JP2014116457A - Method of manufacturing inductor, inductor, and composite circuit element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体基板上に導電性材料からなる巻線パターン(コイル)が形成された構成を備えるインダクタに関する。また本発明は、当該インダクタの製造方法、および当該インダクタが半導体素子と一体化された複合回路素子に関する。 The present invention relates to an inductor having a configuration in which a winding pattern (coil) made of a conductive material is formed on a magnetic substrate. The present invention also relates to a method for manufacturing the inductor, and a composite circuit element in which the inductor is integrated with a semiconductor element.
この種のインダクタとして、一対の磁性体基板により磁性体粉と熱硬化性樹脂からなるコンポジット磁性体が挟持され、当該コンポジット磁性体中にコイルが埋め込まれた構成を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなインダクタを製造するには、先ず未硬化状態のコンポジット磁性体シートでコイルを挟持したものを、さらに一対の磁性体基板で挟持する。この積層物を加熱および加圧することにより、コンポジット磁性体が巻線間に充填されるとともに硬化する。 As this type of inductor, a composite magnetic body made of a magnetic powder and a thermosetting resin is sandwiched between a pair of magnetic substrates, and a coil is embedded in the composite magnetic body is known ( For example, see Patent Document 1). In order to manufacture such an inductor, first, a coil sandwiched between uncured composite magnetic sheets is further sandwiched between a pair of magnetic substrates. By heating and pressing this laminate, the composite magnetic material is filled between the windings and cured.
インダクタが用いられる電子機器の小型化に伴い、高い定格電流値を有しつつ積層方向の寸法が0.5mm以下となるような薄型のインダクタが求められている。上記の製造方法は、一対のコンポジット磁性体シートでコイルを挟持する工程が必須であるため、積層方向の寸法縮小すなわち薄型化が困難であるとともに、大量生産に不向きである。 With the downsizing of electronic devices using inductors, there is a demand for thin inductors that have a high rated current value and have a dimension in the stacking direction of 0.5 mm or less. The manufacturing method described above requires a step of sandwiching the coil with a pair of composite magnetic sheets, so that it is difficult to reduce the dimension in the stacking direction, that is, to reduce the thickness, and is not suitable for mass production.
よって本発明は、高い定格電流値を有する薄型のインダクタの大量生産を可能とする技術を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique that enables mass production of a thin inductor having a high rated current value.
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第1の態様は、インダクタの製造方法であって、
フェライト焼結体を含む第1の層上に、少なくとも1つのコイルを形成する工程と、
スクリーン印刷によって、前記少なくとも1つのコイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第2の層を形成する工程と、
フェライト焼結体を含む第3の層を、前記第2の層に接着する工程とを備える。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a method for manufacturing an inductor,
Forming at least one coil on the first layer including the ferrite sintered body;
Filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the at least one coil to form a second layer by screen printing;
Adhering a third layer containing a ferrite sintered body to the second layer.
このような方法によれば、コイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填することによって磁気飽和が生じにくくなり、定格電流値を高めることができる。また充填処理はスクリーン印刷によって行なわれることから、第2の層を非常に薄く形成することができる。さらに大量のコイルに対して一括して充填処理を行なうことができるため、大量生産に適している。 According to such a method, magnetic saturation is less likely to occur by filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the coil, and the rated current value can be increased. Further, since the filling process is performed by screen printing, the second layer can be formed very thin. Furthermore, since a filling process can be performed on a large number of coils at a time, it is suitable for mass production.
前記第2の層を熱硬化させた後に、金属磁性体を含む接着剤で前記第3の層を前記第2の層に接着する方法としてもよい。あるいは、前記第3の層を前記第2の層に接触させた後に、前記第2の層の熱硬化を行なうことにより、前記第3の層を前記第2の層に接着する方法としてもよい。 After the second layer is thermally cured, the third layer may be bonded to the second layer with an adhesive containing a metal magnetic material. Alternatively, the third layer may be adhered to the second layer by bringing the third layer into contact with the second layer and then thermosetting the second layer. .
前者の場合、第3の層の第2の層に対する高い接着強度を確保することができる。後者の場合、第2の層に含まれるコイルと第3の層に含まれるフェライト焼結体との密着性が高まるため、インダクタンスを向上させることができる。また接着層が不要であることから、インダクタのさらなる薄型化が可能となる。 In the former case, high adhesive strength of the third layer to the second layer can be ensured. In the latter case, since the adhesion between the coil included in the second layer and the ferrite sintered body included in the third layer is increased, the inductance can be improved. Further, since the adhesive layer is unnecessary, the inductor can be further reduced in thickness.
