JPH11168011A - Microinductor - Google Patents

Microinductor

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JPH11168011A
JPH11168011A JP9334690A JP33469097A JPH11168011A JP H11168011 A JPH11168011 A JP H11168011A JP 9334690 A JP9334690 A JP 9334690A JP 33469097 A JP33469097 A JP 33469097A JP H11168011 A JPH11168011 A JP H11168011A
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JP
Japan
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coil
inductor
magnetic
thickness
core
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JP9334690A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Hiyama
邦夫 樋山
Michio Miura
道夫 三浦
Nanayuki Takeuchi
七幸 竹内
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microinductor which is capable of being downsized and applied to highly efficient, high-output converters. SOLUTION: A copper-plated flat coil 2a is formed on the surface of a magnetic substrate 1a. Furthermore, a magnetic core 3 is arranged on the substrate 1a. A closed magnetic path structure is formed by the substrate 1a and the core 3. The substrate 1a and the core 3 constituting the closed magnetic path structure are made of materials having an initial permeability μi of 500 or higher and an energy loss E of 100 or lower, at measured frequencies which range from 100 to 1,000 kHz.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高効率及び高出力の
DC−DCコンバータに適用することができるマイクロ
インダクタに関し、特に、小型化を実現することができ
るマイクロインダクタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-inductor which can be applied to a high-efficiency and high-output DC-DC converter, and more particularly to a micro-inductor capable of realizing miniaturization.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ノート型パーソナルコンピュ
ータ等のような携帯機器等の小型化、軽量化及び高機能
化を目的として、これらの携帯機器の超小型スイッチン
グ電源等に使用される小型で高効率のDC−DCコンバ
ータの開発が要求されている。そして、DC−DCコン
バータとして応用されるマイクロインダクタとして、例
えば、巻き線コイルからなる開磁路構造のインダクタが
開示されている(特開平8−321421号公報、特開
平8−289537号公報及び特開平8−293691
号公報)。図16は従来の巻き線コイルからなるインダ
クタを示す斜視図である。ドラムタイプフェライトコア
12は芯部12bと、この芯部12bの両端に取り付け
られた壁部12aとにより形成されている。このドラム
タイプフェライトコア12に銅線13が巻回されること
により、インダクタ11が構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of reducing the size, weight, and function of portable devices such as notebook personal computers, small and high-sized switching power supplies used for these portable devices have been used. There is a need to develop efficient DC-DC converters. As a microinductor applied as a DC-DC converter, for example, an inductor having an open magnetic circuit structure including a winding coil has been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-322421, 8-28937 and 8-28937). Kaihei 8-2939691
No.). FIG. 16 is a perspective view showing a conventional inductor composed of a winding coil. The drum type ferrite core 12 is formed by a core 12b and walls 12a attached to both ends of the core 12b. The inductor 11 is formed by winding a copper wire 13 around the drum type ferrite core 12.

【0003】このように構成されたインダクタ11にお
いては、銅線13に直流電圧が印加されると、インダク
タ11の周辺部及び芯部12b等に磁界が発生する。こ
れにより、インダクタ11が搭載されたコンバータ(図
示せず)においては、入力電源電圧を昇圧、降圧又は反
転して出力することができる。
In the inductor 11 configured as described above, when a DC voltage is applied to the copper wire 13, a magnetic field is generated around the inductor 11, the core 12b, and the like. Thus, in a converter (not shown) on which the inductor 11 is mounted, the input power supply voltage can be boosted, stepped down, or inverted and output.

【0004】しかしながら、図16に示す従来の巻線コ
イルからなるインダクタはオープン構造であるので、壁
部12aから外側に磁束の漏れが発生し、良好な磁気特
性を得ることができない。従って、磁気特性を向上させ
るために、銅線13の巻数を増加させる必要があるが、
この巻数の増加に伴って銅線の長さが長くなり、直流抵
抗が高くなるという問題点がある。その結果、発熱によ
って効率が低下する。一方、直流抵抗を低減するため
に、銅線13の太さを太くする方法があるが、この方法
を使用すると、インダクタが更に大型化してしまう。ま
た、巻線コイルは、手作業によってコアに銅線を巻回す
ることにより製造されるものであり、自動化が困難であ
るので、大量生産に適していない。
However, since the conventional coiled inductor shown in FIG. 16 has an open structure, magnetic flux leaks from the wall portion 12a to the outside, and good magnetic characteristics cannot be obtained. Therefore, in order to improve the magnetic characteristics, it is necessary to increase the number of turns of the copper wire 13.
As the number of turns increases, the length of the copper wire increases, and there is a problem that the DC resistance increases. As a result, the efficiency decreases due to heat generation. On the other hand, there is a method of increasing the thickness of the copper wire 13 to reduce the DC resistance. However, if this method is used, the size of the inductor is further increased. Further, the wound coil is manufactured by manually winding a copper wire around a core, and is not suitable for mass production because automation is difficult.

【0005】そこで、巻線コイルからなるインダクタと
比較して磁気特性を向上させることができると共に、小
型化することができるインダクタが提案されている(特
開平5−299282号公報、特開平6−84644号
公報、特開平5−326260号公報及び特開平6−2
52350号公報)。これらのインダクタは、閉磁路構
造を構成する磁性部と、平面状のコイルとを有するもの
である。特に、特開平5−299282号公報及び特開
平6−84644号公報には、角形に周回されたコイル
の各辺に、閉磁路構造を構成するコアが形成された薄膜
インダクタンス素子が開示されている。また、特開平5
−326260号公報には、角形に周回されたコイルの
対向する1組の辺に、閉磁路構造を構成するコアが形成
された薄膜磁気素子が開示されている。更に、特開平6
−252350号公報には、平面状のコイルが絶縁性磁
性体によって覆われて、磁性体とコイルとの間に間隙が
形成されていない完全閉磁路構造のマイクロインダクタ
が開示されている。
[0005] In view of the above, there have been proposed inductors which can improve the magnetic characteristics as compared with an inductor comprising a winding coil and can be reduced in size (JP-A-5-299282, JP-A-6-299282). No. 84644, JP-A-5-326260 and JP-A-6-2
No. 52350). These inductors have a magnetic part constituting a closed magnetic circuit structure and a planar coil. In particular, JP-A-5-299282 and JP-A-6-84644 disclose a thin-film inductance element in which a core constituting a closed magnetic circuit structure is formed on each side of a rectangular coil. . Also, Japanese Patent Application Laid-Open
JP-A-326260 discloses a thin-film magnetic element in which a core constituting a closed magnetic circuit structure is formed on a pair of opposing sides of a coil wound in a rectangular shape. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-252350 discloses a microinductor having a completely closed magnetic circuit structure in which a planar coil is covered with an insulating magnetic material and no gap is formed between the magnetic material and the coil.

【0006】なお、これらのインダクタに使用されてい
る平面状のコイルは、例えば、薄膜形成技術又はプリン
ト基板技術を使用することにより製造される。このよう
に、薄膜形成技術により薄膜メッキコイルを製造する
と、導体部分の厚さを著しく薄くすることができるの
で、インダクタを小型化することができる。また、基板
表面に銅箔を接合し、この銅箔を所望の形状にエッチン
グすることにより、帯状の導体層が周回された形状のプ
リントコイルを形成することができる。
The planar coils used in these inductors are manufactured by using, for example, a thin film forming technique or a printed board technique. As described above, when the thin-film plated coil is manufactured by the thin-film forming technique, the thickness of the conductor portion can be significantly reduced, so that the inductor can be downsized. Further, a copper coil is bonded to the surface of the substrate, and the copper foil is etched into a desired shape, whereby a printed coil having a shape in which a strip-shaped conductor layer is wound around can be formed.

