インダクタンス素子及びその製造方法、並びに配線基板
【課題】 小型で、Ｑ値が高く、製造歩留まり良く低コストで製造でき、長期的信頼性も高いインダクタンス素子及びその製造方法、並びにこのインダクタンス素子を内蔵する配線基板を提供すること。
【解決手段】 導体層５１が形成された絶縁基材１、別途焼結されたリング状磁性体４とその内側の絶縁基材５が配置された絶縁基材２、そして導体層５３が形成された絶縁基材３を、加熱下でプレス加工して一体化させる。次に、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と絶縁基材と導体層５３とを貫通する２列の貫通孔を形成し、これらの貫通孔に導電材料を配して、接続用導体６および７を形成する。次に、導体層５１および５３をパターニングして、導体パターン８および９を形成する。この際、導体パターン８および９は、接続用導体６および７とともにリング状磁性体４をトロイダルコイル状に取り巻く形状に加工する。
【解決手段】 導体層５１が形成された絶縁基材１、別途焼結されたリング状磁性体４とその内側の絶縁基材５が配置された絶縁基材２、そして導体層５３が形成された絶縁基材３を、加熱下でプレス加工して一体化させる。次に、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と絶縁基材と導体層５３とを貫通する２列の貫通孔を形成し、これらの貫通孔に導電材料を配して、接続用導体６および７を形成する。次に、導体層５１および５３をパターニングして、導体パターン８および９を形成する。この際、導体パターン８および９は、接続用導体６および７とともにリング状磁性体４をトロイダルコイル状に取り巻く形状に加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンス素子及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは、配線基板に内蔵可能な小型で高性能なインダクタンス素子及びその製造方法、並びに配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や通信機能を備えたゲーム機など、無線通信機能を備えた携帯電子機器の開発が盛んに行われている。このような無線通信端末などを構成する増幅器やＶＣＯ（電圧制御発振器）などの高周波アナログ回路は、位相雑音などのＳ／Ｎ比、入出力特性の線形性、消費電力などの性能指標を表す品質係数値（Ｑ値）やインダクタンス値（Ｌ値）の高いインダクタを必要とする。携帯電子機器などの電子機器の小型高密度化が進む中で、Ｑ値やＬ値の高いインダクタ素子の小型化が課題となっている。なお、Ｑ値は次式
Ｑ ＝ ２πｆＬ／Ｒ
で与えられ、式中、ｆは信号周波数を表し、Ｒはインダクタ素子の内部抵抗を表す。
【０００３】
また、携帯電話、ハードディスク装置、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の電源回路には、交流を直流に変換して供給するＡＣ／ＤＣコンバータや直流電圧を変換して供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどが必須であり、これらにはトランスやインダクタなどのコイル部品が複数使用される。これらコイル部品においては大きなインダクタンスを得るために、また、トランスにおいては、１次側巻線と２次側巻線との間の良好な磁気結合を得るために磁性体製のコアが用いられている。
【０００４】
従来、電子装置に使用されるチョークコイルやトランスなどのインダクタンス素子には、フェライトコアや鉄心などの磁路部材に導電線をコイル状に巻装して製造される巻き線型インダクタンス素子（例えば、特許第３０３４９８５号公報参照。）が用いられている。巻線型によれば、磁芯の材料や形状や大きさ、導電線の材料、長さ、断面積および巻数などを適当に選ぶことにより、Ｑ値やＬ値の高いインダクタを比較的容易に形成することができる。しかし、巻き線型インダクタンス素子は、巻き線機などを用いて導電線を磁芯に巻き付ける作業が困難になるため、小型のインダクタンス素子を安価に製造することは難しい。
【０００５】
一方、後述の特許文献１には、磁性層、例えば酸化鉄（II）ＦｅＯ系フェライト磁性体層と導体層とを交互に積層した積層型インダクタ、および磁性層の上下に導体層を折れ線状に配置してヘリカル型の導体パターンを形成した平面型インダクタが提案されている。これらのインダクタでは巻き線作業が不要であるから、小形のインダクタを安価に製造することができる。
【０００６】
しかし、これらのインダクタでは、磁性層の焼結と導体層の焼成を同時に行うため、磁性層材料が、低温で焼結が可能なフェライト系磁性体、例えばＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトに限られているのが現状であり、磁束密度等の磁気特性の優れた他のフェライト系磁性体、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトなどを用いることができないため、Ｑ値の高いインダクタが得られないという問題がある。
【０００７】
さらに、これらのインダクタは、最も磁束密度の高いコイルの中央部の磁束がそのまま外部に開放される開磁路構造になっている。そのため、インダクタの外部に磁束が漏洩してしまい、これが外部の回路と干渉してノイズを発生させたり、外部の導体において渦電流損を引き起こしたりして、高いＱ値やＬ値を得ることができない。
【０００８】
後述の特許文献２には、プリプレグ数枚分に連続して形成した孔に磁性セラミックコアを埋め込み、その周囲のプリプレグ数枚分に形成した導体パターンを、ビアホールに形成した接続用導体によって接続し、ヘリカル型のコイルを形成した積層型インダクタが提案されている。この積層型インダクタも開磁路構造となっているため、高いＱ値やＬ値を得ようとすればコイルの巻数を多くする必要があるが、巻数を増やそうとすると積層数が多くなり、小型化の要求に反することになる。また、製造プロセスが増えて煩雑となり、製造コストが高くなるという問題もある。
【０００９】
後述の特許文献３には、磁性材料粉末と樹脂とを混合した複合材料層に２列のスルーホールを形成し、スルーホールに埋め込まれた導体と、複合材料層の上面および下面において、異なる列のスルーホール間を連絡するように形成された各導体パターンによってヘリカル型のコイルを形成したインダクタンス素子が提案されている。このインダクタンス素子では特許文献２のインダクタに比べて積層数を増加させやすいという利点があるものの、複合材料層が磁性層であるとともに、コイルを形成する基材を兼ねているため、磁性材料粉末を焼結して性能を向上させることができないという問題点がある。また、示されているインダクタンス素子は開磁路構造であるため、外部回路との干渉が起こる、あるいは高いＱ値やＬ値が得られないなど、上述した問題点がある。
【００１０】
また、平面的な基板の上に櫛折れ型あるいはスパイラル型などの導体パターンを形成することによってコイルを形成する平面型インダクタンス素子もあるが、これも積層型と同様に開磁路構造となっており、インダクタンス素子の外部に磁束が漏洩してしまうため、高いＱ値を得ることができないという問題がある。
【００１１】
これらに対し、後述の特許文献４には、上層に形成された第１の導電体と、下層に形成された第２の導電体とが、磁性材料が堆積または塗布された中間層に形成された第３の導電体によってトロイダルコイル状に接続されて形成された、閉磁路構造のインダクタンス素子が提案されている。
【００１２】
図１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子１００の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。なお、断面図（ｂ）は、図１（ａ）に１０ｂ−１０ｂ線で示した位置における断面図である。
【００１３】
インダクタンス素子１００では、半導体基板１０５の上に絶縁膜１０４、下部配線層１０３、中間層１０２および上部配線層１０１が順次積層されている。そして中間層１０２には、積層面に対して平行な方向にリング状の磁性路１０６が形成されている。磁性路１０６は、トロイダルコイルによって形成される磁束の中心軸の位置に形成されるのが好ましい。
【００１４】
上部配線層１０１には、第１の導電体である複数の導体パターン１１１〜１１９が形成されている。このうち、導体パターン１１１〜１１８はトロイダルコイル（環状ソレノイド）の一部分を構成し、導体パターン１１８の一部と導体パターン１１９は引き出し配線である。下部配線層１０３には、第２の導電体である複数の導体パターン１２１〜１２８が形成されていて、これらはトロイダルコイルの一部分を構成する。中間層１０２には、第３の導電体である複数のコンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８が形成されていて、これらはトロイダルコイルの残りの部分を構成する。これらの導電体によってリング状の磁性路１０６に巻き付けられたトロイダルコイルが形成される仕組みは、下記の通りである。
【００１５】
一方の端部で端子電極に接続する引き出し線である上部配線層１０１の上の導体パターン１１９は、他方の端部でコンタクト部１３１に接続される。コンタクト部１３１は下部配線層１０３上の導体パターン１２１の一方の端部に接続され、導体パターン１２１は他方の端部でコンタクト部１４１に接続される。コンタクト部１４１は上部配線層１０１上の導体パターン１１１の一方の端部に接続され、導体パターン１１１は他方の端部でコンタクト部１３２に接続される。コンタクト部１３２は下部配線層１０３上の導体パターン１２２の一方の端部に接続される。以下同様にして、結局、下部配線層１０３上の導体パターン１２１〜１２８と上部配線層１０１上の導体パターン１１１〜１１８とが、コンタクト部１４１〜１４８と１３１〜１３８とを通じて螺旋状に接続され、磁性路１０６に巻き付けられたトロイダルコイルが多層基板内に形成される。このトロイダルコイルは導体パターン１１８と１１９から引き出されて他の電子部品などに接続される。
【００１６】
インダクタンス素子１００は、下記のようにして作製される。
【００１７】
まず、半導体基板１０５の上に、ＣＶＤ法（化学気相成長法）などによって酸化シリコンなどからなる絶縁膜１０４を形成する。次に、絶縁膜１０４の上に蒸着法やメッキ法などによって導体層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、導体パターン１２１〜１２８を形成する。次に、メサ状に残された導体パターン１２１〜１２８の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積させ、エッチバックまたはＣＭＰ（化学的機械研磨法）などによって導体パターン１２１〜１２８より上部の絶縁材料を除去し、下部配線層１０３を形成する。
【００１８】
次に、下部配線層１０３の上に蒸着法やメッキ法などによって導体層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８を形成する。次に、メサ状に残されたコンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積させ、エッチバックまたはＣＭＰなどによってコンタクト部より上部の絶縁材料を除去し、中間層１０２を形成する。
【００１９】
また、コンタクト部を下記のように形成してもよい。すなわち、メサ状に残された導体パターン１１１〜１１９の上に中間層１０２を形成し得る厚さの絶縁材料を堆積させ、フォトリソグラフィとエッチングによって絶縁材料を選択的に除去して、コンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８を形成する領域に凹部を形成する。その後、この凹部に導電材を堆積させ、コンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８の厚さよりも厚く堆積された導電材をエッチバックまたはＣＭＰなどによって除去する。
【００２０】
次に、フォトリソグラフィとエッチングによって磁性路１０６を形成する領域の中間層１０２に凹部を形成した後、この凹部および中間層１０２の上にフェライトなどから成る磁性材料を堆積させた後、磁性路１０６の膜厚よりも厚く堆積された磁性材料をエッチバックまたはＣＭＰなどによって除去し、磁性路１０６を形成する。
【００２１】
また、磁性路１０６は、中間層１０２の表面または裏面もしくは両面に磁性材料を塗布することによって形成することもできる。具体的には、下部配線層１０３の積層が終わった時点で、その下部配線層１０３の表面上の磁性路１０６を形成する領域に磁性材料を塗布する。また、中間層１０２の積層が終わった時点で、その中間層１０２の表面上の磁性路１０６を形成する領域に磁性材料を塗布する。
【００２２】
なお、上記のコンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８を形成する工程と、磁性路１０６を形成する工程とは、順序を逆にしてもよい。
【００２３】
次に、中間層１０２の上に蒸着法やメッキ法などによって導電部材層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、導体パターン１１１〜１１９を形成する。次に、メサ状に残された導体パターン１１１〜１１９の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積し、エッチバックまたはＣＭＰなどによって導体パターン１１１〜１１９より上部の絶縁材料を除去し、上部配線層１０１を形成する。
【００２４】
このようにして形成されるインダクタンス素子１００によれば、閉磁路が形成されるためインダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００２５】
しかしながら、インダクタンス素子１００では、下部配線層１０３、中間層１０２および上部配線層１０１が積層して形成され、これら各配線層１０１〜１０３に、それぞれ、導体パターン１２１〜１２８、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８と磁性路１０６、そして導体パターン１１１〜１１９が作り込まれている。
【００２６】
このため、上述したように、インダクタンス素子１００の作製工程では、配線層１０１〜１０３を形成する工程、コイルを構成する導体パターンとコンタクト部とを形成する工程、および磁性路１０６を形成する工程が分かち難く混在して行われる。このため、インダクタンス素子１００を構成する各部材を形成する材料や方法が大きく制限される。例えば、磁性路１０６として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、配線層１０１〜１０３として予め成形された絶縁基板を用いたりすることができない。この結果、各構成部材を一連の工程の中で１つずつ素材から形成するので、作製工程が煩雑になり、生産性が低くなる。
