JP4925838B2 - コイル内蔵基板 - Google Patents

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17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と、該一対の絶縁層に挟持されたフェライト磁性体層と、該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、前記フェライト磁性体層に、平面視で前記平面コイル導体と重なるとともに基板の側面に引き出された伝熱用導体層が形成され、前記基板の前記側面に前記伝熱用導体層が接続された放熱用導体層が形成されており、前記平面コイル導体は、間に前記フェライト磁性体を介して上下に複数設けられ、前記伝熱用導体層は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、平面視で前記平面コイル導体の内側の領域に、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伝熱用貫通導体が形成され、前記基板の前記主面に前記伝熱用貫通導体が接続された主面側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、複数の前記伝熱用貫通導体が、前記平面コイル導体の内側に沿って配置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、前記伝熱用貫通導体が前記伝熱用導体層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、前記伝熱用貫通導体が、平面視で前記平面コイル導体の内側に沿った環状部を有す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、前記伝熱用貫通導体は、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、フェライト磁性体層に平面視で平面コイル導体と重なるとともに基板の側面に引き出された伝熱用導体層が形成され、基板の側面に伝熱用導体層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導体層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、間にフェライト磁性体を介して上下に複数設けられた平面コイル導体の間に伝熱用導体層を形成した場合には、平面コイル導体から発生した熱は、伝熱用導体層が形成されたコイル内蔵基板の厚み方向における内部に誘導された後に、放熱用導体層が形成されたコイル内蔵基板の側面から外部へ放熱することができる。したがって、絶縁層の方向すなわちＩＣなどの電子部品が搭載されたコイル内蔵基板の主面方向への伝熱を抑制することができるため、コイル内蔵基板に搭載された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より効果的に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、伝熱用導体層を平面コイル導体と絶縁層の少なくとも一方との間に形成した場合には、平面コイル導体から絶縁層への伝熱経路の途中に伝熱用導体層が配置されることから、平面コイル導体で発生した熱が絶縁層へ伝わる前に確実に伝熱用導体層へ伝熱され、また、上下の平面コイル導体間の伝熱用導体層に加えて平面コイル導体と絶縁層との間に形成した場合には、放熱用導体層へ伝熱するための径路が大きくなることとなるので、搭載したＩＣなどの電子部品がコイルから発生する熱によって誤動作してしまうことをより一層防止することができる。

さらに、平面コイル導体からノイズが放射されたとしても、伝熱用導体層が平面コイル導体と配線層が形成された絶縁層との間において平面視で平面コイル導体と重なるように配置されていることから、伝熱用導体層がシールドとして機能してノイズを吸収することとなるので、放射されたノイズによる配線層への影響が抑えられ、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。

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、平面コイル導体と絶縁層との間に形成された伝熱用導体層が接地導体層を兼ねるようにした場合には、伝熱用導体層（接地導体層）がノイズを吸収した後、ノイズにより発生した電位が接地導体層に流れる電流とともに外部へ放出されるので、平面コイル導体から放射されたノイズをシールドする効果がより大きくなり、放射されたノイズによる配線層への影響がより抑えられ、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。そして、１つの層で接地導体層と伝熱用導体層の機能を有することから、これらを別々に２層形成する場合に比較して、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能な、より薄型のコイル内蔵基板を得ることができる。

