JP7078016B2 - インダクタ部品 - Google Patents
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Description
なお、本明細書において「インダクタ配線」とは、電流が流れた場合に磁性層に磁束を発生させることによって、インダクタ部品にインダクタンスを付与させるものであって、その構造、形状、材料などに特に限定はない。
以下、インダクタ部品の第1実施形態を説明する。
図1に示すインダクタ部品1は、例えば、パソコン、DVDプレーヤー、デジタルカメラ、テレビ、携帯電話、カーエレクトロニクスなどの電子機器に搭載される表面実装型のインダクタ部品である。インダクタ部品1は、例えば電子機器の電源回路に用いられるパワーインダクタである。但し、インダクタ部品1の用途は上記に限られない。
スパイラル配線11は、導電性材料からなり、平面上に巻回されている。スパイラル配線11が巻回された平面S1に対する垂直方向を、図中、Z方向(図2において上下方向)とし、以下、順Z方向を上方向、逆Z方向を下方向とする。そして、Z方向は、インダクタ部品1の厚さ方向に該当する。なお、Z方向は、他の実施形態及び変更例においても同様とする。スパイラル配線11は、上側から見て、内周端11aから外周端11bに向かって反時計方向に渦巻き状に形成されている。また、Z方向は、積層体2の積層方向にも一致する。
図2及び図3に示すように、第1磁性層21、第2磁性層22、内磁路部23及び外磁路部24、即ち磁性層20に含まれるベース樹脂72は、絶縁性の樹脂であればよいが、エポキシ系樹脂及びアクリル系樹脂の少なくとも一方の樹脂を含むことが好ましい。なお、第1磁性層21及び第2磁性層22と接する絶縁体31は、絶縁性の樹脂であればよいが、このベース樹脂72に含まれる樹脂のうちの少なくとも1つの樹脂を含むことが好ましい。
図3に示すように、金属磁性粉73に接触する非磁性粉74の粒子径は、当該接触する金属磁性粉73の粒子径の3分の1以下の大きさであることが好ましい。金属磁性粉73に接触する非磁性粉74の粒子径、及び、当該非磁性粉74が接触する金属磁性粉73の粒子径は、第1磁性層21、第2磁性層22、内磁路部23及び外磁路部24のうち、測定対象とするものについて、中心を通る断面のSEM画像を用いて測定する。具体的には、SEM画像において金属磁性粉73に接触している非磁性粉74の面積を測定し、測定した面積を用いて{4/π×(面積)}^(1/2)により算出した円相当径を当該非磁性粉74の粒子径とする。また、同SEM画像において、当該非磁性粉74が接触している金属磁性粉73の面積を測定し、測定した面積を用いて{4/π×(面積)}^(1/2)により算出した円相当径を当該金属磁性粉73の粒子径とする。なお、SEM画像において金属磁性粉73及び非磁性粉の輪郭が不鮮明な場合は画像処理を用いればよい。なお、金属磁性粉73に接触する非磁性粉74の粒子径は、必ずしも当該接触する金属磁性粉73の粒子径の3分の1以下の大きさでなくてもよい。
次に、本実施形態の作用について説明する。
磁性層20は、空隙部71を有するベース樹脂72と、ベース樹脂72に含有された金属磁性粉73及び非磁性粉74とを有する。金属磁性粉73には、空隙部71及び非磁性粉74の両方と接触するものが存在する。本実施形態では、複数の金属磁性粉73が、空隙部71及び非磁性粉74の両方と接触している。このため、金属磁性粉73に接触する空隙部71及び非磁性粉74によって、インダクタ部品1における応力緩和及び絶縁性向上を実現できる。
また、金属磁性粉73及び非磁性粉74を、何れも球形状とすることにより、ベース樹脂72への金属磁性粉73及び非磁性粉74の充填量を多くしても、ベース樹脂72内で金属磁性粉73及び非磁性粉74を均一に分散させやすい。
また、金属磁性粉73が1wt%以上、5wt%以下のクロムを含有していると、金属磁性粉73においてクロムが酸化して不動態を形成することにより、金属磁性粉73の酸化が抑制される。本実施形態では、金属磁性粉73は、鉄-ケイ素-クロム合金の粉体であるため、鉄を含有している。そして、鉄が酸化すると赤茶色等に変色する。しかしながら、本実施形態の金属磁性粉73は、クロムを含有することにより鉄の酸化が抑制されるため、インダクタ部品1の変色を抑制できる。因みに、クロムは白色であるとともに、不動態を形成する酸化被膜は無色透明であるため、クロムが不動態を形成した場合でもインダクタ部品1の変色は抑制される。
次に、インダクタ部品1の製造方法について説明する。
