JPH1187155A - 薄膜インダクタ - Google Patents
薄膜インダクタInfo
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- JPH1187155A JPH1187155A JP24246997A JP24246997A JPH1187155A JP H1187155 A JPH1187155 A JP H1187155A JP 24246997 A JP24246997 A JP 24246997A JP 24246997 A JP24246997 A JP 24246997A JP H1187155 A JPH1187155 A JP H1187155A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きなインダクタンス値及び良好な効率が得
られる薄膜インダクタを提供すること。 【解決手段】 この薄膜インダクタは、ガラス基板１上
に成膜した磁気的に等方な複合磁気異方性膜２上に絶縁
層（図示せず）を介して化学メッキ法によりメッキ銅で
形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置し、この銅
メッキスパイラルコイル３上に絶縁層（図示せず）を介
して別の複合磁気異方性膜２を成膜し、別の複合磁気異
方性膜２の中心を通して銅メッキスパイラルコイル３の
中心の端部と他端部が電極に接続されるアルミニウムボ
ンディング線４の一端部とを接続することにより、一対
の複合磁気異方性膜２間に銅メッキスパイラルコイル３
が組み合わされ、且つ銅メッキスパイラルコイル３の全
体が複合磁気異方性膜２の複数の磁性層によって覆われ
ると共に、外鉄磁心を有する構成となっている。
られる薄膜インダクタを提供すること。 【解決手段】 この薄膜インダクタは、ガラス基板１上
に成膜した磁気的に等方な複合磁気異方性膜２上に絶縁
層（図示せず）を介して化学メッキ法によりメッキ銅で
形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置し、この銅
メッキスパイラルコイル３上に絶縁層（図示せず）を介
して別の複合磁気異方性膜２を成膜し、別の複合磁気異
方性膜２の中心を通して銅メッキスパイラルコイル３の
中心の端部と他端部が電極に接続されるアルミニウムボ
ンディング線４の一端部とを接続することにより、一対
の複合磁気異方性膜２間に銅メッキスパイラルコイル３
が組み合わされ、且つ銅メッキスパイラルコイル３の全
体が複合磁気異方性膜２の複数の磁性層によって覆われ
ると共に、外鉄磁心を有する構成となっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてハイパワ
ー用電源に使用されるＤＣ／ＤＣコンバータ及びＡＣ／
ＤＣコンバータ等へ適用される薄膜インダクタに関す
る。
ー用電源に使用されるＤＣ／ＤＣコンバータ及びＡＣ／
ＤＣコンバータ等へ適用される薄膜インダクタに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の薄膜インダクタは、基板
の厚みを除いた素子の全体の厚みが１００μｍ前後と薄
いため、今後に予測される電源の分散化に伴う小型化，
小パワー化，高効率化が要求される超小型電源への採用
が検討されている。因みに、こうした超小型電源は、例
えば携帯情報機器，パソコン，センサー電源等への応用
が可能である。
の厚みを除いた素子の全体の厚みが１００μｍ前後と薄
いため、今後に予測される電源の分散化に伴う小型化，
小パワー化，高効率化が要求される超小型電源への採用
が検討されている。因みに、こうした超小型電源は、例
えば携帯情報機器，パソコン，センサー電源等への応用
が可能である。
【０００３】こうした薄膜インダクタ素子を製造する場
合、磁性薄膜形成のための金属ターゲット及び絶縁性タ
ーゲットからのスパッタリング法と、銅コイル形成のた
めの化学メッキ法とが導入されている。その他に必要と
される微細パターン形成では、フォトマスクを用いた露
光によって数μｍのレジストパターン形成後、磁性層や
導体を成膜し、その後にリフトオフ法を用いて加工する
工程を有するため、半導体製造技術とほぼ同じ技術が採
用されている。
合、磁性薄膜形成のための金属ターゲット及び絶縁性タ
ーゲットからのスパッタリング法と、銅コイル形成のた
めの化学メッキ法とが導入されている。その他に必要と
される微細パターン形成では、フォトマスクを用いた露
光によって数μｍのレジストパターン形成後、磁性層や
導体を成膜し、その後にリフトオフ法を用いて加工する
工程を有するため、半導体製造技術とほぼ同じ技術が採
用されている。
【０００４】一般に薄膜インダクタでは、主に数ｍｍの
フェライト巻き線コイル及びフェライトチップが使われ
ているため、電気回路部分は駆動周波数が１〜５［ＭＨ
ｚ］と高周波化による小型化が進展しているにも拘ら
ず、インダクタの形状が大きいために回路自体の厚みが
薄くならず、形状も小さくならないが、特に将来的に予
