JP4809264B2

JP4809264B2 - コイル内蔵基板

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Publication number: JP4809264B2
Application number: JP2007041988A
Authority: JP
Inventors: 光太池田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008205353A

Description

本発明は、コイル導体が埋設されたフェライト磁性体層が絶縁層の内部に設けられたコイル内蔵基板に関するものである。

従来から、携帯電話機をはじめとする移動体通信機器等の電子機器には多数の電子装置が組み込まれており、電子機器の小型化が急激に進んでいるのに伴い各種電子装置も小型化や薄型化が要求されている。各種電子装置の小型化・薄型化の一例としては、従来は比較的大型のチップコイルやチップコンデンサを基板に搭載して形成されていたＬＣフィルタに、ガラスセラミックスからなる絶縁層が積層されたセラミック基板の内部にコイル導体を形成したコイル内蔵基板が用いられている。

しかしながら、携帯電話機に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータ用途のような比較的高いインダクタンスを必要とする電子装置では、磁性を持たないセラミック基板内にコイルを形成しているため、100ｎＨ程度の比較的大きなインダクタンスを得るためにはコイル導体の巻き数を多くしなければならず、小型化や薄型化を効果的に達成することができないという不具合があった。

そこで、近年では、セラミック基板の内部に高透磁率を有するフェライト磁性体層を形成し、このフェライト磁性体層にコイル導体を埋設することにより、コイルの巻き数を多くすることなくインダクタンスが100ｎＨを超えるコイルを内蔵させ、高インダクタンスのコイル内蔵基板とすることが行なわれている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

このようなコイル内蔵基板は、例えば、図10に断面図で示すように、配線層16が形成された一対の絶縁層11・11と、絶縁層11・11に挟まれて積層されるとともに内部に平面コイル導体13が埋設されたフェライト磁性体層12とによって構成されている。配線層16や平面コイル導体13には、抵抗による電気的なロスを抑えるために低抵抗のＣｕやＡｇなどの低抵抗金属を用いる必要があり、このような低抵抗金属は比較的低融点であることから、絶縁層11としてガラスセラミックスを用い、フェライト磁性体層12として低温焼成が可能なＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いて同時焼成することによって製造されている。そして、配線層16には、コイル内蔵基板を外部基板に接続するための電極パッドからＩＣ搭載用電極間に生じるインダクタンス成分を削減し、搭載するＩＣの電源ノイズを削減させるための大面積の接地導体層が形成されている。この接地導体層は、絶縁層11とフェライト磁性体層12との間に生じる、焼成収縮挙動の差や熱膨張係数の差に起因する応力を緩和して、絶縁層11とフェライト磁性体層12との接合をより強固にするために、絶縁層11とフェライト磁性体層12との間に形成されることが行なわれている。
特開平６−20839号公報特開平６−21264号公報

しかしながら、近年ＤＣ−ＤＣコンバータが電源を供給するＩＣなどは低電圧で動作するようになってきており、これに伴ってＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流が年々大きくなってきている。このためＤＣ−ＤＣコンバータ用途のコイル内蔵基板においては、平面コイル導体に低抵抗金属を用いても熱が発生しやすくなっており、この熱の影響によってＩＣが誤動作をしてしまうというおそれが高まってきている。この不具合を防止するためには、平面コイル導体のライン幅を大きくすることによってさらに抵抗を低くすることが考えられるが、これは小型化や薄型化の要求に反することになる。

本発明は上記従来の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、高周波で高インダクタンス値が得られる、例えば、小型で低背のＤＣ−ＤＣコンバータ用途のコイル内蔵基板において、平面コイル導体で発生した熱に起因してＩＣが誤動作することなく、大電流を流すことができるコイル内蔵基板を提供することにある。

本発明のコイル内蔵基板は、配線層が形成された一対の絶縁層および該一対の絶縁層に挟持されたフェライト磁性体層からなる基板と、前記フェライト磁性体層内に形成された平面コイル導体とを具備するコイル内蔵基板であって、前記平面コイル導体に直接接続さ
れ、前記フェライト磁性体層から前記基板の主面にかけて前記フェライト磁性体層および前記絶縁層を貫通する、前記フェライト磁性体層および前記絶縁層より熱伝導率の大きい伝熱用貫通絶縁体が形成され、前記基板の前記主面に前記伝熱用貫通絶縁体が接続された放熱用導体層が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のコイル内蔵基板は、上記構成において、前記平面コイル導体が複数巻きであり、隣接する外周と内周の平面コイル導体間に前記フェライト磁性体層より熱伝導率の大きい伝熱用絶縁層が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のコイル内蔵基板は、上記構成において、前記平面コイル導体が、間に前記フェライト磁性体層を介して上下に複数設けられ、前記伝熱用貫通絶縁体が、上下に位置する前記平面コイル導体間にも形成されて上下に位置する前記平面コイル導体に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明のコイル内蔵基板は、上記構成において、前記平面コイル導体が上下に複数設けられ、前記伝熱用絶縁層が、上下に位置する前記平面コイル導体間に形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のコイル内蔵基板は、上記構成において、前記伝熱用貫通絶縁体は、その横断面積が前記フェライト磁性体層側より前記基板の主面側の方が大きいことを特徴とするものである。

本発明のコイル内蔵基板によれば、平面コイル導体に直接接続され、フェライト磁性体層から基板の主面にかけてフェライト磁性体層および絶縁層を貫通する、フェライト磁性体層および絶縁層より熱伝導率の大きい伝熱用貫通絶縁体が形成され、基板の主面に伝熱用貫通絶縁体が接続された放熱用導体層が形成されていることから、平面コイル導体において発生した熱を伝熱用貫通絶縁体を介して放熱用導体層から外部へ放熱することができる。その結果、搭載したＩＣなどの電子部品が平面コイル導体から発生する熱によって誤動作してしまうことを防止することができる。

また、本発明のコイル内蔵基板によれば、上記構成において、平面コイル導体が複数巻きであり、隣接する外周と内周の平面コイル導体間にフェライト磁性体層より熱伝導率の大きい伝熱用絶縁層を形成した場合には、例えば最外周の平面コイル導体に伝熱用貫通絶縁体を接続したとしても、外周と内周の平面コイル導体間に形成された伝熱用絶縁層が、最内周の平面コイル導体において発生した熱が伝熱用貫通絶縁体に伝わるための経路となるので、より効率よく伝熱用貫通絶縁体を介して放熱することができる。

さらに、隣接する外周と内周の平面コイル導体間にフェライト磁性体層に比較して透磁率の小さい伝熱用絶縁層が存在することから、平面コイル導体に流れる電流が大きい場合であっても、磁束が隣接する外周と内周の平面コイル導体間を通過しにくいので、隣接する外周と内周の平面コイル導体間において漏れ磁束が発生しにくくなり、これにより磁気飽和が抑制され、重畳特性の低下を抑制することができる。

また、本発明のコイル内蔵基板によれば、上記構成において、平面コイル導体が、間にフェライト磁性体層を介して上下に複数設けられ、伝熱用貫通絶縁体が、上下に位置する平面コイル導体間にも形成されて上下に位置する平面コイル導体に接続されている場合には、例えば上に位置する平面コイル導体において発生した熱を間に形成した伝熱用貫通絶縁体を介して下に位置する平面コイル導体へ伝え、そして下に位置する平面コイル導体に接続されて基板の主面にかけて形成された伝熱用貫通絶縁体を介して放熱用導体層へ伝えることができるので、上下に設けられた平面コイル導体において発生した熱をより効率よく放熱用導体層を介して基板の外部へ放熱することができる。

