WO2005031766A1 - 積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板 - Google Patents

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WO2005031766A1
WO2005031766A1 PCT/JP2003/012433 JP0312433W WO2005031766A1 WO 2005031766 A1 WO2005031766 A1 WO 2005031766A1 JP 0312433 W JP0312433 W JP 0312433W WO 2005031766 A1 WO2005031766 A1 WO 2005031766A1
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magnetic
winding
multilayer
inductor
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Yukiharu Suzuki
Toshihiko Kobayashi
Toshimi Mizoguchi
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Tamura Corporation
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
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    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors

Definitions

  • Multilayer laminated substrate with built-in laminated magnetic components Multilayer laminated substrate with built-in laminated magnetic components
  • the present invention relates to a multilayer laminated substrate in the field of semiconductor technology, and more particularly, to a multilayer type magnetic component in which a coil and a core are formed by using a thick film forming technology.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing a conventional integration transformer.
  • FIG. 13 is a vertical sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 12 after lamination. The following is a description based on these drawings.
  • the conventional laminated transformer 80 includes a magnetic sheet 82b, 82d for primary winding on which primary windings 81a, 81c are formed, and a secondary winding 81b, 81d. And magnetic sheets 82a and 82g for sandwiching the magnetic sheets 82b to 82e, respectively. .
  • a magnetic sheet 82 f for improving magnetic saturation characteristics is interposed between the magnetic sheet 82 e and the magnetic sheet 82 g.
  • the magnetic sheets 82a to 82e are connected to the through holes 90, 91, 92 connecting the primary windings 81a, 81c and the secondary windings 81b, 81d. Through holes 93, 94, 95 are provided.
  • the magnetic sheets 82a to 82g are the core of the laminated transformer 80.
  • FIGS. 12 and 13 are schematic diagrams, strictly speaking, the number of turns of the primary windings 8 1 a and 8 1 c and the secondary windings 8 1 b and 8 1 d ⁇ through hole 9 0 W
  • the external electrodes 9 9 ⁇ through-holes 9 5 ⁇ secondary winding 8 1d ⁇ through winding 94 4 ⁇ secondary winding, wire 8 1 b ⁇ snoring-horning 9 3 ⁇ external The current flows in the order of the electrodes 98,, and vice versa.
  • the current flowing through the primary windings 81a and 81c generates a magnetic flux 100 (Fig. 13) in the magnetic sheets 82a to 82g.
  • the magnetic flux 100 generates an electromotive force corresponding to the turn ratio in the secondary windings 81b and 81d.
  • the laminated transformer 80 operates.
  • the self-inductance of the primary windings 81a and 81c is L1
  • the self-inductance of the secondary windings 81b and 81d is L2
  • the primary windings 81a and 81c are defined by the following equation.
  • the electromagnetic coupling coefficient k is one of the indicators of transformer performance. The larger the value, the smaller the leakage magnetic flux (leakage inductance), and the higher the power conversion efficiency.
  • the conventional multilayer inductor has the same configuration as the multilayer transformer 80 except that the secondary windings 8 1 b and 81 d are not provided.
  • the laminated transformer 80 has been mounted on a printed wiring board as a thin transformer, for example, which is sealed with resin.
  • a printed wiring board as a thin transformer, for example, which is sealed with resin.
  • the current capacity of the winding is small.
  • the current capacity of the winding is roughly proportional to the conductor cross-sectional area of the winding.
  • the conductor cross-sectional area of the winding is “film thickness X-ray width”.
  • screen printing cannot make the film thickness too large. Even if the film thickness is increased, unevenness becomes severe, and it becomes difficult to stack the layers accurately.
  • the line width is widened, the number of turns will decrease accordingly. Further, since the winding is located at the center of the laminated body made of the magnetic sheet, heat dissipation is poor. This has the effect of reducing the current allowance of the winding.
  • Figure 14 [1] shows a conventional multilayer inductor 60.
  • windings 62a to 62c are sandwiched between magnetic sheets 61a to 61d.
  • eddy currents 64a to 64d are generated in the plane direction of the magnetic sheets 61a to 61d. Therefore, the materials of the magnetic sheets 61a to 61d are limited to those having high electrical resistivity.
  • Figure 14 [2] shows conventional multilayer inductors 65 and 66.
  • the laminated inductor 65 has windings 68 a and 68 b sandwiched between magnetic sheets 67 a to 67 c, and the laminated inductor 66 has the same magnetic sheet 67 a to 67 c
  • the windings 68c and 68d were sandwiched between them.
  • the windings 68a and 68b generate a magnetic flux 69a
  • the windings 68c and 68d generate a magnetic flux 69b.
  • two laminated inductors 65 and 66 are formed on a laminated body composed of the same magnetic sheets 67a to 67c, they interfere with each other. The reason is that since the upper and lower ends of the windings 68a and 68b are open, the magnetic flux 70 leaks from the uppermost and lowermost magnetic sheets 67a and 67c.
  • a main object of the present invention is to provide a technique for realizing further miniaturization of an electronic device by making full use of the advantages of the multilayer inductor and the multilayer transformer being light and small in thickness.
  • Another object of the present invention is to provide a multilayer laminated substrate having a built-in laminated magnetic component which can solve the above-mentioned problems of the conventional laminated inductor and laminated transformer. Disclosure of the invention
  • a multilayer laminated substrate includes a wiring sheet on which a wiring pattern is formed and includes a multilayer inductor.
  • the laminated inductor is composed of a plurality of laminated magnetic sheets, at least a pair of opposed through holes provided in the magnetic sheets, and a stacking direction including a conductor filled in the through holes. Wiring, at least a pair of opposing planar wirings formed on the uppermost surface and the lowermost surface of the magnetic sheet, and a winding spirally formed by the planar wiring and the laminating wiring. It is a thing.
  • the wiring sheet further includes a thick-film component sheet in which a thick-film component is formed, wherein the thick-film component is formed on or under the multilayer sheet, the multilayer inductor is provided in a part of the wiring sheet.
  • the chip component may be mounted on the surface.
  • the multilayer inductor was resin-sealed and mounted on a printed wiring board.However, there is a limit to reducing the size of the multilayer inductor package and reducing the wiring between the multilayer inductor and other components. Had reached. There Thus, in the present invention, the multilayer inductor is built in the multilayer multilayer substrate.
  • the package of the laminated inductor is omitted.
  • wiring can be performed in the stacking direction, the area occupied by the wiring is reduced, so that the wiring between the stacked inductor and other components is minimized.
  • one end of the first stacked wiring is connected to one end of the first flat wiring
  • the other end of the first flat wiring is connected to one end of the second stacked wiring.
  • the other end of the second wiring in the stacking direction is connected to one end of the second wiring in the plane direction, and so on.
  • the odd-numbered lamination direction wiring and the even-numbered lamination direction wiring face each other, and the odd-numbered planar wiring and the even-numbered planar wiring are opposed to each other.
  • the winding is formed in a spiral from at least a pair of opposing stacked wirings and at least a pair of opposing planar wirings.
  • the multilayer inductor in the multilayer substrate according to the present invention has the following features.
  • the current capacity of the winding is large.
  • the current capacity of a winding is roughly proportional to the conductor cross-sectional area of the winding. Since the conductor cross-sectional area of the wiring in the stacking direction is the area of the through hole, it can be increased arbitrarily.
  • the conductor cross-sectional area of the planar wiring has the same “film thickness X-ray width” as in the past. However, since only two layers are required in the planar direction (in the case of a single winding or multiple windings on the same plane), even if the wiring is slightly thick, unevenness does not matter.
  • the planar wiring surrounds the center of the laminated body made of the magnetic sheet as a core, and therefore is located around the laminated body. This has the effect of increasing the heat dissipation of the planar wiring and thus increasing the current capacity of the winding.
  • a high inductance value is obtained.
  • the wiring in the plane direction and the wiring in the stacking direction may be reduced. At this time, for example, by increasing the occupied area of the multilayer inductor, it is possible to increase the number of wirings regardless of the number of stacked layers. Thus, the inductance value can be easily increased.
  • a dielectric film made of a non-magnetic material may be formed between each magnetic sheet and an adjacent magnetic sheet.
  • the eddy current loss can be reduced for the magnetic flux traveling in the plane direction.
  • a magnetic flux that inevitably travels in the laminating direction is generated, so that the effect is not significant even if a dielectric film is interposed between magnetic sheets.
  • all the magnetic fluxes travel in the plane direction, so that the effect of interposing the dielectric film between the magnetic sheets appears remarkably.
  • a material having a low electric resistivity can be used for the magnetic sheet, so that the range of material selection can be widened.
  • a dielectric film may be formed on the inner wall surface of the through hole.
  • the “non-magnetic material” means a substance having a magnetic permeability at least smaller than that of the magnetic sheet.
  • the “dielectric film” means a film having at least a higher electrical resistivity than the magnetic sheet, and may be called a dielectric film or an insulating film.
  • the laminated inductor may have a shape in which both ends of the winding are open.
  • the shape in which both ends of the winding are open is, for example, a solenoid shape.
  • the magnetic flux jumping out from one end of the winding passes through the magnetic sheet and returns to the other end of the winding, so that the entire magnetic sheet becomes a magnetic path. Therefore, the magnetic saturation characteristics are improved.
  • the laminated inductor may have a shape in which both ends of the winding are closed. That is, the winding core is a closed magnetic path in which the planar wiring and the lamination direction wiring are uniformly wound at equal intervals, and the magnetic flux is confined. In this case, since the magnetic flux is confined in the winding and does not leak out of the winding, the magnetic shielding effect is excellent. As a result, even if multiple laminated inductors are formed on the same magnetic sheet, they do not interfere with each other. Therefore, electronic It is effective for high-density integration of components.
  • the winding may be annular.
  • a conventional laminated inductor it is difficult to form a circular core because the diameter of the circular ring is in the laminating direction.
  • the diameter of the ring is in the plane direction, so that the ring can be made any size. Therefore, the production is easy and the inductance value can be increased arbitrarily.
  • the winding can be formed at any angle with respect to the ring, the ring and the winding can always be perpendicular to each other. Therefore, the leakage magnetic flux due to the winding direction is extremely small.
  • the toroidal winding has a uniform curvature in each of its cross sections, a smoothly connected magnetic flux can be formed, so that magnetic flux disturbance and non-uniformity can be minimized. Therefore, a laminated inductor having an extremely small leakage magnetic flux can be easily realized.
  • the toroidal winding has the advantage that the characteristics as calculated can be easily obtained.
  • the reason for this is that the turbulence of the magnetic flux ⁇ the non-uniformity is suppressed, and the calculation is simplified.
  • the inductance L is given by the following equation.
  • the multilayer laminated substrate according to a preferred embodiment has a built-in laminated inductor, in which a plurality of laminated inductors are provided on the same magnetic sheet, and measures are taken to prevent magnetic interference between the laminated inductors at this time.
  • a multilayer laminated substrate according to a preferred embodiment is provided with one laminated inductor having a shape in which both ends of a winding are open, and one laminated inductor formed of a winding sandwiched between the magnets on the same magnetic sheet. It has been done.
  • the magnetic flux travels in a plane direction.
  • the latter multilayer inductor is a conventional multilayer inductor (see Figs. 12 and 13), and the magnetic flux mainly advances in the stacking direction. That is, from the winding of one multilayer inductor The generated magnetic flux is unlikely to link with the windings of other multilayer inductors. Therefore, there is little magnetic interference between the multilayer inductors.
  • the multilayer laminated substrate includes at least one first laminated inductor having both ends closed and one second laminated inductor having both ends opened on the same magnetic sheet.
  • An inductor or one third laminated inductor composed of windings sandwiched between the magnetic sheets is provided.
  • the magnetic flux is confined in the winding. Therefore, magnetic interference between the first multilayer inductor and the second multilayer inductor or magnetic interference between the first multilayer inductor and the third multilayer inductor is small.
  • the multilayer laminated substrate in a preferred embodiment is one in which a plurality of laminated inductors having both ends of a winding closed are provided on the same magnetic sheet.
