JP2022026745A - インダクタ部品、及びdcdcコンバータ - Google Patents

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Abstract

【課題】インダクタンスの取得効率が高いインダクタを有しながら、対応可能な電流を大きくできるようにすること。【解決手段】インダクタ部品10は、非磁性材料を含む空芯本体21内に空芯インダクタ配線22が設けられている空芯コイル20と、磁性材料を含む磁芯本体411,412内に磁芯インダクタ配線431,432が設けられている磁芯コイル401,402とを備える。空芯本体21と磁芯本体411,412とが一体化されている。なお、空芯インダクタ配線22の周辺領域における磁性材料割合は「50%」未満である。磁芯インダクタ配線431,432の周辺領域における磁性材料割合は「50%」以上である。【選択図】図2

Description

本開示は、インダクタ部品、及び、同インダクタ部品を備えるDCDCコンバータに関する。
特許文献1には、磁性材料を含む本体内に複数のインダクタ配線が設けられているインダクタ部品の一例が記載されている。このインダクタ部品は、各インダクタ配線が互いに電気的に接続されていないアレイ型のインダクタ部品である。
特開2013-211330号公報
DCDCコンバータの動作周波数は、通常、数百kHzから数MHzであり、インダクタ部品を使用する回路としてはDCDCコンバータの動作周波数は比較的低い。しかも、DCDCコンバータでは、インダクタ部品に対して比較的大きいインダクタンスが要求される。そのため、DCDCコンバータに用いるパワーインダクタとしては、上記のインダクタ部品のように、インダクタ配線への通電によって発生する磁束が磁性材料を通過する構造のものが採用される。こうしたインダクタ部品によれば、磁束が磁性材料を通過することによってインダクタ部品の体積当たりのインダクタンスであるインダクタンスの取得効率を向上できる。その結果、インダクタ部品において、高いインダクタンス、小型化、低コストを実現できる。
一方、磁束が磁性材料を通過する構造のインダクタ部品は、インダクタ配線に入力される電流が大きくなると磁性材料が磁気飽和に近づくことで透磁率が低下し、インダクタンスが低下するという直流重畳特性を有している。このようにインダクタンスが低下すると、DCDCコンバータの効率が低下したり、DCDCコンバータの正常な動作を維持できなくなったりすることがある。そのため、DCDCコンバータでは、インダクタ配線に流れる最大電流を考慮した上で、適切なインダクタ部品を選択する必要がある。しかし、磁性材料において、高い飽和磁束密度と高い透磁率とを何れも実現させることは難しく、負荷電流が大きいDCDCコンバータにおいては、インダクタンス、外形サイズ及びコストのうちの少なくとも1つを犠牲にしたインダクタ部品が用いられることになる。
本開示の目的は、インダクタンスの取得効率が高いインダクタを有しながら、対応可能な電流を大きくできるインダクタ部品、及び、当該インダクタ部品を備えるDCDCコンバータを提供することである。
上記課題を解決するためのインダクタ部品は、非磁性材料を含む空芯本体と、前記空芯本体内に設けられ、且つ所定平面上で延びている空芯インダクタ配線と、前記空芯インダクタ配線の第1端部と電気的に接続されている第1空芯外部端子と、前記空芯インダクタ配線の第2端部と電気的に接続されている第2空芯外部端子と、を有する空芯コイルと、磁性材料を含む磁芯本体と、前記磁芯本体内に設けられ、且つ前記所定平面と平行に延びている磁芯インダクタ配線と、前記磁芯インダクタ配線の第1端部と電気的に接続されている第1磁芯外部端子と、前記磁芯インダクタ配線の第2端部と電気的に接続されている第2磁芯外部端子と、を有する磁芯コイルと、を備えている。前記第1空芯外部端子、前記第2空芯外部端子、前記第1磁芯外部端子及び前記第2磁芯外部端子は、第1主面からそれぞれ露出している。前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の延びる方向と直交する方向に前記インダクタ部品を切断した所定断面において、前記所定平面と平行な方向を幅方向、前記所定平面と垂直な方向を厚み方向とし、前記所定断面における前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向の寸法を配線幅とし、前記所定断面における前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向の寸法を配線厚みとする。前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向における第1端から当該幅方向において前記配線幅だけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記厚み方向に延びる仮想直線を、第1直線とする。前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向における第2端から当該幅方向において前記配線幅だけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記厚み方向に延びる仮想直線を、第2直線とする。前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向における第1端から当該厚み方向において前記配線厚みだけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記幅方向に延びる仮想直線を、第3直線とする。前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向における第2端から当該厚み方向において前記配線厚みだけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記幅方向に延びる仮想直線を、第4直線とする。前記所定断面において、前記第1直線と、前記第2直線と、前記第3直線と、前記第4直線と、によって囲まれた領域から配線部分を除いた部分を前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の周辺領域とする。この場合、前記第1空芯外部端子と前記第2空芯外部端子との中間位置を含む前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線の前記周辺領域における磁性材料が占める割合である磁性材料割合が「50%」未満となる。前記第1磁芯外部端子と前記第2磁芯外部端子との中間位置を含む前記所定断面において、前記磁芯インダクタ配線の前記周辺領域における前記磁性材料割合が「50%」以上となる。そして、前記空芯本体と前記磁芯本体とが一体化されている。
上記構成によれば、インダクタ部品は、磁束が磁性材料を通過する割合の高い磁芯コイルを備えつつ、磁束が磁性材料を通過する割合の低い空芯コイルをも備えている。このようなインダクタ部品の使い方としては、例えば、負荷電流が比較的小さいときには磁芯コイルに電流を流し、負荷電流が比較的大きいときには空芯コイルに電流を流すという使い方を挙げることができる。したがって、インダクタンスの取得効率が高い磁芯コイルを有しながら、負荷電流が一定以上大きくなった際は空芯コイルに電流を流すことで、磁芯コイルのみを備えるインダクタ部品よりも対応可能な電流を大きくできる。
DCDCコンバータの一態様は、上記のインダクタ部品と、前記空芯コイルに電気的に接続されている空芯用スイッチング素子と、前記磁芯コイルに電気的に接続されている磁芯用スイッチング素子と、を備える。
上記構成では、負荷電流が比較的小さいときには、空芯用スイッチング素子をオフ、磁芯用スイッチング素子をオンとすることで、磁束が磁性材料を通過する割合の高い磁芯コイルに電流を流すことができる。また、負荷電流が比較的大きいときには、空芯用スイッチング素子をオン、磁芯用スイッチング素子をオフとすることで、磁束が磁性材料を通過する割合の低い空芯コイルに電流を流すことができる。これにより、上記構成では、インダクタンスの取得効率が高い磁芯コイルを利用しつつ、磁芯コイルのみを備えるDCDCコンバータよりも対応可能な負荷電流を大きくできる。
上記構成によれば、インダクタンスの取得効率が高いインダクタを有しながら、対応可能な電流を大きくできる。
第1実施形態のインダクタ部品を模式的に示す斜視図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 図3において、一点鎖線で囲まれた部分を拡大した模式図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品を備えるDCDCコンバータの概略を示す構成図。 同インダクタ部品の製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 第2実施形態のインダクタ部品を模式的に示す断面図。 第3実施形態のインダクタ部品を模式的に示す断面図。 同インダクタ部品の製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 第4実施形態のインダクタ部品を模式的に示す断面図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 第5実施形態のインダクタ部品を模式的に示す平面図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 図29の一部を拡大した断面図。 同インダクタ部品の製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 同製造方法の説明図。 第6実施形態のインダクタ部品を模式的に示す平面図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 第7実施形態のインダクタ部品を模式的に示す平面図。 同インダクタ部品の断面図。 同インダクタ部品の断面図。 インダクタ配線に対応する周辺領域を説明する模式図。
(第1実施形態)
以下、インダクタ部品及びDCDCコンバータの一実施形態を図1~図20に従って説明する。なお、図面は理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、又は別の図中のものと異なる場合がある。また、断面図ではハッチングを付しているが、理解を容易にするために一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
図1及び図2に示すように、本実施形態のインダクタ部品10は、電流が入力されると、磁界を発生するものである。インダクタ部品10は、空芯コイル20と、磁芯コイル401,402とを一体化したアレイ型の部品である。空芯コイル20は、空芯本体21と、空芯本体21内に設けられている空芯インダクタ配線22とを有している。磁芯コイル401,402は、磁芯本体411,412と、磁芯本体411,412内に設けられている磁芯インダクタ配線431,432とを有している。そして、空芯本体21と磁芯本体411,412とが一体化している。
ここでいう「空芯本体と磁芯本体との一体化」とは、以下に示す3つの場合(A1),(A2),(A3)の何れをも含んでいる。
(A1)空芯本体と磁芯本体とが境界面を有さずに完全に一体化している場合。
(A2)空芯本体と磁芯本体との間に境界面が存在しているものの、空芯本体と磁芯本体とが密着している場合。
(A3)空芯本体と磁芯本体との間に境界面及び隙間が存在しているものの、表層や基板などの共通の別部材に空芯本体及び磁芯本体が接合している場合。
本例では、図1に示すように、インダクタ部品10が直方体状をなしている。そして、インダクタ部品10の側面のうち、図3における上面を「インダクタ部品10の第1主面11」といい、図3における下面を「インダクタ部品10の第2主面12」という。インダクタ部品10の側面のうち、第1主面11及び第2主面12以外の部分を、「非主面13」という。すなわち、インダクタ部品10の側面は、第1主面11、第2主面12及び非主面13を含んでいる。なお、インダクタ部品10の形状は、直方体に限定されず、例えば、円柱状及び多角形状であってもよい。
ここでいう「主面」とは、例えば、インダクタ部品の各側面のうち、面積が最も大きい面である。本例にあっては、インダクタ部品10の側面のうち、図3における上面と下面とが面積の最も大きい面であるため、図3における上面と下面とが主面に該当する。また例えば、インダクタ部品を回路基板上に実装した場合に、回路基板に対向するインダクタ部品の側面と、後述するインダクタ配線を挟んで当該側面の反対側に位置する側面との双方を、主面といってもよい。
本例では、図2に示すように、インダクタ部品10が1つの空芯コイル20と、2つの磁芯コイル401,402とを備えている。図2~図4では、磁芯コイル401と磁芯コイル402との境界を示す境界線Yが二点鎖線で示されている。そして、空芯コイル20及び各磁芯コイル401,402が図中上下方向に配列されている。すなわち、図中上下方向において、空芯コイル20と磁芯コイル402との間に磁芯コイル401が配置されるように、空芯コイル20及び各磁芯コイル401,402が配列されている。また、図3に示すように、図中上下方向において第1主面11と第2主面12との間に位置する所定の配置平面Z1上に、各インダクタ配線22,431,432が配置されている。配置平面Z1は、図3に示すように第1主面11及び第2主面12と平行であってもよいし、第1主面11及び第2主面12と平行でなくてもよい。
空芯インダクタ配線22が配置される仮想平面を「所定平面」と定義した場合、本例では、配置平面Z1が所定平面に該当する。また、本例では、各磁芯インダクタ配線431,432もまた配置平面Z1上で延びている。そのため、各磁芯インダクタ配線431,432が、所定平面と平行に延びているといえる。
なお、図3は、図2に一点鎖線で示す線LN1でインダクタ部品10を切断した場合の断面を示す図である。図4は、図2に一点鎖線で示す線LN2でインダクタ部品10を切断した場合の断面を示す図である。線LN2は、線LN1と同じ方向に延びる線である。これら各線LN1,LN2は、第1主面11に沿って延びている。そのため、図3及び図4において、左右方向は第1主面11に沿う方向であり、上下方向は第1主面11に直交する方向であるといえる。
ここで、線LN1は、空芯コイル20の空芯インダクタ配線22と電気的に接続されている後述する第1空芯外部端子30と第2空芯外部端子31との中間位置、磁芯コイル401の磁芯インダクタ配線431と電気的に接続されている後述する第1磁芯外部端子511と第2磁芯外部端子521との中間位置、及び、磁芯コイル402の磁芯インダクタ配線432と電気的に接続されている後述する第1磁芯外部端子512と第2磁芯外部端子522との中間位置を通過するように設定された仮想直線である。また、線LN2は、空芯コイル20の空芯インダクタ配線22の後述する第2端部24、磁芯コイル401の磁芯インダクタ配線431の後述する第2端部451、及び、磁芯コイル402の磁芯インダクタ配線432の後述する第2端部452を切断できる位置に設定された仮想直線である。
図3及び図4に示す空芯インダクタ配線22の断面は、空芯インダクタ配線22の延びる方向と直交する方向に空芯インダクタ配線22を切断した場合の断面である。詳しくは、図3に示す空芯インダクタ配線22の断面は、後述する空芯インダクタ配線22の第1端部23と第2端部24との中間位置における空芯インダクタ配線22の断面である。図4に示す空芯インダクタ配線22の断面は、後述する空芯インダクタ配線22の第2端部24の断面である。また、図3及び図4に示す磁芯コイル401の磁芯インダクタ配線431の断面は、磁芯インダクタ配線431の延びる方向と直交する方向に磁芯インダクタ配線431を切断した場合の断面である。詳しくは、図3に示す磁芯インダクタ配線431の断面は、後述する磁芯インダクタ配線431の第1端部441と第2端部451との中間位置における磁芯インダクタ配線431の断面である。図4に示す磁芯インダクタ配線431の断面は、後述する磁芯インダクタ配線431の第2端部451の断面である。また、図3及び図4に示す磁芯コイル402の磁芯インダクタ配線432の断面は、磁芯インダクタ配線432の延びる方向と直交する方向に磁芯インダクタ配線432を切断した場合の断面である。詳しくは、図3に示す磁芯インダクタ配線432の断面は、後述する磁芯インダクタ配線432の第1端部442と第2端部452との中間位置における磁芯インダクタ配線432の断面である。図4に示す磁芯インダクタ配線432の断面は、後述する磁芯インダクタ配線432の第2端部452の断面である。
図3及び図4に示すインダクタ部品10の断面において、図中左右方向である配置平面Z1と平行な方向を「幅方向X1」とし、図中上下方向である配置平面Z1と直交する方向を「厚み方向X2」とする。この場合、厚み方向X2は、幅方向X1と直交する方向である。空芯インダクタ配線22の幅方向X1における寸法を空芯インダクタ配線22の配線幅Waとし、空芯インダクタ配線22の厚み方向X2における寸法を空芯インダクタ配線22の配線厚みHaとする。磁芯インダクタ配線431の幅方向X1における寸法を磁芯インダクタ配線431の配線幅Wbとし、磁芯インダクタ配線431の厚み方向X2における寸法を磁芯インダクタ配線431の配線厚みHbとする。磁芯インダクタ配線432の幅方向X1における寸法を磁芯インダクタ配線432の配線幅Wcとし、磁芯インダクタ配線432の厚み方向X2における寸法を磁芯インダクタ配線432の配線厚みHcとする。
図3及び図4に示すように、インダクタ部品10は、空芯コイル20の空芯本体21の図中上面である空芯本体21の主面21aと、磁芯コイル401の磁芯本体411の図中上面である磁芯本体411の主面411aと、磁芯コイル402の磁芯本体412の図中上面である磁芯本体412の主面412aとを被覆する表層16を備えている。そして、表層16の表面である図中上面が、インダクタ部品10の第1主面11に相当する。