また、本発明のコイル内蔵基板によれば、上記構成において、平面コイル導体が上下に複数設けられ、伝熱用絶縁層が、上下に位置する平面コイル導体間に形成されている場合には、伝熱用絶縁層は平面コイル導体の全域にわたって接続されることから、上に位置する平面コイル導体において発生した熱を間に形成した伝熱用絶縁層を介して下に位置する平面コイル導体へより効率よく伝えることができるので、上下に設けられた平面コイル導体において発生した熱をより効率よく伝熱用貫通絶縁体および放熱用導体層を介して基板の外部へ放熱することができる。

また、本発明のコイル内蔵基板によれば、上記構成において、伝熱用貫通絶縁体の横断面積がフェライト磁性体層側より基板の主面側の方が大きい場合には、伝熱用貫通絶縁体中におけるフェライト磁性体層側から基板の主面側へ向かう伝熱の熱抵抗がより小さいものとなるので、伝熱用貫通絶縁体に伝わった熱は、より効率よく放熱用導体層へと伝えられ、放熱用導体層を介してより効率よく外部へ放熱される。

本発明のコイル内蔵基板（以下、基板ともいう。）を、添付図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図１は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す図であり、図１（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の断面図（図１（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した縦断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図（横断面図）である。これらの図において、１は絶縁層、２はフェライト磁性体層、３は平面コイル導体、４は伝熱用貫通絶縁体、５は放熱用導体層、６は配線層である。

図１に示す例においては、配線層６として、絶縁層１の外表面（基板の上面および下面）にはＩＣ等の半導体チップやチップ部品が搭載される搭載用電極６ｂおよび外部電気回路と電気的に接続される電極パッド６ｄが形成され、絶縁層１の内部には内部配線層６ａが形成されている。そして、内部配線層６ａ，搭載用電極６ｂ，電極パッド６ｄおよび平面コイル導体３は、絶縁層１あるいはフェライト磁性体層２を貫通した貫通導体６ｃを介して互いに接続されている。

本発明のコイル内蔵基板は、配線層６が形成された一対の絶縁層１・１およびこの一対の絶縁層１・１に挟持されたフェライト磁性体層２からなる基板と、フェライト磁性体層２内に形成された平面コイル導体３とを具備するコイル内蔵基板であって、平面コイル導体３に直接接続され、フェライト磁性体層２から基板の主面にかけてフェライト磁性体層２および絶縁層１を貫通する、フェライト磁性体層２および絶縁層１より熱伝導率の大きい伝熱用貫通絶縁体４が形成され、基板の主面に伝熱用貫通絶縁体４が接続された放熱用導体層５が形成されていることを特徴とするものである。

本発明のコイル内蔵基板によれば、このような構成により、平面コイル導体３において発生した熱を伝熱用貫通絶縁体４を介して放熱用導体層５から外部へ放熱することができる。その結果、搭載用電極６ｂに搭載したＩＣなどの電子部品が平面コイル導体３から発生する熱によって誤動作してしまうことを防止することができる。伝熱用貫通絶縁体４は絶縁体であることから、平面コイル導体３に直接接続されるので、平面コイル導体３において発生した熱を放熱用導体層５へ効率よく伝えることができるとともに、平面コイル導体３の周りに発生した磁束を吸収してしまうことがないので、磁束の通過を大きく妨げることがなく、インダクタンスを大きく低下させてしまうことがない。

図２は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す図であり、図２（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の断面図（図２（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した縦断面図）、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図（横断面図）である。これらの図において、７は伝熱用絶縁層である。図２に示すように、上記構成において、平面コイル導体３が複数巻きであり、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間にフェライト磁性体層２より熱伝導率の大きい伝熱用絶縁層７が形成されていることが好ましい。この構成により、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間にフェライト磁性体層２に比較して透磁率の小さい伝熱用絶縁層７が存在することから、平面コイル導体３に流れる電流が大きい場合であっても、磁束が隣接する外周と内周の平面コイル導体３間を通過しにくいので、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間において漏れ磁束が発生しにくくなり、これにより磁気飽和が抑制され、重畳特性の低下を抑制することができる。

図３は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す図であり、図３（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の断面図（図３（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した縦断面図）、図３（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図（横断面図）である。これらの図において、４ａは上下に位置する平面コイル導体３間に形成された伝熱用貫通絶縁体である。図３に示すように、上記構成において、平面コイル導体３が、間にフェライト磁性体層２を介して上下に複数設けられ、伝熱用貫通絶縁体４ａが、上下に位置する平面コイル導体３間にも形成されて上下に位置する平面コイル導体３に接続されていることが好ましい。この場合、上下に位置する平面コイル導体３間に形成された伝熱用貫通絶縁体４ａは、これ自身がフェライト磁性体層２から基板の主面にかけてフェライト磁性体層２および絶縁層１を貫通するものではないが、その直下の伝熱用貫通絶縁体４と一体的に形成されて、伝熱用貫通絶縁体４と共に上側の平面コイル導体３から基板の主面まで伝熱する手段として機能するものである。

このような構成により、コイル内蔵基板の平面方向の大きさを大きくすることなく平面コイル導体３のインダクタンスを大きくすることができ、また、例えば上側に位置する平面コイル導体３において発生した熱を間に形成した伝熱用貫通絶縁体４ａを介して下側に位置する平面コイル導体３へ伝え、そして下に位置する平面コイル導体３に接続されて基板の主面にかけて形成された伝熱用貫通絶縁体４を介して放熱用導体層５へ伝えることができるので、上下に設けられた平面コイル導体３・３において発生した熱をより効率よく放熱用導体層５を介して基板の外部へ放熱することができる。

なお、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間にフェライト磁性体層２より熱伝導率の大きい伝熱用絶縁層７を形成し、上下に位置する平面コイル導体３間に上下に位置する平面コイル導体３に接続して伝熱用貫通絶縁体４ａを形成してもよいことはいうまでもない。

また、図４および図５に図１と同様の断面図で示すように、上記構成において、平面コイル導体３が上下に複数設けられ、伝熱用絶縁層７が、上下に位置する平面コイル導体３間に形成されていることが好ましい。この構成により、コイル内蔵基板の平面方向の大きさを大きくすることなく平面コイル導体３のインダクタンスを大きくすることができ、伝熱用絶縁層７は平面コイル導体３の全域にわたって接続されることから、上側に位置する平面コイル導体３において発生した熱を間に形成した伝熱用絶縁層７を介して下側に位置する平面コイル導体３へより効率よく伝えることができるので、上下に設けられた平面コイル導体３において発生した熱をより効率よく伝熱用貫通絶縁体４および放熱用導体層５を介して基板の外部へ放熱することができる。