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、平面視で平面コイル導体の内側の領域に、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伝熱用貫通導体を形成し、基板の主面に伝熱用貫通導体が接続された主面側放熱用導体層を形成した場合には、平面コイル導体において発生した熱を伝熱用貫通導体を介して主面側放熱用導体層へ伝えることができるので、より効率よく平面コイル導体において発生した熱を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、複数の伝熱用貫通導体を、平面コイル導体の内側に沿って配置した場合には、平面コイル導体の内側の領域において、伝熱用貫通導体が、平面コイル導体の周りに発生した磁束が平面コイル導体の内側の領域を通過するのを妨げることがないので、インダクタンスを低下させることなく平面コイル導体において発生した熱を伝熱用貫通導体を介して主面側放熱用導体層から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、伝熱用貫通導体を伝熱用導体層に接続した場合には、平面コイル導体において発生した熱は、面積が広く熱を受け取りやすい伝熱用導体層へその多くが伝わった後に、伝熱用導体層が接続された伝熱用貫通導体に直接伝わり、伝熱用貫通導体が接続された主面側放熱用導体層を介してコイル内蔵基板の主面から外部へより効率よく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、伝熱用貫通導体を、平面視で平面コイル導体の内側に沿った環状部を有するものとした場合には、面積の広い環状部がより効率よく平面コイル導体において発生した熱を受け取ることができ、より効率よく伝熱用貫通導体へ熱を伝えることができるので、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。

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、伝熱用貫通導体を、そ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ものとした場合には、伝熱用貫通導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、伝熱用貫通導体に伝わった熱は、より効率よく主面側放熱用導体層へと伝えられ、主面側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）は図１（ａ）をＡ‐Ａ’線で切断した断面図である。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は伝熱用導体層、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、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と、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と、この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、フェライト磁性体層２に、平面視で平面コイル導体３と重なるとともに基板の側面に引き出された伝熱用導体層４が形成され、基板の側面に伝熱用導体層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は伝熱用導体層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。

このときの平面コイル導体３は、１層で構成してもよいが、図１（ａ）に示すように上下に複数設けると、大きなインダクタンスを得るためのコイルの巻き数を確保しつつ平面方向の大きさを小型にすることができるので好ましい。

また、本発明のコイル内蔵基板は、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る場合は、伝熱用導体層４は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。

このような構成とした場合には、平面コイル導体３から発生した熱は、伝熱用導体層４が形成されたコイル内蔵基板の厚み方向における内部に誘導された後に、放熱用導体層５が形成されたコイル内蔵基板の側面から基板の外部へと放熱することができる。したがって、絶縁層１の方向すなわちＩＣなどの電子部品が搭載されたコイル内蔵基板の主面方向への伝熱を抑制することができるため、コイル内蔵基板に搭載された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より効果的に防止することができる。

伝熱用導体層４は、上下に位置する平面コイル導体３間に形成される場合は、平面コイル導体３の周囲に発生する磁束が通過する領域を設ける必要があるので、平面視で平面コイル導体３の中心および平面コイル導体３の外周部には伝熱用導体層４を設けない領域が必要となる。

伝熱用導体層４は、図１（ｂ）に示すように、少なくともその一部が平面視で平面コイル導体３と重なるとともに基板の側面に引き出されていればよいが、図２〜図４に図１（ｂ）と同様の断面図で示すように、平面コイル導体３の形成領域の全域に平面視で重なるような形状の中央部分と、この外周領域に中央部分から基板の側面に形成された放熱用導体層５へと伝熱する部分とを設けるようにするのが好ましい。このような形状とすることにより、平面コイル導体３で発生した熱を効率よく受け取って外部へ放出することができるとともに、磁束の通過領域を確保することで内蔵コイルの特性の低下を抑えることができる。

伝熱用導体層４に平面コイル導体３の形成領域の全域に平面視で重なるような形状の中央部分を設けると、この部分によって上下に複数設けられた平面コイル導体間３に発生する漏れ磁束をシールドすることができるので、磁束の乱れを抑えることができ、電流を負荷した際の磁気飽和が起きにくくなり、高い重畳特性を得ることができる。

伝熱用導体層４の中央部分は、平面コイル導体３の形成領域より、平面視で内側および外側に平面コイル導体３から伝熱用導体層４までの距離程度拡がった形状とするのが好ましい。平面コイル導体３からの熱は平面コイル導体３から伝熱用導体層４への方向に対して45°拡がった範囲で伝熱量の９割以上が伝わるので、このような形状とすれば、平面コイル導体３から伝熱用導体層４の方向への熱のほとんどが伝熱用導体層４へ伝わることとなる。