【００２７】
、
また、各構成部材が、この構成部材に対応する素材層を下地層の上に積み重ね、この素材層をパターニングするという方法で形成されるため、層と層との接合強度を確保できるかという問題が生じる。特に、導体パターン１２１〜１２８と上記コンタクト部との接合部、あるいは上記コンタクト部と導体パターン１１１〜１１９との接合部は、接合面積が小さいので、温度変化や形成時の歪みなどによって配線層１０１〜１０３が変形し、接合部にずれ応力が加わると、接合部が剥離する可能性がある。各導体パターンとコンタクト部とは単に面と面で接触しているにすぎないので、接合部の剥離は直ちにトロイダルコイルの断線につながる。このように、インダクタンス素子１００には、接合部の剥離によって製造歩留まりや長期的信頼性が低下するという懸念が存在する。
【００２８】
【特許文献１】特開昭５５−９１１０３号公報（第１及び２頁、図１−１３）
【特許文献２】特許第３４３６５２５号公報（第４及び５頁、図３−５）
【特許文献３】特開２００３−１９７４２６号公報（第３及び４頁、図１及び２）
【特許文献４】特開２００２−２８９４３６号公報（第５、６、８及び９頁、図１−５及び１０−１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型で、Ｑ値が高く、製造歩留まり良く低コストで製造でき、長期的信頼性も高いインダクタンス素子及びその製造方法、並びにこのインダクタンス素子を内蔵する配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
即ち、本発明は、閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であって、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている、
インダクタンス素子に係わり、また、このインダクタンス素子の製造方法であって、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層を貫通する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する、インダクタンス素子の製造方法に係わるものである。
【００３１】
また、前記インダクタンス素子が絶縁基板に内蔵されている、配線基板に係わるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のインダクタンス素子によれば、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている
ので、前記接続用導体は前記各導体パターンを貫通し、側面で前記各導体パターンとの接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなるとともに、前記基材の面方向におけるずれ応力は、前記接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、前記ずれ応力が加わっても前記接合面の剥離が起こりにくくなる。また、仮に前記接合面の剥離が起こったとしても、前記接続用導体が前記各導体パターンに形成された貫通孔から抜け出さない限り、前記接続用導体と前記各導体パターンとの電気的接触は維持され、前記コイル導体が導通不能になる可能性は低い。このため、前記インダクタンス素子は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００３３】
上記の他には、前記インダクタンス素子は、閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であればよいので、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、インダクタンス素子の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きい。例えば、前記磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、前記基材として予め成形された絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最少の工程で前記インダクタンス素子を形成できるので、生産性が向上する。また、巻き線工程が不要であるので、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型化と低コスト化が容易である。また、前記閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００３４】
本発明のインダクタンス素子の製造方法によれば、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層との少なくとも一方を貫通し他方の内部に達する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する。この製造方法において、前記第１の導体層が形成された前記第１の基材と、前記磁性体が配された前記第２の基材と、前記第２の導体層が形成された前記第３の基材とを一体化した前記基材において、前記貫通孔を形成する点がとりわけ重要である。この結果、簡易な工程で、生産性よく、前記各導体パターンを貫通する前記接続用導体を有する前記インダクタンス素子を製造することができる。
【００３５】
また、本発明の配線基板によれば、前記インダクタンス素子が絶縁基板に内蔵されているので、より実装に適した形態で前記インダクタンス素子を提供することができ、前記絶縁基板上に他の電子部品を装着することで、高周波アナログ回路などを容易に形成することができる。また、前記配線基板は、配線基板内層に前記インダクタンス素子が埋設されていることから、前記配線基板の表面と裏面に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型化と低コスト化に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明のインダクタンス素子及びその製造方法において、前記磁性体は特に限定されるものではなく、何でも用いることができるが、予め焼結によって成型された磁性体が性能およびコストの面で好ましい。前記磁性体の高周波特性などの磁気特性は、適当な温度で焼結することによって向上する。その温度は１０００℃近く、またはそれ以上にもなるので、他の材料の耐熱温度をこえてしまう。従って、フェライトなどからなる前記磁性体は予め単独で焼結しておくのがよい。
【００３７】
磁性体の性能を左右する透磁率は、磁性体を形成する磁性体粒子が高密度になるほど高くなる。このため、フェライトなどの酸化物磁性体において、高透磁率磁性体を得るには、磁性体の粉体を成型金型に充填し高温をかけ密度を高めて焼結するのが一般的である。特許文献４における磁性体コアは、フェライトなどの磁性体を基板上に堆積または塗布により形成すると記述されていることから、成型金型により高温下で成型される焼結フェライトと比較して低密度の磁性体となり、透磁率も低いものになる。
【００３８】
また、前記磁性体の材料も特に限定されるものではなく、何でも用いることができるが、前記磁性体がフェライトからなるのがよい。磁性体には、硬磁性体と軟磁性体とがある。フェライトなどの軟磁性体は、外部磁界を取り去ると磁化を失って元の状態にもどるため、電磁石やトランスのコアなどに利用される。軟磁性体には、ケイ素鋼板やパーマロイのような合金磁性材料と、フェライトのような酸化物磁性体とがある。合金磁性材料は、ＤＣ透磁率と飽和磁束密度が大きく、電気抵抗が低いことが特徴であり、低周波領域では広く使われているが、使用周波数が高くなると、電気抵抗が小さいために渦電流損失が増大し、エネルギー損失と発熱が大きくなる。一方、フェライトなどの酸化物磁性体は、電気抵抗が高いため、使用周波数が高くなっても渦電流損失が抑制される。このため、フェライトなどの酸化物磁性体は、使用周波数が高い電子回路に用いられるコイルの磁性体として向いている。
【００３９】
フェライトは、一般式ＭＯ・Ｆe2Ｏ3で表され、スピネル型格子をつくるイオン結晶である。高周波磁心材料としては、２価の金属イオンＭとしてマンガンＭn、ニッケルＮi、銅Ｃuおよび亜鉛Ｚnなどの金属イオンを２種類以上適当な割合で含むものが適している。小型インダクタンス素子に供されるフェライト磁性体としては、ニッケル−銅−亜鉛（Ｎi−Ｃu−Ｚn）系フェライト、ニッケル−亜鉛（Ｎi−Ｚn）系フェライト、又はマンガン−亜鉛（Ｍn−Ｚn）系フェライトであるのがよい。ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性が優れている。
【００４０】
なお、上記のフェライト磁性体の焼成温度は、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトが８５０〜９００℃、ニッケル−亜鉛系フェライトが１２００〜１３５０℃、そして、マンガン−亜鉛系フェライトが１３００〜１４００℃である。
【００４１】
また、前記基材が絶縁材料からなるのがよい。この際、前記基材が積層された絶縁基板であって、前記磁性体がその中間層に配されているのがよい。例えば、前記絶縁基板としてプリプレグなどを利用すると、前記磁性体がその中間層に配された絶縁基板積層体を簡易に形成することができる。
【００４２】
また、前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形であるのがよい。前記磁性体の形状は閉磁路を形成できるものであれば特に制限されるものではないが、扱いやすく、良好な閉磁路を形成できるものとして、平板状であって、その平面形状が円形であるのが最も好ましい。なお、前記磁性体の環は必ずしも完全に閉じている必要はなく、例えば、磁性体の磁気飽和を回避するためのギャップが設けられたものでもよい。
【００４３】
磁性体には磁性体固有の磁気飽和特性（限界磁束密度）があり、コアの周囲に巻き回した巻き線に流れる電流が大きくなりすぎると、発生する磁界も大きくなり、磁性体コアが磁気飽和状態となり電流の増大に応じた磁束密度の増大ができなくなり、コイル、トランスとしての機能が失われる。上記のギャップはこれを避けるためのもので、磁性体コアの一部にギャップを設け、このギャップを所定の距離にすることにより、磁性体コアの磁気飽和特性を任意に設定でき、電子機器回路が要求する特性のコイルやトランスを容易に提供することができる。
【００４４】
また、前記第１の導体層及び前記第２の導体層をそれぞれフォトリソグラフィとエッチングによって加工して前記各導体パターンを形成するのがよい。
【００４５】
本発明の配線基板において、前記絶縁基板がプリプレグからなるのがよい。前記絶縁基材は特に限定されるものではないが、例えば、配線基板を形成するのに用いられるプリプレグであるのが望ましい。前記絶縁基材がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、前記インダクタンス素子の作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、前記インダクタンス素子を小型薄型化し、低コストで製造することが可能になる。
【００４６】
また、前記絶縁基板上で前記インダクタンス素子の端子が他の電子部品と電気的に接続されているのがよい。このようにすることで、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路などを容易に効率よくコンパクトに形成することができる。
【００４７】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００４８】
実施の形態１
実施の形態１では、図１〜４を用いて本発明に基づくインダクタンス素子及びその製造方法について説明する。
【００４９】
図１は、実施の形態１に基づくインダクタンス素子１０の構造を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。なお、断面図（ｂ）は、図１（ａ）に１ｂ−Ｘ−１ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００５０】
インダクタンス素子１０では、前記第１の基材である絶縁基材１、前記第２の基材であり、前記中間層でもある絶縁基材２、および前記第３の基材である絶縁基材３が熱圧着によって一体化され、前記基材である絶縁基材集合体を形成している。絶縁基材２は、前記磁性体であるリング状磁性体４の形状に対応して、一部が円板形に欠徐され、リング状磁性体４はこの領域に配置されている。リング状磁性体４の内側の領域には絶縁基材５が配置されている。絶縁基材５は、前記第２の基材の一部であり、絶縁基材１および絶縁基材３と熱圧着され、絶縁基材集合体の一部をなしている。
【００５１】
絶縁基材１〜３および絶縁基材５の材料は特に限定されるものではないが、例えば、配線基板を形成するのに用いられるプリプレグであるのが望ましい。絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、インダクタンス素子１０の作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、インダクタンス素子１０を小型薄型化し、低コストで製造することが可能になる。
【００５２】
また、実施の形態３で後述するように、プリプレグからなる絶縁基材集合体を配線基板として用い、この配線基板上でインダクタンス素子１０を他の電子部品と接続することにより、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路を効率よくコンパクトに形成することができる。
【００５３】
また、リング状磁性体４は、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトからなるのがよい。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であるが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れている。
【００５４】
絶縁基材１の表面には、前記コイル導体であるトロイダルコイル（環状ソレノイド）の一部分を構成する複数の導体パターン８が形成されている。また、絶縁基材３の表面には、トロイダルコイルの他の一部分を構成する複数の導体パターン９と、電極１３および１４と、電極１３および１４への引き出し配線１１および１２とが形成されている。さらに、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体パターン８と絶縁基材集合体と導体パターン９とを貫通する前記貫通孔が２列に形成され、これらの貫通孔に導電材料が配置され、接続用導体６および７が形成されている。接続用導体６および７は、導体パターン８と導体パターン９との間を接続するとともに、トロイダルコイルの残りの部分を構成する。