測される電源の分散化に伴う超小型電源に採用する場
合、インダクタの小型化薄型化が是非とも必要である
上、超小型電源の発展傾向としてインダクタやキャパシ
タを薄型フリップチップ化してカードの中に挿入する形
態も考えられるため、素子の厚みの薄型化が必須となっ
ている。
フェライト巻き線コイル及びフェライトチップが使われ
ているため、電気回路部分は駆動周波数が１〜５［ＭＨ
ｚ］と高周波化による小型化が進展しているにも拘ら
ず、インダクタの形状が大きいために回路自体の厚みが
薄くならず、形状も小さくならないが、特に将来的に予
測される電源の分散化に伴う超小型電源に採用する場
合、インダクタの小型化薄型化が是非とも必要である
上、超小型電源の発展傾向としてインダクタやキャパシ
タを薄型フリップチップ化してカードの中に挿入する形
態も考えられるため、素子の厚みの薄型化が必須となっ
ている。
【０００５】そこで、薄膜インダクタはフェライト巻き
線コイル及びフェライトチップから薄膜素子に移行する
必然性があり、こうした素子の厚みが薄いものはＤＣ／
ＤＣコンバーター等の小型化薄型化に最適となってい
る。
線コイル及びフェライトチップから薄膜素子に移行する
必然性があり、こうした素子の厚みが薄いものはＤＣ／
ＤＣコンバーター等の小型化薄型化に最適となってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した薄膜素子によ
る薄膜インダクタの場合、磁性体の構成やインダクタの
形状に制約があるため、インダクタンス値が小さかった
り、或いは効率が悪いという問題がある。
る薄膜インダクタの場合、磁性体の構成やインダクタの
形状に制約があるため、インダクタンス値が小さかった
り、或いは効率が悪いという問題がある。
【０００７】具体的に云えば、薄膜インダクタに使用す
る磁性体は、高周波数帯での特性改善を目的として軟磁
性層及び絶縁層を多層構造にし、一方向に磁気異方性方
向を有する複数の磁気異方性層を互いに磁気異方性方向
が異なるように絶縁層と交互に積層して複合化した構成
の磁気的に等方な複合磁気異方性膜であり、インダクタ
の形状は、ミアンダ形コイル（一軸磁気異方性膜の外鉄
磁心），螺旋コイル（一軸磁気異方性膜の内鉄磁心），
スパイラルコイル（一軸又は複合磁気異方性膜の外鉄磁
心）等であるが、上述した問題はこうした磁性体とコイ
ルとの最適な組み合わせの検討が現状では十分に行われ
ていないことに起因している。
る磁性体は、高周波数帯での特性改善を目的として軟磁
性層及び絶縁層を多層構造にし、一方向に磁気異方性方
向を有する複数の磁気異方性層を互いに磁気異方性方向
が異なるように絶縁層と交互に積層して複合化した構成
の磁気的に等方な複合磁気異方性膜であり、インダクタ
の形状は、ミアンダ形コイル（一軸磁気異方性膜の外鉄
磁心），螺旋コイル（一軸磁気異方性膜の内鉄磁心），
スパイラルコイル（一軸又は複合磁気異方性膜の外鉄磁
心）等であるが、上述した問題はこうした磁性体とコイ
ルとの最適な組み合わせの検討が現状では十分に行われ
ていないことに起因している。
【０００８】即ち、ミアンダ形コイルの場合、作製自体
は容易であるが、コイルの形状から一軸磁気異方性膜に
しか使えず、更に磁束方向がコイル線毎に逆転するた
め、大きなインダクタンス値が得られなくなってしま
う。
は容易であるが、コイルの形状から一軸磁気異方性膜に
しか使えず、更に磁束方向がコイル線毎に逆転するた
め、大きなインダクタンス値が得られなくなってしま
う。
【０００９】螺旋コイルの場合、一軸磁気異方性膜を用
いると直線の開磁路構造となってインダクタンスが小さ
くなってしまい、複合磁気異方性膜を用いるとリング状
の閉磁路となって大きなインダクタンス値を得るために
は巻き線を多く巻く必要により形状が大きくなってしま
う。
いると直線の開磁路構造となってインダクタンスが小さ
くなってしまい、複合磁気異方性膜を用いるとリング状
の閉磁路となって大きなインダクタンス値を得るために
は巻き線を多く巻く必要により形状が大きくなってしま
う。
【００１０】スパイラルコイルの場合、同心円の中心方
向に大きな磁束を発生させるために高いインダクタンス
値が得られるが、薄膜インダクタを構成する際には一軸
磁気異方性膜を使用しているため、この一軸磁気異方性
膜の膜厚を厚くすると反磁界により透磁率が低下してし
まったり、或いは熱処理により異方性分散を大きくして
磁気的に等方にするとインダクタンス値が増加する反
面、損失も同時に増加して効率が低下してしまう。又、
コイルの製造に際しては主にスパッタ法を採用している
ため、１０μｍ以上のコイル膜厚を作製することが困難
であり、これによって直流抵抗を低減できないという問
題もある。
向に大きな磁束を発生させるために高いインダクタンス
値が得られるが、薄膜インダクタを構成する際には一軸
磁気異方性膜を使用しているため、この一軸磁気異方性
膜の膜厚を厚くすると反磁界により透磁率が低下してし
まったり、或いは熱処理により異方性分散を大きくして
磁気的に等方にするとインダクタンス値が増加する反