図7に示すように、ダミーコア基板100を準備する。ダミーコア基板100は、絶縁基板101と、絶縁基板101の両面に設けられたベース金属層102とを有する。本実施形態では、絶縁基板101はガラスエポキシ基板であり、ベース金属層102は銅箔である。ダミーコア基板100の厚さはインダクタ部品1の厚さに影響しないため、ダミーコア基板100には、加工上の反りなどの理由から適宜取り扱いやすい厚さのものを用いればよい。
その後、図11に示すように、絶縁層112上にダミー銅113aとスパイラル配線113bとを形成する。詳しくは、絶縁層112上に無電解めっきやスパッタリング、蒸着などによりSAPのための給電膜(図示略)を形成する。給電膜の形成後、給電膜上に感光性のレジストを塗布や貼り付けにより形成する。そして、フォトリソグラフィによって配線パターンとなる箇所に感光性レジストの開口部を形成する。その後、ダミー銅113a及びスパイラル配線113bに相当するメタル配線を感光性レジスト層の開口部に形成する。メタル配線の形成後、感光性レジストを薬液により剥離除去した後に、給電膜をエッチングにより除去する。その後、このメタル配線を給電部として、追加の銅電解めっきを施すことにより、狭スペースなスパイラル配線113bを得る。また、開口部112aには、SAPにより銅が充填される。
その後、図14に示すように、ダミーコア基板100をダミー金属層111から剥がす。
そして、図17に示すように、SAPにより、開口部114bに銅を充填してビア導体116aを形成した後に、絶縁層112,114上に柱状配線116bを形成する。
その後、図22に示すように、破断線Lにてダイシングにより個片化することで、図2に示すインダクタ部品1を得る。なお、図22に示すスパイラル配線113bは、図2に示すスパイラル配線11に該当する。また、図22に示す絶縁層112,114は、図2に示す絶縁体31に該当する。また、図22に示す磁性層117は、図2に示す磁性層20、即ち第1磁性層21、第2磁性層22、内磁路部23及び外磁路部24に該当する。また、図22に示す3つのビア導体116aは、図2に示すビア導体41a~43aに該当するとともに、図22に示す3つの柱状配線116bは、図2に示す柱状配線41b~43bに該当する。更に、図22に示す3つの外部端子121は、図2に示す外部端子51~53に該当する。
本実施形態の効果について説明する。
(1-5)金属磁性粉73は、1wt%以上、5wt%以下のクロムを含有している。そのため、金属磁性粉73においては、クロムが酸化して不動態を形成することにより、金属磁性粉73の酸化が抑制される。従って、温度変化だけでなく、湿度が高い過酷な環境にも耐え得るインダクタ部品1を得ることができる。
このように、金属磁性粉73の平均粒子径を1μm以上、5μm以下とすることにより、直流重畳特性を向上させることができる。また、金属磁性粉73の平均粒子径を5μm以下と小さくすることにより、渦電流損(鉄損)を小さく抑えることができる。
以下、インダクタ部品の第2実施形態を説明する。
なお、本実施形態において、上記実施形態と同じ構成部材又は上記実施形態と対応する構成部材については、同じ符号を付してその説明の一部又は全てを省略することがある。
次に、上記第1実施形態と同様の作用に加えて得られる本実施形態の作用について説明する。
次に、インダクタ部品1Aの製造方法について説明する。
まず、第1実施形態のインダクタ部品1の製造方法の図7~図11に示す工程を行う。
次に、図25に示すように、ダミー銅113a、スパイラル配線113b及び柱状配線116bを磁性層211で覆う。磁性層211は、空隙部71を有するベース樹脂72、金属磁性粉73及び非磁性粉74を含む磁性材料118からなるものである。磁性材料118(磁性層211)は、真空ラミネータやプレス機などにより、熱圧着された後に熱硬化される。この時、磁性材料118は、スパイラル配線113bの間の隙間に圧入により充填される。また、上記第1実施形態と同様に、磁性材料118にて磁性層211を形成する際に、ベース樹脂72内に空隙部71を形成する。
その後、図27に示すように、ダミーコア基板100をダミー金属層111から剥がす。
そして、図29に示すように、SAPにより、開口部112bに銅を充填してビア導体116aを形成した後に、絶縁層112の下面上に柱状配線116bを形成する。
