KR20150065679A - 마그네토 임피던스 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고출력화와 소형화를 양립할 수 있는 마그네토 임피던스 소자(MI 소자)를 제공한다. 본 발명의 MI 소자는 기판(11) 위에 배열 설치된 감자 와이어(12)를 주회하는 검출 코일(13)이 기판의 평탄면을 따라 형성되고 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 1 배선부 (131)와, 감자 와이어에 관하여 제 1 배선부의 반대측에 형성되고 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 2 배선부(132)와, 감자 와이어의 양 옆에서 절연부에 둘러싸여 기판의 법선 방향으로 뻗어 있고 제 1 배선부와 제 2 배선부의 소정 위치를 연결하는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어지는 연결부(133, 134)로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 연결부를 설치함으로써, 세밀한 배선부의 형성이 가능하게 되고, 검출 코일의 파인 피치화 나아가서는 MI 소자의 고출력화와 소형화의 양립을 도모할 수 있다.

Description

마그네토 임피던스 소자 및 그 제조 방법{MAGNETO-IMPEDANCE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 지자기의 검지 등에 사용되는 마그네토 임피던스 소자(Magneto-Impedance element: 때때로 「MI 소자」라고 한다.) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자기 센서에는 홀 소자나 MR 소자 등도 있지만, 최근에는 종래의 소자와 구조나 원리가 전혀 상이하고, 소형이며 월등한 고감도를 갖는 MI 소자가 지자기 센서 등으로서 휴대기기 등에 많이 사용되고 있다. MI 소자는 아몰포스 와이어 등의 감자체에 고주파의 펄스 전류 등을 흘리면, 표면 효과에 의해 그 임피던스가 주위의 자장에 반응하여 변화되는 마그네토·임피던스 효과(「MI 효과」라고 한다.)를 이용한 것이다.

MI 소자에 의한 자기 검출에는, 임피던스의 변화를 직접 측정하는 방식과, 감자 와이어 등의 감자체에 발생하는 자속량의 변화를 그 주위에 설치한 검출 코일(픽업 코일)로 측정하는 방식의 2종류가 있다. 이 중, 후자의 MI 소자에 관한 기재가, 예를 들면, 하기의 특허문헌에 있다.

WO 2010/097932호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

특허문헌 1은 기판 위에 형성한 평면 패턴과, 이 평면 패턴 위에 설치한 아몰포스 와이어(감자 와이어)를 고정하는 절연체 위에 산 모양으로 형성한 입체 패턴으로 이루어지는 검출 코일을 구비한 MI 소자를 제안하고 있다. 이것에 의해, 기판에 감자 와이어를 수납하는 홈을 기계 가공하고 있었을 때에 비해 검출 코일을 감자 와이어에 보다 안정적으로 근접시킬 수 있고, 기판을 홈 가공하지 않기 때문에 기판의 재질 선택 자유도나 수율이 향상된다고 하는 효과와 더불어, MI 소자 전체의 소형화 등을 도모할 수 있다.

하지만, 소자의 소형화의 요구는 점점 고도화되고 있다. 검출 코일을 구비한 MI 소자에 있어서, 더한층의 소형화를 도모하면서 종래와 동등 이상의 출력을 확보하기 위해서는, 검출 코일을 조밀하게 감는 파인 피치화가 필요하게 된다. 그리고 특허문헌 1의 MI 소자에서는, 새로운 파인 피치화를 도모할 때에 다음과 같은 문제가 생길 수 있다.

즉, 특허문헌 1의 MI 소자에서는, 고저차가 수십 ㎛가 되는 입체 패턴을 포토 리소그래피에 의해 형성하고 있다. 포토 리소그래피는 본래 고저차가 없는 평면 패턴 등의 형성을 전제로 하고 있다. 이 때문에, 상기한 바와 같은 입체 패턴을 포토 리소그래피에 의해 고선명으로 형성하는 것은 용이하지 않다. 또한 MI 소자는 통상 한 장의 기판 위에 다수개가 한번에 형성되기 때문에, 레지스트 도포, 노광·현상시의 레지스트 제거, 도체 도금 등의 각 처리를 행하여 제조되는 제품은 형상에 편차가 발생하기 쉬워, 안정한 품질을 확보하는 것이 용이하지 않다. 특히, 특허문헌 1의 MI 소자에서 파인 피치화를 진행시킨 경우, 그 편차에 기인하여 평면 패턴과 입체 패턴의 인접하는 접합부 사이에서 단락이 발생하기 쉬워진다. 게다가, 고저차가 큰 입체 패턴에서는, 노광·현상에 의한 레지스트 제거 상태의 불균일에 의해, 단선을 일으킬 가능성도 있었다. 이 때문에, 특허문헌 1에 있는 바와 같은 구조에서는, 향후 점점 요구가 엄격해지는 고출력화(코일 권선수의 증가 등)와 소형화를 고차원으로 양립시킨 MI 소자를 제공하는 것이 곤란하게 될 수 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 파인 피치화한 검출 코일을 안정적으로 형성할 수 있고, 소형화와 고출력화를 양립할 수 있는 구조를 구비한 MI 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 이 과제를 해결하기 위해 예의 연구하고, 시행 착오를 거듭한 결과, 감자 와이어의 주위에 형성하는 검출 코일의 일부를, 기판의 법선 방향으로 뻗어 있는 도체(연결부)에 의해 구성하는 구조를 새롭게 생각해 냈다. 이 성과를 발전시킴으로써, 이후에 말하는 본 발명을 완성하게 되었다.

