薄膜磁気誘導素子およびその製造方法
【課題】フェライト基板に形成される貫通孔内の部材（メッキ膜やアンダーフィル）に空洞が形成されないようにすることで、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】フェライト基板１に形成される貫通孔２ａ、３ａは第１主面から形成した穴２ｂ、３ｂと第２主面から形成した穴２ｃ、３ｃを接続して形成し、メッキシード層１２を介して、端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２並びにコイル導体４、５および接続導体２を形成し、穴２ｃと穴３ｃに絶縁膜１６を充填する。穴２ｂの深さＴ１を穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より緩やかにし、穴３ｂの深さＴ３を穴３ｃの深さＴ４より浅くし、穴３ｂの側壁の傾斜Ｓ３を穴３ｃの側壁の傾斜Ｓ４より緩やかにすることで、図示しないアンダーフィルを空洞なしに貫通孔２ａ、３ａに充填できて、高い信頼性を確保することができる。
【解決手段】フェライト基板１に形成される貫通孔２ａ、３ａは第１主面から形成した穴２ｂ、３ｂと第２主面から形成した穴２ｃ、３ｃを接続して形成し、メッキシード層１２を介して、端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２並びにコイル導体４、５および接続導体２を形成し、穴２ｃと穴３ｃに絶縁膜１６を充填する。穴２ｂの深さＴ１を穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より緩やかにし、穴３ｂの深さＴ３を穴３ｃの深さＴ４より浅くし、穴３ｂの側壁の傾斜Ｓ３を穴３ｃの側壁の傾斜Ｓ４より緩やかにすることで、図示しないアンダーフィルを空洞なしに貫通孔２ａ、３ａに充填できて、高い信頼性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板に形成した半導体集積回路と、コイルやコンデンサ、抵抗などの受動部品で構成されるＤＣ−ＤＣコンバータである超小型電力変換装置などに用いられる薄膜磁気誘導素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子情報機器、特に、携帯型の各種電子機器の普及が著しい。それらの電子情報機器は電池を電源とするものが多く、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置を内蔵している。
このような電力変換装置の小型化の要求は強く、ハイブリッド型電源モジュールの小型化は、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）技術や、積層セラミック部品などの技術より進歩してきている。しかし、インダクタやトランスなどの磁気誘導部品は集積回路と比べると体積が非常に大きいために、電子機器の小型化を図る上で最大の制約になっている。
この問題を解決するために、超小型電力変換装置が提案されている。半導体集積回路を形成した半導体基板と、薄膜インダクタである薄膜磁気誘導素子を積層して接続した超小型の電力変換装置を形成する。この超小型化を図るために、高いインダクタンスを持たせたままインダクタを小型・薄膜化するため、薄膜磁気誘導素子として磁性絶縁基板の表裏に形成されたコイル導体を、磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体で接続し、ソレノイド状にコイルを形成して作られる構造が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図７は、従来の薄膜磁気誘導素子の構成図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図である。
薄膜磁気誘導素子は、磁性絶縁基板であるフェライト基板５１と、このフェライト基板５１の外周部に貫通孔５２ａを形成し、この貫通孔５２ａに形成した接続導体５２で互いを接続した表面側の端子電極５６ａおよび裏面側の端子電極５６ｂと、フェライト基板５１の中央部に貫通孔５３ａを形成し、この貫通孔５３ａに形成した接続導体５３で互いに接続した第１主面（表面）側のコイル導体５４と第２主面（裏面）側のコイル導体５５とで構成される。表面側の端子電極５６ａと裏面側の端子電極５６ｂと接続導体５２を合わせたものが外周部に形成した電極であり、表面側のコイル導体５４と裏面側のコイル導体５５と接続導体５３を合わせたものが中央部に形成したソレノイド状のコイルである。
【０００４】
このフェライト基板５１の第１主面側（表面側）の端子電極５６ａに図示しないスタッドバンプを介して半導体基板が固着し、第２主面側（裏面側）の端子電極５６ｂは図示しない半田を介してプリント基板や積層セラミックコンデンサアレイと接続する。
図８は、図７のＧ部およびＨ部の詳細拡大図であり、同図（ａ）は図７のＧ部の詳細拡大図、同図（ｂ）は図７のＨ部の詳細拡大図である。