表層16は、非磁性の絶縁体である。表層16の絶縁性は、磁芯本体411,412の絶縁性よりも高い。本実施形態において、絶縁体とは、比抵抗が「1MΩ・cm」以上のもののことである。また、非磁性の物体とは、比透磁率が「1」となる材料からなるもののことをいう。表層16は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマーからなる。表層16の絶縁性能を高めるために、表層16は、シリカフィラーなどの絶縁フィラーを含有していてもよい。
次に、空芯コイル20について説明する。
空芯コイル20の空芯本体21は、非磁性の絶縁層を有している。空芯本体21は、1つの絶縁層で構成されたものであってもよいし、複数の絶縁層を積層した積層体であってもよい。空芯本体21を構成する絶縁層は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマーを含有している。当該絶縁層の絶縁性能を高めるために、絶縁層は、シリカフィラーなどの絶縁フィラーを含有していてもよい。
図2に示すように、空芯コイル20の空芯インダクタ配線22は、空芯インダクタ配線22の図中左端部である第1端部23と、空芯インダクタ配線22の図中右端部である第2端部24と、第1端部23と第2端部24とを繋ぐ配線本体25とを有している。すなわち、図3に示す空芯インダクタ配線22の断面は、配線本体25の断面である。
空芯インダクタ配線22は、導電性材料を含有している。空芯インダクタ配線22は、例えば、銅、銀、金及びアルミニウムの少なくとも1つを導電性材料として含んでいる。また例えば、空芯インダクタ配線22は、銅、銀、金及びアルミニウムの少なくとも1つを含有する合金を導電性材料として含んでいてもよい。図3及び図4に示すように、空芯インダクタ配線22は、シード層である空芯用配線シード層26と、空芯用配線シード層26上に配置されている導電層27とを備えている。空芯用配線シード層26は、例えば、銅を導電性材料として含んでいる。空芯用配線シード層26の厚み方向X2の寸法は、導電層27の厚み方向X2の寸法よりも小さい。空芯用配線シード層26は、さらに層中に、チタンを含む層、タングステンを含む層の少なくとも1つの層を含む構成であってもよい。
導電層27は、例えば、銅及び硫黄を含んでいる。このように導電層27が銅及び硫黄を含んでいる場合、例えば、導電層27では、銅の比率を「99wt%」以上とし、硫黄の比率を「0.1wt%」以上且つ「1.0wt%」未満とすることが好ましい。これにより、導電層27の導電性を良好に確保できる。ここでいう比率とは、導電層27全体の重量に対する比率である。なお、空芯インダクタ配線22は、空芯用配線シード層26を備えない構成であってもよい。
図3に示す空芯インダクタ配線22の配線本体25の断面では、配線幅Waが、例えば、「90μm」以上且つ「110μm」以下である。当該断面において、配線本体25のうち、幅方向X1において最も第1側(図中左側)に位置する部分と、幅方向X1において最も第2側(図中右側)に位置する部分との幅方向X1における寸法を、当該断面における配線本体25の配線幅Waとすればよい。
また、図3に示す空芯インダクタ配線22の配線本体25の断面では、配線厚みHaが、例えば、「35μm」以上且つ「55μm」以下である。当該断面において、配線本体25のうち、厚み方向X2において最も第1側(図中上側)に位置する部分と、厚み方向X2において最も第2側(図中下側)に位置する部分との厚み方向X2における寸法を、当該断面における配線本体25の配線厚みHaとすればよい。
なお、図2に示すように、空芯インダクタ配線22には、所定の配置平面Z1上に配置されているダミー配線が接続されている。具体的には、空芯インダクタ配線22の第1端部23に接続されているダミー配線28と、空芯インダクタ配線22の第2端部24に接続されているダミー配線28とが設けられている。これら各ダミー配線28は、空芯インダクタ配線22との接続部分から、空芯本体21の非主面13まで延びている。すなわち、各ダミー配線28の端面は、非主面13から露出している。
図2及び図4に示すように、空芯本体21内には、空芯インダクタ配線22との接続部分から空芯本体21の主面21aまで延びている垂直配線が設けられている。すなわち、空芯本体21内には、空芯インダクタ配線22の第1端部23に接続されている垂直配線29と、空芯インダクタ配線22の第2端部24に接続されている垂直配線29とが設けられている。
空芯コイル20は、空芯インダクタ配線22の第1端部23と電気的に接続されている外部端子である第1空芯外部端子30と、空芯インダクタ配線22の第2端部24と電気的に接続されている外部端子である第2空芯外部端子31とを有している。第1空芯外部端子30及び第2空芯外部端子31は、第1主面11からそれぞれ露出している。第1空芯外部端子30は、垂直配線29を介して第1端部23と電気的に接続されている。第2空芯外部端子31は、垂直配線29を介して第2端部24と電気的に接続されている。
各空芯外部端子30,31は、表層16から外部に露出している。各空芯外部端子30,31は、空芯本体21と、表層16との双方に接触している。すなわち、表層16には、空芯本体21の主面21aを外部に露出させる貫通孔16aが設けられている。そして、貫通孔16aを埋めるように各空芯外部端子30,31が形成されている。そのため、各空芯外部端子30,31は、垂直配線29の端面(図4における上面)、空芯本体21の主面21a、貫通孔16aの周壁及び第1主面11の何れにも接触している。
各空芯外部端子30,31は、複数の層を積層した積層体である。積層体は、例えば、以下のような層を含んでいる。
(B1)置換型の触媒を含む層。
(B2)無電解めっきによって生成された層。
置換型の触媒を含む層の形成手法としては、例えば、空芯本体21において貫通孔16aから露出する部分、及び、垂直配線29上に形成された無電解銅めっきの層上に置換型の触媒を含む処理液を接触させる手法を挙げることができる。これにより、無電解銅めっきの表面部分が置換型の触媒、例えばパラジウムによって置換され、触媒を含む層が形成される。その後、さらに、例えば無電解ニッケルめっきのめっき液に浸すことで置換型の触媒を含む層の上に無電解ニッケルめっきの層が形成される。
なお、置換型触媒を使わない方法としては、アルカリキャタリストプロセス法を挙げることができる。この場合、触媒(例えば鉛イオン)が表層16上にも堆積され、表層16上にも触媒を含む層が形成される。そのため、表層16上にも無電解めっきによって層が形成される。したがって、表層16上の不要な層を除去する必要がある。
無電解めっきによって生成された層は、例えば、銅の比率が「99wt%」以下となるとともに、ニッケルの比率が「0.1wt%」以上となる導電層である。ここでいう比率は、無電解めっきによって生成された層全体の重量に対する比率である。例えば、当該比率は、無電解めっきによって生成された層全体に対する各元素の含有量に基づいて算出できる。具体的には、当該層をICP分析することにより、比率を算出できる。「ICP」とは、「Inductively Coupled Plasma」の略記である。
次に、磁芯コイル401,402について説明する。
磁芯コイル401,402の磁芯本体411,412は、磁性層42を備えている。磁性層42は、磁性粉を磁性材料として含有している。磁性層42に含まれる磁性粉の平均粒子径は、「1μm」以上且つ「5μm」であることが好ましい。ここでいう平均粒子径とは、例えば、メディアン径「D50」である。なお、磁性材料とは、比透磁率が「1」よりも大きい材料である。
平均粒子径の測定手法としては、例えば以下のような手法を挙げることができる。図3に示すような磁芯本体411,412の断面において、互いに位置の異なる3箇所で、30個以上の磁性粉を含む磁性層42の断面の画像が取得される。断面の画像は、倍率が適切な大きさ(例えば、1000倍)に調整されたSEM(走査型電子顕微鏡)によって取得される。そして、それらの画像から磁性粉の粒子径が、面積からの換算値として算出される。各粒子径のうち、昇順で並べた際に中央に位置する値(累積50%値)が、平均粒子径とされる。
磁性層42は、例えば、金属磁性粉を含む樹脂で構成されている。金属磁性粉を含む樹脂で磁性層42を構成する場合、磁性層42は、金属磁性粉として、鉄、及び、鉄を含む合金のうちの少なくとも一方を含有することが好ましい。
また、鉄及び鉄を含む合金などの鉄系金属以外の金属磁性粉を、磁性層42に含有させてもよい。鉄系金属以外の金属磁性粉としては、例えば、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、並びにこれらの合金を挙げることができる。なお、鉄系金属以外の金属磁性粉を磁性層42が含有している場合、磁性層42は、鉄系金属の磁性粉も含有していてもよいし、鉄系金属の磁性粉を含有していなくてもよい。
磁性層42は、その全重量に対して金属磁性粉を「60wt%」以上含むことが好ましい。また、金属磁性粉を含む樹脂の充填性を高くするために、粒度分布の異なる2種類又は3種類の金属磁性粉を樹脂に含有させることがさらに好ましい。
金属磁性粉を含む樹脂としては、エポキシ樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。絶縁性や成形性を考慮すると、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂を、当該樹脂として採用することが好ましい。
なお、磁性層42は、金属磁性粉の代わりにフェライト粉を含有する樹脂で構成されるものであってもよいし、金属磁性粉及びフェライト粉の双方を含有する樹脂で構成されるものであってもよい。また例えば、磁性層42は、フェライト粉を焼結によって固めた基板、すなわちフェライトの焼結体であってもよい。
磁芯コイル401の磁芯本体411の体積は、磁芯コイル402の磁芯本体412の体積と異なっている。本例では、磁芯本体411の体積は、磁芯本体412の体積よりも大きい。具体的には、図3に示す厚み方向X2において磁芯本体411の寸法は磁芯本体412の寸法と同じであるとともに、図2に示す幅方向X1及び図3に示す厚み方向X2の双方と直交する方向において磁芯本体411の寸法は磁芯本体412の寸法と同じであるものの、図2に示す幅方向X1において磁芯本体411の寸法は磁芯本体412の寸法よりも大きい。このように体積を相違させることにより、磁芯本体の構成材料が同じであって且つ磁芯本体における磁性材料の含有率が同じであっても、磁芯コイル401の透磁率を磁芯コイル402の透磁率と異ならせることができる。もちろん、磁芯本体411の体積を、磁芯本体412の体積と同じとしてもよい。
図2に示すように、磁芯コイル401の磁芯インダクタ配線431は、磁芯インダクタ配線431の図中左端部である第1端部441と、磁芯インダクタ配線431の図中右端部である第2端部451と、第1端部441と第2端部451とを繋ぐ配線本体461とを有している。すなわち、図3に示す磁芯インダクタ配線431の断面は、配線本体461の断面である。本例では、図2に示すように、第1端部441は、図中左右方向において、空芯インダクタ配線22の第1端部23と同一位置に配置されている。また、第2端部451は、図中左右方向において、空芯インダクタ配線22の第2端部24と同一位置に配置されている。
磁芯コイル402の磁芯インダクタ配線432は、図2における左右方向において、磁芯インダクタ配線431の第1端部441と同一位置に配置される第1端部442と、磁芯インダクタ配線431の第2端部451と同一位置に配置される第2端部452と、第1端部442と第2端部452とを繋ぐ配線本体462とを有している。すなわち、図3に示す磁芯インダクタ配線432の断面は、配線本体462の断面である。配線本体462は、第1端部442との接続部分から蛇行しながら第2端部452との接続部分まで延びている。そのため、磁芯インダクタ配線432の線路長は、磁芯インダクタ配線431の線路長及び空芯インダクタ配線22の線路長の何れよりも長い。
各磁芯インダクタ配線431,432は、導電性材料を含有している。各磁芯インダクタ配線431,432は、例えば、銅、銀、金及びアルミニウムの少なくとも1つを導電性材料として含んでいる。また例えば、各磁芯インダクタ配線431,432は、銅、銀、金及びアルミニウムの少なくとも1つを含有する合金を導電性材料として含んでいてもよい。図3及び図4に示すように、各磁芯インダクタ配線431,432は、シード層である磁芯用配線シード層47と、磁芯用配線シード層47上に配置されている導電層48とを備えている。磁芯用配線シード層47は、例えば、銅を導電性材料として含有している。磁芯用配線シード層47の厚み方向X2の寸法は、導電層48の厚み方向X2の寸法よりも小さい。磁芯用配線シード層47は、さらに層中に、チタンを含む層、タングステンを含む層の少なくとも1つの層を含む構成であってもよい。
導電層48は、例えば、銅及び硫黄を含有している。このように導電層48が銅及び硫黄を含んでいる場合、例えば、導電層48では、銅の比率を「99wt%」以上とし、硫黄の比率を「0.1wt%」以上且つ「1.0wt%」未満としてよい。ここでいう比率とは、導電層48全体の重量に対する比率である。なお、各磁芯インダクタ配線431,432は、磁芯用配線シード層47を備えない構成であってもよい。
図3に示す磁芯インダクタ配線431の配線本体461の断面では、配線幅Wbが、例えば、「40μm」以上且つ「60μm」以下である。当該断面において、配線本体461のうち、幅方向X1において最も第1側(図中左側)に位置する部分と、幅方向X1において最も第2側(図中右側)に位置する部分との幅方向X1における寸法を、当該断面における配線本体461の配線幅Wbとすればよい。
また、図3に示す磁芯インダクタ配線431の配線本体461の断面では、配線厚みHbが、例えば、「35μm」以上且つ「55μm」以下である。当該断面において、配線本体461のうち、厚み方向X2において最も第1側(図中上側)に位置する部分と、厚み方向X2において最も第2側(図中下側)に位置する部分との厚み方向X2における寸法を、当該断面における配線本体461の配線厚みHbとすればよい。
図3に示す磁芯インダクタ配線432の配線本体462の断面では、配線幅Wcが、例えば、「40μm」以上且つ「60μm」以下である。当該断面において、配線本体462のうち、幅方向X1において最も第1側(図中左側)に位置する部分と、幅方向X1において最も第2側(図中右側)に位置する部分との幅方向X1における寸法を、当該断面における配線本体462の配線幅Wcとすればよい。
また、図3に示す磁芯インダクタ配線432の配線本体462の断面では、配線厚みHcが、例えば、「35μm」以上且つ「55μm」以下である。当該断面において、配線本体462のうち、厚み方向X2において最も第1側(図中上側)に位置する部分と、厚み方向X2において最も第2側(図中下側)に位置する部分との厚み方向X2における寸法を、当該断面における配線本体462の配線厚みHcとすればよい。
図2に示すように、各磁芯コイル401,402には、磁芯インダクタ配線431,432に接続されているダミー配線49が設けられている。ダミー配線49は、磁芯インダクタ配線431,432との接続部分から、磁芯本体411,412の非主面13まで延びている。本例では、磁芯インダクタ配線431,432の第1端部441,442に接続されているダミー配線49と、磁芯インダクタ配線431,432の第2端部451,452に接続されているダミー配線49とが設けられている。これら各ダミー配線49は、磁芯インダクタ配線431,432との接続部分から、磁芯本体411,412の非主面13まで延びている。すなわち、各ダミー配線49の端面は、非主面13から露出している。
図2及び図4に示すように、各磁芯本体411,412内には、磁芯インダクタ配線431,432との接続部分から磁芯本体411,412の主面411a,412aに向けて延びている垂直配線が設けられている。すなわち、各磁芯本体411,412内には、磁芯インダクタ配線431,432の第1端部441,442に接続されている垂直配線50と、磁芯インダクタ配線431,432の第2端部451,452に接続されている垂直配線50とが設けられている。
各磁芯コイル401,402は、磁芯インダクタ配線431,432の第1端部441,442と電気的に接続されている外部端子である第1磁芯外部端子511,512と、磁芯インダクタ配線431,432の第2端部451,452と電気的に接続されている外部端子である第2磁芯外部端子521,522とを有している。各第1磁芯外部端子511,512及び各第2磁芯外部端子521,522は、第1主面11からそれぞれ露出している。第1磁芯外部端子511,512は、垂直配線50を介して第1端部441,442と電気的に接続されている。第2磁芯外部端子521,522は、垂直配線50を介して第2端部451,452と電気的に接続されている。
各磁芯外部端子511,512,521,522は、表層16から外部に露出している。そして、各磁芯外部端子511,512,521,522は、磁芯本体411,412と、表層16との双方に接触している。すなわち、表層16には、磁芯本体411,412の主面411a,412aを外部に露出させる貫通孔16bが設けられている。そして、貫通孔16bを埋めるように各磁芯外部端子511,512,521,522が形成されている。そのため、各磁芯外部端子511,512,521,522は、垂直配線50の端面(図4における上面)、磁芯本体411,412の主面411a,412a、貫通孔16bの周壁及び第1主面11の何れにも接触している。
各磁芯外部端子511,512,521,522は、複数の層を積層した積層体である。積層体は、例えば、上記(B1)及び(B2)のような層を含んでいる。
本例では、図2~図4に示すように、各磁芯本体411,412内には、磁芯インダクタ配線431,432及びダミー配線49に接触する絶縁層53が設けられている。各絶縁層53は、インダクタ部品10の第1主面11と第2主面12との間に配置されている。詳しくは、各絶縁層53は、磁芯インダクタ配線431,432と第2主面12との間に配置されている。すなわち、図3及び図4に示すように、磁芯インダクタ配線431,432及びダミー配線49の図中下面が、絶縁層53に接触している。一方、磁芯インダクタ配線431,432及びダミー配線49の図中上面は、絶縁層53に接触していない。
