

本発明のインダクタンス部品およびその製造方法は、コイルのスルホール部の内壁に形成した磁性相を多層磁性体層とすることによって、磁性相の厚さ方向の断面積を小さくすることができるとともに、金属磁性体層を高抵抗なグラニュラ膜で構成することによって渦電流損失の少ない磁気特性を有する多層磁性体層を実現することにより、コイル中央部を貫く磁束によって生成される渦電流を抑制することが可能となり、小型低背化しても高周波特性に優れたインダクタンス部品およびその製造方法を実現することができる。   The inductance component and the manufacturing method thereof according to the present invention can reduce the cross-sectional area in the thickness direction of the magnetic phase by forming the magnetic phase formed on the inner wall of the through-hole portion of the coil as a multi-layer magnetic layer. By configuring the magnetic layer with a high-resistance granular film to achieve a multi-layered magnetic layer with low eddy current loss, it is possible to suppress eddy currents generated by magnetic flux passing through the center of the coil. Thus, it is possible to realize an inductance component having excellent high-frequency characteristics and a method for manufacturing the same even when the size and height are reduced.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるインダクタンス部品およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an inductance component and a manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態1におけるインダクタンス部品の斜視図であり、図2は図1のA−A部における断面図である。また、図3はインダクタンス部品の多層磁性体層1の拡大断面図である。   1 is a perspective view of an inductance component according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the multilayer magnetic body layer 1 of the inductance component.

図1〜図3において、本実施の形態1におけるインダクタンス部品の構造はコイル絶縁部2の中に内蔵されるようにコイル11を配置しており、このコイル絶縁部2はコイル11がショートするのを防ぐためである。また、このコイル11は例えば銅や銀などの高導電率材料を樹脂フィルムなどからなるコイル絶縁部2の上にめっき法などでパターニングしながら形成することができる。このほかにもスパッタリングあるいは蒸着などによっても薄型の平面コイルパターンを形成することができる。   1 to 3, the structure of the inductance component according to the first embodiment has a coil 11 disposed so as to be incorporated in the coil insulating portion 2, and the coil insulating portion 2 is short-circuited by the coil 11. Is to prevent. The coil 11 can be formed by patterning a high conductivity material such as copper or silver on the coil insulating portion 2 made of a resin film or the like by plating or the like. In addition, a thin planar coil pattern can be formed by sputtering or vapor deposition.

そして、このコイル11は二段の平面コイルで形成しており、上段のコイル11はインダクタンス部品の一方の側面にある端子部10bから芯部へ向かって渦巻き状に巻かれた後、中心部でスルホール電極15を介して下段のコイル11に移り、他方の側面に設けた端子部10aに向かって今度は渦巻き状に広がるように形成している。   The coil 11 is formed of a two-stage planar coil. The upper coil 11 is spirally wound from the terminal portion 10b on one side of the inductance component toward the core portion, and then at the center portion. It moves to the lower coil 11 via the through-hole electrode 15, and is formed so as to spread in a spiral shape toward the terminal portion 10a provided on the other side surface.

なお、このコイル11の上段と下段のコイルパターンの巻き軸は同じ方向でなければならない。これによって、コイル11の上段と下段で磁束を打ち消し合うことなくスルホール電極15を介してコイル11の上段から下段に電流が流れ、大きなインダクタンス値を実現することができる。   The winding axis of the upper and lower coil patterns of the coil 11 must be in the same direction. As a result, a current flows from the upper stage to the lower stage of the coil 11 via the through-hole electrode 15 without canceling out the magnetic flux between the upper stage and the lower stage of the coil 11, and a large inductance value can be realized.

なお、このような構成の平面コイルパターンを順次積層することによって、より大きなインダクタンスを有する薄型の平面コイルを実現することができる。   Note that a thin planar coil having a larger inductance can be realized by sequentially laminating planar coil patterns having such a configuration.

さらに、この他にもコイル11の形成方法としては、大電流に対応できるコイルを実現するためには銅線の加工あるいは薄板状の金属板を加工した後、コイル絶縁部2に埋設することによりコイル11を形成することも可能である。そして、このコイル11の厚み(断面積)は用いられる用途の電子機器により異なるが、少なくとも大電流に対応するためには10μm以上の厚みが好ましい。   In addition to this, as another method for forming the coil 11, in order to realize a coil capable of handling a large current, after processing a copper wire or processing a thin metal plate, it is embedded in the coil insulating portion 2. It is also possible to form the coil 11. And although the thickness (cross-sectional area) of this coil 11 changes with electronic devices of the use used, in order to respond | correspond at least to a large electric current, the thickness of 10 micrometers or more is preferable.

次に、コイル11の芯部にはスルホール部16を設けるとともに、このスルホール部16の内壁には多層磁性体層1を設けている。さらに、この多層磁性体層1はコイル11の上面と下面にもスルホール部16に設けた多層磁性体層1に連続して設けている。   Next, a through hole 16 is provided in the core of the coil 11, and the multilayer magnetic material layer 1 is provided on the inner wall of the through hole 16. Further, the multilayer magnetic layer 1 is continuously provided on the upper and lower surfaces of the coil 11 in succession to the multilayer magnetic layer 1 provided in the through hole 16.