≪마그네토 임피던스 소자≫

(1) 본 발명의 마그네토 임피던스 소자(MI 소자)는 기판과, 이 기판 위에 배열 설치된 감자 와이어와, 이 감자 와이어를 주회하는 검출 코일과, 이 감자 와이어와 이 검출 코일을 고정하는 절연부를 구비하는 마그네토 임피던스 소자로서, 상기 검출 코일은 상기 기판의 평탄면을 따라 형성되고 상기 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 1 배선부와, 이 감자 와이어에 관하여 이 제 1 배선부의 반대측에 형성되고 이 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 2 배선부와, 이 감자 와이어의 양 옆에서 상기 절연부에 둘러싸이고 이 기판의 법선 방향으로 뻗어 있고 이 제 1 배선부와 이 제 2 배선부의 소정 위치를 연결하는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어지는 연결부를 갖는 것을 특징으로 한다.

(2) 본 발명의 MI 소자에서는, 감자 와이어를 주회하는 검출 코일이 제 1 배선부와 제 2 배선부와 그것들의 소정 위치를 연결하는 연결부로 구성된다. 이 중 연결부는 감자 와이어가 배열 설치되는 기판의 법선 방향으로 뻗어 있고, 검출 코일의 고저차를 주로 담당한다. 이러한 연결부는, 종래의 입체 패턴 등과는 달리, 기판의 법선 방향으로 뻗어 있을 뿐이므로, 비교적 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 반대로 말하면, 평탄한 기판 위에 형성하는 제 1 배선부뿐만 아니라 제 2 배선부도 연결부를 설치함으로써, 거의 평면적인 면 위에 포토 리소그래피에 의해 세밀한 형성이 가능하게 되었다. 이 때문에, 특히 제 2 배선부의 제조 편차가 억제되어, 폭 축소나 피치 단축을 행해도, 안정한 품질로 MI 소자를 제조할 수 있게 되어, 검출 코일의 파인 피치화가 용이하게 된다. 이와 같이 하여 본 발명에 의하면, 대형화 시키지 않고 검출 코일의 권수 증가도 용이하게 되어, MI 소자의 고출력화와 소형화를 고차원으로 양립할 수 있게 된다.

≪마그네토 임피던스 소자의 제조 방법≫

본 발명의 MI 소자는 제조 방법은 상관 없지만, 예를 들면, 다음과 같은 본 발명의 제조 방법에 의해 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 마그네토 임피던스 소자의 제조 방법은, 기판과 이 기판 위에 배열 설치된 감자 와이어와 이 감자 와이어를 주회하는 검출 코일과 이 감자 와이어와 이 검출 코일을 고정하는 절연부를 구비하는 마그네토 임피던스 소자의 제조 방법으로서, 상기 기판의 평탄면 위에 상기 감자 와이어와 교차할 수 있는 막 형상 도체로 이루어지는 제 1 배선부가 되는 제 1 배선층을 형성하는 제 1 배선층 형성 공정과, 상기 절연부와 이 감자 와이어의 양 옆에 있는 이 절연부를 이 기판의 법선 방향으로 가로지르는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어지는 연결부를 갖는 중간층을 이 제 1 배선층 위에 형성하는 중간층 형성 공정과, 이 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 2 배선부가 되는 제 2 배선층을 이 중간층 위에 형성하는 제 2 배선층 형성 공정을 구비하고, 이 제 1 배선부와 이 제 2 배선부의 소정 위치가 이 연결부로 연결되어 상기 검출 코일이 구성되는 것을 특징으로 한다.

≪기타≫

본 발명은 단지 MI 소자로서 뿐만 아니라 그 MI 소자를 사용한 마그네토 임피던스 센서로서도 파악할 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 상기한 MI 소자와, 상기 감자 와이어에 펄스 전류를 통전하는 펄스 발진 회로와, 상기 검출 코일에 발생하는 전압 변화를 검출하는 검출 회로(신호 처리 회로 등을 포함함) 등으로 이루어지는 마그네토 임피던스 센서(MI 센서)이어도 된다. 또한, MI 센서의 각 회로에 관한 상세는 전술한 특허문헌 등에 기재되어 있기 때문에, 본 명세서에서는 그 설명을 생략한다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 MI 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1 중에 나타낸 A-A 단면도이다.
도 3은 그 MI 소자의 상측 코일(제 2 배선부)측을 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 MI 소자의 단면도이다.
도 5는 그 MI 소자의 상측 코일(제 2 배선부)측을 나타내는 부분 확대도이다.
도 6a는 MI 소자의 외측에 설치한 와이어 가이드에 의해 아몰포스 와이어를 유지하는 모습을 나타내는 확대도이다.
도 6b는 그 MI 소자를 분할하기 전의 기판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 비아홀을 설치하는 절연층에 의해 아몰포스 와이어를 유지하는 모습을 나타내는 확대도이다.
도 8은 가이드 포스트에 의해 아몰포스 와이어를 유지하는 모습을 나타내는 확대도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 명세서에서 설명하는 내용은 본 발명의 MI 소자뿐만 아니라 그 제조 방법에도 적당하게 해당된다. 제조 방법에 관한 구성 요소는 프로덕트 바이 프로세스 클레임으로서 이해하면 물질에 관한 구성 요소도 될 수 있다. 상기한 본 발명의 구성 요소에 본 명세서안에서 임의로 선택한 하나 또는 두개 이상의 구성 요소를 부가할 수 있다. 어느 실시형태가 최선인지의 여부는 대상, 요구 성능 등에 따라 다르다.

≪검출 코일≫

본 발명에 따른 검출 코일은 상기한 바와 같이 제 1 배선부와 제 2 배선부의 각각의 소정 위치가 연결부로 연결됨으로써, 감자 와이어를 주회하는 연속적인 코일이 된다. 연결부와 접속되는 제 1 배선부 또는 제 2 배선부의 소정 위치는 검출 코일이 형성되는 한 상관없지만, 통상은 제 1 배선부 또는 제 2 배선부의 단부 근방이다.

