JP2013138162A - Wiring board with built-in coil - Google Patents

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Takanori Kamei
隆典 亀井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce diffusion of silver into a ferrite substrate from a wiring conductor, and suppress deterioration of a magnetic permeability of the ferrite substrate.SOLUTION: A wiring board 1 with a built-in coil comprises: a ferrite layer containing iron oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide and a glass component; a wiring conductor 12 which contains silver and is provided on the surface and the inner part of the ferrite layer; and a coil conductor 13 which is electrically connected to the wiring conductor 12 and is provided in the inner part of the ferrite layer. The glass component is contained by 0.25-5 mass% with respect to the mass of the ferrite layer, and contains 3-12 mass% of silicon oxide, 5-12 mass% of boron oxide, 1-9 mass% of aluminum oxide, 1-12 mass% of barium oxide and 60-80 mass% of bismuth oxide, with respect to the mass of the glass component. Silver components are reduced to be diffused in the ferrite layer, because the burning temperature of the wiring board 1 with the built-in coil is lower than a melting point of the silver.

Description

本発明は、コイル内蔵配線基板に関するものである。   The present invention relates to a wiring board with a built-in coil.

近年、配線基板の内部にコイルが設けられたコイル内蔵配線基板の開発が進められている。コイル内蔵配線基板は、例えば直流電流の電圧を変換する機能を有するDC−DCコンバータ等に用いられている。例示的なコイル内蔵配線基板は、配線基板を構成する基体の材料としてフェライトが用いられており、コイル導体および配線導体の材料として銀が用いられているコイル内蔵フェライト基板である(例えば、特許文献1を参照)。コイル導体および配線導体の材料として銀が用いられているコイル内蔵フェライト基板は、銀の融点よりも低い温度で焼成されて作製されている。   In recent years, development of a wiring board with a built-in coil in which a coil is provided inside the wiring board has been promoted. The coil-embedded wiring board is used in, for example, a DC-DC converter having a function of converting a direct current voltage. An exemplary coil-embedded wiring board is a ferrite board with a built-in coil in which ferrite is used as a material of a base constituting the wiring board, and silver is used as a material of the coil conductor and the wiring conductor (for example, Patent Documents). 1). A ferrite substrate with a built-in coil in which silver is used as a material for the coil conductor and the wiring conductor is produced by firing at a temperature lower than the melting point of silver.

特開平6−21264号公報JP-A-6-21264

しかしながら、コイル導体および配線導体の材料として銀が用いられているコイル内蔵配線基板となる成形体を銀の融点(962℃)に近い温度で焼成すると、銀の融点よりも低
い温度であっても配線導体から配線基板中に銀が拡散して、配線基板の透磁率が低下する可能性があった。透磁率が低下するとコイル内蔵配線基板に電流を流した際に生じるインダクタンス値が低下するという問題があった。
However, when a molded body that is a coil-embedded wiring board in which silver is used as the material of the coil conductor and wiring conductor is fired at a temperature close to the melting point of silver (962 ° C.), even if the temperature is lower than the melting point of silver There is a possibility that silver diffuses from the wiring conductor into the wiring board and the magnetic permeability of the wiring board is lowered. When the magnetic permeability is lowered, there is a problem that an inductance value generated when a current is passed through the coil built-in wiring board is lowered.

本発明の一つの態様によるコイル内蔵配線基板は、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛およびガラス成分を含んでいるフェライト層と、銀を含んでおりフェライト層の表面および内部に設けられた配線導体と、配線導体と電気的に接続されており、フェライト層の内部に設けられているコイル導体とを備えている。ガラス成分は、フェライト層の質量に対して0.25〜5質量%含まれており、ガラス成分の質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量%、酸化ホウ素を5〜12質量%、酸化アルミニウムを1〜9質量%、酸化バリウムを1〜12質量%、酸化ビスマスを60〜80質量%含んでいる。   A wiring board with a built-in coil according to one aspect of the present invention includes a ferrite layer containing iron oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide and a glass component, and silver and is provided on the surface and inside of the ferrite layer. A wiring conductor and a coil conductor electrically connected to the wiring conductor and provided inside the ferrite layer are provided. The glass component is contained in an amount of 0.25 to 5% by mass with respect to the mass of the ferrite layer, 3 to 12% by mass of silicon oxide, 5 to 12% by mass of boron oxide, and aluminum oxide with respect to the mass of the glass component. 1 to 9% by mass, 1 to 12% by mass of barium oxide, and 60 to 80% by mass of bismuth oxide.

本発明の一つの態様によるコイル内蔵配線基板は、フェライト層に含まれているガラス成分が、酸化ケイ素を3〜12質量%、酸化ホウ素を5〜12質量%、酸化アルミニウムを1〜9質量%、酸化バリウムを1〜12質量%、酸化ビスマスを60〜80質量%含んでいることによって、製造時における焼成温度を低減することができ、銀の拡散が低減されており、インダクタンス値が向上されている。   In the coil-embedded wiring board according to one embodiment of the present invention, the glass component contained in the ferrite layer includes 3 to 12% by mass of silicon oxide, 5 to 12% by mass of boron oxide, and 1 to 9% by mass of aluminum oxide. By containing 1 to 12% by mass of barium oxide and 60 to 80% by mass of bismuth oxide, the firing temperature during production can be reduced, the diffusion of silver is reduced, and the inductance value is improved. ing.