【0007】近時、DC−DC電源の薄型化及び小型化
に伴って、より一層薄い構造のマイクロインダクタが要
求されており、従来のインダクタの外径寸法を大きくす
ることなく、同一基板上に形成されるIC及びLSIと
同等の高さ又はそれ以下の高さで、良好な性能を得るこ
とができるインダクタが要求されている。
In recent years, with the thinning and miniaturization of DC-DC power supplies, there has been a demand for a microinductor having a thinner structure, and the microinductor can be mounted on the same substrate without increasing the outer diameter of a conventional inductor. There is a demand for an inductor that can obtain good performance at a height equal to or lower than the IC and LSI to be formed.

【0008】一方、インダクタの高性能化を図るため
に、他の部品と同様に、スイッチング電源の駆動周波数
を高くする必要があり、制御用ICとして実用化されて
いる周波数(500KHz)と同等又はそれ以上の周波
数、例えば、1MHzの周波数のものが要求されてい
る。更に、小型携帯機器の出力は、現状では約0.5乃
至1Wであるが、この小型携帯機器の分野においても、
大型機器において実現されている約5Wの出力に対応す
ることができるインダクタが要求されている。
On the other hand, in order to improve the performance of the inductor, it is necessary to increase the driving frequency of the switching power supply as in the case of other components, and the switching frequency is equivalent to the frequency (500 kHz) practically used as a control IC. A higher frequency, for example, a frequency of 1 MHz is required. Further, the output of the small portable device is about 0.5 to 1 W at present, but in the field of the small portable device,
There is a demand for an inductor capable of supporting an output of about 5 W realized in a large-sized device.

【0009】ところで、一般的に、インダクタの性能は
下記数式1によって算出することができる。
In general, the performance of an inductor can be calculated by the following equation (1).

【0010】[0010]

【数1】Q=L×2πf/R 但し、Q;性能指数 L;インダクタンス(μH) R;抵抗(Ω) f;周波数(Hz)## EQU1 ## Q = L × 2πf / R, where Q: figure of merit L: inductance (μH) R: resistance (Ω) f: frequency (Hz)

【0011】上記数式1に示すように、性能指数Qを高
めて高性能のインダクタを得るためには、インダクタン
スL又は周波数fを高くするか、抵抗Rを小さくすれば
よい。また、所望の性能を得るためのインダクタンスL
は、下記数式2によって算出することができる。
As shown in the above formula 1, in order to increase the figure of merit Q and obtain a high-performance inductor, the inductance L or the frequency f may be increased or the resistance R may be decreased. Further, an inductance L for obtaining a desired performance.
Can be calculated by the following equation (2).

【0012】[0012]

【数2】L={Vout(Vin−Vout)}/(Vin×f×
Iout×LIR) 但し、Vin;最大入力電圧 Vout;出力電圧 Iout;最大DC負荷電流 f;動作周波数 LIR;コイルのインピーダンス
L = {Vout (Vin−Vout)} / (Vin × f ×
Iout × LIR) where Vin; maximum input voltage Vout; output voltage Iout; maximum DC load current f; operating frequency LIR; coil impedance

【0013】そこで、100Vの交流電源からACアダ
プタを介して、交流12Vに接続する5W(5V−1
A)の出力のノート型パーソナルコンピュータを得るた
めのインダクタンスLは、Vin=12(V)、Vout=
5(V)、Iout=1(A)及びLIR=0.3(推奨
値)を上記数式2に代入することにより得られ、L=
9.72/(Iout×f)となる。例えば、周波数が1M
Hzである場合、出力電流Ioutを1Aとすると、イン
ダクタンスLは10μH、出力電流Ioutを2Aとする
と、インダクタンスLは5μHとなり、出力電流Iout
を4Aとすると、インダクタンスLは2.4μHとな
る。従って、駆動周波数が1MHzである場合には、イ
ンダクタンスLが2.4乃至10μHであるインダクタ
が要求される。
Therefore, 5W (5V-1) is connected from an AC power supply of 100V to an AC 12V via an AC adapter.
The inductance L for obtaining the notebook personal computer having the output of A) is Vin = 12 (V), Vout =
5 (V), Iout = 1 (A) and LIR = 0.3 (recommended value) by substituting into the above equation 2, L =
9.72 / (Iout × f). For example, if the frequency is 1M
Hz, when the output current Iout is 1 A, the inductance L is 10 μH, and when the output current Iout is 2 A, the inductance L is 5 μH, and the output current Iout
Is 4A, the inductance L is 2.4 μH. Therefore, when the driving frequency is 1 MHz, an inductor having an inductance L of 2.4 to 10 μH is required.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄膜メ
ッキコイルからなるインダクタにおいては、コイルの厚
さが約数μm乃至10μmであるので、導体部分(ライ
ン)の電流方向に直交する方向の断面積が極めて小さく
なり、これにより、直流抵抗が著しく高くなる。従っ
て、薄膜メッキコイルを利用したインダクタには、高電
流を印加することができず、所望の性能を得ることがで
きない。
However, in an inductor formed of a thin-film plated coil, since the thickness of the coil is about several μm to 10 μm, the cross-sectional area of the conductor portion (line) in the direction perpendicular to the current direction is reduced. Very small, which results in a significantly higher DC resistance. Therefore, a high current cannot be applied to the inductor using the thin film plated coil, and desired performance cannot be obtained.

【0015】また、プリントコイルからなるインダクタ
においては、銅箔をエッチングすることにより帯状の導
体層を形成するものである。従って、コイルの厚さより
も隣接する帯状の導体層間の間隔(ライン間の間隔)を
小さくしようとすると、オーバーエッチング等が発生し
て、所望の寸法のコイルをパターニングすることが困難
となる。その結果、導体層間の間隔を必要以上に大きく
設定する必要があるので、インダクタの小型化が困難と
なる。また、導体層間の間隔が適切に設定されていない
場合には、コイル間での磁束の漏れが発生して、コイル
の効率が低下する。
[0015] In an inductor composed of a printed coil, a strip-shaped conductor layer is formed by etching a copper foil. Therefore, if an attempt is made to make the interval between adjacent strip-shaped conductor layers (interval between lines) smaller than the thickness of the coil, over-etching or the like occurs, making it difficult to pattern a coil of a desired size. As a result, it is necessary to set the interval between the conductor layers larger than necessary, which makes it difficult to reduce the size of the inductor. If the distance between the conductor layers is not properly set, leakage of magnetic flux between the coils occurs, and the efficiency of the coils decreases.

【0016】更に、いずれのインダクタにおいても、閉
磁路構造を構成する磁性部を有しているが、この磁性部
の構造によっては、所望のインダクタンスを得ることが
できない。
Further, any of the inductors has a magnetic portion constituting a closed magnetic circuit structure, but a desired inductance cannot be obtained depending on the structure of the magnetic portion.

【0017】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、小型化が可能であって高効率であると共
に、高出力のコンバータに適用することができるマイク
ロインダクタを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a microinductor which can be reduced in size and has high efficiency and can be applied to a high-output converter. And

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロイ
ンダクタは、平面コイルと、閉磁路構造を構成する磁性
部とを有するマイクロインダクタにおいて、前記磁性部
は、100乃至1000kHzの測定周波数で、初透磁
率μiが500以上、エネルギー損失Eが100以下で
ある磁性体からなることを特徴とする。
A microinductor according to the present invention is a microinductor having a planar coil and a magnetic part constituting a closed magnetic circuit structure, wherein the magnetic part is initially provided at a measurement frequency of 100 to 1000 kHz. It is made of a magnetic material having a magnetic permeability μi of 500 or more and an energy loss E of 100 or less.

