WO2023157796A1 - パッケージ基板及びインダクタ部品 - Google Patents

パッケージ基板及びインダクタ部品 Download PDF

Info

Publication number
WO2023157796A1
WO2023157796A1 PCT/JP2023/004746 JP2023004746W WO2023157796A1 WO 2023157796 A1 WO2023157796 A1 WO 2023157796A1 JP 2023004746 W JP2023004746 W JP 2023004746W WO 2023157796 A1 WO2023157796 A1 WO 2023157796A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
wiring
layer
magnetic layer
inductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/004746
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健次 西山
義光 牛見
▲高▼志 姫田
永純 安達
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2023157796A1 publication Critical patent/WO2023157796A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

Definitions

  • the present invention relates to package substrates and inductor components.
  • Patent Document 1 a first magnetic layer and a second magnetic layer containing a resin, the first main surface is in close contact with the first magnetic layer, and the second magnetic layer is arranged above the second main surface.
  • An inductor component is disclosed that includes a sintered body substrate and a spiral wire disposed between the second magnetic layer and the substrate.
  • a plurality of spiral wires 21C to 24C are arranged on the same plane, and the first spiral wire 21C and the second spiral wire 22C, the third spiral wire 23C and the fourth spiral wire 24C are arranged. They are magnetically coupled.
  • first spiral wiring 21C and the second spiral wiring 22C has one end as an input and the other end as an output, and the other spiral wiring has one end as an output and the other end as an input, It is said that the first spiral wiring 21C and the second spiral wiring 22C can be negatively coupled.
  • Patent Document 2 discloses a first wiring and a second wiring that are adjacent to each other with a space therebetween, a first surface that is continuous in a plane direction, a first surface that is spaced apart in a thickness direction from the first surface, and a wiring structure that is spaced apart from the first surface in the plane direction. and an inner peripheral surface located between the first surface and the second surface and in contact with the outer peripheral surface of the first wiring and the outer peripheral surface of the second wiring, approximately It has a first magnetic layer containing spherical magnetic particles and a resin, a third surface in contact with the first surface, and a fourth surface separated from the third surface in the thickness direction, and is substantially flat.
  • a second magnetic layer containing shaped magnetic particles and a resin; a fifth surface in contact with the second surface; and a sixth surface spaced apart from the fifth surface in the thickness direction.
  • a third magnetic layer containing magnetic particles and a resin, wherein the relative magnetic permeability of each of the second magnetic layer and the third magnetic layer is higher than the relative magnetic permeability of the first magnetic layer; has a first concave portion recessed between a first facing portion facing the first wiring in the thickness direction and a second facing portion facing the second wiring in the thickness direction;
  • the fourth surface has a second concave portion recessed between a third facing portion facing the first facing portion in the thickness direction and a fourth facing portion facing the second facing portion in the thickness direction.
  • the fifth surface has a third concave portion recessed between a fifth facing portion facing the first wiring in the thickness direction and a sixth facing portion facing the second wiring in the thickness direction. and the sixth surface is recessed between a seventh facing portion facing the fifth facing portion in the thickness direction and an eighth facing portion facing the second facing portion in the thickness direction.
  • An inductor is disclosed, characterized in that it has a fourth recess that contains a fourth recess. According to Patent Document 2, substantially spherical magnetic particles in the first magnetic layer improve DC superimposition characteristics, while substantially flat magnetic particles in the second and third magnetic layers provide high inductance, is said to be able to obtain an excellent Q value.
  • JP 2020-13853 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-28928
  • Patent Document 1 discloses the structure of a coupled inductor in which a plurality of wires arranged on the same plane are magnetically coupled.
  • Patent Document 2 discloses a laminated structure of magnetic bodies (magnetic layers) having magnetic particles with different shapes. Although Patent Documents 1 and 2 describe the effect of each structure, they do not describe the relationship between each structure and the coupling coefficient. Therefore, it is difficult to read from the prior art a structure desired for a coupled inductor, specifically a structure with a large coupling coefficient.
  • Patent Document 2 describes that a high inductance and an excellent Q value can be obtained by using substantially flat magnetic particles and substantially spherical magnetic particles. However, there is no description of the coupling coefficient. Therefore, the required coupling coefficient cannot be obtained simply by applying the structure described in Patent Document 2.
  • An object of the present invention is to provide a package substrate having an inductor layer capable of increasing the coupling coefficient even in a low-profile structure.
  • a further object of the present invention is to provide an inductor component that can increase the coupling coefficient even with a low-profile structure.
  • a package substrate of the present invention includes a first magnetic layer containing first magnetic particles and a first resin, and a main surface of at least one of the first magnetic layers and containing second magnetic particles and a second resin. a second magnetic layer; and an inductor layer provided inside the first magnetic layer and including an inductor wiring functioning as an inductor.
  • the inductor wiring includes a first wiring and a second wiring which are arranged adjacent to each other on the same plane along the main surface of the first magnetic layer. The first wiring and the second wiring are magnetically coupled.
  • the second magnetic layer is arranged across the first wiring and the second wiring so as to overlap the first wiring and the second wiring in the thickness direction.
  • the second magnetic layer has an anisotropic magnetic permeability in which the magnetic permeability in the main surface direction is different from the magnetic permeability in the thickness direction.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer is higher than the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer is higher than the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer.
  • An inductor component of the present invention includes a first magnetic layer containing first magnetic particles and a first resin, and provided on at least one main surface of the first magnetic layer and containing second magnetic particles and a second resin. a second magnetic layer; an inductor wiring provided inside the first magnetic layer and functioning as an inductor; and an external electrode electrically connected to the electrode.
  • the inductor wiring includes a first wiring and a second wiring which are arranged adjacent to each other on the same plane along the main surface of the first magnetic layer. The first wiring and the second wiring are magnetically coupled.
  • the second magnetic layer is arranged across the first wiring and the second wiring so as to overlap the first wiring and the second wiring in the thickness direction.
  • the second magnetic layer has an anisotropic magnetic permeability in which the magnetic permeability in the main surface direction is different from the magnetic permeability in the thickness direction.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer is higher than the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer is higher than the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer.
  • the present invention it is possible to provide a package substrate having an inductor layer capable of increasing the coupling coefficient even with a low-profile structure. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an inductor component having an inductor layer capable of increasing the coupling coefficient even with a low-profile structure.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the basic configuration of an inductor layer that constitutes the package substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the package substrate of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a composite semiconductor device in which a voltage regulator and a load are mounted on the package substrate shown in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of the circuit configuration of the semiconductor composite device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a laminated structure of inductor layers.
  • FIG. 6 is a cross-sectional photograph schematically showing another example of the laminated structure of the inductor layers.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the basic configuration of an inductor layer that constitutes the package substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the package substrate of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of magnetic flux in a coupled inductor provided inside a magnetic body portion having a laminated structure including a first magnetic layer and a second magnetic layer.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of magnetic flux in a coupled inductor provided inside a magnetic body portion having a single-layer structure including only a first magnetic layer.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the oblateness of particles.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the laminated structure of inductor layers.
  • FIG. 11 is a graph showing magnetic permeability dependence in a single-layer structure in which the entire magnetic portion is made of the same isotropic material.
  • FIG. 12 is a graph showing the dependence of the coupling coefficient and inductance on the anisotropy ratio of the second magnetic layer.
  • FIG. 13 is a graph obtained by converting the graph shown in FIG. 12 into permeability dependence in the main surface direction of the second magnetic layer.
  • FIG. 14 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the first magnetic layer in the laminated structure shown in FIG.
  • FIG. 15 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 10;
  • FIG. 16 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 7.
  • FIG. 17 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 4.
  • FIG. 18 is a graph showing the dependence on the inter-wiring distance in the laminated structure shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a form in which the semiconductor composite device is mounted on a mother board.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing another example of the form in which the semiconductor composite device is mounted on the mother board.
  • the package substrate and inductor component of the present invention will be described below.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred configurations of the invention described below is also the invention.
  • a package substrate of the present invention includes an inductor layer including a magnetic body section including a first magnetic layer and a second magnetic layer, and an inductor wiring provided inside the first magnetic layer and functioning as an inductor. have.
  • the package substrate of the present invention may have a capacitor layer in which a capacitor is formed in addition to the inductor layer.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the basic configuration of an inductor layer that constitutes the package substrate of the present invention.
  • the inductor layer 50 shown in FIG. 1 includes a magnetic body portion 10 and an inductor wiring 20 functioning as an inductor. A detailed configuration of the magnetic body portion 10 will be described later.
  • the inductor wiring 20 includes a first wiring 21 and a second wiring 22 arranged adjacently on the same plane. The first wiring 21 and the second wiring 22 are magnetically coupled. That is, the inductor wiring 20 functions as a coupled inductor.
  • An inductor component of the present invention includes: a magnetic body portion including a first magnetic layer and a second magnetic layer; an inductor wiring provided inside the first magnetic layer and functioning as an inductor; an external electrode provided on an outer surface and electrically connected to the inductor wiring.
  • the inductor component of the present invention is a chip component that includes the same magnetic material portion and inductor wiring as the inductor layer that constitutes the package substrate of the present invention.
  • the inductor component of the present invention can be obtained by providing external electrodes electrically connected to respective ends of the first wiring 21 and the second wiring 22 shown in FIG. can be done.
  • the inductor wiring may include three or more magnetically coupled wirings.
  • the wirings other than the first wiring and the second wiring may be arranged on the same plane as the first wiring and the second wiring, or may be arranged on a different plane.
  • the inductor wiring may be positively coupled or negatively coupled.
  • the thickness of the entire package substrate is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.6 mm or less, in consideration of thinning of the system and heat dissipation of the logical operation circuit.
  • the thickness of the entire package substrate is, for example, 0.5 mm or more.
  • the thickness of the inductor layer in the package substrate of the present invention is preferably 0.6 mm or less, more preferably 0.3 mm or less, because the package substrate is required to be thin.
  • the total thickness of the inductor layers is preferably within the above range.
  • the thickness of the inductor layer is, for example, 0.25 mm or more.
  • the thickness of the magnetic body portion in the inductor component of the present invention is preferably within the above range.
  • the thickness of the capacitor layer is preferably 1.2 mm or less, more preferably 0.8 mm or less, because the package substrate is required to be thin. preferable.
  • the package substrate is provided with a plurality of capacitor layers, the total thickness of the capacitor layers is preferably within the above range.
  • the thickness of the capacitor layer is, for example, 0.25 mm or more.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the package substrate of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a composite semiconductor device in which a voltage regulator and a load are mounted on the package substrate shown in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of the circuit configuration of the semiconductor composite device.
  • the package substrate 200 shown in FIG. 2 has a capacitor layer 210 formed with a capacitor and an inductor layer 250 formed with an inductor.
  • the package substrate 200 may have only the inductor layer 250 without the capacitor layer 210 .
  • the inductor layer 250 has a configuration similar to that of the inductor layer 50 .
  • the capacitor layer 210 constitutes the capacitor CP1 (see FIG. 4), and the inductor layer 250 constitutes the inductor L1 (see FIG. 4).
  • a resin layer 226 is provided as an insulating layer for insulating the exposed surface of the capacitor layer 210 .
  • a resin layer 227 is provided between the capacitor layer 210 and the inductor layer 250 .
  • a resin layer 228 is provided as an insulating layer for insulating the exposed surface of the inductor layer 250 .
  • a voltage regulator (VR) 100 and a load (Load) 300 are mounted on a package substrate 200 .
  • the load 300 is, for example, a semiconductor integrated circuit (Integrated Circuit: IC) such as a logical operation circuit or a memory circuit.
  • IC Integrated Circuit
  • an electronic device 350 other than the voltage regulator 100 and the load 300 may be mounted on the mounting surface of the package substrate 200 .
  • Voltage regulator 100 includes an active element (not shown) such as a semiconductor switching element, and controls the duty of the active element to adjust the DC voltage supplied from the outside to a voltage level suitable for load 300. adjust.
  • active element such as a semiconductor switching element
  • the package substrate 200 mounts the voltage regulator 100 and the load 300 on its surface to configure the semiconductor composite device 1 as one package component.
  • chip parts such as decoupling capacitors, choke inductors, surge protection diode elements, and voltage dividing resistance elements may be mounted as electronic devices 350 as noise countermeasures.
  • An inductor L1 and a capacitor CP1 as a ripple filter are arranged from the output of the voltage regulator 100 to the input of the load 300 (see FIG. 4) to form a chopper-type step-down switching regulator, for example.
  • the package substrate 200 has, on its top surface on which the load 300 is mounted, lands for mounting electronic components such as the load 300 and the voltage regulator 100, and top terminal layers 205 for electrically connecting them. ing.
  • the package substrate 200 further has a bottom terminal layer 270 on the bottom surface opposite to the top surface of the package substrate 200 for mounting the semiconductor composite device 1 on a mother substrate (not shown).
  • the bottom terminal layer 270 may further include wiring for forming a circuit.
  • the inductor L1 formed in the inductor layer 250 is connected between the input terminal IN and the output terminal OUT of the package substrate 200.
  • Inductor L1 is connected to voltage regulator 100 at input terminal IN and to load 300 at output terminal OUT.
  • the capacitor CP1 formed in the capacitor layer 210 is connected between the output terminal OUT and the ground terminal GND (see FIG. 4).
  • the voltage regulator 100, the inductor L1 and the capacitor CP1 in the package substrate 200 form a chopper-type step-down switching regulator.
  • Inductor L1 and capacitor CP1 function as a ripple filter for the step-down switching regulator.
  • an externally input DC voltage of 5 V is stepped down to 1 V and supplied to the load 300 .
  • the package substrate 200 preferably has through-hole conductors 261 and 262 formed by metallizing through-holes penetrating the package substrate 200 in the thickness direction. Since the package substrate 200 has through-hole conductors 261 and 262 , each element is electrically connected in the thickness direction of the package substrate 200 . In this manner, the power supply wiring from the voltage regulator 100 to the load 300 via the ripple filter (capacitor layer 210 and inductor layer 250) is connected to the circuit surface without using the planar wiring formed on the upper terminal layer 205. By using the through-hole conductors 261 and 262 that can be routed in the vertical direction, the wiring impedance can be lowered and the layout of the circuit surface can be minimized, so the size of the semiconductor composite device 1 can be reduced.