本発明の第1の実施形態における電子装置の分解斜視図を示している。1 is an exploded perspective view of an electronic device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した電子装置のA−A線における縦断面図を示している。FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA of the electronic device shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態における電子装置の縦断面図を示している。The longitudinal cross-sectional view of the electronic device in the 2nd Embodiment of this invention is shown.

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明す
る。
Hereinafter, some exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における電子装置は、図1および図2に示されているように、コイル内蔵配線基板1と、コイル内蔵配線基板1の上面に設けられたIC素子2とを含んでいる。電子装置は、例えば電子部品モジュールを構成する回路基板上に実装される。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the electronic device according to the first embodiment of the present invention includes a coil built-in wiring board 1 and an IC element 2 provided on the upper surface of the coil built-in wiring board 1. It is out. The electronic device is mounted on a circuit board that constitutes an electronic component module, for example.

コイル内蔵配線基板1は、フェライト層を含んでいる板状の基体部11と、基体部11に埋設されたコイル導体13および配線導体12と、基体部11の上面に設けられた接続電極14と、基体部11の下面に設けられた端子電極15とを含んでいる。図1において、電子装置は仮想のxyz空間におけるxy平面に実装されている。図1および図2において、上方向とは、仮想のz軸の正方向のことをいう。   The wiring board 1 with a built-in coil includes a plate-like base portion 11 including a ferrite layer, a coil conductor 13 and a wiring conductor 12 embedded in the base portion 11, and a connection electrode 14 provided on the upper surface of the base portion 11. And a terminal electrode 15 provided on the lower surface of the base portion 11. In FIG. 1, the electronic device is mounted on an xy plane in a virtual xyz space. 1 and 2, the upward direction refers to the positive direction of the virtual z axis.

基体部11は、磁性材料を含んでおり、焼成によって一体的に形成されている。例示的な基体部11は、酸化鉄,酸化ニッケル,酸化銅,酸化亜鉛およびガラス成分を含んだフェライト層を有している。   The base portion 11 includes a magnetic material and is integrally formed by firing. The exemplary base portion 11 has a ferrite layer containing iron oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide, and a glass component.

フェライト層は、フェライト材料が98.5質料%以上含まれており、高い透磁率を得るために、ZnFe,MnFe,FeFe,CoFe,NiFe
,BaFe,SrFeおよびCuFeのうちの少なくとも1種類のフェライトが含まれることが好ましい。
The ferrite layer contains 98.5% or more of a ferrite material, and in order to obtain high magnetic permeability, ZnFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 , FeFe 2 O 4 , CoFe 2 O 4 , and NiFe 2 are used.
It is preferable that at least one type of ferrite among O 4 , BaFe 2 O 4 , SrFe 2 O 4 and CuFe 2 O 4 is included.

フェライト層に含まれているガラス成分はフェライト層の全質量に対して0.25〜5質量%含まれている。ガラス成分は、ガラス成分の全質量に対して酸化ケイ素(SiO)を3〜12質量%、酸化ホウ素(B)を5〜12質量%、酸化アルミニウム(Al)を1〜9質量%、酸化バリウム(BaO)を1〜12質量%、酸化ビスマス(Bi)を60〜80質量%含んでいる。 The glass component contained in the ferrite layer is contained in an amount of 0.25 to 5% by mass with respect to the total mass of the ferrite layer. The glass component is 3 to 12% by mass of silicon oxide (SiO 2 ), 5 to 12% by mass of boron oxide (B 2 O 3 ), and 1 aluminum oxide (Al 2 O 3 ) with respect to the total mass of the glass component. to 9% by weight, 1 to 12 wt% barium oxide (BaO), contains bismuth oxide (Bi 2 O 3) 60~80% by weight.

ガラス成分はBiが60〜80質量%含まれていることによって、ガラスの焼結温度付近における粘度を低減する作用があり、焼成中に液相としてフェライト層に一様に分散し、フェライト結晶同士の液相焼結を促すので、フェライト層を低温焼結化できる。 When the glass component contains Bi 2 O 3 in an amount of 60 to 80% by mass, it has an action of reducing the viscosity in the vicinity of the sintering temperature of the glass, and is uniformly dispersed in the ferrite layer as a liquid phase during firing. Since the liquid phase sintering between the ferrite crystals is promoted, the ferrite layer can be sintered at a low temperature.

BaOは1〜12質量%含まれていることによって、Biとの化合物を形成しにくく、Biと共に使用してガラスの焼結温度付近における粘度をさらに低減することができる。したがって、フェライト層をさらに低温焼結化できる。 When BaO is contained in an amount of 1 to 12% by mass, it is difficult to form a compound with Bi 2 O 3 and it can be used together with Bi 2 O 3 to further reduce the viscosity in the vicinity of the sintering temperature of the glass. Therefore, the ferrite layer can be further sintered at a low temperature.

ガラス成分として、BaOの代わりに例えばCaO等の他の金属酸化物を添加することが考えられるが、CaOはBiと化学反応してしまうため、CaOおよびBiが少なくなって低温焼結化が阻害されるおそれがある。 As the glass component, it is conceivable to add other metal oxides, for example CaO or the like instead of BaO, CaO since become chemically reacted with Bi 2 O 3, it is less CaO and Bi 2 O 3 There is a possibility that low-temperature sintering may be hindered.