また、伝熱用絶縁層７は、図４に示すように平面コイル導体３と平面視の形状が同じものであれば平面コイル導体３の全域にわたって接続されることとなり、図３に示す例における伝熱用貫通絶縁体４ａよりも伝熱経路が大きくなるので好ましいが、図５に示すように平面コイル導体３の最外周から最内周にかけて、平面コイル導体３の形成領域の全域と重なるようにするのがより好ましい。このような構成にすると、伝熱用絶縁層７による伝熱面積が大きくなるので伝熱効率がより向上するだけでなく、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間に伝熱用絶縁層７を形成しない場合でも、平面視で隣接する外周と内周の平面コイル導体３間にフェライト磁性体層２に比較して透磁率の小さい伝熱用絶縁層７が存在することとなるので、平面コイル導体３に大電流が流れたとしても、磁束が隣接する外周と内周の平面コイル導体３間を通過しにくく、隣接する外周と内周の平面コイル導体３間において漏れ磁束が発生しにくくなり、これにより磁気飽和が抑制され、重畳特性の低下を抑制することができる。また、平面コイル導体３に対して幅広の伝熱用絶縁層７となるので、コイル内蔵基板を製造する過程において、例えば伝熱用絶縁層７となる伝熱用絶縁層パターンの形成をペーストの印刷により行なう際に、形状の良好な伝熱用絶縁層パターンの形成が容易となり、また平面コイル導体パターンとの位置合わせも容易となる。

また、伝熱用絶縁層７は、さらに、平面コイル導体３の内側の部分まで、または平面コイル導体３の内側および外側の部分まで、すなわち基板内の平面方向の全域にわたって形成してもよい。このようにすると、コイル内蔵基板を製造する過程において、上記と同様の効果に加えて、平面コイル導体３となる平面コイル導体パターン形状に合わせたスクリーン製版を用意しなくてもよいという効果があり、さらに平面コイル導体パターンおよび伝熱用貫通絶縁体パターンが形成されたグリーンシートを積層する際に、平面コイル導体パターンおよび伝熱用貫通絶縁体パターンが形成された部分のいずれも形成されていない部分との段差によりグリーンシート積層体の内部に空隙が発生してしまうことを防止することができる。

なお、図６および図７に図１と同様の断面図で示すように、平面コイル導体３の隣接する外周と内周との間および上下の平面コイル導体３の間の両方に伝熱用絶縁層７を形成してもよいことはいうまでもない。

また、図６および図７に示すように、上記構成において、伝熱用貫通絶縁体４はその横断面積がフェライト磁性体層２側より基板の主面側の方が大きいことが好ましい。この構成により、伝熱用貫通絶縁体４中におけるフェライト磁性体層２側から基板の主面側へ向かう伝熱の熱抵抗がより小さいものとなるので、伝熱用貫通絶縁体４に伝わった熱は、より効率よく放熱用導体層５へと伝えられ、放熱用導体層５を介してより効率よく外部へ放熱される。

伝熱用貫通絶縁体４の横断面積は、図６に示すように段階的に大きくなってもよく、図７に示すように段差なしにフェライト磁性体２から基板の主面にかけて連続的に徐々に大きくなるものであってもよい。段階的に大きくなる場合は、図６に示すような１段ではなく複数段であってもよく、連続的に大きくなる場合はフェライト磁性体２から基板の主面にかけての途中から大きくなるものであってもよい。

伝熱用貫通絶縁体４・４ａの横断面形状は、図１〜７に示したような円形だけでなく、三角形や四角形またはそれ以上の多角形および楕円形状等であってもよく、特に制限はない。図８に図１と同様の断面図で示すように、伝熱用貫通絶縁体４・４ａの横断面形状を、平面コイル導体３の内側の領域の中心に向かって細長い形状とし、１つの伝熱用貫通絶縁体４・４ａが平面コイル導体３の内周から外周にかけて接続されるようにしてもよい。このような形状とすると、複数の伝熱用貫通絶縁体４・４ａを平面コイル導体３に合わせて外側から内側にかけて１列に並べた場合と比較して、磁束の通過を妨げることなく横断面積を大きくすることができるので、より効率よく放熱することができる。

本発明のコイル内蔵基板を作製する場合に、矩形状のコイル内蔵基板を縦横に複数列配置して、いわゆる多数個取り配線基板の形態にして多数のコイル内蔵基板を効率よく容易に作製しようとする場合は、平面コイル導体３は平面視で最外周がフェライト磁性体層２の形状（基板の外形）に沿った矩形状で形成されるのが好ましい。このようにすることで、コイル内蔵基板の外寸を変えずに平面コイル導体３の長さを最大限長く形成することができるため、平面コイル導体３の長さに比例するインダクタンス値を大きいものとすることができる。

このように平面コイル導体３が矩形状の基板の外形に沿って矩形状に形成される場合は、伝熱用貫通絶縁体４・４ａは平面コイル導体３の角部に接続するように配置されることが好ましい。角部における磁束密度は他の領域に比較して粗となるので、この部分に形成された伝熱用貫通絶縁体４・４ａによって磁束の通過領域を減少させることの影響は小さくてすむ。また、平面コイル導体３の内側の領域において角部の温度が高くなりやすいので、より効率よく放熱することができる。また、このようなことから、図９に図１と同様の断面図で示すように、平面コイル導体３の角部に接続される伝熱用貫通絶縁体４・４ａの横断面積を他の部分よりも大きいものとすると、インダクタンスを低下させることなくより効率よく放熱することができるので好ましい。

また、平面コイル導体３が矩形状の基板の外形に沿って矩形状に形成される場合は、図１（ｂ）または図２（ｂ）に示すように、矩形状の平面コイル導体３の角部を、複数の屈曲部を有する形状または曲線状に曲がっている形状とすると、平面コイル導体３と絶縁層１に形成された接地導体層等の配線層６とが対向する面積が小さくなり、平面コイル導体３と配線層６との間のキャパシタンスが小さくなることで、より高周波まで安定したインダクタンス値が得られ、また、平面コイル導体３の角部が電流の集中しにくい形状となることで電界の集中が低減し、平面コイル導体３からのノイズ放射を削減することができるので好ましい。

平面コイル導体３のフェライト磁性体層２内の基板の厚み方向の位置については、平面コイル導体３と絶縁層１との間のフェライト磁性体層２の厚みが、平面コイル導体３の周りに発生する磁束が通過するのに必要な厚みがあるような位置であればよい。平面コイル導体３の寸法、平面コイル導体３に流れる電流の周波数や電流値、あるいはフェライト磁性体層２の透磁率により異なるが、例えば、フェライト磁性体層２の透磁率が500の場合は、平面コイル導体３と絶縁層１との間のフェライト磁性体層２の厚みを0.1ｍｍ以上とすればよい。また、平面コイル導体３を上下に複数設ける場合の、上下の平面コイル導体３間の距離は、上下の平面コイル導体３間で絶縁が保たれる距離であればよく、フェライト磁性体層２や伝熱用貫通絶縁体４または伝熱用絶縁層７の材料により異なるが、50μｍ程度以上あればよい。

放熱用導体層５は、図１〜図９に示すように、基板の主面に形成されて伝熱用貫通絶縁体４が接続される。その大きさや形状は特に制限されるものではなく、複数の伝熱用貫通絶縁体４のそれぞれに、あるいは平面コイル導体３の内周から外周に合せて１列に並んだ複数の伝熱用貫通絶縁体４毎に対応するように複数設けてもよいが、放熱面積を大きくしてより効率よく放熱できるように、基板の主面（下面）に形成された電極パッド６ｄ等に接続しないようにできるだけ大きくするのが好ましい。例えば、図９（ａ）に示すように平面コイル導体３の形成領域に対応した環状のものを設けてもよいし、図１（ａ）〜図８（ａ）に示すように、基板の主面（下面）に形成された電極パッド６ｄ等に接続しないように基板の主面（下面）全体にかけて形成してもよい。