次に、この多層磁性体層1の構成について図3を用いて詳細に説明する。この多層磁性体層1は平面コイルが埋設されたコイル絶縁部2の上に無電解めっきなどにより第一の金属層3を設け、この第一の金属層3の上に電解めっきなどによって磁性相8と金属酸化物相9からなるグラニュラ膜である第一の金属磁性体層4を形成する。この第一の金属層3は第一の金属磁性体層4を電解めっき法で形成しやすくするために設けたものであり、導電性に優れたCuなどの金属が好ましく、さらに磁性を有するFe、Ni、Coを用いることが磁気特性の観点からより好ましい。従って、磁性を有しないCuなどの金属を用いるときは第一の金属層3の厚みは薄いことが望ましい。   Next, the configuration of the multilayer magnetic layer 1 will be described in detail with reference to FIG. This multilayer magnetic layer 1 is provided with a first metal layer 3 by electroless plating or the like on a coil insulating part 2 in which a planar coil is embedded, and a magnetic phase is formed on the first metal layer 3 by electrolytic plating or the like. A first metal magnetic layer 4 which is a granular film composed of 8 and a metal oxide phase 9 is formed. The first metal layer 3 is provided to facilitate the formation of the first metal magnetic layer 4 by the electrolytic plating method. A metal such as Cu having excellent conductivity is preferable, and a magnetic Fe film is also provided. It is more preferable to use Ni, Co from the viewpoint of magnetic characteristics. Accordingly, when a metal such as Cu that does not have magnetism is used, the first metal layer 3 is desirably thin.

また、前記グラニュラ膜は、例えば磁性相8と絶縁性を有する金属酸化物相9が相分離した状態で存在する膜構造をしており、特にここでのグラニュラ膜構造とは強磁性の金属相が微細な粒子として絶縁体相中に分散した状態、あるいは強磁性の金属相が絶縁体相に包み込まれた状態で存在する膜構造を表すものである。このような構造を有するグラニュラ膜としては、「Fe−M−O」(Mは3A族元素および4A族元素から選択される一種以上の元素)で表されるグラニュラ膜、「Co−M−O」(Mは3A族元素および4A族元素および5A族元素から選択される一種以上の元素)で表されるグラニュラ膜があり、特に第一の金属磁性体層4に含まれる磁性相8としてはFe、Ni、Coからなる群のうちの少なくとも一つを含む組成の磁性相8が磁束密度、磁気損失の観点から好ましい。   The granular film has a film structure in which, for example, a magnetic phase 8 and an insulating metal oxide phase 9 exist in a phase-separated state. In particular, the granular film structure here is a ferromagnetic metal phase. Represents a film structure that exists in a state where the particles are dispersed as fine particles in the insulator phase, or in a state where a ferromagnetic metal phase is encapsulated in the insulator phase. As the granular film having such a structure, a granular film represented by “Fe-MO” (M is one or more elements selected from Group 3A elements and Group 4A elements), “Co-MO”, (M is one or more elements selected from Group 3A elements, Group 4A elements and Group 5A elements), and the magnetic phase 8 included in the first metal magnetic layer 4 is particularly The magnetic phase 8 having a composition containing at least one of the group consisting of Fe, Ni, and Co is preferable from the viewpoint of magnetic flux density and magnetic loss.

また、特にFeとNi、Coからなる群のうちの少なくとも一つを含むFe系合金すなわちFeNi、FeCo、FeNiCoのうち少なくとも一つを含む組成の磁性相8とすることにより高透磁率を実現できることからインダクタンスのより大きなインダクタンス部品とすることができる。さらに、その磁性相8の平均粒径を1000Å以下、より好ましくは500Å以下とした場合、優れた磁気特性(低保磁力;Hc<10Oe、高透磁率;μ>500)を実現できる第一の金属磁性体層4を形成できることから、よりインダクタンスの大きいインダクタンス部品を得ることができる。   In particular, a high magnetic permeability can be realized by using a magnetic alloy 8 containing at least one of the group consisting of Fe, Ni, and Co, that is, a composition containing at least one of FeNi, FeCo, and FeNiCo. Therefore, an inductance component having a larger inductance can be obtained. Furthermore, when the average particle size of the magnetic phase 8 is 1000 Å or less, more preferably 500 Å or less, the first that can realize excellent magnetic properties (low coercive force; Hc <10 Oe, high magnetic permeability; μ> 500). Since the metal magnetic layer 4 can be formed, an inductance component having a larger inductance can be obtained.

また、第一の金属磁性体層4に含まれる金属酸化物相9として金属酸化物がZn、Ce、Mn、Cu、Fe、Ni、Coからなる群のうちの少なくとも一つを含む金属酸化物組成とすることにより、これらの金属酸化物相9をめっき法により形成することが可能になり、スルホール部16の内壁とコイル11の上下面に一括して形成できることから生産性に優れるとともに磁気特性の観点からも好ましい。また、第一の金属磁性体層4の比抵抗値を100μΩcm以上という比抵抗の大きな第一の金属磁性体層4を実現することも可能であり、このような構成とすることにより渦電流損失を大きく低減することが可能となり、その結果として高周波特性に優れたインダクタンス部品を実現することができる。   In addition, as the metal oxide phase 9 included in the first metal magnetic layer 4, the metal oxide includes at least one of the group consisting of Zn, Ce, Mn, Cu, Fe, Ni, and Co. By adopting the composition, these metal oxide phases 9 can be formed by plating, and can be collectively formed on the inner wall of the through-hole portion 16 and the upper and lower surfaces of the coil 11. From the viewpoint of this, it is preferable. In addition, it is possible to realize the first metal magnetic layer 4 having a large specific resistance of 100 μΩcm or more as the specific resistance value of the first metal magnetic layer 4. As a result, an inductance component having excellent high frequency characteristics can be realized.