  • FIG. 4 shows the relationship between the circuit from the voltage regulator 100 to the load 300 and the configuration of the through-hole conductors, taking a chopper-type step-down switching regulator as an example.
  • the power supply wiring from the output of the voltage regulator 100 to the input of the load 300 is connected with the shortest distance and the smallest area via the inductor L1.
  • Such a configuration is particularly effective in the semiconductor composite device 1 having a thin substrate configuration such as the package substrate 200.
  • the inductor layer 250 is obtained by giving an inductance component to a part of the substrate internal wiring, which is one of the constituent elements of the package substrate 200 .
  • a coupled inductor is formed in the inductor layer 250 .
  • a coupled inductor used for the package substrate 200 constituting the semiconductor composite device 1 is required to have both high inductance and high coupling coefficient. Note that the coupling of the inductor wiring is negative coupling.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a laminated structure of inductor layers.
  • FIG. 5 shows a cross section observed from direction A shown in FIG.
  • the inductor layer 250 shown in FIG. 5 includes the magnetic body portion 10 and the inductor wiring 20 functioning as an inductor, similar to the inductor layer 50 shown in FIG.
  • the magnetic section 10 includes a first magnetic layer 11 and a second magnetic layer 12 .
  • the second magnetic layers 12 are provided on both main surfaces of the first magnetic layer 11, respectively. That is, the first magnetic layer 11 is sandwiched between the second magnetic layers 12 from both sides in the thickness direction.
  • the inductor wiring 20 is provided inside the first magnetic layer 11 .
  • the inductor wiring 20 includes a first wiring 21 and a second wiring 22 that are arranged adjacent to each other on the same plane along the main surface of the first magnetic layer 11 .
  • the first wiring 21 and the second wiring 22 are magnetically coupled. That is, the inductor wiring 20 functions as a coupled inductor.
  • the inductor wiring 20 may include three or more magnetically coupled wirings.
  • the inductor layer 250 that constitutes the package substrate 200 is also required to have a very thin structure (low-profile structure). is preferred, but lamination may also be used.
  • a certain amount of distance is required due to the dielectric strength between inductors and the magnetic layer forming process between wirings.
  • the material of the first wiring 21 and the second wiring 22 is, for example, copper (Cu).
  • the inductor wiring 20 such as the first wiring 21 and the second wiring 22, for example, a copper core material (copper foil) formed to have a thickness of about 100 ⁇ m by an electroforming method or a rolling method is coiled with a photoresist or the like. Metal lines formed by etching after patterning can be used.
  • FIG. 6 is a cross-sectional photograph schematically showing another example of the laminated structure of the inductor layers.
  • the first magnetic layer 11 exists between the second magnetic layer 12 and the first wiring 21.
  • the first magnetic layer 11 may not exist between the layer 12 and the first wiring 21 . That is, the top surface or bottom surface of the first wiring 21 may be positioned at the interface between the first magnetic layer 11 and the second magnetic layer 12 .
  • the interface between the first magnetic layer 11 and the second magnetic layer 12 may be uneven as in Patent Document 2, but is preferably flat as shown in FIG.
  • Specific structural parameters of the inductor layer 250A shown in FIG. 6 are as follows. ⁇ Thickness of the magnetic body part 10: 0.6 mm ⁇ Thickness of the first magnetic layer 11: 120 ⁇ m ⁇ Thickness of second magnetic layer 12: 240 ⁇ m ⁇ Thickness of first wiring 21: 100 ⁇ m, thickness of second wiring 22: 100 ⁇ m ⁇ Width of first wiring 21: 400 ⁇ m, width of second wiring 22: 400 ⁇ m ⁇ Distance between wirings D: 200 ⁇ m
  • the first magnetic layer 11 contains first magnetic particles and a first resin.
  • the first magnetic layer 11 preferably has an isotropic magnetic permeability in which the magnetic permeability in the main surface direction is the same as the magnetic permeability in the thickness direction.
  • the magnetic permeability of the first magnetic layer 11 can be made isotropic.
  • the second magnetic layer 12 contains second magnetic particles and a second resin.
  • the second magnetic layer 12 is arranged across the first wiring 21 and the second wiring 22 so as to overlap the first wiring 21 and the second wiring 22 in the thickness direction.
  • the first magnetic layer 11 may exist between the second magnetic layer 12 and the first wiring 21 and between the second magnetic layer 12 and the second wiring 22.
  • the first magnetic layer 11 may not exist. That is, the second magnetic layer 12 may not be in contact with the first wiring 21 and the second wiring 22 and may be in contact with the first wiring 21 and the second wiring 22 .
  • the inductor wiring 20 includes three or more wirings
  • the second magnetic layer 12 is arranged across the wirings so as to overlap with the magnetically coupled wirings in the thickness direction. .
  • the second magnetic layer 12 has an anisotropic magnetic permeability in which the magnetic permeability in the main surface direction is different from the magnetic permeability in the thickness direction.
  • the magnetic permeability of the second magnetic layer 12 can be made anisotropic.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 is higher than the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer 12 .
  • the magnetic permeability of the second magnetic layer 12 in the main surface direction is higher than the magnetic permeability of the first magnetic layer 11 in the main surface direction.
  • the magnetic permeability in the main surface direction and the magnetic permeability in the thickness direction can be measured using a network analyzer or the like.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of magnetic flux in a coupled inductor provided inside a magnetic body portion having a laminated structure including a first magnetic layer and a second magnetic layer.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of magnetic flux in a coupled inductor provided inside a magnetic body portion having a single-layer structure including only a first magnetic layer.
  • the second magnetic layer 12 is arranged so as to straddle the first wiring 21 and the second wiring 22, and the main surface of the second magnetic layer 12
  • the magnetic permeability in the direction of the second magnetic layer 12 is made higher than the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer 12
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 is made higher than the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11 .
  • the magnetic flux can be made to circulate around the first wiring 21 and the second wiring 22 adjacent to each other. Therefore, the coupling coefficient can be increased even with a low-profile structure.
  • the ratio of the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 to the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer 12 is preferably 4 or more. In that case, it is preferable that the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11 is 10 or more and 25 or less.
  • the ratio of the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 to the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer 12 is, for example, 20 or less.
  • the magnetic permeability shown above includes the influence of the shape of the first magnetic particles.
  • the first magnetic particles are preferably spherical particles.
  • the filling property is excellent, so the mixing ratio of the first magnetic particles in the first magnetic layer 11 can be increased. Further, when the first magnetic particles are spherical, the magnetic permeability of the first magnetic layer 11 can be made isotropic.
  • spherical particles for example, particles having an oblateness of 1/3 ( ⁇ 0.33) or less as measured according to the definition of oblateness described later can be used.
  • the filling rate of the first magnetic particles in the first magnetic layer 11 is preferably 50% or more.
  • the filling rate of the first magnetic particles can be calculated as the ratio of the area occupied by the first magnetic particles in the first magnetic layer 11 in the cross-sectional photograph shown in FIG. In this calculation, the area occupied by the inductor wiring 20 is excluded from the area of the first magnetic layer 11 .
  • Examples of the first resin contained in the first magnetic layer 11 include resins such as epoxy, phenol, and polyimide.
  • the magnetic permeability shown above includes the influence of the shape of the second magnetic particles.
  • the second magnetic particles are preferably particles having a larger average oblateness than the first magnetic particles.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the oblateness of particles.
  • the direction in which the particle size is the smallest is the Z direction
  • the direction in which the particle size is large is the X direction.
  • the oblateness is preferably close to zero.
  • the second magnetic particles preferably have a plate-like cross-sectional shape and a high oblateness, so the oblateness is preferably close to 1. Therefore, the oblateness of the second magnetic particles is preferably larger than the oblateness of the first magnetic particles.
  • the oblateness of the first magnetic particles and the second magnetic particles can be determined by measuring the dimensions of each particle in a cross-sectional photograph as shown in FIG.
  • the oblateness of at least 10 grains included in the cross-sectional photograph can be measured and the average value can be determined.
  • the second magnetic particles preferably have a flat shape in which the dimension in the main surface direction of the second magnetic layer 12 is larger than the dimension in the thickness direction of the second magnetic layer 12 .
  • the magnetic permeability of the second magnetic layer 12 in the main surface direction becomes higher than the magnetic permeability of the second magnetic layer 12 in the thickness direction.
  • the dimension in the main surface direction of the second magnetic layer 12 is preferably 50 ⁇ m or more and preferably 1000 ⁇ m or less.
  • the dimension in the thickness direction of the second magnetic layer 12 is preferably 0.5 ⁇ m or more, and preferably 50 ⁇ m or less.
  • the oblateness of the second magnetic particles is preferably 0.9 or more.
  • the oblateness of the second magnetic particles should be less than 1.
  • the oblateness of the first magnetic particles is preferably 1/3 ( ⁇ 0.33) or less.
  • the oblateness of the first magnetic particles may be 0, as long as it is 0 or more.
  • Examples of the second resin contained in the second magnetic layer 12 include resins such as epoxy, phenol, and polyimide.
  • the type of the second resin may be the same as or different from the type of the first resin.
  • the second magnetic particles contained in the second magnetic layer 12 provided on one main surface of the first magnetic layer 11 and the second resin may be different from the second magnetic particles and the second resin contained in the second magnetic layer 12 provided on the other main surface of the first magnetic layer 11, but are preferably the same. .
  • the thickness of the first magnetic layer 11 is preferably greater than the thickness of the inductor wiring 20 such as the first wiring 21 and the second wiring 22 .
  • the thickness of the first magnetic layer 11 is preferably 105 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the ratio of the thickness of the first magnetic layer 11 to the thickness of the magnetic portion 10 is preferably 10% or more and 42% or less.
  • the thickness of one layer of the second magnetic layer 12 is preferably larger than the thickness of the first magnetic layer 11 .
  • the thickness of one layer of the second magnetic layer 12 is preferably 72 ⁇ m or more and 450 ⁇ m or less.
  • the thickness of the inductor wiring 20 such as the first wiring 21 and the second wiring 22 is preferably 100 ⁇ m or more in order to make the wiring suitable for flowing a large current. From the viewpoint of thinning the package substrate 200, the thickness is preferably 300 ⁇ m or less.
  • each of the inductor wirings 20 such as the first wiring 21 and the second wiring 22 is preferably 50 ⁇ m or more. By increasing the width of the inductor wiring 20, the inductance can be increased, and the wiring can be made suitable for passing a large current. Moreover, the width of each inductor wiring 20 is preferably 1000 ⁇ m or less.
  • the inductor wiring 20 preferably has an aspect ratio represented by wiring thickness/wiring width of 0.2 or more.
  • the aspect ratio is 0.2 or more, the thickness of the wiring is large, so that a large current can flow.
  • the aspect ratio is preferably 4 or less.
  • the ratio of the thickness of the first wiring 21 to the width of the first wiring 21 is 0.2 or more, and the ratio of the thickness of the second wiring 22 to the width of the second wiring 22 is 0.2 or more. is preferred. Moreover, it is preferable that the ratio of the thickness of the first wiring 21 to the width of the first wiring 21 is 4 or less, and the ratio of the thickness of the second wiring 22 to the width of the second wiring 22 is 4 or less.
  • the first wiring 21 and the second wiring 22 included in the inductor wiring 20 each have a direction in which current flows, as shown in FIG.
  • the inductor wiring 20 By forming the inductor wiring 20 into such a shape, inductance that cannot be obtained with straight wiring can be obtained with high area efficiency.
  • the inductor wiring 20 preferably does not have a wiring pattern that connects one end and the other end thereof in a straight line.
  • the inductor wiring 20 in the above example has a shape in which the wiring is not wound.
  • the inductor wiring 20 may have a so-called meander wiring shape.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the laminated structure of inductor layers.
  • An inductor layer 250B shown in FIG. 10 includes a magnetic body portion 10 and an inductor wiring 20 functioning as an inductor, similar to the inductor layer 250 shown in FIG.
  • the magnetic section 10 includes a first magnetic layer 11 and a second magnetic layer 12 .
  • the second magnetic layer 12 is provided only on one main surface of the first magnetic layer 11 .
  • the second magnetic layer 12 is not provided on the upper main surface of the first magnetic layer 11 but is provided only on the lower main surface of the first magnetic layer 11 .
  • the second magnetic layer 12 may not be provided on the lower main surface of the first magnetic layer 11 and may be provided only on the upper main surface of the first magnetic layer 11 .
  • the upper side and the lower side of the first magnetic layer 11 are described, but when the second magnetic layer 12 is provided only on one main surface of the first magnetic layer 11, the preferred position is the inductor. It is determined by the relationship with elements other than the layer 250B. For example, it is preferable to provide the second magnetic layer 12 between the first magnetic layer 11 and the mounting surface of the package substrate 200 . Moreover, when the package substrate 200 has a capacitor layer 210 , it is preferable that the second magnetic layer 12 is provided between the first magnetic layer 11 and the capacitor layer 210 .
  • FIG. 11 is a graph showing magnetic permeability dependence in a single-layer structure in which the entire magnetic portion is made of the same isotropic material.
  • FIG. 12 is a graph showing the dependence of the coupling coefficient and inductance on the anisotropy ratio of the second magnetic layer.
  • FIG. 13 is a graph obtained by converting the graph shown in FIG. 12 into the magnetic permeability dependence in the main surface direction of the second magnetic layer.
  • the anisotropy ratio which is the ratio of the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 to the magnetic permeability in the thickness direction of the second magnetic layer 12
  • the entire second magnetic layer 12 It is adjusted so that the magnetic permeability as is constant. This is the reason why the magnetic permeability in the main surface direction changes (increases) as shown in FIG. 13, but on the contrary, the magnetic permeability in the thickness direction decreases.
  • the anisotropy ratio is 10
  • the magnetic permeability ⁇ in the main surface direction is about 47 (46.8)
  • the magnetic permeability ⁇ in the thickness direction is 4.7. It is this effect that causes the inductance to remain almost unchanged with changes in the anisotropy ratio.
  • FIG. 13 also shows the magnetic permeability dependence in the case where the second magnetic layer 12 is made of an isotropic material, although it has the same laminated structure as in FIG.
  • the coupling coefficient and the inductance increase as the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 increases. This trend is close to general permeability dependence, and changes in coupling coefficient and inductance are linked.
  • the laminated structure of the anisotropic material if the magnetic permeability in the main surface direction of the second magnetic layer 12 is increased, it is possible to increase only the coupling coefficient without increasing the inductance.
  • the anisotropy of the second magnetic layer 12 does not affect the inductance, and only the coupling coefficient can be increased.
  • the inductance does not increase when an anisotropic material is used.
  • the magnetic permeability of the second magnetic layer 12 as a whole increases, the inductance will increase and the coupling coefficient will further increase.
  • the second magnetic layer 12 having anisotropic magnetic permeability is laminated on the first magnetic layer 11 in which the first wiring 21 and the second wiring 22 that are magnetically coupled are provided.
  • the coupling coefficient can be effectively increased even with a low-profile structure.
  • switching noise (SW noise) in the voltage regulator can be suppressed due to the effect of coupling, so the quality of parts can be improved. Furthermore, by suppressing the SW noise, the inductance can be lowered. As a result, the length of the inductor wiring 20 can be shortened, so that the DC resistance can be reduced, and as a result, the loss can be reduced (that is, the efficiency can be increased).
  • FIG. 14 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the first magnetic layer in the laminated structure shown in FIG.
  • the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11 made of an isotropic material is changed to are changing.
  • the anisotropy ratio of the second magnetic layer 12 was set to 10
  • the magnetic permeability ⁇ in the main surface direction was set to three levels of 47, 77 and 107.