面、損失も同時に増加して効率が低下してしまう。又、
コイルの製造に際しては主にスパッタ法を採用している
ため、１０μｍ以上のコイル膜厚を作製することが困難
であり、これによって直流抵抗を低減できないという問
題もある。
【００１１】一方、磁性体として使用される複合磁気異
方性膜は、絶縁層を介した磁性層毎に一軸磁気異方性方
向を４５度回転してシフトさせて成膜するため、４ｎ
（但し、ｎは自然数とする）層構造では成膜のみ（Ａｓ
−ｍａｄｅ）でも磁気的に等方な性質が得られ、更に異
方性方向が磁性層毎に異なることにより反磁界の影響が
少なく、透磁率が低下しないという特徴がある。それ
故、複合磁気異方性膜はスパイラルコイルを用いる構成
の薄膜インダクタには適していると考えられるが、現状
ではこうした特徴が充分に活用されずに実施されていな
い。
方性膜は、絶縁層を介した磁性層毎に一軸磁気異方性方
向を４５度回転してシフトさせて成膜するため、４ｎ
（但し、ｎは自然数とする）層構造では成膜のみ（Ａｓ
−ｍａｄｅ）でも磁気的に等方な性質が得られ、更に異
方性方向が磁性層毎に異なることにより反磁界の影響が
少なく、透磁率が低下しないという特徴がある。それ
故、複合磁気異方性膜はスパイラルコイルを用いる構成
の薄膜インダクタには適していると考えられるが、現状
ではこうした特徴が充分に活用されずに実施されていな
い。
【００１２】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、大きなインダクタ
ンス値及び良好な効率が得られる薄膜インダクタを提供
することにある。
なされたもので、その技術的課題は、大きなインダクタ
ンス値及び良好な効率が得られる薄膜インダクタを提供
することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、外鉄型
磁心を有すると共に、化学メッキ法によりメッキ銅で形
成した銅メッキスパイラルコイルを磁気的に等方な複合
磁気異方性膜に組み合わせて成る薄膜インダクタが得ら
れる。
磁心を有すると共に、化学メッキ法によりメッキ銅で形
成した銅メッキスパイラルコイルを磁気的に等方な複合
磁気異方性膜に組み合わせて成る薄膜インダクタが得ら
れる。
【００１４】又、本発明によれば、上記薄膜インダクタ
において、複合磁気異方性膜は、互いに磁気異方性方向
が異なるように複数の磁性層を積層して成り、且つ該複
数の磁性層の厚みの総和は２μｍ以上であり、銅メッキ
スパイラルコイルにおけるメッキ銅の厚みは１０μｍ以
上である薄膜インダクタが得られる。
において、複合磁気異方性膜は、互いに磁気異方性方向
が異なるように複数の磁性層を積層して成り、且つ該複
数の磁性層の厚みの総和は２μｍ以上であり、銅メッキ
スパイラルコイルにおけるメッキ銅の厚みは１０μｍ以
上である薄膜インダクタが得られる。
【００１５】更に、本発明によれば、上記薄膜インダク
タにおいて、銅メッキスパイラルコイルは、複合磁気異
方性膜の一対のものの間に配備され、且つ全体が複数の
磁性層で覆われて成る薄膜インダクタが得られる。
タにおいて、銅メッキスパイラルコイルは、複合磁気異
方性膜の一対のものの間に配備され、且つ全体が複数の
磁性層で覆われて成る薄膜インダクタが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の薄
膜インダクタについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
膜インダクタについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る薄膜イン
ダクタの要部構成を分解して示した斜視図である。この
薄膜インダクタは、ガラス基板１上に磁気的に等方な複
合磁気異方性膜２を成膜し、この複合磁気異方性膜２上
に図示されない絶縁層を介して化学メッキ法によりメッ
キ銅で形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置し、
この銅メッキスパイラルコイル３上に図示されない絶縁
層を介して別の複合磁気異方性膜２を成膜し、更に別の
複合磁気異方性膜２の中心を通して銅メッキスパイラル
コイル３の中心における端部と他端部が電極に接続され
るアルミニウムボンディング線４の一端部とを接続する
ことにより、一対の複合磁気異方性膜２間に銅メッキス
パイラルコイル３が組み合わされ、且つ銅メッキスパイ
ラルコイル３の全体が複合磁気異方性膜２の複数の磁性
層によって覆われると共に、外鉄磁心を有する構成とな
っている。
ダクタの要部構成を分解して示した斜視図である。この
薄膜インダクタは、ガラス基板１上に磁気的に等方な複
合磁気異方性膜２を成膜し、この複合磁気異方性膜２上
に図示されない絶縁層を介して化学メッキ法によりメッ
キ銅で形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置し、
この銅メッキスパイラルコイル３上に図示されない絶縁