  • Each laminated inductor has a magnetic flux confined within the winding. Therefore, magnetic interference between the laminated inductors is small.
  • a multilayer laminated substrate is a laminated inductor built in a multilayer laminated substrate, wherein a plurality of laminated inductors are provided on a magnetic sheet and another magnetic sheet directly laminated on or under the magnetic sheet. In this case, measures are taken to prevent magnetic interference between the laminated inductors.
  • the multilayer laminated board with a built-in multilayer transformer is a multilayer laminated board in which primary windings and secondary windings are used instead of windings and multilayer transformers are used instead of the multilayer inductors.
  • a multilayer laminated board including a laminated transformer, wherein at least one laminated inductor is replaced by a primary winding and a secondary winding in at least one laminated inductor.
  • the laminated inductor is replaced with a laminated transformer.
  • First made of conductor At least a pair of opposing first planar wirings formed on the uppermost surface and the lowermost surface of the magnetic sheet; a first planar wiring and the first laminated wiring.
  • a primary winding spirally formed by the directional wiring, at least a pair of opposed second through holes provided in the magnetic sheet, and a second conductor formed of a conductor filled in the second through holes.
  • a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
  • the primary winding and the secondary winding are necessarily wound on the same core.
  • the electromagnetic coupling coefficient can be greatly improved.
  • the effect becomes conspicuous when an annular core is used.
  • the multilayer laminated board which concerns on this invention, since a laminated inductor or laminated transformer is built in, the package of a laminated transformer can be omitted and the wiring of a laminated inductor or laminated transformer and other components is minimized. Can be Therefore, since the advantages of the multilayer inductor or the transformer being light and small and thin can be fully utilized, further miniaturization of the electronic device can be realized.
  • the laminated sheet and the planar wiring having a specific shape are formed on the magnetic sheet, and the planar wiring and the laminated direction are formed.
  • the following effects are obtained by forming a spiral winding by wiring.
  • the allowable current of the winding can be increased. The reason is that firstly, lamination This is because the conductor cross-sectional area of the directional wiring can be increased arbitrarily. Second, since the number of stacked planar wirings is small, unevenness is not a problem even if the planar wiring is made somewhat thicker. Third, because the planar wiring is located around the laminate, the planar wiring has good heat dissipation.
  • the winding is formed to have both ends open and another magnetic sheet is provided in contact with the wiring in the plane direction, so that the magnetic saturation characteristics can be improved.
  • a ring inductor and a ring transformer which were practically impossible with conventional multilayer inductors and transformers, can be realized.
  • the reason is that the diameter of the ring is in the stacking direction in the prior art, whereas the diameter of the ring is in the plane direction in the present invention.
  • the winding is in an annular shape, the turbulence of the magnetic flux and the non-uniformity can be suppressed to the utmost, so that a laminated inductor with extremely small leakage flux and a laminated transformer with an extremely large electromagnetic coupling coefficient can be easily realized.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a multilayer laminated substrate according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 after lamination
  • FIG. 3 is a partial perspective view showing only the primary winding in FIG. 1 after lamination
  • FIG. 4 is a plan view showing only the primary winding and the secondary winding in FIG. 1 after lamination.
  • FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing the laminated transformer of FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a second embodiment of the multilayer laminated substrate according to the present invention
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6 after lamination.
  • FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the multilayer transformer according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a fourth embodiment of the multilayer transformer according to the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a fifth embodiment of the multilayer transformer according to the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing fourth and fifth embodiments of the multilayer transformer according to the present invention.
  • FIG. 11 [1] is a first example of a multilayer inductor
  • FIG. 11 [2] is a multilayer inductor
  • Fig. 11 [3] is a third example of a multilayer inductor.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing a conventional laminated transformer
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 12 after lamination.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a problem of the conventional technology.
  • FIG. 14 [1] is an explanatory diagram of eddy current
  • FIG. 14 [2] is an explanatory diagram of leakage magnetic flux
  • FIG. 3] is an explanatory diagram of an angle formed between the ring and the winding.
  • the laminated inductor has almost the same configuration as the laminated transformer having one of the primary winding and the secondary winding. Therefore, for a multilayer inductor, the product The description of the layer transformer will be omitted.
  • the illustrated Z direction is the stacking direction
  • the X and Y directions are plane directions.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a multilayer laminated substrate according to the present invention.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 after lamination.
  • FIG. 3 is a partial perspective view showing only the primary winding in FIG. 1 after lamination.
  • FIG. 4 is a plan view showing only the primary winding and the secondary winding in FIG. 1 after lamination. In FIG. 2, the laminating direction is shown larger than the planar direction.
  • the multilayer laminated board 10A of the present embodiment includes a laminated transformer 10, a thick film component sheet 30 on which a thick film component is formed, and a wiring sheet 50 on which a wiring pattern is formed, in this order. They are stacked.
  • the package of the laminated transformer 10 is omitted by incorporating the laminated transformer 10, and the wiring between the laminated transformer 10 and other components is minimized. .
  • the reason is that since the entire multilayer laminated substrate 10A is packaged, the package of the multilayer transformer 10 is not required.
  • the laminated transformer 10 may be provided in a part of the wiring sheet as in a second embodiment described later.
  • the laminated transformer 10 includes a plurality of laminated magnetic sheets 11 a to 11 i, magnetic sheets 11 b to 11 i provided with through holes 12 a to 12 d, and a through hole 1.
  • 2a to 12d Laminated directional wiring 13a to 13d made of conductive material, and planar wiring 1 formed on the plane of magnetic sheets lib, 11c, llf and 11g 4a to 14d, a secondary winding 15 composed of planar wirings 14a and 14d and a laminating wiring 13a and 13d, and planar wirings 14b, 14c and And a primary winding 16 composed of wirings 13 b and c in the stacking direction.
  • the magnetic sheet laminated between the magnetic sheet 11 d and the magnetic sheet 11 e is not shown, but is not shown. Same as lid, lie.
  • the laminated transformer 10 is composed of a plurality of laminated magnetic sheets 11 c to 11 f and ten pairs of opposed snoring holes provided on the magnetic sheets 11 c to 11 f 1 2 b , 12 c, lamination direction wirings 13 b, 13 c composed of conductors filled in the snorkels 12 b, 12 c, the upper surface of the magnetic sheet 11 f and the magnetic sheet 11 c
  • the lamination direction wirings 13a, 13d made of a conductor filled in the through holes 12a, 12d, the upper surface of the magnetic sheet 11g and the upper surface of the magnetic sheet 11b
  • the primary winding 16 and the secondary winding 15 have a solenoid shape with both ends open.
  • Magnetic sheets 11a and 11b that are magnetic paths are provided in contact with planar wiring 14a
  • magnetic sheets 11h and 11i that are magnetic paths are provided in contact with planar wiring 14d.
  • a magnetic sheet 11 a to 11 c is provided which is in contact with the planar wiring 14 b and serves as a magnetic path
  • a magnetic sheet 11 g to 11 i which is in contact with the planar wiring 14 c and serves as a magnetic path Is provided.
  • the thick film component sheet 30 exemplifies a low-pass filter for blocking high-frequency noise at the secondary winding 15.
  • the thick-film component sheet 30 is composed of a laminated ink composed of the magnetic sheets 1, 1 i, 11 j and the coil winding 31. It has a ductor 32 and a thick film capacitor 34 composed of a dielectric sheet 36a having a high dielectric constant and parallel plate electrodes 33a and 33b.
  • the current flowing through the coil winding 31 generates a magnetic flux 35 (FIG. 2) in the magnetic sheets 11 i and 11 j.
  • the voltage applied between the parallel plate electrodes 33'a and 33b causes charges to be accumulated in the parallel plate electrodes 33a and 33b.
  • the wiring sheet 50 has the external electrodes 22 to 25 of the laminated transformer 10, the wiring lines 51, the component lands 52, and the thick film resistor on the upper surface of the low dielectric constant dielectric sheet 36 b as an insulating substrate.
  • the container 53 is formed.
  • a chip component 54 (FIG. 2) and the like are mounted.
  • the laminated inductor 32 is a conventional laminated inductor (see FIGS. 12 and 13) including a winding 31 sandwiched between magnetic sheets 11 i, 11 ⁇ , and a magnetic flux 3 in the winding 31. 5 advances in the stacking direction.
  • the laminated transformer 10 the magnetic flux 26 in the primary winding 16 and the secondary winding 15 advances in the plane direction. That is, the magnetic flux 35 generated from the laminated inductor 32 is unlikely to interlink with the primary winding 16 and the secondary winding 15 of the laminated transformer 10.
  • the magnetic flux 26 generated from the multilayer transformer 10 is difficult to interlink with the winding 31 of the multilayer inductor 32. Therefore, the multilayer inductor 32 and the conventional multilayer transformer 80 (Fig. 12 and FIG. 13), the magnetic interference between the multilayer inductor 32 and the multilayer transformer 10 is small. Therefore, there is no need to interpose a dielectric sheet for obtaining magnetic insulation between the multilayer inductor 32 and the multilayer transformer 10.
  • the current carrying capacity of the primary winding 16 and the secondary winding 15 can be easily increased.
  • the current carrying capacity of the primary winding 16 and the secondary winding 15 is approximately proportional to the conductor cross-sectional area.
  • the conductor cross-sectional area of the lamination direction wirings 13a to 13d is as large as the area of the through holes 12a to 12d, and can be increased as much as possible.
  • the conductor cross-sectional areas of the planar wirings 14a to 14d have the same “film thickness X-ray width” as in the past. However, since only four layers are required for the planar wirings 14a to 14: 'd, even if the wiring is slightly thick, the unevenness does not matter.
  • planar wirings 14a to 14d surround the stacked body composed of the magnetic sheets 11a to 11i as a core, so that they are located around the stacked body. Since this improves the heat dissipation of the planar wirings 14a to 14d, it works in the direction of increasing the allowable current of the primary winding 16 and the secondary winding 15.
  • the multilayer transformer 10 a high inductance value can be obtained.
  • it is necessary to reduce the number of turns of the primary winding 16 and the secondary winding 15. It is sufficient to increase the number of wirings 13 a to 13 d in the stacking direction.
  • the number of wirings can be increased irrespective of the number of laminated layers, so that the inductance value can be easily increased.
  • the magnetic sheet 11a-: Lie, llg-: Lli is provided in contact with the planar wirings 14a to 14d, so that the area to be a magnetic path is formed. The magnetic saturation characteristics are excellent.
  • a dielectric film made of a non-magnetic material may be interposed between each magnetic sheet 11 a,... And an adjacent magnetic sheet.
  • the eddy current loss can be reduced with respect to the magnetic flux 26 traveling in the plane direction.
  • Such a dielectric film may be formed by a simple method such as coating, dipping, and spraying.
  • FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing the multilayer laminated substrate of FIG.
  • description will be given based on FIG. 1 and FIG.
  • a magnetic slurry is prepared (Step 61).
  • the magnetic material is, for example, a Ni-Cu-Zn system.
  • a magnetic material sheet is formed by placing a magnetic material slurry on a PET (polyethylene terephthalate) film using a doctor blade method (step 62).
  • the magnetic sheets 11a to 11j are obtained by cutting the magnetic sheet (step 63).
  • a nonmagnetic slurry having a low dielectric constant and a high dielectric constant is separately prepared (step 64).
  • a non-magnetic material sheet is formed by placing the non-magnetic material slurry on the PET film using the doctor blade method (step 65).
  • the nonmagnetic sheet is cut to obtain dielectric sheets 36a to 36b (step 66).
  • the dielectric sheet 36a has a high dielectric constant
  • the dielectric sheet 36b has a low dielectric constant.
  • through holes 18 are formed on the magnetic sheets 11a to 11j and the dielectric sheets 36a and 36b by pressing or the like (step 67).
  • a thick film resistor 53 is formed by screen-printing a resistor paste only on the dielectric sheet 36b (step 68).
  • an Ag-based conductive paste is screen-printed on the magnetic sheets lla to llj and the dielectric sheets 36a and 36b, so that the primary winding 16 and the secondary winding 15 and the coil winding are printed.