【００５５】
導体パターン８および９と接続用導体６および７とによって、リング状磁性体４に巻き付けられたトロイダルコイルが形成される仕組みは、図１０を用いてインダクタンス素子１００のトロイダルコイルについて説明したのと同様であり、導体パターン９が導体パターン１１１〜１１８に相当し、導体パターン８が導体パターン１２１〜１２８に相当し、接続用導体６および７が、それぞれ、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８に相当する。
【００５６】
すなわち、図１（ｂ）を参照して説明すると、一方の端部で電極１３に接続される絶縁基材３上の引き出し配線１１は他方の端部でリング状磁性体４の外側の列の接続用導体６に接続される。この接続用導体６は絶縁基材１上の導体パターン８の一方の端部に接続され、この導体パターン８は他方の端部でリング状磁性体４の内側の列の接続用導体７に接続される。この接続用導体７は絶縁基材３上の導体パターン９の一方の端部に接続され、この導体パターン９は他方の端部でリング状磁性体４の外側の列の接続用導体６に接続される（ただし、図１（ｂ）の断面の位置からはずれるので、図１（ｂ）には導体パターン９の一部のみが図示され、他方の端部は図示されていない。）。
【００５７】
以下同様にして、導体パターン８および９と接続用導体６および７とによって、リング状磁性体４に巻き付けられたトロイダルコイルが絶縁基材集合体の内部に形成される。このトロイダルコイルは引き出し配線１１および１２によって電極１３および１４に接続される。
【００５８】
図１（ｂ）に示すように、リング状磁性体４は、トロイダルコイルによって形成される磁束の中心軸の位置に配置されるのが好ましい。このようにすると、トロイダルコイルによって生成される磁束とリング状磁性体４との結合を強め、コイル外部への磁束の漏れを最少にすることができる。これにより、インダクタのＬ値を高めることができるとともに、漏れ磁束による渦電流損の発生を抑えてＱ値を高めることができる。
【００５９】
図１には、最も好ましい例として、環状の前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形である例を示したが、前記磁性体の形状は閉磁路を形成できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、楕円形、長円形、または多角形であってよい。また、前記磁性体の環は必ずしも完全に閉じている必要はなく、例えば、磁性体の磁気飽和を回避するためのギャップが設けられたものでもよい。
【００６０】
図２〜図４は、インダクタンス素子１０の作製工程のフローを示す断面図である。なお、これらの断面図は、図１（ｂ）と同様、図１（ａ）に１ｂ−Ｘ−１ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００６１】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基材１の一方の主面に前記第１の導体層である導体層５１を形成する。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁基材２にリング状磁性体４の収容部５２を形成し、絶縁基材２を絶縁基材１に重ねる。
【００６３】
次に、図２（ｃ）に示すように、収容部５２にリング状磁性体４を配置し、続いて、リング状磁性体４の内側の領域に絶縁基材５を配置する。或いは、リング状磁性体４を配置するのに先立って、所定位置にあらかじめ絶縁基材５を配置しておいてもかまわない。
【００６４】
この際、リング状磁性体４の材料として、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトを用いる。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であり、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れているのがよい。
【００６５】
また、別途焼結によりリング状に成形しておいた磁性体を用いる。既述したように、磁性体の高周波特性などの磁気特性は、適当な温度で焼結することによって向上するが、その温度は１０００℃近く、またはそれ以上にもなり、他の材料の耐熱温度をこえてしまう。従って、フェライトなどからなる磁性体４は予め別途単独で焼結することによって、他の材料にダメージを与えることなく、磁性体４にとって最良の条件下で磁性体４を焼結することができる。これが可能である点が本発明のインダクタンス素子の大きな特徴であり、特許文献４に開示されているインダクタンス素子との大きな相違点の１つである。
【００６６】
次に、図３（ｄ）に示すように、前記第２の導体層である導体層５３が形成された絶縁基材３を、導体層５３を外側にして絶縁基材２に重ねた後、絶縁基材１〜３および絶縁基材５を一体化させ、前記基材である絶縁基材集合体を形成する。この際、絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、加熱下でプレス加工することによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができて好都合である。条件としては、プリプレグを２００℃前後、例えば、１６０〜１７５℃に加熱し、プレス機を用いて１５ｋｇ／ｃｍ2に加圧する。
【００６７】
次に、図３（ｅ）に示すように、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と、熱圧着された絶縁基材集合体と、導体層５３とを貫通してドリルなどで２列の貫通孔５４を形成する。
【００６８】
次に、図３（ｆ）に示すように、スルーホールめっき法などによって貫通孔５４に導電材料を配置し、接続用導体６および７を形成する。接続用導体６および７は、導体層５１と導体層５３との間を電気的に接続するとともに、トロイダルコイルの１部分をなす。貫通孔５４に導電材料を配置する方法は特に限定されるものではなく、例えば溶融したはんだを充填してもよい。
【００６９】
貫通孔に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、貫通孔を完全に満たした後も導電材料の堆積を続けると、貫通孔に納まらない導電材料が導体パターン８および９の面上に広がり、この過剰分によって導体パターン８および９を挟持する断面がエの字形の接続用導体６および７が形成され、絶縁基材１および絶縁基材３と接続用導体６および７との接合はさらに強固になる。
【００７０】
次に、図４（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって導体層５１および導体層５３をパターニングして、絶縁基材１の表面に導体パターン８を形成し、絶縁基材３の表面に導体パターン９と、引き出し配線１１および１２と、電極１３および１４を形成する。これによって、導体パターン８および導体パターン９と、接続用導体６および７とからなるトロイダルコイルが形成される。
【００７１】
次に、図４（ｈ）に示すように、絶縁基材１の表面および絶縁基材３の表面に、それぞれ、ソルダーレジスト１５および１６を形成し、インダクタンス素子１０の作製を終了する。ソルダーレジスト１５および１６は、導体パターン８および導体パターン９と、引き出し配線１１および１２とを保護しながら、インダクタンス素子１０を部品として電子回路の配線基板に実装できるように、外部接続電極（ランド）１３および１４のみを露出させ、それ以外の絶縁基材１および絶縁基材３の表面を被覆するようにパターニングする。
【００７２】
以上に説明したように、本実施の形態に基づくインダクタンス素子１０によれば、作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することによって、作製に巻き線工程が不要になり、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型薄型化と低コスト化が容易である。また、閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００７３】
そして、貫通孔５４に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、絶縁基材１および絶縁基材３の面方向におけるずれ応力は、接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、ずれ応力が作用しても接合面の剥離は起こりにくい。また、仮に接合面の剥離が起こったとしても、接続用導体６および７が導体パターン８および９から抜け落ちない限り、接続用導体６および７と導体パターン８および９との電気的接触は維持され、コイル導体が導通不能になってしまう可能性は低い。このため、インダクタンス素子１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００７４】
また、インダクタンス素子１０は、材料として環状の磁性体が基材によって包囲されている構造のものがあれば、その基材に貫通孔を設けることによって形成することができる。このため、インダクタンス素子１０の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きく、磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、基材として予め成形されたプリプレグなどの絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最良の条件下で焼結された周波数特性の優れた高透磁率の磁性体を用いて、最少の工程でインダクタンス素子１０を生産性よく作製することができる。このため、インダクタンス素子１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、より性能の優れたものを、より安価に得ることができる。
【００７５】
実施の形態２
図５は、実施の形態２に基づくインダクタンス素子２０の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）と、ソルダーレジスト１５および１６を形成する前の平面図（ｃ）とである。なお、断面図（ｂ）は、図５（ａ）に５ｂ−Ｙ−Ｚ−５ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００７６】
図５に示すように、このインダクタンス素子２０は、前記コイル導体であるトロイダルコイルが入力側コイル２１と出力側コイル２４とに分割され、トランス（変圧器）として構成されている。入力側電極２３および入力側引き出し配線２２を通じて入力側コイル２１に入力された入力信号は、入力側コイル２１と出力側コイル２４との巻き数比に応じて昇圧または降圧され、出力側コイル２４から出力側引き出し配線２５および出力側電極２６を通じて出力信号として出力される。なお、トランス２０の出力側コイル２４には中間端子電極２７が設けられており、出力信号を分割した信号も取り出せるように構成されている。
【００７７】
その他の点では、インダクタンス素子２０はインダクタンス素子１０と変わるところはないので、インダクタンス素子１０について述べた作用効果がインダクタンス素子２０についても得られることは言うまでもない。
【００７８】
すなわち、本実施の形態に基づくインダクタンス素子２０によれば、作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することによって、作製に巻き線工程が不要になり、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型薄型化と低コスト化が容易である。また、閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００７９】
そして、貫通孔５４に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、絶縁基材１および絶縁基材３の面方向におけるずれ応力は、接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、ずれ応力が作用しても接合面の剥離は起こりにくい。また、仮に接合面の剥離が起こったとしても、接続用導体６および７が導体パターン８および９から抜け落ちない限り、接続用導体６および７と導体パターン８および９との電気的接触は維持され、コイル導体が導通不能になってしまう可能性は低い。このため、インダクタンス素子２０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００８０】
また、インダクタンス素子２０は、材料として環状の磁性体が基材によって包囲されている構造のものがあれば、その基材に貫通孔を設けることによって形成することができる。このため、インダクタンス素子２０の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きく、磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、基材として予め成形されたプリプレグなどの絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最良の条件下で焼結された周波数特性の優れた高透磁率の磁性体を用いて、最少の工程でインダクタンス素子２０を生産性よく作製することができる。このため、インダクタンス素子２０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、より性能の優れたものを、より安価に得ることができる。
【００８１】
実施の形態３
実施の形態３では、本発明の請求項８〜１０に対応した配線基板及びその製造方法について説明する。この配線基板では、実施の形態２で説明したインダクタンス素子（トランス）２０が配線基板に内蔵され、前記電子部品であるコンデンサが配線基板上に搭載され、これらが配線基板上で互いに接続され、入出力回路の一部を構成するフィルタ回路が形成されている。インダクタンス素子（トランス）２０は、実施の形態２と変わりなく、実施の形態１で述べたインダクタンス素子１０とも前記コイル導体の構成以外は同じであるので、重複するところは簡略に述べ、実装形態に重点をおいて説明する。
【００８２】
図６は、実施の形態３に基づく配線基板３０の構造を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。なお、断面図（ｂ）は、図６（ａ）に６ｂ−Ｙ−Ｚ−６ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００８３】