伝熱用導体層４の中央部分から放熱用導体層５へと伝熱する部分の形状は、平面コイル導体３による磁束の通過領域をできるだけ小さくしないためには図２に示すような細長い形状のものがよいが、図３に示すように放熱用導体層５に向けてその幅が広くなるような形状とすると、放熱用導体層５への伝熱がより効率よく行なわれるので好ましい。このとき、磁束の密度は平面視で基板の内部より外周部の方が粗になるので、放熱用導体層５の幅を広げることによる磁束の通過領域の減少への影響は小さくてすむ。この場合の広がりは、最大でも両側に45°の角度で広がるようにすれば、磁束の通過領域の減少を抑えつつ十分な熱伝導の向上が得られるので好ましい。

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、図４に示すように、伝熱用導体層４の中央部分から放熱用導体層５へと伝熱する部分を、平面コイル導体３の形成領域の形状に合わせて矩形状とした伝熱用導体層４の中央部分の角部から放熱用導体層５へと引き出すように設けるのが好ましい。平面コイル導体３の角部の外周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。また上述した理由で、図４に示すように、放熱用導体層５に向けてその幅が広くなるような形状とするのがより好ましい。

伝熱用導体層４が上下に位置する平面コイル導体３間に形成される場合は、伝熱用導体層４と平面コイル導体３との距離は、平面コイル導体３からの発熱をより効率よく放熱させるために、また、平面コイル導体３の導体間に発生する漏れ磁束をより効果的にシールドするためにはできるだけ小さい方がよい。具体例には、上下の平面コイル導体３間の絶縁性を考慮すると、伝熱用導体層４と平面コイル導体３との距離は15μｍ程度が好ましい。

また、伝熱用導体層４は、図５および図６に示すように平面コイル導体３と一対の絶縁層１・１の少なくとも一方との間に形成されている場合には、平面コイル導体３から絶縁層１への伝熱経路の途中に伝熱用導体層４が配置されることから、平面コイル導体３で発生した熱が絶縁層１へ伝わる前に確実に伝熱用導体層４へ伝わるので好ましい。図５および図６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、それぞれ（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ‐Ａ’線で切断した断面図である。

また、図７に示すように上下の平面コイル導体３・３間の伝熱用導体層４に加えて平面コイル導体３と絶縁層１との間にも伝熱用導体層４を形成した場合には、放熱用導体層５へ伝熱するための径路が大きくなるので、搭載したＩＣなどの電子部品が平面コイル導体３で発生する熱によって誤動作してしまうことをより一層防止することができる。図７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７は本発明のコイル内蔵基板の断面図である。

さらに、平面コイル導体３からノイズが放射されたとしても、伝熱用導体層４が平面コイル導体３と配線層６が形成された絶縁層１との間において平面視で平面コイル導体３と重なるように配置されていることから、伝熱用導体層４がシールド層として機能してノイズを吸収することとなるので、放射されたノイズによる配線層６への影響が抑えられ、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。

また、このような構成において、平面コイル導体３と一対の絶縁層１・１の少なくとも一方との間に形成された伝熱用導体層４が、接地導体層を兼ねていることが好ましい。この場合には、伝熱用導体層４（接地導体層）がノイズを吸収した後、ノイズにより発生した電位が接地導体層に流れる電流とともに外部へ放出されるので、平面コイル導体３から放射されたノイズをシールドする効果がより大きくなり、放射されたノイズによる配線層６への影響がより抑えられ、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。そして、１つの層で接地導体層と伝熱用導体層４との機能を有することから、これらを別々に２層形成する場合に比較して、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能な、より薄型のコイル内蔵基板を得ることができる。

このように、搭載したＩＣなどの電子部品への熱の影響や、電子部品が搭載される配線層６へのノイズの影響を防止するようにするためであるので、少なくとも一方の絶縁層１とは、ＩＣなどの電子部品の搭載される主面側の絶縁層１である。基板の両主面に電子部品が搭載される場合は、両方の平面コイル導体３と絶縁層１との間に形成される。電子部品が搭載されるのが一方主面側のみである場合でも、放熱の効率を向上させるために両方に形成してもよいことはいうまでもない。