また、放熱用導体層５は、基板の主面上の電子部品の搭載位置から十分な距離があり、伝熱用貫通導体４および放熱用導体層５から電子部品へ熱が伝わることがない場合には、電子部品が搭載される側の主面（上面）上に形成してもよい。

また、コイル内蔵基板を外部回路基板に実装する際には、電極パッド６ｄだけでなく放熱用導体層５も外部回路基板上の接続パッドと半田等の接合材を用いて接合すると、熱容量の大きい外部回路基板へ伝熱して放熱することにより放熱効率を向上させることができ、また外部回路基板との接合面積が大きくなり、接合強度および実装信頼性も向上させることができるので好ましい。

また、放熱用導体層５は、その厚みを配線層６や平面コイル導体３に比較して厚くすることで、放熱性をより向上させることができる。これには、配線層６や平面コイル導体３の厚みが通常10μｍ程度で形成されるのに対して、より厚く、例えば20μｍ以上の厚みにするとよい。

さらに、放熱用導体層５は、その表面粗さを搭載用電極６ｂや電極パッド６ｄに比較して大きくすることで、表面積を大きくして放熱性を向上させることができる。例えば、搭載用電極６ｂや電極パッド６ｄの表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が通常１〜５μｍ程度であるのに対して、20μｍ程度以上の表面粗さに、またはそれ以上のレベルの凹凸のある形状するとよい。

絶縁層１は、その表面や内部に形成される配線層６や絶縁層１に挟持されて形成されるフェライト磁性体層２および平面コイル導体３とともに800〜1000℃の温度で同時焼成された絶縁体粉末の焼結体から成るものであり、配線層６のインダクタンスが高くなることを抑制するという観点からは、非磁性フェライトやガラスセラミックス等の非磁性絶縁体から成るものが好ましい。絶縁層１は、絶縁体粉末および有機バインダーを主成分とする絶縁層１用グリーンシートを製作し、この絶縁層１用グリーンシートを必要な配線展開ができるだけの枚数積層した後、800〜1000℃の温度で焼成することにより作製される。

絶縁層１が非磁性フェライトから成る場合は、Ｚｎ系フェライトやＣｕ系フェライトを用いればよい。中でも、Ｘ−Ｆｅ_２Ｏ_４（ＸはＣｕ，Ｚｎ）として示される正スピネル構造の固溶体であるＣｕ−Ｚｎ系フェライトが好適である。

Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの場合であれば、その組成比は焼結体としてＦｅ_２Ｏ_３を50〜70質量％，ＣｕＯを５〜20質量％，ＺｎＯを20〜35質量％とすると、1000℃以下の低温で焼結密度5.0ｇ／ｃｍ^３以上の高密度焼成が可能であり、かつ、焼成後の非磁性フェライト層は低温度域でも非磁性であるので好ましい。Ｆｅ_２Ｏ_３はフェライトの主成分であり、その割合が50質量％未満であると磁性が発生する傾向があり、70質量％より多いと焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向がある。ＣｕＯは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、ＣｕＯが低温で液相を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに800〜1000℃の低温で焼成することができる。このことから、その割合が５質量％未満であると、配線層６と同時に800〜1000℃で焼成を行なうと焼結密度が不十分になり、機械強度が不足する傾向があり、20質量％より多いとキュリー温度が上がり、低温領域で磁性が発生する傾向がある。ＺｎＯは非磁性フェライトを非磁性にするために重要な要素であり、その割合が20質量％未満であると焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向があり、35質量％より多いと磁性が発生する傾向がある。

また、絶縁層１が非磁性フェライトから成る場合は、非磁性フェライトの粉末に軟化点の低いガラスを加えて低温焼成したものであってもよい。このときのガラスとしては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１及びＭ^２は同じまたは異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１及びＭ^２は上記と同じである），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等を用いることができ、ガラスの軟化点が600℃以下であることがフェライトの焼結を阻害しないうえで望ましい。

絶縁層１がガラスセラミックスから成る場合は、絶縁体粉末は上記のようなガラスの粉末とフィラー粉末との混合物の焼結体から成り、フィラー粉末としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等のセラミック粉末が挙げられる。

配線層６は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金等の低抵抗金属の粉末の焼結体であるメタライズ金属からなるものであり、絶縁層１用グリーンシートに配線層６用導体ペーストを印刷することにより配線パターンを形成しておき、絶縁層１用グリーンシートと同時焼成することにより形成される。

フェライト磁性体層２は、強磁性フェライトであるＮｉ−Ｚｎ系フェライト，Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト，Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト，Ｎｉ−Ｃｏ系フェライト等の磁性フェライト粉末の焼結体であるが、Ｘ−Ｆｅ_２Ｏ_４（ＸはＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎ）として示される逆スピネル構造の固溶体であるＮｉ−Ｚｎ系フェライトが高周波帯域で十分に高い透磁率を得るのに好ましい。

Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの場合であれば、その組成比は焼結体としてＦｅ_２Ｏ_３を63〜73質量％，ＣｕＯを５〜10質量％，ＮｉＯを５〜12質量％，ＺｎＯを10〜23質量％とすると、1000℃以下の低温で焼結密度5.0ｇ／ｃｍ^３以上の高密度焼成が可能であり、かつ高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるので好ましい。Ｆｅ_２Ｏ_３はフェライトの主成分であり、その割合が63質量％未満であると十分な透磁率が得られない傾向があり、73質量％より多いと焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向がある。ＣｕＯは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、ＣｕＯが低温で液相を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに800〜1000℃の低温で焼成することができる。このことから、その割合が５質量％未満であると、配線層６や平面コイル導体３と同時に800〜1000℃で焼成を行なうと焼結密度が不十分になり、機械強度が不足する傾向があり、10質量％より多いと、磁気特性の低いＣｕＦｅ_２Ｏ_４の割合が多くなるため磁気特性を損ないやすくなる傾向がある。ＮｉＯはフェライト磁性体層２の高周波域における透磁率を確保するために含有させる。ＮｉＦｅ_２Ｏ_４は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起こさず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低いという特性をもつため、５質量％未満であると10ＭＨｚ乃至それ以上の高周波域での透磁率が低下する傾向があり、12質量％より多いと初期透磁率が低下する傾向にある。ＺｎＯはフェライト磁性体層２の透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト組成のうち10質量％未満であると透磁率が低くなり、逆に23質量％より多くても磁気特性が悪くなる傾向がある。

フェライト磁性体層２は、絶縁層１に用いられる絶縁層用グリーンシートと同様の手法で形成されたフェライト磁性体層２用グリーンシートを用いることで作製される。

平面コイル導体３は、配線層６と同様に金属粉末の焼結体であるメタライズ金属層からなるものであり、フェライト磁性体層２用グリーンシートの表面に平面コイル導体３用導体ペーストを印刷することにより平面コイル導体パターンを形成し、さらにその上にフェライト磁性体層２用グリーンシートを積層して同時焼成することにより、フェライト磁性体層２に埋設されて形成される。平面コイル導体３が上下に複数重ねて形成される場合は、平面コイル導体パターンおよび貫通導体パターンが形成されたフェライト磁性体層２用グリーンシートを複数積層した上にさらにフェライト磁性体層２用グリーンシートを積層すればよい。