  • the coupling coefficient and the inductance have a trade-off relationship, and that the relationship changes depending on the magnetic permeability of the second magnetic layer 12.
  • the effect of suppressing the SW noise in the voltage regulator is related to the inductance and the coupling coefficient, and the larger these factors are, the greater the effect of suppressing the SW noise is.
  • the inductance and the coupling coefficient are not in a relationship of increasing, it is difficult to determine how to set the magnetic permeability.
  • FIG. 15 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 10; FIG. 15 also shows the results for the above-described laminated structure (isotropic material in FIG. 13) in which the second magnetic layer is made of an isotropic material.
  • the SW noise suppression effect tends to increase with respect to the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11.
  • Increasing the magnetic permeability in the main surface direction increases the ripple reduction effect.
  • the SW noise suppressing effect tends to decrease significantly. This is because the rate of decrease in inductance is greater than the rate of increase in coupling coefficient, and it is an important trend that indicates that only a high coupling coefficient is not sufficient.
  • the effect of suppressing SW noise is very low, so it is found that it is not suitable for use.
  • the SW noise suppression effect is improved when the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11 is in the range of 10 or more and 25 or less.
  • the amount of decrease in the SW noise suppression effect is within 5%.
  • the ripple reduction effect hardly deteriorates. This tendency is due to the effect of the second magnetic layer 12 having anisotropic magnetic permeability.
  • FIG. 16 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 7.
  • FIG. 17 is a graph showing the magnetic permeability dependence of the SW noise suppression effect when the anisotropy ratio of the second magnetic layer is 4.
  • FIGS. 16 and 17 show the same tendency as in FIG. 15, when the anisotropy ratio of the second magnetic layer 12 is 4 or more, the magnetic permeability in the main surface direction of the first magnetic layer 11 is 10 or more, the amount of decrease in the SW noise suppression effect is within 5%.
  • the magnetic permeability can be reduced by reducing the particle diameter of the magnetic particles, using magnetic particles with a low magnetic permeability, or the like. Since the magnetic permeability can be reduced without reducing the SW noise suppression effect in this way, the following effects can be obtained.
  • the superposition performance is improved.
  • ⁇ High frequency performance is improved.
  • ⁇ Insulation and withstand voltage are improved.
  • ⁇ Because fluidity is improved, workability and fillability are improved.
  • FIG. 18 is a graph showing the dependence on the inter-wiring distance in the laminated structure shown in FIG.
  • the coupling coefficient changes greatly with respect to the distance between wires (the coupling coefficient sharply increases as the distance between wires decreases), and the inductance does not change substantially (the distance between wires increases.
  • the anisotropy ratio is large, the coupling coefficient increases even in a structure with a large distance between wires.
  • the capacitor layer 210 includes, for example, a capacitor section 230, a conductive section 240 electrically connected to the through-hole conductor 262 of the output terminal OUT, and a ground terminal GND (see FIG. 4). It includes a conductive portion (not shown) electrically connected to a through-hole conductor (not shown) and an insulating portion 225 provided around these.
  • the second magnetic layer 12 of the inductor layer 250 is located between the first magnetic layer 11 of the inductor layer 250 and the capacitor layer 210 .
  • the capacitor section 230 includes an anode plate 231 made of metal.
  • the anode plate 231 has a core 232 made of valve metal.
  • Anode plate 231 preferably has porous portion 234 provided on at least one main surface of core portion 232 .
  • a dielectric layer (not shown) is provided on the surface of the porous portion 234, and a cathode layer 236 is provided on the surface of the dielectric layer.
  • the capacitor section 230 forms an electrolytic capacitor.
  • valve action metals include, for example, simple metals such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, and zirconium, or alloys containing at least one of these metals. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferred.
  • the shape of the anode plate 231 is preferably flat plate-like, more preferably foil-like.
  • Anode plate 231 may have porous portion 234 on at least one main surface of core portion 232 , and may have porous portion 234 on both main surfaces of core portion 232 .
  • the porous portion 234 is preferably a porous layer formed on the surface of the core portion 232, and more preferably an etched layer.
  • the dielectric layer provided on the surface of the porous portion 234 is porous reflecting the surface state of the porous portion 234, and has a fine uneven surface shape.
  • the dielectric layer is preferably made of an oxide film of the valve metal.
  • the surface of the aluminum foil is anodized (also called chemical conversion treatment) in an aqueous solution containing ammonium adipate or the like to form a dielectric layer made of an oxide film. can be formed.
  • the cathode layer 236 provided on the surface of the dielectric layer includes, for example, a solid electrolyte layer provided on the surface of the dielectric layer.
  • Cathode layer 236 preferably further includes a conductor layer provided on the surface of the solid electrolyte layer.
  • Examples of materials that constitute the solid electrolyte layer include conductive polymers such as polypyrroles, polythiophenes, and polyanilines. Among these, polythiophenes are preferred, and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) called PEDOT is particularly preferred. Also, the conductive polymer may contain a dopant such as polystyrene sulfonic acid (PSS).
  • PSS polystyrene sulfonic acid
  • the solid electrolyte layer preferably includes an inner layer that fills the pores (recesses) of the dielectric layer and an outer layer that covers the dielectric layer.
  • the conductor layer includes at least one of a conductive resin layer and a metal layer.
  • the conductor layer may be a conductive resin layer alone or a metal layer alone.
  • the conductor layer preferably covers the entire surface of the solid electrolyte layer.
  • the conductive resin layer examples include a conductive adhesive layer containing at least one conductive filler selected from the group consisting of silver filler, copper filler, nickel filler and carbon filler.
  • metal layers include metal plating films and metal foils.
  • the metal layer is preferably made of at least one kind of metal selected from the group consisting of nickel, copper, silver and alloys containing these metals as main components.
  • the "main component” means an elemental component having the largest weight ratio of the element.
  • the conductor layer includes, for example, a carbon layer provided on the surface of the solid electrolyte layer and a copper layer provided on the surface of the carbon layer.
  • the carbon layer is provided to electrically and mechanically connect the solid electrolyte layer and the copper layer.
  • the carbon layer can be formed in a predetermined area by applying a carbon paste onto the solid electrolyte layer by a method such as sponge transfer, screen printing, dispenser application, or inkjet printing.
  • the copper layer can be formed in a predetermined area by applying copper paste onto the carbon layer by a method such as sponge transfer, screen printing, spray coating, dispenser coating, or inkjet printing.
  • the conductive portion 240 electrically connected to the through-hole conductor 262 of the output terminal OUT is mainly composed of a low-resistance metal such as silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu).
  • a conductive adhesion material obtained by mixing the above conductive filler and resin may be provided as a conductive portion.
  • the configuration of the conductive portion electrically connected to the through-hole conductor of the ground terminal GND can be the same as the configuration of the conductive portion 240 .
  • the insulating portion 225 is made of an insulating material such as a resin such as epoxy, phenol, or polyimide, or a mixed material of a resin such as epoxy, phenol, or polyimide and an inorganic filler such as silica or alumina.
  • a resin such as epoxy, phenol, or polyimide
  • a mixed material of a resin such as epoxy, phenol, or polyimide and an inorganic filler such as silica or alumina.
  • the core portion 232 which is the anode of the capacitor portion 230, is electrically connected to the through-hole conductor of the ground terminal GND via via conductors and conductive portions, for example.
  • the core portion 232 which is the anode of the capacitor portion 230, may be directly and electrically connected to the through-hole conductor of the ground terminal GND.
  • the capacitor section 230 a ceramic capacitor using barium titanate, or a thin film capacitor using silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), hydrogen fluoride (HF), or the like can be used.
  • the capacitor part 230 is made of a metal such as aluminum in view of the fact that the capacitor part 230 can be formed thinner and has a relatively large area, and the mechanical properties such as the rigidity and flexibility of the package substrate 200 can be obtained.
  • a capacitor is preferable, and an electrolytic capacitor based on a metal such as aluminum is more preferable.
  • the resin layers 226 , 227 and 228 are used as bonding materials for bonding the layers together and also as insulating layers for insulating the exposed surfaces of the capacitor layer 210 and the inductor layer 250 .
  • Capacitor layer 210 and inductor layer 250 are bonded by resin layer 227 .
  • a resin layer 226 is formed on the top surface of the capacitor layer 210 and a resin layer 228 is formed on the bottom surface of the inductor layer 250 .
  • the resin layers 226, 227 and 228 are formed of an insulating material such as resin such as epoxy, polyimide or phenol, or a mixed material of resin such as epoxy, polyimide or phenol and inorganic filler such as silica or alumina. be.
  • a material mainly composed of epoxy resin for the resin layer In order to secure adhesion with the through-hole conductor, it is preferable to use a material mainly composed of epoxy resin for the resin layer.
  • an upper terminal layer 205 including lands for mounting equipment such as the voltage regulator 100 and wiring for connecting them is formed on the surface of the resin layer 226, an upper terminal layer 205 including lands for mounting equipment such as the voltage regulator 100 and wiring for connecting them is formed. Devices mounted on the package substrate 200 are electrically connected to lands or terminals of the upper terminal layer 205 via the solder bumps 120 .
  • the upper terminal layer 205 is made of a low resistance metal material such as Cu, Au or Ag. Note that the upper surface terminal layer 205 is not limited to being formed only on the surface of the resin layer 226, and may be formed over a plurality of layers inside the resin layer 226, for example.
  • the surface of the lands or terminals formed on the mounting surface of the upper terminal layer 205 is plated with nickel/gold (Ni/Au) or nickel/lead/gold (Ni/Pb/gold) to facilitate mounting of equipment.
  • Au Plating or surface treatment such as preflux treatment is preferably applied.
  • a solder resist layer may be formed on the outermost layer of the upper terminal layer 205 in order to prevent solder flow during surface mounting of the device.
  • the package substrate 200 preferably has through-hole conductors 261 and 262 that pass through the first magnetic layer 11 and the second magnetic layer 12 of the magnetic portion 10 in the thickness direction.
  • Through-hole conductor 261 is connected to one end (IN) of inductor wiring 20
  • through-hole conductor 262 is connected to the other end (OUT) of inductor wiring 20 .
  • the package substrate 200 penetrates the first magnetic layer 11 and the second magnetic layer 12 of the magnetic section 10 in the thickness direction, and has through-hole conductors (see FIG. 2) used as ground lines (GND). not shown).
  • the wiring impedance can be lowered and the layout of the circuit surface can be minimized, so that the size of the semiconductor composite device 1 can be reduced.
  • one layer of the inductor layer 250 and one layer of the capacitor layer 210 are provided. It may be layered. Also, the stacking order of the inductor layer 250 and the capacitor layer 210 from the mounting surface may be reversed. That is, inductor layer 250 may be located on the side where voltage regulator 100 and load 300 are mounted. Furthermore, package substrate 200 may have a multilayer structure of inductor layer 250/capacitor layer 210/inductor layer 250, or a multilayer structure of capacitor layer 210/inductor layer 250/capacitor layer 210, depending on its purpose. good too. Alternatively, package substrate 200 may have a single layer configuration of inductor layer 250 .
  • the capacitor layer 210 and the inductor layer 250 are individually fabricated. After that, the capacitor layer 210 and the inductor layer 250 are bonded and integrated using the resin layers 226 , 227 and 228 . Next, through-hole conductors are formed in the integrated capacitor layer 210 and inductor layer 250 . After that, the package substrate 200 is completed by forming an electrode pattern and a wiring pattern that will become the upper terminal layer 205 on the mounting surface. If necessary, an electrode pattern and a wiring pattern to be the bottom terminal layer 270 may be formed on the surface opposite to the mounting surface.
  • the semiconductor composite device 1 By mounting devices such as the voltage regulator 100 on the completed package substrate 200, the semiconductor composite device 1 can be obtained.
  • the inductor layer 250 forming the package substrate 200 can be manufactured by the following process.
  • Both sides of the Cu foil are patterned with a photoresist or the like, and the photoresist opening is etched to form the inductor wiring 20 with a predetermined pattern.
  • a magnetic sheet which is a composite material of the first magnetic particles and the first resin, is formed on the inductor wiring 20 while filling the spaces between the patterns of the inductor wiring 20 . Further, flattening and heat curing of the resin material are performed by a hot press. Thereby, the first magnetic layer 11 including the inductor wiring 20 is formed.
  • the magnetic sheets may be formed on both sides of the inductor wiring 20, or may be formed on each side.
  • a magnetic sheet which is a composite material of the second magnetic particles and the second resin, is formed on the upper and lower surfaces of the first magnetic layer 11 by vacuum lamination or vacuum pressing. Thereby, the second magnetic layer 12 is formed.
  • the second magnetic layer 12 may be formed only on one main surface of the first magnetic layer 11 .
  • a resin layer (for example, ABF (Ajinomoto build-up film), etc.) is formed on the surface of the second magnetic layer 12 . Then, as described above, the capacitor layer 210 and the inductor layer 250 are bonded and integrated via the resin layer.
  • a resin layer for example, ABF (Ajinomoto build-up film), etc.
  • a via hole or a through hole is formed in a portion of the inductor wiring 20 corresponding to the extraction electrode using a drill, a laser, or the like.
  • via conductors or through-hole conductors by plating the insides of via holes or through holes, and connect them to the inductor wiring 20 .
  • These conductors may be either conformal or filled, but preferably filled if large currents are to be carried.
  • the package substrate 200 is completed by forming an electrode pattern and a wiring pattern on the mounting surface.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a form in which a semiconductor composite device is mounted on a mother board.
  • Package substrate 200A included in semiconductor composite device 1A shown in FIG. 19 is provided with through-hole conductor 266 that is connected to a signal ground line terminal of load 300 when load 300 is mounted on package substrate 200A. be done.
  • the through-hole conductor 266 penetrates to the bottom terminal layer 270 without being electrically connected to the capacitor section 230 included in the capacitor layer 210 and the inductor wiring 20 included in the inductor layer 250 . Then, it is electrically connected to the terminal 410 connected to the ground line of the mother board 400 via the solder bump 380 .
  • the package substrate 200A may have only the inductor layer 250 without the capacitor layer 210 .
  • the second magnetic layer 12 may be provided on at least one main surface of the first magnetic layer 11 .
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing another example of the form in which the semiconductor composite device is mounted on the mother board.
  • a package substrate 200B included in the semiconductor composite device 1B shown in FIG. 20 is provided with through-hole conductors 267 that are connected to the load 300 when the load 300 is mounted on the package substrate 200B.
  • the through-hole conductor 267 penetrates to the bottom terminal layer 270 without being electrically connected to the capacitor section 230 included in the capacitor layer 210 and the inductor wiring 20 included in the inductor layer 250 . Then, it is electrically connected to the terminal 410 connected to the heat sink 420 of the mother board 400 via the solder bump 380 .
  • the heat sink 420 is a member with high thermal conductivity such as a copper block. Heat generated by driving the load 300 can be transferred to the heat sink 420 through the through-hole conductors 267 .
  • the through-hole conductor 267 is used as a heat dissipation path, and such a configuration can improve the allowable power.
  • the package substrate 200B may have only the inductor layer 250 without the capacitor layer 210 .
  • the second magnetic layer 12 may be provided on at least one main surface of the first magnetic layer 11 .
  • Reference Signs List 1 1A, 1B Semiconductor composite device 10 Magnetic portion 11 First magnetic layer 12 Second magnetic layer 20 Inductor wiring 21 First wiring 22 Second wiring 50 Inductor layer 100 Voltage regulator 120 Solder bump 200, 200A, 200B Package Substrate 205 Upper terminal layer 210 Capacitor layer 225 Insulating portion 226, 227, 228 Resin layer 230 Capacitor portion 231 Anode plate 232 Core portion 234 Porous portion 236 Cathode layer 240 Conductive portion 242 Via conductors 250, 250A, 250B Inductor layers 261, 262 , 266, 267 Through-hole conductor 270 Bottom terminal layer 300 Load 350 Electronic device 380 Solder bump 400 Mother board 410 Terminal 420 Heat sink CP1 Capacitor L1 Inductor D Wiring distance