(1) 배선부

제 1 배선부는, 통상, 기판의 평탄면을 따라 형성된 (제 1)배선 패턴을 구성하는 막 형상 도체로 이루어진다. 따라서, 제 1 배선부는 기판의 평탄면에 평행하지만, 이 제 1 배선부를 덮는 절연부 위 또는 절연부 속에 형성된 제 2 배선부는 반드시 기판의 평탄면과 거의 평행하고 평면적인 (제 2)배선 패턴으로 이루어진다고는 할 수 없다.

그러나, 제 2 배선부(또는 그 집합체인 제 2 배선 패턴)는 기판의 평탄면에 대하여 대략 평행하게 형성되면 적합하다. 본 발명에서는, 사용하는 감자 와이어의 외경에 따라 절연부를 기판의 법선 방향으로 가로지르는 연결부의 높이를 조정함으로써, 그러한 제 2 배선부의 형성이 용이하다. 이 제 2 배선부의 형성에 의해, 감자 와이어에 근접시킨 검출 코일도 안정한 품질로 효율적으로 형성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「기판의 평탄면에 대하여 대략 평행」이란 MI 소자의 제 2 배선 패턴이 기판의 평탄면에 엄밀한 의미로 평행하게 되어 있는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제조 과정 등에 기인하여 현물의 MI 소자의 제 2 배선 패턴이 완만한 만곡 형상으로 되는 경우도, 상기의 「대략 평행」에 포함된다. 요컨대, 의도적으로 제 2 배선 패턴을 볼록 형상 등으로 하는 경우를 제외하고, 일반적인 포토 리소그래피에 의해 적층 형성된 제 2 배선부는 구체적인 형태를 막론하고 「기판의 평탄면에 대하여 대략 평행」한 범위에 포함된다.

(2) 연결부

연결부는 기판의 평탄면의 법선 방향으로 뻗어 있는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어진다. 예를 들면, MI 소자가 적층 형성되는 경우, 소위 비아홀 또는 스루홀에 도체가 충전 또는 부착됨으로써 연결부는 형성된다.

연결부는 기판의 법선 방향에 관하여 단면 형상이 일정해도 되고, 변화되어 있어도 된다. 예를 들면, 본 발명에 따른 절연부를 3층 구조로 하는 경우라면, 각각의 절연부에 따른 연결부를 형성하면 된다. 즉, 절연부가 제 1 배선부 위에 형성된 제 1 절연부와 제 1 절연부 위에 형성되어 감자 와이어를 매설하는 중간 절연부와 중간 절연부 위에 형성된 제 2 절연부로 이루어지는 경우, 연결부는 제 1 절연부를 기판의 법선 방향으로 가로질러 제 1 배선부의 소정 위치에 이어지는 제 1 연결부와 감자 와이어의 양 옆에서 중간 절연부를 기판의 법선 방향으로 가로질러 제 1 연결부에 이어지는 중간 연결부와 제 2 절연부를 기판의 법선 방향으로 가로질러 중간 연결부에 이어짐과 아울러 제 2 배선부의 소정 위치에 이어지는 제 2 연결부로 이루어지면 된다.

이때, 중간 연결부를 제 1 연결부 또는 제 2 연결부보다도 굵게 하면 바람직하다. 이것에 의해, 검출 코일의 파인 피치화에 대응하여 제 1 연결부나 제 2 연결부를 세밀하게 한 경우에도, 제 1 연결부와 중간 연결부 사이 또는 제 2 연결부와 중간 연결부 사이의 접합 위치의 허용 범위가 확대되어, 각 연결부 간의 전기적 접합을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 제 1 절연부나 제 2 절연부는 감자 와이어를 고정할 필요가 없기 때문에 비교적 얇게 형성할 수 있고, 그것에 따라 제 1 배선부에 접합되는 제 1 연결부나 제 2 배선부에 접합되는 제 2 연결부도 기판의 법선 방향에 관하여 비교적 짧아져, 편차가 적은 안정한 치수로 형성되기 쉽다.

반대로 중간 절연부를 가로지르는 중간 연결부는 감자 와이어의 크기(직경) 이상의 높이를 확보할 필요가 있어, 기판의 법선 방향으로 비교적 길어지지 않을 수 없다. 그러나, 파인 피치화 시에 중요한 점은 인접하는 제 1 배선부와 제 2 배선부의 접합부 사이에 발생하는 단락을 방지함과 아울러, 상기한 제조 편차에 의한 단선을 방지하는 것이다. 이 점에서 본 발명은, 전술한 바와 같이 제 1 연결부와 제 2 연결부를 안정하게 형성할 수 있음과 아울러, 상기한 바와 같이 연결부의 높이를 조정하여 제 2 배선부를 안정한 품질로 형성할 수 있다. 이 때문에, 파인 피치화의 달성이 용이함과 아울러 단선의 방지가 효과적으로 도모된다. 또한 고저차가 커 제조 편차를 일으키기 쉬운 중간 연결부를 굵게 함으로써 포토 리소그래피에 의한 중간 연결부의 제조도 용이하게 된다. 또한, 중간 연결부는, 제 1 배선부나 제 2 배선부와 직접 접속되는 부분이 아니라, 법선 방향의 위치가 제 1 배선부나 제 2 배선부와 상이하기 때문에, 굵어도 전술한 단락의 문제는 생기기 어렵다.

또한 중간 연결부를 굵게 하면, 연결부 전체로서의 전기 저항도 저감되어, MI 소자의 고출력화로도 이어진다. 또한, 본 명세서에서 말하는 각 연결부의 굵기는 기판의 평탄면에 평행한 접합 계면에서의 각 연결부의 단면적의 대소에 의해 판단할 수 있다.