各絶縁層53は、非磁性の絶縁体である。各絶縁層53は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマーからなる。各絶縁層53の絶縁性能を高めるために、各絶縁層53は、シリカフィラーなどの絶縁フィラーを含有していてもよい。
次に、空芯本体21と磁芯本体411との境界部分について説明する。図5は、図3において破線で囲んだ部分の拡大図である。
図3及び図5に示すように、空芯本体21及び磁芯本体411は互いに隣り合っている。そして、空芯本体21と磁芯本体411との境界部分においては、磁芯本体411の含有する磁性粉Pの一部が空芯本体21内に入り込んでいることもある。このような場合、図5に示すように空芯本体21と磁芯本体411との境界面が凹凸形状となる。なお、互いに隣り合う空芯本体21と磁芯本体411との境界が確認できない態様で空芯本体21と磁芯本体411とが接していてもよい。また、図3及び図4では、磁芯本体411と磁芯本体412との境界が確認できない態様で磁芯本体411と磁芯本体412とが接している。しかし、これに限らず、磁芯本体411と磁芯本体412との境界が確認できる態様で磁芯本体411と磁芯本体412とが接していてもよい。
次に、空芯本体に設けられている空芯コイルの定義、及び、磁芯本体に設けられている磁芯コイルの定義について説明する。
図6は、図2に示した線LN1でインダクタ部品10を切断した場合における断面図である。図6に示す断面は、各インダクタ配線22,431,432の何れもが直交する方向におけるインダクタ部品10の横断面である。すなわち、図6は、空芯インダクタ配線22の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した所定断面であるといえる。また、図6は、磁芯インダクタ配線431の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した所定断面であるといえる。また、図6は、磁芯インダクタ配線432の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した所定断面であるといえる。
なお、本例では、3つのインダクタ配線22,431,432の延びる方向が互いに平行な部分が存在している。しかし、3つのインダクタ配線22,431,432の延びる方向が互いに平行な部分が存在しないこともある。このような場合、各インダクタ配線22,431,432の所定断面は、1つのインダクタ部品10の断面で取得できない。よって、インダクタ配線22,431,432毎に個別にインダクタ部品10を切断することにより、各インダクタ配線22,431,432の所定断面を取得することになる。
図6に示すインダクタ部品10の横断面において、インダクタ配線を囲む領域が、周辺領域Fとして設定される。周辺領域Fは、第1直線B1、第2直線B2、第3直線B3及び第4直線B4によって囲まれた領域から配線部分を除いた部分である。配線部分とは、空芯本体21や磁芯本体411内に設けられており、且つ電流が流れる部分である。すなわち、本実施形態では、配線部分は、各インダクタ配線22,431,432及び垂直配線29,50を含んでいる。その一方で、配線部分は、磁性粉を含まない。第1直線B1及び第2直線B2は厚み方向X2に延びる仮想直線であり、第3直線B3及び第4直線B4は幅方向X1に延びる仮想直線である。詳しくは、図6におけるインダクタ配線の配線本体の配線幅をインダクタ配線の配線幅とした場合、第1直線B1は、図6に示す断面におけるインダクタ配線の幅方向X1の第1端(図中左端)から幅方向X1においてインダクタ配線の配線幅だけ離れている部分を通過する線である。第2直線B2は、図6に示す断面におけるインダクタ配線の幅方向X1の第2端(図中右端)から幅方向X1においてインダクタ配線の配線幅だけ離れている部分を通過する線である。図6におけるインダクタ配線の配線本体の配線厚みをインダクタ配線の配線厚みとした場合、第3直線B3は、図6に示す断面におけるインダクタ配線の厚み方向X2の第1端(図中上端)から厚み方向X2においてインダクタ配線の配線厚みだけ離れている部分を通過する線である。第4直線B4は、図6に示す断面におけるインダクタ配線の厚み方向X2の第2端(図中下端)から厚み方向X2においてインダクタ配線の配線厚みだけ離れている部分を通過する線である。
周辺領域Fのうち、磁性材料が占める割合を「磁性材料割合Ra」と定義した場合、磁性材料割合Raが「50%」未満となるインダクタが空芯コイルと定義される。磁性材料割合Raが「50%」以上となるインダクタが磁芯コイルと定義される。周辺領域Fのうち、非磁性の絶縁体の面積と、磁性材料を含有する部分の面積との和を分母とし、磁性材料を含有する部分の面積を分子とした値が、磁性材料割合Raとして導出される。
ここで、磁性材料割合Raの測定方法の一例について説明する。磁性材料が粉体である場合、倍率が適切な大きさ(例えば、1000倍)に調整されたSEMによって周辺領域Fを含むインダクタ部品10の断面が撮影される。続いて、当該断面における多数の粉体の面積の総計が、磁性材料を含有する部分の面積として導出される。そして、周辺領域Fの全体面積を分母とし、導出した磁性材料を含有する部分の面積を分子とした値が、磁性材料割合Raとして導出される。
なお、磁性材料が粉体ではないこともある。例えば、フェライトの焼結体が磁性材料であることもある。この場合、当該焼結体の全体が磁性材料となるため、周辺領域F内における当該焼結体の面積を、磁性材料を含有する部分の面積として導出すればよい。
図6には、空芯インダクタ配線22に対する周辺領域FAとして、第1直線B1A、第2直線B2A、第3直線B3A及び第4直線B4Aによって囲まれた領域から空芯インダクタ配線22を除いた部分が示されている。磁芯インダクタ配線431に対する周辺領域FBとして、第1直線B1B、第2直線B2B、第3直線B3B及び第4直線B4Bによって囲まれた領域から磁芯インダクタ配線431を除いた部分が示されている。磁芯インダクタ配線432に対する周辺領域FCとして、第1直線B1C、第2直線B2C、第3直線B3C及び第4直線B4Cによって囲まれた領域から磁芯インダクタ配線432を除いた部分が示されている。図6に示すように各インダクタ配線22,431,432のうち、空芯インダクタ配線22の断面の面積が最も広い。そのため、各周辺領域FA,FB,FCのうち、周辺領域FAの面積が最大となる。
そして、図6に示す周辺領域FAにおいて磁性材料割合Raは「50%」未満である。具体的には、磁性材料割合Raは約「0%」である。図6に示す周辺領域FBにおいて磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。図6に示す周辺領域FCにおいて磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。
なお、インダクタ配線の設置位置や形状によっては、周辺領域Fが、インダクタ部品10の断面からはみ出すことがある。周辺領域Fの一部がインダクタ部品10の断面からはみ出す場合、周辺領域Fのうち当該断面からはみ出している部分を排除した部分を排除して磁性材料割合Raが導出される。
図4は、各インダクタ配線22,431,432の第2端部24,451,452を含むインダクタ部品10の断面図である。詳しくは、図4に示す断面は、空芯インダクタ配線22の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した場合の断面である。また、図4に示す断面は、磁芯インダクタ配線431の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した場合の断面でもある。また、図4に示す断面は、磁芯インダクタ配線432の延びる方向と直交する方向にインダクタ部品10を切断した場合の断面でもある。すなわち、図4には、空芯インダクタ配線22の第2端部24を含む所定断面が図示されている。また、図4には、磁芯インダクタ配線431の第2端部451を含む所定断面が図示されている。また、図4には、磁芯インダクタ配線432の第2端部452を含む所定断面が図示されている。
図4には、空芯インダクタ配線22の第2端部24の周辺領域FAとして、第1直線B1A、第2直線B2A、第3直線B3A及び第4直線B4Aによって囲まれた領域から空芯インダクタ配線22及び垂直配線29を除いた部分が示されている。また、磁芯インダクタ配線431の第2端部451の周辺領域FBとして、第1直線B1B、第2直線B2B、第3直線B3B及び第4直線B4Bによって囲まれた領域から磁芯インダクタ配線431及び垂直配線50を除いた部分が示されている。また、磁芯インダクタ配線432の第2端部452の周辺領域FCとして、第1直線B1C、第2直線B2C、第3直線B3C及び第4直線B4Cによって囲まれた領域から磁芯インダクタ配線432及び垂直配線50を除いた部分が示されている。
そして、図4に示す周辺領域FAにおいて磁性材料割合Raは「50%」未満である。具体的には、磁性材料割合Raは約「0%」である。図4に示す周辺領域FBにおいて磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。図4に示す周辺領域FCにおいて磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。なお、図4に示す周辺領域FAにおける磁性材料割合Raは、「50%」未満であれば「0%」でなくてもよい。図4に示す周辺領域FBにおける磁性材料割合Raは、「50%」以上であれば「95%」でなくてもよい。図4に示す周辺領域FCにおける磁性材料割合Raは、「50%」以上であれば「95%」でなくてもよい。
ちなみに、図4に示した場合と同様に、空芯インダクタ配線22の第1端部23を切断するインダクタ部品10の断面には、空芯インダクタ配線22の第1端部23の周辺領域FAを設定できる。また、磁芯インダクタ配線431の第1端部441を切断するインダクタ部品10の断面には、磁芯インダクタ配線431の第1端部441の周辺領域FBを設定できる。また、磁芯インダクタ配線432の第1端部442を切断するインダクタ部品10の断面には、磁芯インダクタ配線432の第1端部442の周辺領域FCを設定できる。そして、第1端部23の周辺領域FAにおいて磁性材料割合Raは「50%」未満である。具体的には、磁性材料割合Raは約「0%」である。第1端部441の周辺領域FBにおいて磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。第1端部442の磁性材料割合Raは「50%」以上である。具体的には、磁性材料割合Raは約「95%」である。
また、本実施形態において磁芯コイル401,402は次のような特徴を有している。すなわち、磁芯コイル401,402では、磁芯インダクタ配線431,432に入力されるインダクタ電流LCの周波数が「1MHz」以上且つ「50MHz」以下である場合には実効透磁率が「3」以上となる。インダクタ電流LCとは、インダクタ配線に流れる電流のことである。
実効透磁率とは、漏れ磁束を無視できる磁芯において、実行自己インダクタンスに基づいて導出できる透磁率である。すなわち、実効透磁率とは、自己インダクタンスに基づいて導出できる透磁率である。例えば、インピーダンスアナライザやネットワークアナライザを用いて磁芯コイルのインダクタンスが測定される。このとき、磁芯コイルに入力される小信号(電流)は、磁芯コイルが磁気飽和しない程度に十分に小さい直流バイアスである。当該小信号の周波数を「1MHz」から「50MHz」にスイープさせて、インダクタンスが測定される。次に磁芯コイルの構造シミュレーションによって、インダクタンスの実測値と、インダクタンスのシミュレーション値との調整が行われる。これにより、局部的な磁性材料の粗密の影響などを丸め込んだ磁芯コイルの全体的な透磁率を、磁芯コイルの実効透磁率として得ることができる。
次に、本実施形態における空芯コイル20、磁芯コイル401及び磁芯コイル402の特性の相違について説明する。
各磁芯コイル401,402の何れにおいても磁気飽和が発生しないインダクタ電流LCの領域を「低電流領域ALC」とする。この場合、インダクタ電流LCの大きさが低電流領域ALC内に含まれるときには、磁芯コイル401で磁気飽和が発生しないため、磁芯コイル401のインダクタンスは、空芯コイル20のインダクタンスよりも大きい。同様に、インダクタ電流LCの大きさが低電流領域ALC内に含まれるときには、磁芯コイル402で磁気飽和が発生しないため、磁芯コイル402のインダクタンスは、空芯コイル20のインダクタンスよりも大きい。一方、インダクタ電流LCの大きさが低電流領域ALCの上限よりも大きい場合、磁芯コイル401,402で磁気飽和が発生することがある。そして、磁芯コイル401で磁気飽和が発生する場合、磁芯コイル401のインダクタンスは、空芯コイル20のインダクタンスよりも小さい。同様に、磁芯コイル402で磁気飽和が発生する場合、磁芯コイル402のインダクタンスは、空芯コイル20のインダクタンスよりも小さい。
空芯コイル20の直流電気抵抗は、磁芯コイル401の直流電気抵抗よりも低いとともに、磁芯コイル402の直流電気抵抗よりも低い。
具体的には、空芯インダクタ配線22の線路長は、磁芯インダクタ配線431の線路長と等しい。一方、図3に示すように、空芯インダクタ配線22が延びる方向と直交する方向で空芯インダクタ配線22を切断した場合の空芯インダクタ配線22の断面の面積は、磁芯インダクタ配線431が延びる方向と直交する方向で磁芯インダクタ配線431を切断した場合の磁芯インダクタ配線431の断面の面積よりも広い。これにより、空芯コイル20の直流電気抵抗を、磁芯コイル401の直流電気抵抗よりも低くできる。
空芯インダクタ配線22の線路長は、磁芯インダクタ配線432の線路長よりも短い。また、図3に示すように、空芯インダクタ配線22が延びる方向と直交する方向で空芯インダクタ配線22を切断した場合の空芯インダクタ配線22の断面の面積は、磁芯インダクタ配線432が延びる方向と直交する方向で磁芯インダクタ配線432を切断した場合の磁芯インダクタ配線432の断面の面積よりも広い。これにより、空芯コイル20の直流電気抵抗を、磁芯コイル402の直流電気抵抗よりも低くできる。
磁芯インダクタ配線431の線路長は、磁芯インダクタ配線432の線路長よりも短い。また、図3に示すように、磁芯インダクタ配線431が延びる方向と直交する方向で磁芯インダクタ配線431を切断した場合の磁芯インダクタ配線431の断面の面積は、磁芯インダクタ配線432が延びる方向と直交する方向で磁芯インダクタ配線432を切断した場合の磁芯インダクタ配線432の断面の面積と等しい。これにより、磁芯インダクタ配線431の直流電気抵抗を、磁芯コイル402の直流電気抵抗よりも低くできる。直流電気抵抗の低い磁芯コイルを「第1磁芯コイル」と定義し、直流電気抵抗の高い磁芯コイルを「第2磁芯コイル」と定義した場合、各磁芯コイル401,402のうち、磁芯インダクタ配線431を有する磁芯コイル401が第1磁芯コイルに相当し、磁芯インダクタ配線432を有する磁芯コイル402が第2磁芯コイルに相当する。
また、磁芯インダクタ配線431の線路長と、磁芯インダクタ配線432の線路長とが互いに異なるため、磁芯コイル401のインダクタンスが、磁芯コイル402と異なっている。インダクタンスの大きい磁芯コイルを「第1磁芯コイル」と定義し、インダクタンスの小さい磁芯コイルを「第2磁芯コイル」と定義した場合、各磁芯コイル401,402のうち、インダクタンスの大きい方の磁芯コイルが第1磁芯コイルに相当し、インダクタンスの小さい方の磁芯コイルが第2磁芯コイルに相当する。
次に、図7を参照し、上記のインダクタ部品10を搭載するDCDCコンバータ80について説明する。
DCDCコンバータ80は、スイッチング回路82を備えている。このDCDCコンバータ80では、直流電源81からの入力信号(直流電流)がスイッチング回路82を介してインダクタ部品10に入力される。スイッチング回路82は、インダクタ部品10におけるインダクタ配線22,431,432と同数のスイッチング素子82a,82b,82cを有している。各スイッチング素子82a,82b,82cは、互いに並列となるように配置されている。すなわち、各スイッチング素子82a,82b,82cのうち、オンとなるスイッチング素子に電気的に接続されているインダクタのみに直流電源81からの入力信号が流れる。スイッチング素子82a,82b,82cとして、例えば、MOS-FET回路を挙げることができる。MOS-FET回路としては、例えば、2つのFETを備えるもの、1つのMOS-FETとダイオードとを備えるものを挙げることができる。2つのFETを備えるMOS-FET回路は、2つのFETとコントローラ83とで構成されることもある。
そして、インダクタ部品10のインダクタ配線22,431,432には、各スイッチング素子82a,82b,82cのうち、電気的に接続されているスイッチング素子を通じてインダクタ電流LCが流れる。
また、DCDCコンバータ80には、インダクタ部品10から出力された電流の大きさを基に、各スイッチング素子82a,82b,82cのオン・オフを制御するコントローラ83が設けられている。すなわち、コントローラ83によって、各インダクタ配線22,431,432のうち、インダクタ電流LCを流すインダクタ配線が選択される。
なお、空芯コイルに電気的に接続されているスイッチング素子を「空芯用スイッチング素子」と定義し、磁芯コイルに電気的に接続されているスイッチング素子を「磁芯用スイッチング素子」と定義したとする。この場合、スイッチング素子82aが空芯用スイッチング素子に相当し、各スイッチング素子82b,82cが磁芯用スイッチング素子に相当する。