  • Line 31, wiring line 51, component land 52, etc. are formed, and through-holes 18, ... are filled with a conductor (process 69).
  • the magnetic sheets 11a to: L1j and the dielectric sheets 36a and 36b are peeled off from the PET film and laminated, and these are adhered to each other using a hydrostatic press to form a multilayer laminated substrate 10A.
  • the multilayer laminated substrate 10A is cut into a predetermined size (Step 71).
  • simultaneous firing is performed at around 900 ° C. (Step 72).
  • the magnetic sheets 11a, ... have a film thickness of 80 ⁇ , a width of 8 mm, and a depth of 6 mm.
  • the film thickness is 12 m
  • the line width is 200 m
  • the distance between the lines is 15 ⁇ .
  • the diameter of the through holes 12a to 12d is "" m.
  • the practical number of laminated sheets of the laminated transformer 10 is about 10 to 50 sheets.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a second embodiment of the multilayer laminated substrate according to the present invention.
  • FIG. 7 is a vertical sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6 after lamination.
  • description will be made based on these drawings. However, the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the multilayer laminated substrate 100 of the present embodiment has a laminated transformer 10 laminated on a wiring sheet 101 on which a wiring pattern is formed.
  • the package of the multilayer transformer 10 is omitted, and the wiring between the multilayer transformer 10 and other components is minimized.
  • the wiring sheet 101 may be stacked on the multilayer transformer 10 as in the first embodiment described above.
  • the wiring sheet 101 is formed by laminating a large number of dielectric sheets 102 a, 102 b, 102 c,... On the top surface of the uppermost dielectric sheet 102a, external electrodes 122 to 125 of multilayer transformer 10, wiring line 103, component land 104, thick film resistor 105, etc. are formed.
  • a chip component 106 (FIG. 7) and the like are mounted on the component land 104.
  • a chip component 106 (FIG. 7) and the like are mounted in the inner dielectric sheets 102b, 102c, ... (Fig. 7).
  • wiring lines 107, through holes 108, thick film resistors 109, etc. are formed in the inner dielectric sheets 102b, 102c, ... (Fig. 7).
  • a thick film capacitor and a thick film inductor (not shown) are formed on the wiring sheet 101.
  • FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the multilayer laminated substrate according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing.
  • the multilayer laminated substrate of the present embodiment is the same as the first and second embodiments except for the laminated transformer 40. Therefore, only for the multilayer transformer 40 explain.
  • the laminated transformer 40 includes a magnetic sheet 41 having a plurality of laminated sheets, a plurality of pairs of opposed through holes 42 b, 42 c provided in the magnetic sheet 41, and a through hole 42 b, 4 2 b, lamination direction wiring made of a conductor filled in 4 c, and a plurality of pairs of opposing plane wirings formed on the uppermost surface and lowermost surface of the magnetic sheet 4 1 4 4 b , 44 c, a primary winding 46 spirally formed by the planar wirings 44 b, 44 c and the laminating wirings 43 b, 43 c, and provided on the magnetic sheet 41.
  • the primary winding 46 and the secondary winding 45 have an annular shape, that is, a shape in which both ends are closed, and are wound around the same core. That is, the cores of the primary winding 46 and the secondary winding 45 are formed such that the planar wirings 44a to 44d and the laminating wirings 43a to 43d are uniformly wound at equal intervals. It has a closed magnetic path in which magnetic flux is confined. In this case, since the magnetic flux is confined in the primary winding 46 and the secondary winding 45 and does not leak out of the primary winding 46 and the secondary winding 45, the magnetic shielding effect is excellent. As a result, even if multiple multilayer inductors and multiple transformers are formed on the same magnetic sheet, they do not interfere with each other. Therefore, it is effective for high-density integration of electronic components.
  • the ring can be made any size. Therefore, it is easy to manufacture and The conductance value can be increased arbitrarily. Further, since the primary winding 46 and the secondary winding 45 can be formed at any angle with respect to the ring, the angle formed with the ring can always be a right angle. Therefore, the leakage magnetic flux due to the winding direction is extremely small. Further, since the annular core can form a smoothly connected magnetic flux by bending all sections in the same curvature, the disturbance of the magnetic flux and the non-uniformity can be minimized. Therefore, since the laminated transformer 40 has a very small leakage magnetic flux, the electromagnetic coupling coefficient k can be greatly improved.
  • the primary winding 46 and the secondary winding 45 are not limited to an annular shape, but may be a triangular shape, a square shape, a polygonal shape, or the like.
  • the materials and dimensions of each component, the overall manufacturing method, and the like are in accordance with the above-described first embodiment.
  • FIG. 9 and 11 are plan views showing a fourth embodiment of the multilayer laminated substrate according to the present invention.
  • description will be given based on FIG. 9 and FIG.
  • the multilayer laminated substrate 130 of the present embodiment is formed of a laminated transformer 10 shown in FIG. 4 and a laminated inductor 140 shown in FIG. It is formed in 1. Therefore, the same parts as those in FIG.
  • the laminated inductor 140 shown in Fig. 11 [1] has a winding 141, which is sandwiched by any of a plurality of sheets constituting the magnetic sheet 131, and a magnetic sheet from one end of the winding 141.
  • the multi-layer laminated substrate 130 is composed of the same magnetic sheet 13 1, one laminated transformer 10 having both ends of the primary winding 16 and the secondary winding 15 open, and a magnetic sheet 13.
  • One laminated inductor 1400 consisting of a winding wire 141 sandwiched between 13 1 is provided.
  • the laminated transformer 10 the magnetic flux advances in the plane direction.
  • the laminated inductor 140 is a conventional laminated inductor. It is a ductor (see Fig. 11 and Fig. 12), and the magnetic flux advances mainly in the stacking direction.
  • the magnetic flux generated from the primary winding 16 and the secondary winding 15 of the multilayer transformer 10 is not easily linked to the winding 14 1 of the multilayer inductor 14 0, and the multilayer inductor 14 0
  • the magnetic flux generated from the winding 14 of the laminated transformer 10 is difficult to interlink with the primary winding 16 and the secondary winding 15 of the laminated transformer 10. Therefore, the magnetic interference between the laminated transformer 10 and the laminated inductor 140 is small.
  • the laminated inductor 150 shown in FIG. 11 [2] has a plurality of pairs of opposed through-holes 15 1 a and 15 1 b provided on the magnetic sheet 13 1 and a through-hole 15 1 a 15 2 a, 15 2 b made of conductive material filled in 15 1 b and a plurality of pairs of opposing planar wires formed on the top and bottom surfaces of magnetic sheet 13 1 15 3 a, 15 3 b; winding 15 5 4 formed in a spiral shape by the planar wiring 15 3 a, 15 3 b and the laminating wiring 15 2 a, 15 2 b; It has external electrodes 15 5 and 15 6 connected to both ends of the winding 15 4.
  • the multilayer laminated substrate 130 is composed of the same magnetic sheet 131, one laminated transformer 10 having both ends of the primary winding 16 and the secondary winding 15 open, and the winding 1
  • One laminated inductor 150 having a shape in which both ends of 54 are open is provided.
  • the axial direction of the primary winding 16 and the secondary winding 15 and the axial direction of the winding 15 4 are orthogonal to each other at substantially the center of the primary winding 16 and the secondary winding 15. .
  • the magnetic flux generated from the primary winding 16 and the secondary winding 15 of the multilayer transformer 10 is not easily linked to the winding 15 4 of the multilayer inductor 15
  • the magnetic flux generated from the windings 15 4 is difficult to interlink with the primary winding 16 and the secondary winding 15 of the laminated transformer 10. Therefore, the magnetic interference between the multilayer transformer 10 and the multilayer inductor 150 is small.
  • the multilayer inductor 160 shown in Fig. 11 [3] has a plurality of pairs of opposed through-holes 161a and 161b provided on the magnetic sheet 131, and a through-hole 161a,
  • the wiring in the direction of lamination 16 2 a, 16 2 b made of a conductor filled in 16 1 b and the uppermost and lowermost surfaces of the magnetic sheet 13 1 Formed in a spiral by a plurality of pairs of planar wirings 16 3 a and 16 3 b facing each other, planar wirings 16 3 a and 16 3 b and stacked wirings 16 2 a and 16 2 b
  • the external electrodes 16 5 and 16 6 connected to both ends of the winding 16 4.
  • the multilayer laminated substrate 130 is composed of the same magnetic sheet 131, one laminated transformer 10 having both ends of the primary winding 16 and the secondary winding 15 opened, and a winding An annular laminated inductor 160 having both ends closed is provided.
  • the magnetic flux is confined in the winding 16 4. Therefore, the magnetic interference between the multilayer inductor 164 and the multilayer transformer 10 is small.
  • the laminated transformer 10 and the laminated inductors 140, 150, and 160 can be provided without providing a dielectric sheet or the like for obtaining magnetic insulation. Can be formed on the same magnetic sheet 13 1, so that downsizing can be realized.
  • the laminated inductors 140, 150, and 160 may be provided in the laminating direction of the laminated transformer 10.
  • the multilayer laminated substrate 130 may be provided in the laminating direction of the wiring sheet or a part of the wiring sheet as in the first and second embodiments.
  • FIG. 10 and FIG. 11 are plan views showing a fifth embodiment of the multilayer laminated substrate according to the present invention.
  • the Z direction shown is the lamination direction, and the X and Y directions are the plane directions.
  • a description will be given based on FIGS. 10 and 11.
  • the multilayer laminated substrate 170 of the present embodiment has the same magnetic sheet 4 1 and force S as the laminated transformer 40 shown in FIG. 8 and any of the laminated inductors 140, 150, and 160 shown in FIG. 11. It is formed in. Therefore, the same parts as those in FIG.
  • the multilayer laminated substrate 170 has the laminated inductor 140 shown in FIG. 11 [1]
  • the multilayer laminated substrate 170 is formed by combining the same magnetic sheet 41 with an annular laminated transformer 40 having both ends of a primary winding 46 and a secondary winding 45 closed, and a magnetic sheet 13.
  • One laminated inductor 140 composed of the windings 141 sandwiched between 1 is provided.
  • a case where the multilayer laminated substrate 170 has the laminated inductor 150 shown in FIG. 11 [2] will be described.
  • the multilayer laminated substrate 170 is formed by combining the same magnetic sheet 41, the annular laminated transformer 40 having both ends of the primary winding 46 and the secondary winding 45 closed, and the both ends of the winding 154.
  • a laminated inductor 150 having an open shape is provided.
  • the multilayer laminated substrate 170 has the laminated inductor 160 shown in FIG. 11 [3] will be described.
  • the multilayer laminated substrate 170 is formed by combining the same magnetic sheet 41, the annular laminated transformer 40 having both ends of the primary winding 46 and the secondary winding 45 closed, and the both ends of the winding 164.
  • a closed annular laminated inductor 160 is provided.
  • the laminated transformer 40 In the laminated transformer 40, the magnetic flux is confined in the primary winding 46 and the secondary fist wire 45. Therefore, magnetic interference between the multilayer transformer 40 and the multilayer inductors 140, 150, and 160 is small.
  • the laminated transformer 40 and the laminated inductors 140, 150, and 160 According to the multilayer laminated substrate 170 of the present embodiment, the laminated transformer 40 and the laminated inductors 140, 150, and 160 have the same magnetic sheet without providing a dielectric sheet or the like for obtaining magnetic insulation. Since it can be formed in 41, miniaturization can be realized.
  • the multilayer inductors 140, 150, and 160 are provided in the ring of the multilayer transformer 40, even if the multilayer inductors 140, 150, and 160 are provided, the occupied area may increase. Absent. Therefore, further miniaturization can be realized.
  • the laminated inductors 140, 150, and 160 may be provided in the laminating direction of the laminated transformer 40.
  • the multilayer laminated substrate 170 may be provided in the lamination direction of the wiring sheet or in a part of the wiring sheet as in the first and second embodiments.