図６に示すように、配線基板３０では、配線基板３０に内蔵されたトランス２０と、配線基板３０の上に搭載されたコンデンサとが、配線基板３０の上で互いに接続され、入出力回路の一部を構成するフィルタ回路が形成されている。
【００８４】
配線基板３０では、前記第１の基材である絶縁基材１、前記第２の基材であり、前記中間層でもある絶縁基材２、および前記第３の基材である絶縁基材３が熱圧着によって一体化され、前記基材である絶縁基材集合体を形成している。絶縁基材２は、前記磁性体であるリング状磁性体４の形状に対応して、一部が円板形に欠徐され、リング状磁性体４はこの領域に配置されている。リング状磁性体４の内側の領域には絶縁基材５が配置されている。絶縁基材５は、前記第２の基材の一部であり、絶縁基材１および絶縁基材３と熱圧着され、絶縁基材集合体の一部をなしている。
【００８５】
絶縁基材１〜３および絶縁基材５の材料は配線基板として用いられるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、プリプレグであるのが望ましい。絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、従来から蓄積されてきたプリント基板製造技術を配線基板３０の作製に応用することにより、配線基板３０を小型薄型化し、簡易に低コストで製造することができる。
【００８６】
トランスを構成するリング状磁性体４は、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトからなるのがよい。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であるが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れている。リング状磁性体４は、最良の磁気特性が発揮されるように、最適条件下で別途焼結されたものを用いる。
【００８７】
そして、絶縁基材１の表面に形成された導体パターン８、絶縁基材３の表面に形成された導体パターン９、およびリング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体パターン８と絶縁基材集合体と導体パターン９とを貫通する貫通孔に形成された接続用導体６および７によって、リング状磁性体４に巻き付くようにトロイダルコイルが形成されている。
【００８８】
このトロイダルコイルは、入力側コイル２１と出力側コイル２４とに分割され、トランス２０を構成する。すなわち、入力側コイル２１に入力された入力信号は、入力側コイル２１と出力側コイル２４との巻き数比に応じて昇圧または降圧され、出力信号として出力側コイル２４から出力される。なお、トランス２０の出力側コイル２４には中間端子電極２７が設けられており、出力信号を分割した信号も取り出せるように構成されている。
【００８９】
トランス２０の入力側引き出し配線２２および出力側引き出し配線２５は、絶縁基材１および絶縁基材３の上にそれぞれ積層して形成された配線層４１および４２に設けられた入力側引き出し配線３１、入力側配線３２、出力側引き出し配線３３、出力側配線３４、およびランド３５〜４０を介してコンデンサ４５〜５０に接続され、入出力回路が形成される。この入出力回路は、図示省略した回路に接続され、増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路を形成する。
【００９０】
図７〜図９は、配線基板３０の作製工程のフローを示す断面図である。なお、これらの断面図は、図６（ｂ）と同様、図６（ａ）に６ｂ−Ｙ−Ｚ−６ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００９１】
まず、図７（ａ）に示すように、絶縁基材１の一方の主面に前記第１の導体層である導体層５１を形成する。
【００９２】
次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁基材２にリング状磁性体４の収容部５２を形成し、絶縁基材２を絶縁基材１に重ねる。
【００９３】
次に、図７（ｃ）に示すように、収容部５２にリング状磁性体４を配置し、続いて、リング状磁性体４の内側の領域に絶縁基材５を配置する。或いは、リング状磁性体４を配置するのに先立って、所定位置にあらかじめ絶縁基材５を配置しておいてもかまわない。
【００９４】
この際、リング状磁性体４としては、別途焼結によりリング状に成形しておいた磁性体を用いる。このようにして、他の材料にダメージを与えることなく、最良の条件下で磁性体４を焼結することができ、配線基板３０に高性能のトランス２０を内蔵させることができる。
【００９５】
次に、図８（ｄ）に示すように、前記第２の導体層である導体層５３が形成された絶縁基材３を、導体層５３を外側にして絶縁基材２に重ねた後、絶縁基材１〜３および絶縁基材５を一体化させ、前記基材である絶縁基材集合体を形成する。この際、絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、加熱下でプレス加工することによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができて好都合である。条件としては、プリプレグを２００℃前後、例えば、１６０〜１７５℃に加熱し、プレス機を用いて１５ｋｇ／ｃｍ2に加圧するのがよい。
【００９６】
次に、図８（ｅ）に示すように、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と、熱圧着された絶縁基材集合体と、導体層５３とを貫通して、ドリルなどで２列の貫通孔５４を形成する。
【００９７】
次に、図８（ｆ）に示すように、スルーホールめっき法などによって貫通孔５４に導電材料を配置して、接続用導体６および７を形成する。
【００９８】
次に、図９（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって導体層５１および導体層５３をパターニングして、絶縁基材１の表面に導体パターン８を形成し、絶縁基材３の表面に、導体パターン９と、入力側引き出し配線２２および出力側引き出し配線２５とを形成する。これによって、導体パターン８および導体パターン９と、接続用導体６および７とからなるトロイダルコイルが形成される。この際、トロイダルコイルが所定の巻き数比の入力用コイルと出力用コイルに分割されるように、導体層５１および導体層５３をパターニングする。
【００９９】
次に、図９（ｈ）に示すように、ビルドアップ工法などにより絶縁基材１および絶縁基材３の上に層間絶縁膜と導体層からなる配線層４１および４２をそれぞれ積層し、導体層をパターニングして入力側引き出し配線３１、入力側配線３２、出力側引き出し配線３３、出力側配線３４、およびコンデンサを固定するためのランド３５〜４０を所定の位置に形成する。次に、ランド３５〜４０以外を被覆し保護するソルダーレジスト４３および４４を形成し、配線基板３０の作製を終了する。
【０１００】
次に、図９（ｉ）に示すように、はんだなどでコンデンサ４５〜５０をランド３５〜４０に固定することにより、配線基板３０にコンデンサ４５〜５０を配置して、入出力回路の形成を終了する。
【０１０１】
以上に説明したように、本実施の形態に基づく配線基板３０によれば、インダクタンス素子２０が絶縁基板に内蔵されているので、より実装に適した形態でインダクタンス素子２０を提供することができ、絶縁基板上に他の電子部品を装着することで、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路などを容易に効率よくコンパクトに作製することができる。
【０１０２】
とくに、絶縁基材としてプリプレグを用いると、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、インダクタンス素子２０と配線基板３０との作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、インダクタンス素子２０と配線基板３０とを同一工程で作製することができ、インダクタンス素子２０を備えた高周波アナログ回路などを、小型薄型化し、低コストで得ることができる。
【０１０３】
また、配線基板３０は、配線基板内層にインダクタンス素子２０が埋設されていることから、配線基板の表裏層に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型低コスト化に寄与できる。
【０１０４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のインダクタンス素子及びその製造方法は、Ｑ値やＬ値の高いインダクタを小型薄型で安価に製造することができる。本発明の配線基板は、配線基板内層にインダクタンス素子が埋設されていることから、配線基板の表裏層に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型低コスト化に寄与できる。このようにして、携帯電話機や通信機能を備えたゲーム機など、無線通信機能を備えた携帯電子機器などの高周波アナログ回路を備えた電子機器の高性能化や小型高密度化や低価格化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態１に基づくインダクタンス素子の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図２】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図３】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図４】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に基づくインダクタンス素子（トランス）の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図６】本発明の実施の形態３に基づく配線基板の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図７】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図８】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図９】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図１０】特許文献４に開示されているインダクタンス素子の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【符号の説明】
【０１０７】
１、２、３、５…絶縁基材、４…リング状磁性体、６、７…接続用導体、
８、９…導体パターン、１０…インダクタンス素子、１１、１２…引き出し配線、
１３、１４…電極、１５、１６…ソルダーレジスト、
２０…インダクタンス素子（トランス）、２１…入力側コイル、
２２…入力側引き出し配線、２３…入力側電極、２４…出力側コイル、
２５…出力側引き出し配線、２６…出力側電極、２７…中間端子電極、
３１…入力側引き出し配線、３２…入力側配線、３３…出力側引き出し配線、
３４…出力側配線、３５〜４０…ランド、４１、４２…配線層、
４３、４４…ソルダーレジスト、４５〜５０…コンデンサ、５１、５３…導体層、
５２リング状磁性体の収容部、５４貫通孔、１００…インダクタンス素子、
１０１…上部配線層、１０２…中間層、１０３…下部配線層、１０４…絶縁膜、
１０５…半導体基板、１０６…磁性路、
１１１〜１１９、１２１〜１２８…導体パターン、
１３１〜１３８、１４１〜１４８…コンタクト部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンス素子及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは、配線基板に内蔵可能な小型で高性能なインダクタンス素子及びその製造方法、並びに配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や通信機能を備えたゲーム機など、無線通信機能を備えた携帯電子機器の開発が盛んに行われている。このような無線通信端末などを構成する増幅器やＶＣＯ（電圧制御発振器）などの高周波アナログ回路は、位相雑音などのＳ／Ｎ比、入出力特性の線形性、消費電力などの性能指標を表す品質係数値（Ｑ値）やインダクタンス値（Ｌ値）の高いインダクタを必要とする。携帯電子機器などの電子機器の小型高密度化が進む中で、Ｑ値やＬ値の高いインダクタ素子の小型化が課題となっている。なお、Ｑ値は次式
Ｑ ＝ ２πｆＬ／Ｒ
で与えられ、式中、ｆは信号周波数を表し、Ｒはインダクタ素子の内部抵抗を表す。
【０００３】
また、携帯電話、ハードディスク装置、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の電源回路には、交流を直流に変換して供給するＡＣ／ＤＣコンバータや直流電圧を変換して供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどが必須であり、これらにはトランスやインダクタなどのコイル部品が複数使用される。これらコイル部品においては大きなインダクタンスを得るために、また、トランスにおいては、１次側巻線と２次側巻線との間の良好な磁気結合を得るために磁性体製のコアが用いられている。
【０００４】
従来、電子装置に使用されるチョークコイルやトランスなどのインダクタンス素子には、フェライトコアや鉄心などの磁路部材に導電線をコイル状に巻装して製造される巻き線型インダクタンス素子（例えば、特許第３０３４９８５号公報参照。）が用いられている。巻線型によれば、磁芯の材料や形状や大きさ、導電線の材料、長さ、断面積および巻数などを適当に選ぶことにより、Ｑ値やＬ値の高いインダクタを比較的容易に形成することができる。しかし、巻き線型インダクタンス素子は、巻き線機などを用いて導電線を磁芯に巻き付ける作業が困難になるため、小型のインダクタンス素子を安価に製造することは難しい。
【０００５】
一方、後述の特許文献１には、磁性層、例えば酸化鉄（II）ＦｅＯ系フェライト磁性体層と導体層とを交互に積層した積層型インダクタ、および磁性層の上下に導体層を折れ線状に配置してヘリカル型の導体パターンを形成した平面型インダクタが提案されている。これらのインダクタでは巻き線作業が不要であるから、小形のインダクタを安価に製造することができる。
【０００６】