前記第1の層の前記フェライト焼結体上に巻線パターンを電解めっきで形成することにより、前記少なくとも1つのコイルが形成される方法としてもよい。あるいは、前記少なくとも1つのコイルは、前記第1の層の前記フェライト焼結体に金属箔を接着し、前記金属箔上に巻線パターンに対応する形状のレジストを印刷し、エッチングにより前記レジストに覆われていない前記金属箔を除去し、前記レジストを除去することにより形成される方法としてもよい。 A method may be used in which the at least one coil is formed by forming a winding pattern on the ferrite sintered body of the first layer by electrolytic plating. Alternatively, the at least one coil is formed by bonding a metal foil to the ferrite sintered body of the first layer, printing a resist having a shape corresponding to a winding pattern on the metal foil, and etching the resist. It is good also as a method formed by removing the said metal foil which is not covered, and removing the said resist.
前者の場合、第2の層に含まれるコイルと第1の層に含まれるフェライト焼結体との密着性が高まるため、インダクタンスを向上させることができる。また接着層が不要であることから、インダクタのさらなる薄型化が可能となる。後者の場合、比較的安価なプロセスによりコイルを形成することができ、製造コストの抑制に寄与する。またコイルを金属箔によって形成していることから、インダクタのさらなる薄型化が可能となる。 In the former case, since the adhesion between the coil contained in the second layer and the ferrite sintered body contained in the first layer is increased, the inductance can be improved. Further, since the adhesive layer is unnecessary, the inductor can be further reduced in thickness. In the latter case, the coil can be formed by a relatively inexpensive process, which contributes to a reduction in manufacturing cost. Further, since the coil is formed of a metal foil, the inductor can be further reduced in thickness.
前記第1の層上に複数のコイルを形成し、前記第3の層を前記第2の層に接着した後に、切断により前記複数のコイル同士を分離することにより、それぞれが少なくとも1つのコイルを含む複数のインダクタを得る方法としてもよい。この方法は、インダクタの大量生産に適している。 After forming a plurality of coils on the first layer and bonding the third layer to the second layer, the plurality of coils are separated from each other by cutting, so that each of the at least one coil It is good also as a method of obtaining the several inductor containing. This method is suitable for mass production of inductors.
このような方法により製造されたインダクタは、高い定格電流値を有しつつも、積層方向の寸法を0.5mm以下に抑える薄型化が可能である。したがって、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第2の態様は、インダクタであって、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
前記第2の層に接着されたフェライト焼結体を含む第3の層とを備える。
An inductor manufactured by such a method can be thinned to keep the dimension in the stacking direction to 0.5 mm or less while having a high rated current value. Therefore, in order to achieve the above object, a second aspect that the present invention can take is an inductor,
A first layer including a ferrite sintered body;
A second layer formed on the first layer, including a coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between windings of the coil by screen printing;
And a third layer including a ferrite sintered body bonded to the second layer.
電子機器の小型化に伴い、搭載される複合回路素子への小型化の要求も高まっている。上記のインダクタは、高い定格電流値を有しつつも薄型化が可能であるため、複合回路素子が小型化されて、当該要求に応えることができる。したがって、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第3の態様は、複合回路素子であって、
第1電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子と一体化されたインダクタとを備え、
前記インダクタは、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
前記第2の層に接着されたフェライト焼結体を含む第3の層と、
前記第1の層における前記第2の層が形成されている側とは反対側に設けられ、前記コイルおよび前記第1電極と電気的に接続された第2電極とを備える。
Along with the downsizing of electronic equipment, there is an increasing demand for downsizing of the composite circuit elements to be mounted. Since the above inductor has a high rated current value and can be thinned, the composite circuit element can be miniaturized to meet the demand. Therefore, in order to achieve the above object, a third aspect that the present invention can take is a composite circuit element,
A semiconductor element having a first electrode;
An inductor integrated with the semiconductor element;
The inductor is
A first layer including a ferrite sintered body;
A second layer formed on the first layer, including a coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between windings of the coil by screen printing;
A third layer comprising a ferrite sintered body adhered to the second layer;
The second layer is provided on the opposite side of the first layer from the side on which the second layer is formed, and includes a second electrode electrically connected to the coil and the first electrode.
また上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第4の態様は、インダクタの製造方法であって、
フェライト焼結体を含む第1の層上に、第1コイルを形成する工程と、
スクリーン印刷によって、前記第1コイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第2の層を形成する工程と、
フェライト焼結体を含む第3の層上に、第2コイルを形成する工程と、
スクリーン印刷によって、前記第2コイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第4の層を形成する工程と、
熱硬化させた前記第2の層と前記第4の層とを接着し、前記第1コイルと前記第2コイルを電気的に接続する工程とを備える。
In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing an inductor,
Forming a first coil on the first layer including the ferrite sintered body;
A step of filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the first coil by screen printing to form a second layer;
Forming a second coil on the third layer including the ferrite sintered body;
Filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the second coil by screen printing to form a fourth layer;
Bonding the thermally cured second layer and the fourth layer and electrically connecting the first coil and the second coil.