SiO、Alはセラミック基板の耐薬品性を向上させる効果があり、めっき処理後においてもセラミック基板の絶縁信頼性を低下させにくい。 SiO 2 and Al 2 O 3 have the effect of improving the chemical resistance of the ceramic substrate, and it is difficult to lower the insulation reliability of the ceramic substrate even after the plating process.

SiO、Bはガラスの網目構造を補強し、ガラスの構造内に他のガラス成分を留めておくのに有効である。 SiO 2 and B 2 O 3 reinforce the glass network structure and are effective for retaining other glass components in the glass structure.

基体部11は、板形状を有しており、互いに積層された第1の層111〜第4の層114を含んでいる。図2において、第1の層111〜第4の層114の界面は、仮想の二点鎖線によって示されている。第2の層112は、第1の層111の上に積層されており、第3の層113は、第2
の層112の上に積層されており、第4の層114は第3の層113の上に積層されている。
The base portion 11 has a plate shape, and includes a first layer 111 to a fourth layer 114 stacked on each other. In FIG. 2, the interface between the first layer 111 and the fourth layer 114 is indicated by a virtual two-dot chain line. The second layer 112 is stacked on the first layer 111, and the third layer 113 is the second layer 112.
The fourth layer 114 is stacked on the third layer 113.

配線導体12は、第1の層111〜第4の層114の層間および内部に埋設されている。配線導体12はコイル導体13,接続電極14および端子電極15の間を相互に電気的に接続する。配線導体12の材料は、例えばAg,Ag−Pd合金またはAg−Pt合金等のAgを含む材料を用いることができる。   The wiring conductor 12 is embedded in and between the first layer 111 to the fourth layer 114. The wiring conductor 12 electrically connects the coil conductor 13, the connection electrode 14, and the terminal electrode 15 to each other. As the material of the wiring conductor 12, for example, a material containing Ag such as Ag, Ag—Pd alloy or Ag—Pt alloy can be used.

コイル導体13は、平面透視において基体部11の中心部を囲むような形状を有しており、基体部11に埋設されている。コイル導体13は、第1の層111の上面に形成された第1のコ
イルパターン131と第2の層112の上面に形成された第2のコイルパターン132とを含んで
いる。第1のコイルパターン131および第2のコイルパターン132は、基体部11の第2の層112に設けられたビア導体によって電気的に接続されている。図1において、第1のコイ
ルパターン131および第2のコイルパターン132の電気的な接続関係が点線によって示されている。コイル導体13の材料は配線導体12と同様の材料を用いることができる。
The coil conductor 13 has a shape surrounding the central portion of the base portion 11 in a plan view, and is embedded in the base portion 11. The coil conductor 13 includes a first coil pattern 131 formed on the upper surface of the first layer 111 and a second coil pattern 132 formed on the upper surface of the second layer 112. The first coil pattern 131 and the second coil pattern 132 are electrically connected by a via conductor provided in the second layer 112 of the base portion 11. In FIG. 1, the electrical connection relationship between the first coil pattern 131 and the second coil pattern 132 is indicated by a dotted line. As the material of the coil conductor 13, the same material as that of the wiring conductor 12 can be used.

接続電極14はIC素子2に電気的に接続されるものであり、端子電極15は外部の回路基板に電気的に接続されるものである。接続電極および配線導体の材料は、例えばAg,Au,Pt,Ag−Pd合金またはAg−Pt合金等の材料を用いることができる。   The connection electrode 14 is electrically connected to the IC element 2, and the terminal electrode 15 is electrically connected to an external circuit board. As the material of the connection electrode and the wiring conductor, for example, a material such as Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy or Ag—Pt alloy can be used.

IC素子2は、コイル内蔵配線基板1の基体部11の上面に設けられている。IC素子2は、例えばDC−DCコンバータにおける制御用IC素子である。IC素子2とコイル内蔵配線基板1のトロイダルコイル導体13とは電気的に接続される。   The IC element 2 is provided on the upper surface of the base portion 11 of the coil built-in wiring board 1. The IC element 2 is a control IC element in a DC-DC converter, for example. The IC element 2 and the toroidal coil conductor 13 of the coil built-in wiring board 1 are electrically connected.

以下、磁性材料としてフェライトを含むコイル内蔵配線基板1の製造方法について説明する。コイル内蔵配線基板1の製造方法は、フェライトを含むスラリーを得る工程と、スラリーを用いてフェライトグリーンシートを得る工程と、コイルパターンおよび配線パターンを含む積層体を得る工程と、積層体を焼成する工程とを含んでいる。   Hereinafter, a method for manufacturing the coil-embedded wiring substrate 1 containing ferrite as a magnetic material will be described. The manufacturing method of the coil-embedded wiring substrate 1 includes a step of obtaining a slurry containing ferrite, a step of obtaining a ferrite green sheet using the slurry, a step of obtaining a laminate including a coil pattern and a wiring pattern, and firing the laminate. Process.

スラリーは、フェライト粉末およびガラス材料に適当な有機バインダ、可塑剤および有機溶剤等が混合されて得られる。フェライト粉末は、フェライトグリーンシートの焼結状態において均一化を図るために、仮焼が施されており、粒径の均一化が図られており、球形状に近い形状を有するものがよい。フェライト粉末に部分的に小さい粒径の粒子が含まれている場合、その小さい粒径の粒子の部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層の透磁率が安定しにくい傾向がある。   The slurry is obtained by mixing ferrite powder and glass material with an appropriate organic binder, plasticizer, organic solvent and the like. The ferrite powder is calcined in order to make it uniform in the sintered state of the ferrite green sheet, has a uniform particle size, and preferably has a shape close to a spherical shape. When the ferrite powder contains particles with a small particle size, the growth of crystal grains is reduced only at the small particle size, and the permeability of the ferrite layer obtained after sintering tends to be difficult to stabilize. There is.