貫通孔５２ａは第１主面から形成した穴５２ｂと第２主面から形成した穴５２ｃを接続して形成する。穴５２ｂと穴５２ｃが接続する箇所は貫通穴５２ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。同様に、貫通孔５３ａは第１主面から形成した穴５３ｂと第２主面から形成した穴５３ｃを接続して形成する。穴５３ｂと穴５３ｃが接続する箇所は貫通孔５３ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。
【０００５】
同図（ａ）に示されるように、第１主面上、第２主面上および貫通孔５２ａの側壁にメッキシード層６２を介して、端子電極５６ａ、５６ｂおよび接続導体５２がＣｕ層で形成され、また、同図（ｂ）に示されるように第１主面上、第２主面上および貫通孔５３ａの側壁にメッキシード層６２を介して、コイル導体５４、５５および接続導体５３がＣｕ層で形成される。穴５２ｃと穴５３ｃは絶縁膜６６で充填される。
前記の穴５２ｂの深さＴ５を穴５２ｃの深さＴ６を同じ深さにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ５を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ６と同じ傾斜にする。また、前記の穴５３ｂの深さＴ７を穴５３ｃの深さＴ８を同じ深さにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ７を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ８と同じ傾斜にする。
図９は、図７の従来の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図である。これらの工程断面図は、図８（ａ）に相当した断面図であり、フェライト基板５１に形成した貫通孔５２ａ近傍の断面図を拡大したものである。
【０００６】
まず、フェライト基板５１の第１主面および第２主面から、貫通孔５２ａを形成するために、フェライト基板５１の第１主面、第２主面にレジスト６９を形成し、貫通孔５２ａを形成するためのパターニングする。（同図（ａ））。
つぎに、フェライト基板５１の第１主面にレジスト６９をマスクに穴５２ｂをサンドブラストで形成する（同図（ｂ））。
つぎに、第２主面にレジスト６９をマスクに穴５３ｂを穴５２ｂと接するまでサンドブラストで掘削し、貫通孔５２ａを形成する。このように、片面ずつ加工を行うが、この際の加工量を表裏で同じにすることで、穴５２ｂと穴５２ｃが接続する箇所で貫通孔５２ａの開口部が最小となり、この箇所がくびれ箇所Ｚとなる。貫通孔５２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの穴５２ｂの深さＴ５を第２主面からのくびれ箇所Ｚまでの穴５２ｃの深さＴ６と同じにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ５を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ６と同じにする。（同図（ｃ））。
【０００７】
つぎに、レジスト６９を除去する（同図（ｄ））。
つぎに、貫通孔５２ａの側壁およびフェライト基板５１の表面に導電性を与えるためのメッキシード層６２を形成する。その後、端子電極５６ａ、５６ｂを形成するためのマスクをレジスト７０で形成する（同図（ｅ））。
つぎに、レジスト７０の開口部に電界メッキでＣｕ層７１を形成する。このとき貫通孔５２ａにもメッキされる（同図（ｆ））。
つぎに、レジスト７０を除去して、Ｃｕ層７１は互いに接続した端子電極５６ａ、５６ｂと接続導体５２となり、フェライト基板５１の外周部に形成される電極となる（同図（ｇ））。
つぎに、第２主面の表面にレジストで保護膜６６を形成する（同図（ｈ））。
【０００８】
尚、図８（ｂ）の接続孔５３ａやコイル導体５４、５５および接続導体５３は、前記の図９（ａ）から（ｈ）の各工程で同時に形成される。
このように形成された薄膜磁気誘導素子のフェライト基板５１の第１主面の端子電極５６ａに、図１０で示すように、スタットバンプ７６を介して半導体基板７５を固着し、半導体基板７５とフェライト基板５１の間にアンダーフィル７７を注入し硬化させて、半導体基板７５とフェライト基板５１の密着性を補強して超小型電力変換装置が完成する。
尚、図１０において、同図（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）のＧ部およびＨ部の詳細拡大図である。
【特許文献１】特開２００４−７２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９の製造工程で、フェライト基板５１の外周部の電極と中央部のコイルを形成した場合、フェライト基板５１にサンドブラスト処理で両面から加工された貫通孔５２ａ、５３ａは、フェライト基板５１の断面の中心部に向かってすり鉢状となり、フェライト基板５１の断面の中心部で貫通孔５２ａ、５３ａの幅が最小になる形状となる。この幅が最小になる箇所が前記したくびれ箇所Ｚとなる。この貫通孔５２ａ、５３ａの側面には、メッキシード層６２を介してメッキ膜であるＣｕ層２１が形成され、その後、第２主面側からレジストなどの保護膜６６が形成され、貫通孔５２ａ、５３ａの第２主面は側の部分が保護膜６６で充填される。その後、図１０に示すように、半導体基板７５をフェライト基板５１にスタッドバンプ７６を介して固着した後、アンダーフィル７７を半導体基板７５とフェライト基板５１の間の隙間に注入し、貫通孔５２ａ、５３ａはアンダーフィル７７で充填される。
