JP5932916B2 - インダクター及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インダクター及びその製造方法に関する。
インダクターは、抵抗及びキャパシターとともに電子回路をなす重要な受動素子の一つであり、低雑音増幅器、ミキサー、電圧制御発振器、及びマッチングコイル（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｃｏｉｌ）などの様々なシステム及び部品に用いられる。
このようなインダクターは、その構造に応じて、巻線型インダクター、積層型インダクター、及び薄膜型インダクターなどに分類することができる。
巻線型インダクターは、フェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）コアなどにコイルを巻回して形成することができる。
上記巻線型インダクターは、コイルの間に浮遊容量が発生し得るため、高容量のインダクタンスを得るためには、コイルの巻線数を増加させなければならない。しかし、コイルの巻線数が増加すると、高周波特性が劣化するという問題点があった。
積層型インダクターは、複数のセラミックシートを積層して形成することができる。
上記積層型インダクターは、それぞれのセラミックシート上にコイル形態の金属パターンが形成されており、この金属パターンが、上記それぞれのセラミックシートに備えられた複数の導電性ビアを介して順に接続されて、全体的に一つの電気的連結構造を有する。
また、上記積層型インダクターは、上記のような構造により、大量生産に適するだけでなく、上記巻線型インダクターに比べ優れた高周波特性を有する。
しかし、上記積層型インダクターは、金属パターンを構成する材料の飽和磁化値が低く、小型に製作される場合、金属パターンの積層数に限界がある。そのため、ＤＣ重畳特性が低下して、十分な電流が得られなくなるという問題点があった。
薄膜型インダクターは、コイル支持層上に薄膜の導電コイルを形成して製作することができる。
上記薄膜型インダクターは、上記積層型インダクターに比べ高い飽和磁化値を有する材料を用いることができるだけでなく、小型に製作される場合にも高さに限界がほとんどなく、内部回路パターンを容易に形成することができる。そのため、近年、上記薄膜型インダクターに対する研究が活発に行われている。
特に、スマートフォンやタブレットＰＣなどの携帯機器の高性能化に伴い、ディスプレイ画面が大型化してＡＰＵの速度が速くなっており、デュアルコアまたはクワッドコアが用いられるなど、電力消費が増加している。したがって、ＤＣ-ＤＣコンバーター（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）やノイズフィルター（ｎｏｉｓｅ ｆｉｌｔｅｒ）などに主に用いられる薄膜型インダクターにおいても、高インダクタンス及び低直流抵抗の実現が要求されている。
尚、ＩＴ技術の発展に伴い、各種電子装置の小型化及び薄膜化が加速化しているため、このような電子装置に用いられる薄膜型インダクターにおいても、小型化及び薄膜化が要求されている。
当技術分野では、コイルのパッド部を小型化し、且つビア電極用ホールのサイズを減少させて、コイル内側に形成されたコアの面積を大きくすることで、インダクターの性能を向上させることができる新しい方法が要求されてきた。
本発明の一実施形態によると、樹脂層、及び上記樹脂層の両面に、上記樹脂層に比べて厚く形成された第１及び第２金属層を有する支持体と、上記第１及び第２金属層に形成され、互いに向かい合う一端部に、他の部分より拡張されて形成された第１及び第２パッド部を有する第１及び第２コイルと、上記第１及び第２コイルのパッド部を連結するように、上記支持体に、上下に貫通されて形成されたビア電極と、上記第１及び第２コイルが埋め込こまれた本体と、を含み、上記第１及び第２金属層は、上記第１及び第２パッド部と対応する位置に第１及び第２溝部を有する、インダクターが提供される。
本発明の一実施形態におけるインダクターは、上記第１及び第２コイルの引き出し部と連結されるように、上記本体に形成された第１及び第２外部電極をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態における上記第１及び第２コイルは、螺旋状であることができる。
本発明の一実施形態におけるインダクターは、上記支持体の両面に、上記第１及び第２コイルを覆うように形成された絶縁膜をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態におけるインダクターは、上記第１及び第２コイル上に形成された第１及び第２めっき層をさらに含むことができる。