平面コイル導体３の作製に用いられる金属粉末は、配線層６と同様のＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金等の低抵抗金属の粉末を用いる。これにより、平面コイル導体３の電気抵抗が小さくなり、平面コイル導体３の発熱そのものを抑えることができる。

伝熱用貫通絶縁体４・４ａおよび伝熱用絶縁層７は、絶縁層１やフェライト磁性体層２および平面コイル導体３や配線層６とともに800〜1000℃の温度で同時焼成された絶縁体
粉末の焼結体から成るものであり、フェライト磁性体層２より熱伝導率の大きいものである。伝熱用絶縁層７については、フェライト磁性体層２より熱伝導率が大きいものであれば、絶縁層１と同じものを用いてもよい。フェライト磁性体層２の熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるので、伝熱用貫通絶縁体４・４ａおよび伝熱用絶縁層７の熱伝導率は６Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上のものであれば、平面コイル導体３で発生した熱が伝熱用絶縁層７内をより伝熱しやすくなるので好ましい。

伝熱用貫通絶縁体４・４ａは、配線層６となる配線パターンや平面コイル導体３となる平面コイル導体パターンの形成に先立ってフェライト磁性体層２用グリーンシートや絶縁層１用グリーンシートにパンチング加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、この貫通孔に印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストを充填することで伝熱用貫通絶縁体パターンを形成し、フェライト磁性体層２用グリーンシートや絶縁層１用グリーンシートの表面に露出した伝熱用貫通絶縁体パターンに重ねてフェライト磁性体層２用グリーンシート上や絶縁層１用グリーンシート上に平面コイル導体パターンや配線パターンを形成して、絶縁層１用およびフェライト磁性体層２用グリーンシートとともに800〜1000℃の温度で焼成することにより作製される。

図６に示すように伝熱用貫通導体７の横断面積をフェライト磁性体層２側より基板の主面側の方を大きくするには、主面側のグリーンシートに形成する貫通孔を大きいものにすればよい。また、図７に示すように段差なしにフェライト磁性体２から基板の主面にかけて徐々に大きい形状とする場合は、上下で径の異なる貫通穴を形成すればよく、グリーンシートを打抜く金型のクリアランスを大きめにしたり、レーザの出力等を調節したりすることで可能である。

伝熱用絶縁層７は、伝熱用絶縁層７用の絶縁体粉末および有機バインダーを主成分とする伝熱用絶縁層７用グリーンシートを製作し、この伝熱用絶縁層７用グリーンシート上に平面コイル導体３となる平面コイル導体パターンを形成したり、平面コイル導体パターンが形成されたフェライト磁性体層２用グリーンシート上に積層したり、あるいは、伝熱用絶縁層７用の絶縁体粉末，有機バインダーおよび溶剤を主成分とする伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストを製作し、フェライト磁性体層２用グリーンシート上に形成された平面コイル導体パターンに接続されるように、伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して、絶縁層１用およびフェライト磁性体層２用グリーンシートとともに800〜1000℃の温度で焼成することにより作製される。

絶縁層１用グリーンシート、フェライト磁性体層２用グリーンシートまたは伝熱用絶縁層７用グリーンシートは、絶縁体粉末または磁性フェライト粉末に有機バインダー，有機溶剤，必要に応じて分散剤や可塑剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法，圧延法，カレンダーロール法，押し出し成形法等によってシート状に塗布し、乾燥して成形することにより作製される。

絶縁層１用グリーンシートに用いられる絶縁体粉末は、絶縁層１が非磁性フェライトから成る場合は、Ｆｅ_２Ｏ_３とＣｕＯやＺｎＯの粉体を所定の割合で混合して仮焼したものを粉砕し、原料粉末とすることができる。

フェライト磁性体層２用グリーンシートに用いられる強磁性フェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３とＣｕＯ，ＺｎＯ，またはＮｉＯとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末であり、平均粒径が0.1μｍ〜0.9μｍの範囲で均一であり、粒形状は球形状に近いものが望ましい。これは、平均粒径が0.1μｍより小さいと、フェライト磁性体層２用グリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が困難であり、平均粒径が0.9μｍより大きいとフェライト磁性体層２用グリーンシートの焼結温度が高くなりやすくなるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができる。例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト磁性体層２の透磁率が安定しにくい傾向がある。

有機バインダーは、従来よりセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。

グリーンシートの有機溶剤は、絶縁体粉末やフェライト粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，アルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，イソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。

グリーンシートを作製するためのスラリーは絶縁体粉末やフェライト粉末100質量部に対して有機バインダーを５〜20質量部、有機溶剤を15〜50質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより３〜100ｃｐｓの粘度となるように調製される。

伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストおよび伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストは、主成分の絶縁体粉末に有機バインダー，有機溶剤，必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミル，プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで作製される。伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストは、絶縁体粉末100質量部に対して有機バインダーを３〜15質量部、有機溶剤を10〜30質量部加えて混練することにより、印刷により絶縁ペーストの滲みやかすれ等の不具合が発生せず良好に所定形状のパターン形成ができる程度の粘度となるようにすることが望ましい。伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストは、溶剤量や有機バインダー量により、伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストに対して比較的流動性の低いペースト状に調整し、貫通孔への充填を容易にし、かつ加温硬化するようにするとよい。

伝熱用絶縁層７用グリーンシート、伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストおよび伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストの絶縁体粉末は、絶縁層１に用いるガラスの粉末およびフィラー粉末と同様のものを用いればよく、フィラー粉末として、例えばＡｌＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＣ，ＢＮ等のセラミック粉末を用いると熱伝導率のより高いものが得られるので好ましい。また、ガラス粉末としては結晶化ガラスがより高熱伝導率となるので好ましい。ＡｌＮ等の非酸化物セラミックスをフィラーとして用いると、焼成中にガラスと非酸化物セラミックフィラーとが反応し、非酸化物セラミックフィラーが分解してガスが発生することにより熱伝導率が低下してしまいやすいので、希土類元素含有珪酸系ガラスやオキシナイドガラスを用いるのが好ましい。希土類元素含有珪酸系ガラスは、ＲＥ_２Ｏ_３（希土類酸化物）を１〜30質量％，ＳｉＯ_２を10〜55質量％，Ａｌ_２Ｏ_３を３〜35質量％，ＺｎＯおよび／またはＭｇＯを５〜30質量％，Ｂ_２Ｏ_３を０〜25質量％，ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの群から選ばれる少なくとも１種をその合量で０〜50質量％の割合で含有するものであり、より具体的には例えば、Ｙ_２Ｏ_３を14質量％，ＳｉＯ_２を22質量％，Ａｌ_２Ｏ_３を５質量％，ＺｎＯを15質量％，ＭｇＯを５質量％，Ｂ_２Ｏ_３を10質量％，ＳｒＯを29質量％含有するガラス（以下、ガラスＡという）、Ｙ_２Ｏ_３を５質量％，ＳｉＯ_２を22質量％，Ａｌ_２Ｏ_３を８質量％，ＺｎＯを２質量％，ＭｇＯを18質量％，Ｂ_２Ｏ_３を18質量％，ＳｒＯを27質量％含有するガラス（以下、ガラスＢという）、Ｎｄ_２Ｏ_３を10質量％，ＳｉＯ_２を30質量％，Ａｌ_２Ｏ_３を15質量％，ＺｎＯを13質量％，ＣａＯを15質量％，ＢａＯを５質量％，Ｂ_２Ｏ_３を12質量％含有するガラス（以下、ガラスＣという）等が挙げられる。また、オキシナイドガラスは、窒素を含むガラスであり、例えばＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３とを主成分とする酸化物ガラス原料粉末を窒素雰囲気中にて300℃〜800℃の温度で２時間〜５時間処理することにより、ガラス粉末中に0.1質量％以上10質量％以下の窒素元素を含有させることができる。