層を介して別の複合磁気異方性膜２を成膜し、更に別の
複合磁気異方性膜２の中心を通して銅メッキスパイラル
コイル３の中心における端部と他端部が電極に接続され
るアルミニウムボンディング線４の一端部とを接続する
ことにより、一対の複合磁気異方性膜２間に銅メッキス
パイラルコイル３が組み合わされ、且つ銅メッキスパイ
ラルコイル３の全体が複合磁気異方性膜２の複数の磁性
層によって覆われると共に、外鉄磁心を有する構成とな
っている。
【００１８】このうち、一対の複合磁気異方性膜２は、
図２に示されるように、厚さ４μｍの絶縁性基材２ｃ上
に一軸磁気異方性方向を示す４つの磁性層２ａと４つの
絶縁層２ｂとを交互に積層した多層構造となっており、
磁性層２ａは互いに磁気異方性方向が４５度シフトされ
て異なるように配置されている。又、４つの磁性層２ａ
は、それぞれ厚さ２０ｎｍのＳｉＯ2 層等の絶縁層２ａ
´により１層当たりの厚さ０．５μｍのＣｏＮｂＺｒ層
等の磁性層が２分割されて成っており、４つの絶縁層２
ｂはそれぞれ厚さ３００ｎｍＳｉＯ2 層等から成ってい
る。ここで４つの磁性層２ａはそれぞれ一軸磁気異方性
を保ったままであるが、膜全体としては磁気的に等方な
特性を示す。因みに、実際の複合磁気異方性膜２におけ
る４ｎ層構造は４層構造をｎ回繰り返して作製されるも
ので、例えばｎ＝５回とすれば磁性層２ａ全体における
厚さの総和は（２μｍ×５＝）１０μｍとなる。尚、絶
縁性基板２ｃとして使用可能な材料としては、シリコン
基板，低温焼成セラミックス等のセラミックス基板，ガ
ラスエポキシ等のプリント配線板，ポリイミド等の樹脂
絶縁基板等が挙げられる。
図２に示されるように、厚さ４μｍの絶縁性基材２ｃ上
に一軸磁気異方性方向を示す４つの磁性層２ａと４つの
絶縁層２ｂとを交互に積層した多層構造となっており、
磁性層２ａは互いに磁気異方性方向が４５度シフトされ
て異なるように配置されている。又、４つの磁性層２ａ
は、それぞれ厚さ２０ｎｍのＳｉＯ2 層等の絶縁層２ａ
´により１層当たりの厚さ０．５μｍのＣｏＮｂＺｒ層
等の磁性層が２分割されて成っており、４つの絶縁層２
ｂはそれぞれ厚さ３００ｎｍＳｉＯ2 層等から成ってい
る。ここで４つの磁性層２ａはそれぞれ一軸磁気異方性
を保ったままであるが、膜全体としては磁気的に等方な
特性を示す。因みに、実際の複合磁気異方性膜２におけ
る４ｎ層構造は４層構造をｎ回繰り返して作製されるも
ので、例えばｎ＝５回とすれば磁性層２ａ全体における
厚さの総和は（２μｍ×５＝）１０μｍとなる。尚、絶
縁性基板２ｃとして使用可能な材料としては、シリコン
基板，低温焼成セラミックス等のセラミックス基板，ガ
ラスエポキシ等のプリント配線板，ポリイミド等の樹脂
絶縁基板等が挙げられる。
【００１９】この複合磁気異方性膜２の場合、磁性層２
ａ及び絶縁層２ｂによる多層構造から成るため、層面内
で等方な磁気特性を示し、しかも面内方向に発生する磁
束成分による渦電流が抑制されるため、高周波帯域でも
良好な透磁率が得られるものとなる。
ａ及び絶縁層２ｂによる多層構造から成るため、層面内
で等方な磁気特性を示し、しかも面内方向に発生する磁
束成分による渦電流が抑制されるため、高周波帯域でも
良好な透磁率が得られるものとなる。
【００２０】ところで、各磁性層２ａの一軸磁気異方性
の付与は永久磁石を２ケ平行に並べて各磁性層２ａ毎に
磁束方向をシフトさせて成膜すれば良い。こうした方法
により、熱処理しないで層面内で磁気的に等方な透磁率
を有する軟磁性層を作製できる。尚、一軸磁気異方性の
付与の方法としては、ここでの平行磁石による磁界を基
板を中心にして回転させる方法の他、Ａｒガス流方向に
対して基板を回転させて形状磁気異方性を形成させる方
法や、或いはこれらの方法を併用する方法等が挙げられ
る。
の付与は永久磁石を２ケ平行に並べて各磁性層２ａ毎に
磁束方向をシフトさせて成膜すれば良い。こうした方法
により、熱処理しないで層面内で磁気的に等方な透磁率
を有する軟磁性層を作製できる。尚、一軸磁気異方性の
付与の方法としては、ここでの平行磁石による磁界を基
板を中心にして回転させる方法の他、Ａｒガス流方向に
対して基板を回転させて形状磁気異方性を形成させる方
法や、或いはこれらの方法を併用する方法等が挙げられ
る。
【００２１】一方、銅メッキスパイラルコイル３を得る
ための化学メッキ法としては、基板上にメッキ用電極及
びコイルパターンを形成し、その上にレジスト壁を数１
０μｍ塗布してから露光，現像した後、Ｃｕメッキ層を
４０μｍ形成するか、或いは基板にＴｉ及びＣｕを薄く
スパッタし、その上にレジスト壁を数１０μｍ塗布して
から露光，現像した後、Ｃｕメッキ層を４０μｍ形成
し、更にイオンビームエッチングでコイル部以外のＣ
ｕ，Ｔｉを除去するようにすれば良い。こうした方法に
よれば、厚さ４０μｍに及ぶ厚いＣｕ層（銅メッキ）を
形成できるため、直流抵抗を低下させることができる。
ための化学メッキ法としては、基板上にメッキ用電極及
びコイルパターンを形成し、その上にレジスト壁を数１
０μｍ塗布してから露光，現像した後、Ｃｕメッキ層を