このような方法によれば、第1の態様について説明したものと同様の効果に加え、第2の層および第4の層における単位面積当たりのコイルの巻き数を減ずることができる。例えば、第1コイルと第2コイルの巻き数を半分にしても、両者が電気的に接続されることにより、全体としてのコイルの巻き数を維持することができる。コイルの巻き密度を低くすることができるため、コア部分の面積を大きく確保してインダクタンスを向上させることができる。またコイルの線径(断面積)を大きくすることができるため、コイルを流れる電流に対する抵抗が下がり、発熱を抑制することができる。 According to such a method, in addition to the same effects as those described for the first aspect, the number of turns of the coil per unit area in the second layer and the fourth layer can be reduced. For example, even if the number of turns of the first coil and the second coil is halved, the number of turns of the coil as a whole can be maintained by electrically connecting the two. Since the winding density of the coil can be lowered, a large area of the core portion can be secured and the inductance can be improved. Further, since the wire diameter (cross-sectional area) of the coil can be increased, the resistance to the current flowing through the coil is reduced, and heat generation can be suppressed.
第2の態様と同様にして、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第5の態様は、インダクタであって、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
第1コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第1コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
フェライト焼結体を含む第3の層と、
第2コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第2コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第3の層上に形成された第4の層とを備え、
前記第2の層と前記第4の層が接着されるとともに、前記第2の層のコイルと前記第4の層のコイルが電気的に接続されている。
In a manner similar to the second aspect, in order to achieve the above object, a fifth aspect that the present invention can take is an inductor,
A first layer including a ferrite sintered body;
A second coil formed on the first layer, including a first coil and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the first coil by screen printing; Layers,
A third layer including a ferrite sintered body;
A fourth coil formed on the third layer, including a second coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the second coil by screen printing; With layers,
The second layer and the fourth layer are bonded together, and the second layer coil and the fourth layer coil are electrically connected.
また第3の態様と同様にして、上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第6の態様は、複合回路素子であって、
第1電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子と一体化されたインダクタとを備え、
前記インダクタは、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
第1コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第1コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
フェライト焼結体を含む第3の層と、
第2コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第2コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第3の層上に形成された第4の層と、
前記第1の層における前記第2の層が形成されている側とは反対側に設けられ、前記コイルおよび前記第1電極と電気的に接続された第2電極とを備え、
前記第2の層と前記第4の層が接着されるとともに、前記第2の層のコイルと前記第4の層のコイルが電気的に接続されている。
Similarly to the third aspect, in order to achieve the above object, the sixth aspect that the present invention can take is a composite circuit element,
A semiconductor element having a first electrode;
An inductor integrated with the semiconductor element;
The inductor is
A first layer including a ferrite sintered body;
A second coil formed on the first layer, including a first coil and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the first coil by screen printing; Layers,
A third layer including a ferrite sintered body;
A fourth coil formed on the third layer, including a second coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the second coil by screen printing; Layers,