また、平面コイル導体３と絶縁層１との間に形成される伝熱用導体層４は、図５に示すような、いわゆるベタ層として全面にわたる形状で形成されるのが好ましい。これにより平面コイル導体３から絶縁層１への伝熱経路の全てを覆うように伝熱用導体層４が形成され、またシールド用導体層としても、ノイズの発生源である平面コイル導体３を覆うことになる。

平面コイル導体３と一対の絶縁層１・１の少なくとも一方との間に形成された伝熱用導体層４が、接地導体層を兼ねている場合は、さらに図６に示すように、伝熱用導体層４（接地導体層）の平面視で平面コイル導体３と重なる部分に開口部４ａを設けるのが好ましい。これにより、接地導体層４の平面コイル導体３に対向する部分の面積が小さくなり、平面コイル導体３と接地導体層４との間の容量が小さくなるので、基板の厚みを厚くすることなく、コイルのインダクタンスとキャパシタンスによって生じる共振周波数を高くすることができる。その結果として、より高い周波数においても高インダクタンス値を得ることができるので、内蔵コイルをより小さくすることができ、小型のコイル内蔵基板を得ることができる。

伝熱用導体層４に設ける開口部４ａは、平面コイル導体３と重なる部分が全て開口した平面コイル導体３に沿った形状としてもよいが、図６に示すように分割されて複数形成されていることが好ましい。開口部４ａが分割されて複数形成されている、すなわち複数の開口部４ａが間隔をあけて配置されていることから、この開口部４ａ間が、電流が接地導体層４内を平面コイル導体３に沿って形成された開口部４ａと交差する方向に流れるための経路となるので、開口部４ａによる電源インダクタンスの上昇やそれに伴う電源ノイズの増大が抑えられ、コイル内蔵基板に搭載されるＩＣを高周波で安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることできる。

このような開口部４ａにするためには、開口部４ａの大きさは平面コイル導体３より一回り大きいものがよく、積層の位置ずれを考慮すると平面コイル導体３の幅に対して0.1ｍｍ程度大きい幅のものとすればよい。また、複数の開口部４ａ間の間隔は、電源インダクタンスの上昇やそれに伴う電源ノイズの増大が抑えられるような電流経路とするには、0.1ｍｍ以上の幅があればよい。開口部４ａの面積は要求される共振周波数に応じて決定すればよい。また、形状も特に限定されるものではなく、図６に示す例のような四角形以外の多角形や円形等の形状でもよい。

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、平面コイル導体３の角部に特に電界が集中することによって起きるノイズを抑えるために、図６に示すように、平面コイル導体３の角部とは重ならないような開口部４ａとするのが好ましい。

また、平面コイル導体３の角部を、曲線状に曲がっている形状、または、複数の屈曲部を有する形状とすると、平面コイル導体３に対向する接地導体層の面積が小さくなり、平面コイル導体３と接地導体層との間のキャパシタンスが小さくなることで、より高周波までインダクタンス値が得られ、また、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、ノイズ放射そのものを削減することができるので好ましい。

伝熱用導体層４が接地導体層を兼ねない場合は、図８に図７と同様の断面図で示すように、接地導体層６ｅを別に設けてもよいことはいうまでもない。この場合は、平面コイル導体３と絶縁層１との間に形成された伝熱用導体層４により、接地導体層６ｅと平面コイル導体３との間の電磁気的結合が妨げられるので、接地導体層６ｅの平面コイル導体３と重なる部分に開口部４ａを設けなくても平面コイル導体３と接地導体層４との間の容量が小さくなるので、基板の厚みを厚くすることなく、コイルのインダクタンスとキャパシタンスによって生じる共振周波数を高くすることができる。なお、接地導体層６ｅは、図面では省略されているが、図１に示すように伝熱用導体層４が平面コイル導体３の間に形成される場合や、図５〜図７に示すような形態で伝熱用導体層４が接地導体層を兼ねない場合においても必要に応じて形成されるものである。