伝熱用貫通絶縁体４・４ａ用および伝熱用絶縁層７の組成の例としては、ガラスＡを60質量％とＡｌＮを40質量％含むものは、900℃焼成にて8.4Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＡを50質量％とＡｌＮを50質量％含むものは、900℃焼成にて11.5Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＡを60質量％とＳｉ_３Ｎ_４を40質量％含むものは、900℃焼成にて7.2Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＡを60質量％とＡｌＮおよびＳｉ_３Ｎ_４をそれぞれ20質量％含むものは、900℃焼成にて7.5Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られる。また、ガラスＢを50質量％とＡｌＮを50質量％含むものは、950℃焼成にて8.2Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＢを30質量％とＡｌＮを70質量％含むものは、1000℃焼成にて14.5Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＢを50質量％とＳｉ_３Ｎ_４を50質量％含むものは、900℃焼成にて7.3Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られる。また、ガラスＣを60質量％とＡｌＮを40質量％含むものは、900℃焼成にて7.3Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られ、ガラスＣを60質量％とＳｉ_３Ｎ_４を40質量％含むものは、900℃焼成にて7.0Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率が得られる。

また、ＡｌＮやＳｉ_３Ｎ_４等のセラミックフィラー中に炭素や硫黄が存在すると焼成中にＣＯ，ＣＯ_２，ＳＯ，ＳＯ_２などのガスが発生し、気孔が生成されて熱伝導率の低下を招いてしまう場合があり、またセラミックフィラーの表面に酸化物層を生成させることによりガラスとの濡れ性を向上させて焼結性を向上させることができるので、セラミックフィラー粉末の表面の炭素や硫黄の除去や酸化膜の生成のためにｐＨ５〜10の水で10分〜30分の水洗あるいは５分〜10分の煮沸を行なうとよい。このような処理を行なったセラミックフィラーとオキシナイトライドガラスを用いた場合、ＡｌＮ粉末を30質量％〜60質量％とオキシナイトライドガラスを40質量％〜70質量％を含むものは、800℃〜1000℃の焼成で30Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜40Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率が得られ、Ｓｉ_３Ｎ_４粉末を30質量％〜80質量％とオキシナイトライドガラスを20質量％〜70質量％を含むものは、800℃〜1000℃の焼成で20Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜30Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率が得られる。

伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストおよび伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストの有機バインダーは、従来よりセラミックグリーンシートやセラミックペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系，アルキド系の有機バインダーがより好ましい。

伝熱用貫通絶縁体４用絶縁ペーストおよび伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストの有機溶剤は、上記した絶縁体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸等が使用可能である。

伝熱用絶縁層７を図３および図９のように形成する場合は、例えば、フェライト磁性体層２用グリーンシート上に形成された平面コイル導体パターンの隣接する外周と内周の平面コイル導体間に伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストを印刷して伝熱用絶縁層パターンを形成すればよい。平面コイル導体３と伝熱用絶縁層７が確実に接続されるように、平面コイル導体パターンの隣接する外周と内周との間隔よりも幅広に印刷してもよい。

伝熱用絶縁層７を図４のように形成する場合は、例えば、上下の平面コイル導体パターンをそれぞれフェライト磁性体層２用グリーンシート上に形成し、これら平面コイル導体パターンを印刷するのに用いたスクリーンマスクと同じパターンのものを用いて、平面コイル導体パターンに重なるように伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストを印刷して伝熱用絶縁層パターンを形成し、平面コイル導体パターンおよび伝熱用絶縁層パターンが形成された面を向かい合わせ、位置合わせして積層すればよい。このとき上下の平面コイル導体パターン（伝熱用絶縁層パターン）は互いに鏡像となるようなパターンである。また、上下の平面コイル導体３を接続するための貫通導体６ｃを形成するために、伝熱用絶縁層パターンは貫通孔を有するパターンであり、この貫通孔に後述する貫通導体用の導体ペーストを充填することにより貫通導体パターンを形成する。

伝熱用絶縁層７を図６および図７のように形成する場合は、例えば、上下の平面コイル導体パターンをそれぞれフェライト磁性体層２用グリーンシート上に形成し、これら平面コイル導体パターンに重なるように伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストを印刷して、伝熱用絶縁層７用絶縁ペーストが印刷された面を向かい合わせ、位置合わせして積層すればよい。このとき上下の平面コイル導体パターンは互いに鏡像となるようなパターンであり、また上記と同様にして貫通導体パターンを形成しておく。

伝熱用絶縁層７を図５のように形成する場合は、例えば、上記のような互いに鏡像となる平面コイル導体パターンを形成したフェライト磁性体層２用グリーンシートを積層する際に、貫通導体パターンを形成した、所定形状の伝熱用絶縁層７用グリーンシートを間に挟んで積層すればよい。この伝熱用絶縁層７用グリーンシートの厚みが厚い場合は、間に挟むグリーンシートとして、フェライト磁性体層２用グリーンシートに所定形状の伝熱用絶縁層７用グリーンシートがはめ込まれたものを用いると、積層した際に厚みの厚い伝熱用絶縁層７用グリーンシートの周囲に空隙が発生してしまうことを防止できるので好ましい。フェライト磁性体層２用グリーンシートに所定形状の伝熱用絶縁層７用グリーンシートを嵌め込むには、フェライト磁性体層２用グリーンシート上に伝熱用絶縁層７用グリーンシートを重ねて載置し、その上から金型によりフェライト磁性体層２用グリーンシートと共に伝熱用絶縁層７用グリーンシートを所定形状に打ち抜くとともに、この打ち抜いた伝熱用絶縁層７用グリーンシートをフェライト磁性体層２用グリーンシートが打ち抜かれて形成された貫通孔に嵌め込めばよい。

配線層６の内部配線層６ａ，搭載用電極６ｂおよび電極パッド６ｄとなる配線パターンは、絶縁層１用グリーンシートの表面に配線層６用導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成される。貫通導体６ｃとなる配線パターンは、内部配線層６ａ，搭載用電極６ｂおよび電極パッド６ｄとなる配線パターンの形成に先立って絶縁層１用グリーンシートにパンチング加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、この貫通孔に印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって配線層６用導体ペーストを充填することで形成される。

平面コイル導体３となる平面コイル導体パターンも同様に、フェライト磁性体層２用グリーンシートの表面に平面コイル導体３用導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成され、フェライト磁性体層２内の貫通導体となる配線パターンも上記貫通導体６ｃとなる配線パターンと同様にして形成される。平面コイル導体３用導体ペーストは配線層６用導体ペーストと同じものを用いればよい。

平面コイル導体３となる平面コイル導体パターンは、要求されるインダクタンス値やサイズにもよるが、上記のように印刷により形成する場合は線幅および隣接する外周と内周の導体間距離が0.1ｍｍ程度以上であれば容易に形成できる。できるだけ小さい面積でコイルの巻き数を多くするためには、線幅を0.1〜１ｍｍ程度にし、導体間距離を0.1〜0.2ｍｍ程度にすればよい。