フェライトグリーンシートは、スラリーを用いて、ドクターブレード法、圧延法およびカレンダーロール法等によって製造される。積層体は、一部のフェライトグリーンシートにコイルパターンまたは配線パターンが形成されている複数のフェライトグリーンシートを含んでいる。コイルパターンおよび配線パターンは、銀(Ag)または銀合金等の金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤が混練された導体ペーストを、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等によってフェライトグリーンシートの表面に塗布することによって形成される。   The ferrite green sheet is manufactured by using a slurry by a doctor blade method, a rolling method, a calendar roll method, or the like. The laminate includes a plurality of ferrite green sheets in which a coil pattern or a wiring pattern is formed on some ferrite green sheets. For the coil pattern and wiring pattern, a conductive paste in which a suitable organic binder and solvent are kneaded with metal powder such as silver (Ag) or silver alloy is applied to the surface of the ferrite green sheet by screen printing or gravure printing. Formed by.

このようにして得た積層体を850℃〜900℃で焼成することによってコイル内臓配線基板1が作製される。   The laminated body thus obtained is fired at 850 ° C. to 900 ° C., whereby the coil-embedded wiring substrate 1 is produced.

本実施形態におけるコイル内蔵配線基板1は、ガラス成分がフェライト層の全質量に対して0.25〜5質量%含まれており、ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量%,酸化ホウ素を5〜12質量%,酸化アルミニウムを1〜9質量%,酸化バリウムを1〜12質量%,酸化ビスマスを60〜80質量%含んでいることによって、コイル内蔵配線基板の焼成温度を低減できる。   In the coil-embedded wiring substrate 1 in this embodiment, the glass component is contained in an amount of 0.25 to 5% by mass with respect to the total mass of the ferrite layer, and 3 to 12% by mass of silicon oxide with respect to the total mass of the glass component. It contains 5-12 mass% boron oxide, 1-9 mass% aluminum oxide, 1-12 mass% barium oxide, and 60-80 mass% bismuth oxide to reduce the firing temperature of the wiring board with a built-in coil. it can.

コイル内蔵配線基板1の焼成温度は、酸化ビスマスを含んでいることによって低減され、酸化バリウムを含んでいることによってさらに低減されている。これは酸化ビスマスと酸化バリウムとが化学反応せず、それぞれ焼成温度を低減できるためである。コイル内蔵配線基板1の焼成温度を銀の融点よりも低くできるため、銀成分がフェライト層に拡散することを低減できる。   The firing temperature of the coil-embedded wiring board 1 is reduced by containing bismuth oxide, and further reduced by containing barium oxide. This is because bismuth oxide and barium oxide do not chemically react and each can reduce the firing temperature. Since the firing temperature of the coil-embedded wiring substrate 1 can be lower than the melting point of silver, it is possible to reduce the diffusion of the silver component into the ferrite layer.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態によるコイル内蔵配線基板について、図3を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a wiring board with a built-in coil according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の第2の実施形態におけるコイル内蔵配線基板において、上記した第1の実施形態のコイル内蔵配線基板1と異なる点は、ガラス成分が、ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を7.1〜11.9質量%、酸化ホウ素を5.1〜6.9質量%、酸化アルミニウムを1.1〜3.9質量%、酸化バリウムを1.3〜5.9質量%、酸化ビスマスを74.2〜79.9質量%含んでい
る点、および図3に示された例のように、フェライト層を含んでいる基体部11の表面と配線導体12との間に、上記ガラス成分を含むガラス層16がさらに設けられている点である。
The wiring board with a built-in coil according to the second embodiment of the present invention differs from the wiring board with a built-in coil 1 of the first embodiment described above in that the glass component contains 7.1% of silicon oxide with respect to the total mass of the glass component. 3 to 11.9 mass%, boron oxide 5.1 to 6.9 mass%, aluminum oxide 1.1 to 3.9 mass%, barium oxide 1.3 to 5.9 mass%, bismuth oxide 74.2 to 79.9 mass%, and as shown in FIG. As in the example described above, the glass layer 16 containing the glass component is further provided between the surface of the base portion 11 containing the ferrite layer and the wiring conductor 12.