그런데, 검출 코일의 파인 피치화를 도모하는 경우, 제 1 배선부 및 제 2 배선부의 폭 축소화와 함께 그 피치의 축소화가 필요하게 된다. 이때, 각 배선부의 폭과 동일한 정도로 연결부 전체를 가늘게 하는 것도 생각할 수 있는데, 기판의 법선 방향으로 길고 세밀한 연결부를 형성하는 것은 용이하지 않다.

그래서 연결부를 감자 와이어의 연장 방향을 따라 일직선 위에 배열하지 않고, 그 연장 방향을 따라 인접하는 연결부를 이동시켜(시프트하여) 배치하면, 연결부의 굵기를 어느 정도 확보하면서도, 연결부의 피치 나아가서는 배선부의 피치의 축소화를 도모할 수 있다. 이것을 다른 말로 하면, 본 발명에 따른 연결부는 감자 와이어와의 간극을 감자 와이어의 연장 방향을 따라 인접한 연결부끼리 서로 다르게 하면 된다고 할 수 있다.

이러한 인접하는 연결부의 배치 패턴은 여러 가지 생각할 수 있다. 예를 들면, 감자 와이어의 한 쪽에서 인접하는 연결부가 특정의 2직선 위에 번갈아 배치되는 경우가 있다. 또한, 인접하는 연결부의 시프트량(감자 와이어의 간격 또는 편심 거리)은 요구되는 피치나 연결부의 크기에 따라 적당하게 조정된다. 또한, 여기에서 설명한 내용은 연결부의 단면 형상이 거의 일정한 경우에 한하지 않고, 연결부가 상기한 바와 같이, 단면 형상이 다른 제 1 연결부, 제 2 연결부 및 중간 연결부로 이루어지는 경우에도 해당한다.

≪제조 방법≫

본 발명의 MI 소자는, 예를 들면, 전술한 바와 같이, 기판의 평탄면 위에 제 1 배선부가 되는 제 1 배선층을 형성하는 제 1 배선층 형성 공정과, 감자 와이어를 고정하는 절연부와 감자 와이어의 양 옆에서 기판의 법선 방향으로 가로지르는 연결부로 이루어지는 중간층을 그 제 1 배선층 위에 형성하는 중간층 형성 공정과, 제 2 배선부가 되는 제 2 배선층을 그 중간층 위에 형성하는 제 2 배선층 형성 공정을 거쳐 얻어진다. 이러한 적층 구조는 빌드업 다층 배선 기판의 제조 등에 사용되는 포토 리소그래피를 주로 이용함으로써 행할 수 있다.

여기에서 중간층을 전술한 바와 같은 3층 구조로 하는 경우라면, 중간층 형성 공정은 다음과 같은 공정으로 할 수 있다. 즉, 중간층 형성 공정은 상기 제 1 배선층 위에 제 1 절연부가 되는 제 1 절연층을 형성하는 제 1 절연층 형성 공정과, 이 제 1 절연층을 상기 기판의 법선 방향으로 가로질러 상기 제 1 배선부의 소정 위치에 이어지는 제 1 연결부와 이 제 1 연결부에 이어지고 이 감자 와이어의 양 옆에서 이 기판의 법선 방향으로 뻗는 중간 연결부와 이 중간 연결부에 이어지고 이 기판의 법선 방향으로 뻗어 상기 제 2 배선부의 소정 위치에 이어지는 제 2 연결부를 형성하는 연결부 형성 공정과, 이 제 1 절연층 위에 상기 감자 와이어를 매설하는 중간 절연부가 되는 중간 절연층을 형성하는 중간 절연층 형성 공정과, 이 중간 절연층 위에 이 제 2 연결부를 둘러싸는 제 2 절연부가 되는 제 2 절연층을 형성하는 제 2 절연층 형성 공정으로 이루어지고, 이 제 1 절연층과 이 중간 절연층과 이 제 2 절연층에 의해 상기 절연부가 구성되고, 이 제 1 연결부와 이 중간 연결부와 이 제 2 연결부에 의해 상기 연결부가 구성되면 바람직하다.

여기에서 연결부의 형성은, 예를 들면, Ti/Cu 시드층의 형성과 구리 도금 처리 등에 의해 행할 수 있다. 구체적으로는, 미리 포토 리소그래피에 의해 비아홀을 설치한 절연층을 형성하고, 이 비아홀 내에 구리 도금을 충전하는 방법으로 연결부를 형성할 수 있다. 이 밖에, 포토 리소그래피에 의해 연결부에 상응하는 비아홀을 설치한 수지층을 형성하고, 이 비아홀 내에 도금을 충전한다. 그리고 그 수지층을 제거한 후에, 다시, 절연층을 형성하여 연결부를 형성해도 된다. 생산성 등을 고려하여, 최적의 제조 방법을 적당하게 선택하면 된다. 또한, 연결부가 제 1 연결부, 중간 연결부 및 제 2 연결부로 이루어지는 경우, 그들 각 부를 각각 형성하는 것도 가능하지만, 그들 각 부를 한번에 합쳐서 형성하는 편이 효율적이다.

(실시예)

≪제 1 실시예≫

본 발명에 따른 1 실시예인 MI 소자(1)의 개요를 도 1∼도 3에 나타냈다. 도 1은 MI 소자(1)의 평면도이고, 도 2는 도 1 중에 나타낸 A-A 단면도이며, 도 3은 후술하는 검출 코일(13)의 코일(132)측(아몰포스 와이어(12)는 생략)을 나타내는 부분 확대도이다.

MI 소자(1)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 배열 설치된 아몰포스 와이어(12)(감자 와이어)와, 아몰포스 와이어(12)의 외주 주위를 주회하는 검출 코일(13)과, 아몰포스 와이어(12) 및 검출 코일(13)을 유지하는 절연 수지체(14)(절연부)로 이루어진다.