４０μｍ形成するか、或いは基板にＴｉ及びＣｕを薄く
スパッタし、その上にレジスト壁を数１０μｍ塗布して
から露光，現像した後、Ｃｕメッキ層を４０μｍ形成
し、更にイオンビームエッチングでコイル部以外のＣ
ｕ，Ｔｉを除去するようにすれば良い。こうした方法に
よれば、厚さ４０μｍに及ぶ厚いＣｕ層（銅メッキ）を
形成できるため、直流抵抗を低下させることができる。
【００２２】即ち、この薄膜インダクタの場合、複合磁
気異方性膜２と銅メッキスパイラルコイル３とを組み合
わせることにより、透磁率を低下させずに大きなインダ
クタンス値で低直流抵抗な特性が得られて効率が改善さ
れる上、一対の複合磁気異方性膜２の磁性層２ａで銅メ
ッキスパイラルコイル３の全体を覆って外部へ露出させ
ないために高周波ノイズの低減化も有効となる。
気異方性膜２と銅メッキスパイラルコイル３とを組み合
わせることにより、透磁率を低下させずに大きなインダ
クタンス値で低直流抵抗な特性が得られて効率が改善さ
れる上、一対の複合磁気異方性膜２の磁性層２ａで銅メ
ッキスパイラルコイル３の全体を覆って外部へ露出させ
ないために高周波ノイズの低減化も有効となる。
【００２３】図３は、この薄膜インダクタの基本構成を
示した平面図である。ここでは、上述したように、ガラ
ス基板１上に成膜した複合磁気異方性膜２上に絶縁層１
０を敷き、この上に銅メッキを用いて化学メッキ法によ
り形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置した後、
この上に絶縁層１０及び別の複合磁気異方性膜２を成膜
し、別の複合磁気異方性膜２の中心部より銅メッキスパ
イラルコイル３の端部を取り出してアルミニウムボンデ
ィング線４により電極５に結線して薄膜インダクタが作
製されている。尚、電極５はＳＭＤ電極であり、半田ラ
ンドになる。
示した平面図である。ここでは、上述したように、ガラ
ス基板１上に成膜した複合磁気異方性膜２上に絶縁層１
０を敷き、この上に銅メッキを用いて化学メッキ法によ
り形成した銅メッキスパイラルコイル３を配置した後、
この上に絶縁層１０及び別の複合磁気異方性膜２を成膜
し、別の複合磁気異方性膜２の中心部より銅メッキスパ
イラルコイル３の端部を取り出してアルミニウムボンデ
ィング線４により電極５に結線して薄膜インダクタが作
製されている。尚、電極５はＳＭＤ電極であり、半田ラ
ンドになる。
【００２４】表１は、薄膜インダクタ構造として各部の
仕様とその設計値とを例示したものである。
仕様とその設計値とを例示したものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】尚、表１において、銅メッキスパイラルコ
イル３のターン数は、これを増やすとインダクタンス値
が増加する反面、抵抗値も増加する。又、組成Ｃｏ86Ｎ
ｂ9Ｚｒ5 の磁性層２ａの磁気特性は、飽和磁束密度Ｂ
s が１．０５Ｔｅｓｌａであり、飽和磁歪λs が＋０．
５×１０-6であり、膜単層の比抵抗ρが１２０μΩｃｍ
となっており、透磁率（μ′，μ″）に関してはＡｓ−
ｍａｄｅ（成膜が終わった状態）と３００℃ＲＦＡ処理
（回転磁界中熱処理）とにおいて１０ｍｍ角の試料の場
合に１ＭＨｚでそれぞれ（６００，５）と（１８００，
８０）となっている。
イル３のターン数は、これを増やすとインダクタンス値
が増加する反面、抵抗値も増加する。又、組成Ｃｏ86Ｎ
ｂ9Ｚｒ5 の磁性層２ａの磁気特性は、飽和磁束密度Ｂ
s が１．０５Ｔｅｓｌａであり、飽和磁歪λs が＋０．
５×１０-6であり、膜単層の比抵抗ρが１２０μΩｃｍ
となっており、透磁率（μ′，μ″）に関してはＡｓ−
ｍａｄｅ（成膜が終わった状態）と３００℃ＲＦＡ処理
（回転磁界中熱処理）とにおいて１０ｍｍ角の試料の場
合に１ＭＨｚでそれぞれ（６００，５）と（１８００，
８０）となっている。
【００２７】即ち、ここでの薄膜インダクタの全体の厚
みは、ガラス基板１の厚み０．５ｍｍを除いた場合、磁
性層２ａが上下合わせて２０μｍであり、絶縁層２ｂ及
び絶縁性基材２ｃが上下合わせて４０μｍであり、銅メ
ッキスパイラルコイル３の厚みが４０μｍであるので、
これらの総和である１００μｍとなる。
みは、ガラス基板１の厚み０．５ｍｍを除いた場合、磁
性層２ａが上下合わせて２０μｍであり、絶縁層２ｂ及
び絶縁性基材２ｃが上下合わせて４０μｍであり、銅メ
ッキスパイラルコイル３の厚みが４０μｍであるので、
これらの総和である１００μｍとなる。
【００２８】図４は、表１に示した１２ターン時の空心
銅メッキスパイラルコイル３に関するインダクタ特性と
して周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μＨ），Ｒ
（Ω），Ｑ特性の測定結果及び計算結果を示したもので
ある。
銅メッキスパイラルコイル３に関するインダクタ特性と
して周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μＨ），Ｒ
（Ω），Ｑ特性の測定結果及び計算結果を示したもので
ある。