そして、コントローラ83は、インダクタ部品10に対する負荷電流が第1負荷電流判定値以下であるときには、空芯コイル用であるスイッチング素子82aをオフとし、磁芯コイル用である各スイッチング素子82b,82cのうち、第1スイッチング素子をオンとし、第2スイッチング素子をオフとする。これにより、空芯コイル20よりもインダクタンスの大きい磁芯コイル401及び磁芯コイル402のうちの一方に電流が流れる。一方、コントローラ83は、インダクタ部品10に対する負荷電流が第1負荷電流判定値を越えるときには、スイッチング素子82aをオンとし、各スイッチング素子82b,82cをオフとする。これにより、磁芯コイル401,402よりも直流重畳特性の良好な空芯コイル20に電流が流れる。すなわち、高負荷であるか否かの判断基準となる負荷電流の大きさを「所定電流」と定義した場合、第1負荷電流判定値が所定電流に相当する。
本実施形態において、インダクタ部品10は、2つの磁芯コイル401,402を備えている。そして、磁芯コイル402のインダクタンスは磁芯コイル401のインダクタンスよりも大きく、磁芯コイル402の直流電気抵抗は磁芯コイル401の直流電気抵抗よりも高いとする。この場合、負荷電流が、第1負荷電流判定値よりも小さい第2負荷電流判定値以下であるときには、スイッチング素子82cをオンとし、各スイッチング素子82a,82bをオフとするとよい。これにより、低インダクタンス及び低直流電気抵抗の磁芯コイル402に電流を流すことができる。また、負荷電流が第2負荷電流判定値よりも大きく且つ第1負荷電流判定値以下であるときには、各スイッチング素子82a,82cをオフとし、スイッチング素子82bをオンとするとよい。これにより、中インダクタンス及び中直流電気抵抗の磁芯コイル401に電流を流すことができる。また、負荷電流が第1負荷電流判定値を越えるときには、スイッチング素子82b,82cをオフとし、スイッチング素子82aをオンとするとよい。これにより、高インダクタンス及び高直流電気抵抗の空芯コイル20に電流を流すことができる。このように3つのインダクタを使い分けることにより、インダクタ部品10によるインダクタンスの取得効率を高くできる。
本実施形態では、以下に示す作用及び効果を得ることができる。
(1-1)インダクタ部品10は、磁芯コイル401,402に加え、磁芯コイル401,402と比較して磁気飽和する電流値の高い空芯コイル20も備えている。そのため、インダクタ部品10に入力される電流が比較的大きいDCDCコンバータ80においては、負荷電流の大きさによって磁芯コイル401,402と空芯コイル20とを使い分けることにより、DCDCコンバータ80を適切に動作させることができる。したがって、インダクタンスの取得効率が高いインダクタを有しながら、対応可能な電流を大きくできる。
(1-2)磁芯コイル401,402によれば、インダクタ電流LCの周波数が「1MHz」以上且つ「50MHz」以下である場合には実効透磁率が「3」以上となる。このような周波数の領域は、CPUやGPUへの電源供給用などの高周波DCDCコンバータで使用されるスイッチング周波数である。そのため、上記のように磁芯コイル401,402を構成することにより、インダクタ部品10を、CPUやGPU用のDCDCコンバータに適したインダクタ部品とすることができる。
(1-3)磁芯コイル401,402のインダクタンスが空芯コイル20のインダクタンスよりも大きいため、磁芯コイル401,402のインダクタンスの取得効率は空芯コイル20のインダクタンスの取得効率よりも高い。このようにインダクタンスの取得効率の高い磁芯コイルをインダクタ部品10が備えることにより、インダクタンスの取得効率を高くしつつ、インダクタ部品10の大型化を抑制できる。詳しくは、第1主面11及び第2主面12の面積を狭くできる。その結果、回路基板にインダクタ部品10を実装するに際し、回路基板上にインダクタ部品10の設置箇所を確保しやすくなる。
(1-4)DCDCコンバータ80では、負荷側に流れる電流である負荷電流が比較的大きい場合、インダクタ部品に求められる性能として、インダクタンスが大きいことよりも直流電気抵抗が低いことが優先される。本実施形態では、空芯コイル20の直流電気抵抗が磁芯コイル401,402の直流電気抵抗よりも低い。そのため、インダクタ部品10をDCDCコンバータ80に使用した場合、負荷電流が大きいときには、磁気飽和の発生しにくい空芯コイル20に電流を流すようにすることにより、インダクタンスの低下を抑制できる分、インダクタ部品10としての機能を発揮しやすくできる。
(1-5)本実施形態では、インダクタ部品10は、複数のインダクタ、すなわち空芯コイル20及び各磁芯コイル401,402を備えている。そのため、負荷電流の大きさに応じて、電流を流すインダクタを変更したり、電流を流すインダクタの数を変えたりすることにより、インダクタ部品10のインダクタンスを、そのときの負荷電流に応じた適切な値にすることができる。これにより、DCDCコンバータ80の効率を高くできる。
(1-6)本実施形態では、所定の配置平面Z1上に各インダクタ配線22,431,432が配置されている。そのため、各インダクタ配線22,431,432のうち、一部のインダクタ配線の厚み方向X2における位置が、残りのインダクタ配線の厚み方向X2における位置と異なる場合と比較し、インダクタ部品10の厚み方向X2における寸法が大きくなることを抑制できる。そのため、インダクタ部品10を、CPUやGPUの周辺などのように3次元実装によって部品実装効率の向上する回路に適したインダクタ部品とすることができる。
(1-7)図2に示すように、空芯コイル20において第1空芯外部端子30から第2空芯外部端子31までの直線距離NAと、磁芯コイル401において第1磁芯外部端子511から第2磁芯外部端子521までの直線距離NBと、磁芯コイル402において第1磁芯外部端子512から第2磁芯外部端子522までの直線距離NCとが互いに等しい。これにより、各直線距離NA,NB,NCのうち、一部の直線距離が残りの直線距離と相違する場合と比較し、回路基板上にインダクタ部品10を実装しやすくできる。
ここでいう一対の外部端子の直線距離とは、インダクタ部品10の第1主面11上において、一対の外部端子のうち、第1外部端子の中心から第2外部端子の中心までの距離である。なお、一対の外部端子とは、1つのインダクタ配線と電気的に接続されている2つの外部端子である。
(1-8)各磁芯本体411,412の体積を互いに異ならせることにより、磁性材料や組成比率が同じであっても、透磁率が高く、且つ直流重畳特性が低い磁芯コイルと、透磁率が低く、且つ直流重畳特性が高い磁芯コイルとの双方を、インダクタ部品10に設けることができる。
(1-9)配置平面Z1を第1主面11と平行とした場合、インダクタ配線22,431,432から外部端子30,31,511,521,512,522までの直線距離が長くなることを抑制できる。
(1-10)インダクタ部品10は、表層16を有している。これにより、磁芯本体411,412に含まれる金属材料の酸化を抑制できる。
(1-11)空芯コイル20及び磁芯コイル401,402を一体化したインダクタ部品10をDCDCコンバータ80に使用することにより、空芯コイル20と、磁芯コイル401,402とが個別にDCDCコンバータ80に設けられる場合と比較し、DCDCコンバータ80の部品点数の増大を抑制できる。その結果、DCDCコンバータ80の大型化を抑制できる。また、1つの部品を実装することにより、複数のインダクタを実装したことになる。そのため、複数のインダクタを個別に実装する場合と比較し、部品実装に要する工数を削減できる。
(1-12)インダクタ部品10をDCDCコンバータ80に使用した場合、高負荷ではないときには、電流を流すインダクタを、磁芯コイル401と磁芯コイル402との中から選択できる。そのため、インダクタ部品10で対応できる電源回路の幅を広げ、ひいては電源回路の設計の自由度を高くできる。
次に、図8~図20を参照し、上記のインダクタ部品10の製造方法の一例について説明する。ここで説明する製造方法は、インダクタ配線22,431,432の形成にセミアディティブ法を利用する方法である。
図8に示すように、はじめの工程では、基板100上に第1製造用絶縁層105が形成される。基板100は、板状をなしている。基板100の材質としては、例えば、セラミックスを挙げることができる。図8において、基板100の上面を表面101とし、基板100の下面を裏面102とする。そして、基板100の表面101全体を覆うように、基板100上に第1製造用絶縁層105が形成される。第1製造用絶縁層105は、上記インダクタ部品10を構成する絶縁層53や空芯本体21と同じ非磁性の材料によって構成される。例えば、トリフルオロメチル基とシルセスキオキサンとを含むポリイミドワニスをスピンコートによって基板100の表面101に塗布することにより、第1製造用絶縁層105を形成できる。
第1製造用絶縁層105の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、第1製造用絶縁層105上に第2製造用絶縁層110が形成される。詳しくは後述するが、第2製造用絶縁層110の一部が、磁芯コイル401,402の絶縁層53となる。例えば、トリフルオロメチル基とシルセスキオキサンとを含むポリイミドワニスをスピンコートによって第1製造用絶縁層105上に塗布することにより、第2製造用絶縁層110を形成できる。
第2製造用絶縁層110の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図9に示すように第2製造用絶縁層110が加工される。例えば、フォトリソグラフィによって、第2製造用絶縁層110の一部が除去される。図9に示す例では、第2製造用絶縁層110のうち、空芯コイル20の空芯本体21が形成される位置、磁芯コイル401の絶縁層53として機能させる位置、及び、磁芯コイル401の絶縁層53として機能させる位置はそれぞれ残り、それ以外の部分が除去される。
フォトリソグラフィについて説明する。まずはじめに、スピンコートによってフォトレジストが第2製造用絶縁層110上に塗布される。続いて、露光装置を用いた露光が実行される。これにより、フォトレジストのうち、第2製造用絶縁層110における除去対象部分を被覆する部分は、後述する現像処理によって除去可能となり、それ以外の部分は硬化する。なお、フォトレジストとしてネガ型のレジストを採用する場合、当該フォトレジストのうち、露光された部分が硬化し、それ以外の部分が除去可能になる。一方、フォトレジストとしてポジ型のレジストを採用する場合、当該フォトレジストのうち、露光された部分が除去可能となり、それ以外の部分が硬化する。フォトレジストのうち、露光される部分を制御することにより、第2製造用絶縁層110上に付着している部分の一部分を硬化させることができる。続いて、現像液を用いた現像処理によって、フォトレジストのうち、除去対象部分が除去される。そして、フォトレジストのうち、硬化した部分が保護膜として残る。このように保護膜をパターニングすることにより、パターンが形成される。当該パターンは、上記除去対象部分の形状に応じた開口形状をなす。続いて、ウェットエッチングによって、第2製造用絶縁層110のうち、露出している部分、すなわち保護膜が被覆されていない部分が除去される。その後、剥離液を用いた処理によって、保護膜が除去される。
第2製造用絶縁層110の加工が完了されると、次の工程が開始される。当該工程では、シード層115が形成される。すなわち、図9に示すように、第1製造用絶縁層105のうちの露出している部分、及び、第2製造用絶縁層110の図中上面全体を覆うようにシード層115が形成される。例えば、スパッタリングによって、銅を含むシード層115が形成される。例えば、「200nm」程度の厚みのシード層115が形成される。詳しくは後述するが、シード層115の一部が、空芯用配線シード層26となる。また、別の一部が、磁芯用配線シード層47となる。
シード層115の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図10に示すように第1保護膜120が形成される。例えば、スピンコートによってフォトレジストがシード層115上に塗布される。続いて、露光装置を用いた露光が実行される。これにより、フォトレジストのうち、インダクタ配線22,431,432を形成する位置に対応する部分は後述する現像処理によって除去可能となり、それ以外の部分は硬化する。続いて、現像液を用いた現像処理によって、図10に示すように、フォトレジストのうち、インダクタ配線22,431,432を形成する位置に対応する部分が除去される。そして、フォトレジストのうち、硬化した部分が第1保護膜120として残る。このように第1保護膜120をパターニングすることにより、配線パターンPT1が形成される。配線パターンPT1は、インダクタ配線22,431,432の形状に応じた開口形状をなす。
配線パターンPT1の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、配線パターンPT1内に導電性材料を供給することによって、図11に示すような導電層27,48が形成される。例えば、硫酸銅水溶液を用いた電解銅めっきを行うことにより、シード層115のうち露出している部分に主に銅及び微量の硫黄が析出する。これにより、導電層27,48が形成される。硫酸銅水溶液を用いるため、導電層27,48には硫黄が含まれることになる。シード層115のうちの導電層27,48が接触する部分と、導電層27,48とにより、インダクタ配線22,431,432が形成される。すなわち、シード層115のうち、導電層27が接触する部分が、空芯用配線シード層26となり、導電層48が接触する部分が、磁芯用配線シード層47となる。
そして、導電層27,48の形成が完了すると、剥離液を用いた処理によって、図11に示すように第1保護膜120が除去される。また、第1保護膜120の除去が完了すると、シード層115のうち、第1保護膜120に接触していた部分が除去される。例えば、ウェットエッチングによって、シード層115のうち、第1保護膜120に接触していた部分が除去される。すなわち、シード層115のうち、空芯用配線シード層26や磁芯用配線シード層47となる部分以外が除去される。
次の工程では、図12に示すように第2保護膜125が形成される。すなわち、フォトレジストがインダクタ配線22,431,432を隠すように塗布される。例えば、スピンコートによってフォトレジストが塗布される。続いて、露光装置を用いた露光が実行される。これにより、フォトレジストのうち、垂直配線29,50を形成する位置に対応する部分は後述する現像処理によって除去可能となり、それ以外の部分は硬化する。続いて、現像液を用いた現像処理によって、フォトレジストのうち、硬化していない部分が除去され、硬化した部分が第2保護膜125として残る。これにより、垂直配線29,50を形成するためのパターンである垂直パターンが形成される。
垂直パターンの形成が終了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図12に示すように垂直配線29,50が形成される。例えば、硫酸銅水溶液を用いた電解銅めっきを行うことにより、垂直パターン内に導電性材料が供給されるため、垂直配線29,50を形成できる。この場合、ダミー配線28,49を介してインダクタ配線22,431,432に給電することにより、垂直パターン内に、導電性材料である銅が供給される。このように硫酸銅水溶液を用いる場合、垂直配線29,50には微少の硫黄が含まれることになる。そして、垂直配線29,50の形成が完了すると、剥離液を用いた処理によって、図13に示すように第2保護膜125が除去される。
第2保護膜125の除去が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、第2製造用絶縁層110と同じ非磁性の絶縁材料をスピンコートなどによって塗布することにより、図14に示すように、各インダクタ配線22,431,432を被覆する第3製造用絶縁層130が形成される。第3製造用絶縁層130のうち、一部が空芯コイル20の空芯本体21となる。
続いて、図15に示すように、第3製造用絶縁層130のうち、各磁芯インダクタ配線431,432を被覆していた部分が除去される。例えば、フォトリソグラフィによって、第3製造用絶縁層130のうち、各磁芯インダクタ配線431,432を被覆していた部分を除去できる。当該部分の除去は、フォトリソグラフィの代わりに、当該部分を削るレーザを用いてもよい。
こうした処理によって各磁芯インダクタ配線431,432を露出させると、次の工程が開始される。当該工程では、磁性シート135を、図16における上方から押し付けることにより、製造用磁性層136が形成される。この際、図中上下方向に複数の磁性シート135を積層することにより、製造用磁性層136を形成してもよい。製造用磁性層136が形成されると、図16に示すように、製造用磁性層136によって、各磁芯インダクタ配線431,432及び第3製造用絶縁層130が被覆される。
製造用磁性層136の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、製造用磁性層136及び第3製造用絶縁層130が研削される。図17に示すように、各垂直配線29,50の端面(図中上面)が露出するまで当該研削が行われる。第3製造用絶縁層130のうち、残っている部分が、磁芯本体411,412の磁性層42として機能する。
研削が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図18に示すように第3製造用絶縁層130及び磁性層42の図中上面に、表層16が形成される。すなわち、第3製造用絶縁層130の図中上面が、空芯コイル20の空芯本体21の主面21aとなる。磁性層42の図中上面のうち、図中左側の部分が、磁芯コイル401の磁芯本体411の主面411aとなり、図中右側の部分が、磁芯コイル402の磁芯本体412の主面412aとなる。表層16は、例えば、非磁性の絶縁樹脂を塗布することによって形成できる。この状態では、垂直配線29,50も表層16で覆われた状態となる。そこで、表層16のうち、外部端子30,31,511,512,521,522が形成される位置の各々に、貫通孔16a,16bが形成される。例えば、レーザを表層16に照射することによって、貫通孔16a,16bを形成できる。なお、表層16を形成する場合、フォトリソグラフィによって図中上面に非磁性の絶縁樹脂をパターニングすることにより、表層16を形成してもよい。この場合、フォトリソグラフィによって貫通孔16a,16bを有する表層16を形成できるため、レーザを用いて貫通孔16a,16bを形成する工程を省略できる。