A second electrode provided on the opposite side of the first layer from the side on which the second layer is formed, and electrically connected to the coil and the first electrode;
The second layer and the fourth layer are bonded together, and the second layer coil and the fourth layer coil are electrically connected.
本発明によれば、高い定格電流値を有する薄型のインダクタの大量生産を可能とすることができる。 According to the present invention, it is possible to mass-produce a thin inductor having a high rated current value.
添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size.
図1の(a)は、本発明の第1の実施形態に係るインダクタ1を上方から見た外観を示す斜視図である。インダクタ1は、下基板10、コイル形成層20、および上基板30を備えている。それぞれ矩形板状を呈する下基板10と上基板30の間にコイル形成層20が形成されている。下基板10、コイル形成層20、および上基板30は、それぞれ本発明の第1の層、第2の層、および第3の層に対応している。
FIG. 1A is a perspective view showing an external appearance of the
図1の(b)は、上記のインダクタ1を下方から見た外観を示す斜視図である。下基板10の下面10bには、銅箔からなる電極パターン16a、16bが形成されている。
FIG. 1B is a perspective view showing an appearance of the
図1の(c)は、上記のインダクタ1から上基板30を取り除き、コイル形成層20を露出させた状態を示している。下基板10の上面10aには、金属箔としての銅箔からなるコイル22が形成されている。巻線パターンの両端は端子22a、22bとされ、それぞれ電極パターン16a、16bと電気的に接続されている。
FIG. 1C shows a state in which the
コイル22は、保護層23に覆われている。保護層23は、金属磁性体としての磁性金属粉と、熱硬化性樹脂とを含むコンポジット材料が熱硬化されたものである。コンポジット材料は、コイル22の巻線間に充填されている。
The
次に図2から図4を参照しつつ、上記のインダクタ1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
先ず図2の(a)から(c)に示すように、磁性体としてのフェライト焼結体11の上面11aと下面11bにそれぞれ銅箔12a、12bが接着される。接着は、磁性金属粉を含む接着剤により行なわれる。図2の(b)は、図2の(a)と(c)における線IIB−IIBに沿う断面を示している。符号13a、13bは、それぞれ銅箔12a、12bとフェライト焼結体11との間に形成された接着層を示している。
First, as shown in FIGS. 2A to 2C, copper foils 12a and 12b are bonded to the
次に、図2の(d)から(f)に示すように、周知の方法で挿通孔14が形成される。図2の(e)は、図2の(d)と(f)における線IIE−IIEに沿う断面を示している。挿通孔14は、フェライト焼結体11、銅箔12a、12b、および接着層13a、13bの積層方向に沿って延び、これらを貫通するように形成される。
Next, as shown in FIGS. 2D to 2F, the
次に、図2の(g)から(i)に示すように、周知の方法で挿通孔14に銅ペースト15が充填される。図2の(h)は、図2の(g)と(i)における線IIH−IIHに沿う断面を示している。この工程により、銅箔12a、12bが電気的に接続される。
Next, as shown in FIGS. 2G to 2I, the
次に、図3の(a)から(c)に示すように、銅箔12a上にコイルの巻線パターンに対応する形状のレジスト21aが形成され、銅箔12b上に電極パターン16a、16bに対応する形状のレジスト21bが形成される。図3の(b)は、図3の(a)と(c)における線IIIB−IIIBに沿う断面を示している。レジスト21a、21bは、それぞれ印刷により形成される。
Next, as shown in FIGS. 3A to 3C, a resist 21a having a shape corresponding to the coil winding pattern is formed on the
次に、図3の(d)から(f)に示すように、周知の方法で銅箔12a、12bのエッチングが行なわれる。図3の(e)は、図3の(d)と(f)における線IIIE−IIIEに沿う断面を示している。レジスト21a、21bが形成された箇所を除いて銅箔12a、12bが除去され、当該部分において接着層13a、13bが露出する。
Next, as shown in FIGS. 3D to 3F, the copper foils 12a and 12b are etched by a known method. FIG. 3E shows a cross section taken along line IIIE-IIIE in FIGS. 3D and 3F. The copper foils 12a and 12b are removed except for the portions where the resists 21a and 21b are formed, and the
次に、図3の(g)から(i)に示すように、レジスト21a、21bが除去される。図3の(h)は、図3の(g)と(i)における線IIIH−IIIHに沿う断面を示している。この工程により、フェライト焼結体11を含む下基板10が得られる。
Next, as shown in FIGS. 3G to 3I, the resists 21a and 21b are removed. (H) of FIG. 3 shows a cross section taken along line IIIH-IIIH in (g) and (i) of FIG. By this step, the
接着層13aの上面は、下基板10の上面10aとなる。当該上面10a上には、レジスト21aの除去により、所定の巻線パターン形状を有するコイル22が形成される。接着層13bの下面は、下基板10の下面10bとなる。当該下面10b上には、レジスト21bの除去により、所定の形状を有する電極パターン16a、16bが形成される。コイルの端子22a、22bは、それぞれ銅ペースト15を介して電極パターン16a、16bと電気的に接続される。
The upper surface of the
次に、図4の(a)から(c)に示すように、コイル22を覆う保護層23が形成される。具体的には、上述のコンポジット材料がスクリーン印刷によりコイルを覆うように塗布され、コイル22の巻線間に充填される。続いて当該コンポジット材料が熱硬化処理に供され、コイル22および保護層23を含むコイル形成層20が得られる。図4の(b)は、図4の(a)と(c)における線IVB−IVBに沿う断面を示している。