Abstract

パッケージ基板２００は、第１磁性粒子及び第１樹脂を含む第１磁性体層１１と、第１磁性体層１１の少なくとも一方の主面に設けられ、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む第２磁性体層１２と、を含む磁性体部１０と、第１磁性体層１１の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線２０と、を備えるインダクタ層２５０を有する。インダクタ配線２０は、第１磁性体層１１の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線２１及び第２配線２２を含む。第１配線２１及び第２配線２２は磁気的に結合されている。第２磁性体層１２は、第１配線２１及び第２配線２２と厚み方向に重なるように、第１配線２１及び第２配線２２にまたがって配置されている。第２磁性体層１２は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有する。第２磁性体層１２の主面方向の透磁率が、第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率よりも高い。第２磁性体層１２の主面方向の透磁率が、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率よりも高い。

Description

パッケージ基板及びインダクタ部品
　本発明は、パッケージ基板及びインダクタ部品に関する。
　特許文献１には、樹脂を含む第１磁性層及び第２磁性層と、第１主面が上記第１磁性層と密着し、第２主面の上方に上記第２磁性層が配置された焼結体の基板と、上記第２磁性層と上記基板との間に配置されたスパイラル配線と、を備える、インダクタ部品が開示されている。特許文献１の第４実施形態では、スパイラル配線２１Ｃ～２４Ｃが同一平面上に複数配列されており、第１スパイラル配線２１Ｃと第２スパイラル配線２２Ｃ、第３スパイラル配線２３Ｃと第４スパイラル配線２４Ｃがそれぞれ磁気結合している。例えば、第１スパイラル配線２１Ｃと第２スパイラル配線２２Ｃの一方のスパイラル配線では一端側を入力、他端側を出力とし、他方のスパイラル配線では一端側を出力、他端側を入力とすれば、第１スパイラル配線２１Ｃと第２スパイラル配線２２Ｃとは負結合されている状態とできるとされている。
　特許文献２には、互いに間隔を隔てて隣り合う第１配線及び第２配線と、面方向に連続する第１面と、上記第１面に対して厚み方向に間隔が隔てられ、上記面方向に連続する第２面と、上記第１面及び上記第２面の間に位置し、上記第１配線の外周面及び上記第２配線の外周面に接触する内周面とを有し、略球形状の磁性粒子及び樹脂を含有する第１磁性層と、上記第１面に接触する第３面と、上記第３面と厚み方向に間隔が隔てられる第４面とを有し、略扁平形状の磁性粒子及び樹脂を含有する第２磁性層と、上記第２面に接触する第５面と、上記第５面と厚み方向に間隔が隔てられる第６面と有し、略扁平形状の磁性粒子及び樹脂を含有する第３磁性層とを備え、上記第２磁性層及び上記第３磁性層のそれぞれの比透磁率が、上記第１磁性層の比透磁率より高く、上記第３面は、上記第１配線と厚み方向に対向する第１対向部と、上記第２配線と厚み方向に対向する第２対向部との間において、それらから窪む第１凹部を有し、上記第４面は、上記第１対向部と厚み方向に対向する第３対向部と、上記第２対向部と厚み方向に対向する第４対向部との間において、それらから窪む第２凹部を有し、上記第５面は、上記第１配線と厚み方向に対向する第５対向部と、上記第２配線と厚み方向に対向する第６対向部との間において、それらから窪む第３凹部を有し、上記第６面は、上記第５対向部と厚み方向に対向する第７対向部と、上記第２対向部と厚み方向に対向する第８対向部との間において、それらから窪む第４凹部を有することを特徴とする、インダクタが開示されている。特許文献２によれば、第１磁性層の略球形状の磁性粒子によって、直流重畳特性を向上させつつ、第２磁性層及び第３磁性層の略扁平形状の磁性粒子によって、高いインダクタンス、さらには、優れたＱ値を得ることができるとされている。
特開２０２０－１３８５３号公報 特開２０２１－２８９２８号公報
　特許文献１には、同一平面上に複数配列された配線が磁気結合している結合インダクタの構造が開示されている。一方、特許文献２には、磁性粒子の形状が異なる磁性体（磁性層）の積層構造が開示されている。特許文献１及び２にはそれぞれの構造による効果が記載されているものの、それぞれの構造と結合係数との関係は記載されていない。そのため、結合インダクタに望まれる構造、具体的には結合係数の大きい構造を読み取ることは先行技術から困難である。
　特に、本発明者らによる検討の結果、全体の厚みが薄い構造（以下、低背構造ともいう）においては、結合係数を上げることが難しく、先行技術からは必要な結合係数を得られないことが判明した。
　上述のとおり、特許文献２には、略扁平形状の磁性粒子と略球形状の磁性粒子とを使用することによって、高いインダクタンス、さらには、優れたＱ値を得ることができると記載されているものの、結合係数については何ら記載されていない。したがって、特許文献２に記載の構造を適用するだけでは、必要な結合係数を得ることはできない。
　本発明は、低背構造でも結合係数を上げることができるインダクタ層を有するパッケージ基板を提供することを目的とする。さらに、本発明は、低背構造でも結合係数を上げることができるインダクタ部品を提供することを目的とする。
　本発明のパッケージ基板は、第１磁性粒子及び第１樹脂を含む第１磁性体層と、上記第１磁性体層の少なくとも一方の主面に設けられ、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む第２磁性体層と、を含む磁性体部と、上記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、を備えるインダクタ層を有する。上記インダクタ配線は、上記第１磁性体層の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線及び第２配線を含む。上記第１配線及び上記第２配線は磁気的に結合されている。上記第２磁性体層は、上記第１配線及び上記第２配線と厚み方向に重なるように、上記第１配線及び上記第２配線にまたがって配置されている。上記第２磁性体層は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有する。上記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、上記第２磁性体層の厚み方向の透磁率よりも高い。上記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、上記第１磁性体層の主面方向の透磁率よりも高い。
　本発明のインダクタ部品は、第１磁性粒子及び第１樹脂を含む第１磁性体層と、上記第１磁性体層の少なくとも一方の主面に設けられ、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む第２磁性体層と、を含む磁性体部と、上記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、上記磁性体部の外表面に設けられ、上記インダクタ配線と電気的に接続されている外部電極と、を備える。上記インダクタ配線は、上記第１磁性体層の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線及び第２配線を含む。上記第１配線及び上記第２配線は磁気的に結合されている。上記第２磁性体層は、上記第１配線及び上記第２配線と厚み方向に重なるように、上記第１配線及び上記第２配線にまたがって配置されている。上記第２磁性体層は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有する。上記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、上記第２磁性体層の厚み方向の透磁率よりも高い。上記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、上記第１磁性体層の主面方向の透磁率よりも高い。
　本発明によれば、低背構造でも結合係数を上げることができるインダクタ層を有するパッケージ基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、低背構造でも結合係数を上げることができるインダクタ層を有するインダクタ部品を提供することができる。
図１は、本発明のパッケージ基板を構成するインダクタ層の基本構成の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明のパッケージ基板の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、図２に示すパッケージ基板にボルテージレギュレータ及び負荷を実装した半導体複合装置の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、半導体複合装置の回路構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図５は、インダクタ層の積層構造の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、インダクタ層の積層構造の別の一例を模式的に示す断面写真である。 図７は、第１磁性体層及び第２磁性体層を含む積層構造を有する磁性体部の内部に設けられた結合インダクタでの磁束の一例を示す模式図である。 図８は、第１磁性体層のみを含む単層構造を有する磁性体部の内部に設けられた結合インダクタでの磁束の一例を示す模式図である。 図９は、粒子の扁平率を模式的に示す断面図である。 図１０は、インダクタ層の積層構造のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図１１は、磁性体部の全体が同じ等方性材料からなる単層構造における透磁率依存性を示すグラフである。 図１２は、第２磁性体層の異方性比に対する結合係数及びインダクタンスの依存性を示すグラフである。 図１３は、図１２に示すグラフを第２磁性体層の主面方向の透磁率依存性に変換したグラフである。 図１４は、図５に示す積層構造における第１磁性体層の透磁率依存性を示すグラフである。 図１５は、第２磁性体層の異方性比が１０である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。 図１６は、第２磁性体層の異方性比が７である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。 図１７は、第２磁性体層の異方性比が４である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。 図１８は、図５に示す積層構造での配線間距離に対する依存性を示すグラフである。 図１９は、半導体複合装置をマザー基板に実装した形態の一例を模式的に示す断面図である。 図２０は、半導体複合装置をマザー基板に実装した形態の別の一例を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明のパッケージ基板及びインダクタ部品について説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　以下に示す図面は模式図であり、その寸法、縦横比の縮尺等は実際の製品と異なる場合がある。
　本発明のパッケージ基板は、第１磁性体層及び第２磁性体層を含む磁性体部と、上記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、を備えるインダクタ層を有する。本発明のパッケージ基板は、インダクタ層に加えて、内部にキャパシタが形成されたキャパシタ層を有してもよい。
　図１は、本発明のパッケージ基板を構成するインダクタ層の基本構成の一例を模式的に示す斜視図である。
　図１に示すインダクタ層５０は、磁性体部１０と、インダクタとして機能するインダクタ配線２０と、を備える。磁性体部１０の詳細な構成については後述する。インダクタ配線２０は、同一平面上に隣り合って配置される第１配線２１及び第２配線２２を含む。第１配線２１及び第２配線２２は磁気的に結合されている。すなわち、インダクタ配線２０は、結合インダクタとして機能する。
　本発明のインダクタ部品は、第１磁性体層及び第２磁性体層を含む磁性体部と、上記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、上記磁性体部の外表面に設けられ、上記インダクタ配線と電気的に接続されている外部電極と、を備える。
　本発明のインダクタ部品は、本発明のパッケージ基板を構成するインダクタ層と同様の磁性体部及びインダクタ配線を備えるチップ部品である。例えば、図１に示す第１配線２１及び第２配線２２のそれぞれの端部と電気的に接続される外部電極を磁性体部１０の外表面に設けることにより、本発明のインダクタ部品を得ることができる。
　本発明のパッケージ基板及びインダクタ部品において、インダクタ配線は、磁気的に結合されている３本以上の配線を含んでもよい。その場合、第１配線及び第２配線以外の配線は、第１配線及び第２配線と同一平面上に配置されてもよく、異なる平面上に配置されてもよい。また、インダクタ配線は、正結合でもよく、負結合でもよい。
　本発明において、パッケージ基板全体の厚みは、システムの薄型化や、論理演算回路の放熱性などを考慮すると、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．６ｍｍ以下であることがより好ましい。パッケージ基板全体の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上である。
　本発明のパッケージ基板におけるインダクタ層の厚みは、パッケージ基板の薄型化が要求されていることから、０．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、パッケージ基板にインダクタ層が複数層設けられているときは、インダクタ層の厚みの合計が上記の範囲にあることが好ましい。インダクタ層の厚みは、例えば０．２５ｍｍ以上である。同様に、本発明のインダクタ部品における磁性体部の厚みは、上記の範囲であることが好ましい。
　本発明のパッケージ基板がキャパシタ層を有する場合、キャパシタ層の厚みは、パッケージ基板の薄型化が要求されていることから、１．２ｍｍ以下であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、パッケージ基板にキャパシタ層が複数層設けられているときは、キャパシタ層の厚みの合計が上記の範囲にあることが好ましい。キャパシタ層の厚みは、例えば０．２５ｍｍ以上である。
［パッケージ基板］
　図２は、本発明のパッケージ基板の一例を模式的に示す断面図である。図３は、図２に示すパッケージ基板にボルテージレギュレータ及び負荷を実装した半導体複合装置の一例を模式的に示す断面図である。図４は、半導体複合装置の回路構成の一例を模式的に示すブロック図である。
　図２に示すパッケージ基板２００は、キャパシタが形成されたキャパシタ層２１０と、インダクタが形成されたインダクタ層２５０と、を有する。パッケージ基板２００は、キャパシタ層２１０を有さず、インダクタ層２５０のみを有してもよい。インダクタ層２５０は、インダクタ層５０と同様の構成を有する。
　キャパシタ層２１０はキャパシタＣＰ１（図４参照）を構成し、インダクタ層２５０はインダクタＬ１（図４参照）を構成する。
　キャパシタ層２１０の露出面を絶縁するための絶縁層として樹脂層２２６が設けられている。キャパシタ層２１０とインダクタ層２５０との間には樹脂層２２７が設けられている。インダクタ層２５０の露出面を絶縁するための絶縁層として樹脂層２２８が設けられている。