【0019】前記平面コイルは、厚さが20μm以上、
ライン幅が20μm以上、ライン間の間隔が100μm
以下、ターン数が10ターン以下、平面視でのコイル寸
法が5mm×5mm以下であることが好ましい。なお、
本発明において、エネルギー損失とは、ヒステリシス損
失、うず電流損失及び残留損失の全ての損失を合わせた
ものをいう。また、本発明において、磁性体の初透磁率
μi及びエネルギー損失Eの値は、磁性体の材質を選択
する方法又は磁性体を磁性体薄膜と絶縁体薄膜との積層
構造にする方法等によって制御することができる。更
に、本発明において、ライン幅とは、コイル状に形成さ
れた帯状導体層の幅をいい、ライン間の間隔とは、隣接
する帯状導体層間の間隔をいう。
The planar coil has a thickness of 20 μm or more,
Line width is 20μm or more, spacing between lines is 100μm
Hereinafter, it is preferable that the number of turns be 10 turns or less and the coil size in a plan view be 5 mm × 5 mm or less. In addition,
In the present invention, the energy loss refers to a sum of all of the hysteresis loss, the eddy current loss, and the residual loss. In the present invention, the values of the initial magnetic permeability μi and the energy loss E of the magnetic material are controlled by a method of selecting a material of the magnetic material or a method of forming the magnetic material into a laminated structure of a magnetic thin film and an insulating thin film. can do. Further, in the present invention, the line width refers to the width of a strip-shaped conductor layer formed in a coil shape, and the interval between lines refers to the interval between adjacent strip-shaped conductor layers.

【0020】本発明においては、インダクタの閉磁路構
造を構成する磁性部が、初透磁率μi及びエネルギー損
失Eが適切に規定された磁性体からなるものであるの
で、コイルの寸法を大きくすることなく、5Wの出力を
有する電子機器に適用される高効率のインダクタを得る
ことができる。また、コイルの厚さ、ライン幅、ライン
間の間隔、ターン数及びコイル寸法を適切に規制する
と、より一層小型で高効率のインダクタを得ることがで
きる。
In the present invention, since the magnetic portion constituting the closed magnetic circuit structure of the inductor is made of a magnetic material whose initial magnetic permeability μi and energy loss E are appropriately defined, it is necessary to increase the size of the coil. Therefore, a high-efficiency inductor applied to an electronic device having an output of 5 W can be obtained. Further, if the thickness of the coil, the line width, the interval between the lines, the number of turns, and the coil size are appropriately regulated, a more compact and highly efficient inductor can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るマイ
クロインダクタについて、添付の図面を参照して具体的
に説明する。図1は本発明の第1の実施例に係るマイク
ロインダクタの組立時の構造を示す斜視図である。図2
(a)はその組立後の構造を示す斜視図であり、図2
(b)はその断面図である。図1、図2(a)及び2
(b)に示すように、板厚が例えば0.5mmである磁
性体基板1aの表面に、銅メッキによる平面コイル2a
が形成されている。このコイル2aは、帯状に延びる導
体層が基板1a上で周回された形状を有している。ま
た、基板1a上には磁性体コア3が配置される。コア3
の一方の面には、幅広の2本の溝が平行に設けられてお
り、これにより、コア3の面の両側方と中央部に、互い
に平行に延びる凸部が形成されている。従って、コア3
は、コイル2aの軸芯部分とコイル2aの両側方とにお
ける基板1aの表面のみに接触するように組み立てられ
ており、コア3とコイル2aとは離間している。このよ
うにして、基板1aとコア3とにより、閉磁路構造が構
成されている。なお、本実施例においては、閉磁路構造
を構成する磁性体基板1a及び磁性体コア3は、100
乃至1000kHzの測定周波数で、初透磁率μiが5
00以上であり、エネルギー損失Eが100以下である
材料からなるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a micro inductor according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a structure at the time of assembling a micro inductor according to a first embodiment of the present invention. FIG.
2A is a perspective view showing the structure after the assembly, and FIG.
(B) is a sectional view thereof. 1 and 2 (a) and 2
As shown in (b), a planar coil 2a made of copper plating
Are formed. The coil 2a has a shape in which a strip-shaped conductor layer is circulated on the substrate 1a. The magnetic core 3 is disposed on the substrate 1a. Core 3
On one surface, two wide grooves are provided in parallel, thereby forming convex portions extending parallel to each other on both sides and the center of the surface of the core 3. Therefore, core 3
Are assembled so as to contact only the surface of the substrate 1a at the axis of the coil 2a and on both sides of the coil 2a, and the core 3 and the coil 2a are separated from each other. In this manner, the substrate 1a and the core 3 form a closed magnetic circuit structure. In the present embodiment, the magnetic substrate 1a and the magnetic core 3 forming the closed magnetic circuit structure are
At a measurement frequency of ~ 1000 kHz, the initial permeability μi is 5
It is made of a material having an energy loss E of 100 or more and an energy loss E of 100 or less.

【0022】このように構成された本実施例において
は、磁性体基板1aと磁性体コア3とにより閉磁路構造
を構成しているので、図3に示すように、磁束5の漏れ
が殆ど発生せず、磁性体の透磁率を有効に活用すること
ができる。従って、平面コイルのターン数を少なくする
ことができ、インダクタの薄型化及び小型化が容易にな
る。また、コイルのターン数が少なく、コイル長を短く
することができるので、直流抵抗が小さくなって、発熱
による効率低下が発生しにくくなり、高効率のインダク
タを得ることができる。更に、本実施例においては、平
面コイルを使用しているので、例えば、薄膜形成技術又
はこれに類似した技術によりコイルを形成することがで
きる。従って、巻線コイルを使用した場合と異なり、コ
イルの形成工程において自動化が可能になり、生産性を
向上させることができる。
In this embodiment having the above-described structure, the magnetic substrate 1a and the magnetic core 3 constitute a closed magnetic circuit structure. As shown in FIG. Without this, the magnetic permeability of the magnetic material can be effectively utilized. Therefore, the number of turns of the planar coil can be reduced, and the thickness and size of the inductor can be easily reduced. Further, since the number of turns of the coil is small and the coil length can be shortened, the DC resistance is reduced, the efficiency is not easily reduced by heat generation, and a highly efficient inductor can be obtained. Further, in this embodiment, since a planar coil is used, the coil can be formed by, for example, a thin film forming technique or a technique similar thereto. Therefore, unlike the case where the winding coil is used, automation can be performed in the coil forming process, and the productivity can be improved.

【0023】なお、本発明においては、磁性体コア3と
して、種々の形状のものを使用することができる。図4
(a)、図5(a)及び図6(a)は本発明に適用され
るインダクタを示す平面図であり、図4(b)、図5
(b)及び図6(b)は、夫々の磁性体コアの形状を示
す斜視図である。なお、図4(a)、図5(a)及び図
6(a)においては、平面コイルをハッチングによって
示している。また、図4(b)、図5(b)及び図6
(b)は、夫々、図4(a)、図5(a)及び図6
(a)に示す磁性体コアの上面と下面とを反転させて図
示したものである。
In the present invention, various shapes of the magnetic core 3 can be used. FIG.
(A), FIG. 5 (a) and FIG. 6 (a) are plan views showing an inductor applied to the present invention, and FIG. 4 (b), FIG.
(B) and FIG. 6 (b) are perspective views showing the shape of each magnetic core. In FIGS. 4A, 5A and 6A, the planar coils are indicated by hatching. 4 (b), 5 (b) and 6
FIGS. 4 (a), 5 (a), and 6 (b) show the states shown in FIGS.
The upper surface and the lower surface of the magnetic core shown in FIG.