【００２９】ここでは、Ａｓ−ｍａｄｅにおける空心銅
メッキスパイラルコイル３の０．５ＭＨｚにおけるイン
ダクタンスＬair 測定値が０．３μＨであってインダク
タンスＬair 計算値０．４５μＨに近いことを示してお
り、更に直流抵抗Ｒdc測定値が０．９５Ωであって直流
抵抗Ｒdc計算値０．８５Ωにほぼ一致していることが判
った。
メッキスパイラルコイル３の０．５ＭＨｚにおけるイン
ダクタンスＬair 測定値が０．３μＨであってインダク
タンスＬair 計算値０．４５μＨに近いことを示してお
り、更に直流抵抗Ｒdc測定値が０．９５Ωであって直流
抵抗Ｒdc計算値０．８５Ωにほぼ一致していることが判
った。
【００３０】尚、ここでは抵抗Ｒair 計算値でμ＝１と
しており、インダクタンスＬair 測定値から交流損失を
計算することによってＬair ，Ｒair ，Ｑair の値を得
ている。
しており、インダクタンスＬair 測定値から交流損失を
計算することによってＬair ，Ｒair ，Ｑair の値を得
ている。
【００３１】図５は、磁心を両面に配置した場合の１２
ターン時の磁心銅メッキスパイラルコイル３に関するイ
ンダクタ特性として周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μ
Ｈ），Ｒ（Ω），Ｑ特性の測定結果及び計算結果を示し
たものである。
ターン時の磁心銅メッキスパイラルコイル３に関するイ
ンダクタ特性として周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μ
Ｈ），Ｒ（Ω），Ｑ特性の測定結果及び計算結果を示し
たものである。
【００３２】ここでは、Ａｓ−ｍａｄｅにおける磁心銅
メッキスパイラルコイル３のインダクタンスＬmag 測定
値が１．７μＨであり、交流損失抵抗Ｒmag が１ＭＨｚ
付近で増大し、１．５ＭＨｚでのＱmag 測定値が最大
５．７となることが判った。
メッキスパイラルコイル３のインダクタンスＬmag 測定
値が１．７μＨであり、交流損失抵抗Ｒmag が１ＭＨｚ
付近で増大し、１．５ＭＨｚでのＱmag 測定値が最大
５．７となることが判った。
【００３３】尚、ここではインダクタンスＬmag 計算値
を磁心銅メッキスパイラルコイル３によるインダクタン
スＬ値が１．５５μＨであり、空心銅メッキスパイラル
コイル３のインダクタンスＬ値が０．３μＨであると
し、これらの双方を合せて数値を得ている。又、薄膜イ
ンダクタの損失は直流抵抗Ｒdcと交流損失抵抗Ｒac（Ｒ
mag ）に分けられるため、交流損失抵抗Ｒmag の計算で
は直流抵抗Ｒdcに空心銅メッキスパイラルコイル３のイ
ンダクタンスＬ値から起因する交流損失と磁心銅メッキ
スパイラルコイル３に起因する交流損失とを合わせて数
値を得ている。磁心銅メッキスパイラルコイル３の損失
計算に用いた材料特性は、ＣｏＮｂＺｒ（ρ＝１１５Ω
ｃｍ）及びＳｉＯ2 多層膜であるので、見かけ上Ｂs ＝
７０００Ｇ，ρ＝２００μΩｃｍ，μ′＝４００として
計算した。
を磁心銅メッキスパイラルコイル３によるインダクタン
スＬ値が１．５５μＨであり、空心銅メッキスパイラル
コイル３のインダクタンスＬ値が０．３μＨであると
し、これらの双方を合せて数値を得ている。又、薄膜イ
ンダクタの損失は直流抵抗Ｒdcと交流損失抵抗Ｒac（Ｒ
mag ）に分けられるため、交流損失抵抗Ｒmag の計算で
は直流抵抗Ｒdcに空心銅メッキスパイラルコイル３のイ
ンダクタンスＬ値から起因する交流損失と磁心銅メッキ
スパイラルコイル３に起因する交流損失とを合わせて数
値を得ている。磁心銅メッキスパイラルコイル３の損失
計算に用いた材料特性は、ＣｏＮｂＺｒ（ρ＝１１５Ω
ｃｍ）及びＳｉＯ2 多層膜であるので、見かけ上Ｂs ＝
７０００Ｇ，ρ＝２００μΩｃｍ，μ′＝４００として
計算した。
【００３４】図６は、ここでの薄膜インダクタのＲＦＡ
処理による周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μＨ），Ｒ
（Ω），Ｑ特性（インダクタ特性の熱処理依存性）を示
したものである。一般に、アモルファス材料は熱処理に
より透磁率が増加するので、Ａｓ−ｍａｄｅの試料を２
１０℃から３０℃づつ３００℃までＲＦＡ処理するとイ
ンダクタンスＬ値は図示のように、１．７μＨから３．
７μＨ（ＲＦＡ ａｔ３００℃）に増加する。この際、
交流損失抵抗Ｒacも１ＭＨｚでは１．６Ωから５Ωに増
えるため、その結果としてＱ値のピークは５．７と同じ
であるが、そのピーク周波数は１．５ＭＨｚからより低
周波側にシフトして３００℃では５００ｋＨｚ付近にな
る。
処理による周波数ｆ（ＭＨｚ）に対するＬ（μＨ），Ｒ
（Ω），Ｑ特性（インダクタ特性の熱処理依存性）を示
したものである。一般に、アモルファス材料は熱処理に
より透磁率が増加するので、Ａｓ−ｍａｄｅの試料を２
１０℃から３０℃づつ３００℃までＲＦＡ処理するとイ
ンダクタンスＬ値は図示のように、１．７μＨから３．
７μＨ（ＲＦＡ ａｔ３００℃）に増加する。この際、