次に、前記第一の金属磁性体層4の上に電解めっきあるいは電着等で中間層5を形成する。この中間層5は第一の金属磁性体層4と第二の金属磁性体層6とを隔てるように設けており、この中間層5の比抵抗を第一および第二の金属磁性体層4、6より大きくすることによって、第一の金属磁性体層4と第二の金属磁性体層6にまたがる渦電流を遮断することができる。そのとき、中間層5の比抵抗値が500μΩcm以上であれば特にその効果は顕著となる。従って、この中間層5としては有機樹脂材料あるいは金属酸化物、金属−酸化物複合材料等の無機材料が好ましい。   Next, the intermediate layer 5 is formed on the first metal magnetic layer 4 by electrolytic plating or electrodeposition. The intermediate layer 5 is provided so as to separate the first metal magnetic layer 4 and the second metal magnetic layer 6, and the specific resistance of the intermediate layer 5 is set to the first and second metal magnetic layers 4. , 6 can block eddy currents across the first metal magnetic layer 4 and the second metal magnetic layer 6. At that time, if the specific resistance value of the intermediate layer 5 is 500 μΩcm or more, the effect is particularly remarkable. Therefore, the intermediate layer 5 is preferably an organic resin material or an inorganic material such as a metal oxide or a metal-oxide composite material.

ここで、特に中間層5として銅酸化物を用いると、めっき法で中間層5を形成することができるとともに、中間層5の比抵抗を500μΩcm以上とすることができる。さらに、この中間層5である銅酸化物を還元することによって、中間層5の上に形成する第二の金属磁性体層6を第一の金属磁性体層4と同じめっき法で形成するための給電層の役割を果たすことができるものである。この中間層5に含まれる銅酸化物としてはCu2Oが製膜速度、膜質の均質性の観点からより望ましい。 Here, in particular, when copper oxide is used as the intermediate layer 5, the intermediate layer 5 can be formed by a plating method, and the specific resistance of the intermediate layer 5 can be set to 500 μΩcm or more. Further, the second metal magnetic material layer 6 formed on the intermediate layer 5 is formed by the same plating method as the first metal magnetic material layer 4 by reducing the copper oxide as the intermediate layer 5. It can serve as a power feeding layer. As the copper oxide contained in the intermediate layer 5, Cu 2 O is more desirable from the viewpoint of film forming speed and film quality uniformity.

さらにまた、この中間層5の厚みは磁気特性の観点から薄いことが望ましく、例えばチョークコイルなどで30A程度の電流を流したいときには、この中間層5の厚みは1μmもあれば十分その機能を発揮することができる。   Furthermore, it is desirable that the thickness of the intermediate layer 5 is thin from the viewpoint of magnetic characteristics. For example, when a current of about 30 A is flowed by a choke coil, the thickness of the intermediate layer 5 is sufficient if it has a thickness of 1 μm. can do.

次に、中間層5の上に電解めっきによって磁性相8と金属酸化物相9からなるグラニュラ膜である第二の金属磁性体層6を形成するが、その構成は第一の金属磁性体層4と同様である。ここで、多層磁性体層1の第一および第二の金属磁性体層4、6の組成は必ずしも同じである必要はなく、前記の通り主成分がFe、Ni、Coからなる群のうち少なくとも一つを含むことでその効果は得られる。   Next, a second metal magnetic layer 6, which is a granular film composed of a magnetic phase 8 and a metal oxide phase 9, is formed on the intermediate layer 5 by electrolytic plating, and the configuration is the first metal magnetic layer. The same as 4. Here, the composition of the first and second metal magnetic layers 4 and 6 of the multilayer magnetic layer 1 is not necessarily the same, and as described above, at least of the group consisting of Fe, Ni and Co as the main component The effect is acquired by including one.

なお、この多層磁性体層1をいかなる方法で積層しても同じ効果が得られることは言うまでもない。   Needless to say, the same effect can be obtained no matter how the multilayer magnetic layer 1 is laminated.

また、中間層5と第二の金属磁性体層6の積層体を基本として、この積層体を2層以上に積層することにより、よりインダクタンス値が大きく、且つ高周波特性に優れたインダクタンス部品とすることができる。   In addition, based on a laminate of the intermediate layer 5 and the second metal magnetic layer 6, this laminate is laminated into two or more layers, thereby providing an inductance component having a larger inductance value and excellent high frequency characteristics. be able to.

前記構成のインダクタンス部品について、以下その動作を説明する。   The operation of the inductance component having the above configuration will be described below.