しかし、これらのインダクタでは、磁性層の焼結と導体層の焼成を同時に行うため、磁性層材料が、低温で焼結が可能なフェライト系磁性体、例えばＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトに限られているのが現状であり、磁束密度等の磁気特性の優れた他のフェライト系磁性体、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトなどを用いることができないため、Ｑ値の高いインダクタが得られないという問題がある。
【０００７】
さらに、これらのインダクタは、最も磁束密度の高いコイルの中央部の磁束がそのまま外部に開放される開磁路構造になっている。そのため、インダクタの外部に磁束が漏洩してしまい、これが外部の回路と干渉してノイズを発生させたり、外部の導体において渦電流損を引き起こしたりして、高いＱ値やＬ値を得ることができない。
【０００８】
後述の特許文献２には、プリプレグ数枚分に連続して形成した孔に磁性セラミックコアを埋め込み、その周囲のプリプレグ数枚分に形成した導体パターンを、ビアホールに形成した接続用導体によって接続し、ヘリカル型のコイルを形成した積層型インダクタが提案されている。この積層型インダクタも開磁路構造となっているため、高いＱ値やＬ値を得ようとすればコイルの巻数を多くする必要があるが、巻数を増やそうとすると積層数が多くなり、小型化の要求に反することになる。また、製造プロセスが増えて煩雑となり、製造コストが高くなるという問題もある。
【０００９】
後述の特許文献３には、磁性材料粉末と樹脂とを混合した複合材料層に２列のスルーホールを形成し、スルーホールに埋め込まれた導体と、複合材料層の上面および下面において、異なる列のスルーホール間を連絡するように形成された各導体パターンによってヘリカル型のコイルを形成したインダクタンス素子が提案されている。このインダクタンス素子では特許文献２のインダクタに比べて積層数を増加させやすいという利点があるものの、複合材料層が磁性層であるとともに、コイルを形成する基材を兼ねているため、磁性材料粉末を焼結して性能を向上させることができないという問題点がある。また、示されているインダクタンス素子は開磁路構造であるため、外部回路との干渉が起こる、あるいは高いＱ値やＬ値が得られないなど、上述した問題点がある。
【００１０】
また、平面的な基板の上に櫛折れ型あるいはスパイラル型などの導体パターンを形成することによってコイルを形成する平面型インダクタンス素子もあるが、これも積層型と同様に開磁路構造となっており、インダクタンス素子の外部に磁束が漏洩してしまうため、高いＱ値を得ることができないという問題がある。
【００１１】
これらに対し、後述の特許文献４には、上層に形成された第１の導電体と、下層に形成された第２の導電体とが、磁性材料が堆積または塗布された中間層に形成された第３の導電体によってトロイダルコイル状に接続されて形成された、閉磁路構造のインダクタンス素子が提案されている。
【００１２】
図１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子１００の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。なお、断面図（ｂ）は、図１（ａ）に１０ｂ−１０ｂ線で示した位置における断面図である。
【００１３】
インダクタンス素子１００では、半導体基板１０５の上に絶縁膜１０４、下部配線層１０３、中間層１０２および上部配線層１０１が順次積層されている。そして中間層１０２には、積層面に対して平行な方向にリング状の磁性路１０６が形成されている。磁性路１０６は、トロイダルコイルによって形成される磁束の中心軸の位置に形成されるのが好ましい。
【００１４】
上部配線層１０１には、第１の導電体である複数の導体パターン１１１〜１１９が形成されている。このうち、導体パターン１１１〜１１８はトロイダルコイル（環状ソレノイド）の一部分を構成し、導体パターン１１８の一部と導体パターン１１９は引き出し配線である。下部配線層１０３には、第２の導電体である複数の導体パターン１２１〜１２８が形成されていて、これらはトロイダルコイルの一部分を構成する。中間層１０２には、第３の導電体である複数のコンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８が形成されていて、これらはトロイダルコイルの残りの部分を構成する。これらの導電体によってリング状の磁性路１０６に巻き付けられたトロイダルコイルが形成される仕組みは、下記の通りである。
【００１５】
一方の端部で端子電極に接続する引き出し線である上部配線層１０１の上の導体パターン１１９は、他方の端部でコンタクト部１３１に接続される。コンタクト部１３１は下部配線層１０３上の導体パターン１２１の一方の端部に接続され、導体パターン１２１は他方の端部でコンタクト部１４１に接続される。コンタクト部１４１は上部配線層１０１上の導体パターン１１１の一方の端部に接続され、導体パターン１１１は他方の端部でコンタクト部１３２に接続される。コンタクト部１３２は下部配線層１０３上の導体パターン１２２の一方の端部に接続される。以下同様にして、結局、下部配線層１０３上の導体パターン１２１〜１２８と上部配線層１０１上の導体パターン１１１〜１１８とが、コンタクト部１４１〜１４８と１３１〜１３８とを通じて螺旋状に接続され、磁性路１０６に巻き付けられたトロイダルコイルが多層基板内に形成される。このトロイダルコイルは導体パターン１１８と１１９から引き出されて他の電子部品などに接続される。
【００１６】
インダクタンス素子１００は、下記のようにして作製される。
【００１７】
まず、半導体基板１０５の上に、ＣＶＤ法（化学気相成長法）などによって酸化シリコンなどからなる絶縁膜１０４を形成する。次に、絶縁膜１０４の上に蒸着法やメッキ法などによって導体層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、導体パターン１２１〜１２８を形成する。次に、メサ状に残された導体パターン１２１〜１２８の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積させ、エッチバックまたはＣＭＰ（化学的機械研磨法）などによって導体パターン１２１〜１２８より上部の絶縁材料を除去し、下部配線層１０３を形成する。
【００１８】
次に、下部配線層１０３の上に蒸着法やメッキ法などによって導体層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８を形成する。次に、メサ状に残されたコンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積させ、エッチバックまたはＣＭＰなどによってコンタクト部より上部の絶縁材料を除去し、中間層１０２を形成する。
【００１９】
また、コンタクト部を下記のように形成してもよい。すなわち、メサ状に残された導体パターン１１１〜１１９の上に中間層１０２を形成し得る厚さの絶縁材料を堆積させ、フォトリソグラフィとエッチングによって絶縁材料を選択的に除去して、コンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８を形成する領域に凹部を形成する。その後、この凹部に導電材を堆積させ、コンタクト部１３１〜１３８と１４１〜１４８の厚さよりも厚く堆積された導電材をエッチバックまたはＣＭＰなどによって除去する。
【００２０】
次に、フォトリソグラフィとエッチングによって磁性路１０６を形成する領域の中間層１０２に凹部を形成した後、この凹部および中間層１０２の上にフェライトなどから成る磁性材料を堆積させた後、磁性路１０６の膜厚よりも厚く堆積された磁性材料をエッチバックまたはＣＭＰなどによって除去し、磁性路１０６を形成する。
【００２１】
また、磁性路１０６は、中間層１０２の表面または裏面もしくは両面に磁性材料を塗布することによって形成することもできる。具体的には、下部配線層１０３の積層が終わった時点で、その下部配線層１０３の表面上の磁性路１０６を形成する領域に磁性材料を塗布する。また、中間層１０２の積層が終わった時点で、その中間層１０２の表面上の磁性路１０６を形成する領域に磁性材料を塗布する。
【００２２】
なお、上記のコンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８を形成する工程と、磁性路１０６を形成する工程とは、順序を逆にしてもよい。
【００２３】
次に、中間層１０２の上に蒸着法やメッキ法などによって導電部材層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによってパターニングして、導体パターン１１１〜１１９を形成する。次に、メサ状に残された導体パターン１１１〜１１９の厚さよりも厚く絶縁材料を堆積し、エッチバックまたはＣＭＰなどによって導体パターン１１１〜１１９より上部の絶縁材料を除去し、上部配線層１０１を形成する。
【００２４】
このようにして形成されるインダクタンス素子１００によれば、閉磁路が形成されるためインダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００２５】
しかしながら、インダクタンス素子１００では、下部配線層１０３、中間層１０２および上部配線層１０１が積層して形成され、これら各配線層１０１〜１０３に、それぞれ、導体パターン１２１〜１２８、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８と磁性路１０６、そして導体パターン１１１〜１１９が作り込まれている。
【００２６】
このため、上述したように、インダクタンス素子１００の作製工程では、配線層１０１〜１０３を形成する工程、コイルを構成する導体パターンとコンタクト部とを形成する工程、および磁性路１０６を形成する工程が分かち難く混在して行われる。このため、インダクタンス素子１００を構成する各部材を形成する材料や方法が大きく制限される。例えば、磁性路１０６として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、配線層１０１〜１０３として予め成形された絶縁基板を用いたりすることができない。この結果、各構成部材を一連の工程の中で１つずつ素材から形成するので、作製工程が煩雑になり、生産性が低くなる。
【００２７】
、
また、各構成部材が、この構成部材に対応する素材層を下地層の上に積み重ね、この素材層をパターニングするという方法で形成されるため、層と層との接合強度を確保できるかという問題が生じる。特に、導体パターン１２１〜１２８と上記コンタクト部との接合部、あるいは上記コンタクト部と導体パターン１１１〜１１９との接合部は、接合面積が小さいので、温度変化や形成時の歪みなどによって配線層１０１〜１０３が変形し、接合部にずれ応力が加わると、接合部が剥離する可能性がある。各導体パターンとコンタクト部とは単に面と面で接触しているにすぎないので、接合部の剥離は直ちにトロイダルコイルの断線につながる。このように、インダクタンス素子１００には、接合部の剥離によって製造歩留まりや長期的信頼性が低下するという懸念が存在する。
【００２８】
【特許文献１】特開昭５５−９１１０３号公報（第１及び２頁、図１−１３）
【特許文献２】特許第３４３６５２５号公報（第４及び５頁、図３−５）
【特許文献３】特開２００３−１９７４２６号公報（第３及び４頁、図１及び２）
【特許文献４】特開２００２−２８９４３６号公報（第５、６、８及び９頁、図１−５及び１０−１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型で、Ｑ値が高く、製造歩留まり良く低コストで製造でき、長期的信頼性も高いインダクタンス素子及びその製造方法、並びにこのインダクタンス素子を内蔵する配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
即ち、本発明は、閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であって、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている、
インダクタンス素子に係わり、また、このインダクタンス素子の製造方法であって、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層を貫通する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する、インダクタンス素子の製造方法に係わるものである。
【００３１】
また、前記インダクタンス素子が絶縁基板に内蔵されている、配線基板に係わるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のインダクタンス素子によれば、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている
ので、前記接続用導体は前記各導体パターンを貫通し、側面で前記各導体パターンとの接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなるとともに、前記基材の面方向におけるずれ応力は、前記接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、前記ずれ応力が加わっても前記接合面の剥離が起こりにくくなる。また、仮に前記接合面の剥離が起こったとしても、前記接続用導体が前記各導体パターンに形成された貫通孔から抜け出さない限り、前記接続用導体と前記各導体パターンとの電気的接触は維持され、前記コイル導体が導通不能になる可能性は低い。このため、前記インダクタンス素子は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００３３】
上記の他には、前記インダクタンス素子は、閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であればよいので、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、インダクタンス素子の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きい。例えば、前記磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、前記基材として予め成形された絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最少の工程で前記インダクタンス素子を形成できるので、生産性が向上する。また、巻き線工程が不要であるので、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型化と低コスト化が容易である。また、前記閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００３４】