검출 코일(13)은 기판(11)의 평탄면에 형성되어 아몰포스 와이어(12)의 하방을 경사 방향으로 횡단하는 복수의 구리박(막 형상 도체)으로 이루어지는 하측 코일(제 1 배선부)(131)과, 아몰포스 와이어(12)의 양 옆에 있고 각 하측 코일(131)의 각 단부로부터 기판(11)의 평탄면의 법선 방향으로 뻗어 있는 구리 기둥(기둥 형상 도체)으로 이루어지는 포스트(133, 134)(연결부)와, 절연 수지체(14)의 상면에 형성되어 아몰포스 와이어(12)의 상방을 경사 방향으로 횡단함과 아울러 각 단부가 포스트(133, 134)와 접합된 복수의 구리박으로 이루어지는 상측 코일(제 2 배선부)(132)로 이루어진다.

또한, 각 하측 코일(131)과 각 상측 코일(132)은 폭 및 길이가 같지만, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향에 대한 기울기가 상이하다(도 2 참조). 즉, 하측 코일(131) 및 상측 코일(132)은 각각 나선적인 검출 코일(13)의 일부를 구성하는 형태로 되어 있다. 마찬가지로, 하측 코일(131)과 포스트(133, 134)의 하단부와의 접합 위치 및 상측 코일(132)과 포스트(133, 134)의 상단부와의 접합 위치도, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향에 관하여 나선적으로 배치된다. 이렇게 하여 하측 코일(231), 상측 코일(232) 및 포스트(133, 134)에 의해, 아몰포스 와이어(12)를 주회하는 검출 코일(13)이 형성된다.

아울러, 본 실시예의 경우, 기판(11)에는 알루미나(세라믹/비자성체) 기판을 사용했다. 또한, 본 발명에서 사용하는 기판의 재질, 크기 등은 특별히 한정되지 않고, 알루미나 기판 이외에, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼도 사용해도 된다. 또한 아몰포스 와이어(12)에는, Co-Fe-Si-B계 합금으로 이루어지는 직경: 10∼30㎛의 유리 피복 부착 와이어를 사용했다.

하측 코일(131)로 이루어지는 하측 배선층(제 1 배선층)의 형성(제 1 배선층 형성 공정), 절연 수지체(14) 및 포스트(133, 134)로 이루어지는 중간층의 형성(중간층 형성 공정) 및 상측 코일(132)로 이루어지는 상측 배선층(제 2 배선층)의 형성(제 2 배선층 형성 공정)은 주로 포토 리소그래피에 의해 행했다. 구체적으로는, 얇은 Ti/Cu 시드층의 형성, 레지스트의 도포, 마스크에 의한 노광, 현상, 구리 도금, 레지스트 제거, 선택 에칭에 의한 Ti/Cu 시드층 제거 등을 행함으로써 형성했다. 이때, 상측 코일(132)로 이루어지는 상측 배선층은 기판(11)의 평탄면과 거의 평행하게 되도록 형성했다. 또한 포스트(133, 134)는 절연 수지체(14)로 이루어지는 절연층에 설치한 비아홀을 구리 도금으로 충전함으로써 형성했다. 절연 수지체(14)는 기판(11)의 평탄면 위에 배치한 아몰포스 와이어(12)의 주위에 용제로 희석한 액상의 에폭시 수지를 적하하고, 이 에폭시 수지를 열경화 시킴으로써 형성했다.

또한, 기판(11)의 평탄면 위에는 아몰포스 와이어(12)의 단자(141, 142)와 검출 코일(13)의 단자(151, 152)도, 하측 코일(131)과 함께 형성했다.

≪제 2 실시예≫

본 발명에 따른 다른 실시예인 MI 소자(2)의 개요를 도 4 및 도 5에 나타냈다. 도 4는 도 2와 동일한 단면도이며, 도 5는 후술하는 검출 코일(23)의 상측 코일(232)측(아몰포스 와이어(12)는 생략)을 나타내는 부분 확대도이다. 또한, 전술한 제 1 실시예와 동일한 부재 등에는 동일한 부호를 붙이고, 그것들의 설명은 생략한다. 또한 MI 소자(2)를 특정 위치에서 절단한 단면도에는, 본래, 포스트(연결부)나 코일(배선부)의 일부가 나타나지 않지만, 도 4에 나타내는 단면도에는 후술의 설명의 형편상, 굳이 모든 코일이나 포스트를 기재했다.

MI 소자(2)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 배열 설치된 아몰포스 와이어(12)와, 아몰포스 와이어(12)의 외주 주위를 주회하는 검출 코일(23)과, 아몰포스 와이어(12) 및 검출 코일(23)을 유지하는 절연 수지체(24)(절연부)로 이루어진다.