コイル11は、十分な長さの導電経路を有しており、さらには二段構造で巻き軸方向も一致していることから、電流をコイル11に流すと、強い磁束を得ることができ、インダクタンス部品のインダクタンスを大きくすることができる。これによって、小型低背化しても十分にインダクタンスの大きいインダクタンス部品を得ることができる。   The coil 11 has a sufficiently long conductive path, and further has a two-stage structure and the winding axis direction also coincides. Therefore, when a current is passed through the coil 11, a strong magnetic flux can be obtained. The inductance of the inductance component can be increased. As a result, an inductance component having a sufficiently large inductance can be obtained even if the size and height are reduced.

また、コイル11は断面が円形ではなく四角形で構成していることから、コイル11の断面積を大きくすることによって高占積率なコイル11を実現しており、コイル11に発生する損失(銅損)も低減できる。   In addition, since the coil 11 has a quadrangular cross-section, the coil 11 having a high space factor is realized by increasing the cross-sectional area of the coil 11, and loss (copper) generated in the coil 11 is realized. Loss).

そして、このコイル11に電流を流すとインダクタンス部品には磁束が生じる。この磁束はスルホール部16の内壁と、コイル11の上面及び下面の面内方向に生じることによって渦電流が生じる。しかしながら、本発明のインダクタンス部品は、スルホール部16の内壁とコイル11の上面及び下面を多層磁性体層1で形成し、この多層磁性体層1を、第一の金属層3と、磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜からなる第一の金属磁性体層4と、中間層5と、磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜からなる第二の金属磁性体層6の積層構造とすることによって、多層磁性体層1の厚さ方向に生じる渦電流を抑制することができることから、高周波特性に優れた小型低背型のインダクタンス部品を実現することができる。   When a current is passed through the coil 11, a magnetic flux is generated in the inductance component. This magnetic flux is generated in the in-plane directions of the inner wall of the through-hole portion 16 and the upper and lower surfaces of the coil 11 to generate eddy currents. However, in the inductance component of the present invention, the inner wall of the through-hole portion 16 and the upper and lower surfaces of the coil 11 are formed of the multilayer magnetic layer 1, and the multilayer magnetic layer 1 is composed of the first metal layer 3, the magnetic phase, and the like. A laminated structure of a first metal magnetic layer 4 made of a granular film made of a metal oxide phase, an intermediate layer 5, and a second metal magnetic layer 6 made of a granular film made of a magnetic phase and a metal oxide phase, By doing so, eddy currents generated in the thickness direction of the multilayer magnetic layer 1 can be suppressed, so that a small and low-profile inductance component having excellent high frequency characteristics can be realized.

さらに、コイル11の上下面に分離して設けていた多層磁性体層1はスルホール部16の内壁に設けた多層磁性体層1を介して連結されることになり、磁気ギャップが無くなるとともに漏洩磁束もより少なくなり、さらにインダクタンス値の大きなインダクタンス部品とすることができる。   Further, the multilayer magnetic material layer 1 provided separately on the upper and lower surfaces of the coil 11 is connected via the multilayer magnetic material layer 1 provided on the inner wall of the through-hole portion 16, eliminating the magnetic gap and leaking magnetic flux. Therefore, an inductance component having a larger inductance value can be obtained.

なお、図2ではこのスルホール部16の隙間には絶縁層7を充填しているが、磁性体および樹脂フェライト等で充填することも可能であり、より磁気特性の向上が期待できる。   In FIG. 2, the gap between the through-hole portions 16 is filled with the insulating layer 7. However, it can be filled with a magnetic material, resin ferrite, or the like, and further improvement in magnetic properties can be expected.

また、上下面の多層磁性体層1の一部あるいはスルホール部16の内壁に設けられている多層磁性体層1の一部に、スリットおよび切り欠きを入れることで高周波域での渦電流損失をさらに抑制することが可能となり、より高周波特性の向上が期待できる。   In addition, eddy current loss in a high-frequency region can be reduced by making slits and notches in a part of the upper and lower multilayer magnetic layers 1 or a part of the multilayer magnetic layer 1 provided on the inner wall of the through hole portion 16. Further suppression is possible, and higher frequency characteristics can be expected to be improved.

また、このような構成を有する多層磁性体層1はめっき法で一括して形成することが容易にできることから、生産性に優れたインダクタンス部品を提供することができる。例えば、スルホール部16の直径が1mm以下で、深さが0.1mm以上のスルホール部16にスパッタ、蒸着等で多層磁性体層1を形成することは困難であるが、めっき法で形成することにより容易に形成することができるインダクタンス部品とすることができる。   Moreover, since the multilayer magnetic body layer 1 having such a configuration can be easily formed in a lump by a plating method, an inductance component having excellent productivity can be provided. For example, although it is difficult to form the multilayer magnetic layer 1 by sputtering, vapor deposition, or the like on the through hole portion 16 having a diameter of the through hole portion 1 of 1 mm or less and a depth of 0.1 mm or more, it is formed by a plating method. Thus, an inductance component that can be easily formed can be obtained.

なお、コイル11は図2に示したような二段ではなく一段あるいは三段以上であっても良いことは言うまでもない。   Needless to say, the coil 11 may be one stage or three stages or more instead of the two stages shown in FIG.