本発明の他の実施形態によると、樹脂層の両面に、上記樹脂層に比べて厚く第１及び第２金属層を積層して支持体を形成する段階と、上記第１及び第２金属層が互いに向かい合う位置に、第１及び第２溝部をそれぞれ形成する段階と、上記第１及び第２溝部が形成された位置に、上記支持体を貫通するようにビア電極を形成する段階と、上記第１及び第２溝部に充填されて形成され、且つ他の部分より拡張されて形成されて、上記ビア電極の露出された両端部とそれぞれ接続される第１及び第２パッド部を一端部に有するように、上記第１及び第２金属層に第１及び第２コイルをそれぞれ形成する段階と、上記第１及び第２コイルが埋め込まれるように本体を形成する段階と、を含むインダクターの製造方法が提供される。
本発明の他の実施形態におけるインダクターの製造方法は、上記本体に、上記第１及び第２コイルの引き出し部と連結されるように第１及び第２外部電極を形成する段階をさらに含むことができる。
本発明の他の実施形態におけるインダクターの製造方法は、上記第１及び第２金属層に上記第１及び第２コイルを形成した後に、上記第１及び第２コイルの周りを絶縁性材料で覆って絶縁膜を形成する段階をさらに含むことができる。
本発明の他の実施形態におけるインダクターの製造方法は、上記第１及び第２金属層に上記第１及び第２コイルを形成した後に、上記第１及び第２コイルをめっき処理する段階をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、コイルのパッド部を小型化し、且つビア電極用ホールのサイズを減少させて、コイル内側に形成されたコアの面積を大きくすることで、インダクターの性能を向上させることができる。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
インダクター
図１は本発明の一実施形態によるインダクターの幅-厚さ方向の断面を概略的に図示した断面図であり、図２は本発明の一実施形態によるインダクターの支持体及び第１コイルを図示した平面図であり、図３は図１のＡ部分を拡大して図示した断面図である。
図１は本発明の一実施形態によるインダクターの幅-厚さ方向の断面を概略的に図示した断面図であり、図２は本発明の一実施形態によるインダクターの支持体及び第１コイルを図示した平面図であり、図３は図１のＡ部分を拡大して図示した断面図である。
図１から図３を参照すると、本実施形態によるインダクター１０は、支持体４０と、第１及び第２コイル２０、３０と、ビア電極６０と、本体１１と、を含む。
本体１１は、略直方体であってもよく、第１及び第２コイル２０、３０の引き出し部２２、３２を除いた構成要素が内部に埋め込まれるように形成されることができる。
本体１１の一側面には第１及び第２外部電極５１、５２が形成されており、第１及び第２外部電極５１、５２は、第１及び第２コイル２０、３０の第１及び第２引き出し部２２、３２の露出された部分とそれぞれ接続されることができる。
また、第１及び第２外部電極５１、５２は、電気伝導性を付与することができる金属、例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム、及びこれらの合金からなる群から選択される一つ以上の金属を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
この際、第１及び第２外部電極５１、５２の表面には、必要に応じて、ニッケルめっき層（不図示）またはスズめっき層（不図示）の少なくとも一つまたは二つが順に形成されることができる。
支持体４０は、樹脂層４１と、樹脂層４１の両面に形成された第１及び第２金属層４２、４３と、を含む。
樹脂層４１は、例えば、ＢＴ樹脂や感光性ポリマーなどの絶縁材料からなる基板で構成されることができるが、本発明はこれに限定されない。
上記基板としては、ガラス基板、セラミック基板、半導体基板、または樹脂基板など、例えば、ＦＲ４基板またはポリイミド基板などを用いることができるが、本発明はこれに限定されない。
第１及び第２金属層４２、４３は、銅などの金属物質からなることができるが、本発明はこれに限定されない。また、第１及び第２金属層４２、４３は、後述する第１及び第２コイル２０、３０の第１及び第２パッド部と対応する位置に、上下に向かい合うように形成された第１及び第２溝部４２ａ、４３ａを有する。
第１及び第２コイル２０、３０は、支持体４０の第１及び第２金属層４２、４３上に電気めっき法やスクリーン印刷法などの様々な方法により形成されることができる。
この第１及び第２コイル２０、３０は、略螺旋状の構造を有することが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、四角形、五角形、六角形などの多角形、円形、楕円形などの形状であってもよく、必要に応じて、不規則な形状であってもよい。
但し、本実施形態のように、本体１１が直方体である場合には、第１及び第２コイル２０、３０が螺旋状であることが、第１及び第２コイル２０、３０の面積が最小化されて誘導される磁場の強度を最大化させるのに好ましい。
第１及び第２コイル２０、３０は、支持体４０の両面に螺旋状に形成された第１及び第２本体部２１、３１と、第１及び第２本体部２１、３１の一端から本体１１の一側面を介して引き出されて第１及び第２外部電極５１、５２とそれぞれ電気的に接続された第１及び第２引き出し部２２、３２と、第１及び第２本体部２１、３１の他端に他の部分より拡張されて形成された第１及び第２パッド部２３、３３と、を含む。