　図３に示す半導体複合装置１において、パッケージ基板２００には、ボルテージレギュレータ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ：ＶＲ）１００と、負荷（Ｌｏａｄ）３００とが実装されている。負荷３００は、例えば、論理演算回路あるいは記憶回路などの半導体集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）である。また、パッケージ基板２００の実装面には、ボルテージレギュレータ１００及び負荷３００以外の他の電子機器３５０が実装されていてもよい。
　ボルテージレギュレータ１００は、半導体スイッチング素子のようなアクティブ素子（図示せず）を含んでおり、当該アクティブ素子のデューティを制御することによって、外部から供給される直流電圧を負荷３００に適した電圧レベルに調整する。
　パッケージ基板２００は、その表面にボルテージレギュレータ１００及び負荷３００を実装し、半導体複合装置１を１つのパッケージ部品として構成する。
　パッケージ基板２００上には、ノイズ対策としてデカップリング用キャパシタや、チョークインダクタ、サージ保護用のダイオード素子や、分圧用の抵抗素子など、チップ部品が電子機器３５０として搭載されていてもよい。ボルテージレギュレータ１００の出力から負荷３００の入力には、例えばチョッパ型の降圧スイッチングレギュレータを構成するために、リップルフィルタとしてインダクタＬ１とキャパシタＣＰ１とが配置される（図４参照）。
　パッケージ基板２００は、負荷３００が実装される面である上面に、負荷３００及びボルテージレギュレータ１００等の電子部品を実装するためのランドとそれらを電気的に接続するための上面端子層２０５を有している。パッケージ基板２００は、さらに、パッケージ基板２００の上面とは反対の面である底面に、半導体複合装置１をマザー基板（図示せず）に実装するための底面端子層２７０を有している。底面端子層２７０には、さらに回路を構成するための配線が構成されていてもよい。
　図３に示す半導体複合装置１において、インダクタ層２５０に形成されるインダクタＬ１は、パッケージ基板２００の入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に接続される。インダクタＬ１は、入力端子ＩＮにおいてボルテージレギュレータ１００に接続され、出力端子ＯＵＴにおいて負荷３００に接続される。一方、キャパシタ層２１０に形成されるキャパシタＣＰ１は、出力端子ＯＵＴと接地端子ＧＮＤ（図４参照）との間に接続される。
　ボルテージレギュレータ１００と、パッケージ基板２００内のインダクタＬ１及びキャパシタＣＰ１とで、チョッパ型の降圧スイッチングレギュレータが形成される。インダクタＬ１及びキャパシタＣＰ１は、降圧スイッチングレギュレータのリップルフィルタとして機能する。
　当該スイッチングレギュレータによって、例えば、外部から入力される５Ｖの直流電圧が１Ｖに降圧されて、負荷３００に供給される。
　パッケージ基板２００は、パッケージ基板２００を厚み方向に貫通する貫通孔をメタライジングしたスルーホール導体２６１及び２６２を有することが好ましい。パッケージ基板２００がスルーホール導体２６１及び２６２を有することにより、パッケージ基板２００の厚み方向において各要素が電気的に接続される。このように、ボルテージレギュレータ１００からリップルフィルタ（キャパシタ層２１０及びインダクタ層２５０）を介し、負荷３００までの電力供給配線を、上面端子層２０５に構成された平面配線を用いることなく、回路面に対し垂直方向に引き回すことのできるスルーホール導体２６１及び２６２を用いることで、配線のインピーダンスを下げ、かつ回路面のレイアウトを最小化できることから、半導体複合装置１のサイズを小さくすることが可能となる。
　上記の説明を理解するため、チョッパ型の降圧スイッチングレギュレータを例にボルテージレギュレータ１００から負荷３００までの回路とスルーホール導体の構成の関係を図４に示す。図４に示すとおり、ボルテージレギュレータ１００の出力から負荷３００の入力までの電力供給配線が、インダクタＬ１を介し、最短距離、最小面積で接続される。このような構成はパッケージ基板２００のような薄型の基板構成をもつ半導体複合装置１で特に有効である。
　次に、パッケージ基板２００を構成するインダクタ層２５０の詳細について説明する。
　インダクタ層２５０は、パッケージ基板２００の構成要素の一つである基板内部配線の一部にインダクタンス成分を持たせたものである。
　インダクタ層２５０には、結合インダクタが形成される。半導体複合装置１を構成するパッケージ基板２００に用いられる結合インダクタとしては、インダクタンス及び結合係数がともに高いことが求められる。なお、インダクタ配線の結合は、負結合である。
　図５は、インダクタ層の積層構造の一例を模式的に示す断面図である。図５には、図１に示すＡ方向から観察した断面が示されている。
　図５に示すインダクタ層２５０は、図１に示すインダクタ層５０と同様に、磁性体部１０と、インダクタとして機能するインダクタ配線２０と、を備える。
　磁性体部１０は、第１磁性体層１１と、第２磁性体層１２と、を含む。図５に示す例では、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の両方の主面にそれぞれ設けられている。すなわち、第１磁性体層１１は、厚み方向の両側から第２磁性体層１２によって挟まれている。
　第１磁性体層１１の内部にインダクタ配線２０が設けられている。インダクタ配線２０は、第１磁性体層１１の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線２１及び第２配線２２を含む。第１配線２１及び第２配線２２は磁気的に結合されている。すなわち、インダクタ配線２０は、結合インダクタとして機能する。
　インダクタ配線２０は、磁気的に結合されている３本以上の配線を含んでもよい。半導体複合装置１を構成するパッケージ基板２００に用いられる場合、パッケージ基板２００を構成するインダクタ層２５０にも非常に薄型の構造（低背構造）が求められるため、インダクタ配線２０は単層であることが好ましいが、積層であっても構わない。
　同一平面上に隣り合う第１配線２１と第２配線２２との間の距離（図５中、Ｄで示す長さであり、配線間距離ともいう）は、後述するように、小さい方が、結合係数が大きくなるため望ましい。一方で、インダクタ間の絶縁耐圧や配線間の磁性体層形成プロセスの関係上、ある程度の距離が必要となる。また、大電流を流せるよう低配線抵抗が求められるため、第１配線２１及び第２配線２２の厚みを大きく設定する必要がある。第１配線２１及び第２配線２２の材料は、例えば銅（Ｃｕ）である。
　第１配線２１及び第２配線２２などのインダクタ配線２０としては、例えば、電鋳法あるいは圧延法によって厚み１００μｍ程度に形成された銅のコア材（銅箔）を、フォトレジストなどでコイル状にパターニングした後にエッチングすることによって形成される金属配線を使用することができる。
　図６は、インダクタ層の積層構造の別の一例を模式的に示す断面写真である。
　図５に示すインダクタ層２５０では、第２磁性体層１２と第１配線２１との間に第１磁性体層１１が存在するが、図６に示すインダクタ層２５０Ａのように、第２磁性体層１２と第１配線２１との間に第１磁性体層１１が存在しなくてもよい。すなわち、第１磁性体層１１と第２磁性体層１２との界面に第１配線２１の上面又は底面が位置してもよい。第２配線２２についても同様である。
　第１磁性体層１１と第２磁性体層１２との界面は、特許文献２のように凹凸状であってもよいが、図６に示すように平坦であることが好ましい。
　図６に示すインダクタ層２５０Ａの具体的な構造パラメータは、以下のとおりである。
　・磁性体部１０の厚み：０．６ｍｍ
　・第１磁性体層１１の厚み：１２０μｍ
　・第２磁性体層１２の厚み：２４０μｍ
　・第１配線２１の厚み：１００μｍ、第２配線２２の厚み：１００μｍ
　・第１配線２１の幅：４００μｍ、第２配線２２の幅：４００μｍ
　・配線間距離Ｄ：２００μｍ
　第１磁性体層１１は、第１磁性粒子及び第１樹脂を含む。
　第１磁性体層１１は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と同等である等方性の透磁率を有することが好ましい。例えば、第１磁性粒子が球状であると、第１磁性体層１１の透磁率を等方性にすることができる。
　第２磁性体層１２は、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む。
　第２磁性体層１２は、第１配線２１及び第２配線２２と厚み方向に重なるように、第１配線２１及び第２配線２２にまたがって配置されている。上述のとおり、第２磁性体層１２と第１配線２１との間、及び、第２磁性体層１２と第２配線２２との間には、第１磁性体層１１が存在してもよく、第１磁性体層１１が存在しなくてもよい。すなわち、第２磁性体層１２は、第１配線２１及び第２配線２２と接しなくてもよく、第１配線２１及び第２配線２２と接してもよい。なお、インダクタ配線２０が３本以上の配線を含む場合には、第２磁性体層１２は、磁気的に結合されている配線と厚み方向に重なるように、これらの配線にまたがって配置される。
　第２磁性体層１２は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有する。例えば、第２磁性粒子が扁平状であると、第２磁性体層１２の透磁率を異方性にすることができる。
　具体的には、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率が、第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率よりも高い。
　さらに、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率が、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率よりも高い。
　第１磁性体層１１及び第２磁性体層１２のそれぞれにつき、その主面方向の透磁率及びその厚み方向の透磁率は、ネットワークアナライザ等により測定することができる。
　図７は、第１磁性体層及び第２磁性体層を含む積層構造を有する磁性体部の内部に設けられた結合インダクタでの磁束の一例を示す模式図である。図８は、第１磁性体層のみを含む単層構造を有する磁性体部の内部に設けられた結合インダクタでの磁束の一例を示す模式図である。
　磁気的に結合されている第１配線２１及び第２配線２２の結合係数を上げるためには、図７に示すように、隣り合う第１配線２１及び第２配線２２の周囲を磁束がまわるようにすることが望ましい。第１磁性体層１１及び第２磁性体層１２の積層構造では、第１配線２１及び第２配線２２にまたがるように第２磁性体層１２を配置し、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率を第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率よりも高くし、さらに、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率を第１磁性体層１１の主面方向の透磁率よりも高くすることにより、図７に示すように、隣り合う第１配線２１及び第２配線２２の周囲を磁束がまわるようにすることができる。そのため、低背構造でも結合係数を大きくすることができる。これに対し、第１磁性体層１１のみの単層構造では、図８に示すように、第１配線２１及び第２配線２２のそれぞれの周囲を磁束がまわりやすい。
　また、透磁率の高い材料は一般的に充填性が悪いため、配線の厚みが大きくて配線間距離が小さいインダクタ配線２０を透磁率の高い材料で充填することは困難である。そこで、図７に示すように、充填性は高いが低透磁率の材料でインダクタ配線２０を充填した第１磁性体層１１を設けた上で、高透磁率の材料を含み、厚み方向より主面方向の透磁率が高い第２磁性体層１２を積層することが好ましい。
　第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率に対する第２磁性体層１２の主面方向の透磁率の比（以下、異方性比ともいう）は、４以上であることが好ましい。その場合、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が１０以上、２５以下であることが好ましい。第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率に対する第２磁性体層１２の主面方向の透磁率の比は、例えば２０以下である。
　第１磁性体層１１に含まれる第１磁性粒子の材料としては、センダスト（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ）（μ＝５以上、４０以下：μは透磁率を示す。）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ（μ＝５以上、４０以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ（μ＝５以上、３５以下）、珪素鋼（Ｆｅ－Ｓｉ）（μ＝５以上、３０以下）、鉄（Ｆｅ）（μ＝５以上、２５以下）等を使用することができる。
　上記に示す透磁率は、第１磁性粒子の形状による影響も含む透磁率である。
　第１磁性粒子の材料としての透磁率は、例えば、センダスト（μ＝４０００以上、１２０００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ（μ＝５００以上、４０００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ（μ＝３００以上、４０００以下）、Ｆｅ（μ＝１００以上、５０００以下）とすることができる。
　第１磁性粒子は球状の粒子であることが好ましい。第１磁性粒子が球状であると充填性に優れるため、第１磁性体層１１における第１磁性粒子の配合割合を高くすることができる。また、第１磁性粒子が球状であると、第１磁性体層１１の透磁率を等方性にすることができる。
　球状の粒子としては、例えば、後述する扁平率の定義に沿って測定した扁平率が１／３（≒０．３３）以下である粒子を使用することができる。
　第１磁性体層１１における第１磁性粒子の充填率は５０％以上であることが好ましい。第１磁性粒子の充填率は、図６に示すような断面写真において、第１磁性体層１１中の第１磁性粒子が占める面積の割合として算出することができる。この算出においてインダクタ配線２０の占める面積は第１磁性体層１１の面積から除外する。
　第１磁性体層１１に含まれる第１樹脂としては、エポキシ、フェノール又はポリイミドなどの樹脂が挙げられる。
　第２磁性体層１２に含まれる第２磁性粒子の材料としては、センダスト（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ）（μ＝４０以上、２００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ（μ＝４０以上、１００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ（μ＝３５以上、８０以下）、珪素鋼（Ｆｅ－Ｓｉ）（μ＝３５以上、６０以下）等を使用することができる。
　上記に示す透磁率は、第２磁性粒子の形状による影響も含む透磁率である。
　第２磁性粒子の材料としての透磁率は、例えば、センダスト（μ＝４０００以上、１２０００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ（μ＝５００以上、４０００以下）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ（μ＝３００以上、４０００以下）とすることができる。
　第２磁性粒子は、第１磁性粒子より平均扁平率が大きい粒子であることが好ましい。
　図９は、粒子の扁平率を模式的に示す断面図である。
　粒子の断面形状において、粒子の寸法が最も小さくなる方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２つの方向のうち、粒子の寸法が大きくなる方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向の寸法（直径）を長径ａ、Ｚ方向の寸法（直径）を短径ｂとしたときに、扁平率ｆはｆ＝１－（ｂ／ａ）で表される。粒子の形状が球形（断面は円）であれば扁平率は０となり、粒子の形状が完全につぶれた形状であれば扁平率は１となる。