また、絶縁層7は絶縁性を確保するという役割から、少なくとも多層磁性体層1の表層を被覆していれば良い。この絶縁層7はインダクタンス部品が実装基板などに搭載された場合、ショートするのを防ぐためである。そして、この絶縁層7の材料としてはエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂あるいはこれらの混合物等の有機樹脂材料が好ましい。さらに、耐熱性と機械的強度を高めるために無機フィラーを混合しても良い。   Moreover, the insulating layer 7 should just coat | cover at least the surface layer of the multilayer magnetic body layer 1 from the role of ensuring insulation. This insulating layer 7 is for preventing short-circuiting when the inductance component is mounted on a mounting board or the like. The insulating layer 7 is preferably made of an organic resin material such as an epoxy resin, a silicon resin, an acrylic resin, or a mixture thereof. Furthermore, you may mix an inorganic filler in order to improve heat resistance and mechanical strength.

以上のような構成とすることにより、多層磁性体層1の厚さ方向に生じる渦電流を抑制することができることからインダクタンス値を大きくすることができるとともに、インダクタンス部品からの発熱も抑制することができる。コイル11を平板状に形成することにより、より低背型のインダクタンス部品を実現することができるとともに、コイル11を多段にすることにより低背化しても十分にインダクタンス値の大きいインダクタンス部品を実現することができる。   With the above configuration, eddy currents generated in the thickness direction of the multilayer magnetic layer 1 can be suppressed, so that the inductance value can be increased and heat generation from the inductance component can also be suppressed. it can. By forming the coil 11 in a flat plate shape, a lower-inductance component can be realized, and an inductance component having a sufficiently large inductance value can be realized even if the height is reduced by making the coil 11 multistage. be able to.

また、このコイル11は銅あるいは銀などを用いてめっきで形成することができ、コイル11の断面が四角形であることから高占積率を有する低背型のコイル11を得ることができる。   In addition, the coil 11 can be formed by plating using copper, silver or the like, and since the coil 11 has a quadrangular cross section, a low profile coil 11 having a high space factor can be obtained.

特に、このようなパターニング技術により微細な電極パターンを平面上に形成することができることから、実施の形態1の構成に比較してより低背型のインダクタンス部品を実現することができる。   In particular, since a fine electrode pattern can be formed on a plane by such a patterning technique, a low-profile inductance component can be realized as compared with the configuration of the first embodiment.

次に、このインダクタンス部品の製造方法について詳細に説明する。   Next, a method for manufacturing the inductance component will be described in detail.

前記構成を有するインダクタンス部品の製造方法は図4の製造フローチャートに示す製造プロセスを経て製造することができる。   The manufacturing method of the inductance component having the above-described configuration can be manufactured through a manufacturing process shown in the manufacturing flowchart of FIG.

まず、第一の工程Aとして、ポリイミドフィルムなどの基板の片面にコイル11の下段のコイルパターンになるようにレジスト膜を形成した後、銅あるいは銀などの高導電率を有する金属をめっき法により数10μmの厚みになるようにめっきすることによりコイル11の下段のコイルパターンを形成する。次に、形成したコイル11の下段のコイルパターンの上に再度レジスト膜を設けるとともに、スルホール電極15を形成する箇所にはエッチングなどによって孔加工をしておき、その後コイル11の上段のコイルパターンとスルホール電極15を形成するためのレジスト膜を基板の他面に形成し、再び前記めっき法により銅あるいは銀などの金属を数10μmの厚みになるように形成してコイル11の上段のコイルパターンとスルホール電極15を形成する。   First, as a first step A, a resist film is formed on one side of a substrate such as a polyimide film so as to form a lower coil pattern of the coil 11, and then a metal having high conductivity such as copper or silver is plated by a plating method. A lower coil pattern of the coil 11 is formed by plating so as to have a thickness of several tens of μm. Next, a resist film is provided again on the lower coil pattern of the formed coil 11, and a hole is formed by etching or the like at a position where the through-hole electrode 15 is to be formed. A resist film for forming the through-hole electrode 15 is formed on the other surface of the substrate, and a metal such as copper or silver is again formed by the plating method so as to have a thickness of several tens of μm. A through-hole electrode 15 is formed.

その後、コイル11を絶縁する保護膜を形成することによって、図2に示したシート状のコイル絶縁部2に埋設されたコイル11を製造することができる。   Thereafter, a coil 11 embedded in the sheet-like coil insulating portion 2 shown in FIG. 2 can be manufactured by forming a protective film for insulating the coil 11.

次に、第二の工程Bとして、シート状のコイル11を形成した後、コイル11の芯部にパンチャーあるいはレーザー加工、エッチング加工などの方法により孔あけ加工によってスルホール部16を形成する。   Next, as the second step B, after the sheet-like coil 11 is formed, the through-hole portion 16 is formed in the core portion of the coil 11 by punching, laser processing, etching, or the like.

次に、第三の工程Cとして、コイル絶縁部2の上下面とスルホール部16の内壁に連続した多層磁性体層1を形成する。そのために、平面コイルが埋設されたコイル絶縁部2に第一の金属層3として無電解めっきを用いて、厚み0.2〜0.5μmのNi層を形成する。   Next, as the third step C, the multilayer magnetic material layer 1 is formed continuously on the upper and lower surfaces of the coil insulating portion 2 and the inner wall of the through hole portion 16. For this purpose, a Ni layer having a thickness of 0.2 to 0.5 μm is formed on the coil insulating part 2 in which the planar coil is embedded by using electroless plating as the first metal layer 3.