第１及び第２パッド部２３、３３は、支持体４０の第１及び第２金属層４２、４３の溝部４２ａ、４３ａにそれぞれ形成され、支持体４０を挟んで互いに向かい合うように配置される。また、第１及び第２パッド部２３、３３は、四角形、楕円形など、必要に応じて様々な形状を有することができる。
また、第１及び第２コイル２０、３０は、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム、及びこれらの合金からなる群から選択される一つ以上の金属を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
また、必要に応じて、第１及び第２コイル２０、３０の表面にめっき層７１、７２がさらに形成されることができる。図面符号７１ａ及び７２ａは、めっき処理時に、第１及び第２金属層４２、４３の第１及び第２溝部４２ａ、４３ａによりめっき層７１、７２の表面に形成される溝部を意味する。
ビア電極６０は、第１及び第２金属層４２、４３の第１及び第２溝部４２ａ、４３ａと対応する位置に、支持体４０の樹脂層４１及び第１及び第２金属層４２、４３を上下に貫通する貫通孔を形成した後、上記貫通孔に導電性ペーストを充填するなどの方法で形成されることができる。
この際、ビア電極６０の上下に露出された両端部は、第１及び第２コイル２０、３０の第１及び第２パッド部２３、３３とそれぞれ接続されて電気的に連結される。
また、ビア電極６０を構成する導電性ペーストは、上述の第１及び第２コイル２０、３０と類似して、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム、及びこれらの合金からなる群から選択される一つ以上の金属を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
一方、本体１１と第１及び第２コイル２０、３０との絶縁のために、支持体４０の両面、より詳細には、第１及び第２金属層４２、４３に、第１及び第２コイル２０、３０を覆うように絶縁膜５５がそれぞれ形成されることができる。
絶縁膜５５は、絶縁特性を有する材料からなることができる。例えば、フィラー（ｆｉｌｌｅｒ）やポリマー、アクリレート（ａｃｒｙｌａｔｅ）、エポキシなどを用いることができるが、本発明はこれに限定されない。
薄膜型インダクターの性能（Ｌｓ）を向上させるためには、コイル内側に形成される部分であるコアの面積を大きくしなければならない。そのためには、ビア電極及びビア電極のホールを形成するためのコイルのパッド部が相対的に小さくならなければならない。
上記のようにビア電極用ホールのサイズを減少させるためには、コアの厚さを減少させることが有利である。しかし、従来は、そのために支持体の厚さを減少させると、ビア電極のホールを穿孔する過程で支持体が破損する問題が発生した。
しかし、本実施形態によれば、ビアホールが形成される部分をエッチングして溝部に形成することで、コイルのパッド部を小型化し、且つビアホールのサイズを減少させて、コイル内側に形成されたコアの面積を大きくすることができるため、インダクターの性能を向上させることができる。
また、上記のようにビアホールが小さくなることにより、アラインメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）によってコイルのパッド部の外側にビアホールが形成されるオープン不良の発生も低減させることができる。
インダクターの製造方法
図４ａから図４ｉは本発明の一実施形態によるインダクターの支持体、コイル、及びビア電極を形成する過程を順に示した断面図である。
図４ａから図４ｉは本発明の一実施形態によるインダクターの支持体、コイル、及びビア電極を形成する過程を順に示した断面図である。
以下、図４ａから図４ｅを参照して、本発明の一実施形態によるインダクターの製造方法を説明する。
図４ａを参照すると、先ず、樹脂層４１の両面に第１及び第２金属層４２、４３を積層して支持体４０を形成する。
この際、樹脂層４１は、例えば、ＢＴ樹脂や感光性ポリマーなどの絶縁材料からなる基板で構成することができるが、本発明はこれに限定されない。また、第１及び第２金属層４２、４３は、銅などの金属物質からなることができるが、本発明はこれに限定されない。
次に、図４ｂ及び図４ｃを参照すると、第１及び第２金属層４２、４３の表面に、溝部を形成する部分を除いて、ＰＲ（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔ）８１、８２を付着する。その後、ＰＲ８１、８２をエッチングマスクとして、エッチング液を用いて露光しエッチングする。
その後、エッチングされた第１及び第２金属層４２、４３の表面を均一にするストリッピングなどの工程を行って、上下に互いに向かい合う位置に第１及び第２溝部４２ａ、４３ａを形成する。
次に、図４ｄを参照すると、第１及び第２溝部４２ａ、４３ａが形成された位置に、レーザーまたは打ち抜き機などを用いて支持体４０の樹脂層４１及び第１及び第２金属層４２、４３を貫通するようにホールを形成し、このホールに導電性ペーストを充填してビア電極６０を形成する。