검출 코일(23)은 기판(11)의 평탄면에 형성되고 아몰포스 와이어(12)의 하방을 비스듬히 횡단하는 번갈아 어긋난 동일 길이의 구리박으로 이루어지는 하측 코일(231a, 231b)(이것들을 합하여 「하측 코일(231)」이라고 한다./제 1 배선부)과, 아몰포스 와이어(12)의 하방 양 옆에 있고 각 하측 코일(231)의 각 단부로부터 기판(11)의 평탄면의 법선 방향으로 뻗어 있는 소직경의 구리 기둥으로 이루어지는 외측 하측 포스트(235a, 236a) 및 내측 하측 포스트(235b, 236b)(이것들을 합쳐서 「하측 포스트(235, 236)」라고 한다./제 1 연결부)와, 아몰포스 와이어(12)의 중앙 양 옆에 있고 외측 하측 포스트(235a, 236a) 및 내측 하측 포스트(235b, 236b)의 각각으로부터 기판(11)의 평탄면의 법선 방향으로 뻗어 있는 대직경의 구리 기둥으로 이루어지는 외측 중간 포스트(233a, 234a) 및 내측 중간 포스트(233b, 234b)(이것들을 합쳐서 「중간 포스트(233, 234)」라고 한다./중간 연결부)와, 아몰포스 와이어(12)의 상방 옆에 있고 외측 중간 포스트(233a, 234a) 및 내측 중간 포스트(233b, 234b)의 각각으로부터 기판(11)의 평탄면의 법선 방향으로 뻗어 있는 소직경의 구리 기둥으로 이루어지는 외측 상측 포스트(237a, 238a) 및 내측 상측 포스트(237b, 238b)(이것들을 합쳐서 「상측 포스트(237, 238)」라고 한다./제 2 연결부)와, 절연 수지체(24)의 상면에 형성되고 아몰포스 와이어(12)의 상방을 비스듬히 횡단하는 장단의 복수의 구리박으로 이루어지는 상측 코일(232a, 232b)(양자를 합쳐서 「상측 코일(232)」이라고 한다./제 2 배선부)로 이루어진다.

절연 수지체(24)는 하측 코일(231) 위에 형성되고 하측 포스트(235, 236)를 둘러싸는 하측 절연부(241)(제 1 절연부)와, 하측 절연부(241) 위에 형성되고 중간 포스트(233, 234)를 둘러싸는 중간 절연부(242)(중간 절연부)와, 중간 절연부(242) 위에 형성되고 상측 포스트(237, 238)를 둘러싸는 상측 절연부(243)(제 2 절연부)로 이루어진다.

이와 같이 MI 소자(2)는 하측 코일(231)과 상측 코일(232) 사이가 하측 포스트(235, 236)가 하측 절연부(241)로 이루어지는 제 1 층과 중간 포스트(233, 234)와 중간 절연부(242)로 이루어지는 중간층과 상측 포스트(237, 238)가 상측 절연부(243)로 이루어지는 제 2 층의 3층으로 이루어져 있다.

또한 MI 소자(2)의 경우, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라, 하측 포스트(235, 236), 중간 포스트(233, 234) 및 상측 포스트(237, 238)(이것들을 합쳐서 단지 「포스트(239)」(연결부)라고 한다.)가 아몰포스 와이어(12)와의 거리가 가까운 내측과 그 거리가 먼 외측의 2열로 배치되어 있다. 즉, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라 인접하는 각 포스트(239)는 번갈아 어긋난 지그재그 배치로 되어 있다.

이들 포스트(239)의 배치에 맞추어 하측 코일(231) 및 상측 코일(232)은 도 5에 도시하는 바와 같이 형성되어 있다. 구체적으로 말하면, 하측 코일(231a)의 각 단부는 하측 포스트(235a, 236b)와 연결되어 있고, 하측 코일(231b)의 각 단부는 하측 포스트(235b, 236a)와 연결되어 있다. 또한 상측 코일(232a)의 각 단부는 외측 상측 포스트(237a, 238a)와 연결되어 있고, 상측 코일(232b)의 각 단부는 내측 상측 포스트(237b, 238b)와 연결되어 있다. 하측 코일(231a)과 하측 코일(231b)은 각각 동일 폭, 동일 길이이지만, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라 인접한 코일끼리의 배치가 서로 벗갈아 어긋나 있다. 상측 코일(232a)과 상측 코일(232b)은 동일 폭이지만, 상측 코일(232a)은 양단부가 외측 상측 포스트(237a, 238a)와 접합되기 때문에, 양단부가 내측 상측 포스트(237b, 238b)와 접합되는 상측 코일(232b)보다도 길게 되어 있다. 상측 코일(232a)과 상측 코일(232b)이 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라 인접한 코일끼리 서로 번갈아 배치되는 점은 하측 코일(231)의 경우와 마찬가지이다.

이렇게 하여 하측 코일(231), 상측 코일(232) 및 포스트(239)가 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라 나선적으로 배치됨으로써, 아몰포스 와이어(12)를 주회하는 검출 코일(23)이 구성된다.

본 실시예에 따른 검출 코일(23)에서는, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향을 따라 인접하는 각 포스트(239)가 지그재그 배치로 되어 있기 때문에, 중간 포스트(233, 234)를 하측 포스트(235, 236)나 상측 포스트(237, 238)보다도 굵게 하고 있음에도 불구하고, 그것들의 배치 간격(피치)을 단축할 수 있다. 이 때문에, 아몰포스 와이어(12)의 연장 방향에 관한 검출 코일(23)의 피치도 단축할 수 있고, 그 결과, MI 소자(2)의 파인 피치화에 의한 고출력화와 소형화의 양립이 가능하게 되었다.

이러한 MI 소자(2)도, MI 소자(1)와 동일한 포토 리소그래피에 의해, 하측 코일(231)로 이루어지는 하측 배선층(제 1 배선층)의 형성(제 1 배선층 형성 공정), 절연 수지체(24) 및 포스트(239)로 이루어지는 중간층의 형성(중간층 형성 공정) 및 상측 코일(232)로 이루어지는 상측 배선층(제 2 배선층)의 형성(제 2 배선층 형성 공정)을 거쳐 얻어진다.