上記ガラス成分中において、酸化ビスマスと酸化バリウムとが化合物を形成しにくいことから、ガラス成分は比較的融点の低い酸化ビスマスの割合を高めたものとすることができる。このようなガラス成分の融点がコイル内蔵配線基板1の焼成温度の近傍なので、コイル内蔵配線基板1の焼成時において、ガラス成分は流動性の高いものとなる。上記ガラス成分は、焼成時に基体部11の表面にしみ出しやすく、基体部11の表面とガラス層16との間に広がって基体部11および配線導体12に広い面積で接触する。このような基体部11の表面と配線導体12との間に広がったガラス成分が凝固することによってガラス層16となる。このようなガラス層16と基体部11の表面および配線導体12とがそれぞれ広い面積で接合されるので、基体部11と配線導体12とをガラス層16によって強固に接合できる。   In the glass component, since it is difficult for bismuth oxide and barium oxide to form a compound, the glass component can have a higher proportion of bismuth oxide having a relatively low melting point. Since the melting point of such a glass component is close to the firing temperature of the coil-embedded wiring substrate 1, the glass component has high fluidity when firing the coil-embedded wiring substrate 1. The glass component easily oozes out on the surface of the base portion 11 during firing, spreads between the surface of the base portion 11 and the glass layer 16, and contacts the base portion 11 and the wiring conductor 12 over a wide area. The glass component spread between the surface of the base portion 11 and the wiring conductor 12 is solidified to form the glass layer 16. Since the glass layer 16 and the surface of the base portion 11 and the wiring conductor 12 are joined in a wide area, the base portion 11 and the wiring conductor 12 can be firmly joined by the glass layer 16.

上記の実施形態におけるコイル内蔵配線基板1の実施例を以下に詳細に説明する。   An example of the coil built-in wiring board 1 in the above embodiment will be described in detail below.

(第1の実施例)
上記の第1の実施形態におけるコイル内蔵配線基板1の第1の実施例を以下に詳細に説明する。
(First embodiment)
A first example of the coil-embedded wiring board 1 in the first embodiment will be described in detail below.

まず、フェライト粉末として、FeFe粉末700g,CuO粉末60g,NiO粉
末60g,ZnO粉末180gおよび純水4000cmをジルコニアボールとともに容量が7000
cmのポットに入れて、ポットを回転させることによるボールミルにて24時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中730℃で1時間加熱する
ことによって、強磁性フェライト粉末を作製した。このフェライト粉末100質量部に対し
て、ガラス粉末を0.75〜1.5質量部、有機バインダーとしてブチラール樹脂を10質量部お
よび有機溶剤としてIPAを45質量部添加し、上記と同様のボールミル法によって混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法によって厚さ200μmのフ
ェライトグリーンシートを成形した。ガラス粉末は、SiOを3〜12質量%,Bを5〜12質量%,Alを1〜9質量%,BaOを1〜12質量%,Biを60〜80質量%含んでいる。
First, as ferrite powder, FeFe 2 O 4 powder 700 g, CuO powder 60 g, NiO powder 60 g, ZnO powder 180 g and pure water 4000 cm 3 together with zirconia balls have a capacity of 7000.
After putting in a cm 3 pot and mixing in a ball mill by rotating the pot for 24 hours, the dried mixed powder is put in a zirconia crucible and heated at 730 ° C. in the atmosphere for 1 hour, thereby forming ferromagnetic ferrite. A powder was prepared. To 100 parts by mass of the ferrite powder, 0.75 to 1.5 parts by mass of glass powder, 10 parts by mass of butyral resin as an organic binder, and 45 parts by mass of IPA as an organic solvent are added and mixed by the same ball mill method as above. A slurry was obtained. Using this slurry, a ferrite green sheet having a thickness of 200 μm was formed by a doctor blade method. Glass powder, 60 a SiO 2 3 to 12 wt%, the B 2 O 3 5 to 12 wt%, the Al 2 O 3 1 to 9 wt%, 1 to 12 wt% of BaO, and Bi 2 O 3 Contains 80% by mass.

このフェライトグリーンシートに、金型による打ち抜き加工によって貫通導体用の直径150μmの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によ
って充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体ペ
ーストとしては、Ag粉末100質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量部に、アク
リル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。
Through holes with a diameter of 150 μm for through conductors were formed in this ferrite green sheet by punching with a mold. This through hole was filled with a through conductor paste by screen printing, and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a through conductor composition to be a through conductor. As a penetrating conductor paste, 100 parts by mass of Ag powder, 10 parts by mass of glass powder as a sintering aid, 12 parts by mass of acrylic resin and 2 parts by mass of α-terpineol as an organic solvent are added, and a stirring deaerator Then, the mixture was sufficiently kneaded with three rolls after being sufficiently mixed.

続いて、このフェライトグリーンシートにそれぞれ導体ペーストをスクリーン印刷法によって30μmの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥して、コイル導体パターン、配線導体パターン、接続電極パターンまたは外部端子パターンを形成した。導体ペーストとしては、Ag粉末100質量部に、アクリル樹脂10質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール1質
量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合したものを用いた。
Subsequently, a conductor paste was applied to each ferrite green sheet to a thickness of 30 μm by screen printing and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a coil conductor pattern, a wiring conductor pattern, a connection electrode pattern, or an external terminal pattern. . As the conductive paste, 10 parts by mass of an acrylic resin and 1 part by mass of α-terpineol as an organic solvent were added to 100 parts by mass of Ag powder, and the mixture was sufficiently mixed by a stirring deaerator.

次に、コイル導体パターンが形成されたフェライトグリーンシートを2枚重ね、その上下にそれぞれ1枚ずつ、接続電極パターンまたは端子電極パターンと配線導体パターンとが形成されたフェライトグリーンシートを積み重ねて、20MPaの圧力と55℃の温度で加熱圧着して積層体を作製した。   Next, two ferrite green sheets on which coil conductor patterns are formed are stacked, and one ferrite sheet on each of the upper and lower sides is stacked, and ferrite green sheets on which connection electrode patterns or terminal electrode patterns and wiring conductor patterns are formed are stacked to 20 MPa. A laminate was produced by thermocompression bonding at a pressure of 55 ° C. and a temperature of 55 ° C.