次に、第１及び第２金属層４２、４３上に電気めっき法やスクリーン印刷法などの様々な方法により、第１及び第２コイル２０、３０をそれぞれ螺旋状に形成する。
図４ｅから図４ｈを参照すると、先ず、第１及び第２金属層４２、４３上に導電層２１０、２２０をそれぞれ形成し、その上に、コイルが形成されない部分に螺旋状のＰＲ９１、９２を形成する。その後、ＰＲ９１、９２をエッチングマスクとして、エッチング液を用いてエッチングする。
その後、エッチングされた導電層２１０、２２０の表面を均一にするストリッピングなどの工程を行って、第１及び第２コイル２０、３０をそれぞれ螺旋状に形成することができる。
この際、第１及び第２金属層４２、４３の第１及び第２溝部４２ａ、４３ａに充填されて形成された導電層２１０、２２０は、第１及び第２パッド部２３、３３となる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１０ インダクター
１１ 本体
２０、３０ 第１及び第２コイル
２１、３１ 第１及び第２本体部
２２、３２ 第１及び第２引き出し部
２３、３３ 第１及び第２パッド部
４０ 支持体
４１ 樹脂層
４２、４３ 第１及び第２金属層
４２ａ、４３ａ 第１及び第２溝部
５１、５２ 第１及び第２外部電極
５５ 絶縁膜
６０ ビア電極
７１、７２ 第１及び第２めっき層
２１０、２２０ 導電層
１１ 本体
２０、３０ 第１及び第２コイル
２１、３１ 第１及び第２本体部
２２、３２ 第１及び第２引き出し部
２３、３３ 第１及び第２パッド部
４０ 支持体
４１ 樹脂層
４２、４３ 第１及び第２金属層
４２ａ、４３ａ 第１及び第２溝部
５１、５２ 第１及び第２外部電極
５５ 絶縁膜
６０ ビア電極
７１、７２ 第１及び第２めっき層
２１０、２２０ 導電層
Claims (10)
- 樹脂層、及び前記樹脂層の両面に、前記樹脂層に比べて厚く形成された第１及び第２金属層を有する支持体と、
前記第１及び第２金属層に形成され、互いに向かい合う一端部に、他の部分より拡張されて形成された第１及び第２パッド部を有する第１及び第２コイルと、
前記第１及び第２コイルのパッド部を連結するように、前記支持体に上下に貫通されて形成されたビア電極と、
前記第１及び第２コイルが埋め込まれた本体と、を含み、
前記第１及び第２金属層は、前記第１及び第２パッド部と対応する位置に第１及び第２溝部を有することを特徴とするインダクター。 - 前記第１及び第２コイルの引き出し部と連結されるように前記本体に形成された第１及び第２外部電極をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のインダクター。
- 前記第１及び第２コイルは螺旋状であることを特徴とする、請求項１に記載のインダクター。
- 前記支持体の両面に、前記第１及び第２コイルを覆うように形成された絶縁膜をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のインダクター。
- 前記第１及び第２コイル上に形成された第１及び第２めっき層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のインダクター。
- 樹脂層の両面に、前記樹脂層に比べて厚く第１及び第２金属層を積層して支持体を形成する段階と、
前記第１及び第２金属層が互いに向かい合う位置に、第１及び第２溝部をそれぞれ形成する段階と、
前記第１及び第２溝部が形成された位置に、前記支持体を貫通するようにビア電極を形成する段階と、
前記第１及び第２溝部に充填されて形成され、且つ他の部分より拡張されて形成されて、前記ビア電極の露出された両端部とそれぞれ接続される第１及び第２パッド部を一端部に有するように、前記第１及び第２金属層に第１及び第２コイルをそれぞれ形成する段階と、
前記第１及び第２コイルが埋め込まれるように本体を形成する段階と、を含むインダクターの製造方法。 - 前記本体に、前記第１及び第２コイルの引き出し部と連結されるように第１及び第２外部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のインダクターの製造方法。
- 前記第１及び第２コイルは螺旋状であることを特徴とする、請求項６に記載のインダクターの製造方法。
- 前記第１及び第２金属層に前記第１及び第２コイルを形成した後に、前記第１及び第２コイルの周りを絶縁性材料で覆って絶縁膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のインダクターの製造方法。
- 前記第１及び第２金属層に前記第１及び第２コイルを形成した後に、前記第１及び第２コイルをめっき処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のインダクターの製造方法。
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