  • the present invention is not limited to the first to fifth embodiments.
  • the number of magnetic sheets, the number of turns of the primary winding and the number of turns of the secondary winding, and the ratio of the numbers of turns of the primary winding and the secondary winding may be any number.
  • the primary winding and the secondary winding are not limited to a single winding and may be multiple windings. A plurality of secondary windings may be provided for one primary winding.
  • the multilayer laminated substrate incorporating the laminated magnetic component of the present invention it is possible to realize further miniaturization of electronic devices by fully utilizing the advantages of the laminated inductor and the laminated transformer being light and small and thin. it can.

Landscapes

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Abstract

　本発明の多層積層基板１０Ａは、積層トランス１０と、厚膜部品が形成された厚膜部品シート３０と、配線パターンが形成された配線シート５０とが積層されたものである。多層積層基板１０Ａでは、積層トランス１０を内蔵することにより、積層トランス１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になっている。

Description

積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板 技術分野
本発明は、 半導体技術分野における多層積層基板に関し、 詳しくは厚 膜形成技術を用いてコイル及びコアを形成した積層型磁性部品を内蔵 明
したものに関する。
田
背景技術
近年、 電子機器の小型化の急速な進展に伴い、 軽く小さく、 しかも薄 いという積層ィンダクタ及び積層トランスが注目されている。 図 1 2は、 従来の積詹トランスを示す分解斜視図である。 図 1 3は、 積層後の図 1 2における VIII— VIII線縦断面図である。 以下、 これらの図面に基づき 説明する。
従来の積層トランス 8 0は、 一次巻線 8 1 a， 8 1 cが形成された一 次卷線用の磁性シート 8 2 b， 8 2 dと、 二次卷線 8 1 b， 8 1 dが形 成された二次卷線用の磁性シート 8 2 c， 8 2 eと、 磁性シート 8 2 b 〜 8 2 eを挟持する磁性シート 8 2 a， 8 2 g とを備えたものである。 また、 磁性シート 8 2 e と磁性シート 8 2 gとの間には、 磁気飽和特 性を改善するための磁性シート 8 2 f が介揷されている。 磁性シート 8 2 a〜8 2 eには、 一次卷線 8 1 a， 8 1 cを接続するスルーホール 9 0， 9 1， 9 2及ぴ二次卷線 8 1 b， 8 1 dを接続するスルーホール 9 3， 9 4， 9 5が設けられている。 磁性シート 8 2 aの下面には、 一次 卷線用の外部電極 9 6， 9 7及ぴ二次卷線用の外部電極 9 8 , 9 9が設 けられている。 スルーホール 9 0〜 9 6内には導電体が充填されている。 磁性シート 8 2 a〜8 2 gが積層トランス 8 0のコアとなっている。
なお、 図 1 2及び図 1 3は概略図であるので、 厳密に言えば一次卷線 8 1 a , 8 1 c及び二次卷線 8 1 b , 8 1 dの卷数ゃスルーホール 9 0 W
〜 9 6の位置が、 図 1 2と図 1 3とで対応していない。
■ '積層トランス 8 0の一次側では、 外部電極 9 6 スルーホール 9 2→ —次卷線 8 1 c→スルーホール 9 1→一次卷線 8 1 a→スルーホール 9 0→外部電極 9 7、 の順又はこの逆の順で電流が流れる。 一方、 積層 トランス 8 0の二次側では、 外部電極 9 9→スルーホール 9 5→ニ次卷 線 8 1 d→スルーホーノレ 9 4→二次卷,線 8 1 b→スノレ一ホーノレ 9 3→ 外部電極 9 8、 の順又はこの逆の順で電流が流れる。 一次卷線 8 1 a , 8 1 cを流れる電流は、 磁性シート 8 2 a〜8 2 gに磁束 1 0 0 (図 1 3 ) を発生させる。 その磁束 1 0 0は、 卷数比に応じた起電力を二次卷 線 8 1 b， 8 1 dに発生させる。 このようにして、 積層トランス 8 0が 動作する。
ここで、 一次卷線 8 1 a， 8 1 cの自己ィンダクタンスを L 1、 二次 卷線 8 1 b， 8 1 dの自己インダクタンスを L 2、 一次卷線 8 1 a , 8 1 c と二次卷線 8 l b , 8 1 dとの相互ィンダクタンスを Mとすると、 電磁結合係数 kは次式で定義される。
k - I M I //" (L 1 · L 2 ) ( k≤ 1 )
電磁結合係数 kは、 トランス性能の指標の一つであり、 大きいほど洩 れ磁束 （洩れインダクタンス） が少ないので、 電力変換効率が高い。 また、 従来の積層インダクタは、 二次卷線 8 1 b , 8 1 dが無い点を 除き、 積層トランス 8 0と同じ構成である。
〔解決すべき課題〕
積層トランス 8 0は、 例えば樹脂封止されて薄型トランスとして、 プ リント配線板に実装されていた。 しかしながら、 このような従来技術で は、 電子機器の更なる小型化の要求に、 応えることが難しくなりつつあ る。
また、 このような従来技術では次のような問題があった。
①. 卷線の電流許容量が小さい。 卷線の電流許容量は、 卷線の導体断 面積におおよそ比例する。 卷線の導体断面積は 「膜厚 X線幅」 である。 しかし、 スクリーン印刷では、 膜厚をあまり厚くできない。 仮に膜厚を 厚く したとしても、 凹凸が激しくなるため、 精度良く積層することが困 難になる。 一方、 線幅を広くすると、 それだけ卷数が減少してしまう。 また、 卷線は、 磁性シートからなる積層体の中央に位置するため、 熱放 散が悪い。 このことは、卷線の電流許容量を小さくする方向に作用する。
② . 高いインダクタンス値が得られない。 高いインダクタンス値を得 るには、 卷線の卷数を増やす必要があり、 その卷数を増やすには、 卷線 が形成された磁性シートの積層枚数を増やす必要がある。 しかし、 その 積層枚数は、 増やせば増やすほど歩留まりが低下するので、 実際には 5 0枚程度が限界である。 この限界によって、 インダクタンス値も決まつ てしまう。
③ . 渦電流損が大きい。 図 1 4 [ 1 ] に従来の積層インダクタ 6 0を 示す。 積層ィンダクタ 6 0は、 磁性シート 6 1 a〜6 1 d間に卷線 6 2 a〜 6 2 cが挟持されたものである。 積層方向に進む磁束 6 3に対して、 磁性シート 6 1 a〜6 1 dの平面方向に渦電流 6 4 a〜 6 4 dが発生 する。 そのため、 磁性シート 6 1 a〜6 1 dの材料は電気抵抗率が高い ものに限られる。
④ . 磁気シールド効果に劣る。 図 1 4 [ 2 ] に従来の積層インダクタ 6 5， 6 6を示す。 積層ィンダ タ 6 5は磁性シート 6 7 a〜 6 7 c間 に卷線 6 8 a , 6 8 bが挟持されたものであり、 積層インダクタ 6 6は 同じ磁性シート 6 7 a〜 6 7 c間に卷線 6 8 c， 6 8 dが挟持されたも のである。 卷線 6 8 a , 6 8 bは磁束 6 9 aを発生させ、 卷線 6 8 c， 6 8 dは磁束 6 9 bを発生させる。 しかし、 このように、 同じ磁性シー ト 6 7 a〜 6 7 cからなる積層体に、 二つの積層ィンダクタ 6 5 , 6 6 を形成すると、 これらは相互に干渉し合う。 その理由は、 卷線 6 8 a， 6 8 bの上下端が開いているので、 最上層及び最下層の磁性シート 6 7 a， 6 7 cから磁束 7 0が洩れるためである。
⑤. 実用的な円環コア （トロイダル ' コア） を形成できない。 図 1 4 [ 3 ] に示すように、 円環 7 1の直径は、 積層方向になるので、 僅か数 ミリ以下になってしまう。 このように小さい円環コア 7 1は、 製造が困 難であるとともに、ィンダクタンス値も小さいので、全く実用性がない。 仮に製造できたとしても、 円環 7 1の左右端での卷線 7 2 a と円環 7 1 とは直交するものの、 上下端側での卷線 7 2 bと円環 7 1 とは平行に近 くなる。 したがって、 円環コア 7 1を卷線 7 2 a， …で均一に卷回でき ないので、 洩れ磁束が多くなつてしまう。
〔発明の目的〕
そこで、 本発明の主な目的は、 積層インダクタ及ぴ積層トランスの軽 く小さく薄いという利点を十分に生かすことにより、 電子機器の更なる 小型化を実現する技術を提供することにある。 また、.本発明の他の目的 は、 従来の積層ィンダクタ及び積層トランスの上記諸問題を解決できる 積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板を提供することにある。 発明の開示
本発明に係る多層積層基板は、 配線パターンが形成された配線シート を備えるとともに、 積層インダクタを内蔵したものである。 そして、 こ の積層インダクタは、 複数枚が積層された磁性シートと、 これらの磁性 シートに設けられた対向する少なく とも一対のスルーホールと、 これら のスルーホールに充填された導電体からなる積層方向配線と、 磁性シー トの最上面及び最下面に形成された対向する少なく とも一対の平面方 向配線と、 これらの平面方向配線及び積層方向配線によって螺旋状に形 成された卷線とを備えたものである。また、好ましい実施形態としては、 配線シートは積層インダクタの上又は下に積層された、 配線シートのー 部に積層インダクタが設けられた、 厚膜部品が形成された厚膜部品シー トを更に備えた、 又はチップ部品が表面に実装されたとしてもよい。 従来技術では、 積層インダクタを樹脂封止してプリント配線板に実装 していたが、 積層インダクタのパッケージを小型にすることも、 積層ィ ンダクタと他の部品との配線を縮小することも限界に達していた。 そこ で、 本発明では、 積層インダクタを多層積層基板に内蔵させることにし た。 その結果、 多層積層基板をパッケージングするので、 積層インダク タのパッケージが省略される。 しかも、積層方向に配線できることから、 配線の占有面積が減少するので、 積層ィンダクタと他の部品との配線も 最小限になる。
望ましくは、 卷線は、 例えば、 1本目の積層方向配線の一端が 1本目 の平面方向配線の一端に接続され、 この 1本目の平面方向配線の他端が 2本目の積層方向配線の一端に接続され、 この 2本目の積層方向配線の 他端が 2本目の平面方向配線の一端に接続され、 . . . という具合に、 平面方向配線及び積層方向配線によって螺旋状に形成されたものであ る。 ここで、 奇数本目の積層方向配線と偶数本目の積層方向配線とは対 向し合い、 奇数本目の平面方向配線と偶数本目の平面方向配線とは対向 し合う。 換言すると、 卷線は、 対向する少なく とも一対の積層方向配線 と、 対向する少なく とも一対の平面方向配線とから、 螺旋状に形成され たものである。 本発明に係る多層積層基板における積層インダクタは、 次のような特長を有する。
卷線の電流許容量が大きい。 卷線の電流許容量は、 卷線の導体断面積 におおよそ比例する。 積層方向配線の導体断面積は、 スルーホールの面 積になるので、 幾らでも大きくできる。 一方、 平面方向配線の導体断面 積は、 従来と同じ 「膜厚 X線幅」 である。 しかし、 平面方向配線は二層 だけでよいので （一重卷き又は同一平面での多重卷きの場合）、 多少厚 く しても凹凸が問題にならない。 また、 平面方向配線は、 磁性シートか らなる積層体の中央をコアとして取り囲むため、 積層体の周囲に位置す ることになる。 このことは、 平面方向配線の熱放散を良くするので、 卷 線の電流許容量を大きくする方向に作用する。