配線層６用導体ペーストおよび平面コイル導体３用導体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー，有機溶剤，必要に応じて分散剤等を加えてボールミル，三本ロールミル，プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで作製される。

導体ペーストの有機バインダーは、従来より導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。

導体ペーストの有機溶剤は、上記した金属粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸等が使用可能である。

配線層６の内部配線層６ａ，搭載用電極６ｂおよび電極パッド６ｄとなる配線パターンを形成するための配線層６用導体ペーストや平面コイル導体３用導体ペーストは、金属導体粉末100質量部に対して有機バインダーを３〜15質量部、有機溶剤を10〜30質量部加えて混練することにより、印刷により導体ペーストの滲みやかすれ等の不具合が発生せず良好に所定形状のパターン形成ができる程度の粘度となるようにすることが望ましい。

貫通導体６ｃとなる配線パターンを形成するための導体ペーストは、溶剤量や有機バインダー量により、内部配線層６ａ，搭載用電極６ｂおよび電極パッド６ｄとなる配線パターンを形成するための配線層６用導体ペーストや平面コイル導体３用導体ペーストに対して比較的流動性の低いペースト状に調整し、貫通孔への充填を容易にし、かつ加温硬化するようにするとよい。また、焼結挙動の調整のために金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分としてもよい。

絶縁層１を非磁性フェライトで形成する場合には、搭載用電極６ｂや電極パッド６ｄのような絶縁層１の外表面に形成される配線層６を形成するための配線層６用導体ペーストには、ＺｎＯ，ＣｕＯ，ＭｇＯ，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＭｎＯ，ＦｅＯ等の２価の金属酸化物の粉末を添加することが望ましい。２価の金属酸化物を添加することで、外表面の配線層６を非磁性フェライトを主成分とする絶縁層１に強固に接合させることができる。

平面コイル導体パターンが形成されたものを含む所定枚数のフェライト磁性体層２用グリーンシートの上下にそれぞれ配線パターンが形成された所定枚数の絶縁層１用グリーンシートを配置して積層体を作製し、この積層体を焼成することによりコイル内蔵基板が作製される。

放熱用導体層５は、配線層６と同様にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金等の低抵抗金属の粉末の焼結体であるメタライズ金属からなるものである。放熱用導体層５は、搭載用電極６ｂや電極パッド６ｄのような絶縁層１の外表面に形成される配線層６用導体ペーストと同様の導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等により絶縁層１用グリーンシート上に所定パターン形状に塗布し、これらとともに同時焼成して形成される。

放熱用導体層５の表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）を配線層６（搭載用電極６ｂや電極パッド６ｄ）より大きくするには、導体ペーストに用いる金属粉末に粒径の大きいものを用いて形成すればよい。例えば、配線層６や平面コイル導体３の形成に用いる導体ペーストに５μｍ程度の金属粉末を用いるのに対して、放熱用導体層５の形成に用いる導体ペーストには10μｍ程度以上の金属粉末を用いればよい。

また、放熱用導体層５の表面に凹凸のある形状とするには、例えば導体ペーストを塗布した後に型を押し付けるなどして、溝の列あるいは多数の点状の凸部または凹部といった形状の凹凸を形成すればよい。

積層体を作製する方法は、積み重ねた絶縁層１用グリーンシートとフェライト磁性体層２用グリーンシートとに熱と圧力とを加えて熱圧着する方法や、有機バインダー，可塑剤，溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね30〜100℃および２〜20ＭＰａである。

積層体の焼成は、300〜600℃の温度で脱バインダーした後、800〜1000℃の温度で焼成することにより行なわれる。焼成雰囲気としては、平面コイル導体３やその他の配線がＡｇ等の酸化しにくい材料から成る場合は大気中にて行なわれ、Ｃｕ等の酸化しやすい材料から成る場合は、窒素雰囲気が用いられ、脱バインダーしやすいように加湿したものが用いられる。

焼成後のコイル内蔵基板の表面に形成された搭載用電極６ｂ，電極パッド６ｄおよび放熱用導体層５には、半導体チップやチップ部品、または外部電気回路との半田等による接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をめっき法により順次被着するとよい。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上下の平面コイル導体３・３間に形成した伝熱用絶縁層７を基板の側面まで延長し、基板の側面にも放熱用導体層５を形成して放熱性をより向上させてもよい。

本実施例１では、本発明のコイル内蔵基板として、図６に示すような、伝熱用絶縁層７を、上下に位置する平面コイル導体３・３の間、１つの平面コイル導体３の隣接する内周と外周の間および平面コイル導体３の外周に形成し、伝熱用貫通絶縁体４を矩形状の平面コイル導体３の角部および角部間の中央（辺の中央）において接続するようにした構成に、絶縁層１・１とフェライト磁性体層２との間に内部配線層６ａとして接地導体層を設けた構造のコイル内蔵基板を作製し、基板の表面に形成した配線層６の表面温度を測定した。以下に詳細に説明する。

まず、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末630ｇとＣｕＯ粉末80ｇとＺｎＯ粉末290ｇとを、純水4000ｃｍ^３とともにジルコニアボールを使用した7000ｃｍ^３のボールミルにて24時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中730℃で１時間加熱することにより非磁性フェライト仮焼粉末を作製した。作製した非磁性フェライト仮焼粉末100質量部に対し、バインダーとしてブチラール樹脂を10質量部、有機溶剤としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を45質量部添加し、上記と同様のボールミル法により混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ100μｍの非磁性フェライトからなる絶縁層用グリーンシートを成型した。

この絶縁層用グリーンシートに金型による打ち抜き加工によって、貫通導体６ｃ用の直径150μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に貫通導体用導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥した。貫通導体用導体ペーストとしては、Ａｇ粉末100質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール４質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。基板の下方の絶縁層１となる絶縁層用グリーンシートには同様にして、伝熱用貫通絶縁体４用の直径300μｍの貫通孔を形成し、この貫通孔に伝熱用貫通絶縁体用絶縁ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥した。伝熱用貫通絶縁体用絶縁ペーストは、ＡｌＮ粉末60質量部とオキシナイドガラス粉末40質量部とから成る絶縁体粉末100質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール４質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。ＡｌＮ粉末はｐＨ７の水流中で30分間水洗して乾燥したものを用い、オキシナイドガラス粉末は、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３ガラス粉末を窒素気流中、600℃で２時間窒化処理することにより得た。

次に、この絶縁層用グリーンシートに導体ペーストをスクリーン印刷法により２ｍｍ四方のサイズで20μｍの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥して温度測定用の表層配線層パターンおよび平面コイル導体３に外部から通電するための通電用表層配線層パターンを形成した。導体ペーストとしては、金属粉末としてＡｇ粉末100質量部に金属酸化物としてＣｕＯ粉末10質量部を加えた原料100質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール３質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。また、１枚の絶縁層用グリーンシートには、同じ導体ペーストをスクリーン印刷法によって40μｍの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥し、放熱用導体層パターンを形成した。

次に、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末700ｇとＣｕＯ粉末60ｇとＮｉＯ粉末60ｇとＺｎＯ粉末180ｇとを用いて、非磁性フェライト仮焼粉末と同様の作製方法で強磁性フェライト仮焼粉末を作製した。作製した磁性フェライト仮焼粉末100質量部に対し、バインダーとしてブチラール樹脂を10質量部、有機溶剤としてＩＰＡを45質量部添加し、上記と同様のボールミル法により混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ100μｍのフェライト磁性体層用グリーンシートを成型した。