次に、この第一の金属層3を給電層としてこの上に電解めっきにより厚みが20μmの磁性相8と金属酸化物相9からなるグラニュラ膜を第一の金属磁性体層4として形成する。このグラニュラ膜の形成に用いるめっき浴には磁性相8を形成するために必要な金属イオンと、金属酸化物相9を形成するために必要な金属イオンとを混合して溶解させておく。さらに、めっき浴の各種添加剤として、応力緩和剤、ピット防止剤、錯化剤を入れておくことが好ましい。この応力緩和剤としてはサッカリンが有名であり、スルホン酸塩を含有する物質でその効果を発揮することができる。また、錯化剤としては各種金属イオンを安定化するためにアミノ酸、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸をはじめとした有機分子や無機分子を含有させることで金属イオンと安定な錯体を形成することができる。   Next, a granular film composed of a magnetic phase 8 and a metal oxide phase 9 having a thickness of 20 μm is formed as a first metal magnetic layer 4 by electrolytic plating on the first metal layer 3 as a power feeding layer. In the plating bath used for forming the granular film, metal ions necessary for forming the magnetic phase 8 and metal ions necessary for forming the metal oxide phase 9 are mixed and dissolved. Furthermore, it is preferable to add a stress relaxation agent, a pit inhibitor, and a complexing agent as various additives for the plating bath. As this stress relaxation agent, saccharin is well known, and its effect can be exhibited by a substance containing a sulfonate. In addition, as a complexing agent, in order to stabilize various metal ions, organic and inorganic molecules such as amino acids, monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, and tricarboxylic acids are included to form stable complexes with metal ions. be able to.

このようなめっき浴を用いて、析出膜近傍のpHを金属酸化物が発生しやすくなるpH3.5以上とし、Fe、Co、Ni等の金属が析出する電解電位である−0.4V(Ag/AgClを基準電位として)より負の電位に設定することが望ましい。このような条件で電位電解および定電流電解を行うことで溶液中から磁性相8と金属酸化物相9の両方を同時に析出させることができるのでグラニュラ膜を形成することが可能となる。   Using such a plating bath, the pH in the vicinity of the deposited film is set to pH 3.5 or more at which a metal oxide is easily generated, and is −0.4 V (Ag) which is an electrolytic potential at which a metal such as Fe, Co, Ni is deposited. It is desirable to set a negative potential (using / AgCl as a reference potential). By performing potential electrolysis and constant current electrolysis under such conditions, both the magnetic phase 8 and the metal oxide phase 9 can be precipitated simultaneously from the solution, so that a granular film can be formed.

次に、このグラニュラ膜からなる第一の金属磁性体層4の上に、中間層5を形成する。この中間層5の形成方法としても湿式の電着法あるいはめっき法などによって溶液法を用いることが好ましい。例えば、めっき浴から銅酸化物を析出させて中間層5を形成することができる。この中間層5の中に銅酸化物を含むことによって、この銅酸化物の上にめっき浴を工夫することにより第二の金属磁性体層6を、第一の金属磁性体層4と同様に電解めっき法で製造することが可能となり、多層磁性体層1を製造することができる。この中間層5に含まれる銅酸化物としてはCu2Oが製膜速度、膜質の均質性の観点からより好ましい。 Next, the intermediate layer 5 is formed on the first metal magnetic layer 4 made of the granular film. As a method for forming the intermediate layer 5, it is preferable to use a solution method such as a wet electrodeposition method or a plating method. For example, the intermediate layer 5 can be formed by depositing copper oxide from a plating bath. By including the copper oxide in the intermediate layer 5, the second metal magnetic layer 6 can be made the same as the first metal magnetic layer 4 by devising a plating bath on the copper oxide. It becomes possible to manufacture by the electrolytic plating method, and the multilayer magnetic body layer 1 can be manufactured. As the copper oxide contained in the intermediate layer 5, Cu 2 O is more preferable from the viewpoints of film forming speed and film quality uniformity.

なお、第一の金属磁性体層4と中間層5との密着性を確保するために層間にバッファ層を入れること、あるいは第一の金属磁性体層4の組成を工夫すること、また第一の金属磁性体層4の表面に処理を行う工程を導入するなど様々な工夫を凝らすことで密着性確保を行うことが可能である。   In order to secure the adhesion between the first metal magnetic layer 4 and the intermediate layer 5, a buffer layer is inserted between the layers, or the composition of the first metal magnetic layer 4 is devised. Adhesion can be ensured by devising various means such as introducing a treatment process on the surface of the metal magnetic layer 4.

次に、第二の金属磁性体層6を形成するのであるが、その形成方法は第一の金属磁性体層4の形成方法と同様の製造方法によって形成することができる。   Next, the second metal magnetic layer 6 is formed, and can be formed by the same manufacturing method as the method for forming the first metal magnetic layer 4.

また、前記中間層5と第二の金属磁性体層6の積層体を形成する成膜プロセスを繰り返すことによって、より多層化された多層磁性体層1を製造することができ、よりインダクタンス値の大きなインダクタンス部品を製造することが可能である。   Further, by repeating the film forming process for forming the laminated body of the intermediate layer 5 and the second metal magnetic layer 6, the multilayered magnetic layer 1 having a more multilayered structure can be manufactured. Large inductance components can be manufactured.