　第１磁性粒子は球状の粒子であることが好ましいので、扁平率は０に近いことが好ましい。一方、第２磁性粒子はその断面形状が板状であり扁平率が高い粒子であることが好ましいので、扁平率は１に近いことが好ましい。したがって、第２磁性粒子の扁平率は第１磁性粒子の扁平率より大きいことが好ましい。
　第１磁性粒子及び第２磁性粒子の扁平率は、図６に示すような断面写真において各粒子の寸法を測定することにより定めることができる。断面写真に含まれる少なくとも１０個の粒子の扁平率を測定して、その平均値として定めることができる。
　また、第２磁性粒子は、第２磁性体層１２の主面方向での寸法が、第２磁性体層１２の厚み方向での寸法よりも大きい扁平形状を有することが好ましい。このことは、扁平率が大きい第２磁性粒子の配向方向が、第２磁性体層１２の主面方向に沿っていることを意味している。これにより、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率が、第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率よりも高くなる。
　第２磁性粒子の寸法のうち、第２磁性体層１２の主面方向での寸法（図９に示す長径ａに相当）は５０μｍ以上であることが好ましく、１０００μｍ以下であることが好ましい。また、第２磁性体層１２の厚み方向での寸法（図９に示す短径ｂに相当）は０．５μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以下であることが好ましい。
　第２磁性粒子の扁平率は０．９以上であることが好ましい。第２磁性粒子の扁平率は１未満であればよい。一方、第１磁性粒子の扁平率は１／３（≒０．３３）以下であることが好ましい。第１磁性粒子の扁平率は０でもよく、０以上であればよい。
　第２磁性体層１２に含まれる第２樹脂としては、エポキシ、フェノール又はポリイミドなどの樹脂が挙げられる。第２樹脂の種類は、第１樹脂の種類と同じであってもよく、異なっていてもよい。
　第２磁性体層１２が第１磁性体層１１の両方の主面に設けられる場合、第１磁性体層１１の一方の主面に設けられる第２磁性体層１２に含まれる第２磁性粒子及び第２樹脂は、第１磁性体層１１の他方の主面に設けられる第２磁性体層１２に含まれる第２磁性粒子及び第２樹脂と異なってもよいが、同じであることが好ましい。
　第１磁性体層１１の厚みは、第１配線２１及び第２配線２２などのインダクタ配線２０の厚みより大きいことが好ましい。例えば、第１磁性体層１１の厚みは、１０５μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。また、磁性体部１０の厚みに対する第１磁性体層１１の厚みの割合は、１０％以上、４２％以下であることが好ましい。
　第２磁性体層１２の１層分の厚みは、第１磁性体層１１の厚みより大きいことが好ましい。例えば、第２磁性体層１２の１層分の厚みは、７２μｍ以上、４５０μｍ以下であることが好ましい。
　第１配線２１及び第２配線２２などのインダクタ配線２０の厚みは、大電流を流すことに適した配線とするために１００μｍ以上であることが好ましい。また、パッケージ基板２００の薄型化の観点からは３００μｍ以下であることが好ましい。
　第１配線２１及び第２配線２２などのインダクタ配線２０の幅は、各々、５０μｍ以上であることが好ましい。インダクタ配線２０の幅を大きくすることによってインダクタンスを大きくすることができ、また、大電流を流すことに適した配線とすることができる。また、インダクタ配線２０の幅は、各々、１０００μｍ以下であることが好ましい。
　インダクタ配線２０は、配線の厚み／配線の幅で表わされるアスペクト比が０．２以上であることが好ましい。アスペクト比が０．２以上であると、配線の厚さが大きいので大電流を流すことが可能である。また、アスペクト比は４以下であることが好ましい。
　具体的には、第１配線２１の幅に対する第１配線２１の厚みの比が０．２以上であり、第２配線２２の幅に対する第２配線２２の厚みの比が０．２以上であることが好ましい。また、第１配線２１の幅に対する第１配線２１の厚みの比が４以下であり、第２配線２２の幅に対する第２配線２２の厚みの比が４以下であることが好ましい。
　第１磁性体層１１の主面に沿った平面を上面視した際に、インダクタ配線２０に含まれる第１配線２１及び第２配線２２は、各々、図１に示すように、電流が流れる向きが異なる複数の直線が連結され、複数の直線を連結する連結部の形状が直線又は曲線である一本の配線であり、一の直線において電流が流れる向きと、当該一の直線と隣接する直線において電流が流れる向きとが異なることが好ましい。
　インダクタ配線２０をこのような形状にすることにより、直線形状の配線では取得できないインダクタンスを高い面積効率で取得できる。インダクタ配線２０をインダクタとして機能させるために、インダクタ配線２０は、その一方端と他方端を直線でつなぐような配線パターンではないことが好ましい。
　図１に示す例では、隣接する直線間において電流の流れる向きはちょうど反対向きとなっているが、電流の流れる向きが異なっていればよいので、反対向きである場合に限定されるものではない。
　隣接する直線間において電流の流れる向きが異なるということは、ヘリカル形状、スパイラル形状、渦巻き形状のように配線が巻いている形状の配線とは異なる配線であることを意味している。したがって、上記例のインダクタ配線２０は、配線が巻いていない形状を有するとも言える。インダクタ配線２０は、いわゆるミアンダ配線の形状を有してもよい。
　図１０は、インダクタ層の積層構造のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
　図１０に示すインダクタ層２５０Ｂは、図５に示すインダクタ層２５０と同様に、磁性体部１０と、インダクタとして機能するインダクタ配線２０と、を備える。
　磁性体部１０は、第１磁性体層１１と、第２磁性体層１２と、を含む。図１０に示す例では、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の一方の主面のみに設けられている。図１０では、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の上側の主面に設けられておらず、第１磁性体層１１の下側の主面のみに設けられている。第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の下側の主面に設けられておらず、第１磁性体層１１の上側の主面のみに設けられていてもよい。
　図面上では第１磁性体層１１の上側、下側と説明しているが、第２磁性体層１２が第１磁性体層１１の一方の主面のみに設けられる場合の好ましい位置は、インダクタ層２５０Ｂ以外の要素との関係で定まる。例えば、第１磁性体層１１とパッケージ基板２００の実装面との間に第２磁性体層１２が設けられることが好ましい。また、パッケージ基板２００がキャパシタ層２１０を有する場合には、第１磁性体層１１とキャパシタ層２１０との間に第２磁性体層１２が設けられることが好ましい。
　以下、インダクタ層の構造と結合インダクタの特性との関係について説明する。
　まず、図８に示す単層構造における透磁率依存性について検討した。図１１は、磁性体部の全体が同じ等方性材料からなる単層構造における透磁率依存性を示すグラフである。
　図１１から明らかなように、磁性体部１０の透磁率を上げても結合係数は大きくならず、むしろ減少傾向を示すことがわかる。磁性体部１０がある程度の厚みを有する構造では、磁性体部１０の透磁率を大きくすると、磁性体部１０の中に磁束が閉じ込められ、結合係数はインダクタンスとともに大きくなるのが一般的であるが、磁性体部１０が薄く、結合させる第１配線２１及び第２配線２２を同一平面上に並べる構造では、結合係数及びインダクタンスはともに大きくならない。図１１より、結合係数を上げるためには磁性体部１０の透磁率を小さくする必要があるが、代わりにインダクタンス（図１１中、Ｌ値で示す）が大きく下がってしまう。なお、結合係数にだけ注目すると、空芯が望ましいことになるが、当然そのようなことはない。
　次に、図５及び図７に示す積層構造における第２磁性体層の透磁率依存性について検討した。図１２は、第２磁性体層の異方性比に対する結合係数及びインダクタンスの依存性を示すグラフである。また、図１３は、図１２に示すグラフを第２磁性体層の主面方向の透磁率依存性に変換したグラフである。
　図１３では、第２磁性体層１２の厚み方向の透磁率に対する第２磁性体層１２の主面方向の透磁率の比である異方性比を変化させる際、第２磁性体層１２全体としての透磁率が一定になるよう調整している。図１３に示すように主面方向の透磁率が変化する（増加する）のはそのためであるが、それに反して、厚み方向の透磁率は低下している。例えば、異方性比が１０である場合、主面方向の透磁率μが約４７（４６．８）、厚み方向の透磁率μが４．７である。異方性比の変化に対してインダクタンスがほぼ変化しないのはこの影響である。
　さらに比較として、図１３には、図５と同様の積層構造ではあるが、第２磁性体層１２が等方性材料からなる場合における透磁率依存性を併せて示す。図１３より、等方性材料の積層構造では、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率を大きくすると、結合係数及びインダクタンスが大きくなる。この傾向は一般的な透磁率依存性に近く、結合係数及びインダクタンスの変化が連動する。これに対し、異方性材料の積層構造では、第２磁性体層１２の主面方向の透磁率を大きくすると、インダクタンスの増加に連動せず、結合係数のみを増加させることができる。つまり、第２磁性体層１２の異方性がインダクタンスに影響せず、結合係数のみを上昇させることができるということである。ただし、異方性材料を用いた場合にインダクタンスが増加しないわけではない。当然、第２磁性体層１２全体としての透磁率が増加すれば、インダクタンスは増加し、結合係数はさらに増加することになる。
　以上のとおり、磁気的に結合された第１配線２１及び第２配線２２が内部に設けられた第１磁性体層１１に、異方性の透磁率を有する第２磁性体層１２を積層することにより、低背構造でも効果的に結合係数を上げることができる。
　また、結合の効果により、ボルテージレギュレータにおけるスイッチングノイズ（ＳＷノイズ）を抑制することができるため、部品の品質を向上させることができる。さらに、ＳＷノイズを抑制することにより、インダクタンスを下げることができる。これにより、インダクタ配線２０の長さを短くすることができるため、直流抵抗を低下させることができ、結果として損失を低減すること（すなわち、効率を上げること）ができる。
　図１４は、図５に示す積層構造における第１磁性体層の透磁率依存性を示すグラフである。
　図１４では、異方性材料からなる第２磁性体層１２の異方性比及び透磁率を固定した上で、等方性材料からなる第１磁性体層１１の主面方向の透磁率を変化させている。なお、第２磁性体層１２の異方性比は１０とし、主面方向の透磁率μは４７、７７及び１０７の３水準とした。
　図１４から明らかなように、結合係数及びインダクタンスはトレードオフの関係になっていること、及び、その関係は第２磁性体層１２の透磁率によって変化することがわかる。ボルテージレギュレータにおけるＳＷノイズを抑制する効果としては、インダクタンス及び結合係数が関係し、これらが大きくなればＳＷノイズ抑制効果も大きくなる。しかし、インダクタンス及び結合係数がともに増加する関係ではないため、透磁率をどのように設定するかの判断は難しい。
　そこで、ＳＷノイズ抑制効果を確認するため、回路シミュレーションを用いて、インダクタンス及び結合係数の影響を定量化した。その値を基準条件（磁性体Ｂの透磁率μ＝３０）の値で規格化し、透磁率依存性を導出した。図１５は、第２磁性体層の異方性比が１０である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。図１５には、前述した第２磁性体層が等方性材料からなる積層構造（図１３中の等方性材料）における結果も併せて示す。
　図１５に示す結果から明らかなように、基本的には第１磁性体層１１の主面方向の透磁率に対してＳＷノイズ抑制効果は増加傾向となっており、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率を大きくするとリップル低減効果が大きくなる。特に、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が５以下である場合は、ＳＷノイズ抑制効果の低下傾向は大きい。これは結合係数の上昇率以上にインダクタンスの低下率が大きいためであり、結合係数のみ高ければ良いわけではないことを示す重要な傾向である。また、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が１である非磁性体の場合、ＳＷノイズ抑制効果は非常に低くなるため、使用に適さないことがわかる。
　さらに、第２磁性体層１２が異方性材料からなる場合、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が１０以上、２５以下の範囲でＳＷノイズ抑制効果が向上する。第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が１０以上の範囲においては、ＳＷノイズ抑制効果の低下量が５％以下に収まる。つまり、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率を小さくしても、リップル低減効果がほとんど低下しない。このような傾向を示すのは、異方性の透磁率を有する第２磁性体層１２の効果によるものである。
　図１６は、第２磁性体層の異方性比が７である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。図１７は、第２磁性体層の異方性比が４である場合におけるＳＷノイズ抑制効果の透磁率依存性を示すグラフである。
　図１６及び図１７では図１５と同様の傾向を示すことから、第２磁性体層１２の異方性比が４以上である場合には、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率が１０以上の範囲におけるＳＷノイズ抑制効果の低下量が５％以下に収まることがわかる。
　以上のとおり、第２磁性体層１２の異方性比が４以上である場合には、第１磁性体層１１の主面方向の透磁率を１０以上、２５以下とすることにより、ＳＷノイズ抑制効果の低下量を小さくすることができる。磁性体部１０の透磁率を大きくすることに比べて、透磁率を小さくすることは比較的容易に実現できる。例えば、磁性粒子の粒径を小さくする、透磁率の小さい磁性粒子を用いる等の方法により透磁率を小さくすることができる。このように、ＳＷノイズ抑制効果を低下させることなく透磁率を小さくできるため、以下の効果を得ることができる。
・重畳性能が向上する。
・高周波性能が向上する。
・絶縁性、耐圧が向上する。
・流動性が良くなるため、加工性、充填性が向上する。
　図１８は、図５に示す積層構造での配線間距離に対する依存性を示すグラフである。
　図１８から明らかなように、配線間距離に対して結合係数は大きく変化すること（配線間距離が小さくなると結合係数が急激に大きくなること）、インダクタンスはほぼ変化が無いこと（配線間距離が小さくなった際にインダクタンスが若干低下すること）、異方性比が大きい場合、配線間距離が大きい構造でも結合係数が増加することがわかる。
　次に、パッケージ基板２００を構成するキャパシタ層２１０の詳細について説明する。
　図２に示すパッケージ基板２００では、キャパシタ層２１０は、例えば、キャパシタ部２３０と、出力端子ＯＵＴのスルーホール導体２６２に電気的に接続される導電部２４０と、接地端子ＧＮＤ（図４参照）のスルーホール導体（図示せず）に電気的に接続される導電部（図示せず）と、これらの周囲に設けられた絶縁部２２５と、を含む。
　インダクタ層２５０の第１磁性体層１１とキャパシタ層２１０との間には、インダクタ層２５０の第２磁性体層１２が位置している。