交流損失抵抗Ｒacも１ＭＨｚでは１．６Ωから５Ωに増
えるため、その結果としてＱ値のピークは５．７と同じ
であるが、そのピーク周波数は１．５ＭＨｚからより低
周波側にシフトして３００℃では５００ｋＨｚ付近にな
る。
【００３５】そこで、こうしたインダクタ特性の熱処理
依存性に基づいて一軸磁気異方性膜を磁性層２ａに用い
て薄膜インダクタを構成すると、インダクタンス値Ｌが
半分の０．８μＨとなり、効率も半分の２．５となり、
ＲＦＡ処理するとインダクタンス値Ｌは逆に低下した。
これは透磁率の増加に伴って反磁界が増加して見かけ上
のインダクタンス値Ｌが減るためである。
依存性に基づいて一軸磁気異方性膜を磁性層２ａに用い
て薄膜インダクタを構成すると、インダクタンス値Ｌが
半分の０．８μＨとなり、効率も半分の２．５となり、
ＲＦＡ処理するとインダクタンス値Ｌは逆に低下した。
これは透磁率の増加に伴って反磁界が増加して見かけ上
のインダクタンス値Ｌが減るためである。
【００３６】以上により、ここでの薄膜インダクタは、
素子の厚みが１００μｍであり、これまでのフェライト
コア及びフェライトチップによる素子の厚み８００μｍ
に比べて一桁近くも薄く作製することができ、インダク
タ特性としてＡｓ−ｍａｄｅでインダクタンスＬ値を
１．７μＨにでき、更に３００℃ＲＦＡ処理を行えばイ
ンダクタンスＬ値を３．７μＨという大きなものにして
効率を５．７にできるという結果が得られた。このよう
な特性は、導体コイルを一層構造とした場合、ここでの
薄膜インダクタのように複合磁気異方性膜２と銅メッキ
スパイラルコイル３との組み合わせを適用することによ
り初めて得られたものである。
素子の厚みが１００μｍであり、これまでのフェライト
コア及びフェライトチップによる素子の厚み８００μｍ
に比べて一桁近くも薄く作製することができ、インダク
タ特性としてＡｓ−ｍａｄｅでインダクタンスＬ値を
１．７μＨにでき、更に３００℃ＲＦＡ処理を行えばイ
ンダクタンスＬ値を３．７μＨという大きなものにして
効率を５．７にできるという結果が得られた。このよう
な特性は、導体コイルを一層構造とした場合、ここでの
薄膜インダクタのように複合磁気異方性膜２と銅メッキ
スパイラルコイル３との組み合わせを適用することによ
り初めて得られたものである。
【００３７】そこで、表２に示されるように、複合磁気
異方性膜２の磁性層２ａの厚みと銅メッキスパイラルコ
イル３の導体厚とを変えて実施例１〜実施例９に係る薄
膜インダクタを作製して１．５ＭＨｚにおけるＬ（μ
Ｈ），Ｒ（Ω），Ｑ特性を評価した。
異方性膜２の磁性層２ａの厚みと銅メッキスパイラルコ
イル３の導体厚とを変えて実施例１〜実施例９に係る薄
膜インダクタを作製して１．５ＭＨｚにおけるＬ（μ
Ｈ），Ｒ（Ω），Ｑ特性を評価した。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２からは、複合磁気異方性膜２の磁性層
２ａの厚み及び銅メッキスパイラルコイル３の導体厚が
増える程、インダクタンス値Ｌ及び抵抗値Ｒが増加して
いることが判る。
２ａの厚み及び銅メッキスパイラルコイル３の導体厚が
増える程、インダクタンス値Ｌ及び抵抗値Ｒが増加して
いることが判る。
【００４０】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の薄膜インダ
クタによれば、化学メッキ法によりメッキ銅で形成した
銅メッキスパイラルコイルを磁気的に等方な複合磁気異
方性膜に組み合わせて外鉄磁心を有する構成としている
ため、極めて薄型の構成により透磁率が低下されずに大
きなインダクタンス値で低直流抵抗な特性が得られて効
率が改善される（高Ｑ値化が具現される）ようになる
上、一対の複合磁気異方性膜の磁性層で銅メッキスパイ
ラルコイルの全体を覆って外部へ露出させないために高
周波ノイズの低減化も有効に計り得るようになる。この
結果、将来的に予測される電源の分散化に伴う超小型電
源への採用が有望視される。
クタによれば、化学メッキ法によりメッキ銅で形成した
銅メッキスパイラルコイルを磁気的に等方な複合磁気異
方性膜に組み合わせて外鉄磁心を有する構成としている
ため、極めて薄型の構成により透磁率が低下されずに大
きなインダクタンス値で低直流抵抗な特性が得られて効
率が改善される（高Ｑ値化が具現される）ようになる
上、一対の複合磁気異方性膜の磁性層で銅メッキスパイ
ラルコイルの全体を覆って外部へ露出させないために高
周波ノイズの低減化も有効に計り得るようになる。この
結果、将来的に予測される電源の分散化に伴う超小型電
源への採用が有望視される。
【図１】本発明の一実施例に係る薄膜インダクタの要部
構成を分解して示した斜視図である。
構成を分解して示した斜視図である。
【図２】図１に示す薄膜インダクタに用いられる複合磁
気異方性膜の細部構成を拡大して示した斜視図である。
気異方性膜の細部構成を拡大して示した斜視図である。
【図３】図１に示す要部を含む薄膜インダクタの基本構
成を示した平面図である。
成を示した平面図である。
【図４】図１に示す薄膜インダクタに用いられる空心銅