なお、第一および第二の金属磁性体層4、6の一層あたりの厚みはスイッチング周波数によっても異なるが、数100kHzから数10MHzを想定した場合には1μmから50μmが好ましく、さらに中間層5の一層あたりの厚みは中間層5の比抵抗値にもよるが、0.01〜5μmが好ましい。   Although the thickness per layer of the first and second metal magnetic layers 4 and 6 varies depending on the switching frequency, it is preferably 1 μm to 50 μm when several hundred kHz to several tens of MHz is assumed. The thickness per layer depends on the specific resistance value of the intermediate layer 5, but is preferably 0.01 to 5 μm.

また、中間層5の比抵抗値も高ければ高いほどよいが、第一および第二の金属磁性体層4、6との比抵抗値の比が103以上とすることがより好ましい。 Further, the higher the specific resistance value of the intermediate layer 5 is, the better. However, the ratio of the specific resistance values to the first and second metal magnetic layers 4 and 6 is more preferably 10 3 or more.

その後、必要に応じてエポキシ樹脂などをこの多層磁性体層1の表面に絶縁層7として被覆することで絶縁保護膜の形成を行うことによって、インダクタンス部品が実装基板などに搭載された場合にもショートすることのないインダクタンス部品の製造法を提供することができる。   After that, when an inductance component is mounted on a mounting board or the like by forming an insulating protective film by coating an epoxy resin or the like on the surface of the multilayer magnetic layer 1 as an insulating layer 7 as necessary. It is possible to provide a method for manufacturing an inductance component that is not short-circuited.

次に、第一の工程〜第三の工程を経て、ダイシング工法やエッチング工法を用いて個片化処理を行い、個別のインダクタンス部品を得ることができる。   Next, through the first step to the third step, an individual inductance component can be obtained by performing singulation processing using a dicing method or an etching method.

以上説明してきたような製造方法を実現することによって、設備が比較的安価なめっき装置により製造することが可能となる。すなわち、第一の金属層3を無電解めっきで形成し、この第一の金属層3を給電層としてグラニュラ膜である第一の金属磁性体層4を電解めっきで形成し、その後銅酸化物を含む中間層5を電解めっきで形成し、さらにこの中間層5を給電層として、第二の金属磁性体層6を電解めっきで形成することによって、多層磁性体層1の全ての工程をめっきプロセスで製膜することが可能となるものである。さらに、このめっき法を用いることによって成膜速度を速くすることができるとともに、スルホール部16の内壁にも均一な膜質の多層磁性体層1を連続して形成することが可能となる。   By realizing the manufacturing method as described above, the equipment can be manufactured by a relatively inexpensive plating apparatus. That is, the first metal layer 3 is formed by electroless plating, the first metal magnetic layer 4 which is a granular film is formed by electrolytic plating using the first metal layer 3 as a power feeding layer, and then copper oxide is formed. All the steps of the multilayer magnetic layer 1 are plated by forming the intermediate layer 5 containing electroplating by electroplating and further forming the second metal magnetic layer 6 by electroplating using the intermediate layer 5 as a power feeding layer. It is possible to form a film by a process. Furthermore, by using this plating method, the film forming speed can be increased, and the multilayer magnetic material layer 1 having a uniform film quality can be continuously formed on the inner wall of the through hole portion 16.

以上のように、本発明のインダクタンス部品およびその製造方法によれば、安価な設備で量産性に優れるとともに、第一および第二の金属磁性体層4、6を高抵抗なグラニュラ膜で形成することによって渦電流損失が少なくなることから、高周波特性に優れた小型低背型のインダクタンス部品およびその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the inductance component of the present invention and the manufacturing method thereof, the first and second metal magnetic layers 4 and 6 are formed of a high-resistance granular film while being inexpensive and excellent in mass productivity. As a result, the eddy current loss is reduced, so that it is possible to provide a small and low-profile type inductance component having excellent high-frequency characteristics and a method for manufacturing the same.

以上のように、本発明にかかるインダクタンス部品およびその製造方法は、高周波特性に優れるとともに小型低背化しても十分なインダクタンスを有するインダクタンス部品およびその製造方法を実現できることから、例えば携帯用の電子機器の電源回路などに有用である。   As described above, the inductance component and the manufacturing method thereof according to the present invention can realize an inductance component that has excellent high-frequency characteristics and has a sufficient inductance even if it is reduced in size and height, and the manufacturing method thereof. This is useful for power supply circuits.

