JP7404788B2 - Lc複合部品 - Google Patents
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Description
図1及び図2を参照して、本発明の本実施形態に係るLC複合部品について説明する。図1は、本実施形態に係るLC複合部品1の構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係るLC複合部品の構成を示す断面図である。
これにより、LC複合部品におけるカットオフ周波数未満での挿入損失を低減でき、また、カットオフ周波数超での挿入損失を増加させることができる。この理由として、インダクタコアの損失を抑えつつインダクタのインダクタンスが大きくなっていることによりインダクタにおける損失が低減されることが考えられる。
磁性層22並びにコア部23及び24は、樹脂及び磁性を有する磁性金属粒子を含む。
この理由として、例えば、磁性金属粒子の平均長軸径が120nm以下であると、磁性層22並びにコア部23及びコア部24における磁性金属粒子の充填性が向上し、高い透磁率を得ることによりインダクタのインダクタンスを大きくすることができ、同時にインダクタコアの渦電流が抑制できることが一因と考えられる。
磁性金属粒子の平均長軸径が120nmを超える場合には、磁性金属粒子の多磁区化により磁壁共鳴の損失が増加し、インダクタコアの渦電流損失が増加することが考えられる。
平均アスペクト比が1.2未満であると、形状異方性が小さくなりすぎて、自然共鳴周波数がかなり小さくなり、自然共鳴によるインダクタコアにおける損失が大きくなる事が寄与する可能性がある。また、アスペクト比が6超となると、形状異方性が大きくなりすぎることと充填性悪化による密度低下のため、透磁率が小さくなり、インダクタのインダクタンスを大きくしにくくなる事も寄与する可能性がある。
変動係数(CV)=標準偏差値/平均値
本実施形態にかかるLC複合部品によれば、カットオフ周波数未満の低周波信号の挿入損失を低減しつつ、カットオフ周波数超の高周波信号の挿入損失を高めることができる。したがって、ローパスフィルタとしての特性に優れる。特に、カットオフ周波数が1.1~1.6GHzのローパスフィルタに適する。カットオフ周波数は、-3dBの点として定義できる。このLC複合部品は、ローパスフィルタ以外に、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどとして使用することもできる。
次に、図1を参照して、本実施形態に係るLC複合部品1の製造方法について説明する。本実施形態に係るLC複合部品1では、複数のLC複合部品1の非磁性基板21となる部分を含むウェハ上に、LC複合部品1の非磁性基板21以外の複数の構成要素を形成する。それにより、LC複合部品1の部品本体20が複数列に配列された基礎構造物を作製する。そして、この基礎構造物を切断することによって複数の部品本体20を互いに分離する。これにより、複数のLC複合部品1が作製される。
なお、コア部23,24及び磁性層(予備磁性層)22を形成するには、上述の磁性金属粒子及び樹脂を含む硬化性組成物を塗布し、硬化させればよい。
例えば、LC複合部品におけるキャパシタ、インダクタ、及び、コア部の数は、それぞれ、一つ以上であれば良い。また、キャパシタ、インダクタ、及び、コア部の形態も、用途に合わせて適宜変更することができる。また、インダクタ及びキャパシタの配置も任意に変更できる。例えば、キャパシタは、第1の面21aに垂直な方向から見たときに他のインダクタと重なってもよい。
下記に示す方法で、磁性層及びコア部を形成するための硬化性の樹脂組成物を調整した。すなわち、硫酸第一鉄及び硫酸コバルトの水溶液を、磁性金属粒子中のFe及びCoの質量比が7:3となるように配合し、これらをアルカリ水溶液で一部中和した。中和後の水溶液にバブリングを行って通気し、上記水溶液を撹拌することにより、Coを含有する針状のゲータイト粒子を得た。水溶液をろ過して得られたCoを含有するゲータイト粒子をイオン交換水で洗浄して乾燥したあと、更に空気中で加熱することにより、Coを含有するヘマタイト粒子を得た。
次に、公知の薄膜形成方法を適用して、図1~図5に示すLC複合部品1を作製した。ここで、非磁性基板21の材料として非磁性フェライトを、磁性層22及びコア部23,24の材料として上述の樹脂組成物の硬化物を、インダクタ11,12,17及びキャパシタ13~16の導電材料として、Cuを、誘電体層31、及び33~36の材料としてポリイミド樹脂を、誘電体層32の材料としてシリコンナイトライドを用いた。コア部の厚みは100μm、磁性層の厚みは50μm、LC複合部品を厚み方向から見たときの大きさは、650μm×500μmである。LC複合部品のカットオフ周波数は、1.2GHzとした。
コア部の厚み、磁性層の厚みを表1に示すように変更する以外は実施例1と同様にして実施例2~5のLC複合部品を製造した。なお、実施例2では、コア部の厚みを小さくするのに対応して、インダクタ11,12のコイル構造の巻き数を維持しつつ、導体部33V5、34V5及び35V5、及び、導体部33V6、34V6及び35V6の長さを短くして、コイル構造の軸方向長さを小さくした。また、実施例4,5では、コア部の厚みを大きくするのに対応して、インダクタ11,12のコイル構造の巻き数を維持しつつ、導体部33V5、34V5及び35V5、及び、導体部33V6、34V6及び35V6の長さを長くして、コイル構造の軸方向長さを大きくした。いずれの実施例においても、コア部23及び24の厚みは、インダクタ11及び12のコイル構造の軸方向長さ以上とした。