本発明のインダクタンス素子の製造方法によれば、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層との少なくとも一方を貫通し他方の内部に達する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する。この製造方法において、前記第１の導体層が形成された前記第１の基材と、前記磁性体が配された前記第２の基材と、前記第２の導体層が形成された前記第３の基材とを一体化した前記基材において、前記貫通孔を形成する点がとりわけ重要である。この結果、簡易な工程で、生産性よく、前記各導体パターンを貫通する前記接続用導体を有する前記インダクタンス素子を製造することができる。
【００３５】
また、本発明の配線基板によれば、前記インダクタンス素子が絶縁基板に内蔵されているので、より実装に適した形態で前記インダクタンス素子を提供することができ、前記絶縁基板上に他の電子部品を装着することで、高周波アナログ回路などを容易に形成することができる。また、前記配線基板は、配線基板内層に前記インダクタンス素子が埋設されていることから、前記配線基板の表面と裏面に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型化と低コスト化に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明のインダクタンス素子及びその製造方法において、前記磁性体は特に限定されるものではなく、何でも用いることができるが、予め焼結によって成型された磁性体が性能およびコストの面で好ましい。前記磁性体の高周波特性などの磁気特性は、適当な温度で焼結することによって向上する。その温度は１０００℃近く、またはそれ以上にもなるので、他の材料の耐熱温度をこえてしまう。従って、フェライトなどからなる前記磁性体は予め単独で焼結しておくのがよい。
【００３７】
磁性体の性能を左右する透磁率は、磁性体を形成する磁性体粒子が高密度になるほど高くなる。このため、フェライトなどの酸化物磁性体において、高透磁率磁性体を得るには、磁性体の粉体を成型金型に充填し高温をかけ密度を高めて焼結するのが一般的である。特許文献４における磁性体コアは、フェライトなどの磁性体を基板上に堆積または塗布により形成すると記述されていることから、成型金型により高温下で成型される焼結フェライトと比較して低密度の磁性体となり、透磁率も低いものになる。
【００３８】
また、前記磁性体の材料も特に限定されるものではなく、何でも用いることができるが、前記磁性体がフェライトからなるのがよい。磁性体には、硬磁性体と軟磁性体とがある。フェライトなどの軟磁性体は、外部磁界を取り去ると磁化を失って元の状態にもどるため、電磁石やトランスのコアなどに利用される。軟磁性体には、ケイ素鋼板やパーマロイのような合金磁性材料と、フェライトのような酸化物磁性体とがある。合金磁性材料は、ＤＣ透磁率と飽和磁束密度が大きく、電気抵抗が低いことが特徴であり、低周波領域では広く使われているが、使用周波数が高くなると、電気抵抗が小さいために渦電流損失が増大し、エネルギー損失と発熱が大きくなる。一方、フェライトなどの酸化物磁性体は、電気抵抗が高いため、使用周波数が高くなっても渦電流損失が抑制される。このため、フェライトなどの酸化物磁性体は、使用周波数が高い電子回路に用いられるコイルの磁性体として向いている。
【００３９】
フェライトは、一般式ＭＯ・Ｆe2Ｏ3で表され、スピネル型格子をつくるイオン結晶である。高周波磁心材料としては、２価の金属イオンＭとしてマンガンＭn、ニッケルＮi、銅Ｃuおよび亜鉛Ｚnなどの金属イオンを２種類以上適当な割合で含むものが適している。小型インダクタンス素子に供されるフェライト磁性体としては、ニッケル−銅−亜鉛（Ｎi−Ｃu−Ｚn）系フェライト、ニッケル−亜鉛（Ｎi−Ｚn）系フェライト、又はマンガン−亜鉛（Ｍn−Ｚn）系フェライトであるのがよい。ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性が優れている。
【００４０】
なお、上記のフェライト磁性体の焼成温度は、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトが８５０〜９００℃、ニッケル−亜鉛系フェライトが１２００〜１３５０℃、そして、マンガン−亜鉛系フェライトが１３００〜１４００℃である。
【００４１】
また、前記基材が絶縁材料からなるのがよい。この際、前記基材が積層された絶縁基板であって、前記磁性体がその中間層に配されているのがよい。例えば、前記絶縁基板としてプリプレグなどを利用すると、前記磁性体がその中間層に配された絶縁基板積層体を簡易に形成することができる。
【００４２】
また、前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形であるのがよい。前記磁性体の形状は閉磁路を形成できるものであれば特に制限されるものではないが、扱いやすく、良好な閉磁路を形成できるものとして、平板状であって、その平面形状が円形であるのが最も好ましい。なお、前記磁性体の環は必ずしも完全に閉じている必要はなく、例えば、磁性体の磁気飽和を回避するためのギャップが設けられたものでもよい。
【００４３】
磁性体には磁性体固有の磁気飽和特性（限界磁束密度）があり、コアの周囲に巻き回した巻き線に流れる電流が大きくなりすぎると、発生する磁界も大きくなり、磁性体コアが磁気飽和状態となり電流の増大に応じた磁束密度の増大ができなくなり、コイル、トランスとしての機能が失われる。上記のギャップはこれを避けるためのもので、磁性体コアの一部にギャップを設け、このギャップを所定の距離にすることにより、磁性体コアの磁気飽和特性を任意に設定でき、電子機器回路が要求する特性のコイルやトランスを容易に提供することができる。
【００４４】
また、前記第１の導体層及び前記第２の導体層をそれぞれフォトリソグラフィとエッチングによって加工して前記各導体パターンを形成するのがよい。
【００４５】
本発明の配線基板において、前記絶縁基板がプリプレグからなるのがよい。前記絶縁基材は特に限定されるものではないが、例えば、配線基板を形成するのに用いられるプリプレグであるのが望ましい。前記絶縁基材がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、前記インダクタンス素子の作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、前記インダクタンス素子を小型薄型化し、低コストで製造することが可能になる。
【００４６】
また、前記絶縁基板上で前記インダクタンス素子の端子が他の電子部品と電気的に接続されているのがよい。このようにすることで、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路などを容易に効率よくコンパクトに形成することができる。
【００４７】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００４８】
実施の形態１
実施の形態１では、図１〜４を用いて本発明に基づくインダクタンス素子及びその製造方法について説明する。
【００４９】
図１は、実施の形態１に基づくインダクタンス素子１０の構造を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。なお、断面図（ｂ）は、図１（ａ）に１ｂ−Ｘ−１ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００５０】
インダクタンス素子１０では、前記第１の基材である絶縁基材１、前記第２の基材であり、前記中間層でもある絶縁基材２、および前記第３の基材である絶縁基材３が熱圧着によって一体化され、前記基材である絶縁基材集合体を形成している。絶縁基材２は、前記磁性体であるリング状磁性体４の形状に対応して、一部が円板形に欠徐され、リング状磁性体４はこの領域に配置されている。リング状磁性体４の内側の領域には絶縁基材５が配置されている。絶縁基材５は、前記第２の基材の一部であり、絶縁基材１および絶縁基材３と熱圧着され、絶縁基材集合体の一部をなしている。
【００５１】
絶縁基材１〜３および絶縁基材５の材料は特に限定されるものではないが、例えば、配線基板を形成するのに用いられるプリプレグであるのが望ましい。絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、インダクタンス素子１０の作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、インダクタンス素子１０を小型薄型化し、低コストで製造することが可能になる。
【００５２】
また、実施の形態３で後述するように、プリプレグからなる絶縁基材集合体を配線基板として用い、この配線基板上でインダクタンス素子１０を他の電子部品と接続することにより、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路を効率よくコンパクトに形成することができる。
【００５３】
また、リング状磁性体４は、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトからなるのがよい。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であるが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れている。
【００５４】
絶縁基材１の表面には、前記コイル導体であるトロイダルコイル（環状ソレノイド）の一部分を構成する複数の導体パターン８が形成されている。また、絶縁基材３の表面には、トロイダルコイルの他の一部分を構成する複数の導体パターン９と、電極１３および１４と、電極１３および１４への引き出し配線１１および１２とが形成されている。さらに、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体パターン８と絶縁基材集合体と導体パターン９とを貫通する前記貫通孔が２列に形成され、これらの貫通孔に導電材料が配置され、接続用導体６および７が形成されている。接続用導体６および７は、導体パターン８と導体パターン９との間を接続するとともに、トロイダルコイルの残りの部分を構成する。
【００５５】
導体パターン８および９と接続用導体６および７とによって、リング状磁性体４に巻き付けられたトロイダルコイルが形成される仕組みは、図１０を用いてインダクタンス素子１００のトロイダルコイルについて説明したのと同様であり、導体パターン９が導体パターン１１１〜１１８に相当し、導体パターン８が導体パターン１２１〜１２８に相当し、接続用導体６および７が、それぞれ、コンタクト部１３１〜１３８および１４１〜１４８に相当する。
【００５６】
すなわち、図１（ｂ）を参照して説明すると、一方の端部で電極１３に接続される絶縁基材３上の引き出し配線１１は他方の端部でリング状磁性体４の外側の列の接続用導体６に接続される。この接続用導体６は絶縁基材１上の導体パターン８の一方の端部に接続され、この導体パターン８は他方の端部でリング状磁性体４の内側の列の接続用導体７に接続される。この接続用導体７は絶縁基材３上の導体パターン９の一方の端部に接続され、この導体パターン９は他方の端部でリング状磁性体４の外側の列の接続用導体６に接続される（ただし、図１（ｂ）の断面の位置からはずれるので、図１（ｂ）には導体パターン９の一部のみが図示され、他方の端部は図示されていない。）。
【００５７】
以下同様にして、導体パターン８および９と接続用導体６および７とによって、リング状磁性体４に巻き付けられたトロイダルコイルが絶縁基材集合体の内部に形成される。このトロイダルコイルは引き出し配線１１および１２によって電極１３および１４に接続される。
【００５８】
図１（ｂ）に示すように、リング状磁性体４は、トロイダルコイルによって形成される磁束の中心軸の位置に配置されるのが好ましい。このようにすると、トロイダルコイルによって生成される磁束とリング状磁性体４との結合を強め、コイル外部への磁束の漏れを最少にすることができる。これにより、インダクタのＬ値を高めることができるとともに、漏れ磁束による渦電流損の発生を抑えてＱ値を高めることができる。
【００５９】
図１には、最も好ましい例として、環状の前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形である例を示したが、前記磁性体の形状は閉磁路を形成できるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、楕円形、長円形、または多角形であってよい。また、前記磁性体の環は必ずしも完全に閉じている必要はなく、例えば、磁性体の磁気飽和を回避するためのギャップが設けられたものでもよい。
【００６０】
図２〜図４は、インダクタンス素子１０の作製工程のフローを示す断面図である。なお、これらの断面図は、図１（ｂ）と同様、図１（ａ）に１ｂ−Ｘ−１ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００６１】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基材１の一方の主面に前記第１の導体層である導体層５１を形成する。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁基材２にリング状磁性体４の収容部５２を形成し、絶縁基材２を絶縁基材１に重ねる。
【００６３】
次に、図２（ｃ）に示すように、収容部５２にリング状磁性体４を配置し、続いて、リング状磁性体４の内側の領域に絶縁基材５を配置する。或いは、リング状磁性体４を配置するのに先立って、所定位置にあらかじめ絶縁基材５を配置しておいてもかまわない。
【００６４】
この際、リング状磁性体４の材料として、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトを用いる。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であり、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れているのがよい。
【００６５】
また、別途焼結によりリング状に成形しておいた磁性体を用いる。既述したように、磁性体の高周波特性などの磁気特性は、適当な温度で焼結することによって向上するが、その温度は１０００℃近く、またはそれ以上にもなり、他の材料の耐熱温度をこえてしまう。従って、フェライトなどからなる磁性体４は予め別途単独で焼結することによって、他の材料にダメージを与えることなく、磁性体４にとって最良の条件下で磁性体４を焼結することができる。これが可能である点が本発明のインダクタンス素子の大きな特徴であり、特許文献４に開示されているインダクタンス素子との大きな相違点の１つである。