【0024】図1及び2に示す第1の実施例に係るイン
ダクタは、図4に示す形状の磁性体コア3を有してい
る。即ち、コア3の一方の面には、幅広の2本の溝3a
が平行に設けられており、これにより、コア3の両側方
と中央部に、互いに平行に延びる3本の凸部3bが形成
されている。従って、凸部3bと基板1aとを接着する
ことにより、閉磁路構造が構成されている。また、図5
に示すように、磁性体コア8にはコ字状の溝8aが設け
られており、これにより、コア8の周縁部の3方にコ字
状の凸部8bが形成されていると共に、中央近傍から他
方の端辺に至る凸部8cが形成されている。図5に示す
コア8においても、凸部8b及び8cと基板1aとを接
着することにより、閉磁路構造が構成される。
The inductor according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 has a magnetic core 3 having the shape shown in FIG. That is, on one surface of the core 3, two wide grooves 3a are provided.
Are provided in parallel with each other, so that three convex portions 3b extending parallel to each other are formed on both sides and the center of the core 3. Accordingly, a closed magnetic circuit structure is formed by bonding the protrusion 3b and the substrate 1a. FIG.
As shown in FIG. 3, the magnetic core 8 is provided with a U-shaped groove 8a, thereby forming a U-shaped convex portion 8b on three sides of the peripheral edge of the core 8 and at the center. A convex portion 8c extending from the vicinity to the other end is formed. Also in the core 8 shown in FIG. 5, a closed magnetic circuit structure is formed by bonding the protrusions 8b and 8c and the substrate 1a.

【0025】更に、図6に示すように、磁性体コア9に
は、4方の周縁部を囲む壁部9bが形成されていると共
に、コア9の中央近傍には凸部9cが形成されている。
壁部9bの一部には、コイル2aの一方の端部を外部に
引き出すための開口部9eが設けられており、凸部9c
の近傍には、コイル2aの他方の端部を外部に引き出す
ための窓部9dが設けられている。従って、壁部9b及
び凸部9cと基板1aとを接着することにより、閉磁路
構造が構成される。このように、本発明においては、例
えば、図4乃至6に示す種々の形状のコアを使用するこ
とができ、いずれの場合においても、閉磁路構造が構成
されるので、高効率のインダクタを得ることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the magnetic core 9 has a wall 9b surrounding the four peripheral edges and a projection 9c near the center of the core 9. I have.
An opening 9e for drawing out one end of the coil 2a to the outside is provided in a part of the wall 9b, and the projection 9c is provided.
Is provided with a window 9d for drawing out the other end of the coil 2a to the outside. Therefore, a closed magnetic circuit structure is formed by bonding the wall 9b and the protrusion 9c to the substrate 1a. As described above, in the present invention, for example, cores having various shapes shown in FIGS. 4 to 6 can be used, and in any case, a closed magnetic circuit structure is formed, so that a highly efficient inductor is obtained. be able to.

【0026】図7(a)は本発明の第2の実施例に係る
マイクロインダクタの構造を示す斜視図であり、7
(b)はその断面図である。図7(a)及び7(b)に
示すように、例えば500μmの厚さのSiウエハ4の
表面中央部には、一方の端辺からこれに対向する他方の
端辺に至る領域に、例えば、アモルファス磁性薄膜と絶
縁体層との積層体からなる第1磁性層6が、約50μm
の膜厚で選択的に形成されている。図8は第1磁性層6
の構造を拡大して示す模式図である。第1磁性層6は、
CoZrNb及びFeCoBSi等からなり、膜厚が例
えば1000Åであるアモルファス磁性薄膜6aと、S
iO2及びTa25等からなり、膜厚が例えば500Å
である絶縁層とが、例えば各333層交互に積層された
ものである。
FIG. 7A is a perspective view showing a structure of a microinductor according to a second embodiment of the present invention.
(B) is a sectional view thereof. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), for example, in the central part of the surface of the Si wafer 4 having a thickness of 500 μm, a region extending from one end to the other end opposite thereto is formed. The first magnetic layer 6 composed of a laminate of an amorphous magnetic thin film and an insulator layer has a thickness of about 50 μm.
The thickness is selectively formed. FIG. 8 shows the first magnetic layer 6.
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing the structure of FIG. The first magnetic layer 6
An amorphous magnetic thin film 6a made of CoZrNb and FeCoBSi and having a thickness of, for example, 1000 °;
It is made of iO 2 and Ta 2 O 5 and has a thickness of, for example, 500
Are alternately laminated, for example, 333 layers each.

【0027】また、Siウエハ4及び第1磁性層6上
に、銅メッキ層からなるコイル2bが約100μmの厚
さで形成されている。第1の実施例と同様に、コイル2
bは、帯状に延びる導体層がSiウエハ4及び第1磁性
層6上で周回された形状を有している。更に、第1磁性
層6及びこの上のコイル2bの上には、第1磁性層6と
同様の構造を有する第2磁性層7が、約50μmの膜厚
で形成されている。従って、磁性層6及び7が形成され
ている領域においては、ウエハ4を含む全体の厚さは、
約0.7mmとなる。第2磁性層7はコイル2bの軸芯
部分とコイル2bの両側方とにおける第1磁性層6の表
面に接触して形成されており、コイル2bとの間には、
SiO2及びポリイミド等からなる絶縁層10が形成さ
れている。なお、第2の実施例においては、第1磁性層
6と第2磁性層7とにより、閉磁路構造が構成されてお
り、これらの磁性層6及び7を構成する磁性体の初透磁
率μiは500以上であり、エネルギー損失Eは100
以下である。
On the Si wafer 4 and the first magnetic layer 6, a coil 2b made of a copper plating layer is formed with a thickness of about 100 μm. As in the first embodiment, the coil 2
“b” has a shape in which a conductor layer extending in a belt shape is circulated on the Si wafer 4 and the first magnetic layer 6. Further, a second magnetic layer 7 having a structure similar to that of the first magnetic layer 6 is formed on the first magnetic layer 6 and the coil 2b thereon with a thickness of about 50 μm. Therefore, in the region where the magnetic layers 6 and 7 are formed, the entire thickness including the wafer 4 is
It is about 0.7 mm. The second magnetic layer 7 is formed in contact with the surface of the first magnetic layer 6 on the axis of the coil 2b and on both sides of the coil 2b.
An insulating layer 10 made of SiO 2 and polyimide is formed. In the second embodiment, a closed magnetic circuit structure is formed by the first magnetic layer 6 and the second magnetic layer 7, and the initial magnetic permeability μi of the magnetic material forming these magnetic layers 6 and 7 is set. Is 500 or more, and the energy loss E is 100
It is as follows.

【0028】このように構成された第2の実施例におい
ても、第1の実施例と同様に、磁束の漏れが低減された
高効率のインダクタを得ることができる。また、第1及
び第2の実施例においては、磁性層を構成する磁性体の
初透磁率μi及びエネルギー損失Eが規定されている。
図9は縦軸に抵抗値をとり、横軸にエネルギー損失をと
って、抵抗値とエネルギー損失との関係を示すグラフ図
である。また、図10は縦軸にインダクタンスをとり、
横軸に初透磁率をとって、インダクタンスと初透磁率と
の関係を示すグラフ図である。なお、図9及び10にお
いては、以下に示す寸法の平面コイルが形成されたイン
ダクタを使用して、周波数を1MHzとして測定した値
を示している。即ち、図11に示すように、使用したイ
ンダクタは、ターン数が3ターン、導体層の厚さが10
0μm、ライン幅(導体層の幅)sが140μm、ライ
ン間の間隔(隣接する導体層間の間隔)tが40μm、
コイル寸法a×bが2.5mm×3.0mmである平面
コイル2が基板上に形成されたものであり、インダクタ
の高さは1mmである。
In the second embodiment configured as described above, as in the first embodiment, a highly efficient inductor with reduced leakage of magnetic flux can be obtained. In the first and second embodiments, the initial magnetic permeability μi and the energy loss E of the magnetic material constituting the magnetic layer are defined.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the resistance value and the energy loss, with the resistance value on the vertical axis and the energy loss on the horizontal axis. FIG. 10 shows the inductance on the vertical axis,
It is a graph which shows the relationship between an inductance and initial magnetic permeability, taking initial magnetic permeability on a horizontal axis. 9 and 10 show values measured using an inductor having a planar coil of the following dimensions formed at a frequency of 1 MHz. That is, as shown in FIG. 11, the inductor used has three turns and a conductor layer thickness of 10 turns.
0 μm, the line width (the width of the conductor layer) s is 140 μm, the space between the lines (the space between adjacent conductor layers) t is 40 μm,
A planar coil 2 having a coil size a × b of 2.5 mm × 3.0 mm is formed on a substrate, and the height of the inductor is 1 mm.