本発明の実施の形態1におけるインダクタンス部品の斜視図The perspective view of the inductance component in Embodiment 1 of this invention 同断面図Cross section 同多層磁性体層の拡大断面図Expanded cross-sectional view of the same magnetic layer 同製造方法を説明するための製造フローチャートManufacturing flowchart for explaining the manufacturing method 従来の電源回路の回路図Circuit diagram of conventional power supply circuit 従来のインダクタンス部品の断面図Sectional view of a conventional inductance component

符号の説明Explanation of symbols

1 多層磁性体層
2 コイル絶縁部
3 第一の金属層
4 第一の金属磁性体層
5 中間層
6 第二の金属磁性体層
7 絶縁層
8 磁性相
9 金属酸化物相
10a 端子部
10b 端子部
11 コイル
15 スルホール電極
16 スルホール部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer magnetic body layer 2 Coil insulation part 3 1st metal layer 4 1st metal magnetic body layer 5 Intermediate layer 6 2nd metal magnetic body layer 7 Insulating layer 8 Magnetic phase 9 Metal oxide phase 10a Terminal part 10b Terminal Part 11 Coil 15 Through-hole electrode 16 Through-hole part

Claims (13)

コイルと、このコイルの芯部に形成したスルホール部と、このスルホール部の内壁とコイルの上面及び下面に連続して配置した多層磁性体層とを備え、前記多層磁性体層は第一の金属層と、第一の金属磁性体層と、中間層と、第二の金属磁性体層からなる積層構造とし、且つ前記第一および第二の金属磁性体層が磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜としたインダクタンス部品。 A coil, a through hole formed in the core of the coil, and a multilayer magnetic body layer disposed continuously on the inner wall of the through hole and the upper and lower surfaces of the coil, the multilayer magnetic body layer being a first metal A laminated structure comprising a layer, a first metal magnetic layer, an intermediate layer, and a second metal magnetic layer, and the first and second metal magnetic layers are composed of a magnetic phase and a metal oxide phase. Inductance component with a granular film. 多層磁性体層を中間層と第二の金属磁性体層からなる積層体を2層以上に積層した多層磁性体層とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the multilayer magnetic body layer is a multilayer magnetic body layer in which a multilayer body including an intermediate layer and a second metal magnetic body layer is stacked in two or more layers. 第一の金属層をFe、Ni、Coのうちの少なくとも一つを含んだ金属層とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the first metal layer is a metal layer containing at least one of Fe, Ni, and Co. グラニュラ膜の磁性相をFe、Ni、Coのうちの少なくとも一つを含んだ磁性相とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the magnetic phase of the granular film is a magnetic phase containing at least one of Fe, Ni, and Co. グラニュラ膜の磁性相をFeとNi、Coのうちの少なくとも一つを含んだFe系合金からなる磁性相とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the magnetic phase of the granular film is a magnetic phase made of an Fe-based alloy containing at least one of Fe, Ni, and Co. グラニュラ膜の金属酸化物相をZn、Ce、Mn、Cu、Fe、Ni、Coのうちの少なくとも一つを含んだ金属酸化物相とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the metal oxide phase of the granular film is a metal oxide phase containing at least one of Zn, Ce, Mn, Cu, Fe, Ni, and Co. 第一および第二の金属磁性体層の比抵抗を100μΩcm以上とした請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the specific resistance of the first and second metal magnetic layers is 100 μΩcm or more. 多層磁性体層の最表面を絶縁層にて被覆した請求項1に記載のインダクタンス部品。 The inductance component according to claim 1, wherein the outermost surface of the multilayer magnetic layer is covered with an insulating layer. コイルを形成する第一の工程と、このコイルの芯部にスルホール部を形成する第二の工程と、前記スルホール部の内壁とコイルの上面及び下面に連続して配置するように多層磁性体層を形成する第三の工程を少なくとも含むインダクタンス部品の製造方法において、前記多層磁性体層を形成する工程を第一の金属層と、第一の金属磁性体層と、中間層と、第二の金属磁性体層を形成するとともに、前記第一および第二の金属磁性体層を磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜で形成するインダクタンス部品の製造方法。 A first step of forming a coil, a second step of forming a through-hole portion in the core of the coil, and a multilayer magnetic material layer so as to be continuously disposed on the inner wall of the through-hole portion and the upper and lower surfaces of the coil In the method of manufacturing an inductance component including at least a third step of forming a multilayer magnetic body layer, the step of forming the multilayer magnetic body layer includes a first metal layer, a first metal magnetic body layer, an intermediate layer, and a second layer. A method for manufacturing an inductance component, wherein a metal magnetic layer is formed and the first and second metal magnetic layers are formed of a granular film composed of a magnetic phase and a metal oxide phase. 第三の工程において、第一の金属磁性体層の上に、中間層と第二の金属磁性体層の積層体を2層以上に積層して形成する請求項9に記載のインダクタンス部品の製造方法。 The inductance component manufacturing method according to claim 9, wherein, in the third step, a laminate of the intermediate layer and the second metal magnetic layer is formed on the first metal magnetic layer by laminating two or more layers. Method. 第三の工程において、多層磁性体層の形成をめっき法で形成する請求項9に記載のインダクタンス部品の製造方法。 The method for manufacturing an inductance component according to claim 9, wherein in the third step, the multilayer magnetic layer is formed by a plating method. 第三の工程において、第一の金属層をFe、Ni、Coのうちの少なくとも一つを含んだめっき液を用いて、めっき法で形成する請求項9に記載のインダクタンス部品の製造方法。 The method for manufacturing an inductance component according to claim 9, wherein, in the third step, the first metal layer is formed by a plating method using a plating solution containing at least one of Fe, Ni, and Co. 第三の工程において、磁性相と金属酸化物相からなるグラニュラ膜をめっき法で形成する請求項9に記載のインダクタンス部品の製造方法。 The method for manufacturing an inductance component according to claim 9, wherein in the third step, a granular film composed of a magnetic phase and a metal oxide phase is formed by a plating method.
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