その後、図34に示すように、破断線Lにてダイシングにより個片化することで、図23に示すインダクタ部品1Aを得る。なお、図34に示すスパイラル配線113bは、図23に示すスパイラル配線11に該当する。また、図34に示す絶縁層112は、図23に示す絶縁体31Aに該当する。また、図34に示す磁性層211,117は、図23に示す磁性層20Aに該当する。また、図34に示す1つのビア導体116aは、図23に示すビア導体43aに該当するとともに、図34に示す3つの柱状配線116bは、図23に示す柱状配線41b~43bに該当する。更に、図34に示す3つの外部端子121は、図23に示す外部端子51~53に該当する。
(2-1)金属磁性粉73に接触する空隙部71及び非磁性粉74によって、第2磁性層22Aの絶縁性を高めることができる。従って、第2磁性層22Aを絶縁体として使用することが可能となるため、スパイラル配線11と第2磁性層22Aとの間の絶縁体を省略することができる。そして、チップサイズが変わらない場合には、絶縁体を省略した分だけ第2磁性層22Aのボリュームを多くできるため、インダクタンスを高めることができる。一方、磁性層20の量を維持したまま、絶縁体を省略した分だけインダクタ部品1Aを小型化したり薄型化したりすることも可能である。
以下、インダクタ部品の第3実施形態を説明する。
なお、本実施形態において、上記実施形態と同じ構成部材又は上記実施形態と対応する構成部材については、同じ符号を付してその説明の一部又は全てを省略することがある。
次に、上記第1実施形態及び上記第2実施形態と同様の作用に加えて得られる本実施形態の作用について説明する。
次に、インダクタ部品1Bの製造方法について説明する。
まず、第1実施形態のインダクタ部品1の製造方法の図7~図11に示す工程を行う。次いで、第2実施形態のインダクタ部品1Aの製造方法の図24~図27に示す工程を行う。
次に、図37に示すように、ダミー銅113aをエッチングなどにより取り除く。これにより、内磁路部23に対応する孔部115a及び外磁路部24に対応する孔部115bが形成される。
その後、図39に示すように、スパイラル配線113b、磁性層211、及びスパイラル配線113bの下面上に形成された柱状配線116bを磁性層117で覆うことにより、インダクタ基板130Bを形成する。磁性層117は、磁性層211と同様の磁性材料118からなるものである。磁性材料118(磁性層117)は、真空ラミネータやプレス機などにより、熱圧着された後に熱硬化される。この時、磁性材料118は、孔部115a,115bにも充填される。また、上記各実施形態と同様に、磁性材料118にて磁性層117を形成する際に、ベース樹脂72内に空隙部71を形成する。
その後、図43に示すように、破断線Lにてダイシングにより個片化することで、図35に示すインダクタ部品1Bを得る。なお、図43に示すスパイラル配線113bは、図35に示すスパイラル配線11に該当する。また、図43に示す磁性層117,211は、図35に示す磁性層20Bに該当する。また、図43に示す3つの柱状配線116bは、図35に示す柱状配線41b~43b、即ち垂直配線41~42に該当する。更に、図43に示す3つの外部端子121は、図35に示す外部端子51~53に該当する。
(3-1)金属磁性粉73に接触する空隙部71及び非磁性粉74によって、第1磁性層21B及び第2磁性層22Aの絶縁性を高めることができる。従って、第1磁性層21B及び第2磁性層22Aを絶縁体として使用することが可能となるため、スパイラル配線11と第2磁性層22Aとの間の絶縁体、及びスパイラル配線11と第1磁性層21Bとの間の絶縁体を省略することができる。そして、チップサイズが変わらない場合には、絶縁体を省略した分だけ第1磁性層21B及び第2磁性層22Aのボリュームをより多くできるため、インダクタンスを高めることができる。一方、第1磁性層21B及び第2磁性層22Aの量を維持したまま、絶縁体を省略した分だけインダクタ部品1Bを小型化したり薄型化したりすることも可能である。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本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。
また、インダクタ部品に備えられるスパイラル配線は、積層された複数のスパイラル配線層を有するものであってもよい。なお、スパイラル配線層は、インダクタ配線層の一例である。
また、インダクタ部品1Cにおいて、磁性層20は、金属磁性粉73に接触する空隙部71及び非磁性粉74によって絶縁性が高められる。従って、第1スパイラル配線層12と第2スパイラル配線層13との間の絶縁、第1スパイラル配線層12の配線間の絶縁、及び第2スパイラル配線層13の配線間の絶縁を、磁性層20によってすることが可能である。そのため、インダクタ部品1Cにおいて絶縁体31の一部又は全部を省略することが可能である。インダクタ部品1Cにおいて絶縁体31の一部又は全部を省略すると、チップサイズが変わらない場合には、絶縁体31を省略した分だけ、磁性層20のボリュームをより多くできるため、インダクタンスを高めることができる。一方、磁性層20の量を維持したまま、絶縁体を省略した分だけインダクタ部品1Cを小型化したり薄型化したりすることも可能である。