【0029】熱による効率の損失を考慮して一般的な7
0%効率で算出すると、5W(5V−1A)の出力を有
する電子機器に適用される高効率のインダクタを得るた
めには、5V−1Aの場合に抵抗値が1.5Ω以下にな
ることが必要である。図9に示すように、エネルギー損
失Eが100を超えると、抵抗値Rが1.5Ωを超え、
5Wの出力の電子機器に対応することができない。
Considering the efficiency loss due to heat, a general 7
When calculated at 0% efficiency, in order to obtain a high-efficiency inductor applied to an electronic device having an output of 5 W (5 V-1 A), the resistance value may be 1.5 Ω or less in the case of 5 V-1 A. is necessary. As shown in FIG. 9, when the energy loss E exceeds 100, the resistance value R exceeds 1.5Ω,
It cannot support 5W output electronic devices.

【0030】また、5W(5V−1A)の出力の電子機
器に適用されるインダクタを得るためには、インダクタ
のインダクタンスLが2.4μH以上である必要があ
る。図10に示すように、初透磁率μiが500未満で
あると、インダクタンスLが2.4μH未満となり、5
Wの出力の電子機器に対応することができなくなる。従
って、初透磁率μiが500以上であり、エネルギー損
失Eが100以下である磁性体を使用することにより、
5Wの出力の電子機器に適用される高効率のインダクタ
を得ることができる。
Further, in order to obtain an inductor applicable to an electronic device having an output of 5 W (5 V-1 A), the inductance L of the inductor needs to be 2.4 μH or more. As shown in FIG. 10, when the initial magnetic permeability μi is less than 500, the inductance L becomes less than 2.4 μH, and
It becomes impossible to correspond to an electronic device of W output. Therefore, by using a magnetic material having an initial permeability μi of 500 or more and an energy loss E of 100 or less,
It is possible to obtain a high-efficiency inductor applied to an electronic device having an output of 5 W.

【0031】更に、本発明においては、平面コイルの寸
法、ライン幅及びライン間の間隔等を規定することによ
り、より一層高効率のインダクタを得ることができる。
以下、これらの値について、具体的に説明する。
Further, in the present invention, an inductor with higher efficiency can be obtained by defining the dimensions, the line width, and the interval between the lines of the planar coil.
Hereinafter, these values will be specifically described.

【0032】コイルの厚さ及びライン幅は、破壊電流に
大きく影響する。例えば、幅が1mmである導体層の破
壊電流を下記表1に示す。
The coil thickness and line width greatly affect the breakdown current. For example, Table 1 below shows the breakdown current of a conductor layer having a width of 1 mm.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】上記表1に示すように、最も許容量が多い
場合で、5.0(A/10000μm2)の電流を通電すること
ができる。本発明においては、5W(5V−1A)の出
力を有する電子機器に適用できるインダクタを得ること
が目的であるので、破壊電流が1.0(A/2000μm2
以上となるように、2000μm2以上の断面積を有す
る導体層を形成することが好ましい。即ち、平面コイル
の厚さが20μmである場合はライン幅sを100μm
以上とし、厚さが100μmである場合はライン幅sを
20μm以上とするというように、コイルの厚さをxμ
mとした場合に、ライン幅を(2000/x)μm以上
に調整するとよい。
As shown in Table 1, a current of 5.0 (A / 10000 μm 2 ) can be supplied when the allowable amount is the largest. In the present invention, since the object is to obtain an inductor applicable to an electronic device having an output of 5 W (5 V-1 A), the breakdown current is 1.0 (A / 2000 μm 2 ).
As described above, it is preferable to form a conductor layer having a cross-sectional area of 2000 μm 2 or more. That is, when the thickness of the planar coil is 20 μm, the line width s is set to 100 μm.
When the thickness is 100 μm, the thickness of the coil is set to xμ so that the line width s is set to 20 μm or more.
When m is set, the line width is preferably adjusted to (2000 / x) μm or more.

【0035】また、出力が5W以下の電子機器に対し
て、本発明のインダクタを適用させる場合を想定して
も、コイルの厚さが20μm未満であるか、又はライン
幅が20μm未満であると、コイルの直流抵抗が高くな
る。そこで、直流抵抗を低減するために、コイルのター
ン数を減少させて導体層の全長を短くしようとすると、
所望のインダクタンスLを得ることができなくなる。従
って、コイルの厚さ及びライン幅は、夫々、20μm以
上とすることが好ましい。
Further, even if it is assumed that the inductor of the present invention is applied to an electronic device having an output of 5 W or less, if the coil thickness is less than 20 μm or the line width is less than 20 μm. , The DC resistance of the coil increases. Therefore, in order to reduce the DC resistance, if the number of turns of the coil is reduced to shorten the entire length of the conductor layer,
The desired inductance L cannot be obtained. Therefore, it is preferable that each of the coil thickness and the line width be 20 μm or more.

【0036】更に、平面コイル等の薄膜状の導電層は、
周波数が例えば1MHz以上の高周波領域の場合には、
導電層の表面から所定の深さまでのみに通電されるとい
う特性を有している。このとき、通電される領域の深さ
(表皮深さ)は、下記数式3によって算出することがで
きる。
Further, a thin-film conductive layer such as a planar coil is
For example, when the frequency is in a high frequency region of 1 MHz or more,
It has a characteristic that current is supplied only to a predetermined depth from the surface of the conductive layer. At this time, the depth of the energized region (skin depth) can be calculated by the following equation (3).

【0037】[0037]

【数3】δ=(ρ/πμf)0.5 但し、δ;表皮深さ(m) ρ;抵抗 μ;透磁率 f;周波数(Hz)Δ = (ρ / πμf) 0.5 where δ; skin depth (m) ρ; resistance μ; permeability f; frequency (Hz)

【0038】上記数式3により、周波数が1MHzであ
る場合、銅からなるコイルの表皮深さδは約60μmで
ある。従って、表面側からの深さと裏面側からの深さと
を合計すると120μmとなるので、銅コイルを形成し
た場合には、その厚さが120μm以上であっても、1
20μmの厚さの銅コイルと同様の性能しか得ることが
できない。
According to Equation 3, when the frequency is 1 MHz, the skin depth δ of the coil made of copper is about 60 μm. Therefore, the sum of the depth from the front side and the depth from the back side is 120 μm. Therefore, when a copper coil is formed, even if its thickness is 120 μm or more, it is 1 μm.
Only the same performance as a copper coil having a thickness of 20 μm can be obtained.

【0039】なお、コイルの厚さ及びライン幅sを増加
させると、得られるインダクタンスも高められるが、特
に、コイルの厚さが200μmを超えるか、又はライン
幅sが200μmを超えると、コイル寸法が大きくなる
ので好ましくない。また、所望のインダクタンスを得る
ためにターン数を増加させると、コイルの直流抵抗が高
くなるので、効率が低下するか、又は直流抵抗の上昇を
防止するためにコイルの断面積を増加させる必要があ
り、好ましくない。従って、初透磁率μiが500以上
であり、エネルギー損失Eが100以下である磁性体を
使用した本発明のインダクタにおいて、コイルの厚さ及
びライン幅を、夫々、200μm以下にすると、コイル
寸法が大型化されることがない。好ましくは、コイルの
厚さ及びライン幅は、夫々、50μm乃至150μmで
ある。
It is to be noted that increasing the coil thickness and the line width s also increases the obtained inductance. In particular, when the coil thickness exceeds 200 μm or when the line width s exceeds 200 μm, the coil size increases. Undesirably increases. Also, when the number of turns is increased to obtain a desired inductance, the DC resistance of the coil increases, so that the efficiency decreases or the cross-sectional area of the coil needs to be increased to prevent the DC resistance from increasing. Yes, not preferred. Therefore, in the inductor of the present invention using a magnetic material having an initial magnetic permeability μi of 500 or more and an energy loss E of 100 or less, when the coil thickness and the line width are respectively set to 200 μm or less, the coil dimensions are reduced. There is no increase in size. Preferably, the thickness of the coil and the line width are each 50 μm to 150 μm.

【0040】更にまた、ライン間の間隔tが100μm
を超えると、磁束漏れが発生するので、ライン間の間隔
tは100μm以下とすることが好ましい。なお、本発
明においては、インダクタの厚さは、同一基板上に搭載
されるIC又はLSI等の厚さと同一であるか又はそれ
以下であり、インダクタの幅及び長さは、従来のインダ
クタの寸法以下であることが好ましい。従って、インダ
クタの寸法、ライン幅及びライン間の間隔を上記条件に
設定した状態で、コイルを形成するためには、コイルの
ターン数を10ターン以下とすることが好ましい。ま
た、例えば6インチウエハで100乃至数100個のイ
ンダクタを形成するために、コイルの寸法は5mm以下
×5mm以下とすることが好ましい。
Further, the interval t between the lines is 100 μm.
Is exceeded, magnetic flux leakage occurs. Therefore, the interval t between the lines is preferably 100 μm or less. In the present invention, the thickness of the inductor is equal to or less than the thickness of an IC or LSI mounted on the same substrate, and the width and length of the inductor are the same as those of the conventional inductor. The following is preferred. Therefore, in order to form a coil with the dimensions of the inductor, the line width, and the interval between the lines set under the above conditions, it is preferable that the number of turns of the coil be 10 turns or less. Further, for example, in order to form 100 to several hundred inductors on a 6-inch wafer, the dimensions of the coil are preferably 5 mm or less × 5 mm or less.

【0041】次に、本発明の第1の実施例に係るマイク
ロインダクタについて、その製造方法例を具体的に示
す。図12(a)乃至(h)及び図13(a)及び
(b)は本発明の第1の実施例に係るマイクロインダク
タの製造方法の一例を工程順に示す断面図である。図1
2(a)に示すように、フェライトからなる磁性体基板
1a上に、スパッタリングにより例えば2000Åの膜
厚でメッキ電極用Cu膜21を形成する。次に、図12
(b)に示すように、Cu膜21上に、ネガ型のレジス
ト膜22を例えば120μmの膜厚で塗布する。次い
で、図12(c)に示すように、レジスト膜22を選択
的に露光し、これを現像することにより、基板1a上に
おけるコイルを形成する位置に溝を形成する。
Next, a specific example of a method of manufacturing the microinductor according to the first embodiment of the present invention will be described. FIGS. 12A to 12H and FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing the microinductor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. FIG.
As shown in FIG. 2A, a plating electrode Cu film 21 having a thickness of, for example, 2000 .ANG. Is formed on a magnetic substrate 1a made of ferrite by sputtering. Next, FIG.
As shown in (b), a negative resist film 22 is applied on the Cu film 21 to a thickness of, for example, 120 μm. Next, as shown in FIG. 12C, the resist film 22 is selectively exposed and developed to form a groove at a position on the substrate 1a where a coil is to be formed.

【0042】その後、図12(d)に示すように、基板
表面にCuメッキを施すことにより、レジスト膜22に
形成された溝に、Cuメッキ層からなる平面コイル2a
を例えば100μmの厚さで形成する。その後、図12
(e)に示すように、レジスト膜22を除去する。その
後、図12(f)に示すように、プラズマエッチングに
より、コイル2aに覆われていない領域におけるCu膜
21を除去する。その後、図12(g)に示すように、
コイル2aが完全に覆われる厚さで全面に、例えばポリ
イミド等の絶縁膜24を塗布する。その後、図12
(h)に示すように、絶縁膜24を選択的に除去して、
コイル2aを覆う保護絶縁膜24aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 12 (d), the surface of the substrate is plated with Cu, so that the grooves formed in the resist film 22 have flat coils 2a made of a Cu plating layer.
Is formed with a thickness of, for example, 100 μm. Then, FIG.
As shown in (e), the resist film 22 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 12F, the Cu film 21 in a region not covered with the coil 2a is removed by plasma etching. Thereafter, as shown in FIG.
An insulating film 24 of, for example, polyimide or the like is applied to the entire surface so as to completely cover the coil 2a. Then, FIG.
As shown in (h), the insulating film 24 is selectively removed,
A protective insulating film 24a covering the coil 2a is formed.

【0043】一方、図13(a)に示すように、フェラ
イト材を加工し、その表面に選択的に溝を形成すること
により、フェライトからなるコア3を形成しておく。そ
の後、図13(b)に示すように、コア3を溝が形成さ
れた面を下方に向けて基板1a上に配置し、基板1aと
コア3とを接着させる。このようにして、閉磁路構造を
有するインダクタが形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 13A, a ferrite core is formed by processing a ferrite material and selectively forming grooves on the surface thereof. Thereafter, as shown in FIG. 13B, the core 3 is placed on the substrate 1a with the surface on which the groove is formed facing downward, and the substrate 1a and the core 3 are bonded. Thus, an inductor having a closed magnetic circuit structure is formed.

【0044】図14(a)乃至(e)及び図15(a)
乃至(e)は、本発明の第1の実施例に係るマイクロイ
ンダクタの製造方法の他の例を工程順に示す断面図であ
る。図12(a)乃至(h)に示す工程の代わりに、以
下に示す工程により基板上にコイル2aを形成すること
ができる。
FIGS. 14 (a) to (e) and FIG. 15 (a)
(E) to (e) are cross-sectional views showing another example of the method of manufacturing the microinductor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. Instead of the steps shown in FIGS. 12A to 12H, the coil 2a can be formed on the substrate by the following steps.

【0045】図14(a)に示すように、フェライトか
らなる磁性体基板1a上に、例えばポリイミド等からな
るネガ型のレジスト膜25を形成する。次に、図14
(b)に示すように、スパッタリングによりレジスト膜
25上に、マスクとなるCu膜26を形成する。次い
で、図14(c)に示すように、Cu膜26上にレジス
ト膜27を塗布する。その後、図14(d)に示すよう
に、レジスト膜27を選択的に露光し、これを現像する
ことにより、コイルを形成する領域に溝を形成する。そ
の後、図14(e)に示すように、Cu膜26における
前記溝の形成により露出された領域をエッチング除去す
る。
As shown in FIG. 14A, a negative resist film 25 made of, for example, polyimide is formed on a magnetic substrate 1a made of ferrite. Next, FIG.
As shown in (b), a Cu film 26 serving as a mask is formed on the resist film 25 by sputtering. Next, as shown in FIG. 14C, a resist film 27 is applied on the Cu film 26. Thereafter, as shown in FIG. 14D, the resist film 27 is selectively exposed and developed to form a groove in a region where a coil is to be formed. Thereafter, as shown in FIG. 14E, the region of the Cu film 26 exposed by the formation of the groove is removed by etching.

【0046】その後、図15(a)に示すように、反応
性イオンエッチング(RIE)により、Cu膜26上の
レジスト膜27をエッチング除去すると共に、レジスト
膜25におけるCu膜26に覆われていない領域をエッ
チング除去する。その後、図15(b)に示すように、
全面にCuをスパッタリングして、露出した基板1aの
表面にCu膜28を形成する。その後、図15(c)に
示すように、Cuメッキを施すことにより、前記Cu膜
28の表面にCuからなる平面コイル2aを形成する。
その後、図15(d)に示すように、表面のCu膜26
を研磨により除去する。その後、図15(e)に示すよ
うに、レジスト膜25を選択的に除去して、コイル2a
を覆う保護膜25aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 15A, the resist film 27 on the Cu film 26 is removed by reactive ion etching (RIE), and the resist film 25 is not covered with the Cu film 26. The region is etched away. Then, as shown in FIG.
Cu is sputtered on the entire surface to form a Cu film 28 on the exposed surface of the substrate 1a. Thereafter, as shown in FIG. 15 (c), a planar coil 2a made of Cu is formed on the surface of the Cu film 28 by performing Cu plating.
After that, as shown in FIG.
Is removed by polishing. Thereafter, as shown in FIG. 15E, the resist film 25 is selectively removed, and the coil 2a is removed.
Is formed.

【0047】その後、図13に示す方法と同様にして、
コア3を形成し、コア3と基板1aとを接着することに
より、閉磁路構造を有するインダクタが形成される。
After that, similarly to the method shown in FIG.
By forming the core 3 and bonding the core 3 and the substrate 1a, an inductor having a closed magnetic circuit structure is formed.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明に係るマイクロインダクタの実
施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。
先ず、初透磁率μi及びエネルギー損失Eが異なる種々
の磁性体を使用して、種々のコイル寸法を有するマイク
ロインダクタを製造し、このインダクタのインダクタン
スL及びコイルの抵抗R等を測定した。インダクタの構
造としては、図2に示す閉磁路構造を有するマイクロイ
ンダクタ、図7に示す閉磁路構造を有するマイクロイン
ダクタ、図16に示すオープン構造の巻線コイルを利用
したインダクタを採用した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the microinductor according to the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples.
First, microinductors having various coil dimensions were manufactured using various magnetic materials having different initial magnetic permeability μi and energy loss E, and the inductance L of the inductor, the resistance R of the coil, and the like were measured. As the structure of the inductor, a microinductor having a closed magnetic circuit structure shown in FIG. 2, a microinductor having a closed magnetic circuit structure shown in FIG. 7, and an inductor using an open structure winding coil shown in FIG. 16 were adopted.

【0049】なお、実施例No.1及び比較例No.5
については、フェライトからなり厚さが0.5mmであ
る磁性体基板1aとフェライトからなり厚さが0.5m
mである磁性体コア3とを使用しており、インダクタの
厚さは1mm、幅は2.5mmである。また、実施例N
o.2、比較例No.6及び比較例No.8について
は、厚さが0.5mmであるSiウエハ4上に、膜厚が
夫々50μmである第1磁性層6及び第2磁性層7を形
成したものであり、各磁性層はアモルファス磁性薄膜と
絶縁膜との積層体からなる。このインダクタの厚さは
0.7mmであり、幅は2.5mmである。更に、実施
例No.3及び比較例No.7については、図2に示す
構造であり、コイル寸法(a×b)は4.5mm×5m
mであり、インダクタの寸法は、幅が5mm、長手方向
の長さが6.0mm、厚さが1mmである。更にまた、
比較例No.4については、図16に示す巻線コイルを
使用し、その寸法は、フェライトコア12の高さが3m
mであり、フェライトコアの幅(壁部12aの直径)が
5mmである。
In the embodiment No. 1 and Comparative Example No. 1 5
The magnetic substrate 1a made of ferrite and having a thickness of 0.5 mm and the ferrite having a thickness of 0.5 m
m, and the thickness of the inductor is 1 mm and the width is 2.5 mm. Example N
o. 2, Comparative Example No. 6 and Comparative Example Nos. 8 is obtained by forming a first magnetic layer 6 and a second magnetic layer 7 each having a thickness of 50 μm on a Si wafer 4 having a thickness of 0.5 mm, and each magnetic layer is an amorphous magnetic thin film. And an insulating film. This inductor has a thickness of 0.7 mm and a width of 2.5 mm. Further, in Example No. 3 and Comparative Example No. 7 has the structure shown in FIG. 2 and the coil size (a × b) is 4.5 mm × 5 m
m, and the dimensions of the inductor are 5 mm in width, 6.0 mm in length in the longitudinal direction, and 1 mm in thickness. Furthermore,
Comparative Example No. For the coil No. 4, the winding coil shown in FIG.
m, and the width of the ferrite core (the diameter of the wall 12a) is 5 mm.

【0050】インダクタの構造、種々の周波数における
磁性体の初透磁率μi、磁性体のエネルギー損失Eを下
記表2及び3に示し、コイルの形状及び寸法、直流抵抗
0を下記表4に示し、種々の周波数におけるインダク
タのインダクタンスL、抵抗R及び発熱ロス量並びにイ
ンダクタの寸法及び体積を下記表5及び6に示す。な
お、下記表5及び6に示す抵抗Rの欄においては、抵抗
Rが0.25Ω未満である場合を◎(極めて良好)、抵
抗Rが0.25Ω以上0.5Ω未満である場合を○(良
好)、抵抗Rが0.5Ω以上1.6Ω未満である場合を
△(可)と評価し、抵抗Rが1.6Ω以上である場合を
×(不良)と評価した。
The structures of the inductor, the initial magnetic permeability μi of the magnetic material at various frequencies, and the energy loss E of the magnetic material are shown in Tables 2 and 3 below, and the shape and dimensions of the coil and the DC resistance R 0 are shown in Table 4 below. Tables 5 and 6 below show the inductance L, resistance R, and heat loss of the inductor at various frequencies, and the dimensions and volume of the inductor. In the column of the resistance R shown in Tables 5 and 6, the case where the resistance R is less than 0.25Ω is 0.2 (very good), and the case where the resistance R is 0.25Ω or more and less than 0.5Ω is ○ ( (Good), the case where the resistance R was 0.5Ω or more and less than 1.6Ω was evaluated as Δ (good), and the case where the resistance R was 1.6Ω or more was evaluated as × (bad).

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】[0054]

【表5】 [Table 5]

【0055】[0055]

【表6】 [Table 6]

【0056】上記表2乃至6に示すように、実施例N
o.1乃至3は、磁性体の初透磁率μi及びエネルギー
損失E並びにコイルの形状及び寸法が本発明の範囲内で
あるので、コイルのライン幅、厚さ及びターン数等を増
加させることなく、5Wの出力を有する電子機器に適用
できる高効率のインダクタを得ることができた。
As shown in Tables 2 to 6 above, Example N
o. 1 to 3 are 5 W without increasing the line width, thickness and number of turns of the coil because the initial permeability μi and energy loss E of the magnetic material and the shape and size of the coil are within the scope of the present invention. A high-efficiency inductor applicable to an electronic device having the above output can be obtained.

【0057】一方、比較例No.4はエネルギー損失E
が本発明の範囲を超えており、磁気回路がオープン構造
であるので、所望のL値を得るためには、コイルのター
ン数を増加させる必要がある。従って、実施例と比較し
て抵抗値Rが極めて高くなり、所望の特性を得ることが
できなかった。また、ターン数が多い巻線コイルを使用
しているので、コイルのサイズが大きくなった。比較例
No.5はインダクタの構造並びにコイルの形状及び寸
法は実施例No.1と同様であるが、磁性体の初透磁率
μiが本発明範囲の下限未満であるので、インダクタン
スLが低下した。
On the other hand, in Comparative Example No. 4 is energy loss E
Is beyond the scope of the present invention, and since the magnetic circuit has an open structure, it is necessary to increase the number of turns of the coil in order to obtain a desired L value. Therefore, the resistance value R was extremely high as compared with the example, and desired characteristics could not be obtained. In addition, since a coil having a large number of turns is used, the size of the coil is increased. Comparative Example No. In Example No. 5, the structure of the inductor and the shape and dimensions of the coil are the same as in Example No. 5. 1, but the inductance L decreased because the initial permeability μi of the magnetic material was less than the lower limit of the range of the present invention.

【0058】比較例No.6は、インダクタの構造並び
にコイルの形状及び寸法は実施例No.2と同様である
が、磁性体のエネルギー損失Eが本発明範囲の上限を超
えているので、発熱ロス量が高くなった。また、比較例
No.7は、インダクタの構造、初透磁率、エネルギー
損失、ライン幅、ライン間の間隔、厚さ及びコイル寸法
は実施例No.3と同様であるが、コイルのターン数が
本発明範囲の上限を超えているので、直流抵抗が増加し
て、実施例No.3と比較して1MHzの測定周波数に
おける発熱ロス量が高くなった。比較例No.8は、イ
ンダクタの構造、初透磁率、エネルギー損失、コイルの
ターン数、ライン間の間隔及びコイル寸法が実施例N
o.2と同様であるが、コイルのライン幅及び厚さが本
発明の下限未満であるので、実施例No.2と比較して
発熱ロス量が高くなった。
Comparative Example No. No. 6 shows the structure of the inductor and the shape and dimensions of the coil in Example No. 1. Same as 2, except that the energy loss E of the magnetic material exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that the heat loss was increased. Also, in Comparative Example No. No. 7, the inductor structure, initial magnetic permeability, energy loss, line width, spacing between lines, thickness, and coil dimensions are the same as those of Example No. 7. 3 but the number of turns of the coil exceeds the upper limit of the range of the present invention. The heat loss at the measurement frequency of 1 MHz was higher than that of No. 3. Comparative Example No. 8 shows that the structure of the inductor, the initial magnetic permeability, the energy loss, the number of turns of the coil, the interval between the lines, and the coil dimensions are the same as those of Example N.
o. Example 2 is the same as Example No. 2 except that the line width and thickness of the coil are less than the lower limit of the present invention. The heat loss was higher than that of No. 2.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
閉磁路構造を構成する磁性部が、初透磁率μi及びエネ
ルギー損失Eが適切に規定された磁性体からなるもので
あるので、コイルの寸法を大きくすることなく、5Wの
出力を有する電子機器に適用できる高効率のインダクタ
を得ることができる。また、コイルの厚さ、ライン幅、
ライン間の間隔、ターン数及びコイル寸法を適切に規制
すると、より一層小型で高効率のインダクタを得ること
ができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since the magnetic part constituting the closed magnetic circuit structure is made of a magnetic material whose initial magnetic permeability μi and energy loss E are appropriately defined, it is possible to provide an electronic device having an output of 5 W without increasing the size of the coil. An applicable high-efficiency inductor can be obtained. In addition, coil thickness, line width,
By properly regulating the spacing between lines, the number of turns, and the coil dimensions, a much smaller and more efficient inductor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係るマイクロインダク
タの組立時の構造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure at the time of assembling a micro inductor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本発明の第1の実施例に係るマイクロ
インダクタの構造を示す斜視図であり、(b)はその断
面図である。
FIG. 2A is a perspective view showing a structure of a micro inductor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view thereof.

【図3】閉磁路構造を有するインダクタに発生する磁界
の状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of a magnetic field generated in an inductor having a closed magnetic circuit structure.

【図4】(a)は本発明に適用されるインダクタを示す
平面図であり、(b)は、その磁性体コアの形状を示す
斜視図である。
FIG. 4A is a plan view showing an inductor applied to the present invention, and FIG. 4B is a perspective view showing the shape of a magnetic core.

【図5】(a)は本発明に適用されるインダクタを示す
平面図であり、(b)は、その磁性体コアの形状を示す
斜視図である。
FIG. 5A is a plan view showing an inductor applied to the present invention, and FIG. 5B is a perspective view showing the shape of a magnetic core.

【図6】(a)は本発明に適用されるインダクタを示す
平面図であり、(b)は、その磁性体コアの形状を示す
斜視図である。
FIG. 6A is a plan view showing an inductor applied to the present invention, and FIG. 6B is a perspective view showing the shape of a magnetic core.

【図7】(a)は本発明の第2の実施例に係るマイクロ
インダクタの構造を示す斜視図であり、(b)はその断
面図である。
FIG. 7A is a perspective view showing a structure of a micro inductor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a sectional view thereof.

【図8】磁性層の構造を拡大して示す模式図である。FIG. 8 is an enlarged schematic view showing a structure of a magnetic layer.

【図9】縦軸に抵抗値をとり、横軸にエネルギー損失を
とって、抵抗値とエネルギー損失との関係を示すグラフ
図である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the resistance value and the energy loss, with the vertical axis representing the resistance value and the horizontal axis representing the energy loss.

【図10】縦軸にインダクタンスをとり、横軸に初透磁
率をとって、インダクタンスと初透磁率との関係を示す
グラフ図である。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between inductance and initial magnetic permeability, with the vertical axis representing inductance and the horizontal axis representing initial magnetic permeability.

【図11】平面コイルの寸法を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing dimensions of a planar coil.

【図12】(a)乃至(h)は本発明の第1の実施例に
係るマイクロインダクタの製造方法の一例を工程順に示
す断面図である。
FIGS. 12A to 12H are cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing the microinductor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図13】(a)及び(b)は図12の次工程を工程順
に示す断面図である。
FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing the next step of FIG. 12 in the order of steps.

【図14】(a)乃至(e)は本発明の第1の実施例に
係るマイクロインダクタの製造方法の他の例を工程順に
示す断面図である。
FIGS. 14A to 14E are cross-sectional views illustrating another example of the method of manufacturing the microinductor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図15】(a)乃至(e)は図14の次工程を工程順
に示す断面図である。
15 (a) to (e) are cross-sectional views showing the next step of FIG. 14 in the order of steps.

【図16】従来の巻き線コイルからなるインダクタを示
す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a conventional inductor formed by a winding coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b;基板、 2,2a,2b;コイル、 3;
コア、 4;シリコンウエハ、 5;アルミナ膜、
6,7;磁性層、 11;インダクタ、 12;コア、
13;銅線
1a, 1b; substrate, 2, 2a, 2b; coil, 3;
Core; 4; silicon wafer; 5; alumina film;
6, 7; magnetic layer, 11; inductor, 12; core,
13; copper wire

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平面コイルと、閉磁路構造を構成する磁
性部とを有するマイクロインダクタにおいて、前記磁性
部は、100乃至1000kHzの測定周波数で、初透
磁率μiが500以上、エネルギー損失Eが100以下
である磁性体からなることを特徴とするマイクロインダ
クタ。
1. A microinductor having a planar coil and a magnetic part constituting a closed magnetic circuit structure, wherein the magnetic part has an initial permeability μi of 500 or more and an energy loss E of 100 at a measurement frequency of 100 to 1000 kHz. A microinductor comprising the following magnetic material.
【請求項2】 前記平面コイルは、厚さが20μm以
上、ライン幅が20μm以上、ライン間の間隔が100
μm以下、ターン数が10ターン以下、平面視でのコイ
ル寸法が5mm×5mm以下であることを特徴とする請
求項1に記載のマイクロインダクタ。
2. The planar coil has a thickness of 20 μm or more, a line width of 20 μm or more, and an interval between lines of 100 μm or more.
2. The microinductor according to claim 1, wherein the number of turns is 10 μm or less, and the coil size in plan view is 5 mm × 5 mm or less. 3.
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