　本実施形態では、キャパシタ部２３０は、金属からなる陽極板２３１を含む。例えば、陽極板２３１は、弁作用金属からなる芯部２３２を有する。陽極板２３１は、芯部２３２の少なくとも一方の主面に設けられた多孔質部２３４を有することが好ましい。多孔質部２３４の表面には誘電体層（図示せず）が設けられており、誘電体層の表面に陰極層２３６が設けられている。これにより、本実施形態では、キャパシタ部２３０は、電解キャパシタ（電解コンデンサ）を形成している。
　キャパシタ部２３０が電解キャパシタを形成している場合、陽極板２３１は、いわゆる弁作用を示す弁作用金属からなる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムなどの金属単体、又は、これらの金属を少なくとも１種含む合金などが挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
　陽極板２３１の形状は、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。陽極板２３１は、芯部２３２の少なくとも一方の主面に多孔質部２３４を有していればよく、芯部２３２の両方の主面に多孔質部２３４を有していてもよい。多孔質部２３４は、芯部２３２の表面に形成された多孔質層であることが好ましく、エッチング層であることがより好ましい。
　多孔質部２３４の表面に設けられる誘電体層は、多孔質部２３４の表面状態を反映して多孔質になっており、微細な凹凸状の表面形状を有している。誘電体層は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、陽極板２３１としてアルミニウム箔が用いられる場合、アジピン酸アンモニウムなどを含む水溶液中でアルミニウム箔の表面に対して陽極酸化処理（化成処理ともいう）を行うことにより、酸化皮膜からなる誘電体層を形成することができる。
　誘電体層の表面に設けられる陰極層２３６は、例えば、誘電体層の表面に設けられた固体電解質層を含む。陰極層２３６は、さらに、固体電解質層の表面に設けられた導電体層を含むことが好ましい。
　固体電解質層を構成する材料としては、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類などの導電性高分子などが挙げられる。これらの中では、ポリチオフェン類が好ましく、ＰＥＤＯＴと呼ばれるポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）が特に好ましい。また、上記導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）などのドーパントを含んでいてもよい。なお、固体電解質層は、誘電体層の細孔（凹部）を充填する内層と、誘電体層を被覆する外層とを含むことが好ましい。
　導電体層は、導電性樹脂層及び金属層のうち、少なくとも１層を含む。導電体層は、導電性樹脂層のみでもよく、金属層のみでもよい。導電体層は、固体電解質層の全面を被覆することが好ましい。
　導電性樹脂層としては、例えば、銀フィラー、銅フィラー、ニッケルフィラー及びカーボンフィラーからなる群より選択される少なくとも１種の導電性フィラーを含む導電性接着剤層などが挙げられる。
　金属層としては、例えば、金属めっき膜、金属箔などが挙げられる。金属層は、ニッケル、銅、銀及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。なお、「主成分」とは、元素の重量比率が最も大きい元素成分をいう。
　導電体層は、例えば、固体電解質層の表面に設けられたカーボン層と、カーボン層の表面に設けられた銅層とを含む。
　カーボン層は、固体電解質層と銅層とを電気的及び機械的に接続させるために設けられている。カーボン層は、カーボンペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷などの方法によって固体電解質層上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。
　銅層は、銅ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷などの方法によってカーボン層上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。
　出力端子ＯＵＴのスルーホール導体２６２に電気的に接続される導電部２４０は、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）のような低抵抗の金属を主体として構成される。層間の密着力向上を目的として、上記導電性フィラーと樹脂とを混合した導電性密着材を導電部として設けてもよい。また、接地端子ＧＮＤのスルーホール導体に電気的に接続される導電部の構成も導電部２４０の構成と同様とすることができる。
　絶縁部２２５は、エポキシ、フェノール又はポリイミドなどの樹脂、あるいは、エポキシ、フェノール又はポリイミドなどの樹脂とシリカ又はアルミナなどの無機フィラーとの混合材料のような絶縁材料で構成される。
　図２に示されるように、キャパシタ部２３０の陰極である陰極層２３６は、例えば、ビア導体２４２及び導電部２４０を介して、出力端子ＯＵＴのスルーホール導体２６２と電気的に接続されている。
　図２には示されていないが、キャパシタ部２３０の陽極である芯部２３２は、例えば、ビア導体及び導電部を介して、接地端子ＧＮＤのスルーホール導体と電気的に接続されている。あるいは、キャパシタ部２３０の陽極である芯部２３２は、接地端子ＧＮＤのスルーホール導体と直接、電気的に接続されていてもよい。
　なお、キャパシタ部２３０として、チタン酸バリウムを用いたセラミックキャパシタ、あるいは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化水素（ＨＦ）などを用いた薄膜キャパシタを用いることも可能である。しかしながら、より薄型で比較的大きな面積のキャパシタ部２３０を形成できること、及び、パッケージ基板２００の剛性及び柔軟性のような機械特性の観点から、キャパシタ部２３０は、アルミニウムなどの金属を基材とするキャパシタであることが好ましく、アルミニウムなどの金属を基材とする電解キャパシタであることがより好ましい。
　樹脂層２２６、２２７及び２２８は、各層を互いに接合するための接合材料として使用されるとともに、キャパシタ層２１０及びインダクタ層２５０の露出面を絶縁するための絶縁層として用いられる。キャパシタ層２１０とインダクタ層２５０とは、樹脂層２２７によって接合されている。キャパシタ層２１０の上面には樹脂層２２６が形成されており、インダクタ層２５０の底面には樹脂層２２８が形成されている。樹脂層２２６、２２７及び２２８は、例えば、エポキシ、ポリイミド又はフェノールなどの樹脂、あるいは、エポキシ、ポリイミド又はフェノールなどの樹脂とシリカ又はアルミナなどの無機フィラーとの混合材料のような絶縁材料で形成される。スルーホール導体との密着性を確保するために、樹脂層としてエポキシ樹脂を主体とする材料を用いることが好ましい。
　樹脂層２２６の表面には、ボルテージレギュレータ１００などの機器を実装するためのランド及びそれらを接続するための配線を含む上面端子層２０５が形成されている。パッケージ基板２００に実装される機器は、はんだバンプ１２０を介して、上面端子層２０５のランドあるいは端子と電気的に接続される。
　上面端子層２０５は、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｇなどの低抵抗の金属材料で形成される。なお、上面端子層２０５は、樹脂層２２６の表面のみに形成される場合には限られず、例えば樹脂層２２６の内部に複数層にわたって形成されるものであってもよい。なお、上面端子層２０５の実装面に形成されるランドあるいは端子の表面は、機器の実装を容易にするために、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）めっき、ニッケル／鉛／金（Ｎｉ／Ｐｂ／Ａｕ）めっき、あるいはプリフラックス処理などの表面処理が施されていることが好ましい。また、機器の表面実装時のはんだ流れを防止するために、上面端子層２０５の最表層部分にソルダーレジスト層が形成されてもよい。
　パッケージ基板２００は、磁性体部１０の第１磁性体層１１及び第２磁性体層１２を厚み方向に貫通するスルーホール導体２６１及び２６２を備えていることが好ましい。スルーホール導体２６１はインダクタ配線２０の一方端（ＩＮ）と接続されており、スルーホール導体２６２はインダクタ配線２０の他方端（ＯＵＴ）と接続されている。
　また、パッケージ基板２００は、磁性体部１０の第１磁性体層１１及び第２磁性体層１２を厚み方向に貫通し、グランドライン（ＧＮＤ）として使用されるスルーホール導体（図２には図示せず）を備えていることが好ましい。
　これらのスルーホール導体を用いることで、配線のインピーダンスを下げ、かつ回路面のレイアウトを最小化できることから、半導体複合装置１のサイズを小さくすることが可能となる。
　なお、これまでに説明したパッケージ基板２００ではインダクタ層２５０が１層、キャパシタ層２１０が１層設けられているが、所望のインダクタンス値、キャパシタンス値を得るため、インダクタ層２５０及びキャパシタ層２１０が複数層設けられていてもよい。また、実装面からのインダクタ層２５０とキャパシタ層２１０の積層順が逆となっていてもよい。すなわち、ボルテージレギュレータ１００及び負荷３００が実装される側にインダクタ層２５０が位置していてもよい。さらには、パッケージ基板２００は、その目的に応じ、インダクタ層２５０／キャパシタ層２１０／インダクタ層２５０といった多層構成であってもよく、キャパシタ層２１０／インダクタ層２５０／キャパシタ層２１０といった多層構成であってもよい。あるいは、パッケージ基板２００は、インダクタ層２５０の単層構成であってもよい。
［パッケージ基板の製造方法］
　図２に示すようなパッケージ基板２００を製造する場合、キャパシタ層２１０及びインダクタ層２５０をそれぞれ個別に作製する。その後、キャパシタ層２１０及びインダクタ層２５０を、樹脂層２２６、２２７及び２２８を用いて接合して一体化する。次に、一体化されたキャパシタ層２１０及びインダクタ層２５０にスルーホール導体を形成する。その後、実装面に上面端子層２０５となる電極パターン及び配線パターンを形成することでパッケージ基板２００が完成する。必要に応じて、実装面と反対の面に底面端子層２７０となる電極パターン及び配線パターンを形成してもよい。
　完成したパッケージ基板２００に、ボルテージレギュレータ１００などの機器を実装することにより、半導体複合装置１とすることができる。
　パッケージ基板２００を構成するインダクタ層２５０は、以下のプロセスで作製することができる。
　（１）Ｃｕ箔の両面にフォトレジストなどによりパターニングを実施するとともに、フォトレジスト開口部をエッチングすることにより所定のパターンのインダクタ配線２０を形成する。
　（２）真空ラミネート又は真空プレスにより、第１磁性粒子及び第１樹脂のコンポジット材料である磁性シートをインダクタ配線２０のパターン間を埋めつつ、インダクタ配線２０上に形成する。さらに、熱プレス機によって平坦化及び樹脂材料の熱硬化処理を行う。これにより、インダクタ配線２０を含む第１磁性体層１１を形成する。なお、磁性シートは、インダクタ配線２０に対して、両面から形成してもよく、片面ずつ形成してもよい。
　（３）第２磁性粒子及び第２樹脂のコンポジット材料である磁性シートを真空ラミネート又は真空プレスにより、第１磁性体層１１の上面及び下面に形成する。これにより、第２磁性体層１２を形成する。なお、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の一方の主面のみに形成してもよい。
　（４）第２磁性体層１２の表面に樹脂層（例えばＡＢＦ（味の素ビルドアップフィルム）等）を形成する。そして、上述したように、キャパシタ層２１０とインダクタ層２５０とを樹脂層を介して接合して一体化する。
　（５）インダクタ配線２０の取り出し電極に対応する部分に、ドリル、レーザなどによりビア孔又は貫通孔を形成する。
　（６）ビア孔又は貫通孔の内部をめっきすることによりビア導体又はスルーホール導体を形成し、インダクタ配線２０と接続する。これらの導体はコンフォーマル又はフィリングのどちらでもよいが、大きな電流を流す場合は、フィリングであることが好ましい。
　（７）実装面に電極パターン及び配線パターンを形成することでパッケージ基板２００が完成する。
　以下に、パッケージ基板及び半導体複合装置のその他の実施形態について説明する。
　図１９は、半導体複合装置をマザー基板に実装した形態の一例を模式的に示す断面図である。
　図１９に示す半導体複合装置１Ａに含まれるパッケージ基板２００Ａには、負荷３００をパッケージ基板２００Ａ上に実装した場合に、負荷３００の信号用のグランドラインの端子に接続されるスルーホール導体２６６が設けられる。スルーホール導体２６６は、キャパシタ層２１０に含まれるキャパシタ部２３０及びインダクタ層２５０に含まれるインダクタ配線２０とは電気的に接続されない状態で、底面端子層２７０まで貫通している。そして、はんだバンプ３８０を介して、マザー基板４００のグランドラインに接続される端子４１０に電気的に接続される。
　なお、図１９においては、負荷３００のグランドラインのスルーホール導体について説明したが、他の電子機器のグランドラインについても同様の構成としてもよい。パッケージ基板２００Ａは、キャパシタ層２１０を有さず、インダクタ層２５０のみを有してもよい。インダクタ層２５０において、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の少なくとも一方の主面に設けられていればよい。
　図２０は、半導体複合装置をマザー基板に実装した形態の別の一例を模式的に示す断面図である。
　図２０に示す半導体複合装置１Ｂに含まれるパッケージ基板２００Ｂには、負荷３００をパッケージ基板２００Ｂ上に実装した場合に、負荷３００に接続されるスルーホール導体２６７が設けられる。スルーホール導体２６７は、キャパシタ層２１０に含まれるキャパシタ部２３０及びインダクタ層２５０に含まれるインダクタ配線２０とは電気的に接続されない状態で、底面端子層２７０まで貫通している。そして、はんだバンプ３８０を介して、マザー基板４００のヒートシンク４２０に接続される端子４１０に電気的に接続される。
　ヒートシンク４２０は、銅ブロック等の熱伝導率の高い部材である。負荷３００の駆動により生じた熱を、スルーホール導体２６７を通じてヒートシンク４２０に伝熱させることができる。すなわち、スルーホール導体２６７は放熱経路として利用されており、このような構成とすることで許容電力を向上させることができる。
　図２０においては、スルーホール導体２６７は３本設けられているが、その本数は限定されるものではない。パッケージ基板２００Ｂは、キャパシタ層２１０を有さず、インダクタ層２５０のみを有してもよい。インダクタ層２５０において、第２磁性体層１２は、第１磁性体層１１の少なくとも一方の主面に設けられていればよい。
　１、１Ａ、１Ｂ　半導体複合装置
　１０　磁性体部
　１１　第１磁性体層
　１２　第２磁性体層
　２０　インダクタ配線
　２１　第１配線
　２２　第２配線
　５０　インダクタ層
　１００　ボルテージレギュレータ
　１２０　はんだバンプ
　２００、２００Ａ、２００Ｂ　パッケージ基板
　２０５　上面端子層
　２１０　キャパシタ層
　２２５　絶縁部
　２２６、２２７、２２８　樹脂層
　２３０　キャパシタ部
　２３１　陽極板
　２３２　芯部
　２３４　多孔質部
　２３６　陰極層
　２４０　導電部
　２４２　ビア導体
　２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ　インダクタ層
　２６１、２６２、２６６、２６７　スルーホール導体
　２７０　底面端子層
　３００　負荷
　３５０　電子機器
　３８０　はんだバンプ
　４００　マザー基板
　４１０　端子
　４２０　ヒートシンク
　ＣＰ１　キャパシタ
　Ｌ１　インダクタ
　Ｄ　配線間距離