表層16の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図18に示すように、研削によって、基板100及び第1製造用絶縁層105が除去される。研削は、磁性層42が見えるようになるまで行われる。
研削が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図19に示すように、フォトリソグラフィによって、第4製造用絶縁層140が形成される。第4製造用絶縁層140は、第3製造用絶縁層130の図中下面には接触する一方で、磁性層42の図中下面には接触していない。そして、第3製造用絶縁層130及び第4製造用絶縁層140により、空芯コイル20の空芯本体21が形成される。
空芯本体21の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図20に示すように、磁性シート145を磁性層42に押し付けることにより、磁芯コイル401の磁芯本体411及び磁芯コイル402の磁芯本体412が形成される。
各磁芯本体411,412の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、熱硬化によって、空芯本体21と磁芯本体411と磁芯本体412とが一体化される。各本体21,411,412が一体化されると、次の工程が開始される。当該工程では、図20に示すように、各外部端子30,31,511,512,521,522が形成される。これにより、インダクタ部品10の製造方法を構成する一連の処理が終了される。
なお、上記の製造方法は、インダクタ部品10を1つずつ製造する場合の一例である。しかし、インダクタ部品10の製造方法はこれに限らない。例えば、基板100上に複数のインダクタ部品10となるべき部分を行列状に配置し、外部端子30,31,511,512,521,522を形成する工程の終了後においてダイシングなどによって個片化させてもよい。また、非磁性の絶縁樹脂の塗布後や磁性シートのプレス後に必要に応じて加熱などの硬化工程を行ってもよい。また、各本体21,411,412を一体化する工程は、各外部端子30,31,511,512,521,522を形成する工程よりも後に実行してもよいし、各工程の途中で熱硬化を行うことによって各本体21,411,412を一体化させてもよい。
(第2実施形態)
次に、インダクタ部品の第2実施形態を図21に従って説明する。以下の説明においては、第1実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図21に示すように、本実施形態のインダクタ部品10Aにおいて、空芯コイル20Aは、空芯インダクタ配線22との接続部分から第1主面11に向けて延びる垂直配線である第1垂直配線29Aと、当該接続部分から第2主面12まで延びる垂直配線である第2垂直配線32Aとを有している。すなわち、第2垂直配線32Aの両端面のうち、第2主面12から露出する端面が、外部端子である空芯外部端子34となる。図21には、空芯インダクタ配線22の第2端部24と電気的に接続されている空芯外部端子34が図示されているが、空芯インダクタ配線22の第1端部23と電気的に接続されている空芯外部端子34も存在している。なお、第2主面12に露出し、且つ空芯インダクタ配線22と電気的に接続されている外部端子を「第3空芯外部端子」と定義した場合、空芯外部端子34が、第3空芯外部端子に該当する。
各磁芯コイル401A,402Aは、磁芯インダクタ配線431,432との接続部分から第1主面11に向けて延びる垂直配線である第1垂直配線50Aと、当該接続部分から第2主面12まで延びる第2垂直配線54Aとを有している。すなわち、第2垂直配線54Aの両端面のうち、第2主面12から露出する端面が、外部端子である磁芯外部端子561,562となる。図21には、磁芯インダクタ配線431の第2端部451と電気的に接続されている磁芯外部端子561と、磁芯インダクタ配線432の第2端部452と電気的に接続されている磁芯外部端子562とが図示されているが、磁芯インダクタ配線431の第1端部441と電気的に接続されている磁芯外部端子561及び磁芯インダクタ配線432の第1端部442と電気的に接続されている磁芯外部端子562も存在している。なお、第2主面12に露出し、且つ磁芯インダクタ配線431,432と電気的に接続されている外部端子を「第3磁芯外部端子」と定義した場合、磁芯外部端子561,562が、第3磁芯外部端子に該当する。
各第2垂直配線54Aは、絶縁層53を貫通している。すなわち、各第2垂直配線54Aは、絶縁層53を貫通するビア54aと、ビア54aに接続されている柱状配線54bとを有している。
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-11)と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(2-1)インダクタ部品10Aを回路基板上に実装する際に、第1主面11が回路基板に対向するようにインダクタ部品10Aを実装させたり、第2主面12が回路基板に対向するようにインダクタ部品10Aを実装させたりすることができる。すなわち、インダクタ部品10Aを回路基板に実装するに際し、その自由度を高くできる。
(第3実施形態)
次に、インダクタ部品の第3実施形態を図22~図24に従って説明する。以下の説明においては、第1実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図22に示すように、本実施形態のインダクタ部品10Bにおいて、空芯コイル20Bの空芯本体21Bは、厚み方向X2に沿って積層される絶縁層33aと磁性層33bとを有している。具体的には、厚み方向X2において、表層16と磁性層33bとの間に絶縁層33aが位置するように、絶縁層33a及び磁性層33bが積層されている。そして、空芯インダクタ配線22は、絶縁層33a内に設けられている。この場合、絶縁層33aは、非磁性の絶縁体である。磁性層33bは、磁性材料を含有している。例えば、磁性層33bは、金属磁性粉を含む樹脂で構成される。
本実施形態では、絶縁層33a内に空芯インダクタ配線22が配置されている。そして、空芯インダクタ配線22の周辺領域FAにおいては、上記磁性材料割合Raを「50%」未満とすることにより、空芯コイル20をインダクタ部品10Bに設けることができる。
インダクタ部品10Bにおいて、磁芯コイル401Bの磁芯本体411Bは、厚み方向X2に沿って積層されている第1磁性層42aと第2磁性層42bとを有している。また、磁芯コイル402Bの磁芯本体412Bは、磁芯本体411Bと同様に、厚み方向X2に沿って積層されている第1磁性層42aと第2磁性層42bとを有している。具体的には、厚み方向X2において、表層16と第2磁性層42bとの間に第1磁性層42aが位置するように、第1磁性層42a及び第2磁性層42bが積層されている。そして、磁芯インダクタ配線431,432は、第1磁性層42a内に設けられている。
第1磁性層42aは、第2磁性層42bが含有しない磁性材料を含有している。例えば、第1磁性層42aは、鉄を含む合金や鉄などの鉄系の磁性粉を含有するようにし、第2磁性層42bは、鉄系の磁性粉以外の他の磁性材料を含有するようにしてもよい。例えば、第2磁性層42bは、フェライト粉を焼結によって固めた基板、すなわちフェライトの焼結体である。また、第2磁性層42bは、鉄系ではない磁性粉を含有する樹脂であってもよい。このような場合、第2磁性層42bは、鉄系の磁性粉を含有しないことになる。なお、第2磁性層42bが含有する磁性材料は、第1磁性層42aが含有する磁性材料と同じであってもよい。
本実施形態では、磁芯インダクタ配線431及び垂直配線50は、全周に亘って絶縁膜53Bによって被覆された状態で第1磁性層42a内に設けられている。絶縁膜53Bは非常に薄い。そのため、磁芯インダクタ配線431の周辺領域FBにおいては上記磁性材料割合Raは「50%」以上である。一方、磁芯インダクタ配線432は、絶縁膜53Bによって被覆されていない。そのため、磁芯インダクタ配線432の周辺領域FCにおいても磁性材料割合Raは「50%」である。これにより、各磁芯コイル401B,402Bをインダクタ部品10Bに設けることができる。
本実施形態では、空芯本体21Bの磁性層33b、磁芯本体411Bの第2磁性層42b、及び磁芯本体412Bの第2磁性層42bは、同じ磁性材料を含有している。しかし、磁芯本体411Bの第2磁性層42bは、空芯本体21Bの磁性層33b及び磁芯本体412Bの第2磁性層42bの何れにも含有されていない磁性材料を含有していてもよい。空芯本体21Bの磁性層33bは、磁芯本体411Bの第2磁性層42b及び磁芯本体412Bの第2磁性層42bの何れにも含有されていない磁性材料を含有していてもよい。磁芯本体412Bの第2磁性層42bは、空芯本体21Bの磁性層33b及び磁芯本体411Bの第2磁性層42bの何れにも含有されていない磁性材料を含有していてもよい。
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-12)と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(3-1)異なる磁性材料を含む複数の磁性層の積層体を磁芯本体411B,412Bとすることにより、磁芯コイル401B,402Bの透磁率及び直流重畳特性を適切な大きさに設定しやすくなる。
次に、図23及び図24を参照し、上記のインダクタ部品10Bの製造方法の一例の一部について説明する。
各インダクタ配線22,431,432を被覆する第3製造用絶縁層130を形成するまでは、上記第1実施形態で説明した製造方法と同様である。第3製造用絶縁層130の形成後の次の工程では、図23に示すように、第3製造用絶縁層130の一部が除去される。具体的には、空芯コイル20Bの空芯本体21Bを構成する部分、及び、磁芯コイル401Bの磁芯インダクタ配線431及び垂直配線50を被覆する絶縁膜53Bを構成する部分は残され、それ以外の部分が除去される。
次の工程では、図24に示すように、磁芯コイル401Bの磁芯本体411Bの第1磁性層42aが形成される。すなわち、第1磁性層42aを形成するための第1磁性シート135Aが基板100に押し付けられる。続いて、磁芯コイル402Bの磁芯本体412Bの第1磁性層42aが形成される。すなわち、第1磁性層42aを形成するための第2磁性シート135Bが基板100に押し付けられる。
その後においては、研削によって、空芯本体21Bの絶縁層33a、各磁芯コイル401B,402Bの第1磁性層42aが形成される。その後、研削によって基板100や第1製造用絶縁層105が除去される。この状態で、空芯本体21Bの磁性層33b、各磁芯コイル401B,402Bの第2磁性層42bが形成される。なお、基板100を、フェライトの焼結体とした場合、基板100を空芯本体21Bの絶縁層33a、各磁芯コイル401B,402Bの第1磁性層42aにできるため、基板100を除去しなくてもよい。
(第4実施形態)
次に、インダクタ部品の第4実施形態を図25~図27に従って説明する。以下の説明においては、第1実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図25は、本実施形態のインダクタ部品10Cの断面図である。図26は、図25に一点鎖線で示す線LN3でインダクタ部品10Cを切断した場合の断面を示す図である。図27は、図25に一点鎖線で示す線LN4でインダクタ部品10Cを切断した場合の断面を示す図である。線LN4は、線LN3と平行な仮想直線である。
図25及び図26に示すように、インダクタ部品10Cは、空芯コイルと、磁芯コイルとを一体化したアレイ型の部品である。本例では、図25に示すように、インダクタ部品10Cが2つの磁芯コイル401C,402Cと、1つの空芯コイル20Cとを備えている。そして、各磁芯コイル401C,402C及び空芯コイル20Cが図中上下方向に配列されている。すなわち、図中上下方向において、磁芯コイル401Cと空芯コイル20Cとの間に磁芯コイル402Cが配置されるように、各磁芯コイル401C,402C及び空芯コイル20Cが配列されている。よって、磁芯コイル402Cの磁芯本体412Cは、磁芯コイル401Cの磁芯本体411Cと、空芯コイル20Cの空芯本体21Cとの何れにも接触している。磁芯コイル401Cでは、磁芯本体411C内に磁芯インダクタ配線431Cが設けられている。磁芯コイル402Cでは、磁芯本体412C内に磁芯インダクタ配線432Cが設けられている。空芯コイル20Cでは、空芯本体21C内に空芯インダクタ配線22Cが設けられている。そして、図26に示すように、図中上下方向において第1主面11と第2主面12との間に位置する所定の配置平面Z1上に、各インダクタ配線431C,432C,22Cが配置されている。
なお、線LN3は、空芯コイル20Cの空芯インダクタ配線22Cと電気的に接続されている第1空芯外部端子30と第2空芯外部端子31との中間位置、磁芯コイル401Cの磁芯インダクタ配線431Cと電気的に接続されている第1磁芯外部端子511と第2磁芯外部端子521との中間位置、及び、磁芯コイル402Cの磁芯インダクタ配線432Cと電気的に接続されている第1磁芯外部端子512と第2磁芯外部端子522との中間位置を通過するように設定された仮想直線である。また、線LN4は、空芯インダクタ配線22Cの第2端部24C、磁芯インダクタ配線431Cの第2端部451C、及び、磁芯インダクタ配線432Cの第2端部452Cを切断できる位置に設定された仮想直線である。
本実施形態では、各磁芯コイル401C,402Cの磁芯本体411C,412Cは、磁性層を有している。磁性層は、磁芯インダクタ配線431C,432Cの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」以上となるように構成されている。そのため、磁芯コイルを備えるインダクタ部品10Cを構成できる。また、空芯コイル20Cの空芯本体21Cは、絶縁層を有している。絶縁層は、空芯インダクタ配線22Cの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」未満となるように構成されている。そのため、空芯コイルを備えるインダクタ部品10Cを構成できる。
磁芯コイル401Cの磁芯本体411Cの体積は、磁芯コイル402Cの磁芯本体412Cの体積と異なっている。本例では、図25~図27に示すように、磁芯本体411Cの体積は、磁芯本体412Cの体積よりも大きい。なお、磁芯本体411Cの体積を、磁芯本体412Cと同じとしてもよいし、磁芯本体412Cの体積よりも小さくしてもよい。
図25に示すように、磁芯コイル401Cにおいて、磁芯インダクタ配線431Cは図中左右方向に延びている。同様に、磁芯コイル402Cにおいて、磁芯インダクタ配線432Cは図中左右方向に延びている。そして、各磁芯インダクタ配線431C,432Cにあっては、図中左端部である第1端部441C,442Cに垂直配線50が接続され、図中右端部である第2端部451C,452Cに垂直配線50が接続されている。また、各磁芯インダクタ配線431C,432Cは、第1端部441C,442Cと第2端部451C,452Cとを繋ぐ配線本体461C,462Cを有している。本例では、図26に示すように、磁芯インダクタ配線431Cの配線本体461Cの断面の面積は、磁芯インダクタ配線432Cの配線本体462Cの断面の面積よりも広い。
また、各磁芯コイル401C,402Cは、磁芯インダクタ配線431C,432Cの第1端部441C,442Cとは垂直配線50を介して電気的に接続されている第1磁芯外部端子511,512と、磁芯インダクタ配線431C,432Cの第2端部451C,452Cとは垂直配線50を介して電気的に接続されている第2磁芯外部端子521,522とを有している。磁芯コイル401Cにおける第1磁芯外部端子511から第2磁芯外部端子521までの直線距離NA1は、磁芯コイル402Cにおける第1磁芯外部端子512から第2磁芯外部端子522までの直線距離NB1と等しい。
空芯コイル20Cの空芯インダクタ配線22Cは、図25における左右方向において、磁芯インダクタ配線431C,432Cの第1端部441C,442Cと同一位置に配置されている第1端部23Cと、磁芯インダクタ配線431C,432Cの第2端部451C,452Cと同一位置に配置されている第2端部24Cと、第1端部23Cと第2端部24Cとを繋ぐ配線本体25Cとを有している。配線本体25Cは、第1端部23Cとの接続部分から蛇行しながら第2端部24Cとの接続部分まで延びている。そのため、空芯インダクタ配線22Cの線路長は、磁芯インダクタ配線431C,432Cの線路長よりも長い。また、本例では、図26に示すように、空芯インダクタ配線22Cの配線本体25Cの断面の面積は、磁芯インダクタ配線432Cの配線本体462Cの断面の面積と同等ではあるものの、磁芯インダクタ配線431Cの配線本体461Cの断面の面積よりも狭い。これにより、空芯コイル20Cの直流電気抵抗を、各磁芯コイル401C,402Cの直流電気抵抗よりも高くできる。
また、空芯コイル20Cは、空芯インダクタ配線22Cの第1端部23Cとは垂直配線29を介して電気的に接続されている第1空芯外部端子30と、空芯インダクタ配線22Cの第2端部24Cとは垂直配線29を介して電気的に接続されている第2空芯外部端子31とを有している。空芯コイル20Cにおける第1空芯外部端子30から第2空芯外部端子31までの直線距離NC1は、上記直線距離NA1,NB1と等しい。
上記構成によれば、上記(1-1)、(1-2)及び(1-4)~(1-12)と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(3-1)本実施形態では、空芯コイル20Cの直流電気抵抗が、各磁芯コイル401C,402Cの直流電気抵抗よりも高い。そして、空芯コイル20Cのインダクタンスを、各磁芯コイル401C,402Cのインダクタンスよりは小さいものの、比較的大きくできる。そのため、インダクタ部品10CをDCDCコンバータ80に使用した場合において、電流を空芯コイル20Cに流す際に、インダクタ部品10Cのインダクタンスを大きくできる。その結果、電流を空芯コイル20Cに流す際におけるDCDCコンバータ80の効率を高くできる。