中和工程において、アルカリ水溶液による中和率を低くし、酸化工程に供される中和後の金属(Fe及びCo)イオン濃度を低くして、磁性金属粒子の平均長軸径、アスペクト値及びCV値を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6のLC複合部品を得た。
中和工程において、アルカリ水溶液による中和率を高くし、酸化工程に供される中和後の金属(Fe及びCo)イオン濃度を高くして、磁性金属粒子の平均長軸径、アスペクト値及びCV値を表1に示すようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例7のLC複合部品を得た。
中和工程において、アルカリ水溶液による中和率を高くし、酸化工程に供される中和後の金属(Fe及びCo)イオン濃度を高くして、磁性金属粒子の平均長軸径、アスペクト値及びCV値を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例8のLC複合部品を得た。
樹脂組成物の硬化物中の磁性金属粒子の体積割合が、それぞれ、30体積%及び50体積%となるように硬化性の樹脂組成物を調製した以外は実施例1と同様にして、実施例9,10のLC複合部品を得た。
磁性金属粒子の製造においてCoを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、実施例11のLC複合部品を得た。
磁性金属粒子の製造においてCoに変えてNiを添加し、かつ、樹脂組成物の硬化物中の磁性金属粒子の体積割合が50体積%となるように硬化性の樹脂組成物を調製した以外は実施例1と同様にして、実施例12のLC複合部品を得た。
コア部の厚みを30μmとする以外は実施例1と同様にして、比較例1のLC複合部品を得た。なお、コア部の厚みを小さくするのに対応して、インダクタ11,12のコイル構造の巻き数を維持しつつ、導体部33V5、34V5及び35V5、及び、導体部33V6、34V6及び35V6の長さを短くして、コイル構造の軸方向長さを小さくした。すなわち、コア部23及び24の厚みは、インダクタ11及び12のコイル構造の軸方向長さ以上とした。
(磁性金属粒子のサイズ及びアスペクト比)
各実施例及び比較例で得られたLC複合部品の磁性層の断面における磁性金属粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)にて倍率50万倍で観察し、磁性金属粒子の長軸及び短軸方向の寸法(長軸径及び短軸径)(nm)を測定し、アスペクト比を求めた。同様にして、200~500個の磁性金属粒子を観察し、長軸径、短軸径及びアスペクト比の平均値を計算した。磁性金属粒子のアスペクト比の平均値及びCV値、並びに、磁性金属粒子の長軸径の平均値を、表1に示す。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物の硬化物を1mm×1mm×3mmに加工し、振動試料型磁力計(VSM、株式会社玉川製作所製)を用いて、加工した複合磁性体の飽和磁化(emu/g)を測定した。結果を表1に示す。
ネットワークアナライザ(N5230A、キーサイトテクノロジーズ)を用いて、各実施例及び比較例で得られたLC複合部品において挿入損失の周波数特性を求めた。そして、0.824-0.960GHzにおける挿入損失の最大値、及び、1.648-1.920GHzにおける挿入損失の最小値を求めた。結果を表1に示す。また、実施例1、実施例5、及び比較例1の挿入損失の周波数特性を示す特性図をそれぞれ図6~図8に示す。
Claims (5)
- 非磁性基板と、
磁性を有する磁性層と、
1つ以上のキャパシタと、
1つ以上のインダクタと、
磁性を有する1つ以上のコア部と、
を備え、
前記非磁性基板が、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有し、
前記磁性層が、前記非磁性基板の第1の面に対向するように配置され、
前記1つ以上のインダクタ、及び、前記1つ以上のキャパシタが前記非磁性基板の第1の面と前記磁性層との間に配置され、
前記コア部が、前記非磁性基板の第1の面と前記磁性層との間に配置されて前記磁性層に接続され、
前記非磁性基板の第1の面に垂直な方向について、前記コア部の厚みが前記磁性層の厚みに対して1.0倍以上であり、
前記磁性層及び前記コア部が、それぞれ、磁性金属粒子及び樹脂を含み、
前記磁性金属粒子の平均長軸径が120nm以下である、LC複合部品。 - 前記磁性金属粒子の平均アスペクト比が1.2~6である、請求項1に記載のLC複合部品。
- 前記磁性層及び前記コア部の飽和磁化がそれぞれ90emu/g以上である、請求項1又は2に記載のLC複合部品。
- 前記磁性金属粒子が、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも1種を主成分として含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のLC複合部品。
- 前記磁性金属粒子のアスペクト比のCV値が0.4以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のLC複合部品。
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