Claims (12)

  1. 　第１磁性粒子及び第１樹脂を含む第１磁性体層と、前記第１磁性体層の少なくとも一方の主面に設けられ、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む第２磁性体層と、を含む磁性体部と、
    　前記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、を備えるインダクタ層を有し、
    　前記インダクタ配線は、前記第１磁性体層の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線及び第２配線を含み、
    　前記第１配線及び前記第２配線は磁気的に結合され、
    　前記第２磁性体層は、前記第１配線及び前記第２配線と厚み方向に重なるように、前記第１配線及び前記第２配線にまたがって配置され、
    　前記第２磁性体層は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有し、
    　前記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、前記第２磁性体層の厚み方向の透磁率よりも高く、
    　前記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、前記第１磁性体層の主面方向の透磁率よりも高い、パッケージ基板。
  2. 　前記第２磁性粒子は、前記第２磁性体層の主面方向での寸法が前記第２磁性体層の厚み方向での寸法よりも大きい扁平形状を有する、請求項１に記載のパッケージ基板。
  3. 　前記第２磁性体層の厚み方向の透磁率に対する前記第２磁性体層の主面方向の透磁率の比が４以上である、請求項１又は２に記載のパッケージ基板。
  4. 　前記第１磁性体層の主面方向の透磁率が１０以上、２５以下である、請求項３に記載のパッケージ基板。
  5. 　前記第１配線の幅に対する前記第１配線の厚みの比が０．２以上であり、
    　前記第２配線の幅に対する前記第２配線の厚みの比が０．２以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載のパッケージ基板。
  6. 　前記第２磁性体層は、前記第１磁性体層の両方の主面にそれぞれ設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載のパッケージ基板。
  7. 　第１磁性粒子及び第１樹脂を含む第１磁性体層と、前記第１磁性体層の少なくとも一方の主面に設けられ、第２磁性粒子及び第２樹脂を含む第２磁性体層と、を含む磁性体部と、
    　前記第１磁性体層の内部に設けられ、インダクタとして機能するインダクタ配線と、
    　前記磁性体部の外表面に設けられ、前記インダクタ配線と電気的に接続されている外部電極と、を備え、
    　前記インダクタ配線は、前記第１磁性体層の主面に沿った同一平面上に隣り合って配置される第１配線及び第２配線を含み、
    　前記第１配線及び前記第２配線は磁気的に結合され、
    　前記第２磁性体層は、前記第１配線及び前記第２配線と厚み方向に重なるように、前記第１配線及び前記第２配線にまたがって配置され、
    　前記第２磁性体層は、主面方向の透磁率が厚み方向の透磁率と異なる異方性の透磁率を有し、
    　前記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、前記第２磁性体層の厚み方向の透磁率よりも高く、
    　前記第２磁性体層の主面方向の透磁率が、前記第１磁性体層の主面方向の透磁率よりも高い、インダクタ部品。
  8. 　前記第２磁性粒子は、前記第２磁性体層の主面方向での寸法が前記第２磁性体層の厚み方向での寸法よりも大きい扁平形状を有する、請求項７に記載のインダクタ部品。
  9. 　前記第２磁性体層の厚み方向の透磁率に対する前記第２磁性体層の主面方向の透磁率の比が４以上である、請求項７又は８に記載のインダクタ部品。
  10. 　前記第１磁性体層の主面方向の透磁率が１０以上、２５以下である、請求項９に記載のインダクタ部品。
  11. 　前記第１配線の幅に対する前記第１配線の厚みの比が０．２以上であり、
    　前記第２配線の幅に対する前記第２配線の厚みの比が０．２以上である、請求項７～１０のいずれか１項に記載のインダクタ部品。
  12. 　前記第２磁性体層は、前記第１磁性体層の両方の主面にそれぞれ設けられている、請求項７～１１のいずれか１項に記載のインダクタ部品。
PCT/JP2023/004746 2022-02-15 2023-02-13 パッケージ基板及びインダクタ部品 WO2023157796A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022021422 2022-02-15
JP2022-021422 2022-02-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023157796A1 true WO2023157796A1 (ja) 2023-08-24

Family

ID=87578204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/004746 WO2023157796A1 (ja) 2022-02-15 2023-02-13 パッケージ基板及びインダクタ部品

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023157796A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019125689A (ja) * 2018-01-16 2019-07-25 株式会社村田製作所 コイル部品
JP2020161645A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 国立大学法人信州大学 電子部品
JP2020170822A (ja) * 2019-04-05 2020-10-15 株式会社トーキン リアクトル及び昇圧回路
JP2021028928A (ja) * 2019-08-09 2021-02-25 日東電工株式会社 インダクタ
JP2021057482A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社村田製作所 コイル部品
JP2021163901A (ja) * 2020-04-01 2021-10-11 株式会社トーキン 磁気コア及びコイル部品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019125689A (ja) * 2018-01-16 2019-07-25 株式会社村田製作所 コイル部品
JP2020161645A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 国立大学法人信州大学 電子部品
JP2020170822A (ja) * 2019-04-05 2020-10-15 株式会社トーキン リアクトル及び昇圧回路
JP2021028928A (ja) * 2019-08-09 2021-02-25 日東電工株式会社 インダクタ
JP2021057482A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社村田製作所 コイル部品
JP2021163901A (ja) * 2020-04-01 2021-10-11 株式会社トーキン 磁気コア及びコイル部品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108417340B (zh) 多层种子图案电感器、其制造方法和具有其的板
US11562848B2 (en) Coil electronic component and method of manufacturing same
US20200194158A1 (en) Multilayer seed pattern inductor and manufacturing method thereof
TWI694584B (zh) 半導體複合裝置及用於其之封裝基板
KR101659216B1 (ko) 코일 전자부품 및 그 제조방법
US11562851B2 (en) Electronic component, and method of manufacturing thereof
US8018311B2 (en) Microminiature power converter
US11107616B2 (en) Coil component
JP7384251B2 (ja) モジュール
WO2023157796A1 (ja) パッケージ基板及びインダクタ部品
JP7396324B2 (ja) パッケージ基板
US11145457B2 (en) Coil component and method for manufacturing the same
JP7464029B2 (ja) インダクタ部品
JP2003297702A (ja) 固体電解コンデンサ及びその製造方法
TW202405840A (zh) 固體電解電容器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23756321

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1