次に、この積層体を、大気中で500℃、3時間の条件で加熱して有機成分を除去した後
、大気中で900℃、1時間の条件で焼成してコイル内蔵配線基板を作製した。
Next, this laminate was heated in air at 500 ° C. for 3 hours to remove organic components, and then fired in air at 900 ° C. for 1 hour to produce a coil built-in wiring board. .

このコイル内蔵配線基板の表面に形成された接続電極および端子電極上には、無電界めっき法を用いてNiめっき皮膜およびAuめっき皮膜を順次形成した。   On the connection electrode and the terminal electrode formed on the surface of the wiring board with a built-in coil, an Ni plating film and an Au plating film were sequentially formed by using an electroless plating method.

第1の実施例との比較のための比較例として、ガラス粉末が、SiOを3質量%未満または12質量%より多く含んでいるもの、Bを5質量%未満または12質量%より多く含んでいるもの、Alを1質量%未満または9質量%より多く含んでいるもの、BaOを1質量%未満または12質量%より多く含んでいるもの、Biを60質量%未満または80質量%より多く含んでいるものをそれぞれ作製した。 As a comparative example for comparison with the first example, the glass powder contains less than 3% by mass or more than 12% by mass of SiO 2 , less than 5% by mass or 12% by mass of B 2 O 3 More than 1% by weight or less than 9% by weight Al 2 O 3 , less than 1% by weight or more than 12% by weight BaO, 60% Bi 2 O 3 Each containing less than 80% by mass or more than 80% by mass was prepared.

このようにして得られた表1に示す第1の実施例1〜15の試料および第2の比較例1〜13の試料をそれぞれ5個ずつ作製して、比透磁率の測定および絶縁信頼性試験を行なった。   The samples of the first examples 1 to 15 and the samples of the second comparative examples 1 to 13 shown in Table 1 obtained in this way were each prepared in five to measure the relative permeability and insulation reliability. A test was conducted.

比透磁率は、測定周波数3MHz、測定温度25℃の条件で、インピーダンス測定器(型式「4294Aプレシジョンインピーダンスアナライザ」、測定精度±0.08%、アジレントテクノロジー株式会社製)を用いてインダクタンスを測定した後、測定したインダクタンス値から算出した。   The relative permeability was measured using an impedance measuring instrument (model “4294A Precision Impedance Analyzer”, measurement accuracy ± 0.08%, manufactured by Agilent Technologies) under the conditions of a measurement frequency of 3 MHz and a measurement temperature of 25 ° C. Then, it calculated from the measured inductance value.

絶縁信頼性試験は、コイル内蔵配線基板内の絶縁された2つの配線に5V印加した状態で、130℃、85%の湿度内に96Hr放置し、絶縁抵抗の低下の有無の確認を行う試験で
ある。絶縁抵抗値が1メガオーム未満であるものを不良品とし、1メガオーム以上であるものを良品と判定した。
The insulation reliability test is a test in which 5V is applied to two insulated wires in the wiring board with a built-in coil and left for 96 hours in a humidity of 130 ° C and 85% to check for a decrease in insulation resistance. is there. A product having an insulation resistance value of less than 1 megohm was judged as a defective product, and a product having an insulation resistance value of 1 megohm or more was judged as a good product.

表1に、比透磁率の測定および絶縁信頼性試験の結果を示す。なお、表1に示す試験結果で絶縁信頼性試験に示す数値は、5個中いくつの試料が良品であったかを示し、OKは良品を示し、NGは不良品を示すものである。   Table 1 shows the results of relative permeability measurement and insulation reliability test. The numerical values shown in the insulation reliability test in the test results shown in Table 1 indicate how many of the five samples are non-defective, OK indicates non-defective, and NG indicates defective.

Figure 2013138162
Figure 2013138162

表1に示すように、第1の実施例1〜11のコイル内蔵配線基板1は、比透磁率を測定した結果全ての試料の比透磁率がコイル内蔵配線基板として必要な150以上であり、絶縁信
頼性試験において全ての試料で絶縁抵抗が1メガオーム以上であった。第1の比較例2,4,5および12は比透磁率が150未満であり、第1の比較例1,3,6〜11は絶縁信頼
性試験において全ての試料で絶縁抵抗が1メガオーム未満であり、コイル内蔵配線基板として使用できないものであった。
As shown in Table 1, the coil-embedded wiring substrate 1 of the first to first embodiments has a relative permeability of 150 or more required as a coil-embedded wiring substrate as a result of measuring the relative permeability. In the insulation reliability test, the insulation resistance of all the samples was 1 megohm or more. The first comparative examples 2, 4, 5 and 12 have a relative permeability of less than 150, and the first comparative examples 1, 3, 6 to 11 have an insulation resistance of less than 1 megohm in all samples in the insulation reliability test. Therefore, it cannot be used as a wiring board with a built-in coil.

以上の結果から、第1の実施例1〜11のコイル内蔵配線基板は、比透磁率が高く、絶縁信頼性の高いものであることがわかった。   From the above results, it was found that the coil-embedded wiring boards of the first to first examples had high relative magnetic permeability and high insulation reliability.