Next, as shown in FIGS. 4A to 4C, a
次に、図4の(d)から(f)に示すように、上基板30がコイル形成層20に接着される。上基板30は、フェライト焼結体31上に接着層32が形成されたものである。接着層32は、磁性金属粉を含む接着剤である。図4の(e)は、図4の(d)と(f)における線IVE−IVEに沿う断面を示している。
Next, as shown in FIGS. 4D to 4F, the
以上の工程により、フェライト焼結体11を含む下基板10と、コイル22および保護層23を含むコイル形成層20と、フェライト焼結体31を含む上基板30とを備えるインダクタ1が得られる。コイル形成層20は下基板10上に形成されており、上基板30は、コイル形成層20に接着されている。保護層23は、金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料が、スクリーン印刷によってコイル22の巻線間に充填されることにより形成されている。
Through the above steps, the
次に図5を参照しつつ、上記の構成を有する複数個のインダクタ1を得るための方法を説明する。
Next, a method for obtaining a plurality of
先ず図2の(a)から(c)を参照して説明した工程により、必要個数のコイル22を形成可能な面積を有するフェライト焼結体11に銅箔12a、12bが接着される。続いて図2の(d)から(f)を参照して説明した工程により、必要個数のコイル22の端子22a、22bの数に対応する個数の挿通孔14が形成される。続いて図2の(g)から(i)を参照して説明した工程により、当該挿通孔14に銅ペースト15が充填される。
First, the copper foils 12a and 12b are bonded to the ferrite sintered
次に図3の(a)から(c)を参照して説明した工程により、必要個数のコイル22の数だけ、銅箔12a上に巻線パターンに対応する形状のレジスト21aが形成され、銅箔12b上に電極パターン16a、16bに対応する形状のレジスト21bが形成される。続いて図3の(d)から(f)を参照して説明した工程により、レジスト21a、21bが形成された箇所を除いて銅箔12a、12bがエッチング除去される。続いて図3の(g)から(i)を参照して説明した工程により、レジスト21a、21bが除去される。
Next, the resist 21a having a shape corresponding to the winding pattern is formed on the
次に、図4の(a)から(c)を参照して説明した工程により、下基板10上に形成された必要個数のコイル22の全てを覆うように、上述のコンポジット材料がスクリーン印刷によって塗布される。続いて当該コンポジット材料が熱硬化処理に供され、コイル形成層20が形成される。
Next, the composite material described above is applied by screen printing so as to cover all of the necessary number of
次に、図4の(d)から(f)を参照して説明した工程により、形成されたコイル22の全てを覆うことが可能な面積を有する上基板30がコイル形成層20に接着される。続いて図5に示す一点鎖線に沿って周知の方法で切断がなされることにより、コイル22同士が分離される。これにより、それぞれが少なくとも1つのコイル22を有する複数個のインダクタ1を一度に得ることができる。
Next, the
図6は、上記の製造方法により得られたインダクタ1の直流重畳特性の測定結果を示すグラフである。比較例として、フェライト粉と樹脂のコンポジット材料をコイルの保護層に用いた従来のインダクタの特性を併記する。
FIG. 6 is a graph showing the measurement result of the DC superposition characteristics of the
インダクタは、コイルに流す電流を大きくするほど、磁気飽和によりインダクタンスが低下していく。グラフ中に示す破線は、初期インダクタンスが30%低下した値を示しており、当該値に至る電流値が定格電流とされる。すなわちインダクタンスが低下しにくい特性を有するインダクタには、より多くの電流を流すことができる。 As the current flowing through the coil increases, the inductance of the inductor decreases due to magnetic saturation. The broken line shown in the graph indicates a value in which the initial inductance is reduced by 30%, and the current value that reaches this value is the rated current. That is, a larger amount of current can flow through the inductor having the characteristic that the inductance is difficult to decrease.
図6に示す測定結果より、本実施形態に係るインダクタ1は、比較例に係るインダクタよりも磁気飽和が生じにくい特性を有していることが判る。インダクタ1の初期インダクタンスが30%低下する電流値は、比較例に係るインダクタの1.5倍に達している。コイル22の保護層に磁性金属粉と熱可塑性樹脂のコンポジット材料を用いることにより、定格電流の大幅な向上が得られたことが判る。
From the measurement results shown in FIG. 6, it can be seen that the
また本実施形態においては、スクリーン印刷によってコンポジット材料をコイル22の巻線間に充填することにより保護層23を形成しているため、コイル形成層20を非常に薄く形成することができる。したがって上記のような高い定格電流値を有していながらも、積層方向の寸法が0.5mm以下となるような薄型のインダクタを得ることができる。さらにコイル22自体も銅箔により形成されているため、インダクタの薄型化に寄与している。
In this embodiment, since the
またコンポジット材料をコイル22の巻線間に充填するにあたり、スクリーン印刷を用いているため、図5を参照して説明したように、大量のコイル22に対して一括して保護層23を形成することができるため、大量生産に適している。
Further, since the screen printing is used for filling the composite material between the windings of the
本実施形態に係るインダクタ1は、スイッチング電源やDC/DCコンバータ等のエネルギーを変換する回路の一部に用いられうる。具体的には、図7の(a)に示すように、スイッチング機能や電圧変換機能を有する半導体素子60とインダクタ1が一体化されて、複合回路素子100を構成する。図7の(b)は、半導体素子60とインダクタ1が分離された状態を示す斜視図である。
The