【００１０】
しかし、貫通孔５２ａ、５３ａの側壁の傾斜Ｓ５、Ｓ６が急な場合、側壁を伝わって落ちるアンダーフィル７７の速度が早く、アンダーフィル７７は空気を巻き込んで貫通孔５２ａ、５３ａに進行する。そうすると、貫通孔５２ａ、５３ａのくびれ箇所Ｚより下に充填された保護膜６６との間に空洞９０（ボイド）が形成されることがある。
また、貫通孔５２ａ、５３ａの側壁の長さが長い場合は、アンダーフィル７７が側壁を伝わって貫通孔５２ａ、５３ａのくびれ箇所Ｚに達する前に貫通孔５２ａ、５３ａが塞がれて保護膜６６との間で空洞９０が形成されることがある。
また、貫通孔５２ａ、５３ａの幅が狭い場合は、アンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａの奥に進行しにくくなり、保護膜６６の間に空洞９０が形成されることがある。
このようにして、空洞９０が形成されると、リフロー炉による半田付けなどの温度ストレスが印加された場合、空洞９０が膨張してアンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａの側面から剥離し、その剥離が進行すると、アンダーフィル７７がフェライト基板５１から剥離して信頼性を低下させる。また、温度ストレスが大きいと、この空洞８０が急激に膨張して爆発する場合もある。
【００１１】
さらに、スタッドバンプ７６とアンダーフィル７７の境界に剥離が進行するとこの剥離箇所を通して水分などが半導体基板７５に進入して半導体集積回路を劣化させる。
前記の第２主面側に形成する保護膜６６は裏面側のコイル導体５５を保護する役割と、アンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａを通して垂れ流れるのを防止する役割がある。しかし、半田付けされる端子電極５６ｂでは、保護膜６６は貫通孔５２ａ内とその近傍にのみ形成され、保護膜６６の役割は、貫通孔５２ａ、５３ａを通ってアンダーフィル７７が垂れ流れるのを防止することである。また保護膜６６は金属との密着性が良好でなく、保護膜６６は貫通孔５２ａの側壁から剥離しやすい。剥離すると前記のように水分などの進入が起こり信頼性を低下させる。そのため、貫通孔５２ａを塞ぐ部材としては、レジストなどの保護膜６６を用いないで、電極を形成するメッキ膜（Ｃｕ層：接続導体５２）などを用いる方がよい。
【００１２】
このメッキ膜で貫通孔５２ａを塞ぐためには、メッキ膜の厚みを厚くする必要がある。 図１１は、メッキ膜を厚くしたときの要部断面図であり、同図（ａ）は図８（ａ）に相当した断面図、同図（ｂ）は図８（ｂ）に相当した断面図である。
メッキ膜を厚くすると、中央部にあるくびれ箇所Ｚ近傍でメッキ膜が異常成長して、メッキ膜が十分形成されない部分が生じ、貫通孔５２ａを塞ぎ、同図（ａ）に示すように、貫通孔５２ａのくびれ箇所Ｚ付近でメッキ膜である接続導体８２ａと接続導体８２ｂが接する箇所に空洞９１が形成されたりする。また、同図（ｂ）でも同様の現象が起こる。この空洞９１が形成されると、リフロー炉による半田付けなどの温度ストレスでメッキ膜が剥離し、信頼性を低下させる。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、貫通孔を充填する部材（メッキ膜やアンダーフィル）で貫通孔内に空洞が形成されないようにすることで、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面および第２主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって狭まり、最も狭くなったくびれ箇所の位置が前記磁性絶縁基板の第２主面より第１主面に近い構成とする。
【００１４】
また、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第１主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜が、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第２主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜より緩いとよい。
また、前記第１接続導体が前記第１貫通孔の側壁に形成され、前記第２導体表面を被覆するとともに、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第１貫通孔のくびれ箇所までを充填して該くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有するとよい。