(第5実施形態)
次に、インダクタ部品の第5実施形態を図28~図45に従って説明する。以下の説明においては、第1実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図28は、本実施形態のインダクタ部品10Dを示す平面図である。図29は、図28に一点鎖線で示す線LN5でインダクタ部品10Dを切断した場合の断面を示す図である。図30は、図28に一点鎖線で示す線LN6でインダクタ部品10Dを切断した場合の断面を示す図である。線LN6は、線LN5と直交する仮想直線である。図29及び図30において、図中上下方向が厚み方向X2である。また、線LN5の延びる方向であって図29における左右方向を、幅方向X1とする。
インダクタ部品10Dは、複数の空芯コイル201D,202Dと、1つの磁芯コイル40Dとを一体化したアレイ型のインダクタ部品である。図28及び図29に示すように、各空芯コイル201D,202Dと、磁芯コイル40Dとは、厚み方向X2で異なる位置にそれぞれ配置されている。本例では、図中上側である厚み方向X2における第1側に各空芯コイル201D,202Dが位置し、図中下側である厚み方向X2における第2側に磁芯コイル40Dが位置している。
図28に示すように、インダクタ部品10Dの第1主面11には、各空芯コイル201D,202Dの第1空芯外部端子301D,302D及び第2空芯外部端子311D,312Dと、磁芯コイル40Dの第1磁芯外部端子51D及び第2磁芯外部端子52Dとが露出している。各第1空芯外部端子301D,302D及び第1磁芯外部端子51Dは、図中左右方向における中心よりも第1側(図中左側)に位置し、各第2空芯外部端子311D,312D及び第2磁芯外部端子52Dは、図中左右方向における中心よりも第2側(図中右側)に位置している。また、図中上下方向において、空芯コイル201Dの各空芯外部端子301D,311Dが最も上側に位置し、空芯コイル202Dの各空芯外部端子302D,312Dが真ん中に位置し、磁芯コイル40Dの各磁芯外部端子51D,52Dが最も下側に位置している。
空芯コイル201Dにおける、第1空芯外部端子301Dから第2空芯外部端子311Dまでの直線距離を、第1空芯直線距離とし、空芯コイル202Dにおける、第1空芯外部端子302Dから第2空芯外部端子312Dまでの直線距離を、第2空芯直線距離とする。また、磁芯コイル40Dにおける、第1磁芯外部端子51Dから第2磁芯外部端子52Dまでの直線距離を、磁芯直線距離とする。この場合、第1空芯直線距離、第2空芯直線距離及び磁芯直線距離は互いに等しい。なお、ここでいう直線距離とは、電気的に接続されている一対の外部端子のうち、第1外部端子の中心と、第2外部端子の中心とを繋ぐ直線の長さである。
本例では、インダクタ部品10Dの第2主面12は、非磁性の絶縁体である表層16Dによって構成されている。すなわち、厚み方向X2において、磁芯コイル40Dを挟んだ各空芯コイル201Dの反対側に表層16Dが配置されている。
インダクタ部品10Dは、厚み方向X2に沿って配置される磁性部61Dと絶縁部62Dとを備えている。表層16Dと磁性部61Dとの間に磁性部61Dが位置するように、磁性部61D及び絶縁部62Dが配置されている。そして、磁性部61Dは、複数の磁性層を厚み方向X2に積層した積層体であってもよいし、1つの磁性層で構成されたものであってもよい。同様に、絶縁部62Dは、複数の絶縁層を厚み方向X2に積層した積層体であってもよいし、1つの絶縁層で構成されたものであってもよい。
なお、磁性を有するとともに、磁芯インダクタ配線43Dが設けられている部分を、「磁芯本体」と定義した場合、磁性部61Dが磁芯本体に相当する。非磁性の絶縁体であるとともに、空芯インダクタ配線が設けられる部分を、「空芯本体」と定義した場合、絶縁部62Dは、空芯コイル201Dの空芯本体と、空芯コイル202Dの空芯本体との双方を有しているといえる。
磁芯インダクタ配線43Dは、第1磁芯外部端子51Dと電気的に接続されている第1端部44Dと、第2磁芯外部端子52Dと電気的に接続されている第2端部45Dと、第1端部44Dと第2端部45Dとを繋ぐ配線本体46Dとを有している。配線本体46Dは、所定の磁芯用平面Z2上に延びている。つまり、本実施形態では、磁芯用平面Z2が所定平面に該当する。図28及び図29に示すように、配線本体46Dは、所定の磁芯用平面Z2上において、図29に示すインダクタ部品10Dの中心軸S1を中心とした渦巻状をなしている。配線本体46Dは、上面視すると、径方向外側の第1端部44Dから径方向内側の第2端部45Dに向かって図中反時計回りに渦巻状に巻回されている。
ここで、インダクタ配線のターン数は、仮想ベクトルに基づいて定められる。仮想ベクトルの始点は、インダクタ配線の配線幅中央を通ってインダクタ配線の延伸方向に延びる仮想中心線上に配置されている。そして、仮想ベクトルは、厚み方向X2から見たときにインダクタ配線の延伸方向に延びる仮想中心線に接している。仮想ベクトルの始点を仮想中心線の一方の端に配置した状態から、始点を仮想中心線の他方の端まで移動させたときに、仮想ベクトルの向きが回転した角度が「360°」のときに、ターン数は「1.0ターン」として定められている。したがって、例えば「180°」巻回されると、ターン数は「0.5ターン」となる。
ちなみに、本例では、磁芯インダクタ配線43Dの配線本体46Dのターン数は、「3ターン」以上である。
また、磁性部61D内には、図29及び図30に示すように、磁芯インダクタ配線43Dに接触する絶縁膜53Dが設けられている。なお、絶縁膜53Dを省略してもよい。
空芯コイル201Dの空芯インダクタ配線221Dは、第1空芯外部端子301Dと電気的に接続されている第1端部231Dと、第2空芯外部端子311Dと電気的に接続されている第2端部241Dと、第1端部231Dと第2端部241Dとを繋ぐ配線本体251Dとを有している。配線本体251Dは、磁芯用平面Z2に平行に延びている。本例では、図28に示すように配線本体251Dは図中左右方向に延びている。すなわち、空芯インダクタ配線221Dのターン数は、磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dのターン数よりも少ない。より詳しくは、空芯インダクタ配線221Dのターン数は「1.0」ターン未満である。
空芯コイル202Dのインダクタ配線222Dは、第1空芯外部端子302Dと電気的に接続されている第1端部232Dと、第2空芯外部端子312Dと電気的に接続されている第2端部242Dと、第1端部232Dと第2端部242Dとを繋ぐ配線本体252Dとを有している。配線本体252Dは、磁芯用平面Z2に平行に延びている。配線本体252Dは、第1端部232Dに接続されている第1本体部25a、第1本体部25aに接続されている第2本体部25b、及び、第2本体部25bと第2端部242Dとに接続されている第3本体部25cを有している。第1本体部25aは、第1端部232Dとの接続部分から図中上下方向において空芯インダクタ配線221Dに接近した後、インダクタ配線221Dから離間して第2本体部25bに接続されている。第2本体部25bは、第1本体部25aとの接続部分から図中上下方向において空芯インダクタ配線221Dから遠ざかる方向(図中下方)に延びた後、空芯インダクタ配線221Dに接近して第3本体部25cに接続されている。第3本体部25cは、第2本体部25bとの接続部分から図中上下方向において空芯インダクタ配線221Dに接近した後、空芯インダクタ配線221Dから離間して第2端部242Dに接続されている。そのため、インダクタ配線222Dのターン数は、磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dのターン数よりも少ない。より詳しくは、インダクタ配線222Dのターン数は「1.0」ターン未満である。
本実施形態では、図29及び図30に示すように、磁性部61D内に、磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dが配置されている。また、図29に示すように、絶縁部62D内に、各空芯コイル201D,202Dの空芯インダクタ配線221D,222Dが配置されている。空芯インダクタ配線221Dの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」未満となり、空芯インダクタ配線222Dの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」未満となり、磁芯インダクタ配線43Dの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」以上となるように、磁性部61D及び絶縁部62Dがそれぞれ構成されている。これにより、インダクタ部品10Dは、磁芯コイル40D及び各空芯コイル201D,202Dを備えることができる。
なお、図28に示す線LN5は、空芯インダクタ配線221Dと電気的に接続されている第1空芯外部端子301Dと第2空芯外部端子311Dとの中間位置、空芯インダクタ配線222Dと電気的に接続されている第1空芯外部端子302Dと第2空芯外部端子312Dとの中間位置、及び、磁芯インダクタ配線43Dと電気的に接続されている第1磁芯外部端子51Dと第2磁芯外部端子52Dとの中間位置を通過するように設定された仮想直線である。また、線LN6は、第1磁芯外部端子51Dと第2磁芯外部端子52Dとを切断できる位置に設定された仮想直線である。
ここで、図29及び図31を参照し、ターン数が「1.0ターン」以上となるインダクタ配線に対応する周辺領域Fの定義について説明する。図29に示す断面は、磁芯インダクタ配線43Dと電気的に接続されている2つの磁芯外部端子51D,52Dの中間位置において、磁芯インダクタ配線43Dと直交する方向にインダクタ部品10Dを切断した場合の断面である。本例のように磁芯インダクタ配線43Dが周回している場合、磁芯インダクタ配線43Dの線路長の中心に近い側の部分で磁性材料割合Raを確認することが好ましい。すなわち、図31に示すような断面において、磁芯インダクタ配線43Dのうち、最も内側に位置する部分の内側の端から最も外側に位置する部分の外側の端までの距離を、磁芯インダクタ配線43Dの配線幅Wa1とする。また、当該断面において、磁芯インダクタ配線43Dの厚み方向X2における寸法を磁芯インダクタ配線43Dの配線厚みHa1とする。この場合、周辺領域Fを区画する第1直線B1、第2直線B2、第3直線B3及び第4直線B4は、以下のように設定すればよい。
・第1直線B1は、磁芯インダクタ配線43Dのうち、最も外側に位置する部分の外側の端から幅方向X1において磁芯インダクタ配線43Dから配線幅Wa1だけ離れている部分を通過する直線である。
・第2直線B2は、磁芯インダクタ配線43Dのうち、最も内側に位置する部分の内側の端から幅方向X1において磁芯インダクタ配線43Dから配線幅Wa1だけ離れている部分を通過する直線である。
・第3直線B3は、磁芯インダクタ配線43Dの厚み方向X2における第1端(図中上端)から厚み方向X2において配線厚みHa1だけ離れている部分を通過する線である。
・第4直線B4は、磁芯インダクタ配線43Dの厚み方向X2における第2端(図中下端)から厚み方向X2において配線厚みHa1だけ離れている部分を通過する線である。
図29に示すように、空芯コイル201Dの空芯インダクタ配線221Dの配線本体251Dの断面の面積は、空芯コイル202Dの空芯インダクタ配線222Dの配線本体252Dの断面の面積よりも広い。空芯インダクタ配線221Dの線路長は、空芯インダクタ配線222Dの線路長よりも短い。また、磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dの配線本体46Dの断面の面積は、空芯インダクタ配線222Dの配線本体252Dの断面の面積と等しいものの、空芯インダクタ配線221Dの配線本体251Dの断面の面積よりも狭い。磁芯インダクタ配線43Dの線路長は、空芯インダクタ配線221Dの線路長、及び、空芯インダクタ配線222Dの線路長の何れよりも長い。そのため、磁芯コイル40Dの直流電気抵抗を、各空芯コイル201D,202Dの直流電気抵抗よりも高くできる。空芯コイル202Dの直流電気抵抗を、空芯コイル201Dの直流電気抵抗よりも高くできる。
図30には、磁芯コイル40Dにおいて、磁芯インダクタ配線43Dと磁芯外部端子51D,52Dとの接続構造が示されている。磁芯コイル40Dは、磁芯インダクタ配線43Dの第1端部44Dに接続されている垂直配線50と、磁芯インダクタ配線43Dの第2端部45Dに接続されている垂直配線50とを有している。各垂直配線50は、磁性部61D内に位置しており、磁性部61Dと絶縁部62Dとの境界まで延びている。絶縁部62D内には、第1磁芯外部端子51Dに接続されている第1引き出し配線54Dと、第2磁芯外部端子52Dに接続されている第2引き出し配線55Dとが設けられている。図30に示すように、図中左右方向において、磁芯インダクタ配線43Dの第2端部45Dは、第2磁芯外部端子52Dよりも内側に位置している。そのため、第2引き出し配線55Dは、図中左右方向に延びる延伸部551を有している。すなわち、延伸部551は、磁芯用平面Z2に平行に延びている。
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-5)、(1-7)及び(1-12)の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(4-1)磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dのターン数を「1.0」ターン以上とすることにより、磁芯コイル40Dのインダクタンスを大きくできる。そのため、インダクタ部品10DをDCDCコンバータ80に使用した場合、磁芯コイル40Dに電流が流れる際におけるDCDCコンバータ80の効率を高くできる。
(4-2)磁芯インダクタ配線43Dと磁芯外部端子51D,52Dとを電気的に接続する経路に、引き出し配線54D,55Dを設けることにより、磁芯インダクタ配線43Dの形状の設計の自由度を高くできる。すなわち、磁芯外部端子51D,52Dの設置位置によらず、磁芯インダクタ配線43Dの位置や形状を決めることができる。
次に、図32~図45を参照し、上記のインダクタ部品10Dの製造方法の一例について説明する。ここで説明する製造方法は、インダクタ配線221D,222D,43Dの形成にセミアディティブ法を利用する方法である。
図32に示すように、はじめの工程では、基板100上に第1製造用絶縁層105Dが形成される。すなわち、基板100の表面101全体を覆うように、基板100上に第1製造用絶縁層105Dが形成される。例えば、トリフルオロメチル基とシルセスキオキサンとを含むポリイミドワニスをスピンコートによって基板100に塗布することにより、第1製造用絶縁層105Dを形成できる。
第1製造用絶縁層105Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、第1製造用絶縁層105D上に第2製造用絶縁層110Dが形成される。詳しくは後述するが、第2製造用絶縁層110Dの一部が、磁芯コイル40Dにおいて磁芯インダクタ配線43Dに接触する絶縁膜53Dの一部となる。例えば、トリフルオロメチル基とシルセスキオキサンとを含むポリイミドワニスをスピンコートによって第1製造用絶縁層105D上に塗布することにより、第2製造用絶縁層110Dを形成できる。
第2製造用絶縁層110Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図33に示すように第2製造用絶縁層110Dが加工される。例えば、フォトリソグラフィによって、第2製造用絶縁層110Dの一部が除去される。図33に示す例では、第2製造用絶縁層110Dのうち、絶縁膜53Dを構成する部分は残され、それ以外の部分が除去される。
第2製造用絶縁層110Dの加工が完了されると、次の工程が開始される。当該工程では、シード層115Dが形成される。すなわち、図33に示すように、第1製造用絶縁層105Dのうちの露出している部分、及び、第2製造用絶縁層110Dの図中上面全体を覆うようにシード層115Dが形成される。例えば、スパッタリングによって、銅を含むシード層115Dが形成される。詳しくは後述するが、シード層115Dの一部が、磁芯インダクタ配線43Dを構成する。
シード層115Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図33に示すように第1保護膜120Dが形成される。例えば、スピンコートによってフォトレジストがシード層115D上に塗布される。続いて、露光装置を用いた露光が実行される。これにより、フォトレジストのうち、磁芯インダクタ配線43Dを形成する位置に対応する部分は後述する現像処理によって除去可能となり、それ以外の部分は硬化する。続いて、現像液を用いた現像処理によって、図33に示すように、フォトレジストのうち、磁芯インダクタ配線43Dを形成する位置に対応する部分が除去される。そして、フォトレジストのうち、硬化した部分が第1保護膜120Dとして残る。このように第1保護膜120Dをパターニングすることにより、配線パターンPTD1が形成される。配線パターンPTD1は、磁芯インダクタ配線43Dの形状に応じた開口形状をなす。
配線パターンPTD1の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、配線パターンPTD1内に導電性材料を供給することによって、図34に示すような導電層48Dが形成される。例えば、硫酸銅水溶液を用いた電解銅めっきを行うことにより、シード層115Dのうち露出している部分に主に銅及び微量の硫黄が析出する。これにより、導電層48Dが形成される。シード層115Dのうちの導電層48Dが接触する部分と、導電層48Dとにより、磁芯インダクタ配線43Dが形成される。