보다 상세하게 말하면, 그 중간층은 하측 배선층 위에 하측 절연부(241)가 되는 제 1 절연층의 형성(제 1 절연층 형성 공정), 제 1 절연층을 기판(11)의 법선 방향으로 가로지르는 하측 포스트(235, 236)(제 1 연결부)와 하측 포스트(235, 236)에 이어지고 기판(11)의 법선 방향으로 뻗는 중간 포스트(233, 234)(중간 연결부)와 중간 포스트(233, 234)에 이어지고 기판(11)의 법선 방향으로 뻗는 상측 포스트(237, 238)(제 2 연결부)와의 형성(연결부 형성 공정), 제 1 절연층 위에 아몰포스 와이어(12)를 매설하는 중간 절연부(242)(중간 절연부)가 되는 중간 절연층의 형성(중간 절연층 형성 공정), 중간 절연층 위에 상측 절연부(243)(제 2 절연부)가 되는 제 2 절연층의 형성(제 2 절연층 형성 공정) 등을 거쳐 제작된다. 그리고, 하측 절연부(241), 중간 절연부(242) 및 상측 절연부(243)가 절연 수지체(24)(절연부)가 되고, 하측 포스트(235, 236), 중간 포스트(233, 234) 및 상측 포스트(237, 238)가 포스트(239)(연결부)가 된다.

또한, 본 실시예에 따른 상측 코일(232)은 하측 코일(231)과 마찬가지로 기판(11)의 평탄면에 대하여 평행하게 되도록 형성했지만, 실제로는 조금 위에 볼록한 완만한 만곡면 형상으로 되었다. 이 정도의 만곡면은 기판(11)의 평탄면에 대하여 거의 평행이라고 할 수 있다.

≪감자 와이어의 배열 설치≫

(1) 감자 와이어가 제 1 배선부와 제 2 배선부와 그것들을 연결하는 연결부로 이루어지는 검출 코일 내의 소망 위치(통상은 검출 코일의 중앙)에 정확하게 배열 설치되어 있지 않으면, MI 소자에 의한 검출 정밀도가 저하되거나, 감자 와이어와 검출 코일의 단락에 의한 동작 불량이 발생할 수 있다.

그래서 MI 소자는 와이어 가이드 등에 의해 감자 와이어가 소망 위치에 유지된 상태에서 검출 코일이나 절연부가 형성되면 바람직하다. 이러한 와이어 가이드는 MI 소자의 구성 요소(검출 코일이나 절연부)나 그것들의 제조 공정과는 별도로 설치한 것이어도 되고, 그들 구성 요소나 제조 공정을 이용하여 설치한 것이어도 된다. 이하, 이러한 와이어 가이드의 구체예에 대하여 설명한다.

(2) 우선, MI 소자의 구성 요소와는 별도로 전용의 와이어 가이드를 설치하여 감자 와이어를 소망 위치에 유지하는 예를 도 6a와 도 6b에 나타냈다. 도 6a는 1개의 MI 소자(1)를 확대한 도면이며, 도 6b는 동일 기판(11) 위에 다수 배열되어 있는 분할 전의 MI 소자(1)를 나타내고 있다. 본 예에서는, MI 소자(1)의 양측에 사전에 형성된 홈(31m, 32m)에 의해, 아몰포스 와이어(12)는 소망 위치에 정확하게 배치, 유지된다. 또한, 홈(31m, 32m)은 상기한 포토 리소그래피에 인접하여 배치된 절연 수지제의 수지 가이드(31a, 31b)와 수지 가이드(32a, 32b)에 의해 형성된다.

(3) 다음에 MI 소자의 구성 요소를 이용한 와이어 가이드에 의해 감자 와이어를 소망 위치에 유지하는 예를 도 7에 확대하여 나타냈다. 본 예에서는, MI 소자(1)의 포스트(133, 134)를 형성하기 위하여 설치한 비아홀용의 절연 수지층(41)에 형성한 길이 방향으로 뻗어 있는 홈(41m)에 의해, 아몰포스 와이어(12)이 소망 위치에 정확하게 배치, 유지된다. 이 경우, 상기한 수지 가이드 등의 와이어 가이드를 MI 소자의 외부에 별도 설치할 필요가 없기 때문에, 동일 기판 위에 분할전의 MI 소자를 보다 근접하여 배치할 수 있다. 이 결과, 기판 1매당 제조할 수 있는 MI 소자의 개수를 증가시킬 수 있어, 기판의 유효 활용(수율 향상)이 가능하게 된다. 또한, 기판을 절단하여 MI 소자를 복수개 취하는 경우, 그 절단선(도 6a, 도 6b의 2점 쇄선을 참조) 위에 수지 가이드 등의 수지층이 없으면, 기판(실리콘, 세라믹스 등)에 특화한 절단 조건을 설정할 수 있어, 효율적인 절단이 가능하게 된다.

(4) 또한 상기한 비아홀이 되는 수지층(절연부) 대신에, 소망 간격으로 조정된 포스트(연결부)를 이용할 수도 있다. 예를 들면, MI 소자(2)의 경우라면, 아몰포스 와이어(12)에 의해 가까운 내측 중간 포스트(233b, 234b)(도 4 참조)를 와이어 가이드로서 이용할 수도 있다. 이때, 도체인 포스트와 아몰포스 와이어는 절연될 필요가 있기 때문에, 감자 와이어에는 절연 피복된 아몰포스 와이어를 사용하면 바람직하다.

(5) 또한, 포스트의 형성시 등에, MI 소자의 외부 또는 내부에, 검출 코일을 구성하는 포스트와는 별도로 와이어 가이드가 되는 가이드 포스트를 형성해도 된다. 일례로서 MI 소자(2)의 내측 중간 포스트(233b, 234b)보다도 좁은 간격의 가이드 포스트(51a, 5lb, 52a, 52b)를 MI 소자(2)의 외부에 형성한 경우를 도 8에 나타냈다. 이 경우, 아몰포스 와이어(12)는 가이드 포스트(51a, 51b)에 의해 형성되는 홈(51m)과 가이드 포스트(52a, 52b)에 의해 형성되는 홈(52m)에 의해 소망 위치에 배치, 유지된다. 이와 같이 내측 중간 포스트(233b, 234b)보다도 간격이 좁은 가이드 포스트(51a, 5lb, 52a, 52b)를 와이어 가이드로 함으로써, 내측 중간 포스트(233b, 234b)를 와이어 가이드로 한 경우와 달리, 절연피복되지 않은 감자 와이어를 사용할 수도 있다.