半導体素子60には、その上面60aから側面60bにかけて延びるように、本発明の第1電極としての接点電極60c、60dが設けられている。これらは銀ペーストの塗布および焼付けにより形成されうる。一方、図1の(b)に示したように、インダクタ1の下基板10の下面10b、すなわちコイル形成層20が形成されている側とは反対側には、本発明の第2電極としての電極パターン16a、16bが設けられている。半導体素子60とインダクタ1の一体化は、接点電極60b、60cが、それぞれ電極パターン16a、16bと電気的に接続されるように行なわれる。
The
複合回路素子100は、半導体素子60の下面に設けられた各種端子(図示せず)を回路基板(図示せず)に設けられた接点端子と電気的に接続することにより、当該回路基板上に実装される。半導体素子60の側面に設けられた接点電極60c、60dを回路基板上に形成された配線パターンにはんだ付けすることにより、インダクタ1と回路基板上に形成された回路との電気的接続がなされる。接点電極60c、60dを半導体素子の下面まで延ばし、上記各種端子とともに回路との電気的接続がなされる構成としてもよい。
The
電子機器の小型化に伴い、搭載される複合回路素子への小型化の要求も高まっている。上述のように本実施形態に係るインダクタ1は、高い定格電流値を有しつつも薄型化が可能であるため、複合回路素子100が小型化されて、当該要求に応えることができる。
Along with the downsizing of electronic equipment, there is an increasing demand for downsizing of the composite circuit elements to be mounted. As described above, the
次に図8を参照しつつ、本発明の第2の実施形態に係るインダクタ1Aについて説明する。インダクタ1Aは、第1の層としての下基板10Aおよび第3の層としての上基板30Aが接着層13a、13b、32を備えていない点において、第1の実施形態に係るインダクタ1と相違する。
Next, an
本実施形態においては、先ずフェライト焼結体11の表面のうち、電極パターン16a、16b、およびコイル22の形成位置以外をマスクで覆い、電解めっきを行なうことにより、銅箔からなる電極パターン16a、16b、およびコイル22がフェライト焼結体11上に形成される。挿通孔14の形成および銅ペースト15の充填については、インダクタ1の製造方法と同様にして行なわれる。
In the present embodiment, first of all, the
また本実施形態においては、コイル22の巻線間に充填されたコンポジット材料を熱硬化する前に、フェライト焼結体31のみからなる上基板30Aを保護層23に接触させる。この状態で熱硬化処理を行なうことにより、上基板30Aがコイル形成層20に対して接着される。
In this embodiment, the
このような構成によれば、コイル22とフェライト焼結体11、31の間に接着層13a、31が介在していないため、両者の密着性が高まることでインダクタンスの値を大きくすることができる。また接着層13a、13b、31が存在しないことにより、さらなる薄型化を可能にしている。
According to such a structure, since the
なお第1の実施形態に係るインダクタ1のコイル22を形成するための手法、すなわちフェライト焼結体11に銅箔12a、12bを接着し、エッチングにより電極パターン16a、16b、およびコイル22を形成する方法は、コストの面において優位性がある。
The method for forming the
このようにして得られたインダクタ1Aは、図7に示した半導体素子60と一体化されることにより、複合回路素子を構成しうる。
The
次に図9を参照しつつ、本発明に係る第3の実施形態に係るインダクタ1Bについて説明する。インダクタ1Bは、2つのコイル形成層20、40を備えている点において、上記の実施形態に係るインダクタ1、1Aと相違する。すなわちインダクタ1Bは、下基板10、下コイル形成層20A、上基板30、および上コイル形成層40を備えている。下基板10、下コイル形成層20A、上基板30、および上コイル形成層40は、それぞれ本発明における第1の層、第2の層、第3の層、および第4の層に対応する。
Next, an
第1の実施形態に係るインダクタ1と同様にして、フェライト焼結体11を含む下基板10上に、本発明の第1コイルとしての下コイル22Aが形成される。また第1の実施形態に係るインダクタ1と同様にして、磁性金属粉と熱硬化性樹脂のコンポジット材料を下コイル22Aの巻線間に充填し、熱硬化処理を行なうことにより保護層23Aが形成される。
Similarly to the
一方、フェライト焼結体31上に接着層32を介して接着された銅箔に対し、第1の実施形態に係るインダクタ1と同様にしてエッチング処理がなされることにより、本発明の第2コイルとしての上コイル42が上基板30上に形成される。また第1の実施形態に係るインダクタ1と同様にして、磁性金属粉と熱硬化性樹脂のコンポジット材料を上コイル42の巻線間に充填し、熱硬化処理を行なうことにより保護層43が形成される。
On the other hand, the copper foil adhered on the ferrite sintered
次に、下コイル形成層20A上に接着層50が形成される。接着層50は、磁性金属粉を含む接着剤からなる。続いて接着層50の一部に挿通孔が形成され、当該部分に銅ペースト51が充填される。
Next, the
次に、下コイル形成層20Aと上コイル形成層40が、接着層50を介して接着される。このとき下コイル22の接続部22cと上コイル42の接続部44c、および下コイル22の接続部22dと上コイルの接続部42dが、銅ペースト51を介して電気的に接続される。これにより、電極パターン16aからコイル22の端子22aを経由して外側から内側へ巻かれ、接続部22cから接続部42cに接続され、接続部42cから外側に巻かれて接続部42dに至り、接続部42dから接続部22dを経由して電極パターン16bに接続される一連の経路を有するコイルが形成される。
Next, the lower
このような構成によれば、コイル形成層ごとの単位面積当たりのコイルの巻き数を減ずることができる。例えば、図8に示すインダクタ1Aのコイル22の巻き数は4である。一方、インダクタ1Bの下コイル22Aと上コイル42の巻き数はそれぞれ2であるが、下コイル22Aと上コイル42が電気的に接続されることにより、全体として巻き数4のコイルが実現されている。コイルの巻き密度を低くすることができるため、図9の中央において破線で囲まれた領域、すなわちコア部分の面積を大きく確保することができる。したがって同じ巻き数ながらインダクタンスの値を大きくすることができる。またコイルの線径すなわち銅箔パターンの断面積を大きくすることができるため、コイルを流れる電流に対する抵抗が下がり、発熱を抑制することができる。
According to such a configuration, the number of turns of the coil per unit area for each coil forming layer can be reduced. For example, the number of turns of the
このようにして得られたインダクタ1Bは、図7に示した半導体素子60と一体化されることにより、複合回路素子を構成しうる。
The
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 The above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.