そして、導電層48Dの形成が完了すると、剥離液を用いた処理によって、図34に示すように第1保護膜120Dが除去される。また、第1保護膜120Dの除去が完了すると、シード層115Dのうち、第1保護膜120Dに接触していた部分が除去される。例えば、ウェットエッチングによって、シード層115Dのうち、第1保護膜120Dに接触していた部分が除去される。すなわち、シード層115Dのうち、磁芯インダクタ配線43Dを構成する部分以外が除去される。
次の工程では、図35に示すように絶縁膜53Dが形成される。例えば、フォトリソグラフィによって、絶縁膜53Dが形成される。すなわち、フォトレジストを塗布した後、露光装置で露光を行うことにより、絶縁膜53Dを形成するための保護膜が形成される。続いて、保護膜に形成されたパターン内に絶縁材料が供給される。そして、パターン内の絶縁材料を硬化させることにより、絶縁膜53Dが形成される。その後、剥離液を用いた処理によって、保護膜が除去される。
絶縁膜53Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図35に示すように、磁芯インダクタ配線43Dに接続されている垂直配線50が形成される。例えば、フォトリソグラフィによって、垂直配線50が形成される。すなわち、フォトレジストを塗布した後、露光装置で露光を行うことにより、垂直配線50を形成するための保護膜が形成される。続いて、保護膜に形成されたパターン内に導電性材料が供給される。例えば、硫酸銅水溶液を用いた電解銅めっきを行うことにより、当該パターン内に垂直配線50を形成できる。この場合、磁芯インダクタ配線43Dに給電することにより、パターン内に、導電性材料として銅が供給される。このように硫酸銅水溶液を用いる場合、垂直配線50には微少の硫黄が含まれることになる。そして、垂直配線50の形成が完了すると、剥離液を用いた処理によって、保護膜が除去される。
垂直配線50の形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、磁性シート135Dを、図36における上方から押し付けることにより、第1製造用磁性層136Dが形成される。この際、図中上下方向に複数の磁性シート135Dを積層することにより、第1製造用磁性層136Dを形成してもよい。この場合、磁性シート135Dを押し付けることにより、垂直配線50が磁性シート135Dによって被覆されることがある。そのため、磁性シート135Dを押し付けた後、垂直配線50の端面が露出するまで磁性シート135Dを研削してもよい。
第1製造用磁性層136Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図37に示すように第4製造用絶縁層140Dが第1製造用磁性層136D上に形成される。第4製造用絶縁層140Dは、絶縁部62Dを構成する。本例では、第4製造用絶縁層140Dには、垂直配線50の端面を露出させる貫通孔141が形成される。こうした第4製造用絶縁層140Dは、例えば、フォトリソグラフィによって形成される。
第4製造用絶縁層140Dの形成が完了すると、次の処理が開始される。当該処理では、図38に示すように、磁芯コイル40Dの各引き出し配線54D,55D、及び、各空芯コイル201D,202Dの空芯インダクタ配線221D,222Dが形成される。例えば、各空芯インダクタ配線221D,222Dの形成位置に、シード層26Dが形成される。当該シード層26Dが形成されると、フォトリソグラフィによって保護膜が形成される。当該保護膜は、各空芯インダクタ配線221D,222Dの形成位置、及び、各引き出し配線54D,55Dの形成位置に開口する配線パターンを有している。そして、例えば電解めっきによって、配線パターン内に導電性材料が供給される。この際、第4製造用絶縁層140Dの貫通孔141内に導電性材料を供給するためにビアフィリングめっきも行われることがある。これにより、各引き出し配線54D,55D、及び、空芯インダクタ配線221D,222Dが形成される。電解めっきにおいて硫酸銅水溶液を用いた場合、各引き出し配線54D,55D、及び、空芯インダクタ配線221D,222Dには微少の硫黄が含まれることになる。なお、ビアフィリングめっきが行われた場合、引き出し配線55Dには、図39に示すように凹み55bが形成されることがある。
続いて、図40に示すように、引き出し配線54Dの接続部分54c、及び、引き出し配線55Dの接続部分55cが形成される。接続部分54c,55cは、磁芯外部端子51D,52Dに接続されている部分である。例えば、フォトリソグラフィによって各接続部分54c,55cが形成される。すなわち、フォトリソグラフィによって形成される保護膜には、接続部分54c,55cを形成するための配線パターンが形成される。そして、配線パターンに導電性材料を供給することにより、接続部分54c,55cが形成される。このとき、硫酸銅水溶液を用いた電解めっきを行うと、各接続部分54c,55cには、微少の硫黄が含まれることになる。
なお、各接続部分54c,55cを形成する際には、空芯コイル201D,202Dの垂直配線29も形成される。
各引き出し配線54D,55Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図41に示すように第5製造用絶縁層150Dが第4製造用絶縁層140D上に形成される。第5製造用絶縁層150Dは、絶縁部62Dを構成する。例えば、絶縁材料を第4製造用絶縁層140D上に塗布することにより、第5製造用絶縁層150Dを形成できる。このとき、各引き出し配線54D,55Dが第5製造用絶縁層150Dに被覆された場合、第5製造用絶縁層150Dの表面を研削することにより、各引き出し配線54D,55Dの端面を露出させればよい。
このように第2製造用絶縁層110D、すなわち絶縁部62Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、研削によって、図42に示すように基板100及び第1製造用絶縁層105Dが除去される。
除去が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、磁性シート145Dを、図43における下方から押し付けることにより、第2製造用磁性層146Dが形成される。この際、図中上下方向に複数の磁性シート145Dを積層することにより、第2製造用磁性層146Dを形成してもよい。すなわち、本例では、第1製造用磁性層136Dと、第2製造用磁性層146Dとにより、磁性部61Dが形成される。
磁性部61Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、熱硬化によって、磁性部61Dと絶縁部62Dとが一体化される。各本体21,411,412が一体化されると、次の工程が開始される。当該工程では、図44に示すように表層16Dが形成される。磁性部61Dの図44における下面に絶縁材料を塗布することにより、表層16Dが形成される。
表層16Dの形成が完了すると、次の工程が開始される。当該工程では、図45に示すように各外部端子301D,311D、302D,312D,51D,52Dが形成される。これにより、インダクタ部品10Dの製造方法を構成する一連の処理が終了される。
なお、上記の製造方法は、インダクタ部品10Dを1つずつ製造する場合の一例である。しかし、インダクタ部品10Dの製造方法はこれに限らない。例えば、基板100上に複数のインダクタ部品10Dとなるべき部分を行列状に配置し、外部端子301D,311D、302D,312D,51D,52Dを形成する工程の終了後においてダイシングなどによって個片化させてもよい。また、非磁性の絶縁樹脂の塗布後や磁性シートのプレス後に必要に応じて加熱などの硬化工程を行ってもよい。
(第6実施形態)
次に、インダクタ部品の第6実施形態を図46~図48に従って説明する。以下の説明においては、第5実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第5実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図46は、本実施形態のインダクタ部品10Eを示す平面図である。図47は、図46に一点鎖線で示す線LN7でインダクタ部品10Eを切断した場合の断面を示す図である。図48は、図46に一点鎖線で示す線LN8でインダクタ部品10Eを切断した場合の断面を示す図である。図46及び図47において、図中上下方向が厚み方向X2である。また、線LN7の延びる方向であって図46における左右方向を、幅方向X1とする。
インダクタ部品10Eは、1つの空芯コイル20Eと、2つの磁芯コイル401E,402Eとを一体化したアレイ型のインダクタ部品である。図46及び図47に示すように、空芯コイル20Eと磁芯コイル401Eとは、厚み方向X2において同一位置にそれぞれ配置されている。磁芯コイル402Eは、厚み方向X2において、空芯コイル20E及び磁芯コイル401Eとは異なる位置に配置されている。
空芯コイル20Eにおける、第1空芯外部端子30Eから第2空芯外部端子31Eまでの直線距離を、空芯直線距離とする。また、磁芯コイル401Eにおける、第1磁芯外部端子511Eから第2磁芯外部端子521Eまでの直線距離を、第2磁芯直線距離とし、磁芯コイル402Eにおける、第1磁芯外部端子512Eから第2磁芯外部端子522Eまでの直線距離を、第2磁芯直線距離とする。この場合、空芯直線距離、第1磁芯直線距離及び第2空芯直線距離は互いに等しい。
図47及び図48に示すように、磁性部61E内に、各磁芯コイル401E,402Eの磁芯インダクタ配線431E,432Eが配置されている。また、絶縁部62E内に、空芯コイル20Eの空芯インダクタ配線22Eが配置されている。磁性部61Eは磁性材料を含有しており、絶縁部62Eは非磁性の絶縁材料を含有している。例えば、磁性部61Eは磁性層を積層した積層体であり、絶縁部62Eは絶縁層を積層した積層体である。空芯インダクタ配線22Eの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」未満となり、磁芯インダクタ配線431Eの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」以上となり、磁芯インダクタ配線432Eの周辺領域Fにおいて磁性材料割合Raが「50%」以上となるように、磁性部61E及び絶縁部62Eがそれぞれ構成されている。これにより、インダクタ部品10Eは、各磁芯コイル401E,402E及び空芯コイル20Eを備えることができる。
なお、図46に示す線LN7は、空芯インダクタ配線22Eと電気的に接続されている第1空芯外部端子30Eと第2空芯外部端子31Eとの中間位置、磁芯インダクタ配線431Eと電気的に接続されている第1磁芯外部端子511Eと第2磁芯外部端子521Eとの中間位置、及び、磁芯インダクタ配線432Eと電気的に接続されている第1磁芯外部端子512Eと第2磁芯外部端子522Eとの中間位置を通過するように設定された仮想直線である。また、線LN8は、第1磁芯外部端子512Eと第2磁芯外部端子522Eとを切断できる位置に設定された仮想直線である。
磁芯インダクタ配線432Eでは、その配線本体462Eは、上面視すると、径方向外側の第1端部442Eから径方向内側の第2端部452Eに向かって図中反時計回りに渦巻状に巻回されている。すなわち、磁芯インダクタ配線432Eのターン数は「1.0ターン」以上である。一方、磁芯インダクタ配線431Eのターン数、及び、空芯インダクタ配線22Eのターン数は、「1.0」ターン未満である。つまり、空芯インダクタ配線22Eのターン数は、磁芯インダクタ配線432Eのターン数よりも少ない。
本実施形態によれば、上記第5実施形態と同等の効果を得ることができる。
(第7実施形態)
次に、インダクタ部品の第7実施形態を図49~図51に従って説明する。以下の説明においては、第5実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第5実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図49は、本実施形態のインダクタ部品10Fを示す平面図である。図50は、図49に一点鎖線で示す線LN9でインダクタ部品10Fを切断した場合の断面を示す図である。図51は、図49に一点鎖線で示す線LN10でインダクタ部品10Fを切断した場合の断面を示す図である。
インダクタ部品10Fは、複数の磁芯コイル401F,402Fと、1つの空芯コイル20Fとを一体化したアレイ型のインダクタ部品である。図50及び図51に示すように、各磁芯コイル401F,402Fと、空芯コイル20Fとは、厚み方向X2で異なる位置にそれぞれ配置されている。本例では、図中上側である厚み方向X2における第1側に各磁芯コイル401F,402Fが位置し、図中下側である厚み方向X2における第2側に空芯コイル20Fが位置している。
本例では、磁性部61F及び絶縁部62Fのうち、絶縁部62Fは、厚み方向X2における第2側(図50及び図51における下側)に位置する。磁性部61Fは、厚み方向X2における第1側(図50及び図51における上側)に位置する。そのため、空芯コイル20Fの空芯インダクタ配線22Fは、引き出し配線32Fを介して空芯外部端子30F,31Fと電気的に接続されている。
なお、磁性部61Fは、厚み方向X2に積層された複数の磁性層を有している。各磁性層のうち、図50及び図51に破線で示す層は、他の磁性層よりも磁性粉(磁性材料)の含有率の少ない低含有率磁性層61Aである。低含有率磁性層61Aの厚み方向X2における寸法は非常に小さいため、図50及び図51では低含有率磁性層61Aは破線で示されている。本例では、低含有率磁性層61Aの底面(図中下面)は、各磁芯インダクタ配線431F,432Fの底面(図中下面)と同一平面上に位置している。そのため、低含有率磁性層61Aは、各磁芯インダクタ配線431F,432Fと接触している。なお、低含有率磁性層61Aの底面とは、低含有率磁性層61Aの両主面のうち、第2主面12の近くに位置する主面である。磁芯インダクタ配線431F,432Fの底面とは、第2主面12の近くに位置する主面である。
ここでいう他の磁性層よりも磁性粉の含有率が少ないとは、他の磁性層における磁性粉の含有率の半分以下であることをいう。磁性分の含有率とは、磁性層の体積のうち、磁性粉が占める部分の比率である。
なお、図49に示す線LN9は、磁芯インダクタ配線431Fと電気的に接続されている第1磁芯外部端子511Fと第2磁芯外部端子521Fとの中間位置、磁芯インダクタ配線432Fと電気的に接続されている第1磁芯外部端子512Fと第2磁芯外部端子522Fとの中間位置、及び、空芯インダクタ配線22Fと電気的に接続されている第1空芯外部端子30Fと第2空芯外部端子31Fとの中間位置を切断できる位置に設定された仮想直線である。また、線LN10は、第1空芯外部端子30Fと第2空芯外部端子31Fとを切断できる位置に設定された仮想直線である。
本実施形態によれば、上記第5実施形態と同等の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(7-1)磁性部61Fは、複数の磁性層を積層した積層体である。そして、各磁性層のうち、一つの磁性層は、他の磁性層と比較して磁性粉の含有率の低い低含有率磁性層61Aである。このように低含有率磁性層61Aを設けることにより、低含有率磁性層61Aを磁性部61Fが設けていない場合と比較し、磁気飽和特性を向上できる。すなわち、各磁芯コイル401F,402Fにおいて磁気飽和が発生しにくくできる。
(変更例)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第7実施形態において、磁性部61F内で低含有率磁性層61Aが磁芯インダクタ配線に接触しているのであれば、図50における磁芯インダクタ配線の下面以外の部分に低含有率磁性層61Aが接触していてもよい。
・上記第7実施形態において、磁性部61Fが低含有率磁性層61Aを含む複数の磁性層を積層したものであるのであれば、磁性部61F内で低含有率磁性層61Aが磁芯インダクタ配線に接触していなくてもよい。
・上記第7実施形態において、磁性部61Fを構成する積層体は、低含有率磁性層61Aを含んでいなくてもよい。
・上記第5実施形態、第6実施形態及び第7実施形態において、各インダクタ配線のうち、厚み方向X2における第2主面12側に位置するインダクタ配線に電気的に接続されている外部端子は、第1主面11ではなく第2主面12に露出させるようにしてもよい。
・上記各実施形態において、磁芯コイルの磁芯本体内には、磁芯インダクタ配線に接触する絶縁層や絶縁膜を設けなくてもよい。
・上記各実施形態において、表層を設けなくてもよい。
・上記第5実施形態において、各空芯コイル201D,202Dのうち、少なくとも一方の空芯コイルは、空芯インダクタ配線のターン数が「1.0ターン」以上となる構成であってもよい。ただし、当該空芯コイルの空芯インダクタ配線のターン数は、磁芯コイル40Dの磁芯インダクタ配線43Dのターン数未満であることが好ましい。
・上記第6実施形態において、空芯コイル20Eは、空芯インダクタ配線22Eのターン数が「1.0ターン」以上となる構成であってもよい。ただし、空芯インダクタ配線22Eのターン数は、磁芯コイル402Eの磁芯インダクタ配線432Eのターン数未満であることが好ましい。
・インダクタ配線は、厚み方向X2において互いに異なる位置に配置される複数の配線部を有する構成であってもよい。図52には、厚み方向X2において互いに異なる位置に配置される2つの配線部71,72を有するインダクタ配線70の一例が図示されている。インダクタ配線70は、「1.0ターン」以上のターン数を有する第1配線部71と、「1.0ターン」以上のターン数を有する第2配線部72と、第1配線部71と第2配線部72とを繋ぐ連結配線部73とを有している。なお、第1配線部71のターン数は、第2配線部72のターン数と同じであってもよいし、第2配線部72のターン数と異なっていてもよい。