Claims (18)
- 磁性層を含む積層体と、
前記積層体内に配置されたインダクタ配線と、
を備え、
前記磁性層は、空隙部を有するベース樹脂と、前記ベース樹脂に含有された金属磁性粉及び非磁性粉とを有し、
前記金属磁性粉には、前記空隙部及び前記非磁性粉の両方と接触するものが存在し、
前記金属磁性粉に接触する前記非磁性粉の粒子径は、当該接触する前記金属磁性粉の粒子径の3分の1以下の大きさであるインダクタ部品。 - 前記非磁性粉はシリカである請求項1に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉及び前記非磁性粉は、何れも球形状である請求項1又は請求項2に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉は鉄を含有する請求項1から請求項3の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉は、1wt%以上、5wt%以下のクロムを含有している請求項4に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉の平均粒子径は、1μm以上、5μm以下であり、
前記非磁性粉の平均粒子径は、前記金属磁性粉の平均粒子径よりも小さい請求項1から請求項5の何れか1項に記載のインダクタ部品。 - 前記空隙部及び前記非磁性粉の両方と接触する前記金属磁性粉が、前記積層体の積層方向に複数備えられている請求項1から請求項6の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記磁性層は、フェライト粉を更に含む請求項1から請求項7の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記ベース樹脂は、エポキシ系樹脂及びアクリル系樹脂の少なくとも一方の樹脂を含む請求項1から請求項8の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉に接触する少なくとも1つの前記空隙部の断面形状は、直交する2つの方向の長さが異なる請求項1から請求項9の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記金属磁性粉に接触する前記空隙部の径は、当該接触する前記金属磁性粉の粒子径よりも小さい請求項1から請求項10の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記積層体は、前記インダクタ配線に接する非磁性の絶縁体を含み、
前記インダクタ配線から前記積層体の表面まで前記積層体を前記積層体の積層方向に貫通する垂直配線を備えた請求項1から請求項11の何れか1項に記載のインダクタ部品。 - 前記金属磁性粉に接触する前記空隙部の少なくとも1つは、前記垂直配線にも接触している請求項12に記載のインダクタ部品。
- 前記積層体の主面に形成された外部端子を更に備え、
前記外部端子は、前記積層体の主面から露出する前記垂直配線の露出面上に配置されている請求項12又は請求項13に記載のインダクタ部品。 - 前記絶縁体は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂及び液晶ポリマー系樹脂のうちの少なくとも1つの樹脂を含み、且つ、前記ベース樹脂に含まれる樹脂のうちの少なくとも1つの樹脂を含む請求項12から請求項14の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 厚さが0.5mm以下である請求項6及び請求項6に従属する請求項7から請求項15の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 前記インダクタ配線は、積層された複数のインダクタ配線層を有する請求項1から請求項16の何れか1項に記載のインダクタ部品。
- 同一平面上に複数の前記インダクタ配線を有する請求項1から請求項17の何れか1項に記載のインダクタ部品。
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