【００６６】
次に、図３（ｄ）に示すように、前記第２の導体層である導体層５３が形成された絶縁基材３を、導体層５３を外側にして絶縁基材２に重ねた後、絶縁基材１〜３および絶縁基材５を一体化させ、前記基材である絶縁基材集合体を形成する。この際、絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、加熱下でプレス加工することによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができて好都合である。条件としては、プリプレグを２００℃前後、例えば、１６０〜１７５℃に加熱し、プレス機を用いて１５ｋｇ／ｃｍ2に加圧する。
【００６７】
次に、図３（ｅ）に示すように、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と、熱圧着された絶縁基材集合体と、導体層５３とを貫通してドリルなどで２列の貫通孔５４を形成する。
【００６８】
次に、図３（ｆ）に示すように、スルーホールめっき法などによって貫通孔５４に導電材料を配置し、接続用導体６および７を形成する。接続用導体６および７は、導体層５１と導体層５３との間を電気的に接続するとともに、トロイダルコイルの１部分をなす。貫通孔５４に導電材料を配置する方法は特に限定されるものではなく、例えば溶融したはんだを充填してもよい。
【００６９】
貫通孔に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、貫通孔を完全に満たした後も導電材料の堆積を続けると、貫通孔に納まらない導電材料が導体パターン８および９の面上に広がり、この過剰分によって導体パターン８および９を挟持する断面がエの字形の接続用導体６および７が形成され、絶縁基材１および絶縁基材３と接続用導体６および７との接合はさらに強固になる。
【００７０】
次に、図４（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって導体層５１および導体層５３をパターニングして、絶縁基材１の表面に導体パターン８を形成し、絶縁基材３の表面に導体パターン９と、引き出し配線１１および１２と、電極１３および１４を形成する。これによって、導体パターン８および導体パターン９と、接続用導体６および７とからなるトロイダルコイルが形成される。
【００７１】
次に、図４（ｈ）に示すように、絶縁基材１の表面および絶縁基材３の表面に、それぞれ、ソルダーレジスト１５および１６を形成し、インダクタンス素子１０の作製を終了する。ソルダーレジスト１５および１６は、導体パターン８および導体パターン９と、引き出し配線１１および１２とを保護しながら、インダクタンス素子１０を部品として電子回路の配線基板に実装できるように、外部接続電極（ランド）１３および１４のみを露出させ、それ以外の絶縁基材１および絶縁基材３の表面を被覆するようにパターニングする。
【００７２】
以上に説明したように、本実施の形態に基づくインダクタンス素子１０によれば、作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することによって、作製に巻き線工程が不要になり、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型薄型化と低コスト化が容易である。また、閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００７３】
そして、貫通孔５４に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、絶縁基材１および絶縁基材３の面方向におけるずれ応力は、接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、ずれ応力が作用しても接合面の剥離は起こりにくい。また、仮に接合面の剥離が起こったとしても、接続用導体６および７が導体パターン８および９から抜け落ちない限り、接続用導体６および７と導体パターン８および９との電気的接触は維持され、コイル導体が導通不能になってしまう可能性は低い。このため、インダクタンス素子１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００７４】
また、インダクタンス素子１０は、材料として環状の磁性体が基材によって包囲されている構造のものがあれば、その基材に貫通孔を設けることによって形成することができる。このため、インダクタンス素子１０の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きく、磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、基材として予め成形されたプリプレグなどの絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最良の条件下で焼結された周波数特性の優れた高透磁率の磁性体を用いて、最少の工程でインダクタンス素子１０を生産性よく作製することができる。このため、インダクタンス素子１０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、より性能の優れたものを、より安価に得ることができる。
【００７５】
実施の形態２
図５は、実施の形態２に基づくインダクタンス素子２０の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）と、ソルダーレジスト１５および１６を形成する前の平面図（ｃ）とである。なお、断面図（ｂ）は、図５（ａ）に５ｂ−Ｙ−Ｚ−５ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００７６】
図５に示すように、このインダクタンス素子２０は、前記コイル導体であるトロイダルコイルが入力側コイル２１と出力側コイル２４とに分割され、トランス（変圧器）として構成されている。入力側電極２３および入力側引き出し配線２２を通じて入力側コイル２１に入力された入力信号は、入力側コイル２１と出力側コイル２４との巻き数比に応じて昇圧または降圧され、出力側コイル２４から出力側引き出し配線２５および出力側電極２６を通じて出力信号として出力される。なお、トランス２０の出力側コイル２４には中間端子電極２７が設けられており、出力信号を分割した信号も取り出せるように構成されている。
【００７７】
その他の点では、インダクタンス素子２０はインダクタンス素子１０と変わるところはないので、インダクタンス素子１０について述べた作用効果がインダクタンス素子２０についても得られることは言うまでもない。
【００７８】
すなわち、本実施の形態に基づくインダクタンス素子２０によれば、作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することによって、作製に巻き線工程が不要になり、巻き線型インダクタンス素子に比べ、小型薄型化と低コスト化が容易である。また、閉磁路を形成する環状の磁性体を用いるので、インダクタの外部に磁束が漏洩することが少なく、Ｑ値やＬ値の高いインダクタンス素子を得ることができる。
【００７９】
そして、貫通孔５４に形成された接続用導体６および７は、導体パターン８および９を貫き、側面で導体パターン８および９との接合面を形成している。このため、接合面の面積が大きくなり、接合面での接合強度が強くなる。また、絶縁基材１および絶縁基材３の面方向におけるずれ応力は、接合面に直交する方向に作用し、接合面を剥離させる方向に作用しないので、ずれ応力が作用しても接合面の剥離は起こりにくい。また、仮に接合面の剥離が起こったとしても、接続用導体６および７が導体パターン８および９から抜け落ちない限り、接続用導体６および７と導体パターン８および９との電気的接触は維持され、コイル導体が導通不能になってしまう可能性は低い。このため、インダクタンス素子２０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、製造歩留まりと長期的信頼性とが向上する。
【００８０】
また、インダクタンス素子２０は、材料として環状の磁性体が基材によって包囲されている構造のものがあれば、その基材に貫通孔を設けることによって形成することができる。このため、インダクタンス素子２０の各部材を形成する材料や方法の自由度が大きく、磁性体として予め焼結して成形した磁性体を用いたり、基材として予め成形されたプリプレグなどの絶縁基板を用いたりすることができる。この結果、最良の条件下で焼結された周波数特性の優れた高透磁率の磁性体を用いて、最少の工程でインダクタンス素子２０を生産性よく作製することができる。このため、インダクタンス素子２０は、特許文献４に開示されているインダクタンス素子に比べ、より性能の優れたものを、より安価に得ることができる。
【００８１】
実施の形態３
実施の形態３では、本発明の請求項８〜１０に対応した配線基板及びその製造方法について説明する。この配線基板では、実施の形態２で説明したインダクタンス素子（トランス）２０が配線基板に内蔵され、前記電子部品であるコンデンサが配線基板上に搭載され、これらが配線基板上で互いに接続され、入出力回路の一部を構成するフィルタ回路が形成されている。インダクタンス素子（トランス）２０は、実施の形態２と変わりなく、実施の形態１で述べたインダクタンス素子１０とも前記コイル導体の構成以外は同じであるので、重複するところは簡略に述べ、実装形態に重点をおいて説明する。
【００８２】
図６は、実施の形態３に基づく配線基板３０の構造を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。なお、断面図（ｂ）は、図６（ａ）に６ｂ−Ｙ−Ｚ−６ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００８３】
図６に示すように、配線基板３０では、配線基板３０に内蔵されたトランス２０と、配線基板３０の上に搭載されたコンデンサとが、配線基板３０の上で互いに接続され、入出力回路の一部を構成するフィルタ回路が形成されている。
【００８４】
配線基板３０では、前記第１の基材である絶縁基材１、前記第２の基材であり、前記中間層でもある絶縁基材２、および前記第３の基材である絶縁基材３が熱圧着によって一体化され、前記基材である絶縁基材集合体を形成している。絶縁基材２は、前記磁性体であるリング状磁性体４の形状に対応して、一部が円板形に欠徐され、リング状磁性体４はこの領域に配置されている。リング状磁性体４の内側の領域には絶縁基材５が配置されている。絶縁基材５は、前記第２の基材の一部であり、絶縁基材１および絶縁基材３と熱圧着され、絶縁基材集合体の一部をなしている。
【００８５】
絶縁基材１〜３および絶縁基材５の材料は配線基板として用いられるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、プリプレグであるのが望ましい。絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、従来から蓄積されてきたプリント基板製造技術を配線基板３０の作製に応用することにより、配線基板３０を小型薄型化し、簡易に低コストで製造することができる。
【００８６】
トランスを構成するリング状磁性体４は、例えば、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトなどのフェライトからなるのがよい。これらのフェライトは、いずれも優れた高周波特性をもつ磁心材料であるが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライトは焼結温度が低いことが好ましく、マンガン−亜鉛系フェライトは磁束密度などの磁気特性がとくに優れている。リング状磁性体４は、最良の磁気特性が発揮されるように、最適条件下で別途焼結されたものを用いる。
【００８７】
そして、絶縁基材１の表面に形成された導体パターン８、絶縁基材３の表面に形成された導体パターン９、およびリング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体パターン８と絶縁基材集合体と導体パターン９とを貫通する貫通孔に形成された接続用導体６および７によって、リング状磁性体４に巻き付くようにトロイダルコイルが形成されている。
【００８８】
このトロイダルコイルは、入力側コイル２１と出力側コイル２４とに分割され、トランス２０を構成する。すなわち、入力側コイル２１に入力された入力信号は、入力側コイル２１と出力側コイル２４との巻き数比に応じて昇圧または降圧され、出力信号として出力側コイル２４から出力される。なお、トランス２０の出力側コイル２４には中間端子電極２７が設けられており、出力信号を分割した信号も取り出せるように構成されている。
【００８９】
トランス２０の入力側引き出し配線２２および出力側引き出し配線２５は、絶縁基材１および絶縁基材３の上にそれぞれ積層して形成された配線層４１および４２に設けられた入力側引き出し配線３１、入力側配線３２、出力側引き出し配線３３、出力側配線３４、およびランド３５〜４０を介してコンデンサ４５〜５０に接続され、入出力回路が形成される。この入出力回路は、図示省略した回路に接続され、増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路を形成する。
【００９０】
図７〜図９は、配線基板３０の作製工程のフローを示す断面図である。なお、これらの断面図は、図６（ｂ）と同様、図６（ａ）に６ｂ−Ｙ−Ｚ−６ｂの折れ線で示した位置における断面図である。
【００９１】
まず、図７（ａ）に示すように、絶縁基材１の一方の主面に前記第１の導体層である導体層５１を形成する。
【００９２】
次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁基材２にリング状磁性体４の収容部５２を形成し、絶縁基材２を絶縁基材１に重ねる。
【００９３】
次に、図７（ｃ）に示すように、収容部５２にリング状磁性体４を配置し、続いて、リング状磁性体４の内側の領域に絶縁基材５を配置する。或いは、リング状磁性体４を配置するのに先立って、所定位置にあらかじめ絶縁基材５を配置しておいてもかまわない。
【００９４】
この際、リング状磁性体４としては、別途焼結によりリング状に成形しておいた磁性体を用いる。このようにして、他の材料にダメージを与えることなく、最良の条件下で磁性体４を焼結することができ、配線基板３０に高性能のトランス２０を内蔵させることができる。
【００９５】
次に、図８（ｄ）に示すように、前記第２の導体層である導体層５３が形成された絶縁基材３を、導体層５３を外側にして絶縁基材２に重ねた後、絶縁基材１〜３および絶縁基材５を一体化させ、前記基材である絶縁基材集合体を形成する。この際、絶縁基材１〜３および絶縁基材５がプリプレグであれば、加熱下でプレス加工することによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができて好都合である。条件としては、プリプレグを２００℃前後、例えば、１６０〜１７５℃に加熱し、プレス機を用いて１５ｋｇ／ｃｍ2に加圧するのがよい。