この場合、インダクタ配線70に対する周辺領域Fに全てのインダクタ配線を除いた部分のうち、磁性材料が占める割合である磁性材料割合Raが「50%」以上である場合、インダクタ配線70を有するインダクタは、磁芯コイルである。一方、磁性材料割合Raが「50%」未満である場合、インダクタ配線70を有するインダクタは、空芯コイルである。
ここで、図52を参照し、複数の配線部71,72を有するインダクタ配線70に対応する周辺領域Fの定義について説明する。すなわち、図52に示すような断面において、インダクタ配線70のうち、最も内側に位置する部分の内側の端から最も外側に位置する部分の外側の端までの距離を、インダクタ配線70の配線幅Wa2とする。また、当該断面において、インダクタ配線70のうち、図中上側の端から図中下側の端までの距離を、インダクタ配線70の配線厚みHa2とする。この場合、周辺領域Fを区画する第1直線B1、第2直線B2、第3直線B3及び第4直線B4は、以下のように設定すればよい。
・第1直線B1は、インダクタ配線70のうち、最も外側に位置する部分の外側の端から幅方向X1においてインダクタ配線70から配線幅Wa2だけ離れている部分を通過する直線である。
・第2直線B2は、インダクタ配線70のうち、最も内側に位置する部分の内側の端から幅方向X1においてインダクタ配線70から配線幅Wa2だけ離れている部分を通過する直線である。
・第3直線B3は、インダクタ配線70の厚み方向X2における第1端(図中上端)から厚み方向X2において配線厚みHa2だけ離れている部分を通過する線である。
・第4直線B4は、インダクタ配線70の厚み方向X2における第2端(図中下端)から厚み方向X2において配線厚みHa2だけ離れている部分を通過する線である。
・上記第7実施形態において、各磁芯コイル401F,402Fのうち、少なくとも一方の磁芯コイルは、磁芯インダクタ配線のターン数が「1.0ターン」以上となる構成であってもよい。ただし、当該磁芯コイルの磁芯インダクタ配線のターン数は、空芯コイル20Fの空芯インダクタ配線22Fのターン数未満であることが好ましい。
・上記各実施形態では、磁芯コイルにおける第1磁芯外部端子から第2磁芯外部端子までの直線距離を、空芯コイルにおける第1空芯外部端子から第2空芯外部端子までの直線距離と同じとしているが、これに限らない。例えば、磁芯コイルにおける第1磁芯外部端子から第2磁芯外部端子までの直線距離を、空芯コイルにおける第1空芯外部端子から第2空芯外部端子までの直線距離と相違させてもよい。
・上記各実施形態において、各インダクタ配線の何れにおいても線路長を同じとしてもよい。
・上記各実施形態において、各インダクタ配線の何れにおいても配線本体の断面の面積を同じとしてもよい。
・上記各実施形態において、磁芯インダクタ配線は、空芯インダクタ配線が含有しない導電性材料を含有するものであってもよい。
・上記各実施形態において、磁芯コイルの直流電気抵抗を、空芯コイルの直流電気抵抗と同じとしてもよい。
・上記第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及び第4実施形態において、インダクタ部品は、空芯コイルの数が磁芯コイルの数よりも多い構成であってもよい。また、インダクタ部品は、空芯コイルの数が磁芯コイルの数と同じとなる構成であってもよい。
・上記第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及び第4実施形態において、インダクタ部品は、2つの磁芯コイルの間に空芯コイルが配置される構成であってもよい。
・上記各実施形態において、インダクタ部品は、磁芯コイルと空芯コイルとの双方を備える構成であれば、磁芯コイルの数と空芯コイルの数との合計が「2」となるものであってもよい。また、インダクタ部品は、磁芯コイルの数と空芯コイルの数との双方を備える構成であれば、磁芯コイルの数と空芯コイルの数との合計が「4」以上となるものであってもよい。
・インダクタ部品が備える磁芯コイルは、磁性層の内部に絶縁層が設けられている構成であってもよい。ただし、この場合であっても、磁芯インダクタ配線の周辺領域における磁性材料割合Raは「50%」以上である。
・上記第3実施形態において、インダクタ部品は、空芯コイル20Bが第2磁性層42bの直上に配置されている構成であってもよい。ただし、空芯コイル20Bにおいて、空芯インダクタ配線の周辺領域における磁性材料割合Raは「50%」未満である。
・上記インダクタ部品を搭載するDCDCコンバータは、上記各実施形態で説明したDCDCコンバータ80とは別の構成であってもよい。DCDCコンバータは、低負荷時には磁芯コイルに電流を流し、高負荷時には空芯コイルに電流を流す方式のものに限らず、例えば、負荷電流が小さい負荷と、最大負荷電流が比較的大きい負荷の2ラインに電流を流すDCDCコンバータであってもよい。このようなDCDCコンバータにあっては、負荷電流が小さい負荷側には磁芯コイルに電流を流し、最大負荷電流が大きい負荷側には空芯コイルに電流を流す方式のものでもよい。また、DCDCコンバータは、マルチフェーズ方式のDCDCコンバータであってもよい。
・上記インダクタ部品は、DCDCコンバータ80以外の他の電子機器に搭載してもよい。
・インダクタ部品は、セミアディティブ法を利用しない他の製造方法で製造したものであってもよい。例えば、インダクタ部品は、シート積層工法、印刷積層工法などを用いて製造したものであってもよい。インダクタ配線は、スパッタリング、蒸着などの薄膜法、印刷・塗布などの厚膜法、フルアディティブ、サブトラクティブなどのめっき工法で形成したものであってもよい。
10,10A~10F…インダクタ部品
11…第1主面
12…第2主面
16,16D…表層
20,20A~20C,201D,202D,20E,20F…空芯コイル
21,21B,21C…空芯本体
21a…主面
22,22C,221D,222D,22E,22F…空芯インダクタ配線
30,301D,302D,30E,30F…第1空芯外部端子
31,311D,312D,31E,31F…第2空芯外部端子
32F…引き出し配線
401,402,401A~401C,402A~402C,40D,401E,402E,401F,402F…磁芯コイル
411,411B,411C,412,412B,412C…磁芯本体
411a,412a…主面
431,432,431C,432C,43D,431E,432E,431F,432F…磁芯インダクタ配線
511,512,51D,511E,512E,511F,512F…第1磁芯外部端子
521,522,52D,521E,522E,521F,522F…第2磁芯外部端子
54D…第1引き出し配線
55D…第2引き出し配線
561,562…磁芯外部端子
61A…低含有率磁性層
70…インダクタ配線
80…DCDCコンバータ
82…スイッチング回路
82a~82c…スイッチング素子

Claims (25)

  1. 電流が入力されると磁界を発生させるインダクタ部品であって、
    非磁性材料を含む空芯本体と、前記空芯本体内に設けられ、且つ所定平面で延びている空芯インダクタ配線と、前記空芯インダクタ配線の第1端部と電気的に接続されている第1空芯外部端子と、前記空芯インダクタ配線の第2端部と電気的に接続されている第2空芯外部端子と、を有する空芯コイルと、
    磁性材料を含む磁芯本体と、前記磁芯本体内に設けられ、且つ前記所定平面と平行に延びている磁芯インダクタ配線と、前記磁芯インダクタ配線の第1端部と電気的に接続されている第1磁芯外部端子と、前記磁芯インダクタ配線の第2端部と電気的に接続されている第2磁芯外部端子と、を有する磁芯コイルと、を備え、
    前記第1空芯外部端子、前記第2空芯外部端子、前記第1磁芯外部端子及び前記第2磁芯外部端子は、第1主面からそれぞれ露出し、
    前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の延びる方向と直交する方向に前記インダクタ部品を切断した所定断面において、前記所定平面と平行な方向を幅方向、前記所定平面と垂直な方向を厚み方向とし、前記所定断面における前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向の寸法を配線幅とし、前記所定断面における前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向の寸法を配線厚みとし、
    前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向における第1端から当該幅方向において前記配線幅だけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記厚み方向に延びる仮想直線を、第1直線とし、
    前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記幅方向における第2端から当該幅方向において前記配線幅だけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記厚み方向に延びる仮想直線を、第2直線とし、
    前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向における第1端から当該厚み方向において前記配線厚みだけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記幅方向に延びる仮想直線を、第3直線とし、
    前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の前記厚み方向における第2端から当該厚み方向において前記配線厚みだけ離れている部分を通過する線であり、且つ前記幅方向に延びる仮想直線を、第4直線とし、
    前記所定断面において、前記第1直線と、前記第2直線と、前記第3直線と、前記第4直線と、によって囲まれた領域から配線部分を除いた部分を前記空芯インダクタ配線又は前記磁芯インダクタ配線の周辺領域とした場合、
    前記第1空芯外部端子と前記第2空芯外部端子との中間位置を含む前記所定断面において、前記空芯インダクタ配線の前記周辺領域における磁性材料が占める割合である磁性材料割合が「50%」未満となり、
    前記第1磁芯外部端子と前記第2磁芯外部端子との中間位置を含む前記所定断面において、前記磁芯インダクタ配線の前記周辺領域における前記磁性材料割合が「50%」以上となり、
    前記空芯本体と前記磁芯本体とが一体化されている
    インダクタ部品。
  2. 前記空芯インダクタ配線の前記第1端部を含む前記所定断面、及び、当該空芯インダクタ配線の前記第2端部を含む前記所定断面の各々において、当該空芯インダクタ配線の前記周辺領域における前記磁性材料割合が「50%」未満となり、
    前記磁芯インダクタ配線の前記第1端部を含む前記所定断面、及び、当該磁芯インダクタ配線の前記第2端部を含む前記所定断面の各々において、当該磁芯インダクタ配線の前記周辺領域における前記磁性材料割合が「50%」以上となる
    請求項1に記載のインダクタ部品。
  3. 前記磁芯コイルでは、前記磁芯インダクタ配線に入力される電流の周波数が「1MHz」以上且つ「50MHz」以下である場合における実効透磁率が「3」以上となる
    請求項2に記載のインダクタ部品。
  4. 前記磁芯コイルのインダクタンスは、当該磁芯コイルが磁気飽和していないときには前記空芯コイルのインダクタンスよりも大きく、当該磁芯コイルが磁気飽和しているときには前記空芯コイルのインダクタンスよりも小さい
    請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  5. 前記空芯コイルの直流電気抵抗は、前記磁芯コイルの直流電気抵抗よりも低い
    請求項4に記載のインダクタ部品。
  6. 前記空芯インダクタ配線の前記所定断面に含まれる当該空芯インダクタ配線の面積は、前記磁芯インダクタ配線の前記所定断面に含まれる当該磁芯インダクタ配線の面積よりも広い
    請求項5に記載のインダクタ部品。
  7. 前記磁芯インダクタ配線の線路長は、前記空芯インダクタ配線の線路長よりも長い
    請求項5又は請求項6に記載のインダクタ部品。
  8. 前記空芯コイルとして、第1空芯コイルと、第2空芯コイルと、を備え、
    前記第1空芯コイルの直流電気抵抗は、前記第2空芯コイルの直流電気抵抗よりも低い
    請求項1~請求項7のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  9. 前記磁芯コイルとして、第1磁芯コイルと、第2磁芯コイルと、を備え、
    前記第1磁芯コイルのインダクタンスは、前記第2磁芯コイルのインダクタンスよりも大きい
    請求項1~請求項7のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  10. 前記磁芯コイルとして、第1磁芯コイルと、第2磁芯コイルと、を備え、
    前記第1磁芯コイルの前記磁芯本体は、前記第2磁芯コイルの前記磁芯本体が含有する磁性材料とは異なる磁性材料を含有する
    請求項1~請求項9のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  11. 前記磁芯コイルとして、第1磁芯コイルと、第2磁芯コイルと、を備え、
    前記第1磁芯コイルの前記磁芯本体の体積は、前記第2磁芯コイルの前記磁芯本体の体積よりも大きい
    請求項1~請求項9のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  12. 前記第1空芯外部端子から前記第2空芯外部端子までの直線距離は、前記第1磁芯外部端子から前記第2磁芯外部端子までの直線距離と同じである
    請求項1~請求項11のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  13. 前記所定平面は、前記第1主面と平行である
    請求項1~請求項12のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  14. 前記第1主面に沿う方向に前記空芯本体及び前記磁芯本体が並んでおり、
    前記インダクタ部品は、前記空芯本体の主面と前記磁芯本体の主面との双方を被覆する絶縁性の表層を備え、
    前記表層が、前記第1主面を含む
    請求項12に記載のインダクタ部品。
  15. 前記インダクタ部品は、主面として、前記第1主面と、前記各インダクタ配線を挟んで前記第1主面の反対側に位置する第2主面と、を有しており、
    前記空芯コイルは、前記空芯インダクタ配線と電気的に接続され、前記第2主面から露出する第3空芯外部端子を有する
    請求項1~請求項11のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  16. 前記インダクタ部品は、主面として、前記第1主面と、前記各インダクタ配線を挟んで前記第1主面の反対側に位置する第2主面と、を有しており、
    前記磁芯コイルは、前記磁芯インダクタ配線と電気的に接続され、前記第2主面から露出する第3磁芯外部端子を有する
    請求項1~請求項11及び請求項15のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  17. 前記空芯インダクタ配線及び前記磁芯インダクタ配線のうち、第1インダクタ配線のターン数は「1.0ターン」以上であり、第2インダクタ配線のターン数は前記第1インダクタ配線のターン数未満である
    請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  18. 前記第2インダクタ配線のターン数は、「1.0ターン」未満である
    請求項17に記載のインダクタ部品。
  19. 前記空芯コイルと前記磁芯コイルとが、前記所定平面に直交する方向に積層されている
    請求項17又は請求項18に記載のインダクタ部品。
  20. 前記磁芯本体は、前記所定平面に直交する方向に積層されている複数の磁性層を含み、
    複数の前記磁性層のうち、一つの磁性層は、他の磁性層と比較して磁性材料の含有率の低い低含有率磁性層である
    請求項17~請求項19のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  21. 前記低含有率磁性層の底面は、前記磁芯インダクタ配線の底面と同一平面上に位置する
    請求項20に記載のインダクタ部品。
  22. 前記空芯インダクタ配線及び前記磁芯インダクタ配線が前記所定平面に直交する方向に積層されているとともに、前記第1主面と前記磁芯インダクタ配線との間に前記空芯インダクタ配線が配置されており、
    前記空芯本体内には、前記磁芯インダクタ配線と前記磁芯外部端子とを電気的に接続し、且つ前記所定平面に平行に延びている引き出し配線が設けられている
    請求項17~請求項21のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  23. 前記磁芯本体内には、前記磁芯インダクタ配線に接触する絶縁層が設けられている
    請求項1~請求項22のうち何れか一項に記載のインダクタ部品。
  24. 請求項1~請求項23のうち何れか一項に記載のインダクタ部品と、
    前記空芯コイルに電気的に接続されている空芯用スイッチング素子と、
    前記磁芯コイルに電気的に接続されている磁芯用スイッチング素子と、を備える
    DCDCコンバータ。
  25. 負荷電流が所定電流以下であるときには、前記空芯用スイッチング素子がオフとなり、前記磁芯用スイッチング素子がオンとなることにより、前記磁芯コイルに電流が流れ、
    負荷電流が前記所定電流を超えるときには、前記空芯用スイッチング素子がオンとなり、前記磁芯用スイッチング素子がオフとなることにより、前記空芯コイルに電流が流れる
    請求項24に記載のDCDCコンバータ。
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