以上のことから、上記実施形態において説明した、ガラス成分が、フェライト層の質量に対して0.25〜5質量%含まれており、ガラス成分の質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量%、酸化ホウ素を5〜12質量%、酸化アルミニウムを1〜9質量%、酸化バリウムを1〜12質量%、酸化ビスマスを60〜80質量%含んでいるコイル内蔵配線基板1は、比透磁率が高く絶縁信頼性の高いものであることを確認した。   From the above, the glass component described in the above embodiment is contained in an amount of 0.25 to 5% by mass with respect to the mass of the ferrite layer, and 3 to 12% by mass of silicon oxide with respect to the mass of the glass component. The coil-embedded wiring board 1 containing 5 to 12% by mass of boron oxide, 1 to 9% by mass of aluminum oxide, 1 to 12% by mass of barium oxide, and 60 to 80% by mass of bismuth oxide has a high relative magnetic permeability. It was confirmed that the insulation reliability was high.

(第2の実施例)
上記の第2の実施形態におけるコイル内蔵配線基板1の第2の実施例を以下に詳細に説明する。なお、本実施例におけるコイル内蔵配線基板1については、上記した第1の実施例のコイル内蔵配線基板1と異なる点について以下に記載する。
(Second embodiment)
The second example of the wiring board 1 with a built-in coil according to the second embodiment will be described in detail below. In addition, about the wiring board 1 with a built-in coil in a present Example, it describes below about a different point from the wiring board 1 with a built-in coil of the above-mentioned 1st Example.

フェライトグリーンシートに含まれているガラス粉末は、SiOを7.1〜11.9質量%
,Bを5.1〜6.9質量%,Alを1.1〜3.9質量%,BaOを1.3〜5.9質量%,Biを74.2〜79.9質量%含んでいる。
The glass powder contained in the ferrite green sheet contains 7.1 to 11.9% by mass of SiO 2
, B 2 O 3 , 5.1 to 6.9 mass%, Al 2 O 3 1.1 to 3.9 mass%, BaO 1.3 to 5.9 mass%, and Bi 2 O 3 74.2 to 79.9 mass%.

第2の実施例との比較のための第2の比較例として、ガラス粉末が、SiOを7.1質
量%未満または11.9質量%より多く含んでいるもの、Bを5.1質量%未満または6.9質量%より多く含んでいるもの、Alを1.1質量%未満または3.9質量%より多く含んでいるもの、BaOを1.3質量%未満または5.9質量%より多く含んでいるもの、Biを74.2質量%未満または79.9質量%より多く含んでいるものをそれぞれ作製した。
As a second comparative example for comparison with the second example, the glass powder contains less than 7.1 mass% or more than 11.9 mass% of SiO 2 , less than 5.1 mass% of B 2 O 3 or One containing more than 6.9% by mass, one containing Al 2 O 3 less than 1.1% by mass or more than 3.9% by mass, one containing BaO less than 1.3% by mass or more than 5.9% by mass, Bi 2 O 3 containing less than 74.2% by mass or more than 79.9% by mass were prepared.

このようにして得られた表2に示す第2の実施例1〜9の試料および第2の比較例1〜29の試料をそれぞれ5個ずつ作製して、ガラス化の有無の確認、接合強度の測定および耐薬品性試験を行なった。   Five samples each of the second examples 1 to 9 and the second comparative examples 1 to 29 shown in Table 2 obtained in this way were prepared to confirm the presence or absence of vitrification and the bonding strength. Measurement and chemical resistance test were conducted.

接合強度は、コイル内蔵配線基板を半田によって外部のプリント配線基板に接合した状態で、引張り試験を行なうことによって測定した。引張り試験は、荷重試験器MODEL−1310DW(アイコーエンジニアリング製)を用いて、引張り速度10mm/minの条件で測定した。一般に携帯機器に求められる要求値から、引張り強度が1.0kg/mm
以上であるものを良品と判断した。
The bonding strength was measured by conducting a tensile test in a state where the coil-embedded wiring board was bonded to an external printed wiring board with solder. The tensile test was measured using a load tester MODEL-1310DW (manufactured by Aiko Engineering Co., Ltd.) under a tensile speed of 10 mm / min. In general, the tensile strength is 1.0 kg / mm from the required value required for portable devices.
A product of 2 or more was judged as a good product.

耐薬品性試験は、コイル内蔵配線基板の作製途中におけるめっき処理の前後の質量差を測定する試験である。めっき処理工程において、基体部11にめっき液が侵入した場合には、基体部11を構成するガラス成分が溶け出すので、基体部11の質量が減少する。このことから、めっき処理前と比べて、めっき処理後の質量の減少が、0.3質量%以内であるもの
を良品と判断した。
The chemical resistance test is a test for measuring a mass difference before and after the plating process in the process of producing the coil built-in wiring board. In the plating process, when the plating solution enters the base part 11, the glass component constituting the base part 11 is melted, so that the mass of the base part 11 is reduced. From this, compared with before the plating process, the mass reduction after the plating process was determined to be a non-defective product within 0.3% by mass.

表2に、ガラス化の有無の確認、接合強度の測定および耐薬品性試験の結果を示す。なお、表2に示す試験結果で耐薬品性試験に示す数値は、5個中いくつの試料が良品であったかを示し、OKは良品を示し、NGは不良品を示すものである。   Table 2 shows the results of confirmation of vitrification, measurement of bonding strength, and chemical resistance test. The numerical values shown in the chemical resistance test in the test results shown in Table 2 indicate how many of the five samples are non-defective, OK indicates non-defective, and NG indicates defective.