高いインダクタンス値が得られる。 高いインダクタンス値を得るには 卷線の卷数を増やす必要があり、 その卷数を増やすには、 平面方向配線 及ぴ積層方向配線を增やせばよい。 このとき、 例えば積層インダクタの 占有面積を増やすことにより、 積層枚数に関係なく各配線を増やせるの で、 インダクタンス値を容易に増加できる。
また、 好ましい実施形態としては、 各磁性シートには、 隣接する磁性 シートとの間に非磁性体からなる誘電膜が形成された、 としてもよい。 この場合は、 平面方向に進む磁束に対して渦電流損を低減できる。 従来 の積層インダクタでは、 どうしても積層方向に進む磁束が発生するので、 磁性シート間に誘電膜を介挿しても効果が薄い。 これに対し、 本発明に おける積層インダクタでは、 請求項 8に記載のものを除き、 磁束が全て 平面方向に進むので、 磁性シート間に誘電膜を介揷した効果が顕著に現 われる。 その結果、 本発明では、 磁性シートに電気抵抗率の低い材料を 使用することができるので、 材料の選択の幅が広がる。 そのときは、 ス ルーホールの内壁面に誘電膜を形成してもよい。 なお、 ここでいう 「非 磁性体」 とは、 少なく とも磁性シートよりも小さい透磁率を有する物質 という意味である。 「誘電膜」 とは、 少なく とも磁性シートよりも大き い電気抵抗率を有する膜という意味であり、 誘電体膜又は絶縁膜と呼ん でもよい。
好ましい実施形態では、 積層ィンダクタは卷線の両端が開いた形状で ある、 としてもよい。 卷線の両端が開いた形状とは、 例えばソレノイ ド 状である。 この場合は、 卷線の一端から飛び出した磁束が磁性シートを 通って卷線の他端に戻るので、磁性シート全体が磁路となる。そのため、 磁気飽和特性が向上する。
望ましくは、 平面方向配線に接して磁路となる別の磁性シートが設け られた、 としてもよい。 この場合は、 磁路となる領域が増加するので、 更に磁気飽和特性が向上する。 - 望ましくは、 積層インダクタは卷線の両端が閉じた形状である、 とし てもよい。 すなわち、 卷線のコアは、 平面方向配線及び積層方向配線が 等間隔で均一に卷回され、 磁束が閉じ込められる閉磁路となっている。 この場合は、 磁束が卷線内に閉じ込められて卷線外へ漏れ出さないので、 磁気シールド効果に優れる。 その結果、 同じ磁性シートに、 複数の積層 インダクタを形成しても、 これらは干渉し合わない。 したがって、 電子 部品の高密度集積化に有効である。
このとぎ、 卷線は円環状である、 としてもよい。 従来の積層インダク タでは、 円環の直径が積層方向になるので、 円環コアの形成が困難であ つた。 これに対し、 本発明に係る積層インダクタでは、 円環の直径が平 面方向になるので、 円環を幾らでも大きくできる。 そのため、 製造が容 易であるとともに、 インダクタンス値も幾らでも大きくできる。 また、 卷線は円環に対してどのような角度にでも形成できるので、 円環と卷線 とを常に直交させることができる。 したがって、 卷回方向に起因する洩 れ磁束が極めて少ない。 更に、 円環状卷線は、 どの断面も同じ曲率で曲 がっていることにより、 なめらかにつながった磁束を形成できるので、 磁束の乱れゃ不均一性を極限まで抑えることができる。 したがって、 漏 れ磁束の極めて少ない積層ィンダクタを容易に実現できる。
これに加え、 円環状卷線は、 計算どおりの特性を容易に得られるとい う利点も有する。 磁束の乱れゃ不均一性が抑えられるので、 計算が単純 になるためである。 例えば、 円環の平均半径を r、 円環の断面積を S、 卷線の卷数を n、 磁性シートの透磁率を μ とすると、 インダクタンス L は次式で与えられる。
L = η 2 S / ( 2 π r )
上式で得られたインダクタンス値は、 実際に製造したものと、 かなり 正確に一致する。
好ましい実施形態における多層積層基板は、 内蔵された積層ィンダク タにおいて、 同じ磁性シートに複数の積層ィンダクタを設けたものであ り、 このときの積層ィンダクタ同士の磁気的干渉を防ぐ工夫をしている 好ましい実施形態における多層積層基板は、 同一の磁性シートに、 卷 線の両端が開いた形状の一つの積層インダクタと、 この磁性:ンートに挟 持された卷線からなる一つの積層ィンダクタとが設けられたものであ る。 前者の積層インダクタは、 磁束が平面方向に進む。 後者の積層イン ダクタは、 従来の積層インダクタ （図 1 2及び図 1 3参照） であり、 磁 束が主に積層方向に進む。 すなわち、 一つの積層インダクタの卷線から 発生した磁束は、 他の積層インダクタの巻線と鎖交しにくい。 したがつ て、 積層インダクタ同士の磁気的干渉が少ない。
好ましい実施形態における多層積層基板は、 同一の磁性シートに、 卷 線の両端が閉じた形状の少なく とも一つの第一の積層インダクタと、 卷 線の両端が開いた形状の一つの第二の積層インダクタ、 又はこの磁性シ 一トに挟持された卷線からなる一つの第三の積層.ィンダクタとが設け られたものである。 第一の積層インダクタは、 卷線内に磁束が閉じ込め られている。 したがって、 第一の積層インダクタと第二の積層インダク タとの磁気的干渉、 又は第一の積層ィンダクタと第三の積層ィンダクタ との磁気的干渉は少ない。
好ましい実施形態における多層積層基板は、 同一の磁性シートに、 卷 線の両端が閉じた形状の積層ィンダクタが複数設けられたものである。 各積層ィンダクタは、卷線内に磁束が閉じ込められている。 したがって、 積層ィンダクタ同士の磁気的干渉が少ない。
好ましい実施形態における多層積層基板は、 多層積層基板に内蔵され た積層ィンダクタにおいて、 磁性シート及びこの磁性シートの上又は下 に直接積層された別の磁性シートに、 複数の積層ィンダクタを設けたも のであり、 このときの積層ィンダクタ同士の磁気的干渉を防ぐ工夫をし ている。
本発明の好ましい実施形態における積層トランスを内蔵した多層積 層基板は、 多層積層基板において、 卷線に代えて一次卷線及び二次卷線 とし、 積層インダクタに代えて積層トランスとしたものである。 また、 本発明に係る好ましい実施形態における積層トランスを内蔵した多層 積層基板は、 多層積層基板において、 少なく とも一つの積層インダクタ について、 この積層インダクタの卷線に代えて一次卷線及び二次卷線と し、 この積層ィンダクタに代えて積層トランスとしたものである。
例えば、 この積層トランスは、 複数枚が積層された磁性シートと、 こ の磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対の第一のスルーホ ールと、 これらの第一のスルーホールに充填された導電体からなる第一 の積層方向配線と、 前記磁性シートの最上面及ぴ最下面に形成された対 向する少なく とも一対の第一の平面方向配線と、 これらの第一の平面方 向配線及び前記第一の積層方向配線によって螺旋状に形成された一次 巻線と、 前記磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対の第二の スルーホールと、 これらの第二のスルーホーノレに充填された導電体から なる第二の積層方向配線と、 前記磁性シートの最上面及び最下面に形成 された対向する少なく とも一対の第二の平面方向配線と、 これらの第二 の平面方向配線及ぴ前記第二の積層方向配線によって螺旋状に形成さ れるとともに前記一次卷線に磁気的に結合された二次卷線とを備えた ものである。
また、 望ましくは、 一次卷線及び二次卷線の両端を閉じた形状とする と、 必然的に一次卷線及ぴ二次卷線が同じコアに卷回されたものとなる。 このときは、 洩れ磁束が極めて少ないので電磁結合係数を大幅に向上で きる。 特に、 円環コアとすると、 その効果が顕著になる。
本発明に係る多層積層基板によれば、 積層インダクタ又は積層トラン スを内蔵することにより、 積層トランスのパッケージを省略できるとと もに、 積層ィンダクタ又は積層トランスと他の部品との配線も最小限に できる。 したがって、 積層インダクタ又は積層トランスの軽く小さく薄 いという利点を十分に生かすことができるので、 電子機器の更なる小型 化を実現できる。
特に、 同じ磁性シートに複数の積層インダクタ又は積層トランスを設 け、 かつこれら相互の磁気的干渉を防ぐ工夫をしているので、 磁気的絶 縁性を得るための誘電シート等を不要にできる。 したがって、 電子機器 の更なる小型化を実現できる。
また、 本発明に係る多層積層基板に内蔵された積層インダクタ又は積 層トランスによれば、 磁性シートに特定形状の積層方向配線及び平面方 向配線を形成し、 これらの平面方向配線及ぴ積層方向配線によつて螺旋 状の卷線を形成したことにより、 次のような効果を奏する。
( 1 ) . 卷線の電流許容量を増大できる。 その理由は、 第一に、 積層 方向配線の導体断面積を幾らでも大きくできるからである。 第二に、 平 面方向配線の積層数が少ないので、 平面方向配線を多少厚く しても凹凸 が問題にならないからである。 第三に、 平面方向配線は積層体の周辺に 位置するので、 平面方向配線の熱放散がよいからである。
( 2 ) . 高いインダクタンス値が得られる。 その理由は、 例えば平面 方向の面積を広げることにより、 積層枚数に関係なく卷線の卷数を増や せるからである。
( 3 ) 磁性シート間に誘電膜を形成した場合は、 平面方向に進む磁束 に対して渦電流損を低減できる。 本発明では、 一部の好ましい実施形態 を除き、 磁束が全て平面方向に進むので、 その効果が顕著に現われる。 したがって、 磁性シートに電気抵抗率の低い材料を使用できるので、 材 料の選択の幅が広がる。
( 4 ) 卷線を両端が開いた形状とし、 平面方向配線に接して別の磁性 シートを設けた場合は、 磁路となる領域が増加するので、 磁気飽和特性 を向上できる。
( 5 ) 卷線を両端が閉じた形状とした場合は、 磁束が卷線内に閉じ込 められて卷線外へ漏れ出さないので、 磁気シールド効果を向上できる。 したがって、 複数の積層インダクタや積層トランスを同じ磁性シートに 形成できるので、 電子部品の高密度集積化を実現できる。 また、 漏れ磁 束が非常に少ないので、 電磁結合係数の非常に大きい積層トランスを容 易に実現できる。
( 6 ) 従来の積層インダクタ及び積層トランスでは実質的に不可能で あった、 円環インダクタ及び円環トランスを実現できる。 その理由は、 従来技術では円環の直径が積層方向になるのに対し、 本発明では円環の 直径が平面方向になるからである。 卷線を円環状とした場合は、 磁束の 乱れゃ不均一性を極限まで抑えることができるので、 漏れ磁束の極めて 少ない積層ィンダクタゃ電磁結合係数の極めて大きい積層トランスを 容易に実現できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る多層積層基板の第一実施形態を示す分解斜視図 であり、図 2は、積層後の図 1における II— II線縦断面図である。また、 図 3は、 積層後の図 1における一次卷線のみを示す部分斜視図であり、 図 4は、 積層後の図 1における一次卷線及ぴ二次卷線のみを示す平面図 である。 さらに、 図 5は、 図 1の積層トランスの製造方法を示す工程図 、ある。
図 6は、 本発明に係る多層積層基板の第二実施形態を示す分解斜視図 であり、 図 7は、 積層後の図 6における VII— VII線縦断面図である。 図 8は、 本発明に係る積層トランスの第三実施形態を示す平面図であ る。
図 9は、 本発明に係る積層トランスの第四実施形態を示す平面図であ る。
図 1 0は、 本発明に係る積層トランスの第五実施形態を'示す平面図で ある。
図 1 1は、 本発明に係る積層トランスの第四及び第五実施形態を示す 平面図であり、 図 1 1 [ 1 ] は、 積層インダクタの第一例、 図 1 1 [ 2 ] は積層インダクタの第二例、 図 1 1 [ 3 ] は、 積層インダクタの第三例 である。
図 1 2は、 従来の積層トランスを示す分解斜視図であり、 図 1 3は、 積層後の図 1 2における VIII— VIII線縦断面図である。また、図 1 4は、 従来技術の問題点を示す説明図であり、 図 1 4 [ 1 ] は、 渦電流の説明 図、 図 1 4 [ 2 ] は洩れ磁束の説明図、 図 1 4 [ 3 ] は円環と卷線との なす角についての説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照しつつ、 本発明の実施形態について説明する。 積層 ィンダクタは、 一次卷線及ぴ二次巻線のどちらか一方とした積層トラン スとほぼ同じ構成である。 したがって、 積層インダクタについては、 積 層トランスを説明することにより、 その説明を省略する。 なお、 各図に おいて、 図示する Z方向が積層方向であり、 X， Y方向が平面方向であ る。
図 1は、 本発明に係る多層積層基板の第一実施形態を示す分解斜視図 である。 図 2は、 積層後の図 1における II一 II線縦断面図である。 図 3 は、 積層後の図 1における一次卷線のみを示す部分斜視図である。 図 4 は、 積層後の図 1における一次卷線及び二次卷線のみを示す平面図であ る。 なお、 図 2では、 積層方向を平面方向よりも拡大して示している。 以下、 これらの図面に基'づき説明する。
本実施形態の多層積層基板 1 0 Aは、 積層トランス 1 0と、 厚膜部品 が形成された厚膜部品シート 3 0と、 配線パターンが形成された配線シ ート 5 0とが、 この順に積層されたものである。 多層積層基板 1 0 Aで は、 積層トランス 1 0を内蔵することにより、 積層トランス 1 0のパッ ケージが省略されるとともに、 積層トランス 1 0と他の部品との配線も 最小限になっている。 その理由は、 多層積層基板 1 0 A全体をパッケ一 ジングするので、 積層トランス 1 0のパッケージが不要となるためであ る。 及び、 積層方向に配線できることから、 配線の占有面積が減少する ので、 積層トランス 1 0と他の部品との配線も最小限になるからである。 また、 積層トランス 1 0は、 後述する第二実施形態のように、 配線シー トの一部に設けてもよい。
積層トランス 1 0は、 複数枚が積層された磁性シート 1 1 a〜 1 1 i と、 磁性シート 1 1 b〜 1 1 iに設けられたスルーホール 1 2 a〜 1 2 dと、 スルーホール 1 2 a〜 1 2 dに充填された導電体からなる積層方 向配線 1 3 a〜 1 3 dと、 磁性シート l i b , 1 1 c , l l f ， 1 1 g の平面に形成された平面方向配線 1 4 a〜1 4 dと、 平面方向配線 1 4 a , 1 4 d及び積層方向配線 1 3 a， 1 3 dからなる二次卷線 1 5と、 平面方向配線 1 4 b , 1 4 c及び積層方向配線 1 3 b， cからなる一次 卷線 1 6とを備えている。 なお、 磁性シート 1 1 dと磁性シート 1 1 e との間に積層されている磁性シートは、 図示していないが、 磁性シート l i d, l i e と同じものである。
言い換えると、 積層トランス 1 0は、 複数枚が積層された磁性シート 1 1 c〜 1 1 f と、 磁性シート 1 1 c〜 1 1 f に設けられた対向する十 対のスノレーホ一ノレ 1 2 b , 1 2 cと、 スノレーホ一ノレ 1 2 b， 1 2 cに充 填された導電体からなる積層方向配線 1 3 b， 1 3 c と、 磁性シート 1 1 f の上面及び磁性シート 1 1 cの上面 （すなわち磁性シート 1 1 dの 下面） に形成された対向する十対の平面方向配線 1 4 b， 1 4 cと、 平 面方向配線 1 4 b， 1 4 c及び積層方向配線 1 3 b， 1 3 cによって螺 旋状に形成された一次卷線 1 6 と、 磁性シート 1 1 b〜 1 1 gに設けら れた対向する十対のスルーホール 1 2 a， 1 2 dと、 スルーホール 1 2 a , 1 2 dに充填された導電体からなる積層方向配線 1 3 a， 1 3 dと、 磁性シート 1 1 gの上面及ぴ磁性シート 1 1 bの上面 （すなわち磁性シ ート 1 1 cの下面） に形成された対向する十対の平面方向配線 1 4 a， 1 4 dと、 平面方向配線 1 4 a， 1 4 d及び積層方向配線 1 3 a， 1 3 dによって螺旋状に形成されるとともに一次卷線 1 6に磁気的に結合 された二次卷線 1 5とを備えたものである。
また、 一次巻線 1 6及び二次卷線 1 5は両端が開いたソレノィ ド形状 である。 平面方向配線 1 4 aに接して磁路となる磁性シート 1 1 a， 1 1 bが設けられ、 平面方向配線 1 4 dに接して磁路となる磁性シート 1 1 h , 1 1 iが設けられ、 平面方向配線 1 4 bに接して磁路となる磁性 シート 1 1 a〜 1 1 cが設けられ、 平面方向配線 1 4 cに接して磁路と なる磁性シート 1 1 g〜 1 1 iが設けられている。
更に、 磁性シート 1 1 h， 1 1 iには二次卷線 1 5を接続するスルー ホール 1 8， 1 9が、 磁性シート 1 1 g〜 1 1 iには一次卷線 1 6を接 続するスルーホール 2 0 , 2 1力 S、 それぞれ設けられている。 全ての磁 性シート 1 1 a〜 1 1 i力 積層トランス 1 0のコアとなっている。 厚膜部品シート 3 0は、 二次卷線 1 5で高周波ノイズを遮断するため のローパスフィルタを例示したものである。 つまり、 厚膜部品シート 3 0は、 磁性シート 1、1 i ， 1 1 j及びコイル卷線 3 1からなる積層ィン ダクタ 3 2と、 高誘電率の誘電シート 3 6 a及ぴ平行平板電極 3 3 a， 3 3 bからなる厚膜コンデンサ 3 4とを備えている。 コイル卷線 3 1に 流れる電流は、 磁性シート 1 1 i , 1 1 j に磁束 3 5 (図 2) を発生さ せる。 平行平板電極 3 3'a， 3 3 b間に印加される電圧は、 平行平板電 極 3 3 a， 3 3 bに電荷を蓄積させる。
配線シート 5 0は、 絶縁基板としての低誘電率の誘電シート 3 6 bの 上面に、 積層トランス 1 0の外部電極 2 2〜 2 5、 配線ライン 5 1、 部 品ランド 5 2、 厚膜抵抗器 5 3等が形成されたものである。 部品ランド 5 2には、 チップ部品 5 4 (図 2) 等が実装される。
積層トランス 1 0の一次側では、 外部電極 2 4→スルーホール 2 0→ 積層方向配線 1 3 b→平面方向配線 1 4 b→積層方向配線 1 3 c→平 面方向配線 1 4 c→積層方向配線 1 3 b→ · · ·→平面方向配線 1 4 c →スルーホール 2 1→外部電極 2 5、 の順又はこの逆の順で電流が流れ る。 一方、 積層トランス 1 0の二次側では、 外部電極 2 3→スルーホー ル 1 9→積層方向配線 1 3 d→平面方向配線 1 4 a→積層方向配線 1 3 a→平面方向配線 1 4 d→積層方向配線 1 3 d→ · · ·→平面方向配 線 1 4 d→スルーホール 1 8→外部電極 2 2、 の順又はこの逆の順で電 流が流れる。 一次卷線 1 6を流れる電流は、 磁性シート 1 1 a〜 1 1 i に磁束 2 6 (図 2 ) を発生させる。 その磁束 2 6は、 卷数比に応じた起 電力を二次卷線 1 5に発生させる。 このようにして、 積層トランス 1 0 が動作する。
積層ィンダクタ 3 2は、 磁性シート 1 1 i， 1 1 〗 に挟持された卷線 3 1からなる従来の積層ィンダクタ （図 1 2及び図 1 3参照） であり、 卷線 3 1内の磁束 3 5が積層方向に進む。 一方、 積層トランス 1 0は一 次卷線 1 6内及び二次卷線 1 5内の磁束 2 6が平面方向に進む。 すなわ ち、 積層ィンダクタ 3 2から発生した磁束 3 5は、 積層トランス 1 0の 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5と鎖交しにくい。 同様に、 積層トランス 1 0から発生した磁束 2 6は、 積層ィンダクタ 3 2の卷線 3 1 と鎖交し にくレ、。 そのため、 積層ィンダクタ 3 2と従来の積層トランス 8 0 (図 1 2及び図 1 3参照） との組み合わせに比べて、 積層ィンダクタ 3 2と 積層トランス 1 0との磁気的干渉が少ない。 したがって、 積層ィンダク タ 3 2と積層トランス 1 0との間に、 磁気的絶縁性を得るための誘電シ 一トを介揷する必要がない。
積層トランス 1 0によれば、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5の電流許 容量を簡単に増大できる。 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5の電流許容量 は、 その導体断面積におおよそ比例する。 積層方向配線 1 3 a〜 1 3 d の導体断面積は、 スルーホール 1 2 a〜 1 2 dの面積になるので、 幾ら でも大きくできる。一方、平面方向配線 1 4 a〜 1 4 dの導体断面積は、 従来と同じ 「膜厚 X線幅」 である。 しかし、 平面方向配線 1 4 a〜1 4 ：' dは四層だけでよいので、多少厚く しても凹凸が問題にならない。 また、 平面方向配線 1 4 a〜 1 4 dは、 磁性シート 1 1 a〜 1 1 iからなる積 層体の中央をコアとして取り囲むため、 積層体の周囲に位置することに なる。 このことは、 平面方向配線 1 4 a〜 1 4 dの熱放散を良くするの で、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5の電流許容量を大きくする方向に作 用する。
また、積層トランス 1 0によれば、高いィンダクタンス値が得られる。 高いインダクタンス値を得るには、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5の卷 数を增やす必要があり、 その卷数を增やすには、 平面方向配線 1 4 a〜 1 4 d及び積層方向配線 1 3 a〜 1 3 dを増やせばよい。 このとき、 例 えば積層トランス 1 0の占有面積を増やすことにより、 積層枚数に関係 なく各配線を増やせるので、 ィンダクタンス値を容易に増加できる。 更に、 積層トランス 1 0によれば、 平面方向配線 1 4 a〜 1 4 dに接 して磁性シート 1 1 a〜： L i e , l l g〜： L l i を設けたことにより、 磁路となる領域が拡大するので、 磁気飽和特性に優れている。
なお、 各磁性シート 1 1 a , …には、 隣接する磁性シートとの間に、 非磁性体からなる誘電膜を介揷してもよい。 この場合は、 平面方向に進 む磁束 2 6に対して渦電流損を低減できる。 このような誘電膜は、塗布、 浸漬、 スプレー等の簡単な方法で形成すればよい。 このとき、 スルーホ ール 1 2 a〜 l 2 dの内壁面にも同時に誘電膜を形成すれば、 なお好ま しい。 つまり、 磁性シート 1 1 a， …の材料として、 電気抵抗率の低い ものが使えるからである。
図 5は、 図 1の多層積層基板の製造方法を示す工程図である。 以下、 図 1及び図 5に基づき説明する。
まず、 磁性体スラリーを作成する （工程 6 1 )。 磁性材料は例えば N i - C u - Z n系である。 続いて、 ドクターブレード法を用いて P E T (polyethylene terephthalate) フィルム上に磁性体スラリーを载置す ることにより、 磁性体シートを成形する （工程 6 2)。 続いて、 この磁 性体シートを切断することにより、 磁性シート 1 1 a〜 1 1 j を得る (工程 6 3)。 同様に、低誘電率及ぴ高誘電率の非磁性体スラリーを別々 に作成する （工程 6 4)。 続いて、 ドクターブレード法を用いて P E T フィルム上に非磁性体スラリーを載置することにより、 非磁性体シート を成形する （工程 6 5)。 続いて、 この非磁性体シートを切断すること により、 誘電シート 3 6 a〜 3 6 bを得る （工程 6 6)。 誘電シート 3 6 aは高誘電率とし、 誘電シート 3 6 bは低誘電率とする。
続いて、 磁性シート 1 1 a〜 1 1 j及ぴ誘電シート 3 6 a， 3 6 bに 対し、 プレス等によりスルーホール 1 8， …を形成する （工程 6 7)。 続いて、 誘電シート 3 6 bにのみ抵抗体ペース トをスクリーン印刷する ことにより、 厚膜抵抗器 5 3を形成する （工程 6 8)。 続いて、 磁性シ ート l l a〜 l l j及び誘電シート 3 6 a， 3 6 bに対し、 A g系導電 ペーストをスクリーン印刷することにより、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5、 コイル卷線 3 1、 配線ライン 5 1、 部品ランド 5 2等を形成する とともに、 スルーホール 1 8， …に導電体を充填する （工程 6 9)。
続いて、 磁性シート 1 1 a〜： L 1 j及び誘電シート 3 6 a， 3 6 bを P E Tフィルムから剥がして積層し、 これらを静水圧プレスを用いて密 着させて多層積層基板 1 0 Aとする （工程 7 0)。 続いて、 この多層積 層基板 1 0 Aを所定の大きさに切断する （工程 7 1)。 最後に、 9 0 0°C 前後で同時焼成を行う （工程 7 2)。 ここで、 各構成要素の実際の寸法を例示する。 磁性シート 1 1 a， … は、 膜厚が 8 0 μ ιη、 幅が 8mm、 奥行きが 6 mmである。 平面方向配 線 1 4 a〜 1 4 dは、 膜厚が 1 2 m、 線幅が 2 0 0 m、 線間が 1 5 Ο μ πιである。 スルーホール 1 2 a〜 1 2 dの直径は、 『 』 mで ある。 積層トランス 1 0を構成するシートの積層枚数は、 1 0〜 5 0枚 程度が実用的である。
図 6は、 本発明に係る多層積層基板の第二実施形態を示す分解斜視図 である。 図 7は、 積層後の図 6における VII— VII線縦断面図である。 以下、 これらの図面に基づき説明する。 ただし、 図 1乃至図 4と同じ部 分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の多層積層基板 1 0 0は、 配線パターンが形成された配線 シート 1 0 1上に、 積層トランス 1 0が積層されたものである。 多層積 層基板 1 0 0では、 積層トランス 1 0を内蔵することにより、 積層トラ ンス 1 0のパッケージが省略されるとともに、 積層トランス 1 0と他の 部品との配線も最小限になっている。 なお、 配線シート 1 0 1は、 前述 した第一実施形態のように、 積層トランス 1 0の上に積層してもよレ、。 配線シート 1 0 1は、 多数の誘電シート 1 0 2 a， 1 0 2 b , 1 0 2 c， …が積層されたものである。 最上層の誘電シート 1 0 2 aの上面に は、 積層トランス 1 0の外部電極 1 2 2〜 1 2 5、 配線ライン 1 0 3、 部品ランド 1 04、 厚膜抵抗器 1 0 5等が形成されている。 部品ランド 1 0 4には、 チップ部品 1 0 6 (図 7) 等が実装される。 内部の誘電シ ート 1 0 2 b， 1 0 2 c , … （図 7 ) には、 配線ライン 1 0 7、 スルー ホール 1 0 8、 厚膜抵抗器 1 0 9等が形成されている。 なお、 配線シー ト 1 0 1には、 図示しない厚膜コンデンサや厚膜ィンダクタが形成され ている。
図 8は、 本発明に係る多層積層基板の第三実施形態を示す平面図であ る。 以下、 この図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層基板は、 積層トランス 4 0を除き、 第一及び第 二実施形態と同じである。 したがって、 積層トランス 40についてのみ 説明する。
積層トランス 4 0は、 複数枚が積層された磁性シート 4 1 と、 磁性シ ート 4 1に設けられた対向する複数対のスルーホール 4 2 b， 4 2 c と、 スルーホール 4 2 b , 4 2 cに充填された導電体からなる積層方向配線 4 3 b , 4 3 c と、 磁性シート 4 1 の最上面及ぴ最下面に形成された対 向する複数対の平面方向配線 4 4 b , 4 4 c と、 平面方向配線 4 4 b， 4 4 c及び積層方向配線 4 3 b， 4 3 cによって螺旋状に形成された一 次卷線 4 6と、 磁性シート 4 1に設けられた対向する複数対のスルーホ 一ノレ 4 2 a， 4 2 dと、 スルーホール 4 2 a， 4 2 dに充填された導電 体からなる積層方向配線 4 3 a， 4 3 dと、 磁性シート 4 1 の最上面及 び最下面に形成された対向する複数対の平面方向配線 4 4 a , 4 4 dと、 平面方向配線 4 4 a， 4 4 d及び積層方向配線 4 3 a， 4 3 dによって 螺旋状に形成されるとともに一次卷線 4 6に磁気的に結合された二次 卷線 4 5とを備えたものである。
磁性シート 4 1の最上面には、 二次卷線用の外部電極 5 7， 5 8及び —次卷線用の外部電極 5 9， 6 0が設けられている。 磁性シート 4 1の うち、 一次卷線 4 6及ぴ二次卷線 4 5に囲まれた部分のみが積層トラン ス 4 0のコアとなっている。
一次卷線 4 6及び二次卷線 4 5は、 円環状すなわち両端が閉じた形状 であり、 かつ同じコアに卷回されたものである。 すなわち、 一次卷線 4 6及び二次卷線 4 5のコアは、 平面方向配線 4 4 a〜 4 4 d及び積層方 向配線 4 3 a〜4 3 dが等間隔で均一に卷回され、 磁束が閉じ込められ る閉磁路となっている。 この場合は、 磁束が一次卷線 4 6内及び二次卷 線 4 5内に閉じ込められて一次卷線 4 6外及び二次巻線 4 5外へ洩れ 出さないので、 磁気シールド効果に優れる。 その結果、 同じ磁性シート に、 複数の積層インダクタや積層トランスを形成しても、 これらは干渉 し合わない。 したがって、 電子部品の高密度集積化に有効である。
積層トランス 4 0では、 円環の直径が平面方向になるので、 円環を幾 らでも大きくできる。 したがって、 製造が容易であるとともに、 インダ クタンス値も幾らでも大きくできる。 また、 一次卷線 4 6及び二次卷線 4 5は、 円環に対してどのような角度にでも形成できるので、 円環との なす角を常に直角にできる。 したがって、 卷回方向に起因する洩れ磁束 が極めて少ない。 更に、 円環コアは、 どの断面も同じ曲率で曲がってい ることにより、 なめらかにつながった磁束を形成できるので、 磁束の乱 れゃ不均一性を極限まで抑えることができる。 したがって、 積層トラン ス 4 0は、 漏れ磁束が極めて少ないので、 電磁結合係数 kを大幅に向上 できる。
また、一次卷線 4 6及び二次卷線 4 5は、円環状に限らず、三角形状、 四角形状、 多角形状等としてもよい。 各構成要素の材料や寸法、 全体の 製造方法等についは、 前述の第一実施形態に準ずる。
図 9及び図 1 1は、 本発明に係る多層積層基板の第四実施形態を示す 平面図である。 以下、 図 9及び図 1 1に基づき説明する。
本実施形態の多層積層基板 1 3 0は、 図 4に示す積層トランス 1 0と 図 1 11こ示す積層インダクタ 1 4 0， 1 5 0， 1 6 0のいずれかと力 S、 同じ磁性シート 1 3 1に形成されたものである。 したがって、 図 4と同 一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
図 1 1 [ 1 ] に示す積層ィンダクタ 1 4 0は、 磁性シート 1 3 1を構 成する複数枚のいずれかに挟持された卷線 1 4 1と、 卷線 1 4 1の一端 から磁性シー ト 1 3 1 の最上面まで形成されたスルーホール 1 4 2と、 巻線 1 4 1 の他端から磁性シート 1 3 1 の最上面まで形成されたスル 一ホール 1 4 3と、 スルーホール 1 4 2， 1 4 3にそれぞれ充填された 導電体からなる積層方向配線 1 4 4， 1 4 5 と、 積層方向配線 1 4 4， 1 4 5にそれぞれ接続された外部電極 1 4 6， 1 4 7 とを備えている。 このとき、 多層積層基板 1 3 0は、 同一の磁性シート 1 3 1に、 一次 卷線 1 6及ぴ二次卷線 1 5の両端が開いた形状の一つの積層トランス 1 0と、 磁性シート 1 3 1に挟持された卷線 1 4 1からなる一つの積層 ィンダクタ 1 4 0とが設けられたものとなる。 積層トランス 1 0は、 磁 束が平面方向に進む。 一方、 積層ィンダクタ 1 4 0は、 従来の積層ィン ダクタ （図 1 1及び図 1 2参照） であり、 磁束が主に積層方向に進む。 つまり、 積層トランス 1 0の一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5から発生し た磁束は積層インダクタ 1 4 0の卷線 1 4 1と鎖交しにく く、 積層イン ダクタ 1 4 0の卷線 1 4 1から発生した磁束は積層トランス 1 0の一 次卷線 1 6及び二次卷線 1 5と鎖交しにくレ、。 したがって、 積層トラン ス 1 0と積層ィンダクタ 1 4 0との磁気的干渉が少ない。
図 1 1 [ 2] に示す積層ィンダクタ 1 5 0は、 磁性シート 1 3 1に設 けられた対向する複数対のスルーホール 1 5 1 a , 1 5 1 b と、 スルー ホール 1 5 1 a , 1 5 1 bに充填された導電体からなる積層方向配線 1 5 2 a , 1 5 2 bと、 磁性シー ト 1 3 1 の最上面及び最下面に形成され た対向する複数対の平面方向配線 1 5 3 a， 1 5 3 bと、 平面方向配線 1 5 3 a , 1 5 3 b及び積層方向配線 1 5 2 a， 1 5 2 bによって螺旋 状に形成された卷線 1 5 4と、 卷線 1 5 4の両端に接続された外部電極 1 5 5， 1 5 6とを備えたものである。
このとき、 多層積層基板 1 3 0は、 同一の磁性シート 1 3 1に、 一次 卷線 1 6及び二次卷線 1 5の両端が開いた形状の一つの積層トランス 1 0と、 卷線 1 5 4の両端が開いた形状の一つの積層ィンダクタ 1 5 0 とが設けられたものとなる。 ここで、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5の 軸線方向と卷線 1 5 4の軸線方向とが、 一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5 のほぼ中心で直交している。 つまり、 積層トランス 1 0の一次卷線 1 6 及ぴ二次卷線 1 5から発生した磁束は積層ィンダクタ 1 5 0の卷線 1 5 4と鎖交しにく く、 積層インダクタ 1 5 0の卷線 1 5 4から発生した 磁束は積層 トランス 1 0の一次卷線 1 6及び二次卷線 1 5 と鎖交しに くい。 したがって、 積層トランス 1 0と積層ィンダクタ 1 5 0との磁気 的干渉が少ない。
図 1 1 [ 3 ] に示す積層インダクタ 1 6 0は、 磁性シート 1 3 1に設 けられた対向する複数対のスルーホール 1 6 1 a , 1 6 1 bと、 スルー ホール 1 6 1 a， 1 6 1 bに充填された導電体からなる積層方向配線 1 6 2 a， 1 6 2 bと、 磁性シート 1 3 1 の最上面及び最下面に形成され た対向する複数対の平面方向配線 1 6 3 a， 1 6 3 bと、 平面方向配線 1 6 3 a , 1 6 3 b及び積層方向配線 1 6 2 a， 1 6 2 bによって螺旋 状に形成された卷線 1 .6 4と、 卷線 1 6 4の両端に接続された外部電極 1 6 5, 1 6 6とを備えたものである。
このとき、 多層積層基板 1 3 0は、 同一の磁性シート 1 3 1に、 一次 卷線 1 6及ぴ二次卷線 1 5の両端が開いた形状の一つの積層トランス 1 0と、 卷線 1 6 4の両端が閉じた円環状の積層ィンダクタ 1 6 0とが 設けられたものとなる。 積層インダクタ 1 6は、 巻線 1 6 4内に磁束が 閉じ込められている。 したがって、 積層ィンダクタ 1 64と積層トラン ス 1 0との磁気的干渉は少ない。
本実施形態の多層積層基板 1 3 0によれば、 磁気的絶縁性を得るため の誘電シート等を設けるこどなく、 積層トランス 1 0と積層インダクタ 1 4 0， 1 5 0， 1 6 0とを同じ磁性シート 1 3 1に形成できるので、 小型化を実現できる。 なお、積層ィンダクタ 1 4 0， 1 5 0， 1 6 0は、 積層トランス 1 0の積層方向に設けてもよい。 多層積層基板 1 3 0は、 第一及び第二実施形態のように、 配線シートの積層方向又は配線シート の一部に設けてもよい。
図 1 0及び図 1 1は、 本発明に係る多層積層基板の第五実施形態を示 す平面図である。 図示する Z方向が積層方向であり、 X， Y方向が平面 方向である。 以下、 図 1 0及ぴ図 1 1に基づき説明する。
本実施形態の多層積層基板 1 7 0は、 図 8に示す積層トランス 4 0と 図 1 1に示す積層インダクタ 1 4 0， 1 5 0， 1 6 0のいずれかと力 S、 同じ磁性シート 4 1に形成されたものである。 したがって、 図 8と同一 部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
多層積層基板 1 7 0が図 1 1 [ 1 ] に示す積層ィンダクタ 1 4 0を有 する場合について説明する。 このとき、 多層積層基板 1 7 0は、 同一の 磁性シート 4 1に、 一次卷線 4 6及び二次卷線 4 5の両端が閉じた円環 状の積層トランス 4 0と、 磁性シート 1 3 1に挟持された卷線 1 4 1か らなる一つの積層ィンダクタ 1 4 0とが設けられたものとなる。 多層積層基板 1 70が図 1 1 [2] に示す積層ィンダクタ 1 50を有 する場合について説明する。 このとき、 多層積層基板 1 70は、 同一の 磁性シート 4 1に、 一次卷線 46及び二次卷線 4 5の両端が閉じた円環 状の積層トランス 40と、 卷線 1 54の両端が開いた形状の積層ィンダ クタ 1 50とが設けられたものとなる。
多層積層基板 1 70が図 1 1 [3] に示す積層ィンダクタ 1 60を有 する場合について説明する。 このとき、 多層積層基板 1 70は、 同一の 磁性シート 4 1に、 一次卷線 46及び二次卷線 4 5の両端が閉じた円環 状の積層トランス 40と、 卷線 1 64の両端が閉じた円環状の積層イン ダクタ 1 60とが設けられたものとなる。
積層トランス 40は、 一次卷線 46及ぴ二次拳線 4 5内に磁束が閉じ 込められている。そのため、積層トランス 40と積層ィンダクタ 1 40， 1 50， 1 6 0との磁気的干渉は少ない。 本実施形態の多層積層基板 1 70によれば、 磁気的絶縁性を得るための誘電シート等を設けることな く、 積層トランス 40と積層インダクタ 1 40， 1 50， 1 60とを同 じ磁性シート 4 1に形成できるので、小型化を実現できる。 これに加え、 積層インダクタ 1 40， 1 50， 1 6 0が積層トランス 40の円環内に 設けられているので、 積層インダクタ 1 40， 1 50, 1 60を設けて も占有面積が増えることがない。 したがって、 更なる小型化を実現でき る。 なお、 積層ィンダクタ 1 40, 1 50， 1 6 0は、 積層トランス 4 0の積層方向に設けてもよい。 多層積層基板 1 70は、 第一及び第二実 施形態のように、 配線シートの積層方向又は配線シートの一部に設けて もよい。
なお、 本発明は、 言うまでもなく、 上記第一乃至第五実施形態に限定 されるものではない。 例えば、 磁性シートの枚数、 一次卷線及び二次卷 線の卷数、 一次卷線及び二次卷線の卷数比は幾つでもよい。 一次卷線及 び二次卷線は、 一重に限らず、 多重に卷回してもよい。 一つの一次卷線 に対して複数の二次卷線としてもよい。 産業上の利用可能性
本発明の積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板によれば、 積層ィン ダクタ及ぴ積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かす ことにより、 電子機器の更なる小型化を実現することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 配線パターンが形成された配線シートを備えるとともに、 積層ィ ンダクタを内蔵した多層積層基板であって、
前記積層インダクタは、 複数枚が積層された磁性シートと、 これらの 磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対のスルーホールと、 こ れらのスルーホールに充填された導電体からなる積層方向配線と、 前記 磁性シートの最上面及び最下面に形成された対向する少なく とも一対 の平面方向配線と、 これらの平面方向配線及び前記積層方向配線によつ て螺旋状に形成された卷線とを備えた、
積層型磁性部品を內蔵した多層積層基板。
2 . 前記配線シートは前記積層ィンダクタの上又は下に積層された、 請求項 1記載の積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
3 . 前記配線シートの一部に前記積層ィンダクタが設けられた、 請求項 1又は 2記載の多層積層基板。
4 . 厚膜部品が形成された厚膜部品シートを更に備えた、
請求項 1乃至 3のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した多層 積層基板。 -
5 . チップ部品が表面に実装された、
請求項 1乃至 4のいずれかに記載の多層積層基板。
6 . 前記各磁性シートには、 隣接する磁性シートとの間に非磁性体か らなる誘電膜が形成された、
請求項 1乃至 5のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した多層 積層基板。
7 . 前記積層ィンダクタは卷線の両端が開いた形状である、 請求項 1乃至 6のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した多層 積層基板。 .
8 . 前記平面方向配線に接して磁路となる別の磁性シートが設けられ た、
請求項 7記載の積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。 9 . 前記積層ィンダクタは卷線の両端が閉じた形状である、
請求項 1乃至 6のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した多層 積層基板。
1 0 . 前記卷線は円環状である、
請求項 9記載の積層型磁性部品を內蔵した多層積層基板。
1 1 . 前記卷線に代えて一次卷線及び二次卷線とし、 前記積層インダ クタに代えて積層トランスとした、
請求項 1乃至 1 0のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した多 層積層基板。
1 2 . 複数枚が積層された磁性シートに形成された一つの第一の積層 インダクタと当該磁性シートに形成された一つの第二の積層ィンダク タを内蔵した多層積層基板であって、
前記第一の積層インダクタはく 前記磁性シートに設けられた対向する 少なく とも一対のスルーホールと、 これらのスルーホールに充填された 導電体からなる積層方向配線と、 前記磁性シートの最上面及び最下面に 形成された対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方 向配線及び前記積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とを備 え、 前記巻線の両端が開いた形状であり、
前記第二の積層ィンダクタは、 前記磁性シートを構成する複数枚のい ずれかに挟持された卷線からなる、
積層型磁性部品を內蔵した多層積層基板。
1 3 . 複数枚が積層された磁性シートに形成された少なく とも一つの 第一の積層インダクタと当該磁性シー トに形成された一つの第二の積 層ィンダクタとを内蔵した多層積層基板であって、
前記第一の積層インダクタは、 前記磁性シートに設けられた対向する 少なく とも一対のスノレーホ一ノレと、 これらのス /レーホ一ノレに充填された 導電体からなる積層方向配線と、 前記磁性シートの最上面及び最下面に 形成された対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方 向配線及び前記積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とを備 え、 前記卷線の両端が閉じた形状であり、
前記第二の積層インダクタは、 前記磁性シートを構成する複数枚のい ずれかに挟持された卷線からなる、
積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
1 4 . 複数枚が積層された磁性シートに形成された少なく とも一つの 第一の積層ィンダクタと当該磁性シートに形成された一つの第二の積 層インダクタとを内蔵した多層積層基板であって、
前記第一及び第二の積層インダクタは、 前記磁性シートに設けられた 対向する少なく とも一対のスノレーホ一ノレと、 これらのスノレーホ一ノレに充 填された導電体からなる積層方向配線と、 前記磁性シー トの最上面及び 最下面に形成された対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これら の平面方向配線及び前記積層方向配線によって螺旋状に形成された卷 線とをそれぞれ備え、
前記第一の積層ィンダクタは前記卷線の両端が閉じた形状であり、 前 記第二の積層ィンダクタは前記卷線の両端が開いた形状である、 積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
1 5 . 複数枚が積層された同一の磁性シートに形成された複数の積層 ィンダクタを内蔵した多層積層基板であって、
前記積層インダクタは、 前記磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対のスルーホールと、 これらのスルーホールに充填された導電体 からなる積層方向配線と、 前記磁性シー トの最上面及び最下面に形成さ れた対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方向配線 及ぴ前記積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とを備え、 前記 卷線の両端が閉じた形状である、
積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
1 6 . 一つの第一の積層ィンダクタ及び一^ Dの第二の積層ィンダクタ を内蔵した多層積層基板であって、
前記第一の積層インダクタは、 複数枚が積層された第一の磁性シート と、 この第一の磁性シー トに設けられた対向する少なく とも一対のスル 一ホールと、 これらのスルーホールに充填された導電体からなる積層方 向配線と、 前記第一の磁性シートの最上面及び最下面に形成された対向 する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方向配線及び前記 積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とを備え、 前記卷線の両 端が開いた形状であり、
前記第二の積層ィンダクタは、 前記第一の磁性シートの上又は下に直 接積層されるとともに複数枚が積層された第二の磁性シートと、 この第 二の磁性シートを構成する複数枚のいずれかに挟持された卷線とを備 えた、
積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
1 7 . 少なく とも一つの第一の積層ィンダクタと一つの第二の積層ィ ンダクタとを内蔵した多層積層基板であって、 前記第一の積層インダクタは、 複数枚が積層された第一の磁性シート と、 この第一の磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対のスル 一ホールと、 これらのスルーホールに充填された導電体からなる積層方 向配線と、 前記第一の磁性シートの最上面及び最下面に形成された対向 する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方向配線及び前記 積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とを備え、 前記巻線の両 端が閉じた形状であり、 .
前記第二の積層ィンダクタは、 前記第一の磁性シートの上又は下に直 接積層されるとともに複数枚が積層された第二の磁性シートと、 この第 二の磁性シートを構成する複数枚のいずれかに挟持された卷線とを備 免た、
積層型磁性部品を内蔵.レた多層積層基板。
1 8 . 少なく とも一つの第一の積層ィンダクタと一つの第二の積層ィ ンダクタとを内蔵した多層積層基板であって、
前記第一及び第二の積層ィンダクタは、 複数枚が積層された磁性シー トと、 この磁性シートに設けられた対向する少なく とも一対のスルーホ ールと、 これらのスルーホールに充填された導電体からなる積層方向配 線と、 前記磁性シートの最上面及び最下面に形成された対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方向配線及び前記積層方向配 線によつて螺旋状に形成された卷線とをそれぞれ備え、
前記第一の積層ィンダクタは前記卷線の両端が閉じた形状であり、 前 記第二の積層ィンダクタは前記卷線の両端が開いた形状であり、
前記第二の積層ィンダクタの磁性シートは前記第一の積層ィンダク タの磁性シー トの上又は下に直接積層された、
積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。
1 9 . 複数の積層インダクタを内蔵した多層積層基板であって、 前記各積層インダクタは、 前記磁性シートに設けられた対向する少な く とも一対のスノレーホールと、 これらのスルーホールに充填された導電 体からなる積層方向配線と、 前記磁性シートの最上面及び最下面に形成 された対向する少なく とも一対の平面方向配線と、 これらの平面方向配 線及び前記積層方向配線によって螺旋状に形成された卷線とをそれぞ れ備え、 前記卷線の両端が閉じた形状であり、
一つの前記積層ィンダクタの磁性シートは他の前記積層ィンダクタ の磁性シートの上又は下に直接積層された、
積層型磁性部品を内蔵した多層積層基板。 2 0 . 少なく とも一つの前記積層インダクタについて、 当該積層イン ダクタの前記卷線に代えて一次卷線及び二次卷線とし、 当該積層インダ クタに代えて積層トランスとした、
請求項 1 2乃至 1 9のいずれかに記載の積層型磁性部品を内蔵した 多層積層基板。
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