【００９６】
次に、図８（ｅ）に示すように、リング状磁性体４の外側および内側の領域において、導体層５１と、熱圧着された絶縁基材集合体と、導体層５３とを貫通して、ドリルなどで２列の貫通孔５４を形成する。
【００９７】
次に、図８（ｆ）に示すように、スルーホールめっき法などによって貫通孔５４に導電材料を配置して、接続用導体６および７を形成する。
【００９８】
次に、図９（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィとエッチングによって導体層５１および導体層５３をパターニングして、絶縁基材１の表面に導体パターン８を形成し、絶縁基材３の表面に、導体パターン９と、入力側引き出し配線２２および出力側引き出し配線２５とを形成する。これによって、導体パターン８および導体パターン９と、接続用導体６および７とからなるトロイダルコイルが形成される。この際、トロイダルコイルが所定の巻き数比の入力用コイルと出力用コイルに分割されるように、導体層５１および導体層５３をパターニングする。
【００９９】
次に、図９（ｈ）に示すように、ビルドアップ工法などにより絶縁基材１および絶縁基材３の上に層間絶縁膜と導体層からなる配線層４１および４２をそれぞれ積層し、導体層をパターニングして入力側引き出し配線３１、入力側配線３２、出力側引き出し配線３３、出力側配線３４、およびコンデンサを固定するためのランド３５〜４０を所定の位置に形成する。次に、ランド３５〜４０以外を被覆し保護するソルダーレジスト４３および４４を形成し、配線基板３０の作製を終了する。
【０１００】
次に、図９（ｉ）に示すように、はんだなどでコンデンサ４５〜５０をランド３５〜４０に固定することにより、配線基板３０にコンデンサ４５〜５０を配置して、入出力回路の形成を終了する。
【０１０１】
以上に説明したように、本実施の形態に基づく配線基板３０によれば、インダクタンス素子２０が絶縁基板に内蔵されているので、より実装に適した形態でインダクタンス素子２０を提供することができ、絶縁基板上に他の電子部品を装着することで、フィルタや増幅器やＶＣＯなどの高周波アナログ回路などを容易に効率よくコンパクトに作製することができる。
【０１０２】
とくに、絶縁基材としてプリプレグを用いると、これらを加熱下でプレスすることによって強固に融着硬化させ、容易に一体化させることができる。この例のように、インダクタンス素子２０と配線基板３０との作製に半導体製造技術やプリント基板製造技術を応用することにより、インダクタンス素子２０と配線基板３０とを同一工程で作製することができ、インダクタンス素子２０を備えた高周波アナログ回路などを、小型薄型化し、低コストで得ることができる。
【０１０３】
また、配線基板３０は、配線基板内層にインダクタンス素子２０が埋設されていることから、配線基板の表裏層に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型低コスト化に寄与できる。
【０１０４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のインダクタンス素子及びその製造方法は、Ｑ値やＬ値の高いインダクタを小型薄型で安価に製造することができる。本発明の配線基板は、配線基板内層にインダクタンス素子が埋設されていることから、配線基板の表裏層に他の電子部品を配置でき、インダクタンス素子を使用する電子機器の小型薄型低コスト化に寄与できる。このようにして、携帯電話機や通信機能を備えたゲーム機など、無線通信機能を備えた携帯電子機器などの高周波アナログ回路を備えた電子機器の高性能化や小型高密度化や低価格化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態１に基づくインダクタンス素子の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図２】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図３】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図４】同、インダクタンス素子の作製工程のフローを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に基づくインダクタンス素子（トランス）の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図６】本発明の実施の形態３に基づく配線基板の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【図７】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図８】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図９】同、配線基板の作製工程のフローを示す断面図である。
【図１０】特許文献４に開示されているインダクタンス素子の構造を示す平面図（ａ）と、断面図（ｂ）とである。
【符号の説明】
【０１０７】
１、２、３、５…絶縁基材、４…リング状磁性体、６、７…接続用導体、
８、９…導体パターン、１０…インダクタンス素子、１１、１２…引き出し配線、
１３、１４…電極、１５、１６…ソルダーレジスト、
２０…インダクタンス素子（トランス）、２１…入力側コイル、
２２…入力側引き出し配線、２３…入力側電極、２４…出力側コイル、
２５…出力側引き出し配線、２６…出力側電極、２７…中間端子電極、
３１…入力側引き出し配線、３２…入力側配線、３３…出力側引き出し配線、
３４…出力側配線、３５〜４０…ランド、４１、４２…配線層、
４３、４４…ソルダーレジスト、４５〜５０…コンデンサ、５１、５３…導体層、
５２リング状磁性体の収容部、５４貫通孔、１００…インダクタンス素子、
１０１…上部配線層、１０２…中間層、１０３…下部配線層、１０４…絶縁膜、
１０５…半導体基板、１０６…磁性路、
１１１〜１１９、１２１〜１２８…導体パターン、
１３１〜１３８、１４１〜１４８…コンタクト部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であって、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている、
インダクタンス素子。
【請求項２】
前記磁性体が焼結によって成形された磁性体である、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項３】
前記磁性体がフェライトからなる、請求項１又は２に記載したインダクタンス素子。
【請求項４】
前記フェライトが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトである、請求項３に記載したインダクタンス素子。
【請求項５】
前記基材が絶縁材料からなる、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項６】
前記基材が積層された絶縁基板であって、前記磁性体がその中間層に配されている、請求項５に記載したインダクタンス素子。
【請求項７】
前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形である、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載したインダクタンス素子が、絶縁基板に内蔵されている、配線基板。
【請求項９】
前記絶縁基板がプリプレグからなる、請求項８に記載した配線基板。
【請求項１０】
前記絶縁基板上で前記インダクタンス素子の端子が他の電子部品と電気的に接続されている、請求項８に記載した配線基板。
【請求項１１】
請求項１に記載したインダクタンス素子の製造方法であって、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層とを貫通する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する、インダクタンス素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の導体層及び前記第２の導体層をそれぞれフォトリソグラフィとエッチングによって加工して前記各導電パターンを形成する、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１３】
前記磁性体として焼結によって成形された磁性体を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性体としてフェライトからなる磁性体を用いる、請求項１１又は１３に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１５】
前記フェライトとしてニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトを用いる、請求項１４に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１６】
前記基材として絶縁材料を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１７】
前記基材として積層された絶縁基板を用い、前記磁性体をその中間層に配する、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１８】
前記磁性体として、平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形である磁性体を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１】
閉磁路を形成する環状の磁性体の少なくとも一部が基材によって包囲され、前記磁性体を取り巻くコイル導体が前記基材に形成された貫通孔を介して設けられているインダクタンス素子であって、
前記基材の一方の面と、それとは反対側の他方の面とにそれぞれ、前記コイル導体の 一部をなす各導体パターンが形成され、
環状の前記磁性体の内側および外側の領域において、前記各導体パターンと前記基材 とを貫通して形成された前記貫通孔に、前記各導体パターン間を接続し、前記コイル導 体の他の一部をなす接続用導体が形成されている、
インダクタンス素子。
【請求項２】
前記磁性体が焼結によって成形された磁性体である、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項３】
前記磁性体がフェライトからなる、請求項１又は２に記載したインダクタンス素子。
【請求項４】
前記フェライトが、ニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトである、請求項３に記載したインダクタンス素子。
【請求項５】
前記基材が絶縁材料からなる、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項６】
前記基材が積層された絶縁基板であって、前記磁性体がその中間層に配されている、請求項５に記載したインダクタンス素子。
【請求項７】
前記磁性体が平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形である、請求項１に記載したインダクタンス素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載したインダクタンス素子が、絶縁基板に内蔵されている、配線基板。
【請求項９】
前記絶縁基板がプリプレグからなる、請求項８に記載した配線基板。
【請求項１０】
前記絶縁基板上で前記インダクタンス素子の端子が他の電子部品と電気的に接続されている、請求項８に記載した配線基板。
【請求項１１】
請求項１に記載したインダクタンス素子の製造方法であって、第１の基材に第１の導体層を形成する工程と、第２の基材に前記磁性体を配する工程と、第３の基材に第２の導体層を形成する工程と、前記第１の基材と前記第２の基材と前記第３の基材とを一体化させる工程と、この一体化した基材において前記第１の導体層と前記第２の導体層とを貫通する前記貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電材料を配して前記接続用導体を形成する工程とを有する、インダクタンス素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の導体層及び前記第２の導体層をそれぞれフォトリソグラフィとエッチングによって加工して前記各導電パターンを形成する、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１３】
前記磁性体として焼結によって成形された磁性体を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性体としてフェライトからなる磁性体を用いる、請求項１１又は１３に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１５】
前記フェライトとしてニッケル−銅−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、又はマンガン−亜鉛系フェライトを用いる、請求項１４に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１６】
前記基材として絶縁材料を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１７】
前記基材として積層された絶縁基板を用い、前記磁性体をその中間層に配する、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【請求項１８】
前記磁性体として、平板状であって、その平面形状が円形、楕円形、長円形、又は多角形である磁性体を用いる、請求項１１に記載したインダクタンス素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１６５２１２（Ｐ２００６−１６５２１２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５３５１７（Ｐ２００４−３５３５１７）
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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