Figure 2013138162
Figure 2013138162

表2に示すように、第2の実施例1〜9のコイル内蔵配線基板1は、接合強度を測定した結果全ての試料の接合強度が1.0kg/mm以上であり、耐薬品性試験において全て
の試料で質量の減少が0.3質量%以内であった。第2の比較例1、2、4、6〜29の接合
強度は全ての試料で1.0kg/mm未満であった。また、第2の比較例3および5の接
合強度は1.0kg/mm以上であったものの、耐薬品性試験において全ての試料で質量
の減少が0.3質量%以上であった。したがって、第2の比較例1〜29はコイル内蔵配線基
板として使用できないものであった。
As shown in Table 2, the coil-embedded wiring boards 1 of the second examples 1 to 9 had a bonding strength of all samples of 1.0 kg / mm 2 or more as a result of measuring the bonding strength. All samples had a mass loss within 0.3% by weight. The joint strengths of the second comparative examples 1, 2, 4, and 6 to 29 were less than 1.0 kg / mm 2 in all the samples. In addition, although the bonding strengths of the second comparative examples 3 and 5 were 1.0 kg / mm 2 or more, the mass reduction was 0.3% by mass or more in all the samples in the chemical resistance test. Therefore, the second comparative examples 1 to 29 cannot be used as a coil built-in wiring board.

以上の結果から、第1の実施例1〜10のコイル内蔵配線基板1は、接合強度が高く、めっき液等の薬液の浸透を低減されたものであることがわかった。   From the above results, it was found that the coil-embedded wiring boards 1 of the first examples 1 to 10 had high bonding strength and reduced penetration of a chemical solution such as a plating solution.

以上のことから、第2の実施形態において説明した、ガラス成分が、ガラス成分の質量に対して、酸化ケイ素を7.1〜11.9質量%、酸化ホウ素を5.1〜6.9質量%、酸化アルミニ
ウムを1.1〜3.9質量%、酸化バリウムを1.3〜5.9質量%、酸化ビスマスを74.2〜79.9質量%含んでいるコイル内蔵配線基板1は、基体部11と配線導体12との接合強度の高いものであることを確認した。
From the above, the glass component described in the second embodiment is 7.1 to 11.9% by mass of silicon oxide, 5.1 to 6.9% by mass of boron oxide, and 1.1 to 3.9% of aluminum oxide with respect to the mass of the glass component. It was confirmed that the wiring board 1 with a built-in coil containing mass%, barium oxide 1.3 to 5.9 mass%, and bismuth oxide 74.2 to 79.9 mass% has high bonding strength between the base portion 11 and the wiring conductor 12. .

1・・・コイル内蔵配線基板
11・・・基体部
111〜114・・・第1〜第4の層
12・・・配線導体
13・・・コイル導体
14・・・接続電極
15・・・端子電極
16・・・ガラス層
131、132・・・第1および第2のコイルパターン
2・・・IC素子
1 ... Wiring board with built-in coil
11 ... Base part
111-114 ... 1st-4th layer
12 ... Wiring conductor
13 ... Coil conductor
14 ... Connection electrode
15 ... Terminal electrode
16 ... Glass layer
131, 132 ... 1st and 2nd coil pattern 2 ... IC element

Claims (2)

酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛およびガラス成分を含んでいるフェライト層と、銀を含んでおり前記フェライト層の表面および内部に設けられた配線導体と、
該配線導体と電気的に接続されており、前記フェライト層の内部に設けられているコイル導体とを備えており、
前記ガラス成分はフェライト層の全質量に対して0.25〜5質量%含まれており、ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量%、酸化ホウ素を5〜12質量%、酸化アルミニウムを1〜9質量%、酸化バリウムを1〜12質量%、酸化ビスマスを60〜80質量%含んでいることを特徴とするコイル内蔵配線基板。
A ferrite layer containing iron oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide and a glass component; a wiring conductor containing silver and provided on the surface and inside of the ferrite layer;
A coil conductor that is electrically connected to the wiring conductor and provided inside the ferrite layer;
The glass component is contained in an amount of 0.25 to 5% by mass with respect to the total mass of the ferrite layer, and 3 to 12% by mass of silicon oxide, 5 to 12% by mass of boron oxide, and oxidized with respect to the total mass of the glass component. A wiring board with a built-in coil comprising 1 to 9% by mass of aluminum, 1 to 12% by mass of barium oxide, and 60 to 80% by mass of bismuth oxide.
前記ガラス成分は、前記ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を7.1〜11.9質量%
、酸化ホウ素を5.1〜6.9質量%、酸化アルミニウムを1.1〜3.9質量%、酸化バリウムを1.3〜5.9質量%、酸化ビスマスを74.2〜79.9質量%含んでおり、
前記フェライト層の表面と前記配線導体との間に、前記ガラス成分を含むガラス層がさらに設けられていることを特徴とする請求項1に記載のコイル内蔵配線基板。
The glass component contains 7.1 to 11.9% by mass of silicon oxide with respect to the total mass of the glass component.
, Containing boron oxide 5.1-6.9% by mass, aluminum oxide 1.1-3.9% by mass, barium oxide 1.3-5.9% by mass, bismuth oxide 74.2-79.9% by mass,
The wiring board with a built-in coil according to claim 1, wherein a glass layer containing the glass component is further provided between the surface of the ferrite layer and the wiring conductor.
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