このフェライト磁性体層用グリーンシートに、金型による打ち抜き加工によって貫通導体６ｃ用および伝熱用貫通絶縁体４の直径200μｍの貫通孔を形成した。貫通導体６ｃ用の貫通孔には、貫通導体用導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体ペーストは上記と同じものを用いた。そして、伝熱用貫通絶縁体４用の貫通孔には、同様にして伝熱用貫通絶縁体用絶縁ペーストを充填して乾燥した。伝熱用貫通絶縁体用絶縁ペーストは上記と同じものを用いた。

続いて、この貫通導体組成物を形成したフェライト磁性体層用グリーンシート２枚にそれぞれ導体ペーストをスクリーン印刷法によって30μｍの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥し、図６（ｂ）に破線で示すような３ターン（３巻き）の平面コイル導体パターンを形成した。導体ペーストとしては、Ａｇ粉末100質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。上下の平面コイル導体パターンが互いに鏡像となるようなパターンとした。また、平面コイル導体パターンを形成したフェライト磁性体層用グリーンシートの裏面には、同じ導体ペーストを用いて接地導体層用のベタパターンを形成した。

次に、平面コイル導体パターンが形成されたフェライト磁性体層用グリーンシート上にそれぞれ伝熱用絶縁層用ペーストをスクリーン印刷によって40μｍの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥し、図６（ｂ）に示すような伝熱用絶縁層パターンを形成した。伝熱用絶縁層用ペーストとしては、ＡｌＮ粉末60質量部とオキシナイドガラス粉末40質量部とから成る絶縁体粉末100質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール３質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。ＡｌＮ粉末およびオキシナイドガラス粉末は、伝熱用貫通絶縁体用絶縁ペーストに用いたものと同じものを用いた。また、伝熱用絶縁層パターンは直径150μｍの貫通孔を有するものであり、この貫通孔に上記と同じ貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥し、上下の平面コイル導体３を接続する貫通導体６ｃとなる貫通導体パターンを形成した。

次に、平面コイル導体パターンおよび伝熱用絶縁層パターンを形成したフェライト磁性体層用グリーンシートを、伝熱用絶縁層パターンを形成した面を互いに向かい合わせにして重ね、さらにその上下にそれぞれ４枚の絶縁層用グリーンシートを積み重ねて、５ＭＰａの圧力と50℃の温度で加熱圧着して絶縁層用グリーンシートが表層に位置する積層体を作製した。

次に、積層体を12ｍｍ角に切断し、大気中で500℃、３時間の条件で加熱して有機成分を除去した後、大気中で900℃、２時間の条件で焼成して、コイル内蔵基板を作製した。

コイル内蔵基板は、フェライト磁性体層２が一対の絶縁層１・１で挟持され、フェライト磁性体層２内においては平面コイル導体３が上下に重なって形成され、上下それぞれの平面コイル導体３の一方端部同士が貫通導体６ｃにより接続され、上方の平面コイル導体３の他方端部は上方の接地導体層とは電気的に接続されずに上方の接地導体層を貫通する貫通導体６ｃにより通電用表層配線層に接続され、下方の平面コイル導体３の他方端部は下方の接地導体層に接続され、下方の接地導体層は貫通導体６ｃにより別の通電用表層配線層に接続された構造であった。コイル内蔵基板は、外形サイズが10ｍｍ角で厚みが0.8ｍｍであり、平面コイル導体３は、導体厚みが0.02ｍｍ，導体幅が0.3ｍｍ，矩形の最外周が６ｍｍ角，隣接する外周と内周の導体間距離が0.15ｍｍであり、伝熱用貫通導体４は、フェライト磁性体層２内に形成されたものは直径0.16ｍｍで、絶縁層１内に形成されたものは直径0.24ｍｍであり、伝熱用絶縁層７は、１つの平面コイル導体３の隣接する内周と外周の間に0.02ｍｍの厚みで、上下に位置する平面コイル導体３の間に0.03ｍｍの厚みで形成され、放熱用導体層５は導体厚みが0.03ｍｍで６ｍｍ角のものが基板の下面の中央部に形成された。

このコイル内蔵基板の外表面に形成された配線層６上には、無電界めっき法を用いてＮｉめっき皮膜およびＡｕめっき皮膜を順次形成した。

比較例

本発明の実施例１との比較のために、従来構成として、実施例１の試料に対して図10に示すような、伝熱用貫通絶縁体４および放熱用導体層５を有さないものとした以外は、実施例１と同様にしてコイル内蔵基板を作製した。

実施例１および比較例のコイル内蔵基板は、セラミック基板上に半田を用いて実装した。実施例１のコイル内蔵基板は下面の放熱導体５とセラミック基板上の接続導体とも半田で接合した。

セラミック基板上に実装した状態で平面コイル導体３に電気的に接続されたコイル内蔵基板の表面の通電用表層配線層にプローブを当て、直流電源装置（菊水電子工業製「ＰＭＣ１８−３Ａ」）により平面コイル導体３に５Ｖで１Ａの電流を10秒間通電した後に、基板表面の温度測定用の表層配線層上の温度を測定した。温度の測定は、非接触式の放射温度計（キーエンス製「ＦＴ−Ｈ１０」）を用いて測定した。

その結果、実施例１の基板の表層配線層上の温度は60℃であったのに対して、比較例の基板の表層配線層上の温度は80℃であった。これにより、比較例に対して実施例１のコイル内蔵基板は、平面コイル導体３に発生した熱を伝熱用貫通絶縁体４および放熱用導体層５を介して良好に外部へ放熱することのできるコイル内蔵基板とすることができることが確認できた。

（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した横断面図である。従来のコイル内蔵基板の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁層
２・・・フェライト磁性体層
３・・・平面コイル導体
４・・・伝熱用貫通絶縁体
５・・・放熱用導体層
６・・・配線層
７・・・伝熱用絶縁層

Claims

配線層が形成された一対の絶縁層および該一対の絶縁層に挟持されたフェライト磁性体層からなる基板と、前記フェライト磁性体層内に形成された平面コイル導体とを具備するコイル内蔵基板であって、前記平面コイル導体に直接接続され、前記フェライト磁性体層から前記基板の主面にかけて前記フェライト磁性体層および前記絶縁層を貫通する、前記フェライト磁性体層および前記絶縁層より熱伝導率の大きい伝熱用貫通絶縁体が形成され、前記基板の前記主面に前記伝熱用貫通絶縁体が接続された放熱用導体層が形成されていることを特徴とするコイル内蔵基板。
前記平面コイル導体が複数巻きであり、隣接する外周と内周の平面コイル導体間に前記フェライト磁性体層より熱伝導率の大きい伝熱用絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル内蔵基板。
前記平面コイル導体が、間に前記フェライト磁性体層を介して上下に複数設けられ、前記伝熱用貫通絶縁体が、上下に位置する前記平面コイル導体間にも形成されて上下に位置する前記平面コイル導体に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコイル内蔵基板。
前記平面コイル導体が上下に複数設けられ、前記伝熱用絶縁層が、上下に位置する前記平面コイル導体間に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコイル内蔵基板。
前記伝熱用貫通絶縁体は、その横断面積が前記フェライト磁性体層側より前記基板の主面側の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコイル内蔵基板。