또한, 이러한 가이드 포스트는 검출 코일을 구성하는 포스트와 마찬가지로 구리 도금 등에 의해 형성되기 때문에, MI 소자 내에 설치할 때는, 검출 코일을 구성하는 하측 코일, 상측 코일, 포스트와 접촉하지 않는 형태(직경, 높이)나 배치로 하면 좋다. 아울러, 가이드 포스트는, 도 8과 같이 MI 소자의 외부에 설치되었다고 해도, 전술한 절연 수지로 이루어지는 수지 가이드(도 6a, 도 6b 참조)보다도 작게 형성될 수 있기 때문에, 기판의 재료 수율 저하나 절단성의 저하 등은 거의 발생하지 않는다.

1, 2 MI 소자
11 기판
12 아몰포스 와이어(감자 와이어)
13, 23 검출 코일
14, 24 절연 수지체(절연부)

Claims (6)

1. 기판과,
   이 기판 위에 배열 설치된 감자 와이어와,
   이 감자 와이어를 주회하는 검출 코일과,
   이 감자 와이어와 이 검출 코일을 고정하는 절연부
   를 구비하는 마그네토 임피던스 소자로서,
   상기 검출 코일은,
   상기 기판의 평탄면을 따라 형성되고 상기 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 1 배선부와,
   이 감자 와이어에 관하여 이 제 1 배선부의 반대측에 형성되고 이 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 2 배선부와,
   이 감자 와이어의 양 옆에서 상기 절연부에 둘러싸여 이 기판의 법선 방향으로 뻗어 있고 이 제 1 배선부와 이 제 2 배선부의 정해진 위치를 연결하는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어지는 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 배선부는 상기 기판의 평탄면에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 절연부는 상기 제 1 배선부 위에 형성된 제 1 절연부와, 이 제 1 절연부 위에 형성되고 상기 감자 와이어를 매설하는 중간 절연부와 이 중간 절연부 위에 형성된 제 2 절연부로 이루어지고,
   상기 연결부는 이 제 1 절연부를 상기 기판의 법선 방향으로 가로질러 이 제 1 배선부의 정해진 위치에 이어지는 제 1 연결부와, 이 감자 와이어의 양 옆에서 이 중간 절연부를 이 기판의 법선 방향으로 가로질러 이 제 1 연결부에 이어지는 중간 연결부와 이 제 2 절연부를 이 기판의 법선 방향으로 가로질러 이 중간 연결부에 이어짐과 아울러 상기 제 2 배선부의 정해진 위치에 이어지는 제 2 연결부로 이루어지고,
   상기 중간 연결부는 상기 제 1 연결부 또는 상기 제 2 연결부보다도 굵은 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 감자 와이어와의 간극이 이 감자 와이어의 연장 방향을 따라 인접한 연결부끼리 서로 상이한 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자.
5. 기판과 이 기판 위에 배열 설치된 감자 와이어와 이 감자 와이어를 주회하는 검출 코일과 이 감자 와이어와 이 검출 코일을 고정하는 절연부를 구비하는 마그네토 임피던스 소자의 제조 방법으로서,
   상기 기판의 평탄면 위에 상기 감자 와이어와 교차할 수 있는 막 형상 도체로 이루어지는 제 1 배선부가 되는 제 1 배선층을 형성하는 제 1 배선층 형성 공정과,
   상기 절연부와 이 감자 와이어의 양 옆에 있는 이 절연부를 이 기판의 법선 방향으로 가로지르는 기둥 형상 도체 또는 통 형상 도체로 이루어지는 연결부를 갖는 중간층을 이 제 1 배선층 위에 형성하는 중간층 형성 공정과,
   이 감자 와이어와 교차하는 막 형상 도체로 이루어지는 제 2 배선부가 되는 제 2 배선층을 이 중간층 위에 형성하는 제 2 배선층 형성 공정을 구비하고,
   이 제 1 배선부와 이 제 2 배선부의 정해진 위치가 이 연결부로 연결되어 상기 검출 코일이 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 중간층 형성 공정은,
   상기 제 1 배선층 위에 제 1 절연부가 되는 제 1 절연층을 형성하는 제 1 절연층 형성 공정과,
   이 제 1 절연층을 상기 기판의 법선 방향으로 가로질러 상기 제 1 배선부의 정해진 위치에 이어지는 제 1 연결부와, 이 제 1 연결부에 이어지고 이 감자 와이어의 양 옆에서 이 기판의 법선 방향으로 뻗는 중간 연결부와 이 중간 연결부에 이어지고 이 기판의 법선 방향으로 뻗어 상기 제 2 배선부의 정해진 위치에 이어질 수 있는 제 2 연결부를 형성하는 연결부 형성 공정과,
   이 제 1 절연층 위에 상기 감자 와이어를 매설하는 중간 절연부가 되는 중간 절연층을 형성하는 중간 절연층 형성 공정과,
   이 중간 절연층 위에 이 제 2 연결부를 둘러싸는 제 2 절연부가 되는 제 2 절연층을 형성하는 제 2 절연층 형성 공정으로 이루어지고,
   이 제 1 절연층과 이 중간 절연층과 이 제 2 절연층에 의해 상기 절연부가 구성되고,
   이 제 1 연결부와 이 중간 연결부와 이 제 2 연결부에 의해 상기 연결부가 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네토 임피던스 소자의 제조 방법.
   

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