メッキスパイラルコイルにおけるインダクタ特性として
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性の測定結果及び計算結果
を示したものである。
メッキスパイラルコイルにおけるインダクタ特性として
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性の測定結果及び計算結果
を示したものである。
【図５】図１に示す薄膜インダクタに用いられる磁心銅
メッキスパイラルコイルにおけるインダクタ特性として
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性の測定結果及び計算結果
を示したものである。
メッキスパイラルコイルにおけるインダクタ特性として
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性の測定結果及び計算結果
を示したものである。
【図６】図１に示す薄膜インダクタのＲＦＡ処理による
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性（インダクタ特性の熱処
理依存性）を示したものである。
周波数に対するＬ，Ｒ，Ｑ特性（インダクタ特性の熱処
理依存性）を示したものである。
１ ガラス基板 ２ 複合磁気異方性膜 ２ａ 磁性層 ２ａ´，２ｂ，１０ 絶縁層 ２ｃ 絶縁性基材 ３ 銅メッキスパイラルコイル ４ アルミニウムボンティング線 ５ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 外鉄型磁心を有すると共に、化学メッキ
法によりメッキ銅で形成した銅メッキスパイラルコイル
を磁気的に等方な複合磁気異方性膜に組み合わせて成る
ことを特徴とする薄膜インダクタ。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜インダクタにおい
て、前記複合磁気異方性膜は、互いに磁気異方性方向が
異なるように複数の磁性層を積層して成り、且つ該複数
の磁性層の厚みの総和は２μｍ以上であり、前記銅メッ
キスパイラルコイルにおける前記メッキ銅の厚みは１０
μｍ以上であることを特徴とする薄膜インダクタ。 - 【請求項３】 請求項２記載の薄膜インダクタにおい
て、前記銅メッキスパイラルコイルは、前記複合磁気異
方性膜の一対のものの間に配備され、且つ全体が前記複
数の磁性層で覆われて成ることを特徴とする薄膜インダ
クタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24246997A JPH1187155A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 薄膜インダクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24246997A JPH1187155A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 薄膜インダクタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187155A true JPH1187155A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17089555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24246997A Withdrawn JPH1187155A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 薄膜インダクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187155A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9655247B1 (en) | 2015-11-19 | 2017-05-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Coil component and board having the same |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24246997A patent/JPH1187155A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9655247B1 (en) | 2015-11-19 | 2017-05-16 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Coil component and board having the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |