WO2016035818A1 - 磁性構造体、インダクタンス素子およびその製造方法、電極内蔵基板およびその製造方法、インターポーザ、シールド基板およびモジュール - Google Patents

磁性構造体、インダクタンス素子およびその製造方法、電極内蔵基板およびその製造方法、インターポーザ、シールド基板およびモジュール Download PDF

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magnetic
slit
layer
coil
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泰 澤井
圭佑 深江
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ローム株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/366Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material

Definitions

  • the present embodiment relates to a magnetic structure, an inductance element and a manufacturing method thereof, an electrode built-in substrate and a manufacturing method thereof, an interposer, a shield substrate, and a module.
  • Recent mobile devices are required to be thinner, lighter, save energy, and extend battery life. For this purpose, it is particularly necessary to make the power supply circuit thinner, lighter, more energy efficient, and to extend the battery life.
  • an inductance element can be cited as one of large components.
  • the wiring structure used in the conventional inductance element includes a wound type, a laminated type, and a thin film type.
  • a copper core is wound around a ferromagnetic core, and there are a toroidal and a solenoid depending on the shape.
  • an inductance element having a toroidal structure formed by making a through hole in a silicon substrate is also disclosed.
  • the present embodiment is to provide a magnetic structure capable of reducing magnetic resistance and eddy current loss and the above-described magnetic structure, and to provide an inductance element with reduced AC resistance and excellent high frequency characteristics. .
  • the present embodiment is to provide an inductance element with reduced magnetic resistance, eddy current loss, AC resistance, high inductance, excellent high frequency characteristics, a method for manufacturing the inductance element, and a module including the inductance element. .
  • the structure is simple and the sticking where the lines contact each other does not easily occur, and the built-in electrode substrate capable of improving the reliability and the manufacturing method thereof, and the inductance element, interposer to which the electrode built-in substrate is applied, It is to provide a shield substrate and a module.
  • a magnetic structure including a layer, a second magnetic layer disposed on the first insulating layer, and a second slit dividing the second magnetic layer into a plurality of portions.
  • the first magnetic layer the first slit that divides the first magnetic layer into a plurality, and the first slit disposed on the first slit and the first magnetic layer.
  • a magnetic structure in which a plurality of laminated structures each including a second insulating layer are laminated.
  • an inductance coil is provided, and the magnetic structure is provided with an inductance element disposed on the front surface, the back surface, or both surfaces of the inductance coil.
  • the apparatus includes a core, a winding coil disposed on the core, and the magnetic structure, and the magnetic structure can be magnetically coupled to the core.
  • An inductor is provided.
  • the magnetic structure includes a core, a primary coil disposed in the core, a secondary coil disposed in the core, and the magnetic structure.
  • the structure is provided with a transformer capable of magnetic coupling with the core.
  • an electromagnetic shielding target object, a cavity surrounding the electromagnetic shielding target object, and the magnetic structure described above are provided, and the magnetic structure is interposed via the cavity.
  • An electromagnetic shielding structure surrounding the electromagnetic shielding target object is provided.
  • the step of forming the first magnetic layer on the substrate, the step of forming the insulating layer on the first magnetic layer, the insulating layer and the first magnetic layer Forming a first slit; filling the first slit with a buried layer; forming a second magnetic layer on the insulating layer and the buried layer; and forming a second slit in the second magnetic layer.
  • a step of forming a first magnetic layer on a substrate, a step of forming a first slit in the first magnetic layer, the first magnetic layer and the first slit There is provided a method for manufacturing a magnetic structure, which includes a step of forming an insulating layer thereon, a step of forming a second magnetic layer on the insulating layer, and a step of forming a second slit in the second magnetic layer.
  • the substrate the upper coil disposed on the surface of the substrate, the lower coil disposed on the back surface facing the surface of the substrate, and from the surface of the substrate to the back surface
  • An inductance element including an upper and lower coil connecting portion that penetrates and connects an end portion of the upper coil and an end portion of the lower coil is provided.
  • the substrate the upper coil disposed on the surface of the substrate, the lower coil disposed on the back surface facing the surface of the substrate, and from the surface of the substrate to the back surface
  • An upper and lower coil connecting portion that penetrates and connects an end portion of the upper coil and an end portion of the lower coil, an upper core disposed on a surface of the upper coil, and the gap between the upper coil and the lower coil
  • a lower core disposed on a substrate, and the upper coil and the lower coil sandwich the substrate to form a solenoid coil, and the upper core and the lower core are ends of the upper coil and the lower coil, respectively.
  • an inductance element having a closed magnetic path that is magnetically coupled at the portion and penetrates the solenoid coil.
  • An upper and lower coil connecting portion that penetrates and connects an end portion of the upper coil and an end portion of the lower coil, an upper core disposed on a surface of the upper coil, and the gap between the upper coil and the lower coil
  • a method of manufacturing an inductance element including a lower core disposed on a substrate, a step of processing the substrate, a step of forming the lower core, the lower coil, and the upper and lower coil connecting portions, and forming the upper coil
  • a method for manufacturing an inductance element comprising a step and a step of forming the upper core.
  • a module including the above inductance element is provided.
  • a substrate a groove formed inside the substrate, a beam disposed on the back surface facing the front surface of the substrate, and a wiring layer embedded in the groove A substrate with a built-in electrode is provided.
  • an inductance element including the above-described electrode-embedded substrate, and the groove and the wiring layer having a coil shape.
  • an interposer including the above electrode-embedded substrate is provided.
  • a shield substrate including the above-mentioned electrode built-in substrate and a back electrode disposed on the back surface facing the surface of the substrate.
  • a module including the above electrode-embedded substrate is provided.
  • a module including the above inductance element is provided.
  • a substrate a groove portion having a coil shape formed inside the substrate, a beam portion disposed on the back surface facing the surface of the substrate, and embedded in the groove portion.
  • a module comprising an integrated circuit and a capacitor is provided.
  • a step of forming a groove portion inside the substrate a step of forming the beam portion on the back surface opposite to the front surface of the substrate, and an embedding formation of the wiring layer in the groove portion
  • a method of manufacturing a substrate with a built-in electrode is provided.
  • a step of forming a coil-shaped groove in the substrate a step of forming a beam on the back surface facing the surface of the substrate, and a wiring layer being embedded in the groove
  • an inductance element manufacturing method including a forming step, a step of forming an upper core on the surface of the substrate, and a step of forming a lower core on the back surface opposite to the surface of the substrate.
  • a method for manufacturing a shield substrate comprising a step of embedding a wiring layer in the groove and a step of forming a back electrode on the back surface facing the front surface of the substrate.
  • a step of forming a coil-shaped groove in the substrate, and a step of forming a through-groove disposed in the coil shape in plan view and penetrating the substrate A step of forming a beam portion on the back surface facing the front surface of the substrate, a step of embedding a wiring layer in the groove portion, a step of embedding a through electrode in the through groove portion, and an upper core on the surface of the substrate Forming an upper surface wiring layer connected to the through electrode on the upper core, forming a lower core on the back surface facing the surface of the substrate, and forming the lower core on the lower core.
  • a module manufacturing method including a step of forming a lower surface wiring layer connected to a through electrode and a step of mounting an integrated circuit and a capacitor on the upper surface wiring layer via a solder layer.
  • a magnetic structure capable of reducing magnetic resistance and eddy current loss and the above-described magnetic structure are applied to provide an inductance element with reduced AC resistance and excellent high-frequency characteristics. Can do.
  • an inductance element with reduced magnetic resistance, eddy current loss, AC resistance, high inductance, and excellent high frequency characteristics, a method for manufacturing the inductance element, and a module including the inductance element are provided. Can do.
  • produces when a magnetic flux is applied to a perpendicular direction.
  • produces when a magnetic flux is applied to a surface normal direction.
  • produces when a magnetic flux is applied to an in-plane direction.
  • FIG. 9A is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 3A-3A in FIG.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 9A-9A in FIG. Explanatory drawing of the slit space
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure diagram of a process of leaving a mark
  • FIG. 35 (A) In the inductance element which concerns on embodiment, the typical bird's-eye view structure figure which shows an example which formed the groove part in the magnetic metal substrate, (b) In FIG. 35 (a), a mode that the metal wiring layer was formed in the groove part is shown.
  • 4D is a schematic plane pattern configuration diagram in which a metal wiring layer is arranged; and (d) is another inductance element according to the embodiment, and the metal wiring layer is formed in two opposing triangular grooves formed on the magnetic metal substrate.
  • the typical plane pattern block diagram which has arranged. 1 is a configuration example of a power supply circuit to which an inductance element according to an embodiment is applied as a component.
  • 1 is a schematic cross-sectional structure of an inductor (EI core) to which a magnetic structure according to an embodiment is applied, in which (a) a first configuration example, (b) a second configuration example, and (c) a third configuration.
  • EI core inductor
  • FIG. 14 is a detailed configuration of an inductance element according to a fourth embodiment, wherein (a) a schematic bird's-eye view and (b) a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 12A-12A in FIG.
  • FIG. 43A is a top view of FIG. 43
  • FIG. 43B is a side view seen from the short side direction of FIG. 43
  • FIG. 43C is a bottom view of FIG.
  • the typical bird's-eye view which shows the internal structure of the inductance element which concerns on 5th Embodiment.
  • FIG. 45A is a top view of FIG. 45
  • FIG. 45B is a side view viewed from the short side direction of FIG. 45
  • FIG. 45C is a bottom view of FIG.
  • the typical bird's-eye view which shows the internal structure of the inductance element which concerns on 5th Embodiment.
  • 47A is a top view of FIG. 47
  • FIG. 47B is a side view seen from the short side direction of FIG. 47
  • FIG. 47C is a bottom view of FIG.
  • the typical bird's-eye view which shows the internal structure of the inductance element which concerns on 5th Embodiment.
  • 49A is a top view of FIG. 49
  • FIG. 49B is a side view seen from the short side direction of FIG. 49
  • 49C is a bottom view of FIG.
  • the typical bird's-eye view which shows the internal structure of the inductance element which concerns on 5th Embodiment.
  • 51A is a top view of FIG. 51
  • FIG. 51B is a side view seen from the short side direction of FIG. 51
  • FIG. 51C is a bottom view of FIG.
  • the side view seen from the long side direction of FIG. It is an inductance element which concerns on 5th Embodiment, Comprising:
  • 54 (a) is an enlarged view of a portion C in FIG. 54
  • (b) is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 13A-13A in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing a process for manufacturing an inductance element according to a fifth embodiment, in which (a) a schematic plan view of a silicon substrate on which backside wiring etching is performed, and (b) a line 15A-15A in FIG. 57 (a).
  • FIG. FIG. 15 is a diagram showing a process for manufacturing an inductance element according to a fifth embodiment, in which (a) a schematic plan view of a silicon substrate on which backside wiring etching is performed, and (b) a line 15A-15A in FIG. 57 (a).
  • FIG. 16 is a diagram showing a process for manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment, wherein (a) a schematic plan view of a silicon substrate subjected to through wiring etching, (b) a line 16A-16A in FIG. 58 (a);
  • FIG. FIG. 19 is a diagram showing a process for manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment, wherein (a) a schematic plan view of a silicon substrate on which lower core etching has been performed, and (b) a line 17A-17A in FIG. 59 (a).
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a silicon substrate in which seed formation is performed in a through hole, a lower coil formation portion, and a lower core formation portion, which is a step of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment;
  • B A schematic cross-sectional view taken along the line 18A-18A in FIG.
  • FIG. 61 shows a step of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment, wherein (a) a schematic plan view of a silicon substrate on which a lower core is formed by performing photolithography and plating, and (b) FIG. Typical sectional drawing which follows the 19A-19A line of (a).
  • FIG. 62A is a schematic plan view of a silicon substrate in which plating is performed on a through hole / lower coil forming portion, which is a step in the method of manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment; Typical sectional drawing which follows the 20A-20A line of a). It is one step of the method for manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment, (a) a schematic plan view of a silicon substrate subjected to a front and back polishing step, (b) a line 21A-21A in FIG. 63 (a) FIG.
  • FIG. 65A is a schematic plan view of a silicon substrate in which an opening forming step for the surface-side insulating layer is performed, which is one step of the method for manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view taken along line 23A-23A.
  • FIG. 67A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a photolithography process for an upper wiring is performed, which is a process of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view taken along line 25A-25A.
  • FIG. 68A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a plating forming process for an upper wiring has been performed, which is a process of an inductance element manufacturing method according to a fifth embodiment
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view taken along line 26A-26A
  • FIG. 69A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a resist stripping process for an upper wiring has been performed, which is a process of an inductance element manufacturing method according to a fifth embodiment
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view taken along line 27A-27A.
  • FIG. 70A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a seed removing process for an upper wiring has been performed, which is a process of an inductance element manufacturing method according to a fifth embodiment
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view taken along line 28A-28A
  • FIG. 71A is a schematic plan view of a silicon substrate on which an insulating layer forming process for an upper core has been performed, which is a process of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment.
  • FIG. 29A-29A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a seed formation process for an upper core has been performed, which is a process of an inductance element manufacturing method according to a fifth embodiment.
  • FIG. 70A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a seed removing process for an upper wiring has been performed, which is a process of an inductance element manufacturing method according to a fifth embodiment
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view taken along line 28A-
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view taken along line 30A-30A.
  • FIG. 73A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a photolithography process for the upper core has been performed, which is a process of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view taken along line 31A-31A.
  • FIG. 74A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a plating process for an upper core has been performed, which is a step in the method of manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 32 is a schematic cross-sectional view taken along line 32A-32A.
  • FIG. 75A is a schematic plan view of a silicon substrate in which a resist removing process for the upper core is performed, which is a process of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view taken along line 33A-33A.
  • FIG. 76A is a schematic plan view of a silicon substrate on which a seed removing process for an upper core has been performed, which is a process of the inductance element manufacturing method according to the fifth embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view taken along line 34A-34A.
  • 76 is a schematic cross-sectional view taken along the line 35A-35A in FIG.
  • FIG. 99 is a schematic cross-sectional view taken along line 39A-39A in FIG.
  • the frequency characteristic of the inductance L of the inductance element which concerns on 5th Embodiment (SOL: Solenoid structure which concerns on 5th Embodiment, SPI: Spiral structure which concerns on 4th Embodiment).
  • the frequency characteristic of AC resistance ACR of the inductance element which concerns on 5th Embodiment (SOL: Solenoid structure which concerns on 5th Embodiment, SPI: Spiral structure which concerns on 4th Embodiment).
  • FIG. 1 The top view of the module which concerns on 5th Embodiment which has arrange
  • FIG. 10 is a side view of a module according to a fifth embodiment in which an inductance element according to the fifth embodiment formed on a silicon substrate and a control IC / capacitor and the like are arranged on the silicon substrate (configuration example 2).
  • FIG. 11 is a side view of a module according to a fifth embodiment in which an inductance element according to the fifth embodiment formed on a silicon substrate and a control IC / capacitor are arranged on the silicon substrate (configuration example 3).
  • the connection structural example of the DC / DC converter (DCDC) which applied the inductance element which concerns on 5th Embodiment to an output load circuit, and was entirely mounted in the silicon substrate, and an output load circuit.
  • DCDC DC / DC converter
  • FIG. 91A is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line 40A-40A in FIG. 91
  • FIG. 91B is a schematic cross-sectional structure diagram taken along the line 41A-41A in FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a schematic plan pattern configuration diagram of an electrode built-in substrate according to a sixth embodiment, which has a relatively long line and space formed on a silicon wafer.
  • FIG. 94A is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 42A-42A in FIG. 93
  • FIG. 93B is a schematic cross-sectional structure diagram along line 43A-43A in FIG.
  • A Schematic plane pattern configuration diagram of an electrode-embedded substrate according to Comparative Example 5 that has a relatively long line and space formed on a silicon wafer
  • FIG. 10 is a schematic plan pattern configuration diagram of an electrode built-in substrate according to Comparative Example 5 that has a spiral-shaped inductance element formed on a silicon substrate.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing a surface pattern configuration
  • FIG. 97B is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 44A-44A in FIG. 97A
  • FIG. 97C is an electrode built-in substrate according to a sixth embodiment
  • 97 (a) is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 45A-45A in FIG. 97 (d), and a schematic back surface pattern configuration diagram corresponding to FIG. 97 (a).
  • FIG. 99 is a schematic backside pattern configuration diagram corresponding to FIG. 98 (a). It is one process of the manufacturing method of the electrode built-in substrate which concerns on 6th Embodiment, (a) Typical surface pattern block diagram, (b) Typical sectional structure which follows the 47A-47A line
  • FIG. 10C is a schematic backside pattern configuration diagram corresponding to FIG. It is one process of the manufacturing method of the electrode built-in board
  • FIG. 10C is a schematic backside pattern configuration diagram corresponding to FIG. It is one process of the manufacturing method of the electrode built-in substrate which concerns on 6th Embodiment, Comprising: (a) Typical surface pattern block diagram, (b) Typical sectional structure which follows the 49A-49A line of Fig.101 (a) FIG. 10C is a schematic backside pattern configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 51A-51A in FIG. 102A
  • FIG. 10D is a schematic back surface pattern configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 51A-51A in FIG. 102A
  • FIG. 10D is a schematic back surface pattern configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 10 (c) is a schematic sectional view taken along line 53A-53 in FIG. 103 (a)
  • FIG. 10 (d) is a schematic backside pattern configuration diagram corresponding to FIG. 103 (a). It is one process of the manufacturing method of the electrode built-in substrate which concerns on 6th Embodiment, Comprising: (a) Typical surface pattern block diagram, (b) Typical sectional structure which followed the 54A-54A line of Fig.104 (a)
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 55A-55A in FIG. 104A
  • FIG. 10D is a schematic back surface pattern configuration diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 107 (c) a schematic cross-sectional structure diagram taken along line 59A-59A in FIG. 106 (a), and (d) a schematic back surface pattern configuration diagram corresponding to FIG. 106 (a).
  • FIG. 110 A schematic bird's-eye view configuration diagram of an inductance element formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, (b) a schematic cross-sectional configuration diagram along line 60A-60A in FIG. 109 (a) .
  • A) It is an inductance element formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, and is a schematic bird's-eye view configuration diagram of a wiring layer portion, (b) a surface configuration diagram of FIG. 110 (a), (C) The back surface block diagram of Fig.110 (a).
  • FIG. 110A is a cross-sectional bird's-eye view taken along line 62A-62A in FIG. 110A
  • FIG. 110B is a cross-sectional view seen from the direction of arrow B2 in FIG. 112A
  • FIG. 110A is a schematic bird's-eye view configuration diagram of the front surface side of only the silicon substrate in FIG. 110A
  • FIG. 110A is a schematic bird's-eye view configuration diagram of the front surface side of only the silicon substrate in FIG. 110A, and FIG.
  • FIG. 10 is a mounting configuration example of a DC / DC converter module according to Comparative Example 7;
  • a schematic planar pattern configuration of a configuration example 1 of a DC / DC converter in which an IC and a capacitor are mounted on an inductance element formed by applying an electrode built-in substrate according to the sixth embodiment corresponding to FIG. 118 is stacked.
  • Composite diagram. 119 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along a line 63A-63A in FIG.
  • FIG. 119 is a schematic plan view of the lower surface wiring layer of FIGS. 119 is a schematic plan view of the inductor layer of FIGS. 119 to 121.
  • FIG. 119 is a schematic plan view of the upper surface wiring layer of FIGS. 119 to 121 are schematic plan views of the IC / capacitor layers of FIGS.
  • FIG. 11 is a shield substrate formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, wherein (a) a top view of FIG.
  • the magnetic structure 2B according to Comparative Example 1 has a single-layer structure having a single magnetic layer 10 as shown in FIGS.
  • the magnetic structure 2 ⁇ / b> B according to the comparative example 2 has a multilayer structure having an insulating layer 12 between the magnetic layers 10 1 and 10 2 .
  • the magnetic structure 2B according to Comparative Example 3 has a multilayer structure having an insulating layer 12 between the magnetic layers 10 1 and 10 2 , and a magnetic layer 10 1 and insulation by slits SL.
  • a multilayer slit structure in which the layers 12 and 10 2 are divided is provided.
  • the eddy current radius of the eddy current Ie is The eddy current loss Pe is relatively large.
  • the magnetic resistance R m is relatively small because the magnetic layer 10 is single.
  • the magnetoresistance R m is generated in the insulating layer 12 between the magnetic layers 10 1 and 10 2, and is relatively larger than that in the first comparative example.
  • the eddy currents I e1 and I e2 are eddy current radius is determined by the interval of the magnetic layer 10 1, 10 2 thick-insulating layer 12, the eddy current loss P e becomes relatively small.
  • the magnetic resistance R m is relatively small because the magnetic layers 10 1 and 10 2 are each a single layer.
  • the magnetic resistance R m is relatively small with respect to the magnetic flux ⁇ in two directions of the in-layer direction and the perpendicular direction / parallel direction of the magnetic layer. It is difficult to form a magnetic circuit that can achieve both a relatively small eddy current loss P e.
  • FIG. 7A A schematic plane pattern configuration of the magnetic structure 2 according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. 7A, and a schematic cross-sectional structure along the line 1A-1A in FIG. It is expressed as shown in FIG.
  • the magnetic structure 2 according to the first embodiment, as shown in FIG. 7 (a) and 7 (b), first dividing the first magnetic layer 10 1, the first magnetic layer 10 1 in more a first slit SL1, a first insulating layer 12, second magnetic layer 10 2, the second magnetic layer disposed on the first insulating layer 12 disposed on the first slit SL1 and the first upper magnetic layer 10 1 And a second slit SL2 that divides 10 2 into a plurality of pieces.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 have stripe patterns parallel to each other in plan view.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 are provided with stripe patterns that are parallel to each other and do not overlap in a plan view.
  • the magnetic structure 2 includes an insulating layer 12 formed between the magnetic layers 10 1 and 10 2 , and the magnetic layer 10 1 are separated from each other through the slit SL1, the magnetic layer 10 2 are separated from each other through the slit SL2.
  • the magnetic layers 10 1 and 10 2 may be formed of a ferromagnetic material.
  • the insulating layer 12 may be formed of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material. In particular, when the insulating layer 12 is formed of a ferromagnetic material, it is convenient because the magnetic resistance is reduced. Instead of the insulating layer 12, it may be formed of a semi-insulating semiconductor or a high-resistance semiconductor layer.
  • the slits SL1 and SL2 may be formed by being filled with a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material.
  • the magnetic resistance can be reduced by using a ferromagnetic material.
  • the slits SL1 and SL2 may be formed by being filled with a semiconductor or an insulator.
  • the eddy current I e generated when the magnetic flux ⁇ is applied horizontally to the inner direction of the magnetic layer is schematically expressed as shown in FIG.
  • the eddy current I e generated when the magnetic flux ⁇ is applied perpendicular to the direction in the magnetic layer is schematically represented as shown in FIG.
  • the magnetic structure 2 when a magnetic flux ⁇ is applied horizontally to the inner direction of the magnetic layer, as shown in FIG. 8A, along the overlapping magnetic layers 10 1 and 10 2 .
  • a magnetic circuit is formed.
  • the radius of the eddy current I e can be controlled by the thickness of the magnetic layers 10 1 and 10 2 and the slit intervals SLP1 and SLP2 of the slits SL1 and SL2.
  • the slit interval SLP1 of the slit SL1 corresponds to the center pitch between the adjacent slits SL1
  • the slit interval SLP2 of the slit SL2 is set to the center pitch between the adjacent slits SL2.
  • the slit widths of the slits SL1 and SL2 are represented by ⁇ SL1 and ⁇ SL2.
  • the slit intervals SLP1 and SLP2 of the slits SL1 and SL2 and The radius of the eddy current I e can be controlled by the thickness of the magnetic layers 10 1 and 10 2 . Moreover, since there is no magnetic flux which passes a slit compared with the multilayer slit structure of the comparative example 3 shown in FIG. 3, magnetic resistance becomes small.
  • the radius of the eddy current generated by the magnetic flux can be controlled by the slit intervals SLP1 and SLP2 and the thickness of the magnetic layer. By reducing the eddy current radius, eddy current loss (the main component of AC resistance) can be suppressed.
  • the formation positions of the first slit SL1 and the second slit SL2 are arranged so as not to overlap between adjacent slits.
  • the amount of magnetic flux in the in-plane direction is determined by the slit intervals SLP1 and SLP2 of the slits SL1 and SL2 and the magnetic layers 10 1 and 10 2. It is controllable by the thickness of.
  • the amount of magnetic flux in the perpendicular direction is set to the thickness of the magnetic layers 10 1 and 10 2 and the slits SL 1 and SL 2. It can be controlled by the slit intervals SLP1 and SLP2.
  • the slit widths ⁇ SL1 and ⁇ SL2 of the slits SL1 and SL2 are equal to the thickness of the first insulating layer 12. It is set larger than this.
  • FIG. 9A A schematic planar pattern configuration of the magnetic structure 2 according to the modification of the first embodiment is expressed as shown in FIG. 9A, and is a schematic cross section taken along line 2A-2A in FIG. 9A.
  • the structure is represented as shown in FIG. 9B, and the schematic cross-sectional structure taken along line 3A-3A in FIG. 9A is represented as shown in FIG. 9C.
  • the magnetic structure 2 according to a modification of the first embodiment, as shown in FIG. 9 (a) ⁇ FIG 9 (c), the plurality of first magnetic layer 10 1, the first magnetic layer 10 1 a first slit SL1 that divides, first an insulation layer 12, second magnetic layer 10 2 that are disposed on the first insulating layer 12 disposed on the first slit SL1 and the first upper magnetic layer 10 1, the and a second slit SL2 that divides the second magnetic layer 10 2 into a plurality.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 have a parallel stripe pattern in plan view.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 intersect at a predetermined angle ⁇ in plan view.
  • the angle ⁇ is not less than 0 degrees and not more than 90 degrees.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 have stripe patterns that are parallel to each other and do not overlap in a plan view.
  • the magnetic structure 2 according to the modification of the first embodiment has an insulating layer 12 formed between the magnetic layers 10 1 and 10 2 , and magnetic layer 10 1 are separated from each other through the slit SL1, the magnetic layer 10 2 are separated from each other through the slit SL2.
  • the magnetic structure 2 according to the modification of the first embodiment has the function of the present embodiment in the portion where the first slit SL1 and the second slit SL2 overlap. Is not expressed, but does not overlap in other parts, so the functions of the embodiment are expressed. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the magnetic structure 2 according to the first embodiment is not limited to the stripe pattern described above, and the first magnetic layer 10 1 and the second magnetic layer 10 2 are rectangular patterns parallel to each other in plan view.
  • a parallel triangular pattern, a parallel hexagonal pattern, a parallel octagonal pattern, a parallel polygonal pattern, a parallel circular pattern, or a parallel elliptical pattern may be provided.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 may have a configuration that does not overlap with each other in plan view.
  • the first manufacturing method of the magnetic structure 2 according to the first embodiment is performed on the substrate 8 as shown in FIGS. forming a step of forming a first magnetic layer 10 1 above, forming an insulating layer 12 on a first magnetic layer 10 1, the first slit SL1 in the insulating layer 12 and the first magnetic layer 10 1 A step of filling the first slit SL1 with the buried layer 14, a step of forming the second magnetic layer 10 2 on the insulating layer 12 and the buried layer 14, and a second slit SL2 in the second magnetic layer 10 2 .
  • A First, as shown in FIG.
  • the magnetic layer 10 for example, preparing a silicon substrate 8, on the silicon substrate 8, to form the magnetic layer 10 1, for example made of a ferromagnetic material.
  • the thickness of the silicon substrate 8 is, for example, about 525 ⁇ m.
  • the magnetic layer 10 1, for example, is applicable and Co-Ta-Zr layer. Thickness of the magnetic layer 10 1 is, for example, about 2 [mu] m.
  • sputtering techniques chemical vapor deposition: like (CVD Chemical Vapor Deposition) technique can be used.
  • an insulating substrate made of SiO 2 may be applied instead of the silicon substrate 8.
  • the insulating layer 12 is formed on the magnetic layer 10 1.
  • the insulating layer 12 for example, a silicon oxide film can be applied.
  • a plasma CVD technique can be used.
  • the insulating layer 12 may be formed of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material. In particular, when the insulating layer 12 is formed of a ferromagnetic material, it is convenient because the magnetic resistance is reduced. Instead of the insulating layer 12, it may be formed of a semi-insulating semiconductor or a high-resistance semiconductor layer. (C) Next, as shown in FIG. 10 (c), the patterning step, the insulating layer 12 and the magnetic layer 10 1 is etched to form a slit SL1.
  • the width of the slit SL1 is, for example, about 10 ⁇ m.
  • an insulating layer or a magnetic material can be applied.
  • the insulating layer for example, a silicon oxide film, a polyimide resin, or the like can be applied.
  • the magnetic material may be a paramagnetic material or a diamagnetic material. Specifically, ferrite plating or ferrite paste can be used.
  • the buried layer 14 may be formed of a semiconductor. Further, a ferromagnetic material can be applied to the buried layer 14. The magnetic resistance can be reduced by using a ferromagnetic material.
  • a magnetic layer 10 2 for example made of a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 10 2 for example, is applicable and Co-Ta-Zr layer. Thickness of the magnetic layer 10 2 is, for example, about 2 [mu] m. In the formation of the magnetic layer 10 2, it can be used sputtering technique, and CVD techniques.
  • the magnetic layer 10 2 is etched to form a slit SL2.
  • the slit width of the slit SL2 is, for example, about 10 ⁇ m.
  • the slit SL2 may be filled with the buried layer 14 in the same manner as the slit SL1.
  • the second manufacturing method of the magnetic structure according to the first embodiment includes a step of forming a first magnetic layer on a substrate, Forming a first slit in the magnetic layer; forming an insulating layer on the first magnetic layer and the first slit; forming a second magnetic layer on the insulating layer; and forming a second slit on the second magnetic layer. Forming two slits.
  • FIG. 12 (a) First, as shown in FIG. 12 (a), for example, preparing a silicon substrate 8, on the silicon substrate 8, to form the magnetic layer 10 1, for example made of a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 10 1 for example, is applicable and Co-Ta-Zr layer.
  • the magnetic layer 10 1 can be used for sputtering technique, and CVD techniques.
  • an insulating substrate made of SiO 2 may be applied instead of the silicon substrate 8.
  • the magnetic layer 10 1 is etched to form a slit SL1.
  • the insulating layer 12 is formed on the magnetic layer 10 1 and the slit SL1.
  • a silicon oxide film can be applied.
  • a plasma CVD technique can be used.
  • the insulating layer 12 may be formed of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material.
  • the insulating layer 12 when the insulating layer 12 is formed of a ferromagnetic material, it is convenient because the magnetic resistance is reduced. Instead of the insulating layer 12, it may be formed of a semi-insulating semiconductor or a high-resistance semiconductor layer.
  • a magnetic layer 10 2 for example made of a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 10 2 for example, is applicable and Co-Ta-Zr layer.
  • it can be used sputtering technique, and CVD techniques.
  • the magnetic layer 10 2 is etched to form a slit SL2.
  • the slit SL2 may be filled with a buried layer.
  • the buried layer may be formed of a paramagnetic material or a diamagnetic material. Further, it may be formed of a semiconductor or an insulator. Further, a ferromagnetic material can be applied to the buried layer. The magnetic resistance can be reduced by using a ferromagnetic material.
  • the first embodiment it is possible to provide a magnetic structure capable of reducing magnetoresistance and eddy current loss.
  • FIG. 13A A schematic planar pattern configuration of the magnetic structure 2 according to the second embodiment is expressed as shown in FIG. 13A, and a schematic cross-sectional structure taken along line 4A-4A in FIG. It is expressed as shown in FIG.
  • the magnetic structure 2 according to the second embodiment, as shown in FIG. 13 (a) and 13 (b), first dividing the first magnetic layer 10 1, the first magnetic layer 10 1 in more a first slit SL1, a first insulating layer 12 1 disposed on the first slit SL1 and the first upper magnetic layer 10 1, second magnetic layer 10 2 disposed on a first insulating layer 12 1, second The second slit SL2 that divides the magnetic layer 10 2 into a plurality of parts, the second insulating layer 12 2 disposed on the second slit SL2 and the second magnetic layer 10 2 , and the second insulating layer 12 2 It comprises a third magnetic layer 10 3, and a third slit SL3 that divides the third magnetic layer into a plurality.
  • the magnetic layer in the magnetic structure 2 has a three-layer structure and is multilayered.
  • the cross-sectional area of the magnetic structure 2 can be substantially increased, so that the magnetoresistance R m can be reduced.
  • the volume of the magnetic structure 2 can be substantially increased by forming the multilayer structure, the magnetic energy that can be stored increases.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 have a lattice pattern parallel to each other in plan view, and the second slit SL2 and the third slit SL3 In a plan view, they may have lattice patterns parallel to each other.
  • the first slit SL1 and the third slit SL3 have a lattice pattern that overlaps with each other in plan view
  • the second slit SL2 and the third slit SL3. May have a lattice pattern parallel to each other in plan view.
  • an insulating layer 12 1 is formed between the magnetic layers 10 1 and 10 2 , and the magnetic layer 10
  • An insulating layer 12 2 is formed between 2 and 10 3, and the magnetic layer 10 1 is divided into each other through the slit SL1, the magnetic layer 10 2 is divided into each other through the slit SL2, and the magnetic layer 10 3 forms the slit SL3.
  • the magnetic layer 10 1 is divided into each other through the slit SL1
  • the magnetic layer 10 2 is divided into each other through the slit SL2
  • the magnetic layer 10 3 forms the slit SL3.
  • the magnetic layers 10 1 , 10 2, and 10 3 may be formed of a ferromagnetic material.
  • the insulating layers 12 1 and 12 2 may be made of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material. In particular, when the insulating layers 12 1 and 12 2 are formed of a ferromagnetic material, it is convenient because the magnetoresistance is reduced. Instead of the insulating layers 12 1 and 12 2 2, a semi-insulating semiconductor or a high-resistance semiconductor layer may be used.
  • the slits SL1, SL2, and SL3 may be formed by being filled with a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material.
  • the magnetic resistance can be reduced by using a ferromagnetic material.
  • the slits SL1, SL2, and SL3 may be formed by being filled with a semiconductor or an insulator.
  • the magnetic structure 2 when the magnetic flux ⁇ is applied horizontally to the inner direction of the magnetic layer, the three-layer structure overlapped as in the two-layer structure of FIG. A magnetic circuit is formed along the magnetic layers 10 1 , 10 2, and 10 3 . Since there is no gap due to the slit SL, the magnetic resistance is reduced. Further, the radius of the eddy current Ie can be controlled by the thickness of the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 and the slit intervals SLP1, SLP2, SLP3 of the slits SL1, SL2, SL3.
  • the slit intervals SLP1 and SLP2 are as shown in FIG. Further, since the slit interval SLP3 is the same, the illustration is omitted.
  • the slit SL1 is also formed in the three-layer structure as in the two-layer structure of FIG. 8B.
  • the radius of the eddy current Ie can be controlled by the slit spacings SLP1, SLP2, SLP3 of SL2 and SL3 and the thickness of the magnetic layers 10 1 , 10 2, and 10 3 . Further, since there is no magnetic flux passing through the slit, the magnetic resistance is reduced as compared with the multilayer slit structure.
  • the amount of magnetic flux in the in-plane direction is the thickness of the slit intervals SLP1, SLP2, and SLP3 of the slits SL1, SL2, and SL3 and the magnetic layers 10 1 , 10 2, and 10 3 . It can be controlled by.
  • the amount of magnetic flux in the direction perpendicular to the plane is also the thickness of the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 and the slit spacings SLP 1, SLP 2 of the slits SL 1, SL 2 , SL 3 -It can be controlled by SLP3.
  • the slit width ⁇ SL1 ⁇ ⁇ SL2 the first slit SL1 and the second slit SL2 is greater than the first thickness of the insulating layer 12 1
  • the second slit SL2 and the slit width ⁇ SL2 ⁇ ⁇ SL3 third slit SL3 is set to be larger than the thickness of the second insulating layer 12 2.
  • the slit widths ⁇ SL1 and ⁇ SL2 are as shown in FIG. Further, since the slit width ⁇ SL3 is the same, the illustration is omitted.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 have a stripe pattern that is parallel and intersects with each other at a predetermined angle ⁇ in plan view
  • the second slit SL2 The third slit SL3 may have a stripe pattern that is parallel and intersects with each other at a predetermined angle ⁇ in plan view.
  • the angle ⁇ is not less than 0 degrees and not more than 90 degrees.
  • the relationship between the slits includes stripe patterns that are parallel to each other and do not overlap in a plan view.
  • the first slit SL1 and the third slit SL3 have a stripe pattern that overlaps with each other in plan view, and the second slit SL2 and the third slit SL3 are planar.
  • stripe patterns that are parallel and intersect each other at a predetermined angle ⁇ may be provided.
  • the angle ⁇ is not less than 0 degrees and not more than 90 degrees.
  • the second slit SL2 and the third slit SL3 have stripe patterns that are parallel to each other and do not overlap in plan view.
  • the first magnetic layer 10 1 , the second magnetic layer 10 2, and the third magnetic layer 10 3 are not limited to the lattice pattern described above.
  • any of a rectangular pattern parallel to each other, a triangular pattern parallel to each other, a hexagonal pattern parallel to each other, an octagonal pattern parallel to each other, a polygonal pattern parallel to each other, a circular pattern parallel to each other, or an elliptical pattern parallel to each other You may have.
  • the first slit SL1 and the second slit SL2 and the second slit SL2 and the third slit SL2 may have a configuration that does not overlap with each other in plan view.
  • the second embodiment it is possible to provide a magnetic structure capable of reducing magnetoresistance and eddy current loss.
  • the magnetic structure 2 according to the third embodiment, as shown in FIG. 14, a first slit SL1 that divides the first magnetic layer 10 1, the first magnetic layer 10 1 into a plurality of first slit SL1
  • the first insulating layer 12 1 disposed on the first magnetic layer 10 1 , the second magnetic layer 10 2 disposed on the first insulating layer 12 1 , and the second magnetic layer 10 2 are divided into a plurality of parts.
  • the magnetic structure 2 the first magnetic layer 10 1, a first slit SL1 for dividing the first magnetic layer 10 1 into a plurality of first slit SL1 and the first magnetic layer A first insulating layer 12 1 disposed on 10 1 , a second magnetic layer 10 2 disposed on the first insulating layer 12 1 , and a second slit SL2 that divides the second magnetic layer 10 2 into a plurality of portions And a configuration in which a plurality of stacked structures including the second slit SL2 and the second insulating layer 12 2 disposed on the second magnetic layer 10 2 are stacked.
  • the magnetic layer in the magnetic structure 2 is multilayered.
  • the cross-sectional area of the magnetic structure 2 can be substantially increased, so that the magnetoresistance R m can be reduced.
  • the volume of the magnetic structure 2 can be substantially increased by forming the multilayer structure, the magnetic energy that can be stored increases.
  • the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 ,..., 10 n + 1 may be formed of a ferromagnetic material.
  • the insulating layers 12 1 , 12 2 ,..., 12 n may be made of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material.
  • a semi-insulating semiconductor or a high-resistance semiconductor layer may be used instead of the insulating layers 12 1 , 12 2 ,..., 12 n .
  • the slits SL1, SL2, SL3,..., SLn + 1 may be formed by being filled with a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material.
  • the magnetic resistance can be reduced by using a ferromagnetic material.
  • the slits SL1, SL2, SL3,..., SLn + 1 may be formed by being filled with a semiconductor or an insulator.
  • the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 In the magnetic structure 2 according to the third embodiment, the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 ,. A magnetic circuit is formed along n + 1 . Since there is no gap due to the slit SL, the magnetic resistance is reduced. Further, the radius of the eddy current Ie is determined based on the thickness of the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 ,... 10 n + 1 and the slit intervals SLP1, SLP2, SLP3, and SLn + 1. .... Controllable with SLPn + 1.
  • the slit intervals SLP1 and SLP2 of the slits SL1, SL2, SL3,. .. SLPn + 1 and the magnetic layers 10 1 , 10 2 , 10 3 ,..., 10 n + 1 can control the radius of the eddy current I e . Further, since there is no magnetic flux passing through the slit, the magnetic resistance is reduced as compared with the multilayer slit structure.
  • the amount of magnetic flux in the perpendicular direction is determined by the thickness of the insulating layers 12 1 , 12 2 ,... 12 n and the slits SL1, SL2, SL3,. .. SLPn + 1 can be controlled by the slit intervals SLP1, SLP2, SLP3,.
  • a magnetic structure capable of reducing magnetoresistance and eddy current loss can be provided.
  • the inductance element 4B according to Comparative Example 4 includes an inductance coil 16, a magnetic layer 10U disposed on the surface of the inductance coil 16, and the back surface of the inductance coil 16. And a magnetic layer 10 ⁇ / b> D disposed on the surface.
  • the magnetic layers 10 ⁇ / b> D and 10 ⁇ / b> U have a single-layer structure as in Comparative Example 1 of FIGS. 1 and 4.
  • the inductance coil 16 is formed by a metal wiring layer 22 formed in the magnetic metal substrate 20.
  • the magnetic layer 10U is disposed on the surface of the inductance coil 16 via the insulating layer 24, and the magnetic layer 10D is disposed on the back surface of the inductance coil 16 via the insulating layer 24.
  • the inductance coil 16 should be indicated by a broken line, but is illustrated by a solid line for easy viewing of the arrangement of the inductance coil 16 on the magnetic layer 10D.
  • the eddy current radius of the eddy current I e is that of the magnetic layers 10D and 10U.
  • the eddy current loss Pe is relatively large depending on the size.
  • the magnetoresistance R m is a single magnetism layer 10D ⁇ 10 U, relatively small.
  • the inductance element 4B according to the comparative example 4 has a relatively large eddy current loss in the magnetic layers 10D and 10U, the AC resistance RAC is also large.
  • FIG. 16A A schematic planar pattern configuration of the inductance element 4 according to the fourth embodiment is expressed as shown in FIG. 16A, and a schematic cross-sectional structure taken along line 6A-6A in FIG. 16 (b).
  • the inductance element 4 includes an inductance coil 16, a magnetic structure 2U arranged on the surface of the inductance coil 16, and an inductance. And a magnetic layer 10 ⁇ / b> D disposed on the back surface of the coil 16.
  • the magnetic structure 2U has a configuration in which three-layer structures of magnetic layers 10 1 U ⁇ 10 2 U ⁇ 10 3 U are laminated. That is, the magnetic structure 2U corresponds to the magnetic structure 2 according to the second embodiment.
  • the magnetic layer 10D has a single layer structure as in the comparative example 4 of FIG.
  • the inductance coil 16 is formed by a metal wiring layer 22 formed in the magnetic metal substrate 20.
  • the widths of the slits SL1, SL2, and SL3 are about 10 ⁇ m.
  • the thickness of the insulating layer is about 1 ⁇ m.
  • the thickness of each magnetic layer 10 1 U ⁇ 10 2 U ⁇ 10 3 U is about 2 ⁇ m, and the thickness of the magnetic metal substrate 20 is about 60 ⁇ m.
  • the magnetic flux passes through a portion having a small gap, so that the magnetoresistance R m is reduced. Can do.
  • the inductance element 4 according to the fourth embodiment when the magnetic flux is parallel to the plane of the magnetic layer, the eddy current radius is controlled by the slit interval and the thickness of the magnetic layer. Even in the case of being perpendicular to the plane of the magnetic layer, it can be controlled by the thickness of the magnetic layer and the slit interval. For this reason, since the inductance element 4 according to the fourth embodiment includes the magnetic structure having a multilayer structure, the eddy current radius can be reduced, and as a result, the eddy current loss can be reduced.
  • relatively reluctance R m is small and relatively eddy current loss P e is small magnetic circuit Is formed.
  • the inductance element 4 according to the fourth embodiment can reduce the eddy current radius of the magnetic structure 2U as shown in FIGS. 16A and 16B, the eddy current loss can be reduced. it can.
  • the inductance element 4 according to the fourth embodiment includes a magnetic structure 2U capable of reducing the magnetic resistance and eddy current loss on the inductance coil 16. Therefore, compared to the inductance element 4B according to the comparative example 4, the eddy current loss is relatively reduced, and the AC resistance RAC can be reduced.
  • the magnetic layer 10 1 close to the inductor 16 is relatively narrower the slit interval SLP1 of the magnetic layer 10 first slit SL1 since the magnetic flux ⁇ is relatively large and, according away from inductor 16, the magnetic flux ⁇ may be relatively wider slit spacing SLP2 of the magnetic layer 10 and second slit SL2 from becoming relatively small.
  • the magnetic layer 10 2 the magnetic flux density is small and the eddy current is small as compared with the magnetic layer 10 1 . For this reason, it is not necessary to set the slit interval SLP2 as finely as the slit interval SLP1.
  • the magnetic layer 10 3 may have a single-layer structure without forming the slit SL3 and may be configured to suppress a leakage magnetic field to the outside.
  • FIG. 17A A schematic plane pattern configuration of the inductance element 4 according to the first modification of the fourth embodiment is expressed as shown in FIG. 17A, and is a schematic cross section taken along line 7A-7A in FIG. The structure is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4 includes an inductance coil 16 and a magnetic structure disposed on the surface of the inductance coil 16. 2U and a magnetic structure 2D disposed on the back surface of the inductance coil 16.
  • the magnetic structure 2U has a configuration in which a three-layer structure of magnetic layers 10 1 U, 10 2 U, and 10 3 U is laminated, and the magnetic structure 2D includes the magnetic layers 10 1 D, 10 2 D, and It has a configuration in which 10 3 D three-layer structures are stacked. That is, the magnetic structures 2U and 2D correspond to the magnetic structure 2 according to the second embodiment.
  • An insulating layer is formed between the magnetic layers 10 1 U and 10 2 U, an insulating layer is formed between the magnetic layers 10 2 U and 10 3 U, and the magnetic layer 10 1 U is separated from each other through the slit SL1 and is magnetic.
  • the layer 10 2 U is divided from each other through the slit SL2, and the magnetic layer 10 3 U is divided from each other through the slit SL3.
  • the slit SL1 and the slit SL3 are provided with a lattice pattern overlapping each other in plan view, and the slit SL2 and the slit SL3 are parallel to each other in plan view. A pattern is provided.
  • the inductance coil 16 is formed by a metal wiring layer 22 formed in the magnetic metal substrate 20.
  • the slit widths ⁇ SL1, ⁇ SL2, and ⁇ SL3 of the slits SL1, SL2, and SL3 are about 10 ⁇ m.
  • the thickness of the insulating layer is about 1 ⁇ m.
  • the thickness of each magnetic layer 10 1 U ⁇ 10 2 U ⁇ 10 3 U ⁇ 10 1 D ⁇ 10 2 D ⁇ 10 3 D is about 2 ⁇ m, and the thickness of the magnetic metal substrate 20 is about 60 ⁇ m. is there.
  • the magnetic flux passes through a small gap portion. reduction of the resistance R m can be achieved.
  • the eddy current radius is controlled by the slit interval and the magnetic layer thickness when the magnetic flux is parallel to the plane of the magnetic layer. Even when the magnetic flux is perpendicular to the plane of the magnetic layer, it can be controlled by the thickness of the magnetic layer and the slit interval. For this reason, since the inductance element 4 according to the first modification of the fourth embodiment includes the magnetic structure having a multilayer structure, the eddy current radius can be reduced, and as a result, the eddy current loss can be reduced. .
  • the magnetic resistance R m is relatively small, and the eddy current loss P e is relatively small.
  • a small magnetic circuit is formed.
  • the inductance element 4 according to the first modification of the fourth embodiment can reduce the eddy current radius of the magnetic structures 2U and 2D as shown in FIGS. Loss can be reduced.
  • the magnetic flux in the in-plane direction of the magnetic layer can be controlled by the slit interval of the magnetic structures 2U and 2D and the film thickness of each magnetic layer.
  • the magnetic flux in the direction perpendicular to the magnetic layer is also the film thickness of each magnetic layer. Further, it can be controlled by the slit interval of the magnetic structures 2U and 2D.
  • the inductance element 4 according to the first modification of the fourth embodiment includes magnetic structures 2U and 2D that can reduce magnetoresistance and eddy current loss. Is provided above and below the inductance coil 16, the eddy current loss is further reduced and the AC resistance R AC can be further reduced as compared with the inductance element 4 according to the fourth embodiment.
  • the magnetic layer 10 1 close to the inductance coil 16 the magnetic flux ⁇ is the slit spacing SLP1 of the magnetic layer 10 first slit SL1 since relatively large relatively narrow form, according away from inductor 16, the magnetic flux ⁇ may be relatively wider slit spacing SLP2 of the magnetic layer 10 and second slit SL2 from becoming relatively small.
  • the magnetic flux density is small and the eddy current is small as compared with the magnetic layer 10 1 . For this reason, it is not necessary to set the slit interval SLP2 as finely as the slit interval SLP1.
  • the magnetic layer 10 3 may have a single-layer structure without forming the slit SL3 and may be configured to suppress a leakage magnetic field to the outside.
  • the inductance element is represented by a series circuit configuration of an inherent inductance L and an AC resistance R AC having frequency characteristics.
  • the AC resistance R AC shows an increasing tendency as the inductance L increases.
  • WS corresponds to the case where the inductance element has a slit structure, that is, corresponds to the fourth embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 15 corresponds to the comparative example 4 shown in FIG. 15.
  • the AC resistance R AC shows an increasing tendency as the inductance L increases, the increasing tendency is suppressed as compared with the comparative example 4 in the inductance element according to the fourth embodiment or the modification thereof. That is, the AC resistance R AC can be reduced by providing the slit structure.
  • the experimental results are as shown in FIG.
  • the relationship between the inductance L and the magnetic field H is schematically expressed as shown in FIG. 19A, and the relationship between the magnetic flux density B and the magnetic field H is schematically shown in FIG. 19B. It is expressed in The magnetic field H is proportional to the current through the inductance element.
  • the relationship between the inductance L and the magnetic field H is ideally a constant value L 0 with respect to the increase of the current, that is, the magnetic field H, as indicated by a broken line, but in practice, it is shown in FIG. as shows the decreasing trend as shown by L d exceeds field H 1 threshold. This is because, as shown in FIG.
  • the gradients of the magnetic flux density B and the magnetic field H are reduced when the threshold magnetic field H 1 is exceeded, and as a result, the inductance L is also reduced.
  • the saturation magnetic flux density B s and the gradient of the magnetic field H indicate the magnetic permeability ⁇ .
  • Eddy current loss is a phenomenon in which a current flows in a sample according to the law of electromagnetic induction in accordance with the magnetization change, and the magnetization change is therefore braked.
  • the eddy current loss Pe is given by assuming that the cylinder radius is r 0 , the resistivity is ⁇ , the conduction current is I, and the change with time is dI / dt.
  • P e r 0 2 / (8 ⁇ ) ⁇ (dI / dt) 2 (6) Is established. From (6), a cylinder radius by reducing the r 0, it is possible to suppress the eddy current loss P e.
  • Modification 2 A schematic planar pattern configuration of the inductance element 4 according to the second modification of the fourth embodiment is expressed as shown in FIG. 22A, and is a schematic cross section taken along line 8A-8A in FIG. The structure is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4 includes an inductance coil 16 and a magnetic structure disposed on the surface of the inductance coil 16. 2U and a magnetic structure 2D disposed on the back surface of the inductance coil 16.
  • the magnetic structure 2U has a configuration in which a three-layer structure of magnetic layers 10 1 U, 10 2 U, and 10 3 U is laminated, and the magnetic structure 2D includes the magnetic layers 10 1 D, 10 2 D, and It has a configuration in which 10 3 D three-layer structures are stacked.
  • the magnetic structures 2U and 2D correspond to the magnetic structure 2 according to the second embodiment.
  • An insulating layer 12 1 is formed between the magnetic layers 10 1 U and 10 2 U, an insulating layer 12 2 is formed between the magnetic layers 10 2 U and 10 3 U, and the magnetic layers 10 1 U are mutually connected via the slit SL1.
  • the magnetic layer 10 2 U is divided from each other through the slit SL2, and the magnetic layer 10 3 U is divided from each other through the slit SL3.
  • the slit SL1 and the slit SL3 are provided with a lattice pattern overlapping each other in plan view, and the slit SL2 and the slit SL3 are parallel to each other in plan view. A pattern is provided.
  • the widths of the slits SL1, SL2, and SL3 are about 10 ⁇ m.
  • the film thickness of the insulating layers 12 1 and 12 2 is about 1 ⁇ m.
  • the thickness of each magnetic layer 10 1 U ⁇ 10 2 U ⁇ 10 3 U ⁇ 10 1 D ⁇ 10 2 D ⁇ 10 3 D is about 2 ⁇ m, and the thickness of the magnetic metal substrate 20 is about 60 ⁇ m. is there.
  • the slit width by setting wider than the thickness of the insulating layer, the magnetic flux to pass a small portion of the gap, reducing the magnetic resistance R m Can be achieved.
  • the eddy current radius is controlled by the thickness of the magnetic layer and the slit interval when the magnetic flux is parallel to the plane of the magnetic layer. Even when the magnetic flux is perpendicular to the plane of the magnetic layer, it can be controlled by the slit interval and the thickness of the magnetic layer. Therefore, in the inductance element 4 according to the second modification of the fourth embodiment, since with a magnetic structure of the multilayer structure to reduce eddy current radius, the eddy current loss P e can be reduced as a result It is.
  • the inductance element 4 according to the second modification of the fourth embodiment is the same as the inductance element 4 according to the first modification of the fourth embodiment in that the magnetic structures 2U and 2D have a lattice pattern. .
  • the arrangement structure of the lattice pattern of the magnetic structures 2U and 2D is different from the first modification of the fourth embodiment. Yes.
  • Other configurations are the same as those of the first modification of the fourth embodiment.
  • the inductance element 4 according to the second modification of the fourth embodiment includes a magnetic structure that can reduce magnetoresistance and eddy current loss as an inductance coil. Since 16 are provided above and below, the eddy current loss can be further reduced and the AC resistance R AC can be further reduced as compared with the inductance element 4 according to the fourth embodiment.
  • the search coil 40 is mounted on the magnetic layer in which the slits SL are formed in various shapes, and impedance measurement is performed. went.
  • FIG. 23 (a) Schematic plane pattern configuration of the experimental system arranged search coil 40 on the magnetic layer 10 3 having the slit SL is expressed as shown in FIG. 23 (a), schematic bird's-eye view structure of the search coil 40 is schematically Is represented as shown in FIG.
  • a schematic cross-sectional structure taken along the line 9A-9A in FIG. 23A is represented as shown in FIG.
  • the short side direction of the magnetic layer is the X axis direction
  • the long side direction is the Y axis direction
  • the short side direction of the search coil device is the D X axis direction
  • the long side direction is the D Y axis. The direction.
  • the search coil 40 and the magnetic structure 2 form a closed magnetic circuit (closed magnetic circuit) as shown by a broken line.
  • the resistance R AC can be evaluated.
  • the search coil 40 is disposed on a search coil substrate 42 and connected to the search coil electrode terminals 38 1 and 38 2 .
  • the search coil 40 is arranged on the magnetic layer having the slit SL so that the coil surface of the search coil 40 faces the magnetic layer surface. Therefore, the search coil electrode terminals 38 1 and 38 2 can be taken out from above.
  • the magnetic structure is arranged on the magnetic layer substrate 50.
  • the magnetic structure has the same structure as the magnetic structure 2 (FIG. 12) according to the second embodiment.
  • the slit width of the slit SL is represented by ⁇ SL
  • the slit interval in the X-axis direction is represented by W X
  • the slit interval in the Y-axis direction is represented by W Y.
  • a narrower slit width ⁇ SL of the slit SL is desirable because the magnetic resistance R m decreases.
  • a longer slit interval W X ⁇ W Y of the slit SL is desirable because the magnetic resistance R m decreases.
  • the experimental conditions of the experimental system in which the search coil 40 is arranged on the magnetic layer having the slit SL are expressed as shown in FIG. 26A, and the explanation of the angle ⁇ 2 of the D X axis of the search coil with respect to the X axis is It is expressed as shown in FIG.
  • the description of the slit width ⁇ SL and the slit interval (slit pitch) SLP of the slit SL formed in the magnetic layer 10 is expressed as shown in FIG.
  • the experimental conditions in which FIG. 26A is expanded using the orthogonal table and compressed in nine ways are expressed as shown in FIG.
  • No. 1 shows that the slit interval SLP is in the (D X ⁇ D Y ) direction under the condition that the angle ⁇ 2 is 90 ° and the slit width ⁇ SL is 2 ⁇ m, as shown in FIG. This corresponds to dividing the magnetic layer into a size of / 8) ⁇ (DL / 8).
  • No. 2 is a condition where the angle ⁇ 2 is 45 ° and the slit width ⁇ SL is 6 ⁇ m, and the slit interval SLP is in the (D X ⁇ D Y ) direction, as shown in FIG. 25, (DS / 4) ⁇ (DL / This corresponds to dividing the magnetic layer into the size of 4).
  • FIG. 3 is a condition where the angle ⁇ 2 is 0 ° and the slit width ⁇ SL is 10 ⁇ m, and the slit interval SLP is in the (D X ⁇ D Y ) direction, as shown in FIG. 25, (DS / 2) ⁇ (DL / This corresponds to dividing the magnetic layer into the size of 2). Since the same applies to FIG. 27, the duplicate description is omitted.
  • the angle ⁇ 2 between the search coil and the magnetic layer of 90 ° corresponds to an arrangement relationship in which the short side axis X of the search coil and the short side axis D X of the magnetic layer are perpendicular.
  • the angle ⁇ 2 between the search coil and the magnetic layer of 45 ° corresponds to an arrangement relationship in which the short side axis X of the search coil and the short side axis D X of the magnetic layer have an angle of 45 °.
  • An angle ⁇ 2 between the search coil and the magnetic layer of 0 ° corresponds to an arrangement relationship in which the short side axis X of the search coil and the short side axis D X of the magnetic layer are parallel.
  • FIG. No. 1 is a pair in which the number of magnetic layers is one.
  • No. 2 is a pair in which the number of magnetic layers is two.
  • 3 includes a pair in which the number of magnetic layers is three.
  • FIG. 1-No. No. 3 is a pair in which the number of magnetic layers is one.
  • 4 to No. No. 6 is a pair in which the number of magnetic layers is two.
  • 7-No. 9 includes a pair of three magnetic layers.
  • the slit widths 2 ⁇ m, 6 ⁇ m, and 10 ⁇ m correspond to the conditions that the slit width ⁇ SL of the slit SL is 2 ⁇ m, 6 ⁇ m, and 10 ⁇ m.
  • the thickness of each magnetic layer is 2 ⁇ m.
  • the experimental result of the relationship between the resistance increase amount R 6 MHz -R 100 kHz of the AC resistance R AC and the inductance L is expressed as shown in FIG.
  • WS corresponds to the slit structure
  • experimental data corresponding to the experimental conditions of FIGS. 26 (a) and 27 are indicated by white circle plots and broken lines.
  • the AC resistance R AC of the resistance increase R 6MHz -R 100kHz is the difference AC resistance R AC at a frequency of 6MHz and 100kHz.
  • WOS corresponds to a structure without slits
  • the magnetic layer has a single layer structure, and the thickness of the magnetic layer is changed to 0.25 ⁇ m, 2 ⁇ m, 4 ⁇ m, 6 ⁇ m, 8 ⁇ m, 10 ⁇ m, and 14 ⁇ m. Data are shown as black circle plots and solid lines.
  • the resistance increase amount R 6 MHz -R 100 kHz of the AC resistance R AC shows an increasing tendency as the inductance L increases, but the fourth embodiment in which the magnetic layer has a slit structure or a modification thereof.
  • an increase tendency is suppressed as compared with Comparative Example 4 in which the magnetic layer has a single layer structure. That is, by providing the slit structure, the resistance increase amount of the AC resistance R AC can be reduced. Therefore, the AC resistance R AC can be reduced by providing the magnetic layer with a slit structure.
  • FIG. 29A a schematic bird's-eye view configuration is represented as shown in FIG. 29A, and a schematic cross-sectional structure taken along line 10A-10A in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • the device size of the inductance element is 1.9 mm ⁇ 1.1 mm, and the thickness of the magnetic layer having a single layer structure is 6 ⁇ m.
  • a schematic bird's-eye view configuration is represented as shown in FIG. 30 (a), and a schematic cross-sectional structure taken along line 11A-11A in FIG. This is expressed as shown in FIG.
  • the device size of the inductance element is 1.9 mm ⁇ 1.1 mm
  • the magnetic layers 10 1 U ⁇ 10 2 U ⁇ 10 3 U and 10 1 D ⁇ 10 2 D ⁇ 10 have a three-layer structure.
  • the thickness of 3 D are each 2 [mu] m.
  • the film thickness of the insulating layer 12 between the magnetic layers is 1 ⁇ m
  • the slit widths ⁇ SL1, ⁇ SL2, and ⁇ SL3 are each 10 ⁇ m.
  • the experimental result of the frequency characteristic of the inductance L of the inductance element according to the fourth embodiment and the inductance element according to Comparative Example 4 is expressed as shown in FIG. 31, and the experimental result of the frequency characteristic of the AC resistance R AC is shown in FIG. It is expressed as shown in 31 and 32, WS corresponds to the slit structure of the fourth embodiment shown in FIG. 30, and WOS corresponds to the slitless structure of Comparative Example 4 shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the inductance L a flat frequency characteristic is obtained in a wide frequency band as shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the AC resistance R AC can suppress an increase in AC resistance on the high frequency side as shown in FIG. That is, the magnetic structure having the slit structure can improve the high frequency characteristics of the inductance L and can suppress an increase in AC resistance. As a result, the inductance element according to the fourth embodiment can reduce AC loss.
  • FIGS. 33 (a) to 33 (e) A schematic cross-sectional structure for explaining one step of the method of manufacturing the inductance coil 16 applicable to the inductance element 4 according to the fourth embodiment is as shown in FIGS. 33 (a) to 33 (e). expressed.
  • FIGS. 33 (a) to 33 (e) A schematic cross-sectional structure for explaining one step of the method of manufacturing the inductance coil 16 applicable to the inductance element 4 according to the fourth embodiment is as shown in FIGS. 33 (a) to 33 (e). expressed.
  • FIGS. 34 (a) to 34 (d) Examples in which the groove portion 15 is formed are represented as shown in FIGS. 34 (a) to 34 (d), respectively.
  • PC permalloy (NiFeMoCu) can be applied to the magnetic metal film.
  • the insulating layer 25 is formed.
  • the groove 15 can be formed by, for example, wet etching (using an etching solution containing phosphoric acid), laser processing, or press processing after resist patterning.
  • SiO 2 can be applied as the insulating layer 25, for example.
  • a sputtering technique, a CVD technique, or the like can be used.
  • the magnetic metal substrate 20 and the metal wiring layer 22 can be electrically insulated.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the magnetic metal substrate 20 on the back surface is etched and thinned.
  • wet etching technology, CMP technology, or the like can be applied to the back surface etching.
  • the excess metal wiring layer 22 on the back surface can be removed.
  • the inductance coil 16 applicable to the inductance element 4 according to the fourth embodiment is completed through the above steps.
  • FIG. 1 a schematic bird's-eye view showing a state in which the groove 15 is formed in the magnetic metal substrate 20 is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 1 A schematic bird's-eye view showing a state in which the metal wiring layer 22 and the inductance coil terminal electrode 23 are formed in the groove portion 15 is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 36B shows a schematic planar pattern configuration in which the metal wiring layer 22 and the inductance coil terminal electrode 23 are arranged in the circular groove portion 15 shown in FIG. 36A. It is expressed in
  • FIG. 36C A schematic planar pattern configuration in which the electrodes 23 are arranged is expressed as shown in FIG. 36C, and a schematic arrangement in which the metal wiring layer 22 and the inductance coil terminal electrode 23 are arranged in two opposing triangular grooves 15 is shown.
  • the planar pattern configuration is expressed as shown in FIG.
  • the metal wiring layer 22 is thus provided with a coil shape, which is rectangular, circular, octagonal, or triangular. Any one of the plane patterns may be provided.
  • the coil shape may have a polygonal shape or an arbitrary plane pattern.
  • FIG. 37 shows an example of a DC-DC step-down converter.
  • the DC-DC step-down converter to which the inductance element 4 according to the fourth embodiment is applied includes a DC input voltage V I , a MOSFET Q, a diode D, a capacitor C, and an inductor L.
  • the inductance element 4 according to the fourth embodiment is applied to the inductor L.
  • the energy stored in the inductor L is switched from the DC input voltage V I by the switching operation of the MOSFET Q, and the DC output voltage V O stepped down from the DC input voltage V I is switched. Can be obtained from both ends of the capacitor C.
  • the application example of the inductance element 4 according to the fourth embodiment is not limited to the above-described DC-DC step-down converter, but is used for a DC-DC step-up converter, a choke coil application for noise removal, and the like. Is also applicable.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional structure of an inductor (EI core) 300 to which the magnetic structure 240 according to the fourth embodiment is applied, and the first configuration example is represented as shown in FIG.
  • the configuration example of FIG. 38 is expressed as shown in FIG. 38B, the third configuration example is expressed as shown in FIG. 38C, and the fourth configuration example is expressed as shown in FIG. 38D. Is done.
  • An inductor (EI core) 300 to which the magnetic structure 240 according to the fourth embodiment is applied includes a core 200 and windings disposed on the core 200, as shown in FIGS. 38 (a) to 38 (d).
  • a wire coil 220 and a magnetic structure 240 are provided, and the magnetic structure 240 can be magnetically coupled to the core 200.
  • the magnetic structure 240 As the magnetic structure 240, as shown in FIGS. 38 (a) to 38 (d), the magnetic structure according to the second embodiment having a three-layer structure is applied.
  • the magnetic structure 240 according to the first or third embodiment can also be applied to the magnetic structure 240.
  • As the core 200 a ferrite or metal magnetic material can be used.
  • An Fe—Si based silicon rigid plate reactor or the like may be applied.
  • inductor (EI core) 300 to which the magnetic structure 240 according to the fourth embodiment is applied a magnetic circuit with small magnetoresistance and eddy current loss is applied to the inductor, so that the entire inductor (EI core) can be obtained. Magnetic resistance and eddy current loss can be reduced. Also, leakage magnetic flux can be suppressed.
  • (Trance) 39 is a schematic cross-sectional structure of a transformer 300 to which the magnetic structure 240 according to the fourth embodiment is applied, and the first configuration example is arranged in the core 200 and the core 200 as shown in FIG.
  • the primary side coil L1, the secondary side coil L2 disposed on the core 200, and the magnetic structure 240 are provided.
  • the magnetic structure 240 can be magnetically coupled to the core 200.
  • FIG. 39B is a schematic cross-sectional structure of a transformer 300 to which the magnetic structures 240 1 and 240 2 according to the fourth embodiment are applied, and a second configuration example includes a core 200 and a core as shown in FIG. a primary coil L1 placed in 200, the secondary coil L2 disposed in the core 200, and a magnetic structure 240 1-240 2, the magnetic structure 240 1 - 240 2 includes a core 200 Magnetic coupling is possible.
  • the magnetic structure according to the second embodiment having a three-layer structure is applied.
  • the magnetic structure 240, 240 1, 240 2, the magnetic structure according to the first or third embodiment can also be applied.
  • a ferrite or metal magnetic material can be used.
  • An Fe—Si based silicon rigid plate reactor or the like may be applied.
  • the magnetic resistance and eddy current loss of the entire transformer are reduced by applying a magnetic circuit with small magnetoresistance and eddy current loss to the transformer 300. Can be realized. Also, leakage magnetic flux can be suppressed.
  • a schematic cross-sectional structure of an electromagnetic shielding structure 400 to which the magnetic structure 240 according to the fourth embodiment is applied includes an electromagnetic shielding target object 250 and a hollow portion surrounding the electromagnetic shielding target object 250. 260 and a magnetic structure 240, and the magnetic structure 240 surrounds the electromagnetic shielding target object 250 through the cavity 260.
  • the electromagnetic shielding target object 250 is an object that does not want to give an electromagnetic field (E, H) such as a sensor component.
  • the electromagnetic shielding structure 400 is applied by applying a magnetic circuit with small magnetic resistance and eddy current loss to the electromagnetic shielding structure 400.
  • the overall magnetic resistance and eddy current loss can be reduced. Also, leakage magnetic flux can be suppressed.
  • the magnetic structure capable of reducing the magnetoresistance and eddy current loss and the above magnetic structure are applied, the AC resistance is reduced, and the high frequency An inductance element having excellent characteristics can be provided.
  • FIG. 41A is a detailed configuration of the inductance element 4B according to the fourth embodiment, and a schematic bird's-eye view configuration is represented as shown in FIG. 41A, and is a schematic diagram taken along the line 12A-12A in FIG. A typical cross-sectional structure is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4B includes an inductance coil 160, a magnetic structure 2U disposed on the surface of the inductance coil 160, and an inductance.
  • a magnetic structure 2D disposed on the back surface of the coil 160.
  • the magnetic structure 2U has a configuration in which a three-layer structure of magnetic layers 10 1 U, 10 2 U, and 10 3 U is laminated, and the magnetic structure 2D includes the magnetic layers 10 1 D, 10 2 D, and It has a configuration in which 10 3 D three-layer structures are stacked.
  • An insulating layer 122 1 is formed between the magnetic layers 10 1 U and 10 2 U, an insulating layer 122 2 is formed between the magnetic layers 10 2 U and 10 3 U, and the magnetic layers 10 1 U are mutually connected via the slit SL.
  • the magnetic layer 10 2 U is also divided from each other through the slit SL, and the magnetic layer 10 3 U is also divided from each other through the slit SL. The same applies to the magnetic layers 10 1 D ⁇ 10 2 D ⁇ 10 3 D.
  • the magnetic metal substrate 290 is formed by permalloy, for example.
  • the inductance coil 160 is formed by a metal wiring layer formed in the magnetic metal substrate 290.
  • it is formed by embedding a metal wiring layer in a spiral groove formed by etching permalloy.
  • the magnetic structures 2U and 2D having slits are formed as a core to form a closed magnetic circuit structure.
  • an inductance element 4B according to the fourth embodiment includes magnetic structures 2U and 2D that can reduce magnetoresistance and eddy current loss. Since it is provided at the top and bottom, eddy current loss is reduced, and AC resistance can also be reduced.
  • FIG. 42A a schematic bird's-eye view configuration is represented as shown in FIG. 42A, and a side configuration viewed from the direction A in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • Partially enlarged structure example 1 between the upper coils is represented as shown in FIG. 42C, and partially enlarged structure example 2 between the upper coils is represented as shown in FIG.
  • the side structure seen from the B direction of Fig.42 (a) is represented as shown in FIG.42 (e).
  • the inductance element 4 includes a substrate 112, an upper coil 126 disposed on the surface of the substrate 112, a lower coil 122 disposed on the back surface facing the surface of the substrate 112, and the substrate 112.
  • An upper and lower coil connecting portion 120 that penetrates from the front surface to the back surface and connects the upper coil 126 and the lower coil 122 is provided.
  • a relatively thick insulating layer 128B may be embedded between the upper coils 126 via the insulating layer 128.
  • the magnetic layer of the upper core 130 may be embedded between the upper coils 126 via the insulating layer 128.
  • the structural example 2 including the relatively thick insulating layer 128B between the upper coils 126 has a width W2 between the coils that is twice or more the thickness D of the magnetic layer of the upper core 130. Applicable to the case.
  • the width W1 between the coils is more than twice the thickness D of the magnetic layer of the upper core 130, as shown in FIG. Applicable when it is small.
  • the upper coil 126 and the lower coil 122 sandwich the substrate 112 and constitute a solenoid coil.
  • a lower core 124 disposed on the substrate 112 between the upper coil 126 and the lower coil 122 may be provided.
  • the upper core 130 includes an upper core 130 disposed on the surface of the upper coil 126, and a lower core 124 disposed on the substrate 112 between the upper coil 126 and the lower coil 122. 126 and the end of the lower coil 122 may be magnetically coupled.
  • the inductance element 4 includes a substrate 112, an upper coil 126 disposed on the surface of the substrate 112, a lower coil 122 disposed on the back surface facing the surface of the substrate 112, and a substrate. 112, the upper and lower coil connecting portions 120 that penetrate from the front surface to the back surface and connect the upper coil 126 and the lower coil 122, the upper core 130 disposed on the surface of the upper coil 126, and between the upper coil 126 and the lower coil 122
  • the lower core 124 disposed on the substrate 112 may be provided.
  • the upper coil 126 and the lower coil 122 sandwich the substrate 112 to form a solenoid coil
  • the upper core 130 and the lower core 124 are magnetically coupled at the end portions of the upper coil 126 and the lower coil 122 to provide a solenoid. You may provide the closed magnetic circuit which penetrates a coil.
  • the substrate may be provided with either a silicon substrate or an insulating substrate such as a glass substrate or a ferrite substrate.
  • the inductance element 4 performs deep etching on the silicon substrate 112, the front and back surfaces of the silicon substrate, and the silicon substrate 112.
  • An upper coil 126 and a lower coil 122 formed of a metal wiring layer disposed in a solenoid-shaped groove portion formed in practice are provided.
  • the inductance element 4 may include an upper core 130 disposed on the surface of the upper coil 126 as shown in FIGS. 42 (a) to 42 (e).
  • the upper core 130 may have a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer.
  • the magnetic layer constituting the upper core 130 can be formed by a plating technique, a sputtering technique, a vacuum deposition technique, or the like.
  • the inductance element 4 according to the fifth embodiment is arranged on the surface of the silicon substrate 112 as shown in FIGS. 42 (a) to 42 (e), and is a solenoid composed of an upper coil 126 and a lower coil 122.
  • a lower core 124 built in the coil may be provided.
  • the lower core 124 may have a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer.
  • the magnetic layer constituting the lower core 124 can also be formed by a plating technique, a sputtering technique, a vacuum deposition technique, or the like.
  • the magnetic layers constituting the upper core 130 and the lower core 124 may include a ferromagnetic material.
  • the insulating layer constituting the upper core 130 and the lower core 124 may be provided with any one of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, and a diamagnetic material, and may have a resistivity of 10 ⁇ ⁇ cm or more.
  • the eddy current radius in the magnetic layer can be controlled by the thickness of the magnetic layer constituting the upper core 130 and the lower core 124. By forming the magnetic layer thin, the eddy current radius can be reduced, and eddy current loss can be reduced.
  • the inductance element 4 includes an upper core 130 and a lower core 124 at the ends of the upper coil 126 and the lower coil 122, as shown in FIGS. 42 (a) to 42 (e). May be provided.
  • the upper core 130 and the lower core 124 have a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer, so that the eddy current radius can be reduced, the eddy current loss can be reduced, and the magnetic resistance can be reduced.
  • the upper core and the lower core may be omitted, and the solenoid structure described above may be provided.
  • the lower core may be omitted, and a combined structure of the upper core and the solenoid structure may be provided.
  • the upper core may be omitted and a combined structure of the lower core and the solenoid structure may be provided.
  • the fifth embodiment can provide an inductance element with reduced magnetic resistance, eddy current loss, and AC resistance, high inductance, and excellent high-frequency characteristics.
  • the fifth embodiment it is possible to provide an inductance element having a high inductance while maintaining an AC resistance equivalent to that of the inductance element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 43 A schematic bird's-eye view showing the internal structure of the inductance element 4 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 43, and a top view of FIG. 43 is represented as shown in FIG. A side view in the short side direction is represented as shown in FIG. 44 (b), and a bottom view of FIG. 43 is represented as shown in FIG. 44 (c).
  • the inductance element 4 performs deep etching on the silicon substrate 112 to start from the surface of the silicon substrate 112.
  • a through hole 114 penetrating the back surface, a lower core forming portion 116 formed on the surface of the silicon substrate 112, and a lower coil forming portion 118 formed on the back surface of the silicon substrate are provided.
  • FIG. 45 A schematic bird's-eye view showing the internal structure of the inductance element 4 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 45, and a top view of FIG. 45 is represented as shown in FIG. 46 (a).
  • FIG. 46B A side view in the short side direction is represented as shown in FIG. 46B, and a bottom view of FIG. 45 is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4 As shown in FIGS. 45 and 46 (a) to 46 (c), the inductance element 4 according to the fifth embodiment performs a plating process on the through hole 114 and the lower coil forming portion 118.
  • the upper and lower coil connecting portions 120 and the lower coil 122 are formed.
  • FIG. 47 A schematic bird's-eye view showing the internal structure of the inductance element 4 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 47, and a top view of FIG. 47 is represented as shown in FIG. 48 (a).
  • FIG. 48B A side view in the short side direction is represented as shown in FIG. 48B, and a bottom view of FIG. 47 is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4 according to the fifth embodiment is formed by performing a plating process on the lower core forming portion 116.
  • a core 124 is provided.
  • FIG. 49 A schematic bird's-eye view showing the internal structure of the inductance element 4 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 49, and a top view of FIG. 49 is represented as shown in FIG. A side view in the short side direction is represented as shown in FIG. 50B, and a bottom view of FIG. 49 is represented as shown in FIG.
  • the inductance element 4 includes upper and lower coils at both ends of the long side via an insulating layer 128 on the lower core 124.
  • An upper coil 126 for connecting the connection parts 120 is provided. In the process of forming the upper coil 126, a photolithography and plating process of a thick film resist can be applied.
  • FIG. 51 A schematic bird's-eye view showing the internal structure of the inductance element 4 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 51, and a top view of FIG. 51 is represented as shown in FIG. 52 (a).
  • the side view in the short side direction is represented as shown in FIG. 52 (b), and the bottom view of FIG. 51 is represented as shown in FIG. 52 (c).
  • a side view seen from the long side direction of FIG. 51 is expressed as shown in FIG.
  • the inductance element 4 includes an upper core 130 disposed on the upper coil 126 as shown in FIGS. 51, 52 (a) to 52 (c), and FIG.
  • a closed magnetic circuit 32R is formed between the upper core 130 and the lower core 124 by coupling the upper core 130 and the lower core 124 as shown in FIG. Is done.
  • the upper core 130 has a multilayer structure of, for example, 3 pairs (3P) of magnetic layers and insulating layers
  • the lower core 124 has, for example, 8 pairs of (8P) magnetic layers and insulating layers. It has a multilayer structure.
  • FIG. 55 A schematic cross-sectional structure taken along line 13A-13A in FIG. 55 (a) is represented as shown in FIG. 55 (b).
  • the upper core 130 and the lower core 124 may have a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer.
  • the inductance element 4 may include an insulating layer 128 disposed on the surface of the substrate 112, and the lower core 124 and the upper core 130 may be stacked with the insulating layer 128 interposed therebetween. .
  • the coupling structure of the upper core and the lower core is disposed in the lower core forming portion 116 of the substrate 112, and the lower core 124 having a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer, and the lower core 124.
  • the inductance element manufacturing method includes a substrate 112, an upper coil 126 disposed on the surface of the substrate 112, a lower coil 122 disposed on the back surface facing the surface of the substrate 112, and a substrate. 112, the upper and lower coil connecting portions 120 that penetrate from the front surface to the back surface and connect the upper coil 126 and the lower coil 122; the upper core 130 disposed on the surface of the upper coil 126; In the inductance element including the lower core 124 disposed on the substrate 112, the step of processing the substrate 112, the step of forming the lower core 124, the lower coil 126 and the upper and lower coil connecting portions 120, and the upper coil 126 are formed. And a step of forming the upper core 130.
  • the back surface wiring etching is performed on the back surface of the substrate 112, the lower coil forming portion 118 and a part of the through hole 114 are formed, and the through wiring etching is performed on the surface of the substrate 112.
  • the step of forming the through hole 114 and the step of performing the lower core etching on the surface of the substrate 112 to form the lower core forming portion 116 are included.
  • FIG. 56A is a schematic plan view of the silicon substrate 112, which is one step of the method for manufacturing the inductance element 4 according to the fifth embodiment, and is represented by 14A in FIG. 56A.
  • a schematic cross-sectional view along the line -14A is expressed as shown in FIG. 56 (b).
  • FIG. 57A a schematic plan view of the silicon substrate 112 subjected to the back surface wiring etching is represented as shown in FIG. 57A, and a schematic cross-sectional view taken along the line 15A-15A in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • FIG. 58 (a) a schematic plan view of the silicon substrate 112 subjected to the through wiring etching is represented as shown in FIG. 58 (a), and a schematic cross-sectional view taken along the line 16A-16A in FIG. 58 (a) is shown in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • FIG. 59 (a) a schematic plan view of the silicon substrate 112 subjected to the lower core etching is represented as shown in FIG. 59 (a), and a schematic cross-sectional view taken along line 17A-17A in FIG. 59 (a) is shown in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • A1 First, as shown in FIGS. 56A and 56B, a silicon substrate 112 is prepared.
  • A2) Next, as shown in FIGS. 57 (a) and 57 (b), the back surface wiring etching is performed on the back surface of the silicon substrate 112 to form a part of the lower coil forming portion 118 and the through hole 114. To do.
  • A3 Next, as shown in FIGS.
  • through-hole etching is performed on the surface of the silicon substrate 112 to form through-holes 114.
  • A4 Next, as shown in FIGS. 59 (a) and 59 (b), lower core etching is performed on the surface of the silicon substrate 112 to form a lower core forming portion 116.
  • a silicon substrate 112 of 10 ⁇ ⁇ cm or more or an insulating substrate such as glass or ferrite is applied as the substrate
  • the above steps may be used, but a silicon substrate 112 of 10 ⁇ ⁇ cm or less is applied as the substrate.
  • the process of forming the lower core 124, the lower coil 122, and the upper and lower coil connecting portions 120 is performed for the plating process on the through hole 114, the lower coil forming portion 118, and the lower core forming portion 116 after the substrate 112 is processed.
  • forming the upper and lower coil connecting portions 120 and the lower coil 122 by plating the through holes 114 and the lower coil forming portion 118 after removing the first resist 125 or the dry film.
  • FIG. 60 (a) Schematic plan view of a silicon substrate 112 in which a seed is formed in the through hole 114, the lower coil forming portion 118, and the lower core forming portion 116, which is one step of the method for manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment. Is represented as shown in FIG. 60 (a), and a schematic cross-sectional view taken along line 18A-18A in FIG. 60 (a) is represented as shown in FIG. 60 (b).
  • FIG. 61A a schematic plan view of a silicon substrate on which the lower core 124 is formed by performing photolithography and plating is represented as shown in FIG. 61A, and is along the line 19A-19A in FIG. 61A.
  • FIG. 61A A schematic cross-sectional view is represented as shown in FIG.
  • FIG. 62A a schematic plan view of the silicon substrate on which the through hole 114 and the lower coil forming portion 118 are plated is expressed as shown in FIG. 62A, and is taken along the line 20A-20A in FIG.
  • a schematic cross-sectional view is represented as shown in FIG. (B1)
  • the through hole 114, the lower coil forming portion 118, and the lower core forming portion 116 are A step of forming a seed 113 for the plating step is performed.
  • B2 Next, as shown in FIGS.
  • a first resist 125 is applied or a dry film is laminated on the surface of the silicon substrate, and patterned by photolithography to form a lower core forming portion.
  • a plating process is performed on 116 to form the lower core 124.
  • the magnetic layer can be formed by a sputtering technique, a vacuum deposition technique or the like in addition to the plating formation technique.
  • plating is performed on the through hole 114 and the lower coil forming portion 118 to connect the upper and lower coils.
  • the part 120 and the lower coil 122 are formed.
  • the step of forming the lower core 124 may include a step of forming a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer.
  • the step of forming the upper coil 126 includes a step of forming the first insulating layer 128 on the surface side of the substrate 112, a step of forming the first opening 128A for the first insulating layer 128, and the first opening 128A.
  • FIG. 1 A schematic plan view of the silicon substrate, which is one step of the method of manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment and has been subjected to the front and back polishing steps, is represented as shown in FIG.
  • a schematic cross-sectional view taken along line 21A-21A in a) is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 64A A schematic plan view of the silicon substrate subjected to the surface-side insulating layer forming step is represented as shown in FIG. 64A, and a schematic cross-sectional view taken along the line 22A-22A in FIG. It is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 65A A schematic plan view of the silicon substrate that has been subjected to the opening forming process for the surface-side insulating layer is represented as shown in FIG. 65A, and is a schematic cross-sectional view taken along the line 23A-23A in FIG. Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 66 (a) A schematic plan view of the silicon substrate subjected to the upper coil seed formation step is represented as shown in FIG. 66 (a), and a schematic cross-sectional view taken along line 24A-24A of FIG. 66 (a) is shown in FIG. It is expressed as shown in (b).
  • FIG. 67A a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the photolithography process for the upper coil is represented as shown in FIG. 67A, and is a schematic cross-sectional view taken along the line 25A-25A in FIG. 67A. Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 68 (a) a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the plating forming process for the upper coil is represented as shown in FIG. 68 (a), and is a schematic cross-sectional view taken along the line 26A-26A in FIG. 68 (a). Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 69A A schematic plan view of the silicon substrate on which the resist stripping process for the upper coil has been performed is expressed as shown in FIG. 69A, and is a schematic cross-sectional view taken along line 27A-27A in FIG. 69A. Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 70A a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the seed removing process for the upper coil is expressed as shown in FIG. 70A, and is a schematic cross-sectional view taken along line 28A-28A in FIG. Is expressed as shown in FIG. (C1)
  • C1 After the manufacturing process of the lower core 124, the lower coil 122, and the upper and lower coil connecting portions 120, as shown in FIG. 63 (a) and FIG. Layer 22M is removed.
  • C2 Next, as shown in FIGS. 64A and 64B, an insulating layer 128 is formed on the surface side of the silicon substrate 112.
  • C3 Next, as shown in FIGS. 65A and 65B, a step of forming an opening 128A for the insulating layer 128 is performed.
  • a step of forming a seed 129 for the plating process for the upper coil is performed.
  • the seed 129 is formed on the entire surface of the silicon substrate including the opening 128 ⁇ / b> A with respect to the insulating layer 128.
  • C5 Next, as shown in FIGS. 67 (a) and 67 (b), a resist 131 is applied on the seed 129 and patterned by photolithography to open an opening for plating the upper coil 126. Form.
  • C6 Next, as shown in FIGS. 68A and 68B, a plating process is performed on the seed 129 to form the upper coil 126.
  • the resist 131 is removed.
  • FIGS. 70A and 70B the seed 129 used in the plating process of the upper coil 126 is removed, and the insulating layer 128 is exposed.
  • the formation process of the upper core 130 After the formation process of the upper coil 126, a process of forming the second insulating layer 128C on the surfaces of the upper coil 126 and the substrate 112, and a third seed 130S on the second insulating layer 128C. Forming a third resist 133 on the third seed 130S, patterning by photolithography, forming a third opening, and performing a plating process on the third seed 130S, Forming a core 130.
  • FIG. 71 (a) a schematic plan view of a silicon substrate, which is one step of the method of manufacturing an inductance element according to the fifth embodiment and has performed the insulating layer forming step for the upper core, is shown.
  • a schematic sectional view taken along line 29A-29A in FIG. 71A is expressed as shown in FIG. 71B.
  • FIG. 72 (a) A schematic plan view of the silicon substrate that has been subjected to the seed formation process for the upper core is represented as shown in FIG. 72 (a), and is a schematic cross-sectional view taken along the line 30A-30A in FIG. 72 (a). Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 73A a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the photolithography process for the upper core is expressed as shown in FIG. 73A, and is a schematic cross-sectional view taken along line 31A-31A in FIG. Is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 74A a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the plating process for the upper core is represented as shown in FIG. 74A, and is a schematic cross-sectional view taken along the line 32A-32A in FIG. Is represented as shown in FIG.
  • FIG. 75A a schematic plan view of the silicon substrate subjected to the resist removing process for the upper core is represented as shown in FIG. 75A, and is a schematic cross-sectional view taken along line 33A-33A in FIG. Is represented as shown in FIG.
  • FIG. 76 (a) a schematic plan view of the silicon substrate that has been subjected to the seed removal process for the upper core is represented as shown in FIG. 76 (a), and is a schematic cross-sectional view taken along line 34A-34A of FIG. 76 (a). Is represented as shown in FIG. 76 (b), and a schematic sectional view taken along line 35A-35A of FIG. 76 (a) is represented as shown in FIG. (D1)
  • insulation for the upper core (130) is formed on the surface of the upper coil 126 and the silicon substrate 112. Layer 128C is formed.
  • the insulating layer 128C is the same as the relatively thick insulating layer 128B embedded between the upper coils 126 shown in FIG. (D2)
  • a seed 130S for the upper core (130) is formed on the insulating layer 128C.
  • D3 Next, as shown in FIGS. 73 (a) and 73 (b), a resist 133 is applied on the seed 130S and patterned by photolithography to open an opening for the plating process of the upper core 130.
  • a plating process is performed on the seed 130 ⁇ / b> S to form the upper core 130.
  • a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer may be formed.
  • D5 Next, as shown in FIGS. 75A and 75B, the resist 133 is removed.
  • D6 Next, as shown in FIGS. 76 (a), 76 (b), and 77, the seed 130S used in the plating process of the upper core 130 is removed, and the insulating layer 128C is exposed. As a result of the above steps, a solenoid structure embedded in the silicon substrate 112 is formed.
  • the step of forming the upper core 130 may include a step of forming a multilayer structure of a magnetic layer and an insulating layer.
  • FIG. 78 (a) a schematic plan view showing the upper coil 126 and the lower coil 122 formed on the silicon substrate is expressed as shown in FIG. 78 (a), and FIG. 78 (a).
  • a schematic cross-sectional view taken along line 36A-36A is represented as shown in FIG. 78 (b), and a schematic cross-sectional view taken along line 37A-37A in FIG. 78 (a) is represented as shown in FIG. Is done.
  • the upper coil 126 and the lower coil 122 disposed on the front and back surfaces of the silicon substrate 112 are upper and lower coils formed at the end of the silicon substrate.
  • the connection is made through the connection unit 120.
  • the inductance element according to the fifth embodiment has a solenoid structure.
  • FIG. a schematic plan view showing the upper core 130 and the lower core 124 formed on the silicon substrate 112 is expressed as shown in FIG. ) Is a schematic cross-sectional view taken along line 38A-38A as shown in FIG. 80 (b), and a schematic cross-sectional view taken along line 39A-39A in FIG. 80 (a) is shown in FIG. expressed.
  • the inductance of the inductance element according to the fifth embodiment shows a relatively high value.
  • the frequency characteristic of the inductance L of the inductance element according to the fifth embodiment is expressed as shown in FIG.
  • a curve SOL corresponds to the solenoid structure according to the fifth embodiment
  • a curve SPI corresponds to the spiral structure according to the fourth embodiment.
  • the frequency characteristic of the inductance L of the inductance element according to the fifth embodiment shows a substantially constant value in the measurement range of 100 kHz to 10 MHz, and the inductance value is smaller than that of the spiral structure according to the fourth embodiment.
  • the value is about double.
  • the inductance L is proportional to the square of the number of coil turns N. For this reason, a solenoid structure having a large number of coil turns per unit area is advantageous in increasing the inductance value.
  • the frequency characteristic of the AC resistance ACR of the inductance element according to the fifth embodiment is expressed as shown in FIG.
  • the curve SOL corresponds to the solenoid structure according to the fifth embodiment
  • the curve SPI corresponds to the spiral structure according to the fourth embodiment.
  • the frequency characteristic of the AC resistance ACR of the inductance element according to the fifth embodiment shows substantially the same characteristics as the spiral structure according to the fourth embodiment in the measurement range of 100 kHz to 10 MHz.
  • the AC resistance is due to eddy current loss caused by high-frequency magnetic flux entering the core. Eddy current loss can be reduced by narrowing the eddy current radius. In the solenoid structure, the eddy current radius can be controlled by making the core multi-layered, which is advantageous in suppressing the AC resistance ACR.
  • the inductance value can be increased with the AC resistance ACR substantially equivalent to the spiral structure according to the fourth embodiment.
  • module A fourth in which an inductance element (L1) 130, an integrated circuit for control (IC: 140A), a load capacitor (C1) 150, and a snubber capacitor (CB) 180 are arranged on a printed circuit board (PCB) 100.
  • the module according to the embodiment is schematically represented as shown in FIG.
  • the inductance element L1 according to the fifth embodiment and the module according to the fifth embodiment in which the control IC 140A, the load capacitor (C1) 150, the snubber capacitor (CB) 180, etc. are arranged on the silicon substrate 110.
  • the inductance element L1 according to the fifth embodiment is formed on the silicon substrate 110 (Si) and has a solenoid structure.
  • a module according to the fourth embodiment in which an inductance element (L1) 130, a DC / DC converter IC 140B, a load capacitor (C1) 150, and a snubber capacitor (CB) 180 are arranged on the PCB 100 is schematically shown in FIG. It is expressed in
  • a fifth embodiment in which an inductance element L1 according to the fifth embodiment formed on a silicon substrate, and a DC / DC converter IC 140B, a load capacitor (C1) 150, and a snubber capacitor (CB) 180 are arranged on the silicon substrate 110.
  • a schematic side view (configuration example 1) of the module according to the embodiment is expressed as shown in FIG.
  • the inductance element L1 according to the fifth embodiment is formed on the silicon substrate 110 (Si) and has a solenoid structure. As shown in FIG. 87, the inductance element L1 according to the fifth embodiment is formed in a silicon substrate 110 having a substrate thickness T1, and includes a DC / DC converter IC 140B, a load capacitor (C1) 150, and a snubber capacitor. (CB) 180 is disposed on a relatively thin silicon substrate 110 having a substrate thickness T2. For this reason, the module to which the inductance element according to the fifth embodiment is applied has a configuration advantageous for reducing the height.
  • a schematic side view (configuration example 2) of the module according to FIG. 8 is expressed as shown in FIG.
  • the configuration example 2 in FIG. 88 uses a relatively thin silicon substrate 110 and has a configuration advantageous for reducing the height.
  • the inductance element L1 is built in the silicon substrate 110, the area can be reduced in addition to the reduction in the height of the module.
  • FIG. 89 a schematic diagram of a module according to the fifth embodiment in which the inductance element L1 according to the fifth embodiment formed on the silicon substrate 110 and the control IC 140A and the load capacitor (C1) 150 are arranged on the silicon substrate 110.
  • a schematic side view (Configuration Example 3) is expressed as shown in FIG.
  • the configuration example 3 in FIG. 89 also has a configuration that is advantageous in reducing the height by applying the relatively thin silicon substrate 110.
  • the inductance element L1 is built in the silicon substrate 110, the area can be reduced in addition to the reduction in the height of the module.
  • an example of an output circuit of the DC / DC converter has a complementary circuit configuration including a p-channel MOSFET Q p 1 and an n-channel MOSFET Q n 1.
  • the source of the p-channel MOSFET Q p 1 is connected to the power supply pin P, and the source of the n-channel MOSFET Q n 1 is connected to the GND pin N.
  • the output of the DC / DC converter is taken out from the drain of the p-channel MOSFET Q p 1 and the drain of the n-channel MOSFET Q n 1.
  • the output of the DC / DC converter is connected to the external lead pin P1, and the external lead pin P1 is further connected to one electrode of the inductance L1 via the power wiring LX1. Further, the load capacitor C1 is connected between the other electrode of the inductance L1 and the ground potential, and the output voltage Vout1 is taken out from both ends of the load capacitor C1.
  • a snubber capacitor CB1 is connected between the power supply pin P and the GND pin N of the DC / DC converter.
  • the power wiring LX1 connected to the external lead pin P1 has a parasitic wiring inductance L p1 and a wiring resistance R p1 . Therefore, as shown in FIG. 90, the output load circuit connected to the external lead pin P1 of the DC / DC converter is composed of a wiring inductance L p 1, a wiring resistance R p 1, an inductance L 1, and a load capacitor C 1.
  • the inductance element according to the fifth embodiment is applicable to the inductance L1 constituting the output load circuit and is formed on the silicon substrate 110.
  • DC / DC converter can be mounted on the silicon substrate 110 as shown in FIG.
  • the load capacitor C1 and the snubber capacitor CB1 can also be mounted on the silicon substrate 110 as shown in FIG.
  • an inductance element with reduced magnetic resistance, eddy current loss, AC resistance, high inductance, and excellent high frequency characteristics, a method for manufacturing the inductance element, and a module to which the inductance element is applied are provided. Can be provided.
  • FIG. 91A is a schematic plane pattern configuration diagram of the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, and an example in which the beam portions include stripe patterns parallel to each other in plan view is represented as shown in FIG. An example in which the beam portions are provided with stripe patterns intersecting each other at a predetermined angle ⁇ in plan view is represented as shown in FIG.
  • FIG. 92A a schematic cross-sectional structure taken along line 40A-40A in FIG. 91A is represented as shown in FIG. 92A, and a schematic cross-sectional structure taken along line 41A-41A in FIG. It is expressed as shown in FIG.
  • the electrode built-in substrate 1 includes a substrate 212, grooves 225 1 225 2 225 3 formed inside the substrate 212, and Beam portions 228 1 , 228 2, and 228 3 disposed on the back surface facing the front surface, and wiring layers 226 1 , 226 2, and 226 3 embedded in the groove portions 225 1 , 225 2, and 225 3 are provided.
  • wiring layers 226 1 , 226 2, and 226 3 are formed in the grooves 225 1 , 225 2, and 225 3 formed inside the substrate 212 by embedding a metal such as copper (Cu).
  • the beam portions 228 1 , 228 2, and 228 3 have stripe patterns that are orthogonal to the wiring layers 226 1 , 226 2, and 226 3 in a plan view and are parallel to each other. .
  • the beam portions 228 1 and 228 2 may be provided with a stripe pattern that intersects with each other at a predetermined angle ⁇ in plan view.
  • the thickness TB of the beam portions 228 1 , 228 2, and 228 3 is formed thinner than the depth TD of the groove portion.
  • the beam portions 228 1 , 228 2, and 228 3 have widths W 1, W 2, and W 3, respectively, as shown in FIGS.
  • groove portions 225 1 , 225 2 , 225 3 , the beam portions 228 1 , 228 2 , 228 3 or the wiring layers 226 1 , 226 2 , 226 3 are rectangular, circular, elliptical, octagonal, triangular in plan view. Or may have a polygonal pattern.
  • the substrate 212 may include a silicon substrate or a glass substrate.
  • FIG. 93 a schematic planar pattern of the electrode-embedded substrate 1 according to the sixth embodiment, which has a relatively long line and space (L & S) formed on the silicon wafer 222.
  • the configuration is represented as shown in FIG. 93, and the schematic cross-sectional structure taken along line 42A-42A in FIG. 93 is represented as shown in FIG. 94A, and schematically shown along line 43A-43A in FIG.
  • the cross-sectional structure is expressed as shown in FIG.
  • an electrode built-in substrate 1 includes a silicon wafer 222 and grooves 225 1 225 2 225 3 ... Formed inside the silicon wafer 222. 225 n , wiring portions 226 1 , 226 embedded in the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 ,... 225 n and the beam portions 228 1 , 228 2 disposed on the back surface facing the front surface of the silicon wafer 222. and a 2 ⁇ 226 3 ⁇ ... ⁇ 226 n.
  • the trenches 225 1 , 225 2 , 225 3 ,..., 225 n formed inside the silicon wafer 222 are filled with a metal such as copper (Cu) to thereby form the wiring layers 226 1 , 226 2 , 226. 3 ... 226 n are formed.
  • a metal such as copper (Cu)
  • the beam portions 228 1 and 228 2 have a parallel stripe pattern in plan view.
  • the thickness TB of the beam portion 228 1 is formed thinner than the depth TD of the groove.
  • a schematic planar pattern configuration of an electrode-embedded substrate 1B according to the fourth embodiment, which has a relatively long line and space (L & S) formed on the silicon wafer 222, is as follows. 95 is represented as shown in FIG.
  • the electrode-embedded substrate 1B according to Comparative Example 5 includes a silicon wafer 222 and wiring layers 226 1 226 2 226 3 ... 226 n embedded in through holes formed in the silicon wafer 222. Since having no beam portion structure, as shown in broken line ST portion of FIG. 95 (a), sticking tends to occur where the line between the wiring layers 226 1 ⁇ 226 2 ⁇ 226 3 ⁇ ... ⁇ 226 n are in contact.
  • FIG. 1 a schematic planar pattern configuration of the electrode built-in substrate 1 according to the sixth embodiment and having a relatively long line and space formed on the silicon wafer 222 is shown in FIG. ).
  • the electrode-embedded substrate 1 includes a silicon wafer 222 and wiring layers 226 1 , 226 2 , 226 3 ,... 226 n embedded in through holes formed inside the silicon wafer 222. 95. As shown in FIG. 95 (b), the wiring layers 226 1 , 226 2 , 226 3 ... Are provided with the beam portions 228 1 and 228 2 having stripe patterns that intersect each other at a predetermined angle ⁇ in plan view. -It is possible to suppress the occurrence of sticking where 226 n lines contact each other.
  • FIG. 1 a schematic planar pattern configuration of the electrode built-in substrate 1B according to the comparative example 5 and having the spiral-shaped inductance element formed on the silicon substrate 212 is expressed as shown in FIG. .
  • the silicon substrate 212 is formed in the state where the groove portion of the through hole is formed. Since only the A portion of the circle indicated by the broken line in FIG. 96 is supported, the manufacturing reliability tends to be lowered.
  • the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment can be formed, for example, by forming a groove portion in a silicon substrate and embedding copper in the groove portion, so that a spiral coil structure can be easily realized inside the silicon substrate. is there.
  • the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment can be applied to a stacked module of LSI, an interposer, an inductance element, a shield substrate, etc., as will be described later.
  • the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment can form an electrode built-in substrate structure by two-step etching of the substrate.
  • the back surface is provided with, for example, a lattice-like beam structure, even if the line and space (L & S) of the electrode wiring layer is increased, sticking in which the lines come into contact with each other is difficult to occur.
  • the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment has a through structure except for the beam portion, it is easy to fill with metal plating such as copper.
  • the sixth embodiment it is possible to provide a substrate with a built-in electrode that has a simple structure and is unlikely to cause sticking in which lines come into contact with each other and can improve reliability.
  • FIG. 97A shows a schematic surface pattern configuration of the electrode built-in substrate 1 according to the sixth embodiment, and is a schematic cross section taken along the line 44A-44A in FIG. 97A.
  • the structure is represented as shown in FIG. 97 (b), and the schematic sectional view taken along the line 45A-45A in FIG. 97 (a) is represented as shown in FIG. 97 (c).
  • FIG. 97 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 44A-44A in FIG. 97 (d).
  • FIG. 97 (c) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 45A-45A in FIG. 97 (d).
  • the electrode built-in substrate 1 includes a substrate 212 and groove portions 225 1 225 2 225 formed inside the substrate 212. and 3-225 4-225 5, the beam portions 228 1, 228 2, 228 3 that is disposed on the rear surface opposite to the surface of the substrate 212, embedded in the groove portion 225 1, 225 2, 225 3, 225 4, 225 5 Wiring layers 226 1 226 2 226 3 226 4 226 5 are provided.
  • the trenches 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 formed inside the substrate 212 are filled with a metal such as copper (Cu) to thereby form the wiring layers 226 1 , 226 2, and 226. 3 ⁇ 226 4 ⁇ 226 5 are formed.
  • a metal such as copper (Cu)
  • the beam portions 228 1 , 228 2 and 228 3 are connected to the wiring layers 226 1 , 226 2 , 226 3 , 226 4 and 226 5 in a plan view.
  • the stripe pattern is orthogonal and parallel to each other.
  • the beam portion may be provided with a stripe pattern that intersects with each other at a predetermined angle ⁇ in plan view, as in FIG. 91 (b).
  • the thickness TB of the beam portions 228 1 , 228 2 and 228 3 is formed thinner than the depth TD of the groove portion. Further, the thickness T of the substrate 212 is equal to TB + TD.
  • the line widths of the wiring layers 226 1 226 2 226 3 226 4 226 5 are equal to Y, and the space width is equal to X.
  • the manufacturing method of the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment includes the step of forming the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 inside the substrate 212 and the back surface facing the surface of the substrate 212. in forming a beam portion 228 1, 228 2, 228 3, a wiring layer 226 1, 226 2, 226 3, 226 4, 226 5 to the groove 225 1-225 2-225 3-225 4-225 5 Embedding and forming.
  • FIG. 98A shows a schematic surface pattern configuration at the start of the process, which is one step in the method of manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment.
  • a schematic cross-sectional structure along the line 46A-46A is expressed as shown in FIG. 98 (b), and a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 98 (a) is expressed as shown in FIG. 98 (c).
  • the FIG. 98 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 46A-46A in FIG. 98 (c).
  • FIG. 99 (a) shows a schematic surface pattern configuration in one step of the method of manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, in the photolithography process on the upper surface.
  • 99A is represented by a schematic cross-sectional structure taken along line 47A-47A as shown in FIG. 99 (b), and a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 99 (a) is shown in FIG. 99 (c).
  • FIG. 99 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 47A-47A in FIG. 99 (c).
  • FIG. 100 (a) shows a schematic surface pattern configuration in the upper surface etching process, which is one step of the method for manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment.
  • a schematic cross-sectional structure taken along line 48A-48A of FIG. 100 is represented as shown in FIG. 100 (b), and a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 100 (a) is represented as shown in FIG. 100 (c). Is done.
  • FIG. 100 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 48A-48A in FIG. 100 (c).
  • FIG. 101 (a) shows a schematic surface pattern configuration in one step of the method of manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment in the resist stripping process on the upper surface.
  • FIG. 101 (b) shows a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 101 (a) in FIG. 101 (c).
  • FIG. 101 (b) also corresponds to a schematic cross-sectional structure taken along line 49A-49A in FIG. 101 (c).
  • a substrate 212 is prepared.
  • the substrate 212 may include a silicon substrate or a glass substrate.
  • A2 Next, as shown in FIGS. 99 (a) to 99 (c), a resist 214 is applied on the surface of the silicon substrate 212 and patterned by a photolithography process.
  • A3 Next, as shown in FIGS. 100A to 100C, etching is performed on the surface of the silicon substrate 212 to form grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 . To do.
  • A4 Next, as shown in FIGS.
  • the resist 214 on the surface of the substrate 212 is removed.
  • the width of the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 is represented by Y, and the grooves 225 1 , 225 2, and 225 are displayed.
  • the width between 3 ⁇ 225 4 ⁇ 225 5 is represented by X.
  • the depths of the groove portions 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 are represented by TD.
  • the thickness of the substrate 212 to be a thinned beam portion is represented by TB.
  • the thickness TB is formed thinner than the depth TD of the groove.
  • the above steps may be performed.
  • a silicon substrate is applied as the substrate 212, the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , After forming 225 4 225 5 , it is necessary to form an insulating layer by thermal oxidation or chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • FIG. 102A shows a schematic surface pattern configuration in a lower surface photolithography process, which is one step of the method for manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment.
  • a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 102 (a) is represented as shown in FIG. 102 (d).
  • FIG. 102 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 50A-50A in FIG. 102 (d).
  • FIG. 102 (c) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 51A-51A in FIG. 102 (d).
  • FIG. 103 (a) shows a schematic surface pattern configuration in the bottom surface etching step, which is one step of the method for manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment.
  • a schematic cross-sectional structure taken along the line 52A-52A is represented as shown in FIG. 103 (b)
  • a schematic cross-sectional structure taken along the line 53A-53 in FIG. 103 (a) is shown in FIG. 103 (c).
  • a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 103A is represented as shown in FIG. 103D.
  • FIG. 103 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 52A-52A in FIG. 103 (d).
  • FIG. 103 (c) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 53A-53 in FIG. 103 (d).
  • FIG. 104 (a) shows a schematic surface pattern configuration in one step of the method for manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, in the resist removing process on the lower surface.
  • a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 104 (a) is represented as shown in FIG. 104 (d).
  • FIG. 104 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 54A-54A in FIG. 104 (d).
  • 104 (c) also corresponds to a schematic cross-sectional structure taken along line 55A-55A in FIG. 104 (d).
  • a resist 216 is applied on the back surface of the substrate 212 and patterned by a photolithography process.
  • the opening width Y 2 of the lower resist 216 is relatively smaller than the opening width of the upper resist 214 (corresponding to Y 1 in FIG. 102C). It is desirable to set it narrowly.
  • the opening widths Y 1 and Y 2 are 50 ⁇ m and 30 ⁇ m. This is to suppress the occurrence of a step due to the misalignment.
  • B2 Next, as shown in FIGS.
  • the widths of the groove portions 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 are represented by Y, and the groove portions 225 1 , 225 2, and 225 are displayed.
  • the width between 3 ⁇ 225 4 ⁇ 225 5 is represented by X.
  • the depths of the groove portions 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 are represented by TD.
  • the thickness of the silicon substrate 212 part used as the beam parts 228 1 228 2 228 3 is represented by TB.
  • the thickness TB is formed thinner than the depth TD of the groove.
  • an insulating layer can be formed on the entire substrate by performing a thermal oxidation process.
  • FIG. 105 (b) A schematic cross-sectional structure taken along line 56A-56A in (a) is represented as shown in FIG. 105 (b), and a schematic cross-sectional structure taken along line 57A-57A in FIG. 105 (a) is shown in FIG. )
  • a schematic back surface pattern configuration corresponding to FIG. 105 (a) is represented as shown in FIG. 105 (d).
  • FIG. 105 (b) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 56A-56A in FIG. 105 (d).
  • FIG. 105 (c) also corresponds to the schematic cross-sectional structure along the line 57A-57A in FIG. 105 (d).
  • FIG. 106 (a) shows a schematic surface pattern configuration in one step of the method for manufacturing the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, in the metal (Cu) plating polishing step on the upper surface and the lower surface.
  • a schematic cross-sectional structure taken along line 58A-58A in FIG. 106 (a) is represented as shown in FIG. 106 (b), and a schematic cross-sectional structure taken along line 59A-59A in FIG.
  • a schematic back surface pattern configuration represented as shown in FIG. 106 (c) and corresponding to FIG. 106 (a) is represented as shown in FIG. 106 (d).
  • FIG. 106 (b) also corresponds to a schematic cross-sectional structure along the line 58A-58A in FIG. 106 (d).
  • the metal plating layer 226U is formed from the surface side of the substrate 212 with respect to the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4, and 225 5 .
  • the metal plating layers 226U and 226D are formed on the through-groove portions 227 1 , 227 2 , 227 3 , 227 4, and 227 5 from the front surface side and the back surface side of the substrate 212.
  • the metal plating layers 226U and 226D may include, for example, a Cu plating layer.
  • the above steps may be performed.
  • a silicon substrate is applied as the substrate 212
  • the grooves 225 1 , 225 2 , 225 3 , 225 4 225 5 and through-grooves 227 1 227 2 227 3 227 4 227 5 are formed, an insulating layer is formed by thermal oxidation or CVD, and then the metal plating layers 226U 226D are formed.
  • C2 Next, as shown in FIGS.
  • the polishing process of the metal plating layers 226U and 226D is performed on the front surface and the back surface of the substrate 212, and the grooves 225 1 225 2.
  • the wiring layers 226 1 , 226 2 , 226 3 , 226 4, and 226 5 embedded in the 225 3 , 225 4 , 225 5 and the through-groove portions 227 1 , 227 2 , 227 3 , 227 4, and 227 5 are formed.
  • a chemical mechanical polishing (CMP) technique may be applied as the polishing process.
  • FIG. 107 A schematic cross-sectional structure of a silicon substrate type inductance element formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is expressed as shown in FIG.
  • FIG. 108 A schematic cross-sectional structure (structure example without back surface polishing) of a permalloy substrate type inductance element according to Comparative Example 6 is represented as shown in FIG. 108 (a), and a structure example with back surface polishing is shown in FIG. It can be expressed as shown in (b).
  • FIG. 107 the beam structure will be described later with reference to FIG.
  • a silicon substrate type inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is embedded in a substrate 212 and a groove formed in the substrate 212 as shown in FIG.
  • a magnetic layer 10D disposed under the insulating layer 230D.
  • the broken line schematically represents the path through which the magnetic flux passes in the operating state of the inductance element 232.
  • a coil having a high density and a large cross-sectional area can be formed by deep etching and through silicon via (TSV) technology. Since the silicon substrate is a non-magnetic substrate, the magnetic resistance is large and the inductance value is relatively small compared to the permalloy method, but magnetic saturation is less likely to occur, which is advantageous for increasing the current.
  • TSV through silicon via
  • FIG. 108 (a) a schematic cross-sectional structure of the permalloy substrate type inductance element according to Comparative Example 6 (structure example without back surface polishing) was formed inside the permalloy substrate 120P and the permalloy substrate 120P.
  • the broken line schematically represents the path through which the magnetic flux passes in the operating state of the inductance element 232.
  • FIG. 108B a schematic cross-sectional structure of the permalloy substrate type inductance element according to Comparative Example 6 (structure example with backside polishing) was formed inside the permalloy substrate 120P and the permalloy substrate 120P.
  • the broken line schematically represents the path through which the magnetic flux passes in the operating state of the inductance element.
  • the permalloy substrate method wet etching is applied to process the permalloy, which is disadvantageous for increasing the density and the cross-sectional area of the coil.
  • the permalloy substrate is a magnetic substrate, the magnetic resistance is small and the inductance value is large.
  • FIG. 109 A schematic bird's-eye view configuration of the inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is expressed as shown in FIG. 109 (a), and 60A-60A in FIG. 109 (a).
  • FIG. 109 (a) A schematic bird's-eye view configuration of the inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is expressed as shown in FIG. 109 (a), and 60A-60A in FIG. 109 (a).
  • FIG. 109 (a) A schematic bird's-eye view configuration of the inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is expressed as shown in FIG. 109 (a), and 60A-60A in FIG. 109 (a).
  • FIG. 109 (a) A schematic cross-sectional structure along the line is represented as shown in FIG.
  • an inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment includes a substrate 212 and a wiring layer 226 embedded in a groove formed inside the substrate 212.
  • the insulating layer 230S disposed on the side surface of the wiring layer 226, the insulating layer 230U disposed on the front surface of the wiring layer 226, the insulating layer 230D disposed on the back surface of the wiring layer 226, and the insulating layer 230U.
  • the magnetic layer 10 ⁇ / b> U and the magnetic layer 10 ⁇ / b> D disposed under the insulating layer 230 ⁇ / b> D are provided.
  • the wiring layer 226 embedded in the groove portion may have a coil shape as shown in FIG.
  • an upper core (230U ⁇ 10U) disposed on the surface of the substrate 212 may be provided.
  • a lower core (230D / 10D) disposed on the back surface of the substrate 212 may be provided.
  • the upper core (230U ⁇ 10U) and the lower core (230D ⁇ 10D) may have a multilayer structure of the magnetic layers 10U ⁇ 10D and the insulating layers 230U ⁇ 230D.
  • a slit SL may be provided to divide the upper core (230U ⁇ 10U) and the lower core (230D ⁇ 10D) into a plurality of pieces.
  • the magnetic layers 10U and 10D may include a ferromagnetic material such as permalloy or ferrite.
  • the insulating layers 230U and 230D may include any one of a ferromagnetic material, a paramagnetic material, and a diamagnetic material. Further, the eddy current radius in the magnetic layers 10U and 10D can be controlled by dividing the magnetic layers 10U and 10D by the thickness of the magnetic layers 10U and 10D and the slit SL.
  • the method for manufacturing an inductance element formed by applying the electrode-embedded substrate according to the sixth embodiment is described with reference to FIG. 109 (b), a process of forming an upper core (230U ⁇ 10U) on the surface of the substrate 212, and a process of forming a lower core (230D ⁇ 10D) on the back surface facing the surface of the substrate 212; You may have.
  • D1 As shown in FIGS. 107 and 109 (b), the substrate 212 is formed on the electrode built-in substrate 1 formed by performing the manufacturing process of the electrode built-in substrate 1 according to the sixth embodiment.
  • Insulating layers 230U and 230D are formed on the front surface and back surface.
  • D2 Next, as shown in FIGS. 107 and 109 (b), the magnetic layer 10U is formed on the insulating layer 230U, and the upper core (230U ⁇ 10U) is formed.
  • D3 Next, as shown in FIGS. 107 and 109 (b), the magnetic layer 10D is formed under the insulating layer 230D to form the lower core (230D and 10D).
  • the magnetic layer can be formed by a plating technique, a sputtering technique, a vacuum deposition technique, or the like.
  • the front surface configuration of (a) is represented as shown in FIG. 110 (b)
  • the back surface configuration of FIG. 110 (a) is represented as shown in FIG. 110 (c).
  • FIG. 111 (a) the cross-sectional bird's-eye view configuration along the line 61A-61A in the central portion of FIG. 110 (a) is represented as shown in FIG. 111 (a), and the cross-sectional configuration viewed from the direction of arrow B1 in FIG. 21 (b), and an enlarged view of the portion C1 in FIG. 111 (b) is represented as shown in FIG. 111 (c).
  • FIG. 112 (a) the cross-sectional bird's-eye view configuration along the line 62A-62A in FIG. 110 (a) is represented as shown in FIG. 112 (a), and the cross-sectional configuration viewed from the direction of arrow B2 in FIG. b), and an enlarged view of a portion C2 in FIG. 112 (b) is represented as shown in FIG. 112 (c).
  • FIG. 113 (a) the front-side schematic bird's-eye view configuration of only the silicon substrate of FIG. 110 (a) is represented as shown in FIG. 113 (a), and the rear-side schematic bird's-eye view configuration of FIG. ).
  • the inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is formed by performing two-stage etching and Cu plating technology on the silicon substrate 212.
  • the size of the silicon substrate 212 is represented by LX ⁇ LY.
  • LX and LY are both about 4.2 mm.
  • the inductance element 232 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment has a lattice structure beam on the back surface of the silicon substrate 212 as shown in FIGS. 110 (c) and 113 (b). Part 228.
  • the width of the cross portion of the lattice of the beam portion 228 is represented by ⁇ B
  • the width of the frame portion of the lattice is represented by ⁇ EX ⁇ ⁇ EY.
  • ⁇ B, ⁇ EX, and ⁇ EY are all about 100 ⁇ m.
  • the line and space of the wiring layer 226 pattern is represented by Y and X
  • the depth of the wiring layer 226 is represented by TD
  • the thickness of the beam portion 228 is represented by TB. Is done.
  • the line width Y of the wiring layer 226 is about 50 ⁇ m
  • the interval X is about 15 ⁇ m
  • the depth TD of the wiring layer 226 is about 300 ⁇ m
  • the thickness TB of the beam portion 228 is about 50 ⁇ m.
  • the width of the beam portion 228 at the center of the substrate 212 is represented by WB.
  • This WB is equal to ⁇ B in FIGS. 110 (c) and 113 (b) and is about 100 ⁇ m.
  • an inductance element built in the silicon substrate is formed. Therefore, a DC / DC in which an IC or a capacitor is arranged on the electrode built-in substrate. It can be applied to converters. Further, by forming the magnetic layers 10U and 10D above and below the electrode-embedded substrate, it is possible to reduce the influence of noise on the IC and the capacitor.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of a structure of a beam portion 228 applicable to an electrode built-in substrate according to a sixth embodiment, and a cross-shaped configuration example is represented as shown in FIG.
  • An example is represented as shown in FIG. 114 (b)
  • a diagonal cross type configuration example is represented as shown in FIG. 114 (c)
  • a circular / cross composite configuration example is shown in FIG. 114 (d). It is expressed as shown in
  • the structure of the beam portion 228 applicable to the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment has a cross shape, a lattice type, a diagonal cross type, and a circular / cross composite type in plan view. Any of these patterns may be provided. Furthermore, it may have any pattern such as a rectangle, a circle, an ellipse, an octagon, a triangle, or a polygon.
  • the groove portion or the wiring layer also has a cross shape, a lattice shape, a diagonal cross shape, a circular / cross composite shape, a rectangular shape, a circular shape, and a beam shape. You may have any pattern, such as an ellipse, an octagon, a triangle, or a polygon.
  • the “air core” curve represented by the plot corresponds to the structure including the insulating layers 230U and 230D above and below the electrode-embedded substrate, and the “magnetic layer” represented by the plot ⁇ .
  • the curve corresponds to the structure having the magnetic layers 10U and 10D above and below the insulating layers 230U and 230D, and the “magnetic layer & slit” curve represented by the plot ⁇ further forms a slit SL in the magnetic layers 10U and 10D. It corresponds to the structure.
  • the frequency characteristic of the inductance L of the inductance element according to the sixth embodiment shows a substantially constant value in the measurement range of 100 kHz to 10 MHz.
  • the inductance L can be increased by forming the magnetic layers 10U and 10D.
  • the frequency characteristic of the AC resistance ACR of the inductance element according to the sixth embodiment shows a relatively low value of the AC resistance ACR in the measurement range of 100 kHz to 10 MHz.
  • a relatively low AC resistance ACR can be obtained as compared with the case of only the magnetic layers 10U and 10D.
  • a terminal A1: VIN is a power supply terminal to which the DC / DC converter input voltage VIN of the voltage E is input
  • a terminal A2: EN is an enable terminal
  • a terminal A3: GND is a ground terminal.
  • Terminal B1: LX represents an inductor connection terminal
  • terminal B2: FB represents an output voltage feedback input terminal
  • terminal B3: MODE represents a DE / PFM-PWM mode switching terminal.
  • An input capacitor Ci is connected to the voltage E in parallel.
  • An output capacitor Co is connected to the terminal B1: LX via a reactor L, and a DC / DC converter output voltage VOUT can be obtained from both ends of the output capacitor Co.
  • FIG. 119 a laminated composite diagram of the schematic planar pattern configuration of the configuration example 1 of the DC / DC converter module 3 corresponding to FIG. 118 is represented as shown in FIG. 119, and is a schematic diagram taken along line 63A-63A in FIG. The cross-sectional structure is expressed as shown in FIG.
  • the DC / DC converter module 3 includes a substrate 212, a wiring layer 226 embedded in a groove formed inside the substrate 212, and the surface of the wiring layer 226.
  • Insulating layer 230U 1 / magnetic layer 10U / insulating layer 230U 2 disposed on the upper surface
  • insulating layer 230D 1 / magnetic layer 10D / insulating layer 230D 2 disposed on the back surface of wiring layer 226, and upper surface on insulating layer 230U 2
  • It comprises a IC236-capacitor 340 disposed over the wiring layer 244, a solder layer 245, and a lower surface wiring layer 246, a solder layer 247 disposed on the lower surface of the insulating layer 230D 2.
  • the insulating layer 230S disposed on the side surface of the wiring layer 226, the slit SL formed in the magnetic layers 10U and 10D and the beam portion 228 formed in the substrate 212 are not shown.
  • an IC 236 and a capacitor 340 can be mounted as shown in FIGS. For this reason, the mounting area can be reduced by the lamination technique.
  • the bird's-eye view configuration of the configuration example 1 of the DC / DC converter module 3 according to the sixth embodiment corresponding to FIGS. 119 and 120 is expressed as shown in FIG.
  • an IC 236 and a capacitor 340 can be mounted on an inductance element 232 formed by applying an electrode built-in substrate. For this reason, the mounting area can be reduced as compared with Comparative Example 7 by the lamination technique.
  • a schematic plan configuration of the lower surface wiring layer 246 is expressed as shown in FIG.
  • a VIN electrode pattern for the terminal A1 an EN electrode pattern for the terminal A2, a GND electrode pattern for the terminal A3, a VOUT electrode pattern for the terminal B1, a MODE electrode pattern for the terminal B3, and the like are arranged. ing.
  • FIG. 123 a schematic plan configuration of the inductor layer is expressed as shown in FIG.
  • the wiring layer 226 embedded in the groove formed inside the substrate 212 is arranged in a coil shape.
  • a through electrode 226T for extracting the electrode of the wiring layer 226 is formed at the center of FIG.
  • the through electrode 226 ⁇ / b> T connects the upper surface wiring layer 244 and the lower surface wiring layer 246.
  • FIG. 124 a schematic plan configuration of the upper surface wiring layer 244 is expressed as shown in FIG.
  • power source terminal A1 VIN electrode pattern to which DC / DC converter input voltage VIN of voltage E is input
  • enable terminal A2 EN electrode pattern
  • ground terminal A3 GND electrode pattern
  • inductor connection Terminal B1 LX electrode pattern
  • output voltage feedback input terminal B2 FB electrode pattern
  • DE / PFM-PWM mode switching terminal B3 MODE electrode pattern
  • FIG. 125 the schematic plan configuration of the IC / capacitor layer is expressed as shown in FIG. As shown in FIG. 125, an IC 236, an input capacitor Ci, and an output capacitor Co are arranged.
  • the configuration example 2 of the DC / DC converter module 3 includes a substrate 212, a wiring layer 226 embedded in a groove formed inside the substrate 212, and wiring.
  • Insulating layer 230U 1 / magnetic layer 10U / insulating layer 230U 2 disposed on the surface of layer 226, insulating layer 230D 1 / magnetic layer 10D / insulating layer 230D 2 disposed on the back surface of wiring layer 226, and insulating layer 230U It comprises a IC236-capacitor 340 disposed over the top interconnect layer 244, a solder layer 245 on 2, and a lower surface wiring layer 246, a solder layer 247 disposed on the lower surface of the insulating layer 230D 2.
  • the insulating layer 230S disposed on the side surface of the wiring layer 226, the slit SL formed in the magnetic layers 10U and 10D and the beam portion 228 formed in the substrate 212 are not shown.
  • the substrate 212 is processed into a ship shape. Similar to the configuration example 1, the IC 236 and the capacitor 340 can be mounted on the bottom of the substrate 212 processed into a ship shape. For this reason, the mounting area can be reduced and the height can be reduced by the lamination technique.
  • the area of the DC / DC converter module 3 according to the sixth embodiment can be reduced by the laminated structure. Further, since no IC built-in substrate or ferrite substrate is used, it can be formed at low cost.
  • the DC / DC converter module 3 according to the sixth embodiment can be formed by using a deep etching of a silicon substrate and a copper plating technique as described in the method for manufacturing a substrate with a built-in electrode.
  • FIG. 128 (a) A schematic bird's-eye view configuration of the shield substrate 202 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is expressed as shown in FIG.
  • the top view of FIG. 127 is represented as shown in FIG. 128 (a)
  • the schematic cross-sectional structure taken along the line 64A-64A of FIG. 128 (a) is represented as shown in FIG. 128 (b)
  • a schematic cross-sectional structure taken along the line 65A-65A in FIG. 128 (a) is represented as shown in FIG. 128 (c).
  • a shield substrate 202 formed by applying the electrode-embedded substrate according to the sixth embodiment includes a substrate 212 and an interior of the substrate 212.
  • a wiring layer 226 ⁇ / b> C is formed by embedding a metal such as copper (Cu) in a groove formed in the substrate 212.
  • the beam portion 228 has a cross-shaped pattern in plan view of FIGS. 128 (a) to 128 (c).
  • the structure of the wiring layer 226C embedded in the groove portion having a rectangular pattern in plan view is shown, but the present invention is not limited to this, and the shape is not limited to this, but a circle, an ellipse, an octagon, a triangle, Or you may have any pattern, such as a polygon. Any shape may be used as long as it can exhibit a shielding effect, and any shape pattern may be provided as long as a closed circuit is formed.
  • the structure of the beam portion 228 may have a pattern of a cross shape, a lattice shape, a diagonal cross shape, or a circular / cross composite shape in plan view. Furthermore, it may have any pattern such as a rectangle, a circle, an ellipse, an octagon, a triangle, or a polygon.
  • the substrate 212I surrounded by the wiring layer 226C embedded in the groove portion having a rectangular stripe pattern in plan view is surrounded by the wiring layer 226C and the back electrode 226B. Even if it is placed in the environment of the electromagnetic field EM as shown in c), the influence of noise can be suppressed.
  • the electromagnetic shielding effect can be obtained by digging the substrate 212I and arranging the components.
  • metal is formed on the upper surface of the wiring layer 226C and the substrate 212I, the influence of noise from the upper surface can be suppressed.
  • FIG. 129 (a) A schematic bird's-eye view configuration in which the silicon interposer 251 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment is arranged on the package substrate 252 is expressed as shown in FIG. 129 (a), and FIG. A schematic cross-sectional structure taken along line 66A-66A of a) is represented as shown in FIG. 129 (b), and an enlarged view of portion E of FIG. 129 (b) is represented as shown in FIG. 129 (c). Is done.
  • a silicon interposer 251 is used as an intermediate layer.
  • the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment can be applied.
  • the silicon interposer 251 formed by applying the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment includes a silicon substrate and a wiring layer embedded in a groove formed inside the silicon substrate. Moreover, the beam part is provided similarly to the electrode built-in board
  • the BGA solder balls 254 disposed on the back surface of the package substrate 252 can be connected to the bumps 261 disposed on the surface of the package substrate 252 through through vias. Further, the bump 261 can be connected to a micro bump 256 arranged on the silicon interposer 251 through a through silicon via (CUTSV) 258 and an interposer built-in electrode 226I.
  • the micro bumps 256 are connected to the semiconductor integrated circuit chips 248 1 , 248 2 , 248 3, and 248 4 .
  • a through groove can also be formed by providing a beam portion on the silicon substrate in the same manner as the electrode built-in substrate according to the sixth embodiment, the degree of freedom in designing the silicon interposer 251 increases.
  • the silicon interposer to which the electrode-embedded substrate according to the sixth embodiment is applied it is possible to provide a highly reliable interposer with a simple structure that is unlikely to cause sticking between the lines.
  • an electrode-embedded substrate that has a simple structure, is less likely to cause sticking in which lines come into contact with each other, can be improved in reliability, and a method for manufacturing the same, and this electrode-embedded substrate It is possible to provide an inductance element, an interposer, a shield substrate, and a module to which is applied.
  • the present embodiment includes various embodiments that are not described here.
  • the magnetic structures according to the first to fourth embodiments can be applied to all elements using magnetic flux, and can be applied to inductors, transformer cores, magnetic flux shields, sensors using eddy currents, and the like.
  • the inductance elements to which the magnetic structures of the first to fourth embodiments are applied include all electronic parts using inductance such as inductors, transformers, noise filters, and isolators, sensor parts such as magnetic sensors and position sensors, and other wireless devices.
  • the present invention can be applied to a power supply coil and the like, and is particularly applicable to an electronic device such as an inductor for a mobile device and a DC-DC converter having a built-in inductor.
  • the inductance element according to the fifth embodiment can be applied to all electronic parts using inductance such as inductors, transformers, noise filters, and isolators, sensor parts such as magnetic sensors and position sensors, and other coils for wireless power feeding.
  • inductance such as inductors, transformers, noise filters, and isolators
  • sensor parts such as magnetic sensors and position sensors, and other coils for wireless power feeding.
  • electronic devices such as inductors for mobile devices and DC-DC converters with built-in inductors.
  • the electrode-embedded substrate according to the sixth embodiment can be applied to all electronic parts using inductance such as inductors, transformers, noise filters, and isolators, sensor parts such as magnetic sensors and position sensors, and other coils for wireless power feeding. Furthermore, the present invention can be applied to an interposer, a shield substrate, and the like, and particularly applicable to electronic devices such as an inductor for mobile devices and a DC / DC converter module incorporating the inductor.
  • Search coil 42 Search coil substrate 50 ... Magnetic layer substrate 100 ... Printed circuit board (PCB) 112 ... Substrate 113, 129, 130S ... Seed 114 ... Through hole 116 ... Lower core forming part 118 ... Lower coil forming part 120 ... Upper and lower coil connecting part 120P ... Permalloy substrate 122 ... Lower coil 124 ... Lower core 125, 131, 133 ... Resist 126 ... upper coils 128, 128B, 128C, 122 1 , 122 2 , 242 ... insulating layer 128A ... opening 130 ... upper core 140A ... control integrated circuit (control IC) 140B ... DC / DC converter IC 150 ...
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Abstract

 磁性構造体(2)は、第1磁性層(101)と、第1磁性層(101)を複数に分割する第1スリット(SL1)と、第1スリット(SL1)および第1磁性層(101)上に配置された第1絶縁層(12)と、第1絶縁層(12)上に配置された第2磁性層(102)と、第2磁性層(102)を複数に分割する第2スリット(SL2)とを備える。磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体、および上記の磁性構造体を適用し、交流抵抗が低減され、高周波特性に優れたインダクタンス素子を提供する。

Description

磁性構造体、インダクタンス素子およびその製造方法、電極内蔵基板およびその製造方法、インターポーザ、シールド基板およびモジュール
 本実施の形態は、磁性構造体、インダクタンス素子およびその製造方法、電極内蔵基板およびその製造方法、インターポーザ、シールド基板およびモジュールに関する。
 近年のモバイル機器では、薄型化、軽量化、省エネ化、バッテリの長寿命化が要求されている。このためには、特に、電源回路の薄型化・軽量化・省エネ化、バッテリの長寿命化が必要となる。電源回路を構成する部品の内、サイズが大きいものの一つとしてインダクタンス素子が挙げられる。
 従来のインダクタンス素子に用いられる配線構造には、巻き線型、積層型、薄膜型がある。巻き線型は、強磁性体のコアに銅線を巻きつけたものであり、形状によりトロイダル、ソレノイドなどがある。また、シリコン基板に貫通穴を開けて作成したトロイダル構造のインダクタンス素子も開示されている。
特開2004-172396号公報 特開2007-214424号公報 特開平9-139313号公報 特開平8-88119号公報 特開2009-135325号公報 特開2009-135326号公報
 本実施の形態は、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体、および上記の磁性構造体を適用し、交流抵抗が低減され、高周波特性に優れたインダクタンス素子を提供することにある。
 また、本実施の形態は、磁気抵抗、渦電流損、交流抵抗が低減され、インダクタンスが高く、高周波特性に優れたインダクタンス素子およびその製造方法、およびこのインダクタンス素子を備えるモジュールを提供することにある。
 さらにまた、本実施の形態は、構造が簡単でライン同士が接触するスティッキングが起きにくく、信頼性の向上可能な電極内蔵基板およびその製造方法、およびこの電極内蔵基板を適用したインダクタンス素子、インターポーザ、シールド基板およびモジュールを提供することにある。
 本実施の形態の一態様によれば、第1磁性層と、前記第1磁性層を複数に分割する第1スリットと、前記第1スリットおよび前記第1磁性層上に配置された第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に配置された第2磁性層と、前記第2磁性層を複数に分割する第2スリットとを備える磁性構造体が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、第1磁性層と、前記第1磁性層を複数に分割する第1スリットと、前記第1スリットおよび前記第1磁性層上に配置された第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に配置された第2磁性層と、前記第2磁性層を複数に分割する第2スリットと、前記第2スリットおよび前記第2磁性層上に配置された第2絶縁層とを備える積層構造を複数積層した磁性構造体が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、インダクタンスコイルと、上記の磁性構造体とを備え、前記磁性構造体は、前記インダクタンスコイルの表面若しくは裏面若しくは両面に配置されたインダクタンス素子が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、コアと、前記コアに配置された巻線コイルと、上記の磁性構造体とを備え、前記磁性構造体は、前記コアと磁気結合が可能であるインダクタが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、コアと、前記コアに配置された1次側コイルと、前記コアに配置された2次側コイルと、上記の磁性構造体とを備え、前記磁性構造体は、前記コアと磁気結合が可能であるトランスが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、電磁遮蔽対象物体と、前記電磁遮蔽対象物体を取り囲む空洞部と、上記の磁性構造体とを備え、前記磁性構造体は、前記空洞部を介して前記電磁遮蔽対象物体を取り囲む電磁遮蔽構造体が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板上に第1磁性層を形成する工程と、前記第1磁性層上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層および前記第1磁性層に第1スリットを形成する工程と、前記第1スリットを埋め込み層により埋め込む工程と、前記絶縁層および前記埋め込み層上に第2磁性層を形成する工程と、前記第2磁性層に第2スリットを形成する工程とを有する磁性構造体の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板上に第1磁性層を形成する工程と、前記第1磁性層に第1スリットを形成する工程と、前記第1磁性層および前記第1スリット上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に第2磁性層を形成する工程と、前記第2磁性層に第2スリットを形成する工程とを有する磁性構造体の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面に配置された上部コイルと、前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルの端部と前記下部コイルの端部とを接続する上下コイル接続部とを備えるインダクタンス素子が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面に配置された上部コイルと、前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルの端部と前記下部コイルの端部とを接続する上下コイル接続部と、前記上部コイルの表面に配置された上部コアと、前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアとを備え、前記上部コイルと前記下部コイルは、前記基板を挟み、ソレノイドコイルを構成すると共に、前記上部コアと前記下部コアは、前記上部コイルおよび前記下部コイルの端部で磁気結合して、前記ソレノイドコイルを貫通する閉磁路を備えるインダクタンス素子が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面に配置された上部コイルと、前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルの端部と前記下部コイルの端部とを接続する上下コイル接続部と、前記上部コイルの表面に配置された上部コアと、前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアとを備えるインダクタンス素子の製造方法において、前記基板を加工する工程と、前記下部コアと前記下部コイルおよび前記上下コイル接続部を形成する工程と、前記上部コイルを形成する工程と、前記上部コアを形成する工程とを有することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記のインダクタンス素子を備えるモジュールが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の内部に形成された溝部と、前記基板の表面に対向する裏面に配置された梁部と、前記溝部に埋め込まれた配線層とを備える電極内蔵基板が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記の電極内蔵基板を備え、前記溝部および前記配線層は、コイル形状を備えるインダクタンス素子が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記の電極内蔵基板を備えるインターポーザが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記の電極内蔵基板と、前記基板の表面に対向する裏面に配置された裏面電極を備えるシールド基板が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記の電極内蔵基板を備えるモジュールが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、上記のインダクタンス素子を備えるモジュールが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の内部に形成されたコイル形状を有する溝部と、前記基板の表面に対向する裏面に配置された梁部と、前記溝部に埋め込まれた配線層と、前記基板の表面に配置された上面配線層と、前記基板の表面に対向する裏面に配置された下面配線層と、前記上面配線層上に半田層を介して配置された集積回路およびコンデンサとを備えるモジュールが提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板の内部に溝部を形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に前記梁部を形成する工程と、前記溝部に前記配線層を埋め込み形成する工程とを有する電極内蔵基板の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板の内部にコイル形状の溝部を形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、前記基板の表面に上部コアを形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に下部コアを形成する工程とを有するインダクタンス素子の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板の内部に平面視において閉回路形状のパターンを備える溝部を形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に裏面電極を形成する工程とを有するシールド基板の製造方法が提供される。
 本実施の形態の他の態様によれば、基板の内部にコイル形状の溝部を形成する工程と、平面視において前記コイル形状の内部に配置され、前記基板を貫通する貫通溝部を形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、前記貫通溝部に貫通電極を埋め込み形成する工程と、前記基板の表面に上部コアを形成する工程と、前記上部コア上に前記貫通電極と接続される上面配線層を形成する工程と、前記基板の表面に対向する裏面に下部コアを形成する工程と、前記下部コア上に前記貫通電極と接続される下面配線層を形成する工程と、前記上面配線層上に半田層を介して集積回路およびコンデンサを搭載する工程とを有するモジュールの製造方法が提供される。
 本実施の形態によれば、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体、および上記の磁性構造体を適用し、交流抵抗が低減され、高周波特性に優れたインダクタンス素子を提供することができる。
 また、本実施の形態によれば、磁気抵抗、渦電流損、交流抵抗が低減され、インダクタンスが高く、高周波特性に優れたインダクタンス素子およびその製造方法、およびこのインダクタンス素子を備えるモジュールを提供することができる。
 さらにまた、本実施の形態によれば、構造が簡単でライン同士が接触するスティッキングが起きにくく、信頼性の向上可能な電極内蔵基板およびその製造方法、およびこの電極内蔵基板を適用したインダクタンス素子、インターポーザ、シールド基板およびモジュールを提供することができる。
比較例1に係る磁性構造体において、面直方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 比較例2に係る磁性構造体において、面直方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 比較例3に係る磁性構造体において、面直方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 比較例1に係る磁性構造体において、面内方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 比較例2に係る磁性構造体において、面内方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 比較例3に係る磁性構造体において、面内方向に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 (a)第1の実施の形態に係る磁性構造体の模式的平面パターン構成図、(b)図7(a)の1A-1A線に沿う模式的断面構造図。 第1の実施の形態に係る磁性構造体において、(a)層内方向と水平に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図、(b)層内方向と垂直に磁束を印加した場合に発生する渦電流の模式図。 (a)第1の実施の形態の変形例に係る磁性構造体の模式的平面パターン構成図、(b)図9(a)の2A-2A線に沿う模式的断面構造図、(c)図9(a)の3A-3A線に沿う模式的断面構造図。 第1の実施の形態に係る磁性構造体の第1の製造方法において、(a)Si基板上に第1磁性層を形成する工程の模式的断面構造図、(b)第1磁性層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、(c)第1磁性層に第1スリットを形成する工程の模式的断面構造図、(d)埋め込み層により第1スリットを埋め込む工程の模式的断面構造図。 第1の実施の形態に係る磁性構造体の第1の製造方法において、(a)絶縁層および埋め込み層上に第2磁性層を形成する工程の模式的断面構造図、(b)第2磁性層に第2スリットを形成する工程の模式的断面構造図。 第1の実施の形態に係る磁性構造体の第2の製造方法において、(a)第1磁性層に第1スリットを形成する工程の模式的断面構造図、(b)第1磁性層上および第1スリット内に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、(c)絶縁層上に第2磁性層を形成する工程の模式的断面構造図、(d)第2磁性層に第2スリットを形成する工程の模式的断面構造図。 (a)第2の実施の形態に係る磁性構造体の模式的平面パターン構成図、(b)図13(a)の4A-4A線に沿う模式的断面構造図。 第3の実施の形態に係る磁性構造体の模式的断面構造図。 (a)比較例4に係るインダクタンス素子の模式的平面パターン構成図、(b)図15(a)の5A-5A線に沿う模式的断面構造図。 (a)実施の形態に係るインダクタンス素子の模式的平面パターン構成図、(b)図16(a)の6A-6A線に沿う模式的断面構造図。 (a)実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子の模式的平面パターン構成図、(b)図17(a)の7A-7A線に沿う模式的断面構造図。 (a)インダクタンスコイルの回路表現、(b)交流抵抗RACとインダクタンスLと関係を示す模式図(スリット構造WSとスリット無し構造WOSの比較)。 (a)インダクタンスLと磁界Hの関係を示す模式図、(b)磁束密度Bと磁界Hとの関係を示す模式図。 実施の形態に係る磁性構造体およびインダクタンス素子において、磁束Φは磁気抵抗Rmの小さい部分を通過することを説明するための磁気回路の例。 実施の形態に係る磁性構造体およびインダクタンス素子において、円柱半径r0を小さくすることで渦電流損Peの抑制が可能であることを説明するための円柱状試料の例。 (a)実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子の模式的平面パターン構成図、(b)図22(a)の8A-8A線に沿う模式的断面構造図。 (a)スリットSLを備える磁性層上にサーチコイルを配置した実験系の模式的平面パターン構成図、(b)サーチコイルの模式的鳥瞰図。 図23(a)の9A-9A線に沿う模式的断面構造図。 サーチコイルデバイスの寸法を基準としたスリット間隔の説明図。 (a)スリットSLを備える磁性層上にサーチコイルを配置した実験系の実験条件の説明図、(b)X軸に対するサーチコイルのDX軸の角度θ2の説明図、(c)磁性層に形成されるスリットSLのスリット幅ΔSLおよびスリット間隔(スリットピッチ)SLPの説明図。 直交表を用いて図26を拡張し、かつ9通りに圧縮した実験条件の説明図。 スリットSLを備える磁性層上にサーチコイルを配置した実験系において、交流抵抗の抵抗増加量とインダクタンスの関係の実験結果(スリット構造WSとスリット無し構造WOSの比較)。 比較例4に係るインダクタンス素子であって、(a)模式的鳥瞰図、(b)図29(a)の10A-10A線に沿う模式的断面構造図。 実施の形態に係るインダクタンス素子であって、(a)模式的鳥瞰図、(b)図30(a)の11A-11A線に沿う模式的断面構造図。 インダクタンスの周波数特性(スリット構造WSとスリット無し構造WOSの比較)。 交流抵抗の周波数特性(スリット構造WSとスリット無し構造WOSの比較)。 実施の形態に係るインダクタンス素子に適用可能なインダクタンスコイルの製造方法であって、(a)磁性金属基板を準備する工程の模式的断面構造図、(b)磁性金属基板をエッチングして溝部を形成後、絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、(c)金属配線層を形成する工程の模式的断面構造図、(d)金属配線層をCMPなどによって研磨し、溝部に金属配線層を残す工程の模式的断面構造図、(e)磁性金属基板を裏面エッチングして、インダクタンスコイルを形成する工程の模式的断面構造図。 実施の形態に係るインダクタンス素子に適用可能なインダクタンスコイルの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造であって、(a)矩形状の溝部を形成した例、(b)台形状の溝部を形成した例、(c)三角形状の溝部を形成した例、(d)U字形状の溝部を形成した例。 (a)実施の形態に係るインダクタンス素子において、磁性金属基板に溝部を形成した一例を示す模式的鳥瞰構造図、(b)図35(a)において、溝部に金属配線層を形成した様子を示す模式的鳥瞰構造図。 (a)実施の形態に係る別のインダクタンス素子であって、磁性金属基板上に形成された円形状の溝部を形成した例の模式的平面パターン構成図、(b)図36(a)の円形状の溝部に金属配線層を形成した様子を示す模式的平面パターン構成図、(c)実施の形態に係る更に別のインダクタンス素子であって、磁性金属基板上に形成された八角形状の溝部に金属配線層を配置した模式的平面パターン構成図、(d)実施の形態に係る更に別のインダクタンス素子であって、磁性金属基板上に形成された対向する2つの三角形状の溝部に金属配線層を配置した模式的平面パターン構成図。 実施の形態に係るインダクタンス素子を構成部品として適用する電源回路の構成例。 実施の形態に係る磁性構造体を適用したインダクタ(EIコア)の模式的断面構造であって、(a)第1の構成例、(b)第2の構成例、(c)第3の構成例、(d)第4の構成例。 実施の形態に係る磁性構造体を適用したトランスの模式的断面構造であって、(a)第1の構成例、(b)第2の構成例。 実施の形態に係る磁性構造体を適用した電磁遮蔽構造体の模式的断面構造図。 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子の詳細構成であって、(a)模式的鳥瞰図、(b)図41(a)の12A-12A線に沿う模式的断面構造図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子であって、(a)模式的鳥瞰図、(b)図42(a)のA方向から観た側面図、(c)上部コイル間の部分拡大構造例1、(d)上部コイル間の部分拡大構造例2、(e)図42(a)のB方向から観た側面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の内部構造を示す模式的鳥瞰図。 (a)図43の上面図、(b)図43の短辺方向から観た側面図、(c)図43の下面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の内部構造を示す模式的鳥瞰図。 (a)図45の上面図、(b)図45の短辺方向から観た側面図、(c)図45の下面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の内部構造を示す模式的鳥瞰図。 (a)図47の上面図、(b)図47の短辺方向から観た側面図、(c)図47の下面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の内部構造を示す模式的鳥瞰図。 (a)図49の上面図、(b)図49の短辺方向から観た側面図、(c)図49の下面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の内部構造を示す模式的鳥瞰図。 (a)図51の上面図、(b)図51の短辺方向から観た側面図、(c)図51の下面図。 図51の長辺方向から観た側面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子であって、インダクタンスコイル端部で、上部コアと下部コアとを結合した構成の模式的鳥瞰図。 (a)図54のC部分の拡大図、(b)図55(a)の13A-13A線に沿う模式的断面構造図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)シリコン基板の模式的平面図、(b)図56(a)の14A-14A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)裏面配線エッチングを実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図57(a)の15A-15A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)貫通配線エッチングを実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図58(a)の16A-16A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)下部コアエッチングを実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図59(a)の17A-17A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)貫通穴・下部コイル形成部・下部コア形成部へのシード形成を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図60(a)の18A-18A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)フォトリソグラフィーおよびメッキ形成を実施し、下部コアを形成したシリコン基板の模式的平面図、(b)図61(a)の19A-19A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)貫通穴・下部コイル形成部に対するメッキ形成を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図62(a)の20A-20A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)表裏研磨工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図63(a)の21A-21A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)表面側絶縁層形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図64(a)の22A-22A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)表面側絶縁層に対する開口形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図65(a)の23A-23A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部配線用シード形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図66(a)の24A-24A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部配線のためのフォトリソグラフィー工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図67(a)の25A-25A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部配線のためのメッキ形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図68(a)の26A-26A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部配線のためのレジスト剥離工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図69(a)の27A-27A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部配線のためのシード除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図70(a)の28A-28A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのための絶縁層形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図71(a)の29A-29A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのためのシード成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図72(a)の30A-30A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのためのフォトリソグラフィー工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図73(a)の31A-31A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのためのメッキ形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図74(a)の32A-32A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのためのレジスト除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図75(a)の33A-33A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、(a)上部コアのためのシード除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図、(b)図76(a)の34A-34A線に沿う模式的断面図。 図76(a)の35A-35A線に沿う模式的断面図。 (a)第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、シリコン基板に形成された上部コイルおよび下部コイルを示す模式的平面図、(b)図78(a)の36A-36A線に沿う模式的断面図。 図78(a)の37A-37A線に沿う模式的断面図。 (a)第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、シリコン基板に形成された上部コアおよび下部コアを示す模式的平面図、(b)図80(a)の38A-38A線に沿う模式的断面図。 図80(a)の39A-39A線に沿う模式的断面図。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性(SOL:第5の実施の形態に係るソレノイド構造、SPI:第4の実施の形態に係るスパイラル構造)。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性(SOL:第5の実施の形態に係るソレノイド構造、SPI:第4の実施の形態に係るスパイラル構造)。 プリント回路基板(PCB)上にインダクタンス素子・制御用IC・キャパシタなどを配置した第4の実施の形態に係るモジュールの平面図。 シリコン基板に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子およびシリコン基板上にIC・キャパシタなどを配置した第5の実施の形態に係るモジュールの平面図。 PCB上にインダクタンス素子・DC/DCコンバータIC・キャパシタなどを配置した第4の実施の形態に係るモジュールの平面図。 シリコン基板に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子と、シリコン基板上に制御用IC・DC/DCコンバータIC・キャパシタなどを配置した第5の実施の形態に係るモジュールの側面図(構成例1)。 シリコン基板に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子と、シリコン基板上に制御用IC・キャパシタなどを配置した第5の実施の形態に係るモジュールの側面図(構成例2)。 シリコン基板に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子と、シリコン基板上に制御用IC・キャパシタを配置した第5の実施の形態に係るモジュールの側面図(構成例3)。 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子を出力負荷回路に適用し、全体をシリコン基板に搭載したDC/DCコンバータ(DCDC)と出力負荷回路の接続構成例。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図であって、(a)梁部が平面視において配線層と直交し、かつ互いに平行なストライプパターンを備える例、(b)梁部が平面視において互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備える例。 (a)図91の40A-40A線に沿う模式的断面構造図、(b)図91の41A-41A線に沿う模式的断面構造図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板であって、シリコンウェハに形成された相対的に長いラインアンドスペースを有する電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図。 (a)図93の42A-42A線に沿う模式的断面構造図、(b)図93の43A-43A線に沿う模式的断面構造図。 (a)比較例5に係る電極内蔵基板であって、シリコンウェハに形成された相対的に長いラインアンドスペースを有する電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図、(b)第6の実施の形態に係る電極内蔵基板であって、シリコンウェハに形成された相対的に長いラインアンドスペースを有する電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図。 比較例5に係る電極内蔵基板であって、シリコン基板に形成されたスパイラル形状のインダクタンス素子を有する電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図97(a)の44A-44A線に沿う模式的断面構造図、(c)図97(a)の45A-45A線に沿う模式的断面構造図、(d)図97(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図98(a)の46A-46A線に沿う模式的断面構造図、(c)図98(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図99(a)の47A-47A線に沿う模式的断面構造図、(c)図99(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図100(a)の48A-48A線に沿う模式的断面構造図、(c)図100(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図101(a)の49A-49A線に沿う模式的断面構造図、(c)図101(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図102(a)の50A-50A線に沿う模式的断面構造図、(c)図102(a)の51A-51A線に沿う模式的断面構造図、(d)図102(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図103(a)の52A-52A線に沿う模式的断面構造図、(c)図103(a)の53A-53線に沿う模式的断面構造図、(d)図103(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図104(a)の54A-54A線に沿う模式的断面構造図、(c)図104(a)の55A-55A線に沿う模式的断面構造図、(d)図104(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図105(a)の56A-56A線に沿う模式的断面構造図、(c)図105(a)の57A-57A線に沿う模式的断面構造図、(d)図105(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、(a)模式的表面パターン構成図、(b)図106(a)の58A-58A線に沿う模式的断面構造図、(c)図106(a)の59A-59A線に沿う模式的断面構造図、(d)図106(a)に対応する模式的裏面パターン構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシリコン基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造図。 (a)比較例6に係るパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造図(裏面研磨なしの構造例)、(b)比較例6に係るパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造図(裏面研磨有りの構造例)。 (a)第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子の模式的鳥瞰構成図、(b)図109(a)の60A-60A線に沿う模式的断面構造図。 (a)第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子であって、配線層部分の模式的鳥瞰構成図、(b)図110(a)の表面構成図、(c)図110(a)の裏面構成図。 (a)図110(a)の中央部分の61A-61A線に沿う断面鳥瞰構成図、(b)図111(a)の矢印B1方向から見た断面構成図、(c)図111(b)のC1部分の拡大図。 (a)図110(a)の62A-62A線に沿う断面鳥瞰構成図、(b)図112(a)の矢印B2方向から見た断面構成図、(c)図112(b)のC2部分の拡大図。 (a)図110(a)のシリコン基板のみの表面側模式的鳥瞰構成図、(b)図113(a)の裏面側模式的鳥瞰構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板に適用可能な梁部構造の模式的平面図であって、(a)十字型構成例、(b)格子型構成例、(c)対角方向クロス型構成例、(d)円形・十字複合型構成例。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性のシミュレーション結果。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性のシミュレーション結果。 比較例7に係るDC/DCコンバータモジュールの実装構成例。 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュールの構成例1の集積回路ブロック構成図。 図118に対応した第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子上にIC、コンデンサを搭載するDC/DCコンバータの構成例1の模式的平面パターン構成の積層化合成図。 図119の63A-63A線に沿う模式的断面構造図。 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュールの構成例1の模式的鳥瞰構成図。 図119~図121の下面配線層の模式的平面図。 図119~図121のインダクタ層の模式的平面図。 図119~図121の上面配線層の模式的平面図。 図119~図121のIC・コンデンサ層の模式的平面図。 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュールの構成例2の模式的断面構造図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシールド基板の模式的鳥瞰構成図。 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシールド基板であって、(a)図127の上面図、(b)図128(a)の64A-64A線に沿う模式的断面構造図、(c)図128(a)の65A-65A線に沿う模式的断面構造図。 (a)第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインターポーザを備えるパッケージ基板の模式的鳥瞰図、(b)図129(a)の66A-66A線に沿う模式的断面構造図、(c)図129(b)のE部分の拡大図。
 次に、図面を参照して、本実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
 又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
 [比較例1~3]
 比較例1に係る磁性構造体2Bは、図1・図4に示すように、単一の磁性層10を有する単層構造を有する。比較例2に係る磁性構造体2Bは、図2・図5に示すように、磁性層101・102の層間に絶縁層12を有する多層構造を備える。比較例3に係る磁性構造体2Bは、図3・図6に示すように、磁性層101・102の層間に絶縁層12を有する多層構造に加え、スリットSLにより磁性層101・絶縁層12・102を分断した多層スリット構造を備える。
 比較例1~3に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層の層内方向と垂直か平行かで異なる特徴を示す。
 比較例1に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層10の層内方向と面直方向の場合には、図1に示すように、渦電流Ieの渦電流半径は磁性層10のサイズで決まり、渦電流損Peは相対的に大きくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層10が単一であるため、相対的に小さくなる。
 比較例2に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層101・102の層内方向と面直方向の場合には、図2に示すように、渦電流Ie1・Ie2の渦電流半径は磁性層101・102のサイズで決まり、渦電流損Peは相対的に大きくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層101・102間の絶縁層12で発生し、比較例1に比べ相対的に大きい。
 比較例3に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層101・102の層内方向と面直方向の場合には、図3に示すように、渦電流ie1・ie2の渦電流半径は磁性層101・102を分断するスリットSLの間隔で制御可能であるため、渦電流損Peは相対的に小さくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層101・102間の絶縁層12で発生し、かつスリットSL部分で磁性層101・102の断面積が減少するため、比較例2に比べ相対的に大きい。
 比較例1に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層10の層内方向と平行方向の場合には、図4に示すように、渦電流Ieの渦電流半径は磁性層10の厚さで決まり、渦電流損Peは相対的に大きくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層10が単一層であるため、相対的に小さくなる。
 比較例2に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層101・102の層内方向と平行方向の場合には、図5に示すように、渦電流Ie1・Ie2の渦電流半径は磁性層101・102の厚さ・絶縁層12の間隔で決まり、渦電流損Peは相対的に小さくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層101・102がそれぞれ単一層であるため、相対的に小さくなる。
 比較例3に係る磁性構造体2Bにおいて、磁束Φの向きが磁性層101・102の層内方向と平行方向の場合には、図6に示すように、渦電流ie1・ie2の渦電流半径は磁性層101・102の厚さ・絶縁層12の間隔で決まり、渦電流損Peは相対的に小さくなる。一方、磁気抵抗RmはスリットSL部分で発生するため、相対的に大きい。
 以上説明したように、比較例に係る磁性構造体2Bにおいては、磁性層の層内方向と面直方向・平行方向の2つの方向の磁束Φに対して、相対的に小さな磁気抵抗Rmと相対的に小さな渦電流損Peを両立可能な磁気回路を形成することが難しい。
 [第1の実施の形態]
 (磁性構造体)
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2の模式的平面パターン構成は、図7(a)に示すように表され、図7(a)の1A-1A線に沿う模式的断面構造は、図7(b)に示すように表される。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2は、図7(a)および図7(b)に示すように、第1磁性層101と、第1磁性層101を複数に分割する第1スリットSL1と、第1スリットSL1および第1磁性層101上に配置された第1絶縁層12と、第1絶縁層12上に配置された第2磁性層102と、第2磁性層102を複数に分割する第2スリットSL2と
 を備える。
 また、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、図7(a)に示すように、平面視において、互いに平行なストライプパターンを備える。
 また、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、図7(a)に示すように、平面視において、互いに平行でかつ重複しないストライプパターンを備える。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2は、図7(a)および図7(b)に示すように、磁性層101・102間に絶縁層12が形成され、かつ磁性層101はスリットSL1を介して互いに分割され、磁性層102はスリットSL2を介して互いに分割されている。
 ここで、磁性層101・102は、強磁性体で形成されていても良い。
 また、絶縁層12は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。特に、絶縁層12が強磁性体で形成されると、磁気抵抗が小さくなり好都合である。絶縁層12の代わりに半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体層で形成されていても良い。
 また、スリットSL1・SL2は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で充填されて形成されていても良い。強磁性体で形成した方が磁気抵抗を低下させることができる。
 また、スリットSL1・SL2は、半導体若しくは絶縁体で充填されて形成されていても良い。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2において、磁性層内方向と水平に磁束Φを印加した場合に発生する渦電流Ieは、模式的に図8(a)に示すように表され、磁性層内方向と垂直に磁束Φを印加した場合に発生する渦電流Ieは、模式的に図8(b)に示すように表される。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、磁性層内方向と水平に磁束Φを印加した場合、図8(a)に示すように、重なり合った磁性層101・102に沿って磁気回路が形成されている。図6に示す比較例3と比較してスリットSLによるギャップがないため、磁気抵抗が小さくなる。また、渦電流Ieの半径は、磁性層101・102の厚さおよびスリットSL1・SL2のスリット間隔SLP1・SLP2で制御可能である。ここで、図8(a)に示すように、スリットSL1のスリット間隔SLP1は、隣接するスリットSL1間のセンターピッチに対応し、スリットSL2のスリット間隔SLP2は、隣接するスリットSL2間のセンターピッチに対応する。また、スリットSL1・SL2のスリット幅は、ΔSL1・ΔSL2で表される。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、図8(b)に示すように、磁性層内方向と垂直に磁束Φを印加した場合、スリットSL1・SL2のスリット間隔SLP1・SLP2および磁性層101・102の厚さで渦電流Ieの半径を制御可能である。また、図3に示す比較例3の多層スリット構造と比較して、スリットを通過する磁束がないため、磁気抵抗が小さくなる。
 スリット間隔SLP1・SLP2や磁性層の厚さにより、磁束によって発生した渦電流の半径を制御することができる。渦電流半径を低減することで、渦電流損(交流抵抗の主成分)を抑制可能である。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、第1スリットSL1および第2スリットSL2の形成位置を隣り合うスリット間で重ならないように配置している。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、図8(a)に示すように、面内方向の磁束量をスリットSL1・SL2のスリット間隔SLP1・SLP2および磁性層101・102の厚さにより制御可能である。
 また、第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、図8(b)に示すように、面直方向の磁束量を磁性層101・102の厚さおよびスリットSL1・SL2のスリット間隔SLP1・SLP2により制御可能である。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、図8(a)および図8(b)に示すように、スリットSL1・SL2のスリット幅ΔSL1・ΔSL2は、第1絶縁層12の厚さよりも大きく設定されている。
 (変形例)
 第1の実施の形態の変形例に係る磁性構造体2の模式的平面パターン構成は、図9(a)に示すように表され、図9(a)の2A-2A線に沿う模式的断面構造は、図9(b)に示すように表され、図9(a)の3A-3A線に沿う模式的断面構造は、図9(c)に示すように表される。
 第1の実施の形態の変形例に係る磁性構造体2は、図9(a)~図9(c)に示すように、第1磁性層101と、第1磁性層101を複数に分割する第1スリットSL1と、第1スリットSL1および第1磁性層101上に配置された第1絶縁層12と、第1絶縁層12上に配置された第2磁性層102と、第2磁性層102を複数に分割する第2スリットSL2とを備える。
 また、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、図9(a)に示すように、平面視において、平行なストライプパターンを備える。
 また、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、図9(a)に示すように、平面視において、所定の角度θで交差する。ここで、角度θは、0度以上90度以下である。
 また、所定の角度θ=0度の場合には、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、平面視において、互いに平行でかつ重複しないストライプパターンを備える。
 第1の実施の形態の変形例に係る磁性構造体2は、図9(a)および図9(b)に示すように、磁性層101・102間に絶縁層12が形成され、かつ磁性層101はスリットSL1を介して互いに分割され、磁性層102はスリットSL2を介して互いに分割されている。
 また、第1の実施の形態の変形例に係る磁性構造体2は、図9(c)に示すように、第1スリットSL1と第2スリットSL2が重なる部分においては、本実施の形態の機能は発現しないが、他の部分においては重複しないため、実施の形態の機能は発現する。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
 なお、第1の実施の形態に係る磁性構造体2においては、上記のストライプパターンに限定されず、第1磁性層101、第2磁性層102は、平面視において、互いに平行な矩形パターン、互いに平行な三角形パターン、互いに平行な六角形パターン、互いに平行な八角形パターン、互いに平行な多角形パターン、互いに平行な円形パターン、若しくは互いに平行な楕円形パターンのいずれかを備えていても良い。また、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、平面視において、互いに一致しては重複しない構成を備えていても良い。
 (磁性構造体の第1の製造方法)
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2の第1の製造方法は、図10(a)~図10(d)および図11(a)~図11(b)に示すように表される。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体2の第1の製造方法は、図10(a)~図10(d)および図11(a)~図11(b)に示すように、基板8上に第1磁性層101を形成する工程と、第1磁性層101上に絶縁層12を形成する工程と、絶縁層12および第1磁性層101に第1スリットSL1を形成する工程と、第1スリットSL1を埋め込み層14により埋め込む工程と、絶縁層12および埋め込み層14上に第2磁性層102を形成する工程と、第2磁性層102に第2スリットSL2を形成する工程とを有する。
(a)まず、図10(a)に示すように、例えば、シリコン基板8を準備し、シリコン基板8上に、例えば強磁性体からなる磁性層101を形成する。ここで、シリコン基板8の厚さは、例えば約525μmである。磁性層101としては、例えば、Co-Ta-Zr層などを適用可能である。磁性層101の膜厚は、例えば、約2μmである。磁性層101の形成においては、スパッタリング技術、化学的気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)技術などを用いることができる。ここで、シリコン基板8の代わりにSiO2からなる絶縁基板を適用しても良い。
(b)次に、図10(b)に示すように、磁性層101上に絶縁層12を形成する。絶縁層12としては、例えば、シリコン酸化膜などを適用可能である。絶縁層12の形成においては、例えば、プラズマCVD技術を用いることができる。絶縁層12は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。特に、絶縁層12が強磁性体で形成されると、磁気抵抗が小さくなり好都合である。絶縁層12の代わりに半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体層で形成されていても良い。
(c)次に、図10(c)に示すように、パターニング工程により、絶縁層12および磁性層101をエッチングして、スリットSL1を形成する。ここで、スリットSL1の幅は、例えば約10μmである。
(d)次に、図10(d)に示すように、スリットSL1を埋め込み層14により充填する。埋め込み層14には、絶縁層若しくは磁性体などを適用可能である。絶縁層としては、例えば、シリコン酸化膜、ポリイミド樹脂などを適用可能である。磁性体としては、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。具体的にはフェライトメッキやフェライトペーストなどを用いることができる。また、埋め込み層14は、半導体で形成されていても良い。さらに、埋め込み層14には、強磁性体も適用可能である。強磁性体で形成した方が磁気抵抗を低下させることができる。
(e)次に、図11(a)に示すように、絶縁層12および埋め込み層14上に、例えば強磁性体からなる磁性層102を形成する。ここで、磁性層102としては、例えば、Co-Ta-Zr層などを適用可能である。磁性層102の膜厚は、例えば、約2μmである。磁性層102の形成においては、スパッタリング技術、CVD技術などを用いることができる。
(f) 次に、図11(b)に示すように、パターニング工程により、磁性層102をエッチングして、スリットSL2を形成する。ここで、スリットSL2のスリット幅は、例えば約10μmである。なお、スリットSL2はスリットSL1と同様に、埋め込み層14により充填されても良い。
 (磁性構造体の第2の製造方法)
 第1の実施の形態に係る磁性構造体の第2の製造方法は、図12(a)~図12(d)に示すように表される。
 第1の実施の形態に係る磁性構造体の第2の製造方法は、図12(a)~図12(d)に示すように、基板上に第1磁性層を形成する工程と、第1磁性層に第1スリットを形成する工程と、第1磁性層および第1スリット上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に第2磁性層を形成する工程と、第2磁性層に第2スリットを形成する工程とを有する。
(a)まず、図12(a)に示すように、例えば、シリコン基板8を準備し、シリコン基板8上に、例えば強磁性体からなる磁性層101を形成する。ここで、磁性層101としては、例えば、Co-Ta-Zr層などを適用可能である。磁性層101の形成においては、スパッタリング技術、CVD技術などを用いることができる。ここで、シリコン基板8の代わりにSiO2からなる絶縁基板を適用しても良い。
(b)次に、パターニング工程により、磁性層101をエッチングして、スリットSL1を形成する。
(c)次に、図12(b)に示すように、磁性層101およびスリットSL1上に絶縁層12を形成する。絶縁層12としては、例えば、シリコン酸化膜などを適用可能である。絶縁層12の形成においては、例えば、プラズマCVD技術を用いることができる。絶縁層12は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。特に、絶縁層12が強磁性体で形成されると、磁気抵抗が小さくなり好都合である。絶縁層12の代わりに半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体層で形成されていても良い。
(d)次に、図12(c)に示すように、絶縁層12上に、例えば強磁性体からなる磁性層102を形成する。ここで、磁性層102としては、例えば、Co-Ta-Zr層などを適用可能である。磁性層102の形成においては、スパッタリング技術、CVD技術などを用いることができる。
(e) 次に、図12(d)に示すように、パターニング工程により、磁性層102をエッチングして、スリットSL2を形成する。なお、スリットSL2は、埋め込み層により充填されても良い。埋め込み層は、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。また、半導体若しくは絶縁体で形成されていても良い。さらに、埋め込み層には、強磁性体も適用可能である。強磁性体で形成した方が磁気抵抗を低下させることができる。
 第1の実施の形態によれば、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体を提供することができる。
 [第2の実施の形態]
 (磁性構造体)
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2の模式的平面パターン構成は、図13(a)に示すように表され、図13(a)の4A-4A線に沿う模式的断面構造は、図13(b)に示すように表される。
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2は、図13(a)および図13(b)に示すように、第1磁性層101と、第1磁性層101を複数に分割する第1スリットSL1と、第1スリットSL1および第1磁性層101上に配置された第1絶縁層121と、第1絶縁層121上に配置された第2磁性層102と、第2磁性層102を複数に分割する第2スリットSL2と、第2スリットSL2および第2磁性層102上に配置された第2絶縁層122と、第2絶縁層122上に配置された第3磁性層103と、第3磁性層を複数に分割する第3スリットSL3とを備える。
 第2の実施の形態においては、第1の実施の形態に比べて、磁性構造体2における磁性層を3層構造として、多層化している。磁性構造体2を多層化することで、磁性構造体2の断面積が実質的に増加できるため、磁気抵抗Rmを低減可能である。また、多層化することで磁性構造体2の体積が実質的に増加できるため、蓄積可能な磁気エネルギーが増加する。
 第1スリットSL1と第2スリットSL2は、図13(a)および図13(b)に示すように、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備え、第2スリットSL2と第3スリットSL3は、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備えていても良い。
 また、第1スリットSL1と第3スリットSL3は、図13(a)および図13(b)に示すように、平面視において、互いに重なる格子状パターンを備え、第2スリットSL2と第3スリットSL3は、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備えていても良い。
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2は、図13(a)および図13(b)に示すように、磁性層101・102間に絶縁層121が形成され、磁性層102・103間に絶縁層122が形成されかつ磁性層101はスリットSL1を介して互いに分割され、磁性層102はスリットSL2を介して互いに分割され、磁性層103はスリットSL3を介して互いに分割されている。
 ここで、磁性層101・102・103は、強磁性体で形成されていても良い。
 また、絶縁層121・122は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。特に、絶縁層121・122が強磁性体で形成されると、磁気抵抗が小さくなり好都合である。絶縁層121・1222の代わりに半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体層で形成されていても良い。
 また、スリットSL1・SL2・SL3は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で充填されて形成されていても良い。強磁性体で形成した方が磁気抵抗を低下させることができる。
 また、スリットSL1・SL2・SL3は、半導体若しくは絶縁体で充填されて形成されていても良い。
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2においては、磁性層内方向と水平に磁束Φを印加した場合、図8(a)の2層構造と同様に、3層構造においても、重なり合った磁性層101・102・103に沿って磁気回路が形成される。スリットSLによるギャップがないため、磁気抵抗が小さくなる。また、渦電流Ieの半径は、磁性層101・102・103の厚さおよびスリットSL1・SL2・SL3のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3で制御可能である。ここで、スリット間隔SLP1・SLP2は図8(a)に示す通りである。また、スリット間隔SLP3は同様であるため、図示は省略する。
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2においては、磁性層内方向と垂直に磁束Φを印加した場合、図8(b)の2層構造と同様に、3層構造においても、スリットSL1・SL2・SL3のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3および磁性層101・102・103の厚さで渦電流Ieの半径を制御可能である。また、多層スリット構造と比較して、スリットを通過する磁束がないため、磁気抵抗が小さくなる。
 第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、面内方向の磁束量は、スリットSL1・SL2・SL3のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3および磁性層101・102・103の厚さにより制御可能である。
 また、第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、面直方向の磁束量も、磁性層101・102・103の厚さおよびスリットSL1・SL2・SL3のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3により制御可能である。
 また、第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、第1スリットSL1および第2スリットSL2のスリット幅ΔSL1・ΔSL2は、第1絶縁層121の厚さよりも大きく、かつ第2スリットSL2および第3スリットSL3のスリット幅ΔSL2・ΔSL3は、第2絶縁層122の厚さよりも大きく設定されている。ここで、スリット幅ΔSL1・ΔSL2は図8(a)に示す通りである。また、スリット幅ΔSL3は同様であるため、図示は省略する。
 また、第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、第1スリットSL1と第2スリットSL2は、平面視において、平行かつ互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備え、第2スリットSL2と第3スリットSL3は、平面視において、平行かつ互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備えていても良い。ここで、角度θは、0度以上90度以下である。また、所定の角度θ=0度の場合には、各々のスリットの関係は、平面視において、互いに平行でかつ重複しないストライプパターンを備える。
 また、第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、第1スリットSL1と第3スリットSL3は、平面視において、互いに重なるストライプパターンを備え、第2スリットSL2と第3スリットSL3は、平面視において、平行かつ互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備えていても良い。ここで、角度θは、0度以上90度以下である。また、所定の角度θ=0度の場合には、第2スリットSL2と第3スリットSL3は、平面視において、互いに平行でかつ重複しないストライプパターンを備える。
 なお、第2の実施の形態に係る磁性構造体2において、上記の格子状パターンに限定されず、第1磁性層101、第2磁性層102および第3磁性層103は、平面視において、互いに平行な矩形パターン、互いに平行な三角形パターン、互いに平行な六角形パターン、互いに平行な八角形パターン、互いに平行な多角形パターン、互いに平行な円形パターン、若しくは互いに平行な楕円形パターンのいずれかを備えていても良い。また、第1スリットSL1と第2スリットSL2および第2スリットSL2と第3スリットSL2は、平面視において、互いに一致しては重複しない構成を備えていても良い。
 第2の実施の形態によれば、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体を提供することができる。
 [第3の実施の形態]
 (磁性構造体)
 第3の実施の形態に係る磁性構造体2の模式的断面構造は、図14に示すように表される。
 第3の実施の形態に係る磁性構造体2は、図14に示すように、第1磁性層101と、第1磁性層101を複数に分割する第1スリットSL1と、第1スリットSL1および第1磁性層101上に配置された第1絶縁層121と、第1絶縁層121上に配置された第2磁性層102と、第2磁性層102を複数に分割する第2スリットSL2と、第2スリットSL2および第2磁性層102上に配置された第2絶縁層122と、第2絶縁層122上に配置された第3磁性層103と、第3磁性層103を複数に分割する第3スリットSL3と、第3スリットSL3および第3磁性層103上に配置された第3絶縁層123と、…、第n-1絶縁層12n-1上に配置された第n磁性層10nと、第n磁性層10nを複数に分割する第nスリットSLnと、第nスリットSLnおよび第n磁性層10n上に配置された第n+1絶縁層12n+1と、第n+1絶縁層12n+1上に配置された第n+1磁性層10n+1と、第n+1磁性層10n+1を複数に分割する第n+1スリットSLn+1とを備える。
 すなわち、第3の実施の形態に係る磁性構造体2は、第1磁性層101と、第1磁性層101を複数に分割する第1スリットSL1と、第1スリットSL1および第1磁性層101上に配置された第1絶縁層121と、第1絶縁層121上に配置された第2磁性層102と、第2磁性層102を複数に分割する第2スリットSL2と、第2スリットSL2および第2磁性層102上に配置された第2絶縁層122とを備える積層構造を複数積層した構成を備える。
 第3の実施の形態においては、磁性構造体2における磁性層を多層化している。磁性構造体2を多層化することで、磁性構造体2の断面積が実質的に増加できるため、磁気抵抗Rmを低減可能である。また、多層化することで磁性構造体2の体積が実質的に増加できるため、蓄積可能な磁気エネルギーが増加する。
 ここで、磁性層101・102・103・…・10n+1は、強磁性体で形成されていても良い。
 また、絶縁層121・122・…・12nは、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で形成されていても良い。特に、絶縁層121・122・…・12nが強磁性体で形成されると、磁気抵抗が小さくなり好都合である。絶縁層121・122・…・12nの代わりに半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体層で形成されていても良い。
 また、スリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体で充填されて形成されていても良い。強磁性体で形成した方が磁気抵抗を低下させることができる。
 また、スリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1は、半導体若しくは絶縁体で充填されて形成されていても良い。
 第3の実施の形態に係る磁性構造体2においては、磁性層内方向と水平に磁束Φを印加した場合、多層構造においても、重なり合った磁性層101・102・103・…・10n+1に沿って磁気回路が形成される。スリットSLによるギャップがないため、磁気抵抗が小さくなる。また、渦電流Ieの半径は、磁性層101・102・103・…・10n+1の厚さおよびスリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3・…・SLPn+1で制御可能である。
 第3の実施の形態に係る磁性構造体2においては、磁性層内方向と垂直に磁束Φを印加した場合、多層構造においても、スリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3・…・SLPn+1および磁性層101・102・103・…・10n+1の厚さで渦電流Ieの半径を制御可能である。また、多層スリット構造と比較して、スリットを通過する磁束がないため、磁気抵抗が小さくなる。
 第3の実施の形態に係る磁性構造体2において、面内方向の磁束量は、スリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3・…・SLPn+1および磁性層101・102・103・…・10n+1の厚さにより制御可能である。
 また、第3の実施の形態に係る磁性構造体2において、面直方向の磁束量は、絶縁層121・122・…・12nの厚さおよびスリットSL1・SL2・SL3・…・SLn+1のスリット間隔SLP1・SLP2・SLP3・…・SLPn+1により制御可能である。
 第3の実施の形態によれば、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体を提供することができる。
 [比較例4]
 (インダクタンス素子)
 比較例4に係るインダクタンス素子4Bの模式的平面パターン構成は、図15(a)に示すように表され、図15(a)の5A-5A線に沿う模式的断面構造は、図15(b)に示すように表される。
 比較例4に係るインダクタンス素子4Bは、図15(a)および図15(b)に示すように、インダクタンスコイル16と、インダクタンスコイル16の表面に配置された磁性層10Uと、インダクタンスコイル16の裏面に配置された磁性層10Dとを備える。
 ここで、磁性層10D・10Uは、図1・図4の比較例1と同様に単層構造を有する。
 また、インダクタンスコイル16は、磁性金属基板20内に形成された金属配線層22によって形成される。
 インダクタンスコイル16の表面には、絶縁層24を介して磁性層10Uが配置され、インダクタンスコイル16の裏面にも絶縁層24を介して磁性層10Dが配置されている。このため、図15(a)に示す模式的平面パターン構成ではインダクタンスコイル16は破線で示されるべきであるが、磁性層10D上におけるインダクタンスコイル16配置を見やすくするために実線で図示している。
 比較例1に係る磁性構造体と同様に、磁束Φの向きが磁性層10D・10Uの層内方向と面直方向の場合には、渦電流Ieの渦電流半径は磁性層10D・10Uのサイズで決まり、渦電流損Peは相対的に大きくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層10D・10Uが単一であるため、相対的に小さくなる。
 比較例1に係る磁性構造体と同様に、磁束Φの向きが磁性層10D・10Uの層内方向と平行方向の場合には、渦電流Ieの渦電流半径は磁性層10D・10Uの厚さで決まり、渦電流損Peは相対的に大きくなる。一方、磁気抵抗Rmは磁性層10が単一層であるため、相対的に小さくなる。
 比較例4においては、磁性層の層内方向と面直方向・平行方向の2つの方向の磁束Φに対して、相対的に小さな磁気抵抗Rmと相対的に小さな渦電流損Peを両立可能な磁気回路を形成することが難しい。
 したがって、比較例4に係るインダクタンス素子4Bは、磁性層10D・10U内における渦電流損が相対的に大きいため、交流抵抗RACも大きくなる。
 [第4の実施の形態]
 (インダクタンス素子)
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4の模式的平面パターン構成は、図16(a)に示すように表され、図16(a)の6A-6A線に沿う模式的断面構造は、図16(b)に示すように表される。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図16(a)および図16(b)に示すように、インダクタンスコイル16と、インダクタンスコイル16の表面に配置された磁性構造体2Uと、インダクタンスコイル16の裏面に配置された磁性層10Dとを備える。
 ここで、磁性構造体2Uは、磁性層101U・102U・103Uの3層構造が積層された構成を備える。すなわち、磁性構造体2Uは、第2の実施の形態に係る磁性構造体2に対応している。
 また、磁性層10Dは、図15の比較例4と同様に単層構造を有する。
 また、インダクタンスコイル16は、磁性金属基板20内に形成された金属配線層22によって形成される。
 ここで、スリットSL1・SL2・SL3の幅は、約10μmである。絶縁層の膜厚は、約1μmである。また、各磁性層101U・102U・103Uの膜厚は、約2μmであり、磁性金属基板20の厚さは、約60μmである。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4においては、スリット幅を絶縁層の厚さよりも広く設定することで、磁束はギャップの小さい部分を通過するため、磁気抵抗Rmの低減化を図ることができる。
 また、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4においては、渦電流半径は、磁束が磁性層の面内に並行方向の場合には、スリット間隔および磁性層の厚さで制御され、磁束が磁性層の面内に垂直方向の場合にも、磁性層の厚さおよびスリット間隔で制御可能である。このため、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4においては、多層構造の磁性構造体を備えることから、渦電流半径を低減し、結果として渦電流損を低減化可能である。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4においては、図16(b)の破線で示されるように、相対的に磁気抵抗Rmが小さく、かつ相対的に渦電流損Peが小さい磁気回路が形成される。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図16(a)および図16(b)に示すように、磁性構造体2Uの渦電流半径を小さくできるため、渦電流損を低減することができる。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図16(a)および図16(b)に示すように、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体2Uをインダクタンスコイル16上に備えるため、比較例4に係るインダクタンス素子4Bに比べ、渦電流損が相対的に低減化され、交流抵抗RACも低減化可能である。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4において、インダクタンスコイル16に近い磁性層101は、磁束Φが相対的に大きいことから磁性層101のスリットSL1のスリット間隔SLP1を相対的に狭く形成し、インダクタンスコイル16から離隔するにしたがって、磁束Φが相対的に小さくなることから磁性層102のスリットSL2のスリット間隔SLP2を相対的に広く形成しても良い。磁性層102では、磁性層101と比較して、磁束密度が小さく、渦電流も小さい。このため、スリット間隔SLP2をスリット間隔SLP1ほど細かく設定する必要がなくなる。スリット間隔SLP2をスリット間隔SLP1よりも広げれば、磁性層102における磁気抵抗を低減できる。一方、磁性層103はスリットSL3を特に形成せず単層構造として、外部への漏れ磁界を抑制する構成を適用しても良い。
 (変形例1)
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4の模式的平面パターン構成は、図17(a)に示すように表され、図17(a)の7A-7A線に沿う模式的断面構造は、図17(b)に示すように表される。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4は、図17(a)および図17(b)に示すように、インダクタンスコイル16と、インダクタンスコイル16の表面に配置された磁性構造体2Uと、インダクタンスコイル16の裏面に配置された磁性構造体2Dとを備える。
 ここで、磁性構造体2Uは、磁性層101U・102U・103Uの3層構造が積層された構成を備え、磁性構造体2Dは、磁性層101D・102D・103Dの3層構造が積層された構成を備える。すなわち、磁性構造体2U・2Dは、第2の実施の形態に係る磁性構造体2に対応している。
 磁性層101U・102U間に絶縁層が形成され、磁性層102U・103U間に絶縁層が形成されかつ磁性層101UはスリットSL1を介して互いに分割され、磁性層102UはスリットSL2を介して互いに分割され、磁性層103UはスリットSL3を介して互いに分割されている。磁性層101D・102D・103Dについても同様である。
 スリットSL1とスリットSL3は、図17(a)および図17(b)に示すように、平面視において、互いに重なる格子状パターンを備え、スリットSL2とスリットSL3は、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備える。
 また、インダクタンスコイル16は、磁性金属基板20内に形成された金属配線層22によって形成される。
 ここで、スリットSL1・SL2・SL3のスリット幅ΔSL1・ΔSL2・ΔSL3は、約10μmである。絶縁層の膜厚は、約1μmである。また、各磁性層101U・102U・103U・101D・102D・103Dの膜厚は、約2μmであり、磁性金属基板20の厚さは、約60μmである。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4においては、スリット幅ΔSL1・ΔSL2・ΔSL3を絶縁層の厚さよりも広く設定することで、磁束はギャップの小さい部分を通過するため、磁気抵抗Rmの低減化を図ることができる。
 また、第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4においては、渦電流半径は、磁束が磁性層の面内に並行方向の場合には、スリット間隔および磁性層の厚さで制御され、磁束が磁性層の面内に垂直方向の場合にも、磁性層の厚さおよびスリット間隔で制御可能である。このため、第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4においては、多層構造の磁性構造体を備えることから、渦電流半径を低減し、結果として渦電流損を低減化可能である。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4においては、図17(b)の破線で示されるように、相対的に磁気抵抗Rmが小さく、かつ相対的に渦電流損Peが小さい磁気回路が形成される。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4は、図17(a)および図17(b)に示すように、磁性構造体2U・2Dの渦電流半径を小さくできるため、渦電流損を低減することができる。また、磁性層の面内方向の磁束は、磁性構造体2U・2Dのスリット間隔および各磁性層の膜厚で制御可能であり、磁性層の面直方向の磁束も、各磁性層の膜厚および磁性構造体2U・2Dのスリット間隔で制御可能である。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4は、図17(a)および図17(b)に示すように、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体2U・2Dをインダクタンスコイル16上下に備えるため、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に比べ、渦電流損がさらに低減化され、交流抵抗RACもさらに低減化可能である。
 第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4においても、インダクタンスコイル16に近い磁性層101は、磁束Φが相対的に大きいことから磁性層101のスリットSL1のスリット間隔SLP1を相対的に狭く形成し、インダクタンスコイル16から離隔するにしたがって、磁束Φが相対的に小さくなることから磁性層102のスリットSL2のスリット間隔SLP2を相対的に広く形成しても良い。磁性層102では、磁性層101と比較して、磁束密度が小さく、渦電流も小さい。このため、スリット間隔SLP2をスリット間隔SLP1ほど細かく設定する必要がなくなる。スリット間隔SLP2をスリット間隔SLP1よりも広げれば、磁性層102における磁気抵抗を低減できる。一方、磁性層103はスリットSL3を特に形成せず単層構造として、外部への漏れ磁界を抑制する構成を適用しても良い。
 インダクタンス素子の回路表現は、図18(a)に示すように表される。
 インダクタンス素子は、固有のインダクタンスLと、周波数特性を有する交流抵抗RACの直列回路構成により表される。
 また、交流抵抗RACとインダクタンスLと関係は、図18(b)に示すように模式的に表される。交流抵抗RACは、インダクタンスLの増加と共に増加傾向を示す。ここで、図18(b)において、WSはインダクタンス素子がスリット構造を備える場合、すなわち、図15・図16に示された第4の実施の形態若しくはその変形例に対応し、WOSはインダクタンス素子がスリット構造を備えない場合、すなわち、図15に示された比較例4に対応している。交流抵抗RACは、インダクタンスLの増加と共に増加傾向を示すが、第4の実施の形態若しくはその変形例に係るインダクタンス素子では、比較例4に比べて増加傾向は、抑制されている。すなわち、スリット構造を備えることによって、交流抵抗RACは、低減可能である。実験結果については、図32に示す通りである。
 インダクタンス素子において、インダクタンスLと磁界Hの関係は、模式的に図19(a)に示すように表され、磁束密度Bと磁界Hとの関係は、模式的に図19(b)に示すように表される。磁界Hは、インダクタンス素子を導通する電流に比例する。インダクタンスLと磁界Hの関係は、破線で示されるように、電流すなわち磁界Hの増加に対して一定値L0となることが理想的であるが、実際上は、図19(a)に示すように、閾値の磁界H1を超えるとLdで示すように減少傾向を示す。これは、図19(b)に示すように、BH曲線において、磁束密度Bと磁界Hの傾きが閾値の磁界H1以上で低下し、その結果インダクタンスLも低下するからである。ここで、飽和磁束密度Bsと磁界Hの傾きが透磁率μを示す。
 (磁束と磁気抵抗の関係)
 第4の実施の形態に係る磁性構造体およびインダクタンス素子において、磁束Φは磁気抵抗Rmの小さい部分を通過することを説明するための磁気回路の例は、模式的に図20に示すように表される。
 透磁率μを有する環状の鉄心6中の磁界Hは、Nを巻数、Iを導通電流とすると、アンペアの周回積分の法則により、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 で表される。磁気回路の任意の位置の断面積をS(m2)、磁束密度をBとすれば、Φ=BS=μHSであるから、磁気回路中の任意の点の磁界Hは、次式で表される。
 
 H=Φ/(μS)                   (2)
 
 磁気回路中の断面積Sが変化しても磁束Φは磁気回路中のどこでも一定であるから、(1)式および(2)式から、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 で表される。磁気抵抗Rmを用いて、
 
 NI=RmΦ                     (4)
 
 Φ=NI/Rm                     (5)
 
 が成立する。(5)式より、磁気抵抗Rmが小さいほど磁束Φが大きくなり、磁束Φが磁気回路中を通過しやすいことがわかる。したがって、磁束Φは、磁気抵抗Rmの小さい部分を通過することがわかる。
 (渦電流損と渦電流半径の関係)
 第4の実施の形態に係る磁性構造体およびインダクタンス素子において、円柱半径r0を小さくすることで渦電流損Peの抑制が可能であることを説明するための円柱状試料の例は模式的に図21に示すように表される。
 渦電流損失(eddy current loss)は、磁化変化に伴って電磁誘導の法則によって、試料内に電流が流れ、そのために磁化変化が制動を受けるという現象である。
 渦電流損Peは、円柱半径をr0、抵抗率をρ、導通電流をI、その時間変化をdI/dtとすると、
 
 Pe=r0 2/(8ρ)・(dI/dt)2           (6)
 
 が成立する。(6)式より、円柱半径をr0を小さくすることで、渦電流損Peの抑制が可能である。
 (変形例2)
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4の模式的平面パターン構成は、図22(a)に示すように表され、図22(a)の8A-8A線に沿う模式的断面構造は、図22(b)に示すように表される。
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4は、図22(a)および図22(b)に示すように、インダクタンスコイル16と、インダクタンスコイル16の表面に配置された磁性構造体2Uと、インダクタンスコイル16の裏面に配置された磁性構造体2Dとを備える。
 ここで、磁性構造体2Uは、磁性層101U・102U・103Uの3層構造が積層された構成を備え、磁性構造体2Dは、磁性層101D・102D・103Dの3層構造が積層された構成を備える。磁性構造体2U・2Dは、第2の実施の形態に係る磁性構造体2に対応している。
 磁性層101U・102U間に絶縁層121が形成され、磁性層102U・103U間に絶縁層122が形成されかつ磁性層101UはスリットSL1を介して互いに分割され、磁性層102UはスリットSL2を介して互いに分割され、磁性層103UはスリットSL3を介して互いに分割されている。磁性層101D・102D・103Dについても同様である。
 スリットSL1とスリットSL3は、図22(a)および図22(b)に示すように、平面視において、互いに重なる格子状パターンを備え、スリットSL2とスリットSL3は、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備える。
 ここで、スリットSL1・SL2・SL3の幅は、約10μmである。絶縁層121・122の膜厚は、約1μmである。また、各磁性層101U・102U・103U・101D・102D・103Dの膜厚は、約2μmであり、磁性金属基板20の厚さは、約60μmである。
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4においては、スリット幅を絶縁層の厚さよりも広く設定することで、磁束はギャップの小さい部分を通過するため、磁気抵抗Rmの低減化を図ることができる。
 また、第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4においては、渦電流半径は、磁束が磁性層の面内に並行方向の場合には、磁性層の膜厚およびスリット間隔で制御され、磁束が磁性層の面内に垂直方向の場合にも、スリット間隔および磁性層の膜厚で制御可能である。このため、第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4においては、多層構造の磁性構造体を備えることから、渦電流半径を低減し、結果として渦電流損Peを低減化可能である。
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4においては、図22の破線で示されるように、相対的に磁気抵抗Rmが小さく、かつ相対的に渦電流損Peが小さい磁気回路が形成される。
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4は、磁性構造体2U・2Dが格子状パターンを備える点では第4の実施の形態の変形例1に係るインダクタンス素子4と同様である。
 第4の実施の形態の変形例2では、図22(a)に示すように、磁性構造体2U・2Dの格子状パターンの配置構造が、第4の実施の形態の変形例1と異なっている。その他の構成は、第4の実施の形態の変形例1と同様である。
 第4の実施の形態の変形例2に係るインダクタンス素子4は、図22(a)および図22(b)に示すように、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体をインダクタンスコイル16上下に備えるため、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に比べ、渦電流損がさらに低減化され、交流抵抗RACもさらに低減化可能である。
 (サーチコイルを用いた評価)
 磁性層にスリットを形成することで、交流抵抗RACを低減可能か否かを検証するために、様々な形状にスリットSLを形成した磁性層にサーチコイル40を搭載し、インピ-ダンス測定を行った。
 スリットSLを備える磁性層103上にサーチコイル40を配置した実験系の模式的平面パターン構成は、図23(a)に示すように表され、サーチコイル40の模式的鳥瞰構造は、模式的に図23(b)に示すように表される。また、図23(a)の9A-9A線に沿う模式的断面構造は、図24に示すように表される。
 図23(a)に示すように、磁性層の短辺方向をX軸方向、長辺方向をY軸方向とし、サーチコイルデバイスの短辺方向をDX軸方向、長辺方向をDY軸方向とした。
 図24に示すように、サーチコイル40と磁性構造体2によって、破線で示すように、閉じた磁気回路(閉磁路)が形成されるため、サーチコイル40のインピーダンス測定によって、磁性構造体の交流抵抗RACを評価可能である。
 サーチコイル40は、図23(a)・図23(b)に示すように、サーチコイル用基板42上に配置され、サーチコイル用電極端子381・382に接続されている。
 サーチコイル40は、図23(a)および図24に示すように、スリットSLを備える磁性層上にサーチコイル40のコイル面が磁性層面に対向するように配置される。したがって、サーチコイル用電極端子381・382が上部から取り出し可能である。
 また、この実験系では、磁性構造体は、磁性層用基板50上に配置されている。ここで、磁性構造体は、第2の実施の形態に係る磁性構造体2(図12)と同様の構造を備える。
 図23(a)に示すように、スリットSLのスリット幅はΔSLで表され、X軸方向のスリット間隔(スリットSLの配置ピッチ)は、WXで表され、Y軸方向のスリット間隔(スリットSLの配置ピッチ)は、WYで表される。
 スリットSLのスリット幅ΔSLは狭い方が磁気抵抗Rmが低下するため望ましい。また、スリットSLのスリット間隔WX・WYは、長い方が磁気抵抗Rmが低下するため望ましい。
 サーチコイルデバイスの寸法DS×DLを基準としたスリット間隔の説明は、模式的に図25に示すように表される。
 スリットSLを備える磁性層上にサーチコイル40を配置した実験系の実験条件は、図26(a)に示すように表され、X軸に対するサーチコイルのDX軸の角度θ2の説明は、図26(b)に示すように表される。また、磁性層10に形成されるスリットSLのスリット幅ΔSLおよびスリット間隔(スリットピッチ)SLPの説明は、図26(c)に示すように表される。さらに、直交表を用いて図26(a)を拡張し、かつ9通りに圧縮した実験条件は、図27に示すように表される。
 図26(a)において、No.1は、角度θ2が90°・スリット幅ΔSLが2μmの条件で、スリット間隔SLPが(DX・DY)方向で、図25に示すように(DS/8)×(DL/8)のサイズに磁性層を分割することに対応している。No.2は、角度θ2が45°・スリット幅ΔSLが6μmの条件で、スリット間隔SLPが(DX・DY)方向で、図25に示すように(DS/4)×(DL/4)のサイズに磁性層を分割することに対応している。No.3は、角度θ2が0°・スリット幅ΔSLが10μmの条件で、スリット間隔SLPが(DX・DY)方向で、図25に示すように(DS/2)×(DL/2)のサイズに磁性層を分割することに対応している。図27においても同様であるため、重複説明は省略する。
 図26(a)・27において、サーチコイルと磁性層の角度θ2が90°とは、サーチコイルの短辺軸Xと磁性層の短辺軸DXが垂直である配置関係に対応する。サーチコイルと磁性層の角度θ2が45°とは、サーチコイルの短辺軸Xと磁性層の短辺軸DXが45°の角度を有する配置関係に対応する。サーチコイルと磁性層の角度θ2が0°とは、サーチコイルの短辺軸Xと磁性層の短辺軸DXが平行である配置関係に対応する。
 なお、図26(a)において、No.1は、磁性層の層数が1層のペアであり、No.2は、磁性層の層数が2層のペアであり、No.3は、磁性層の層数が3層のペアを備えている。
 同様に、図27において、No.1~No.3は、磁性層の層数が1層のペアであり、No.4~No.6は、磁性層の層数が2層のペアであり、No.7~No.9は、磁性層の層数が3層のペアを備えている。
 図26(a)・27において、スリット幅2μm・6μm・10μmとは、スリットSLのスリット幅ΔSLが、2μm・6μm・10μmである条件に対応する。また、図26(a)・27において、各磁性層の膜厚は、2μmである。
 上記の実験系において、交流抵抗RACの抵抗増加量R6MHz-R100kHzとインダクタンスLの関係の実験結果は、図28に示すように表される。図28において、WSはスリット構造に対応し、図26(a)・図27の実験条件に対応した実験データを白丸プロットおよび破線で示している。交流抵抗RACの抵抗増加量R6MHz-R100kHzとは、周波数6MHzと100kHzにおける交流抵抗RACの差分である。一方、WOSは、スリット無し構造に対応し、磁性層が単一層構造を有し、磁性層の膜厚を0.25μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、14μmと変化させた場合の実験データを黒丸プロットおよび実線で示している。
 図28に示すように、交流抵抗RACの抵抗増加量R6MHz-R100kHzは、インダクタンスLの増加と共に増加傾向を示すが、磁性層にスリット構造を備える第4の実施の形態若しくはその変形例に係るインダクタンス素子では、磁性層が単一層構造の比較例4に比べて増加傾向は抑制される。すなわち、スリット構造を備えることによって、交流抵抗RACの抵抗増加量は、低減可能である。したがって、磁性層にスリット構造を備えることによって、交流抵抗RACは低減可能である。
 (交流損失の評価)
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子と比較例4に係るインダクタンス素子において、交流損失を比較した。具体的には、磁性層にスリットを形成した磁性構造体を有する第4の実施の形態に係るインダクタンス素子と磁性層が単一層構造の比較例4に係るインダクタンス素子において、インダクタンスLの周波数特性および交流抵抗RACの周波数特性を測定した。
 比較例4に係るインダクタンス素子であって、模式的鳥瞰構成は、図29(a)に示すように表わされ、図29(a)の10A-10A線に沿う模式的断面構造は、図29(b)に示すように表わされる。図29に示す比較例4では、インダクタンス素子のデバイスサイズは1.9mm×1.1mmであり、単一層構造の磁性層の厚さは6μmである。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子であって、模式的鳥瞰構成は、図30(a)に示すように表わされ、図30(a)の11A-11A線に沿う模式的断面構造は、図30(b)に示すように表わされる。図30に示す例では、インダクタンス素子のデバイスサイズは1.9mm×1.1mmであり、3層構造の磁性層101U・102U・103Uおよび101D・102D・103Dの厚さは各2μmである。磁性層間の絶縁層12の膜厚は、1μm、スリット幅ΔSL1・ΔSL2・ΔSL3は、各10μmである。スリット間隔は、デバイスサイズの1/4であり、(DL/4)×(DS/4)=475μm×275μmであり、デバイスサイズを16分割している。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子と比較例4に係るインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性の実験結果は図31に示すように表され、交流抵抗RACの周波数特性の実験結果は図32に示すように表される。図31・図32において、WSは図30に示す第4の実施の形態のスリット構造に対応し、WOSは、図29に示す比較例4のスリット無し構造に対応する。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子においては、インダクタンスLの周波数特性は、図31に示すように、広い周波数帯域において、フラットな周波数特性が得られる。また、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子においては、交流抵抗RACの周波数特性は、図32に示すように、高周波側における交流抵抗の増加を抑制可能である。すなわち、スリット構造を有する磁性構造体は、インダクタンスLの高周波特性を改善し、かつ交流抵抗の増加を抑制可能である。結果として、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子は、交流損失の低減化が可能である。
 (インダクタンスコイルの製造方法)
 また、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なインダクタンスコイル16の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造は、図33(a)~図33(e)に示すように表される。また、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なインダクタンスコイル16の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造であって、矩形状・台形状・三角形状・U字形状の溝部15を形成した例は、それぞれ図34(a)~図34(d)に示すように表される。
(a)まず、図33(a)に示すように、磁性金属基板20となる磁性金属フィルムを洗浄後、化学研磨する。ここで、磁性金属フィルムには、例えば、PCパーマロイ(NiFeMoCu)を適用可能である。
(b)次に、図33(b)に示すように、磁性金属基板20の表面に対して、U字構造の溝部15を形成した後、絶縁層25を形成する。溝部15は、例えば、レジストパターニング後、ウェットエッチング(リン酸を含むエッチング液を使用)、レーザ加工、若しくはプレス加工によって形成可能である。絶縁層25としては、例えば、SiO2などを適用可能である。絶縁層25の形成においては、スパッタリング技術、CVD技術などを用いることができる。絶縁層25を形成することによって、磁性金属基板20と金属配線層22との電気的な絶縁をとることができる。
(c)次に、図33(c)に示すように、絶縁層25を介して磁性金属基板20全面に、電解めっきを実施して、金属配線層22を形成する。金属配線層22には、Cuを適用可能である。その他の材料としては、Pt、Au、Agなども適用可能である。
(d)次に、図33(d)に示すように、金属配線層22および平坦部分の絶縁層25をエッチングし、溝部15にのみ充填された金属配線層22を残す。エッチングには、例えば、ドライエッチング技術、化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)技術などを適用可能である。この結果、余分な金属配線層22を除去することができる。
(e)次に、図33(e)に示すように、裏面の磁性金属基板20をエッチングし、薄層化する。裏面エッチングには、例えば、ウェットエッチング技術、CMP技術などを適用可能である。この結果、裏面の余分な金属配線層22を除去することができる。
 以上の工程によって、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なインダクタンスコイル16が完成する。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なインダクタンスコイルにおいて、磁性金属基板20に溝部15を形成した様子を示す模式的鳥瞰構造は、図35(a)に示すように表され、溝部15に金属配線層22およびインダクタンスコイル用端子電極23を形成した様子を示す模式的鳥瞰構造は、図35(b)に示すように表される。
 さらに、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能な別のインダクタンスコイルであって、磁性金属基板20上に形成された円形状の溝部15の模式的平面パターン構成は、図36(a)に示すように表され、図36(a)の円形状の溝部15に金属配線層22およびインダクタンスコイル用端子電極23を配置した模式的平面パターン構成は、図36(b)に示すように表される。
 また、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なさらに別のインダクタンスコイルであって、磁性金属基板20上に形成された八角形状の溝部15に金属配線層22およびインダクタンスコイル用端子電極23を配置した模式的平面パターン構成は、図36(c)に示すように表され、対向する2つの三角形状の溝部15に金属配線層22およびインダクタンスコイル用端子電極23を配置した模式的平面パターン構成は、図36(d)に示すように表される。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4に適用可能なインダクタンスコイルにおいては、このように、金属配線層22は、コイル形状を備え、このコイル形状は、矩形、円形、八角形、若しくは三角形の平面パターンのいずれかを有していても良い。また、このコイル形状は、多角形、若しくは任意の平面パターンを有していても良い。
 (電源回路への適用例)
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4を構成部品として適用する電源回路の構成例は、図37に示すように表される。図37においては、DC-DC降圧コンバータの例が示されている。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4を適用するDC-DC降圧コンバータは、DC入力電圧VIと、MOSFETQと、ダイオードDと、キャパシタCと、インダクタLとを備える。インダクタLに第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4が適用されている。図37に示されるDC-DC降圧コンバータでは、MOSFETQのスイッチ動作によって、DC入力電圧VIからインダクタLに蓄積されるエネルギーをスイッチングさせて、DC入力電圧VIより降圧されたDC出力電圧VOをキャパシタCの両端から得ることができる。尚、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4の適用例は、上述のDC-DC降圧コンバータに限定されるものではなく、DC-DC昇圧コンバータ、ノイズ除去を目的とするチョークコイル用途などにも適用可能である。
 [応用例]
 (インダクタ)
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用したインダクタ(EIコア)300の模式的断面構造であって、第1の構成例は図38(a)に示すように表され、第2の構成例は図38(b)に示すように表され、第3の構成例は図38(c)に示すように表され、第4の構成例は図38(d)に示すように表される。
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用したインダクタ(EIコア)300は、図38(a)~図38(d)に示すように、コア200と、コア200に配置された巻線コイル220と、磁性構造体240とを備え、磁性構造体240は、コア200と磁気結合が可能である。
 磁性構造体240としては、図38(a)~図38(d)に示すように、3層構造の第2の実施の形態に係る磁性構造体が適用されている。磁性構造体240には、第1若しくは第3の実施の形態に係る磁性構造体も適用可能である。コア200としては、フェライト若しくはメタル系の磁性材料を用いることができる。Fe-Si系ケイ素剛板リアクトルなどを適用しても良い。
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用したインダクタ(EIコア)300においては、磁気抵抗および渦電流損の小さい磁気回路をインダクタに応用することで、インダクタ(EIコア)の全体の磁気抵抗および渦電流損の低減化が可能となる。また漏れ磁束も抑制可能となる。
 (トランス)
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用したトランス300の模式的断面構造であって、第1の構成例は図39(a)に示すように、コア200と、コア200に配置された1次側コイルL1と、コア200に配置された2次側コイルL2と、磁性構造体240と
 を備え、磁性構造体240は、コア200と磁気結合が可能である。
 第4の実施の形態に係る磁性構造体2401・2402を適用したトランス300の模式的断面構造であって、第2構成例は図39(b)に示すように、コア200と、コア200に配置された1次側コイルL1と、コア200に配置された2次側コイルL2と、磁性構造体2401・2402とを備え、磁性構造体2401・2402は、コア200と磁気結合が可能である。
 磁性構造体240・2401・2402としては、図39(a)・図39(b)に示すように、3層構造の第2の実施の形態に係る磁性構造体が適用されている。磁性構造体240・2401・2402には、第1若しくは第3の実施の形態に係る磁性構造体も適用可能である。コア200としては、フェライト若しくはメタル系の磁性材料を用いることができる。Fe-Si系ケイ素剛板リアクトルなどを適用しても良い。
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用したトランス300においては、磁気抵抗および渦電流損の小さい磁気回路をトランス300に応用することで、トランス全体の磁気抵抗および渦電流損の低減化が可能となる。また漏れ磁束も抑制可能となる。
 (電磁遮蔽構造体)
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用した電磁遮蔽構造体400の模式的断面構造は、図40に示すように、電磁遮蔽対象物体250と、電磁遮蔽対象物体250を取り囲む空洞部260と、磁性構造体240とを備え、磁性構造体240は、空洞部260を介して電磁遮蔽対象物体250を取り囲む。電磁遮蔽対象物体250は、センサ部品などの電磁場(E,H)を与えたくない物体である。
 第4の実施の形態に係る磁性構造体240を適用した電磁遮蔽構造体400においては、磁気抵抗および渦電流損の小さい磁気回路を電磁遮蔽構造体400に応用することで、電磁遮蔽構造体400全体の磁気抵抗および渦電流損の低減化が可能となる。また漏れ磁束も抑制可能となる。
 以上説明したように、第1~4の実施の形態によれば、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体、および上記の磁性構造体を適用し、交流抵抗が低減され、高周波特性に優れたインダクタンス素子を提供することができる。
 第1~4の実施の形態によれば、上記の磁性構造体を適用可能なインダクタ、トランス、電磁遮蔽構造体を提供することができる。
 (インダクタンス素子の詳細構成)
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4Bの詳細構成であって、模式的鳥瞰構成は、図41(a)に示すように表わされ、図41(a)の12A-12A線に沿う模式的断面構造は、図41(b)に示すように表わされる。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4Bは、図41(a)および図41(b)に示すように、インダクタンスコイル160と、インダクタンスコイル160の表面に配置された磁性構造体2Uと、インダクタンスコイル160の裏面に配置された磁性構造体2Dとを備える。
 ここで、磁性構造体2Uは、磁性層101U・102U・103Uの3層構造が積層された構成を備え、磁性構造体2Dは、磁性層101D・102D・103Dの3層構造が積層された構成を備える。
 磁性層101U・102U間に絶縁層1221が形成され、磁性層102U・103U間に絶縁層1222が形成されかつ磁性層101UはスリットSLを介して互いに分割され、磁性層102UもスリットSLを介して互いに分割され、磁性層103UもスリットSLを介して互いに分割されている。磁性層101D・102D・103Dについても同様である。
 磁性金属基板290は、例えば、パーマロイによって形成される。
 また、インダクタンスコイル160は、磁性金属基板290内に形成された金属配線層によって形成される。例えば、パーマロイに対してエッチングを実施して形成されたスパイラル形状の溝部に金属配線層を埋め込むことで形成される。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4Bにおいては、コアとして、スリットを有する磁性構造体2U・2Dを形成し、閉磁路構造を形成している。
 第4の実施の形態に係るインダクタンス素子4Bは、図41(a)および図41(b)に示すように、磁気抵抗および渦電流損を低減化可能な磁性構造体2U・2Dをインダクタンスコイル160上下に備えるため、渦電流損が低減化され、交流抵抗も低減化可能である。
 [第5の実施の形態]
 (インダクタンス素子の構成)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4であって、模式的鳥瞰構成は、図42(a)に示すように表され、図42(a)のA方向から観た側面構成は、図42(b)に示すように表される。上部コイル間の部分拡大構造例1は、図42(c)に示すように表され、上部コイル間の部分拡大構造例2は、図42(d)に示すように表される。また、図42(a)のB方向から観た側面構成は、図42(e)に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、基板112と、基板112の表面に配置された上部コイル126と、基板112の表面に対向する裏面に配置された下部コイル122と、基板112の表面から裏面に貫通し、上部コイル126と下部コイル122とを接続する上下コイル接続部120とを備える。
 図42(b)・図42(d)に示すように、上部コイル126間は、絶縁層128を介して、相対的に厚い絶縁層128Bが埋め込まれていても良い。或いは、図42(c)に示すように、上部コイル126間は、絶縁層128を介して、上部コア130の磁性層が埋め込まれていても良い。
 上部コイル126間に相対的に厚い絶縁層128Bを備える構造例2は、図42(d)に示すように、コイル間の幅W2が上部コア130の磁性層の厚さDの2倍以上の場合に適用される。一方、上部コイル126間に上部コア130の磁性層を備える構造例1は、図42(c)に示すように、コイル間の幅W1が上部コア130の磁性層の厚さDの2倍より小である場合に適用可能である。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、上部コイル126と下部コイル122は、基板112を挟み、ソレノイドコイルを構成する。
 また、上部コイル126と下部コイル122の間の基板112に配置された下部コア124を備えていても良い。
 また、上部コイル126の表面に配置された上部コア130と、上部コイル126と下部コイル122の間の基板112に配置された下部コア124とを備え、上部コア130と下部コア124は、上部コイル126および下部コイル122の端部で磁気結合する構成を備えていても良い。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、基板112と、基板112の表面に配置された上部コイル126と、基板112の表面に対向する裏面に配置された下部コイル122と、基板112の表面から裏面に貫通し、上部コイル126と下部コイル122とを接続する上下コイル接続部120と、上部コイル126の表面に配置された上部コア130と、上部コイル126と下部コイル122の間の基板112に配置された下部コア124とを備えても良い。ここで、上部コイル126と下部コイル122は、基板112を挟み、ソレノイドコイルを構成すると共に、上部コア130と下部コア124は、上部コイル126および下部コイル122の端部で磁気結合して、ソレノイドコイルを貫通する閉磁路を備えていても良い。
 また、基板は、シリコン基板、若しくはガラス基板・フェライト基板などの絶縁基板のいずれかを備えていても良い。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図42(a)~図42(e)に示すように、シリコン基板112と、シリコン基板の表面および裏面とシリコン基板112に対して深堀エッチングを実施して形成されたソレノイド形状の溝部に配置された金属配線層で形成される上部コイル126および下部コイル122とを備える。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図42(a)~図42(e)に示すように、上部コイル126の表面に配置される上部コア130を備えていても良い。上部コア130は、磁性層と絶縁層の多層構造を備えていても良い。ここで、上部コア130を構成する磁性層は、メッキ形成技術、スパッタリング技術、真空蒸着技術などで形成可能である。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図42(a)~図42(e)に示すように、シリコン基板112の表面に配置され、上部コイル126および下部コイル122からなる
ソレノイドコイルに内蔵される下部コア124を備えていても良い。下部コア124は、磁性層と絶縁層の多層構造を備えていても良い。ここで、下部コア124を構成する磁性層も、メッキ形成技術、スパッタリング技術、真空蒸着技術などで形成可能である。
 ここで、上部コア130および下部コア124を構成する磁性層は、強磁性体を備えていても良い。
 また、上部コア130および下部コア124を構成する絶縁層は、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備え、抵抗率が10Ω・cm以上を有していても良い。
 また、上部コア130および下部コア124を構成する磁性層の厚さにより、磁性層内の渦電流半径を制御可能である。磁性層の厚さを薄く形成することによって、渦電流半径を小さくすることができ、渦電流損を低減可能である。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図42(a)~図42(e)に示すように、上部コイル126および下部コイル122の端部で、上部コア130と下部コア124とを結合した構成を備えていても良い。
 上部コア130および下部コア124は、磁性層と絶縁層の多層構造とすることによって、渦電流半径を小さくすることができ、渦電流損を低減し、磁気抵抗を低減化可能である。
 また、上部コイル126および下部コイル122の端部で、上部コア130と下部コア124とを結合することで、上部コイル126および下部コイル122からなるソレノイド構造を貫通する閉磁路を形成することができ、インダクタンス値を相対的に高くすることができる。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、簡単な構成としては、上部コア、下部コアを省略し、上記のソレノイド構造を備えていてもよい。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、簡単な構成としては、下部コアを省略し、上部コアとソレノイド構造の組み合わせ構造を備えていてもよい。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、簡単な構成としては、上部コアを省略し、下部コアとソレノイド構造の組み合わせ構造を備えていてもよい。
 第5の実施の形態は、磁気抵抗、渦電流損、交流抵抗が低減され、インダクタンスが高く、高周波特性に優れたインダクタンス素子を提供することができる。
 第5の実施の形態によれば、第4の実施の形態に係るインダクタンス素子と同等の交流抵抗のままで、インダクタンスが高いインダクタンス素子を提供することができる。
 (シリコン基板の加工構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の内部構造を示す模式的鳥瞰図は図43に示すように表され、図43の上面図は図44(a)に示すように表され、図43の短辺方向の側面図は図44(b)に示すように表され、図43の下面図は図44(c)に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図43および図44(a)~図44(c)に示すように、シリコン基板112に対して深堀エッチングを実施してシリコン基板112の表面から裏面に貫通した貫通穴114と、シリコン基板112の表面に形成された下部コア形成部116と、シリコン基板の裏面に形成された下部コイル形成部118とを備える。
 (下部コイルおよび上下コイル接続部の構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の内部構造を示す模式的鳥瞰図は図45に示すように表され、図45の上面図は図46(a)に示すように表され、図45の短辺方向の側面図は図46(b)に示すように表され、図45の下面図は図46(c)に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図45および図46(a)~図46(c)に示すように、貫通穴114と下部コイル形成部118に対してメッキ工程を実施して形成される上下コイル接続部120と下部コイル122とを備える。
 (下部コアの構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の内部構造を示す模式的鳥瞰図は図47に示すように表され、図47の上面図は図48(a)に示すように表され、図47の短辺方向の側面図は図48(b)に示すように表され、図47の下面図は図48(c)に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図47および図48(a)~図48(c)に示すように、下部コア形成部116に対してメッキ工程を実施して形成される下部コア124を備える。
 (上部コイルの構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の内部構造を示す模式的鳥瞰図は図49に示すように表され、図49の上面図は図50(a)に示すように表され、図49の短辺方向の側面図は図50(b)に示すように表され、図49の下面図は図50(c)に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図49および図50(a)~図50(c)に示すように、下部コア124上に絶縁層128を介して、長辺両端の上下コイル接続部120間を接続する上部コイル126を備える。上部コイル126の形成工程では、厚膜レジストのフォトリソグラフィーおよびメッキ工程を適用可能である。
 (上部コアの構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の内部構造を示す模式的鳥瞰図は図51に示すように表され、図51の上面図は図52(a)に示すように表され、図51の短辺方向の側面図は図52(b)に示すように表され、図51の下面図は図52(c)に示すように表される。また、図51の長辺方向から観た側面図は、図53に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、図51、図52(a)~図52(c)および図53に示すように、上部コイル126上に配置される上部コア130を備える。
 (上部コアと下部コアの結合構造)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4であって、上部コイル126の端部で、上部コア130と下部コア124とを結合した構成は、図54に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4において、上部コア130と下部コア124とを結合することによって、上部コア130・下部コア124間には、図54に示すように、閉磁路32Rが形成される。
 図54のC部分の拡大図は、図55(a)に示すように表される。図55(a)に示すように、上部コア130は、例えば3ペア(3P)の磁性層と絶縁層の多層構造を備え、下部コア124は、例えば8ペア(8P)の磁性層と絶縁層の多層構造を備える。
 図55(a)の13A-13A線に沿う模式的断面構造は、図55(b)に示すように表される。上部コア130および下部コア124は、磁性層と絶縁層の多層構造を備えていても良い。
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4は、基板112の表面に配置された絶縁層128を備え、下部コア124と上部コア130は、絶縁層128を介して積層されていても良い。
 上部コアと下部コアの結合構造は、図55(b)に示すように、基板112の下部コア形成部116に配置され、磁性層と絶縁層の多層構造を備える下部コア124と、下部コア124上に配置された絶縁層128と、絶縁層128上に配置された上部コイル126と、上部コイル126の上面および側面と絶縁層128上に配置され、磁性層と絶縁層の多層構造を備える上部コア130とを備える。
 (製造方法)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法は、基板112と、基板112の表面に配置された上部コイル126と、基板112の表面に対向する裏面に配置された下部コイル122と、基板112の表面から裏面に貫通し、上部コイル126と下部コイル122とを接続する上下コイル接続部120と、上部コイル126の表面に配置された上部コア130と、上部コイル126と下部コイル122の間の基板112に配置された下部コア124とを備えるインダクタンス素子において、基板112を加工する工程と、下部コア124と下部コイル126および上下コイル接続部120を形成する工程と、上部コイル126を形成する工程と、上部コア130を形成する工程とを有する。
 (シリコン基板の加工工程)
 図56~図59を参照して、シリコン基板112の加工工程を説明する。
 シリコン基板の加工工程は、基板112の裏面において、裏面配線エッチングを実施し、下部コイル形成部118および貫通穴114の一部を形成する工程と、基板112の表面において、貫通配線エッチングを実施し、貫通穴114を形成する工程と、基板112の表面において、下部コアエッチングを実施し、下部コア形成部116を形成する工程と有する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子4の製造方法の一工程であって、シリコン基板112の模式的平面図は、図56(a)に示すように表され、図56(a)の14A-14A線に沿う模式的断面図は、図56(b)に示すように表される。
 また、裏面配線エッチングを実施したシリコン基板112の模式的平面図は、図57(a)に示すように表され、図57(a)の15A-15A線に沿う模式的断面図は、図57(b)に示すように表される。
 また、貫通配線エッチングを実施したシリコン基板112の模式的平面図は、図58(a)に示すように表され、図58(a)の16A-16A線に沿う模式的断面図は、図58(b)に示すように表される。
 また、下部コアエッチングを実施したシリコン基板112の模式的平面図は、図59(a)に示すように表され、図59(a)の17A-17A線に沿う模式的断面図は、図59(b)に示すように表される。
(A1)まず、図56(a)および図56(b)に示すように、シリコン基板112を準備する。
(A2)次に、図57(a)および図57(b)に示すように、シリコン基板112の裏面において、裏面配線エッチングを実施し、下部コイル形成部118および貫通穴114の一部を形成する。
(A3)次に、図58(a)および図58(b)に示すように、シリコン基板112の表面において、貫通配線エッチングを実施し、貫通穴114を形成する。
(A4)次に、図59(a)および図59(b)に示すように、シリコン基板112の表面において、下部コアエッチングを実施し、下部コア形成部116を形成する。
 ここで、基板として10Ω・cm以上のシリコン基板112若しくはガラスやフェライトなどの絶縁基板を適用する場合には、上記の工程のままで良いが、基板として10Ω・cm以下のシリコン基板112を適用する場合には、下部コイル形成部118・貫通穴114・下部コア形成部116を形成した後、熱酸化やCVDで絶縁層を形成する必要がある。
 (下部コア、下部コイルおよび上下コイル接続部の製造工程)
 図60~図62を参照して、下部コア、下部コイルおよび上下コイル接続部の製造工程を説明する。
 下部コア124と下部コイル122および上下コイル接続部120を形成する工程は、基板112の加工工程後、貫通穴114、下部コイル形成部118および下部コア形成部116に対して、メッキ工程のための第1シード113を形成する工程と、基板112表面に第1レジスト125を塗布若しくはドライフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィーによってパターニングして、下部コア形成部116にメッキ形成工程を実施し、下部コア124を形成する工程と、第1レジスト125若しくはドライフィルムを除去後、貫通穴114および下部コイル形成部118に対するメッキ形成を実施し、上下コイル接続部120および下部コイル122を形成する工程とを有する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、貫通穴114・下部コイル形成部118・下部コア形成部116へのシード形成を実施したシリコン基板112の模式的平面図は、図60(a)に示すように表され、図60(a)の18A-18A線に沿う模式的断面図は、図60(b)に示すように表される。
 また、フォトリソグラフィーおよびメッキ形成を実施し、下部コア124を形成したシリコン基板の模式的平面図は、図61(a)に示すように表され、図61(a)の19A-19A線に沿う模式的断面図は、図61(b)に示すように表される。
 また、貫通穴114・下部コイル形成部118に対するメッキ形成を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図62(a)に示すように表され、図62(a)の20A-20A線に沿う模式的断面図は、図62(b)に示すように表される。
(B1)上記のシリコン基板112の加工工程後、まず、図60(a)および図60(b)に示すように、貫通穴114・下部コイル形成部118・下部コア形成部116に対して、メッキ工程のためのシード113の形成工程を実施する。
(B2)次に、図61(a)および図61(b)に示すように、シリコン基板表面に第1レジスト125を塗布若しくはドライフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィーによってパターニングして、下部コア形成部116にメッキ形成工程を実施し、下部コア124を形成する。下部コア124の形成においては、磁性層と絶縁層の多層構造を形成しても良い。ここで、磁性層は、メッキ形成技術以外にスパッタリング技術、真空蒸着技術などでも形成可能である。
(B3)次に、図62(a)および図62(b)に示すように、レジスト125若しくはドライフィルムを除去後、貫通穴114・下部コイル形成部118に対するメッキ形成を実施し、上下コイル接続部120および下部コイル122を形成する。
 また、下部コア124を形成する工程は、磁性層と絶縁層の多層構造を形成する工程を有していても良い。
 (上部コイルの製造工程)
 図63~図70を参照して、上部コイルの製造工程を説明する。
 上部コイル126を形成する工程は、基板112の表面側に第1絶縁層128を形成する工程と、第1絶縁層128に対する第1開口部128Aを形成する工程と、第1開口部128Aを含む基板112表面全面に第2シード129を形成する工程と、第2シード129に第2レジスト131を塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、第2開口部を形成する工程と、第2シード129上にメッキ工程を実施して、上部コイル126を形成する工程とを有する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、表裏研磨工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図63(a)に示すように表され、図63(a)の21A-21A線に沿う模式的断面図は、図63(b)に示すように表される。
 また、表面側絶縁層形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図64(a)に示すように表され、図64(a)の22A-22A線に沿う模式的断面図は、図64(b)に示すように表される。
 また、表面側絶縁層に対する開口形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図65(a)に示すように表され、図65(a)の23A-23A線に沿う模式的断面図は、図65(b)に示すように表される。
 上部コイル用シード形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図66(a)に示すように表され、図66(a)の24A-24A線に沿う模式的断面図は、図66(b)に示すように表される。
 また、上部コイルのためのフォトリソグラフィー工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図67(a)に示すように表され、図67(a)の25A-25A線に沿う模式的断面図は、図67(b)に示すように表される。
 また、上部コイルのためのメッキ形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図68(a)に示すように表され、図68(a)の26A-26A線に沿う模式的断面図は、図68(b)に示すように表される。
 また、上部コイルのためのレジスト剥離工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図69(a)に示すように表され、図69(a)の27A-27A線に沿う模式的断面図は、図69(b)に示すように表される。
 また、上部コイルのためのシード除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図70(a)に示すように表され、図70(a)の28A-28A線に沿う模式的断面図は、図70(b)に示すように表される。
(C1)上記の下部コア124、下部コイル122および上下コイル接続部120の製造工程後、図63(a)および図63(b)に示すように、表裏研磨工程を実施して、余分なメッキ層22Mを除去する。
(C2)次に、図64(a)および図64(b)に示すように、シリコン基板112の表面側に絶縁層128を形成する。
(C3)次に、図65(a)および図65(b)に示すように、絶縁層128に対する開口部128Aの形成工程を実施する。
(C4)次に、図66(a)および図66(b)に示すように、上部コイル用のメッキ工程のためのシード129の形成工程を実施する。ここで、シード129は、絶縁層128に対する開口部128Aを含むシリコン基板表面全面に形成する。
(C5)次に、図67(a)および図67(b)に示すように、シード129上にレジスト131を塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、上部コイル126のメッキ工程のための開口部を形成する。
(C6)次に、図68(a)および図68(b)に示すように、シード129上にメッキ工程を実施して、上部コイル126を形成する。
(C7)次に、図69(a)および図69(b)に示すように、レジスト131を剥離する。
(C8)次に、図70(a)および図70(b)に示すように、上部コイル126のメッキ工程で使用したシード129を除去し、絶縁層128を露出する。
 (上部コアの製造工程)
 図71~図77を参照して、上部コイルの製造工程を説明する。
 上部コア130の形成工程は、上部コイル126の形成工程後、上部コイル126および基板112表面上に、第2絶縁層128Cを形成する工程と、第2絶縁層128C上に、第3シード130Sを形成する工程と、第3シード130S上に第3レジスト133を塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、第3開口部を形成する工程と、第3シード130S上にメッキ工程を実施して、上部コア130を形成する工程とを有する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の製造方法の一工程であって、上部コアのための絶縁層形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図71(a)に示すように表され、図71(a)の29A-29A線に沿う模式的断面図は、図71(b)に示すように表される。
 また、上部コアのためのシード成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図72(a)に示すように表され、図72(a)の30A-30A線に沿う模式的断面図は、図72(b)に示すように表される。
 また、上部コアのためのフォトリソグラフィー工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図73(a)に示すように表され、図73(a)の31A-31A線に沿う模式的断面図は、図73(b)に示すように表される。
 また、上部コアのためのメッキ形成工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図74(a)に示すように表され、図74(a)の32A-32A線に沿う模式的断面図は、図74(b)に示すように表される。
 また、上部コアのためのレジスト除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図75(a)に示すように表され、図75(a)の33A-33A線に沿う模式的断面図は、図75(b)に示すように表される。
 また、上部コアのためのシード除去工程を実施したシリコン基板の模式的平面図は、図76(a)に示すように表され、図76(a)の34A-34A線に沿う模式的断面図は、図76(b)に示すように表され、図76(a)の35A-35A線に沿う模式的断面図は、図77に示すように表される。
(D1)上記の上部コイル126の製造工程の後、図71(a)および図71(b)に示すように、上部コイル126およびシリコン基板112表面上に、上部コア(130)のための絶縁層128Cを形成する。ここで、絶縁層128Cは、図42(b)に示された上部コイル126間に埋め込まれる相対的に厚い絶縁層128Bと同じものである。
(D2)次に、図72(a)および図72(b)に示すように、絶縁層128C上に、上部コア(130)のためのシード130Sを形成する。
(D3)次に、図73(a)および図73(b)に示すように、シード130S上にレジスト133を塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、上部コア130のメッキ工程のための開口部を形成する。
(D4)次に、図74(a)および図74(b)に示すように、シード130S上にメッキ工程を実施して、上部コア130を形成する。上部コア130の形成においては、磁性層と絶縁層の多層構造を形成しても良い。
(D5)次に、図75(a)および図75(b)に示すように、レジスト133を剥離する。
(D6)次に、図76(a)、図76(b)および図77に示すように、上部コア130のメッキ工程で使用したシード130Sを除去し、絶縁層128Cを露出する。上記の工程によって、結果として、シリコン基板112に埋め込まれたソレノイド構造が形成される。
 また、上部コア130を形成する工程は、磁性層と絶縁層の多層構造を形成する工程を有していても良い。
 (コイル構成)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、シリコン基板に形成された上部コイル126および下部コイル122を示す模式的平面図は、図78(a)に示すように表され、図78(a)の36A-36A線に沿う模式的断面図は、図78(b)に示すように表され、図78(a)の37A-37A線に沿う模式的断面図は、図79に示すように表される。
 シリコン基板112の表面・裏面に配置された上部コイル126・下部コイル122は、図78(a)、図78(b)および図79に示すように、シリコン基板の端部に形成された上下コイル接続部120を介して接続される。このため、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子は、ソレノイド構造を備えている。
 (コア構成)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子において、シリコン基板112に形成された上部コア130および下部コア124を示す模式的平面図は、図80(a)に示すように表され、図80(a)の38A-38A線に沿う模式的断面図は、図80(b)に示すように表され、図80(a)の39A-39A線に沿う模式的断面図は、図81に示すように表される。
 シリコン基板112表面に配置された下部コア124と、上部コイル126上に配置された上部コア130は、シリコン基板112の端部において磁気結合されるため、閉磁路が形成されている。このため、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子のインダクタンスは、相対的に高い値を示すことになる。
 (インダクタンスの周波数特性)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性は、図82に示すように表される。図82において、曲線SOLは、第5の実施の形態に係るソレノイド構造に対応し、曲線SPIは、第4の実施の形態に係るスパイラル構造に対応する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性は、100kHz~10MHzの測定範囲で、略一定値を示し、しかもインダクタンス値は、第4の実施の形態に係るスパイラル構造に比べ、約2倍の値を示す。
 インダクタンスLは、コイル巻数Nの2乗に比例する。このため、単位面積当たりのコイル巻数が多いソレノイド構造は、インダクタンス値の増加に有利である。
 (交流抵抗の周波数特性)
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性は、図83に示すように表される。図83において、曲線SOLは、第5の実施の形態に係るソレノイド構造に対応し、曲線SPIは、第4の実施の形態に係るスパイラル構造に対応する。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性は、100kHz~10MHzの測定範囲で、第4の実施の形態に係るスパイラル構造と略同等の特性を示す。
 交流抵抗の大部分は、高周波磁束がコアに侵入することで発生する渦電流損に起因する。渦電流損は渦電流半径を狭くすることで低減可能である。ソレノイド構造では、コアを多層化することで渦電流半径を制御できるため、交流抵抗ACRの抑制に有利である。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子においては、第4の実施の形態に係るスパイラル構造と略同等の交流抵抗ACRのままで、インダクタンス値を増加可能である。
 (モジュール)
 プリント回路基板(PCB:Printed Circuit Board)100上にインダクタンス素子(L1)130・制御用集積回路(IC:Integrated Circuit)140A・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180を配置した第4の実施の形態に係るモジュールは、模式的に図84に示すように表される。
 一方、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1と、シリコン基板110上に制御用IC140A・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180などを配置した第5の実施の形態に係るモジュールは、模式的に図85に示すように表される。ここで、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1は、シリコン基板110(Si)に形成され、ソレノイド構造を備える。
 PCB100上にインダクタンス素子(L1)130・DC/DCコンバータIC140B・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180を配置した第4の実施の形態に係るモジュールは、模式的に図86示すように表される。
 一方、シリコン基板に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1と、シリコン基板110上にDC/DCコンバータIC140B・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180を配置した第5の実施の形態に係るモジュールの模式的側面図(構成例1)は、図87に示すように表される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1は、シリコン基板110(Si)に形成され、ソレノイド構造を備える。また、図87に示すように、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1は基板厚さT1を有するシリコン基板110内に形成され、DC/DCコンバータIC140B・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180は基板厚さT2を有する相対的に薄いシリコン基板110上に配置である。このため、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子を適用したモジュールは、低背化に有利な構成を備えている。
 シリコン基板110に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1と、シリコン基板110上に制御用IC140A・負荷キャパシタ(C1)150・スナバキャパシタ(CB)180を配置した第5の実施の形態に係るモジュールの模式的側面図(構成例2)は、図88に示すように表される。図88の構成例2は、相対的に薄いシリコン基板110を適用し、低背化に有利な構成を備えている。図88の構成例2は、インダクタンス素子L1をシリコン基板110に内蔵したため、モジュールの低背化に加え、面積の低減化も可能である。
 また、シリコン基板110に形成した第5の実施の形態に係るインダクタンス素子L1と、シリコン基板110上に制御用IC140A・負荷キャパシタ(C1)150を配置した第5の実施の形態に係るモジュールの模式的側面図(構成例3)は、図89に示すように表される。図89の構成例3では、スナバキャパシタ(CB)が省略されている。同様に、図89の構成例3も、相対的に薄いシリコン基板110を適用し、低背化に有利な構成を備えている。図89の構成例3は、インダクタンス素子L1をシリコン基板110に内蔵したため、モジュールの低背化に加え、面積の低減化も可能である。
 (DC/DCコンバータと出力負荷回路)
 また、第5の実施の形態に係るインダクタンス素子を出力負荷回路に適用し、全体をシリコン基板110に搭載したDC/DCコンバータ(DCDC)と出力負荷回路の接続構成は、図90に示すように表わされる。
 DC/DCコンバータ(DCDC)の出力回路の一例は、図90に示すように、pチャネルMOSFETQp1・nチャネルMOSFETQn1からなる相補型回路構成を備える。pチャネルMOSFETQp1のソースは電源ピンPに接続され、nチャネルMOSFETQn1のソースは、GNDピンNに接続される。pチャネルMOSFETQp1のドレインおよびnチャネルMOSFETQn1のドレインからは、DC/DCコンバータの出力が取り出される。
 DC/DCコンバータの出力は、外部リードピンP1に接続され、さらに外部リードピンP1は、パワー用配線LX1を介して、インダクタンスL1の一方の電極に接続される。さらに、インダクタンスL1の他方の電極は、接地電位との間に負荷キャパシタC1が接続されると共に、負荷キャパシタC1の両端からは出力電圧Vout1が取り出される。
 また、図90に示すように、DC/DCコンバータの電源ピンPとGNDピンN間には、スナバキャパシタCB1が接続される。また、図90に示すように、外部リードピンP1に接続されるパワー用配線LX1には、寄生的な配線インダクタンスLp1・配線抵抗Rp1が存在する。したがって、DC/DCコンバータの外部リードピンP1に接続される出力負荷回路は、図90に示すように、配線インダクタンスLp1・配線抵抗Rp1・インダクタンスL1・負荷キャパシタC1によって構成される。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子は、出力負荷回路を構成するインダクタンスL1に適用可能であり、シリコン基板110に形成される。
 また、DC/DCコンバータ(DCDC)は、図90に示すように、シリコン基板110上に搭載可能である。
 負荷キャパシタC1・スナバキャパシタCB1も、図90に示すように、シリコン基板110上に搭載可能である。
 本第5の実施の形態によれば、磁気抵抗、渦電流損、交流抵抗が低減され、インダクタンスが高く、高周波特性に優れたインダクタンス素子およびその製造方法、および上記のインダクタンス素子を適用したモジュールを提供することができる。
 [第6の実施の形態]
 (電極内蔵基板の構成)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の模式的平面パターン構成図であって、梁部が平面視において互いに平行なストライプパターンを備える例は、図91(a)に示すように表され、梁部が平面視において互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備える例は、図91(b)に示すように表される。
 また、図91(a)の40A-40A線に沿う模式的断面構造は、図92(a)に示すように表され、図91(a)の41A-41A線に沿う模式的断面構造は、図92(b)に示すように表される。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1は、図91~図92に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部2251・2252・2253と、基板212の表面に対向する裏面に配置された梁部2281・2282・2283と、溝部2251・2252・2253に埋め込まれた配線層2261・2262・2263とを備える。ここで、基板212の内部に形成された溝部2251・2252・2253には、銅(Cu)などの金属を埋め込むことによって、配線層2261・2262・2263が形成される。
 また、梁部2281・2282・2283は、図91(a)に示すように、平面視において配線層2261・2262・2263と直交し、互いに平行なストライプパターンを備えている。
 また、梁部2281・2282は、図91(b)に示すように、平面視において互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備えていても良い。
 また、図92(a)に示すように、梁部2281・2282・2283の厚さTBは、溝部の深さTDよりも薄く形成されている。また、梁部2281・2282・2283は、図91~図92に示すように、それぞれ幅W1・W2・W3を備えている。
 また、溝部2251・2252・2253、梁部2281・2282・2283または配線層2261・2262・2263は、平面視において、矩形、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形のいずれかのパターンを有していても良い。
 また、例えば、溝部および配線層が、平面視において平行かつ互いに90°で交差するストライプパターンを備えている場合には、後述する図110に示すようなインダクタンス素子用の電極内蔵基板を形成することができる。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1において、基板212は、シリコン基板もしくはガラス基板を備えていても良い。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1であって、シリコンウェハ222に形成された相対的に長いラインアンドスペース(L&S:Line and Space)を有する電極内蔵基板1の模式的平面パターン構成は、図93に示すように表され、図93の42A-42A線に沿う模式的断面構造は、図94(a)に示すように表され、図93の43A-43A線に沿う模式的断面構造は、図94(b)に示すように表される。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1は、図93~図94に示すように、シリコンウェハ222と、シリコンウェハ222の内部に形成された溝部2251・2252・2253・…・225nと、シリコンウェハ222の表面に対向する裏面に配置された梁部2281・2282と、溝部2251・2252・2253・…・225nに埋め込まれた配線層2261・2262・2263・…・226nとを備える。ここで、シリコンウェハ222の内部に形成された溝部2251・2252・2253・…・225nには、銅(Cu)などの金属を埋め込むことによって、配線層2261・2262・2263・…・226nが形成される。
 また、梁部2281・2282は、図93に示すように、平面視において平行なストライプパターンを備えている。
 また、図94(a)に示すように、梁部2281の厚さTBは、溝部の深さTDよりも薄く形成されている。
 第4の実施の形態に係る電極内蔵基板1Bであって、シリコンウェハ222に形成された相対的に長いラインアンドスペース(L&S:Line and Space)を有する電極内蔵基板1Bの模式的平面パターン構成は、図95(a)に示すように表される。
 比較例5に係る電極内蔵基板1Bは、シリコンウェハ222と、シリコンウェハ222の内部に形成された貫通孔に埋め込まれた配線層2261・2262・2263・…・226nを備えるが、梁部構造を備えていないため、図95(a)の破線ST部分に示すように、配線層2261・2262・2263・…・226nのライン同士が接触するスティッキングが起きやすい。
 一方、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1であって、シリコンウェハ222に形成された相対的に長いラインアンドスペースを有する電極内蔵基板1の模式的平面パターン構成は、図95(b)に示すように表される。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1は、シリコンウェハ222と、シリコンウェハ222の内部に形成された貫通孔に埋め込まれた配線層2261・2262・2263・…・226nと、平面視において互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備える梁部2281・2282とを備えるため、図95(b)に示すように、配線層2261・2262・2263・…・226nのライン同士が接触するスティッキングの発生を抑制可能である。
 また、比較例5に係る電極内蔵基板1Bであって、シリコン基板212に形成されたスパイラル形状のインダクタンス素子を有する電極内蔵基板1Bの模式的平面パターン構成は、図96に示すように表される。
 比較例5に係る電極内蔵基板1Bは、図96に示すように、貫通孔に埋め込まれた配線層226がコイル状に形成されるため、貫通孔の溝部を形成した状態では、シリコン基板212を支えるのは、図96中の破線で示された丸印のA部分のみであるため、製造信頼性が低下し易い。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板は、例えば、シリコン基板に溝部を形成し、銅を溝部に埋め込むことによって形成可能であるため、シリコン基板内部にスパイラルコイルの構造を容易に実現可能である。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板は、後述するように、 LSIの積層化モジュール、インターポーザ、インダクタンス素子、シールド基板などに適用可能である。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板は、基板の2段階エッチングにより電極内蔵基板構造を形成可能である。また、裏面に例えば、格子状の梁部構造を備えるため、電極配線層のラインアンドスペース(L&S:Line and Space)を長くしてもライン同士が接触するスティッキングが起きにくい。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板は、梁部以外の部分は貫通構造を有するため、銅などの金属めっきを充填し易い。
 第6の実施の形態においては、構造が簡単でライン同士が接触するスティッキングが起きにくく、信頼性の向上可能な電極内蔵基板を提供することができる。
 (電極内蔵基板の製造方法)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1であって、模式的表面パターン構成は、図97(a)に示すように表され、図97(a)の44A-44A線に沿う模式的断面構造は、図97(b)に示すように表され、図97(a)の45A-45A線に沿う模式的断面構造図は、図97(c)に示すように表され、図97(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図97(d)に示すように表される。図97(b)は、図97(d)の44A-44A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図97(c)は、図97(d)の45A-45A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1は、図97(a)~図97(d)に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部2251・2252・2253・2254・2255と、基板212の表面に対向する裏面に配置された梁部2281・2282・2283と、溝部2251・2252・2253・2254・2255に埋め込まれた配線層2261・2262・2263・2264・2265とを備える。ここで、基板212の内部に形成された溝部2251・2252・2253・2254・2255には、銅(Cu)などの金属を埋め込むことによって、配線層2261・2262・2263・2264・2265が形成される。
 また、梁部2281・2282・2283は、図97(a)・図97(d)に示すように、平面視において配線層2261・2262・2263・2264・2265と直交し、かつ互いに平行なストライプパターンを備えている。なお、梁部は、図示は省略するが、図91(b)と同様に、平面視において互いに所定の角度θで交差するストライプパターンを備えていても良い。
 また、図97(b)に示すように、梁部2281・2282・2283の厚さTBは、溝部の深さTDよりも薄く形成されている。また、基板212の厚さTは、TB+TDに等しい。
 また、図97(d)に示すように、配線層2261・2262・2263・2264・2265のライン幅はYに等しく、スペース幅は、Xに等しい。
 図98~図106を参照して、図97に示された第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法を説明する。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法は、基板212の内部に溝部2251・2252・2253・2254・2255を形成する工程と、基板212の表面に対向する裏面に梁部2281・2282・2283を形成する工程と、溝部2251・2252・2253・2254・2255に配線層2261・2262・2263・2264・2265を埋め込み形成する工程とを有する。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、プロセス開始時における模式的表面パターン構成は、図98(a)に示すように表され、図98(a)の46A-46A線に沿う模式的断面構造は、図98(b)に示すように表され、図98(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図98(c)に示すように表される。図98(b)は、図98(c)の46A-46A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、上面のフォトリソグラフィー工程における模式的表面パターン構成は、図99(a)に示すように表され、図99(a)の47A-47A線に沿う模式的断面構造は、図99(b)に示すように表され、図99(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図99(c)に示すように表される。図99(b)は、図99(c)の47A-47A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、上面のエッチング工程における模式的表面パターン構成は、図100(a)に示すように表され、図100(a)の48A-48A線に沿う模式的断面構造は、図100(b)に示すように表され、図100(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図100(c)に示すように表される。図100(b)は、図100(c)の48A-48A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、上面のレジスト剥離工程における模式的表面パターン構成は、図101(a)に示すように表され、図101(a)の49A-49A線に沿う模式的断面構造は、図101(b)に示すように表され、図101(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図101(c)に示すように表される。図101(b)は、図101(c)の49A-49A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 (溝部の形成工程)
(A1)まず、図98(a)~図98(c)に示すように、基板212を準備する。基板212は、シリコン基板もしくはガラス基板を備えていても良い。
(A2)次に、図99(a)~図99(c)に示すように、シリコン基板212の表面において、レジスト214を塗布し、フォトリソグラフィー工程によって、パターニングする。
(A3)次に、図100(a)~図100(c)に示すように、シリコン基板212の表面においてエッチングを実施し、溝部2251・2252・2253・2254・2255を形成する。
(A4)次に、図101(a)~図101(c)に示すように、基板212の表面のレジスト214を剥離する。ここで、図100(b)・図101(b)に示すように、溝部2251・2252・2253・2254・2255の幅はYで表され、溝部2251・2252・2253・2254・2255間の幅はXで表される。また、溝部2251・2252・2253・2254・2255の深さは、TDで表される。また、薄層化された梁部となる基板212の厚さはTBで表される。厚さTBは、溝部の深さTDよりも薄く形成されている。
 ここで、基板212としてガラス基板などの絶縁基板を適用する場合には、上記の工程のままで良いが、基板212としてシリコン基板を適用する場合には、溝部2251・2252・2253・2254・2255を形成した後、熱酸化や化学的気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法により絶縁層を形成する必要がある。
 (梁部の形成工程)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、下面のフォトリソグラフィー工程における模式的表面パターン構成は、図102(a)に示すように表され、図102(a)の50A-50A線に沿う模式的断面構造は、図102(b)に示すように表され、図102(a)の51A-51A線に沿う模式的断面構造は、図102(c)に示すように表され、図102(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図102(d)に示すように表される。図102(b)は、図102(d)の50A-50A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図102(c)は、図102(d)の51A-51A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、下面のエッチング工程における模式的表面パターン構成は、図103(a)に示すように表され、図103(a)の52A-52A線に沿う模式的断面構造は、図103(b)に示すように表され、図103(a)の53A-53線に沿う模式的断面構造は、図103(c)に示すように表され、図、図103(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図103(d)に示すように表される。図103(b)は、図103(d)の52A-52A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図103(c)は、図103(d)の53A-53線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、下面のレジスト除去工程における模式的表面パターン構成は、図104(a)に示すように表され、図104(a)の54A-54A線に沿う模式的断面構造は、図104(b)に示すように表され、図104(a)の55A-55A線に沿う模式的断面構造は、図104(c)に示すように表され、図104(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図104(d)に示すように表される。図104(b)は、図104(d)の54A-54A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図104(c)は、図104(d)の55A-55A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
(B1)次に、図102(a)~図102(d)に示すように、基板212の裏面において、レジスト216を塗布し、フォトリソグラフィー工程によって、パターニングする。ここで、図102(c)に示すように、上部のレジスト214の開口幅(図102(c)のY1に対応)に比べて、下部のレジスト216の開口幅Y2は、相対的に狭く設定することが望ましい。例えば、開口幅Y1・Y2は、50μm・30μmとしている。アライメントずれに伴う段差の発生を抑制するためである。
(B2)次に、図103(a)~図103(d)に示すように、基板212の裏面においてエッチングを実施し、貫通溝部2271・2272・2273・2274・2275を形成して、梁部2281・2282・2283を形成する。下部のレジスト216の開口幅Y2を相対的に狭く設定することによって、基板212には、図103(c)に示すような段差構造が形成されている。以下の工程において、同様の構造が保持される。
(B3)次に、図104(a)~図104(d)に示すように、基板212の裏面のレジスト216を除去する。ここで、図104(b)・図104(c)に示すように、溝部2251・2252・2253・2254・2255の幅はYで表され、溝部2251・2252・2253・2254・2255間の幅はXで表される。また、溝部2251・2252・2253・2254・2255の深さは、TDで表される。また、梁部2281・2282・2283となるシリコン基板212部分の厚さはTBで表される。厚さTBは、溝部の深さTDよりも薄く形成されている。なお、シリコン基板の場合、さらに、熱酸化工程を実施することによって、基板全体に絶縁層を形成することができる。
 (配線層の埋め込み形成工程)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、金属(Cu)メッキ埋め込み工程における模式的表面パターン構成は、図105(a)に示すように表され、図105(a)の56A-56A線に沿う模式的断面構造は、図105(b)に示すように表され、図105(a)の57A-57A線に沿う模式的断面構造は、図105(c)に示すように表され、図105(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図105(d)に示すように表される。図105(b)は、図105(d)の56A-56A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図105(c)は、図105(d)の57A-57A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板の製造方法の一工程であって、上面および下面の金属(Cu)メッキ研磨工程における模式的表面パターン構成は、図106(a)に示すように表され、図106(a)の58A-58A線に沿う模式的断面構造は、図106(b)に示すように表され、図106(a)の59A-59A線に沿う模式的断面構造は、図106(c)に示すように表され、図106(a)に対応する模式的裏面パターン構成は、図106(d)に示すように表される。図106(b)は、図106(d)の58A-58A線に沿う模式的断面構造にも対応している。図106(c)は、図106(d)の59A-59A線に沿う模式的断面構造にも対応している。
(C1)次に、図105(a)~図105(d)に示すように、溝部2251・2252・2253・2254・2255に対して基板212の表面側から金属メッキ層226Uを形成し、貫通溝部2271・2272・2273・2274・2275に対して基板212の表面側および裏面側から金属メッキ層226U・226Dを形成する。金属メッキ層226U・226Dは、例えばCuメッキ層を備えていても良い。なお、図示は省略するが、金属メッキ層226U・226Dを形成する工程の前工程として、いずれもメッキ層の形成のためのシード層を形成する工程を実施する。シード層の形成工程では、CVD技術、スパッタリング技術、蒸着技術、無電解メッキ技術などを適用可能である。
 ここで、基板212としてガラス基板などの絶縁基板を適用する場合には、上記の工程のままで良いが、基板212としてシリコン基板を適用する場合には、溝部2251・2252・2253・2254・2255および貫通溝部2271・2272・2273・2274・2275を形成した後、熱酸化やCVDで絶縁層を形成した後、上記の金属メッキ層226U・226Dの形成工程を実施する。
(C2)次に、図106(a)~図106(d)に示すように、基板212の表面および裏面において金属メッキ層226U・226Dの研磨工程を実施して、溝部2251・2252・2253・2254・2255および貫通溝部2271・2272・2273・2274・2275内に埋め込まれた配線層2261・2262・2263・2264・2265を形成する。ここで、研磨工程としては、化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)技術を適用しても良い。
 (シリコン基板方式とパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の比較)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシリコン基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造は、図107に示すように表される。また、比較例6に係るパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造(裏面研磨なしの構造例)は、図108(a)に示すように表され、裏面研磨有りの構造例は、図108(b)に示すように表されえる。なお、図107においては、梁部構造については、図120などを参照して後述する。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシリコン基板方式のインダクタンス素子232は、図107に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層226と、配線層226の側面に配置された絶縁層230S・配線層226の表面に配置された絶縁層230U・配線層226の裏面に配置された絶縁層230Dと、絶縁層230U上に配置された磁性層10Uと、絶縁層230D下に配置された磁性層10Dとを備える。破線は、インダクタンス素子232の動作状態における磁束が通過する経路を模式的に表している。
 シリコン基板方式では、深堀エッチングとシリコン貫通電極(TSV:Through Silicon Via)技術により、高密度かつ大断面積のコイルを形成可能である。シリコン基板は、非磁性の基板であるため、磁気抵抗が大きくインダクタンス値はパーマロイ方式に比べて相対的に小さいが、磁気飽和は起きにくいため、大電流化に有利である。
 比較例6に係るパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造(裏面研磨なしの構造例)は、図108(a)に示すように、パーマロイ基板120Pと、パーマロイ基板120Pの内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層262と、配線層262の側面・底面に配置された絶縁層320S・配線層262の表面に配置された絶縁層320Uと、絶縁層320U上に配置された磁性層102Uとを備える。破線は、インダクタンス素子232の動作状態における磁束が通過する経路を模式的に表している。
 比較例6に係るパーマロイ基板方式のインダクタンス素子の模式的断面構造(裏面研磨有りの構造例)は、図108(b)に示すように、パーマロイ基板120Pと、パーマロイ基板120Pの内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層262と、配線層262の側面に配置された絶縁層320S・配線層262底面に配置された絶縁層320D・配線層262の表面に配置された絶縁層320Uと、絶縁層320U上に配置された磁性層102U・絶縁層320D下に配置された磁性層102Dとを備える。破線は、インダクタンス素子の動作状態における磁束が通過する経路を模式的に表している。
 パーマロイ基板方式では、ウェットエッチングを適用してパーマロイを加工するため、コイルの高密度化、大断面積化には不利である。一方、パーマロイ基板は、磁性基板であるため、磁気抵抗が小さく、インダクタンス値が大きい。
 (インダクタンス素子の構成)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232の模式的鳥瞰構成は、図109(a)に示すように表わされ、図109(a)の60A-60A線に沿う模式的断面構造は、図109(b)に示すように表わされる。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232は、図109に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層226と、配線層226の側面に配置された絶縁層230S・配線層226の表面に配置された絶縁層230U・配線層226の裏面に配置された絶縁層230Dと、絶縁層230U上に配置された磁性層10Uと、絶縁層230D下に配置された磁性層10Dとを備える。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232において、溝部に埋め込まれた配線層226は、図109に示すように、コイル形状を備えていても良い。
 また、図109に示すように、基板212の表面に配置された上部コア(230U・10U)を備えていても良い。
 また、図109に示すように、基板212の裏面に配置された下部コア(230D・10D)を備えていても良い。
 また、上部コア(230U・10U)および下部コア(230D・10D)は、磁性層10U・10Dと絶縁層230U・230Dの多層構造を備えていても良い。
 さらに、図109に示すように、上部コア(230U・10U)および下部コア(230D・10D)を複数に分割するスリットSLを備えていても良い。このスリット構造により、渦電流損を低減可能である。磁性層10U・10Dは、パーマロイ、フェライトなどの強磁性体を備えていても良い。
 また、絶縁層230U・230Dは、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備えていても良い。また、磁性層10U・10Dの厚さおよびスリットSLによる磁性層10U・10Dの分割により、磁性層10U・10D内の渦電流半径を制御可能である。
 (インダクタンス素子の製造方法:上部コア・下部コアの形成工程)
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子の製造方法は、上記の第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1の製造工程に加えて、図107・図109(b)に示すように、基板212の表面に上部コア(230U・10U)を形成する工程と、基板212の表面に対向する裏面に下部コア(230D・10D)を形成する工程とを有していても良い。
(D1)上記の第6の実施の形態に係る電極内蔵基板1の製造工程を実施して形成された電極内蔵基板1に対して、図107・図109(b)に示すように、基板212の表面および裏面に絶縁層230U・230Dを形成する。
(D2)次に、図107・図109(b)に示すように、絶縁層230U上に磁性層10Uを形成して、上部コア(230U・10U)を形成する。
(D3)次に、図107・図109(b)に示すように、絶縁層230D下に磁性層10Dを形成して、下部コア(230D・10D)を形成する。
 上部コア(230U・10U)および下部コア(230D・10D)の形成においては、磁性層と絶縁層の多層構造を形成しても良い。ここで、磁性層は、メッキ形成技術、スパッタリング技術、真空蒸着技術などで形成可能である。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232であって、配線層部分の模式的鳥瞰構成は、図110(a)に示すように表わされ、図110(a)の表面構成は、図110(b)に示すように表わされ、図110(a)の裏面構成は、図110(c)に示すように表わされる。
 さらに、図110(a)の中央部分の61A-61A線に沿う断面鳥瞰構成は、図111(a)に示すように表わされ、図111(a)の矢印B1方向から見た断面構成は、21(b)に示すように表わされ、図111(b)のC1部分の拡大図は、図111(c)に示すように表わされる。
 また、図110(a)の62A-62A線に沿う断面鳥瞰構成は、図112(a)に示すように表され、図112(a)の矢印B2方向から見た断面構成は、図112(b)に示すように表され、図112(b)のC2部分の拡大図は、図112(c)に示すように表わされる。
 さらに、図110(a)のシリコン基板のみの表面側模式的鳥瞰構成は、図113(a)に示すように表され、図113(a)の裏面側模式的鳥瞰構成は、図113(b)に示すように表わされる。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232は、シリコン基板212に2段エッチングとCuメッキ技術を実施して形成される。図110(a)・図113(a)に示すように、シリコン基板212のサイズは、LX・LYで表される。具体的な数値例としては、LX・LYは、共に約4.2mmである。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232は図110(c)・図113(b)に示すように、シリコン基板212の裏面に格子構造の梁部228を備える。ここで、梁部228の格子の十字部分の幅はΔB、格子の枠部分の幅はΔEX・ΔEYで表される。具体的な数値例としては、ΔB・ΔEX・ΔEYは、いずれも約100μmである。
 また、図111(c)に示すように、配線層226パターンのラインアンドスペースはYおよびXで表され、配線層226の深さはTDで表され、梁部228の厚さはTBで表される。具体的な数値例としては、配線層226の線幅Yは約50μm、間隔Xは約15μm、配線層226の深さTDは約300μm、梁部228の厚さTBは約50μmである。
 また、図112(c)に示すように、基板212の中央部の梁部228の幅はWBで表される。このWBは、図110(c)・図113(b)におけるΔBに等しく、約100μmである。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232においては、シリコン基板内蔵のインダクタンス素子が形成されるため、電極内蔵基板上にICやコンデンサを配置したDC/DCコンバータなどに適用可能である。また、電極内蔵基板の上下に磁性層10U・10Dを形成することでICやコンデンサに与えるノイズの影響を低減可能である。
 (梁部構造)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板に適用可能な梁部228の構造の模式的平面図であって、十字型構成例は、図114(a)に示すように表され、格子型構成例は、図114(b)に示すように表され、対角方向クロス型構成例は、図114(c)に示すように表され、円形・十字複合型構成例は、図114(d)に示すように表される。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板に適用可能な梁部228の構造は、図114に示すように、平面視において、十字型、格子型、対角方向クロス型、円形・十字複合型のいずれかのパターンを有していても良い。さらに、矩形、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形などのいずれかのパターンを有していても良い。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板において、溝部または配線層も梁部の形状と動揺に、十字型、格子型、対角方向クロス型、円形・十字複合型、矩形、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形などのいずれかのパターンを有していても良い。
 (インダクタンスの周波数特性)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性のシミュレーション結果は、図115に示すように表される。
 また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性のシミュレーション結果は、図116に示すように表される。
 図115・図116において、●プロットで表される「空芯」の曲線は、電極内蔵基板の上下に絶縁層230U・230Dを備える構造に対応し、▲プロットで表される「磁性層」の曲線は、絶縁層230U・230Dの上下に磁性層10U・10Dを備える構造に対応し、■プロットで表される「磁性層&スリット」の曲線は、磁性層10U・10DにさらにスリットSLを形成した構造に対応している。
 第6の実施の形態に係るインダクタンス素子のインダクタンスLの周波数特性は、100kHz~10MHzの測定範囲で、略一定値を示す。磁性層10U・10Dを形成することによって、インダクタンスLを増大可能である。
 第6の実施の形態に係るインダクタンス素子の交流抵抗ACRの周波数特性は、100kHz~10MHzの測定範囲で、相対的に低い交流抵抗ACRの値を示している。特に、スリットSLを形成することによって、磁性層10U・10Dのみの場合に比べて、相対的に低い交流抵抗ACRが得られる。
 (モジュール)
 ―比較例7―
 比較例7に係るDC/DCコンバータモジュールの実装構成例は、図117に示すように表される。比較例7に係るDC/DCコンバータモジュールにおいては、プリント回路基板238上にインダクタンス素子234、IC236、コンデンサ3401・3402を搭載するため、実装面積の低減は困難である。
 ―構成例1―
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例1の集積回路ブロック構成は、図118に示すように表わされる。図118において、端子A1:VINは、電圧EのDC/DCコンバータ入力電圧VINが入力される電源端子、端子A2:ENは、イネーブル端子、端子A3:GNDは、接地端子を表す。また、端子B1:LXは、インダクタ接続端子、端子B2:FBは、出力電圧フィードバック入力端子、端子B3:MODEは、DE/PFM-PWMモード切り替え用端子を表す。電圧Eには、並列に入力コンデンサCiが接続される。また、端子B1:LXにはリアクトルLを介して出力コンデンサCoが接続され、出力コンデンサCoの両端からDC/DCコンバータ出力電圧VOUTを得ることができる。
 また、図118に対応したDC/DCコンバータモジュール3の構成例1の模式的平面パターン構成の積層化合成図は、図119に示すように表され、図119の63A-63A線に沿う模式的断面構造は、図120に示すように表される。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3は、図120に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層226と、配線層226の表面に配置された絶縁層230U1/磁性層10U/絶縁層230U2と、配線層226の裏面に配置された絶縁層230D1/磁性層10D/絶縁層230D2と、絶縁層230U2上に上面配線層244・半田層245を介して配置されたIC236・コンデンサ340と、絶縁層230D2の下面に配置された下面配線層246・半田層247とを備える。ここで、配線層226の側面に配置された絶縁層230S、磁性層10U・10Dに形成されたスリットSLおよび基板212に形成された梁部228は、図示を省略している。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例1においては、図119・120に示すように、IC236、コンデンサ340を搭載することができる。このため、積層技術により、実装面積を低減可能である。
 図119・120に対応する第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例1の鳥瞰構成は、図121に示すように表される。
 図121に示すように、電極内蔵基板を適用して形成されたインダクタンス素子232上にIC236、コンデンサ340を搭載することができる。このため、積層技術により、実装面積を比較例7に比べて低減可能である。
 図119~図121の下面配線層246の模式的平面構成は、図122に示すように表される。下面配線層246には、端子A1用のVIN電極パターン、端子A2用のEN電極パターン、端子A3用のGND電極パターン、端子B1用のVOUT電極パターン、端子B3用のMODE電極パターンなどが配置されている。
 図119~図121のインダクタ層の模式的平面構成は、図123に示すように表される。図123に示すように、基板212内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層226がコイル状に配置されている。図123の中央部には、配線層226の電極取出し用の貫通電極226Tが形成されている。ここで、貫通電極226Tは、上面配線層244・下面配線層246を接続している。
 図119~図121の上面配線層244の模式的平面構成は、図124に示すように表される。図124に示すように、電圧EのDC/DCコンバータ入力電圧VINが入力される電源端子A1:VINの電極パターン、イネーブル端子A2:ENの電極パターン、接地端子A3:GNDの電極パターン、インダクタ接続端子B1:LXの電極パターン、出力電圧フィードバック入力端子B2:FBの電極パターン、DE/PFM-PWMモード切り替え用端子B3:MODEの電極パターンなどが配置されている。
 図119~図121のIC・コンデンサ層の模式的平面構成は、図125に示すように表される。図125に示すように、IC236・入力コンデンサCi・出力コンデンサCoが配置されている。
 ―構成例2―
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例2の模式的断面構造は、図126に示すように表される。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例2は、図126に示すように、基板212と、基板212の内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層226と、配線層226の表面に配置された絶縁層230U1/磁性層10U/絶縁層230U2と、配線層226の裏面に配置された絶縁層230D1/磁性層10D/絶縁層230D2と、絶縁層230U2上に上面配線層244・半田層245を介して配置されたIC236・コンデンサ340と、絶縁層230D2の下面に配置された下面配線層246・半田層247とを備える。ここで、配線層226の側面に配置された絶縁層230S、磁性層10U・10Dに形成されたスリットSLおよび基板212に形成された梁部228は、図示を省略している。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3の構成例2においては、図126に示すように、基板212を船形に加工した構造を備える。基板212を船形に加工した底部に構成例1と同様に、IC236、コンデンサ340を搭載することができる。このため、積層技術により、実装面積を低減し、かつ低背化可能である。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3は、積層構造により面積を低減可能である。また、IC内蔵基板やフェライト基板などを用いないため安価に形成可能である。
 第6の実施の形態に係るDC/DCコンバータモジュール3は、上記の電極内蔵基板の製造方法において説明したように、シリコン基板の深堀エッチングと銅めっき技術を利用して形成可能である。
 (シールド基板)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシールド基板202の模式的鳥瞰構成は、図127に示すように表される。また、図127の上面図は、図128(a)に示すように表され、図128(a)の64A-64A線に沿う模式的断面構造は、図128(b)に示すように表され、図128(a)の65A-65A線に沿う模式的断面構造は、図128(c)に示すように表される。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシールド基板202は、図127・図128(a)~図128(c)に示すように、基板212と、基板212の内部に形成され、平面視において矩形形状のストライプパターンを有する溝部に埋め込まれた配線層226Cと、基板212の表面に対向する裏面に配置された梁部228と、基板212の表面に対向する裏面に配置された裏面電極226Bとを備える。ここで、基板212の内部に形成された溝部に、銅(Cu)などの金属を埋め込むことによって、配線層226Cが形成される。
 また、梁部228は、図128(a)~図128(c)平面視において十字型のパターンを備えている。
 なお、上記の構成では、平面視において矩形状のパターンを有する溝部に埋め込まれた配線層226Cの構造を示したが、これに限定されるものではなく、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形などのいずれかのパターンを有していても良い。シールド効果を発揮できる形状であれば良く、閉回路を形成していればいかなる形状パターンを備えていても良い。
 梁部228の構造は、図114と同様に、平面視において、十字型、格子型、対角方向クロス型、円形・十字複合型のいずれかのパターンを有していても良い。さらに、矩形、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形などのいずれかのパターンを有していても良い。
 基板212の内、平面視において矩形状のストライプパターンを有する溝部に埋め込まれた配線層226Cに囲まれた基板212Iは、配線層226Cおよび裏面電極226Bで囲われているため、例えば、図128(c)に示すような電磁界EMの環境下に配置されたとしてもノイズの影響を抑制可能である。例えば、基板212Iを掘り込んで部品を配置ことで電磁シールド効果が得られる。さらに、配線層226Cおよび基板212Iの上面にメタルを形成すると、上面からのノイズの影響も抑制可能である。
 (インターポーザ)
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシリコンインターポーザ251をパッケージ基板252上に配置した模式的鳥瞰構成は、図129(a)に示すように表され、図129(a)の66A-66A線に沿う模式的断面構造は、図129(b)に示すように表され、図129(b)のE部分の拡大図は、図129(c)に示すように表される。
 パッケージ基板252に複数の半導体集積回路チップ2481・2482・2483・2484を搭載する際、中間層としてシリコンインターポーザ251が使用される。
 シリコンインターポーザ251には、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用可能である。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用して形成されたシリコンインターポーザ251は、シリコン基板と、シリコン基板の内部に形成された溝部に埋め込まれた配線層とを備える。また、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板と同様に、梁部を備える。シリコン基板と配線層との境界には、絶縁層を形成しても良い点は前述の通りである。
 パッケージ基板252の裏面上に配置されたBGA半田ボール254は、貫通ビアを介して、パッケージ基板252の表面上に配置されたバンプ261と接続可能である。また、バンプ261は、シリコン貫通ビア(CUTSV)258およびインターポーザ内蔵電極226Iを介してシリコンインターポーザ251上に配置されるマイクロバンプ256と接続可能である。マイクロバンプ256は、半導体集積回路チップ2481・2482・2483・2484と接続されている。
 シリコン基板に対して、第6の実施の形態に係る電極内蔵基板と同様に、梁部を設けることによって、貫通溝も形成できるため、シリコンインターポーザ251は、設計の自由度が増す。
 本第6の実施の形態に係る電極内蔵基板を適用したシリコンインターポーザによれば、構造が簡単でライン同士が接触するスティッキングが起きにくく、信頼性が高いインターポーザを提供することができる。
 以上説明したように、本第6の実施の形態によれば、構造が簡単でライン同士が接触するスティッキングが起きにくく、信頼性の向上可能な電極内蔵基板およびその製造方法、およびこの電極内蔵基板を適用したインダクタンス素子、インターポーザ、シールド基板およびモジュールを提供することができる。
 (その他の実施の形態)
 上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
 このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態等を含む。
 第1~4の実施の形態の磁性構造体は、磁束を用いる素子全般に適用可能であり、インダクタやトランスのコア、磁束遮蔽体、渦電流を用いるセンサなどに適用可能である。また、この第1~4の実施の形態磁性構造体を適用したインダクタンス素子は、インダクタ・トランス・ノイズフィルタ・アイソレータなどインダクタンスを利用する電子部品全般、磁気センサ・位置センサなどのセンサ部品、その他ワイヤレス給電用のコイルなどに適用可能であり、特にモバイル機器向けインダクタおよびインダクタを内蔵したDC-DCコンバータなどの電子機器に適用可能である。
 第5の実施の形態に係るインダクタンス素子は、インダクタ・トランス・ノイズフィルタ・アイソレータなどインダクタンスを利用する電子部品全般、磁気センサ・位置センサなどのセンサ部品、その他ワイヤレス給電用のコイルなどに適用可能であり、特にモバイル機器向けインダクタおよびインダクタを内蔵したDC-DCコンバータなどの電子機器に適用可能である。
 第6の実施の形態に係る電極内蔵基板は、インダクタ・トランス・ノイズフィルタ・アイソレータなどインダクタンスを利用する電子部品全般、磁気センサ・位置センサなどのセンサ部品、その他ワイヤレス給電用のコイルなどに適用可能であり、さらにインターポーザ、シールド基板などに適用可能であり、特にモバイル機器向けインダクタおよびインダクタを内蔵したDC/DCコンバータモジュールなどの電子機器に適用可能である。
1…電極内蔵基板
2、2B、2U、2D、240、2401、2402…磁性構造体
3…モジュール
4、4B…インダクタンス素子
6…鉄心
10、101、102、103、…、10n、10n+1、101U、102U、103U、101D、102D、103D、10U、10D、102U、102D…磁性層
12、121、122、…、12n、24、25…絶縁層
14…埋め込み層
15…溝部
16…インダクタンスコイル
20…磁性金属基板
22…金属配線層
23…インダクタンスコイル用端子電極
381、382…サーチコイル用電極端子
40…サーチコイル
42…サーチコイル用基板
50…磁性層用基板
100…プリント回路基板(PCB)
112…基板
113、129、130S…シード
114…貫通穴
116…下部コア形成部
118…下部コイル形成部
120…上下コイル接続部
120P…パーマロイ基板
122…下部コイル
124…下部コア
125、131、133…レジスト
126…上部コイル
128、128B、128C、1221、1222、242…絶縁層
128A…開口部
130…上部コア
140A…制御用集積回路(制御用IC)
140B…DC/DCコンバータIC
150…負荷キャパシタ(C1)
160…インダクタンスコイル
180…スナバキャパシタ(CB)
200…コア
202…シールド基板
220…巻線コイル
212、212I、120…基板(シリコン基板、シリコンウェハ)
214、216…レジスト
2251、2252、2253、…、225n…溝部
226、2261、2262、2263、…、226n、262…電極層(配線層)
226B…裏面電極
226C…シールド電極
226I…インターポーザ内蔵電極
226T…貫通電極
226U、226D…Cuメッキ層
2271、2272、2273、…、227n…貫通溝部
228、2281、2282、2283、…、228…梁部
230、230U、230U1、230U2、230S、230D、230D1、230D2、320U、320S、320D…絶縁層
232、234…インダクタンス素子
236…IC(集積回路)
238…プリント回路基板(PCB)
244…上面配線層
245、247…半田層
246…下面配線層
2481、2482、2483、2484…半導体集積回路チップ
251…シリコンインターポーザ
252…パッケージ基板
254…BGA半田ボール
256…マイクロバンプ
258…CUTSV(シリコン貫通ビア)
261…バンプ
250…電磁遮蔽対象物体
260…空洞部
290…磁性金属基板
300…トランス(変圧器)
340、3401、3402…コンデンサ
400…電磁場シールド構造
L1…1次側インダクタンス
L2…2次側インダクタンス
B…磁束密度
H…磁界
SL、SL1、SL2、SL3…スリット
ΔSL…スリット幅
SLP…スリット間隔(スリットピッチ)
e、Ie1、Ie2、e1、ie2…渦電流
Φ…磁束
θ…角度

Claims (98)

  1.  第1磁性層と、 
     前記第1磁性層を複数に分割する第1スリットと、
     前記第1スリットおよび前記第1磁性層上に配置された第1絶縁層と、
     前記第1絶縁層上に配置された第2磁性層と、
     前記第2磁性層を複数に分割する第2スリットと
     を備えることを特徴とする磁性構造体。
  2.  前記第1スリットと前記第2スリットは、平面視において、平行かつ互いに所定の角度で交差するストライプパターンを備えることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  3.  前記第1スリットと前記第2スリットは、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備えることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  4.  前記1磁性層および前記第2磁性層は、平面視において、互いに平行な矩形パターン、互いに平行な三角形パターン、互いに平行な六角形パターン、互いに平行な八角形パターン、互いに平行な多角形パターン、互いに平行な円形パターン、若しくは互いに平行な楕円形パターンのいずれかを備えることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  5.  前記第1スリットと前記第2スリットは、平面視において、互いに重複しないことを特徴とする請求項2~4のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  6.  前記1磁性層および前記第2磁性層の面内に流れる渦電流の半径を、前記第1スリットおよび前記第2スリットのスリット間隔により制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  7.  前記1磁性層および前記第2磁性層の面と垂直な面内に流れる渦電流の半径を、面直方向の磁束は、前記1磁性層および前記第2磁性層の厚さにより制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  8.  前記第1スリットおよび前記第2スリットのスリット幅は、前記第1絶縁層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  9.  前記第1磁性層および前記第2磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  10.  前記第1絶縁層は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体を備えることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  11.  前記第1スリットおよび前記第2スリットは、充填される強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体を備えることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  12.  前記第1スリットおよび前記第2スリットは、充填される半導体若しくは絶縁体を備えることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  13.  前記絶縁層は、半絶縁性の半導体若しくは高抵抗の半導体を備えることを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  14.  前記第2スリットおよび前記第2磁性層上に配置された第2絶縁層と、
     前記第2絶縁層上に配置された第3磁性層と、
     前記第3磁性層を複数に分割する第3スリットと
     を備えることを特徴とする請求項1に記載の磁性構造体。
  15.  前記第1スリットと前記第2スリットは、平面視において、平行かつ互いに所定の角度で交差するストライプパターンを備え、
     前記第2スリットと前記第3スリットは、平面視において、平行かつ互いに所定の角度で交差するストライプパターンを備えることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  16.  前記第1スリットと前記第2スリットは、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備え、
     前記第2スリットと前記第3スリットは、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備えることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  17.  前記第1スリットと前記第3スリットは、平面視において、互いに重なるストライプパターンを備え、
     前記第2スリットと前記第3スリットは、平面視において、平行かつ互いに所定の角度で交差するストライプパターンを備えることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  18.  前記第1スリットと前記第3スリットは、平面視において、互いに重なる格子状パターンを備え、
     前記第2スリットと前記第3スリットは、平面視において、互いに平行な格子状パターンを備えることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  19.  前記1磁性層、前記第2磁性層および前記第3磁性層は、平面視において、互いに平行な矩形パターン、互いに平行な三角形パターン、互いに平行な六角形パターン、互いに平行な八角形パターン、互いに平行な多角形パターン、互いに平行な円形パターン、若しくは互いに平行な楕円形パターンのいずれかを備えることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  20.  前記第1スリットと前記第2スリットおよび前記第2スリットと前記第3スリットは、平面視において、互いに重複しないことを特徴とする請求項19に記載の磁性構造体。
  21.  前記1磁性層、前記第2磁性層および前記第3磁性層の面内に流れる渦電流の半径を、前記第1スリット、前記第2スリットおよび前記第3スリットのスリット間隔により制御可能であることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  22.  前記1磁性層、前記第2磁性層および前記第3磁性層の面と垂直な面内に流れる渦電流の半径を、前記1磁性層、前記第2磁性層および前記第3磁性層の厚さにより制御可能であることを特徴とする請求項14に記載の磁性構造体。
  23.  前記第1スリットおよび前記第2スリットのスリット幅は、前記第1絶縁層の厚さよりも大きく、かつ前記第2スリットおよび前記第3スリットのスリット幅は、前記第2絶縁層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項7~13のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  24.  前記第1磁性層、前記2磁性層および前記3磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項14~23のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  25.  前記第1絶縁層および前記第2絶縁層は、強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体を備えることを特徴とする請求項14~24のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  26.  前記第1スリット、前記第2スリットおよび前記第3スリットは、充填される強磁性体、常磁性体若しくは反磁性体を備えることを特徴とする請求項14~25のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  27.  前記第1スリット、前記第2スリットおよび前記第3スリットは、充填される半導体若しくは絶縁体を備えることを特徴とする請求項14~25のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  28.  前記絶縁層は、半絶縁性の半導体若しくは半導体を備えることを特徴とする請求項14~27のいずれか1項に記載の磁性構造体。
  29.  第1磁性層と、
     前記第1磁性層を複数に分割する第1スリットと、
     前記第1スリットおよび前記第1磁性層上に配置された第1絶縁層と、
     前記第1絶縁層上に配置された第2磁性層と、
     前記第2磁性層を複数に分割する第2スリットと、
     前記第2スリットおよび前記第2磁性層上に配置された第2絶縁層と
     を備える積層構造を複数積層したことを特徴とする磁性構造体。
  30.  インダクタンスコイルと、
     請求項1~29のいずれか1項に記載の磁性構造体と
     を備え、前記磁性構造体は、前記インダクタンスコイルの表面若しくは裏面若しくは両面に配置されたことを特徴とするインダクタンス素子。
  31.  前記インダクタンスコイルのコイル形状は、矩形、円形、八角形、三角形、若しくは多角形のいずれかの平面パターンを有することを特徴とする請求項30に記載のインダクタンス素子。
  32.  コアと、
     前記コアに配置された巻線コイルと、
     請求項1~29のいずれか1項に記載の磁性構造体と
     を備え、前記磁性構造体は、前記コアと磁気結合が可能であることを特徴とするインダクタ。
  33.  コアと、
     前記コアに配置された1次側コイルと、
     前記コアに配置された2次側コイルと、
     請求項1~29のいずれか1項に記載の磁性構造体と
     を備え、前記磁性構造体は、前記コアと磁気結合が可能であることを特徴とするトランス。
  34.  電磁遮蔽対象物体と、
     前記電磁遮蔽対象物体を取り囲む空洞部と、
     請求項1~29のいずれか1項に記載の磁性構造体と
     を備え、前記磁性構造体は、前記空洞部を介して前記電磁遮蔽対象物体を取り囲むことを特徴とする電磁遮蔽構造体。
  35.  基板上に第1磁性層を形成する工程と、
     前記第1磁性層上に絶縁層を形成する工程と、
     前記絶縁層および前記第1磁性層に第1スリットを形成する工程と、
     前記第1スリットを埋め込み層により埋め込む工程と、
     前記絶縁層および前記埋め込み層上に第2磁性層を形成する工程と、
     前記第2磁性層に第2スリットを形成する工程と
     を有することを特徴とする磁性構造体の製造方法。
  36.  基板上に第1磁性層を形成する工程と、
     前記第1磁性層に第1スリットを形成する工程と、
     前記第1磁性層および前記第1スリット上に絶縁層を形成する工程と、
     前記絶縁層上に第2磁性層を形成する工程と、
     前記第2磁性層に第2スリットを形成する工程と
     を有することを特徴とする磁性構造体の製造方法。
  37.  基板と、
     前記基板の表面に配置された上部コイルと、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、
     前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルと前記下部コイルとを接続する上下コイル接続部と
     を備えることを特徴とするインダクタンス素子。
  38.  前記上部コイルと前記下部コイルは、前記基板を挟み、ソレノイドコイルを構成することを特徴とする請求項37に記載のインダクタンス素子。
  39.  前記上部コイルの表面に配置された上部コアを備えることを特徴とする請求項37または38に記載のインダクタンス素子。
  40.  前記上部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項39に記載のインダクタンス素子。
  41.  前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアを備えることを特徴とする請求項37~40のいずれか1項に記載のインダクタンス素子。
  42.  前記下部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項41に記載のインダクタンス素子。
  43.  前記上部コイルの表面に配置された上部コアと、
     前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアと
     を備え、前記上部コアと前記下部コアは、前記上部コイルおよび前記下部コイルの端部で磁気結合することを特徴とする請求項37または38に記載のインダクタンス素子。
  44.  基板と、
     前記基板の表面に配置された上部コイルと、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、
     前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルと前記下部コイルとを接続する上下コイル接続部と、
     前記上部コイルの表面に配置された上部コアと、
     前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアと
     を備え、
     前記上部コイルと前記下部コイルは、前記基板を挟み、ソレノイドコイルを構成すると共に、
     前記上部コアと前記下部コアは、前記上部コイルおよび前記下部コイルの端部で磁気結合して、前記ソレノイドコイルを貫通する閉磁路を備えることを特徴とするインダクタンス素子。
  45.  前記上部コアおよび前記下部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項43または44に記載のインダクタンス素子。
  46.  前記磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項45に記載のインダクタンス素子。
  47.  前記絶縁層は、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備え、抵抗率が10Ω・cm以上を有することを特徴とする請求項45または46に記載のインダクタンス素子。
  48.  前記磁性層の厚さにより、前記磁性層内の渦電流半径を制御可能であることを特徴とする請求項45~47のいずれか1項に記載のインダクタンス素子。
  49.  前記基板の表面に配置された絶縁層を備え、
     前記下部コアと前記上部コアは、前記絶縁層を介して積層されることを特徴とする請求項42に記載のインダクタンス素子。
  50.  前記基板は、シリコン基板、ガラス基板、もしくはフェライト基板のいずれかを備えることを特徴とする請求項37~49のいずれか1項に記載のインダクタンス素子。
  51.  基板と、前記基板の表面に配置された上部コイルと、前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コイルと、前記基板の表面から裏面に貫通し、前記上部コイルと前記下部コイルとを接続する上下コイル接続部と、前記上部コイルの表面に配置された上部コアと、前記上部コイルと前記下部コイルの間の前記基板に配置された下部コアとを備えるインダクタンス素子の製造方法であって、
     前記基板を加工する工程と、
     前記下部コアと前記下部コイルおよび前記上下コイル接続部を形成する工程と、
     前記上部コイルを形成する工程と、
     前記上部コアを形成する工程と
     を有することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。
  52.  前記基板の加工工程は、
     前記基板の裏面において、裏面配線エッチングを実施し、下部コイル形成部および貫通穴の一部を形成する工程と、
     前記基板の表面において、貫通配線エッチングを実施し、前記貫通穴を形成する工程と、
     前記基板の表面において、下部コアエッチングを実施し、下部コア形成部を形成する工程と
     を有することを特徴とする請求項51に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  53.  前記下部コアと前記下部コイルおよび前記上下コイル接続部を形成する工程は、
     前記貫通穴、前記下部コイル形成部および前記下部コア形成部に対して、メッキ工程のための第1シードを形成する工程と、
     前記基板表面に第1レジストを塗布若しくはドライフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィーによってパターニングして、前記下部コア形成部にメッキ形成工程を実施し、前記下部コアを形成する工程と、
     前記第1レジスト若しくは前記ドライフィルムを除去後、前記貫通穴および前記下部コイル形成部に対するメッキ形成を実施し、前記上下コイル接続部および前記下部コイルを形成する工程と
     を有することを特徴とする請求項52に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  54.  前記上部コイルを形成する工程は、
     前記基板の表面側に第1絶縁層を形成する工程と、
     前記第1絶縁層に対する第1開口部を形成する工程と、
     前記第1開口部を含む前記基板表面全面に第2シードを形成する工程と、
     前記第2シードに第2レジストを塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、第2開口部を形成する工程と、
     前記第2シード上にメッキ工程を実施して、前記上部コイルを形成する工程と
     を有することを特徴とする請求項53に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  55.  前記上部コアの形成工程は、
     前記上部コイルおよび前記基板表面上に、第2絶縁層を形成する工程と、
     前記第2絶縁層上に、第3シードを形成する工程と、
     前記第3シード上に第3レジストを塗布し、フォトリソグラフィーによってパターニングして、第3開口部を形成する工程と、
     前記第3シード上にメッキ工程を実施して、前記上部コアを形成する工程と
     を有することを特徴とする請求項54に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  56.  前記下部コアを形成する工程は、磁性層と絶縁層の多層構造を形成する工程を有することを特徴とする請求項53~55のいずれか1項に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  57.  前記上部コアを形成する工程は、磁性層と絶縁層の多層構造を形成する工程を有することを特徴とする請求項55または56に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  58.  請求項37~50のいずれか1項に記載のインダクタンス素子を備えることを特徴とするモジュール。
  59.  前記基板上に搭載された集積回路を備え、
     前記集積回路は、DC/DCコンバータを備えることを特徴とする請求項58に記載のモジュール。
  60.  基板と、
     前記基板の内部に形成された溝部と、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された梁部と、
     前記溝部に埋め込まれた配線層と
     を備えることを特徴とする電極内蔵基板。
  61.  前記梁部は、平面視において前記配線層と直交し、かつ互いに平行なストライプパターンを備えることを特徴とする請求項60に記載の電極内蔵基板。
  62.  前記梁部は、平面視において互いに所定の角度で交差するストライプパターンを備えることを特徴とする請求項60に記載の電極内蔵基板。
  63.  前記溝部、前記梁部または前記配線層は、平面視において、矩形、円形、楕円形、八角形、三角形、若しくは多角形のいずれかのパターンを有することを特徴とする請求項60に記載の電極内蔵基板。
  64.  前記梁部の厚さは、前記溝部の深さより薄いことを特徴とする請求項60~63のいずれか1項に記載の電極内蔵基板。
  65.  前記基板は、シリコン基板もしくはガラス基板を備えることを特徴とする請求項60~64のいずれか1項に記載の電極内蔵基板。
  66.  請求項60~65のいずれか1項に記載の電極内蔵基板を備え、
     前記溝部および前記配線層は、コイル形状を有することを特徴とするインダクタンス素子。
  67.  前記基板の表面に配置された上部コアを備えることを特徴とする請求項66に記載のインダクタンス素子。
  68.  前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コアを備えることを特徴とする請求項67に記載のインダクタンス素子。
  69.  前記上部コアおよび前記下部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項68に記載のインダクタンス素子。
  70.  前記上部コアおよび前記下部コアを複数に分割するスリットを備えることを特徴とする請求項69に記載のインダクタンス素子。
  71.  前記磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項69または70に記載のインダクタンス素子。
  72.  前記絶縁層は、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備えることを特徴とする請求項69~71のいずれか1項に記載のインダクタンス素子。
  73.  前記磁性層の厚さおよび前記スリットによる前記磁性層の分割により、前記磁性層内の渦電流半径を制御可能であることを特徴とする請求項70または71に記載のインダクタンス素子。
  74.  請求項60~65のいずれか1項に記載の電極内蔵基板を備えることを特徴とするインターポーザ。
  75.  請求項60~65のいずれか1項に記載の電極内蔵基板と、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された裏面電極と
     を備えることを特徴とするシールド基板。
  76.  前記基板の表面に配置された上部コアを備えることを特徴とする請求項75に記載のシールド基板。
  77.  前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コアを備えることを特徴とする請求項76に記載のシールド基板。
  78.  前記上部コアおよび前記下部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項77に記載のシールド基板。
  79.  前記上部コアおよび前記下部コアを複数に分割するスリットを備えることを特徴とする請求項78に記載のシールド基板。
  80.  前記磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項78または79に記載のシールド基板。
  81.  前記絶縁層は、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備えることを特徴とする請求項78~80のいずれか1項に記載のシールド基板。
  82.  前記磁性層の幅により、前記磁性層内の渦電流半径を制御可能であることを特徴とする請求項78~81のいずれか1項に記載のシールド基板。
  83.  請求項66~73のいずれか1項に記載のインダクタンス素子を備えることを特徴とするモジュール。
  84.  基板と、
     前記基板の内部に形成されたコイル形状を有する溝部と、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された梁部と、
     前記溝部に埋め込まれた配線層と、
     前記基板の表面に配置された上面配線層と、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された下面配線層と、
     前記上面配線層上に半田層を介して配置された集積回路およびコンデンサと
     を備えることを特徴とするモジュール。
  85.  前記基板の表面に配置された上部コアと、
     前記基板の表面に対向する裏面に配置された下部コアと
     を備え、前記上面配線層は、前記上部コア上に配置されると共に、前記下面配線層は、前記下部コア上に配置されることを特徴とする請求項84に記載のモジュール。
  86.  平面視において前記コイル形状の内部に配置され、前記基板を貫通し、前記上面配線層と前記下面配線層とを接続する貫通電極を備えることを特徴とする請求項84または85に記載のモジュール。
  87.  前記上部コアおよび前記下部コアは、磁性層と絶縁層の多層構造を備えることを特徴とする請求項85に記載のモジュール。
  88.  前記上部コアおよび前記下部コアを複数に分割するスリットを備えることを特徴とする請求項87に記載のモジュール。
  89.  前記磁性層は、強磁性体を備えることを特徴とする請求項87または88に記載のモジュール。
  90.  前記絶縁層は、強磁性体、常磁性体、もしくは反磁性体のいずれかを備えることを特徴とする請求項87~89のいずれか1項に記載のモジュール。
  91.  前記磁性層の厚さおよび前記スリットによる前記磁性層の分割により、前記磁性層内の渦電流半径を制御可能であることを特徴とする請求項88または89に記載のモジュール。
  92.  基板の内部に溝部を形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に前記梁部を形成する工程と、
     前記溝部に前記配線層を埋め込み形成する工程と
     を有することを特徴とする電極内蔵基板の製造方法。
  93.  基板の内部にコイル形状の溝部を形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、
     前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、
     前記基板の表面に上部コアを形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に下部コアを形成する工程と
     を有することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。
  94.  基板の内部に平面視において閉回路形状のパターンを備える溝部を形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、
     前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に裏面電極を形成する工程と
     を有することを特徴とするシールド基板の製造方法。
  95.  前記基板の表面に上部コアを形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に下部コアを形成する工程と
     を有することを特徴とする請求項94に記載のシールド基板の製造方法。
  96.  基板の内部にコイル形状の溝部を形成する工程と、
     平面視において前記コイル形状の内部に配置され、前記基板を貫通する貫通溝部を形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に梁部を形成する工程と、
     前記溝部に配線層を埋め込み形成する工程と、
     前記貫通溝部に貫通電極を埋め込み形成する工程と、
     前記基板の表面に上部コアを形成する工程と、
     前記上部コア上に前記貫通電極と接続される上面配線層を形成する工程と、
     前記基板の表面に対向する裏面に下部コアを形成する工程と、
     前記下部コア上に前記貫通電極と接続される下面配線層を形成する工程と、
     前記上面配線層上に半田層を介して集積回路およびコンデンサを搭載する工程と
     を有することを特徴とするモジュールの製造方法。
  97.  前記溝部を形成する工程と前記貫通溝部を形成する工程は、同時に実施可能であることを特徴とする請求項96に記載のモジュールの製造方法。
  98.  前記配線層を埋め込み形成する工程と、前記貫通電極を埋め込み形成する工程は、同時に実施可能であることを特徴とする請求項97に記載のモジュールの製造方法。
     
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