第1の実施形態に係るインダクタ1において、接着層13a、13bが省略される構成としてもよい。すなわち、電極パターン16a、16b、およびコイル22が、電解めっきを用いてフェライト焼結体11上に直接形成される構成としてもよい。
In the
第1の実施形態に係るインダクタ1において、接着層31が省略される構成としてもよい。すなわち、コイル22を覆う未硬化状態のコンポジット材料に直接フェライト焼結体31を接触させ、その後熱硬化処理を行なうことにより、保護層23とフェライト焼結体31が接着される構成としてもよい。
In the
第2の実施形態に係るインダクタ1Aにおいて、インダクタ1における接着層13a、13bが設けられる構成としてもよい。すなわち銅箔を接着層13a、13bを介してフェライト焼結体11に接着し、エッチング処理を行なうことにより、電極パターン16a、16b、およびコイル22が形成される構成としてもよい。
In the
第2の実施形態に係るインダクタ1Aにおいて、インダクタ1における接着層32が設けられる構成としてもよい。すなわち、コイル22を覆うコンポジット材料が熱硬化された後に、接着層32を有する上基板30がコイル形成層20に接着される構成としてもよい。
In the
第3の実施形態に係るインダクタ1Bにおいて、接着層13a、13b、32が省略される構成としてもよい。すなわち電解めっきを用いて、電極パターン16a、16b、および下コイル22Aがフェライト焼結体11上に直接形成され、上コイル42がフェライト焼結体31上に直接形成される構成としてもよい。
In the
第3の実施形態に係るインダクタ1Bにおいて、接着層50が省略される構成としてもよい。すなわち、下コイル22Aを覆う未硬化状態のコンポジット材料と、上コイル42を覆う未硬化状態のコンポジット材料を直接接触させ、その後熱硬化処理を行なうことにより、下コイル形成層20Aと上コイル形成層40が接着される構成としてもよい。この場合、銅ペースト51は不要である。
In the
第3の実施形態に係るインダクタ1Bにおいて、図9の破線で囲まれたコア部分には、フェライト焼結体からなるコアが配置される構成としてもよい。
In the
全ての実施形態において、電極パターン16a、16b、およびコイル22(下コイル22A、上コイル42)の形状および数は、インダクタ1(1A、1B)の仕様に応じて適宜に定められうる。
In all the embodiments, the shape and number of the
上記の説明における「上」「下」という表現は、図面を参照した説明において便宜上用いたに過ぎず、製品の使用時における方向を限定する意図ではない。「上」および「下」は、それぞれ電極パターン16a、16bから遠い側、および近い側と言い換えることができる。
The expressions “upper” and “lower” in the above description are merely used for convenience in the description with reference to the drawings, and are not intended to limit the direction in use of the product. “Upper” and “lower” can be paraphrased as the side far from the
1、1A、1B:インダクタ、10、10A:下基板、11:フェライト焼結体、12a:銅箔、13a:接着層、16a、16b:電極パターン、20:コイル形成層、20A:下コイル形成層、21a:レジスト、22:コイル、22A:下コイル、23、23A:保護層、30、30A:上基板、31:フェライト焼結体、32:接着層、40:上コイル形成層、42:上コイル、43:保護層、50:接着層、60:半導体素子、60b、60c:接点電極、100:複合回路素子 1, 1A, 1B: inductor, 10, 10A: lower substrate, 11: ferrite sintered body, 12a: copper foil, 13a: adhesive layer, 16a, 16b: electrode pattern, 20: coil forming layer, 20A: lower coil forming Layer, 21a: resist, 22: coil, 22A: lower coil, 23, 23A: protective layer, 30, 30A: upper substrate, 31: ferrite sintered body, 32: adhesive layer, 40: upper coil forming layer, 42: Upper coil, 43: protective layer, 50: adhesive layer, 60: semiconductor element, 60b, 60c: contact electrode, 100: composite circuit element
Claims (11)
スクリーン印刷によって、前記少なくとも1つのコイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第2の層を形成する工程と、
フェライト焼結体を含む第3の層を、前記第2の層に接着する工程とを備える、インダクタの製造方法。 Forming at least one coil on the first layer including the ferrite sintered body;
Filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the at least one coil to form a second layer by screen printing;
Adhering a third layer containing a ferrite sintered body to the second layer.
前記第1の層の前記フェライト焼結体に金属箔を接着し、
前記金属箔上に巻線パターンに対応する形状のレジストを印刷し、
エッチングにより前記レジストに覆われていない前記金属箔を除去し、
前記レジストを除去することにより形成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の製造方法。 The at least one coil comprises:
Bonding a metal foil to the ferrite sintered body of the first layer,
Print a resist corresponding to the winding pattern on the metal foil,
Removing the metal foil not covered with the resist by etching;
The manufacturing method according to claim 1, wherein the manufacturing method is formed by removing the resist.
前記第3の層を前記第2の層に接着した後に、切断により前記複数のコイル同士を分離することにより、それぞれが少なくとも1つのコイルを含む複数のインダクタを得る、請求項1から3のいずれか一項に記載の製造方法。 Forming a plurality of coils on the first layer;
4. The inductor according to claim 1, wherein after the third layer is bonded to the second layer, the plurality of coils are separated by cutting to obtain a plurality of inductors each including at least one coil. 5. The manufacturing method according to claim 1.
スクリーン印刷によって、前記第1コイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第2の層を形成する工程と、
フェライト焼結体を含む第3の層上に、第2コイルを形成する工程と、
スクリーン印刷によって、前記第2コイルの巻線間に金属磁性体および熱硬化性樹脂のコンポジット材料を充填して第4の層を形成する工程と、
熱硬化させた前記第2の層と前記第4の層とを接着し、前記第1コイルと前記第2コイルを電気的に接続する工程とを備える、インダクタの製造方法。 Forming a first coil on the first layer including the ferrite sintered body;
A step of filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the first coil by screen printing to form a second layer;
Forming a second coil on the third layer including the ferrite sintered body;
Filling a metal magnetic material and a thermosetting resin composite material between the windings of the second coil by screen printing to form a fourth layer;
A method of manufacturing an inductor, comprising: bonding the second layer and the fourth layer which are thermally cured, and electrically connecting the first coil and the second coil.
コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
前記第2の層に接着されたフェライト焼結体を含む第3の層とを備える、インダクタ。 A first layer including a ferrite sintered body;
A second layer formed on the first layer, including a coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between windings of the coil by screen printing;
An inductor comprising a ferrite sintered body bonded to the second layer.
第1コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第1コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
フェライト焼結体を含む第3の層と、
第2コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第2コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第3の層上に形成された第4の層とを備え、
前記第2の層と前記第4の層が接着されるとともに、前記第2の層のコイルと前記第4の層のコイルが電気的に接続されている、インダクタ。 A first layer including a ferrite sintered body;
A second coil formed on the first layer, including a first coil and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the first coil by screen printing; Layers,
A third layer including a ferrite sintered body;
A fourth coil formed on the third layer, including a second coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the second coil by screen printing; With layers,
The inductor, wherein the second layer and the fourth layer are bonded together, and the coil of the second layer and the coil of the fourth layer are electrically connected.
前記半導体素子と一体化されたインダクタとを備え、
前記インダクタは、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
前記第2の層に接着されたフェライト焼結体を含む第3の層と、
前記第1の層における前記第2の層が形成されている側とは反対側に設けられ、前記コイルおよび前記第1電極と電気的に接続された第2電極とを備える、複合回路素子。 A semiconductor element having a first electrode;
An inductor integrated with the semiconductor element;
The inductor is
A first layer including a ferrite sintered body;
A second layer formed on the first layer, including a coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between windings of the coil by screen printing;
A third layer comprising a ferrite sintered body adhered to the second layer;
A composite circuit element, comprising: a second electrode that is provided on a side of the first layer opposite to the side on which the second layer is formed and is electrically connected to the coil and the first electrode.
前記半導体素子と一体化されたインダクタとを備え、
前記インダクタは、
フェライト焼結体を含む第1の層と、
第1コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第1コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第1の層上に形成された第2の層と、
フェライト焼結体を含む第3の層と、
第2コイル、および金属磁性体と熱硬化性樹脂のコンポジット材料がスクリーン印刷によって当該第2コイルの巻線間に充填された保護層を含み、前記第3の層上に形成された第4の層と、
前記第1の層における前記第2の層が形成されている側とは反対側に設けられ、前記コイルおよび前記第1電極と電気的に接続された第2電極とを備え、
前記第2の層と前記第4の層が接着されるとともに、前記第2の層のコイルと前記第4の層のコイルが電気的に接続されている、複合回路素子。 A semiconductor element having a first electrode;
An inductor integrated with the semiconductor element;
The inductor is
A first layer including a ferrite sintered body;
A second coil formed on the first layer, including a first coil and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the first coil by screen printing; Layers,
A third layer including a ferrite sintered body;
A fourth coil formed on the third layer, including a second coil, and a protective layer in which a composite material of a metal magnetic body and a thermosetting resin is filled between the windings of the second coil by screen printing; Layers,
A second electrode provided on the opposite side of the first layer from the side on which the second layer is formed, and electrically connected to the coil and the first electrode;
The composite circuit element, wherein the second layer and the fourth layer are bonded together, and the coil of the second layer and the coil of the fourth layer are electrically connected.
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