伝熱用導体層４が平面コイル導体３と絶縁層１との間に形成されている場合には、伝熱用導体層４と平面コイル導体３との距離は、平面コイル導体３の周囲に発生する磁束の量に応じて設定され、発生した磁束が通過できるような距離（フェライト磁性体層２の厚み）が必要である。同様の理由で、伝熱用導体層４が平面コイル導体３と絶縁層１との間に形成されない場合においても、平面コイル導体３と絶縁層１との間には同程度の厚みのフェライト磁性体層２が形成される。この距離は、平面コイル導体３の寸法、平面コイル導体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0.1ｍｍ以上とすればよい。

図９は、本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の他の一例を示す図であり、図９（ａ）は本発明のコイル内蔵基板の断面図（図９（ｂ）をＢ−Ｂ’線で切断した縦断面図）、図９（ｂ）は図９（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した断面図（横断面図）であり、５ａは主面側放熱用導体層、７は伝熱用貫通導体である。図９に示すように、上記構成において、平面視で平面コイル導体３の内側の領域に、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を貫通する伝熱用貫通導体７が形成され、基板の主面に伝熱用貫通導体７が接続された主面側放熱用導体層５ａが形成されていることが好ましい。これにより、平面コイル導体３において発生した熱を伝熱用貫通導体７を介して主面側放熱用導体層５ａへ伝えることができるので、より効率よく平面コイル導体３において発生した熱を外部へ放熱することができる。

このとき、伝熱用貫通導体７は、図９に示すように、平面コイル導体３の周りに発生した磁束が平面コイル導体３の内側の領域を通過するための領域を設けるように、間隔を設けて配置される。

また、伝熱用貫通導体７と平面コイル導体３との距離はできるだけ近い方が平面コイル導体３の内側に領域における磁束の通過領域を狭めないので好ましいが、両者の間の電気的絶縁性を考慮すると、具体的には、伝熱用貫通導体７と平面コイル導体３との距離は50μｍ程度以上であることが好ましい。

また、図10に図９と同様の断面図で示すように、上記構成において、複数の伝熱用貫通導体７が、平面コイル導体３の内側に沿って配置されていることが好ましい。これにより、平面コイル導体３の内側の領域において、伝熱用貫通導体７が平面コイル導体３の周りに発生した磁束が平面コイル導体３の内側の領域を通過するのを妨げることがないので、インダクタンスを低下させることなく平面コイル導体３において発生した熱を伝熱用貫通導体７を介して主面側放熱用導体層５ａから外部へ放熱することができる。

この場合においても、伝熱用貫通導体７は磁束が通過できるような間隔を設けて配置される。この間隔は、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0.1ｍｍ以上とすればよい。

上述した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、伝熱用貫通導体７は平面コイル導体３の内側の領域における角部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導体７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、角部に配置される伝熱用貫通導体７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。

伝熱用貫通導体７の横断面形状は、図面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。複数の伝熱用貫通導体７を平面コイル導体３の内側に沿って配置する場合は、伝熱用貫通導体７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、例えば長方形や楕円形にするのが好ましい。このような形状とすることにより、伝熱用貫通導体７の間隔を狭めて磁束の通過を妨げることなく、横断面積を大きくして効率よく放熱することができる。

また、図11に図９と同様の断面図で示すように、上記構成において、伝熱用貫通導体７が伝熱用導体層４に接続されていることが好ましい。これにより、平面コイル導体３において発生した熱は、面積が広く熱を受け取りやすい伝熱用導体層４へその多くが伝わった後に、伝熱用導体層４が接続された伝熱用貫通導体７に直接伝わり、伝熱用貫通導体４が接続された主面側放熱用導体層５ａを介してコイル内蔵基板の主面から外部へより効率よく放熱することができる。この場合、図11に示すように伝熱用導体層４の一部を内側へ延ばして伝熱用貫通導体７と接続してもよいし、図13に図９と同様の断面図で示すように、伝熱用導体層４の内周の全域にわたって内側へ延ばして伝熱用貫通導体７と接続してもよい。

また、図12〜図14に図９と同様の断面図で示すように、上記構成において、伝熱用貫通導体７が、平面視で平面コイル導体３の内側に沿った環状部７ａを有することが好ましい。これにより、面積の広い環状部７ａがより効率よく平面コイル導体３において発生した熱を受け取ることができ、より効率よく伝熱用貫通導体７へ熱を伝えることができるので、搭載されるＩＣをより安定して動作させることが可能なコイル内蔵基板を得ることができる。

また、平面コイル導体３に近い位置に伝熱用貫通導体７の環状部７ａが形成されるので、上下の平面コイル導体３・３のそれぞれにおいて最内周の導体周りに沿った磁束が発生しにくく、上下の平面コイル導体３・３の最外周から最内周（環状部７ａの内側）にかけて、平面コイル導体３の全体の周囲に磁束が発生することとなり、平面コイル導体３の内周と外周との間に磁束が集中することにより生じる磁束の部分飽和を抑制し、重畳特性の低下を抑制することができる。

環状部７ａは、フェライト磁性体層２および絶縁層１を貫通する伝熱用貫通導体７を横方向に互いに接続するように形成され、平面視で環状となった部分である。図12に示すように１つのフェライト磁性体層２上に形成して完全な環状としてもよいが、図13および図14に示すようにフェライト磁性体層２を貫通して厚み（フェライト磁性体層２の厚み方向の高さ）を厚くして形成してもよく、その場合には完全な環状でなくてもよい。フェライト磁性体層２を貫通して厚みを厚くすると板状になり、平面コイル導体３で発生した熱を受ける面積がより大きくなるので、より効率よく伝熱用貫通導体７へ熱を伝えることができる。この場合、図13（ａ）および図14（ａ）に示すように、上下の平面コイル導体３・３の間において環状となるようにすると、磁束の通過を妨げることがないのでよい。図12に示すような完全な環状の場合は、上の絶縁層１とフェライト磁性体層２との層間から主面側放熱用導体層５ａが形成された下の絶縁層１内の間のどこでも形成することができる。また、図12に示すように平面コイル導体３と同一面に形成すると平面コイル導体３に最も近いのでより効率よく熱を受け取ることができるので好ましく、さらに上下にも形成するとより効率よく熱を受け取ることができるのでより好ましい。

また、例えば図15および図16に図９と同様の断面図で示すように、上記構成において、伝熱用貫通導体７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。これにより、伝熱用貫通導体７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、伝熱用貫通導体７に伝わった熱は、より効率よく主面側放熱用導体層５ａへと伝えられ、主面側放熱用導体層５ａを介してより効率よく外部へ放熱される。

伝熱用貫通導体７の横断面積は、図15に示すようにフェライト磁性体層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もよいし、図16に示すように段階的に大きくなるものでもよい。また、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もよい。

放熱用導体層５は、図１〜図16に示すように、基板の側面に伝熱用導体層４に接続されて形成される。その大きさは特に制限されるものではく、図１に示すようにフェライト磁性体層２の側面だけでなく、図５や図６に示すように絶縁層１の側面にかけて、さらには図７や図８に示すように基板の主面（下面）にかけて形成してもよい。平面コイル導体３に対するシールド性の観点からは、少なくとも基板を側面視して平面コイル導体３と重なるように、例えばフェライト磁性体層２の側面の全面に形成されるのが好ましい。放熱性の観点からは、その面積が大きいほど効率よく放熱できるので、できるだけ大きい方が好ましい。また、下方の絶縁層１の側面やさらに下面にかけて形成すると、基板を外部回路基板に半田等の接合材を用いて接合することが可能となるので、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、接合強度および信頼性も向上させることができるので好ましい。

主面側放熱用導体層５ａは、図９〜図16に示すように、基板の側面に伝熱用貫通導体７に接続されて形成される。その大きさは特に制限されるものではないが、放熱性の観点からは、その面積が大きいほど効率よく放熱できるので、できるだけ大きい方が好ましい。また、基板を外部回路基板に半田等の接合材を用いて接合する際には、主面側放熱用導体層５ａと外部回路基板に形成した接続パッドとの間にも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および主面側放熱用導体層５ａ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、より放熱性を向上させることができる。例えば、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20μｍ以上の厚みにするとよい。

さらに、放熱用導体層５および主面側放熱用導体層５ａ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が低温で液層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コイルパターンを形成し、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、コイル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。

絶縁層１用グリーンシートまたはフェライト磁性体層２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。

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となるコイルパターンも同様に、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となるコイルパターンは、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。

コイル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は作製される。

伝熱用導体層４，放熱用導体層５および主面側放熱用導体層５ａ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。伝熱用導体層４は、内部配線層６ａ等の形成に用いる配線層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により絶縁層１用グリーンシートまたはフェライト磁性体層２用グリーンシートの表面に所定パターン形状に塗布し、これらとともに同時焼成されて形成される。放熱用導体層５は、後述するようにして絶縁層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の積層体を作製した後に、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積層体の側面に所定パターン形状に塗布し、これらとともに同時焼成されて形成される。多数個取りの形態で作製する場合は、各基板の境界に貫通もしくは貫通しない孔部を形成した積層体を作製し、基板の側面となる孔部内面に導体ペーストを塗布するか、充填して同時焼成した後に分割してもよいし、多数個取りの積層体を焼成して分割した後に露出した側面に導体ペーストを塗布して焼き付けてもよい。主面側放熱用導体層５ａは、伝熱用導体層４と同様の導体ペーストを同様にして絶縁層１用グリーンシートの表面に所定パターン形状に塗布し、これとともに同時焼成されて形成される。

放熱用導体層５および主面側放熱用導体層５ａ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を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，平面コイル導体３または伝熱用導体層４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および主面側放熱用導体層５ａ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および主面側放熱用導体層５ａ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。

伝熱用貫通導体７は、表層の配線パターンおよび主面側放熱用導体層５ａとなる放熱用導体層パターンの形成に先立って絶縁層１用グリーンシートおよびフェライト磁性体層２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ておき、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貫通導体６ｃ用の導体ペーストを充填し、これらと同時焼成することで形成される。貫通導体６ｃと伝熱用貫通導体４とが同一の層に形成される場合は、同時に貫通孔の形成およびペーストの充填を行なえばよい。

伝熱用貫通導体７の環状部７ａは、図12に示すような、フェライト磁性体層２や絶縁層１を貫通しない形状の場合は、フェライト磁性体層２用グリーンシートやフェライト磁性体層２用グリーンシートに貫通導体６ｃや伝熱用貫通導体７となるパターンを形成した後に、伝熱用貫通導体７となるパターンの露出した部分と重なるようにフェライト磁性体層２用グリーンシートやフェライト磁性体層２用グリーンシート上に、配線層６のパターンと同様にして環状のパターンを形成すればよい。形成する位置が平面コイル導体３と同一平面上の場合は、環状のパターンは平面コイル導体３となるコイルパターンと同時に印刷形成すればよい。また、図13および図14に示すような、フェライト磁性体層２や絶縁層１を貫通する形状の場合は、伝熱用貫通導体４の形成時に同様にして同時に形成すればよい。環状部４ａを完全な環状とするとグリーンシートに貫通孔を形成することができないので、図13および図14に示すような複数に分割した形状とすればよく、分割の数や形状については特に制限されるものではない。基板を矩形状とし、環状部４ａも平面視で矩形の環状となるような場合は、図13に示すように平面視で折れ曲がっていない形状のものを組み合わせて環状部４ａを設けると、貫通孔を形成した後にグリーンシートが変形しにくいので好ましい。

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、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。

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を用いる。

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、伝熱用導体層４が上下の平面コイル導体３間に形成される場合においても、伝熱用導体層４を接地導体層に接続することにより平面コイル導体３間のシールド性を向上させたり、この場合には、基板の側面に形成された放熱用導体層５を介して接地導体層に接続することにより、平面コイル導体３に対するシールド性を向上させてもよい。

本実施例１では、本発明のコイル内蔵基板の実施例を示す。伝熱用導体層４は上下に位置する２つの平面コイル導体３間に配した、図１に示す構成に絶縁層１・１とフェライト磁性体層２との間に接地導体層６ｅ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表層配線層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、直径150μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥した。貫通導体ペーストとしては、Ａｇ粉末100質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量部に、アクリル樹脂12質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。

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。

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直径150μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体ペーストとしては、上記と同じものを用いた。

続いて、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１（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10質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール１質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。

また、別のフェライト磁性体層体用グリーンシート１枚には、平面コイル導体パターンと同じ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１（ｂ）に示すような伝熱用導体層パターンを形成した。また、上下の平面コイル導体パターンを接続するための貫通導体とは接続されないように直径250μｍの開口部を設けたパターンとした。

次に、下から順に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、伝熱用導体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、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、貫通導体パターンのみ形成したフェライト磁性体層用グリーンシートを重ね、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角に切断して側面に伝熱用導体層パターンを露出させた後、表層配線層パターンと同じ導体ペーストを、４側面に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。放熱用導体層パターンはフェライト磁性体層用グリーンシートの側面および温度測定用の表層配線層パターンの形成されていない側の（下側の）絶縁層用グリーンシートの側面に形成した。

次に、この積層体を、大気中で500℃、３時間の条件で加熱して有機分を除去した後、大気中で900℃、１時間の条件で焼成して、コイル内蔵基板を作製した。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６ｅとは電気的に接続されずに上方の接地導体層６ｅを貫通する貫通導体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６ｅに接続され、下方の接地導体層６ｅは貫通導体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、伝熱用導体層４は、導体厚みが0.02ｍｍで、外寸6.3ｍｍ角のほぼ中央部に3.3ｍｍ角の開口を有する中央部の各辺の中央から幅0.3ｍｍの導体が基板の側面に引き出される形状であり、放熱用導体層５は導体厚みが0.03ｍｍであった。

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９に示すような、伝熱用導体層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および比較例について、平面コイル導体３に電気的に接続された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40℃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のコイル内蔵基板は、平面コイル導体３に発生した熱を基板の側面から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断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ‐Ａ’線で切断した断面図である。 本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 （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断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ‐Ａ’線で切断した断面図である。 （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断面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ‐Ａ’線で切断した断面図である。 本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のコイル内蔵基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 （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・・・伝熱用導体層
５・・・放熱用導体層
５ａ・・主面側放熱用導体層
６・・・配線層
７・・・伝熱用貫通導体
７ａ・・環状部

Claims (6)

1. 配線層が形成された一対の絶縁層と、該一対の絶縁層に挟持されたフェライト磁性体層と、該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、前記フェライト磁性体層に、平面視で前記平面コイル導体と重なるとともに基板の側面に引き出された伝熱用導体層が形成され、前記基板の前記側面に前記伝熱用導体層が接続された放熱用導体層が形成されており、前記平面コイル導体は、間に前記フェライト磁性体を介して上下に複数設けられ、前記伝熱用導体層は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コイル内蔵基板。
2. 平面視で前記平面コイル導体の内側の領域に、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伝熱用貫通導体が形成され、前記基板の前記主面に前記伝熱用貫通導体が接続された主面側放熱用導体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。
3. 複数の前記伝熱用貫通導体が、前記平面コイル導体の内側に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載のコイル内蔵基板。
4. 前記伝熱用貫通導体が前記伝熱用導体層に接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載のコイル内蔵基板。
5. 前記伝熱用貫通導体が、平面視で前記平面コイル導体の内側に沿った環状部を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のコイル内蔵基板。
6. 前記伝熱用貫通導体は、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２乃至５のいずれかに記載のコイル内蔵基板。

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