また、前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第２貫通孔のくびれ箇所までを充填し、該くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有するとよい。
また、前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記第２接続導体が前記くびれ箇所を塞ぐとよい。
【００１５】
また、磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子の製造方法において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面、第２主面の両主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって互いに接続するまで掘削されて形成され、第１主面からの掘削深さが浅く、第２主面からの掘削深さが深くなるようにした製造方法とする。
【００１６】
また、前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を形成するための掘削をサンドブラスト法を用いて行うとよい。
また、前記磁性絶縁基板がフェライト基板であるとよい。
また、前記磁性絶縁基板の第１電極に半導体基板の突起電極を介して前記半導体基板を固着し、該半導体基板と前記磁性絶縁基板の隙間に接着剤を充填したとき、該接着剤が前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を充填するとよい。
また、前記接着剤がアンダーフィルであるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明により、磁性絶縁基板の両面から堀り進めて形成する貫通孔のくびれ箇所を一方の表面に近く位置させることで、貫通孔を充填する部材（特に、メッキ膜およびアンダーフィル）に空洞が形成されず、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子を形成するすることができる。
また、貫通孔のくびれ箇所に近い方の表面への貫通孔の側壁の傾斜を緩やかにすることで、貫通孔を充填する部材に空洞が形成されず、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子を形成するすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態について以下の実施例にて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、この発明の第１実施例の薄膜磁気誘導素子の構成図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図である。この薄膜磁気誘導素子はソレノイド状の薄膜インダクタである。
薄膜磁気誘導素子は、磁性絶縁基板であるフェライト基板１と、このフェライト基板１の外周部に貫通孔２ａを形成し、この貫通孔２ａに形成した接続導体２で互いを接続した表面側の端子電極６ａおよび裏面側の端子電極６ｂと、フェライト基板１の中央部に貫通孔３ａを形成し、この貫通孔３ａに形成した接続導体３で互いに接続した第１主面（表面）側のコイル導体４と第２主面（裏面）側のコイル導体５とで構成される。表面側の端子電極６ａと裏面側の端子電極６ｂと接続導体２を合わせたものが外周部に形成した電極であり、表面側のコイル導体４と裏面側のコイル導体５と接続導体３を合わせたものが中央部に形成したソレノイド状のコイルである。
【００２０】
このフェライト基板１の第１主面側（表面側）の端子電極６ａに図示しないスタッドバンプを介して半導体基板が固着し、第２主面側（裏面側）の端子電極６ｂは図示しない半田を介してプリント基板や積層セラミックコンデンサアレイと接続する。
図２は、図１のＡ部およびＢ部の詳細拡大図であり、同図（ａ）は図１のＡ部の詳細拡大図、同図（ｂ）は図１のＢ部の詳細拡大図である。
前記の貫通孔２ａ、３ａは第１主面から形成した穴２ｂ、穴３ｂと第２主面から形成した穴２ｃ、３ｃを接続して形成する。また穴２ｂと穴２ｃが接続する箇所および穴３ｂと穴３ｃが接続する箇所は貫通孔２ａ、３ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。第１主面上、第２主面上および貫通孔２ａ、３ａの側壁にメッキシード層１２を介して、端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２をＣｕ層で形成し、また第１主面上、第２主面上および側壁にメッキシード層１２を介して、コイル導体４、５および接続導体２がＣｕ層で形成する。その後で穴２ｃと穴３ｃに絶縁膜１６を充填する。
【００２１】
前記の穴２ｂの深さＴ１を穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より緩やかにし、穴３ｂの深さＴ３を穴３ｃの深さＴ４より浅くし、穴３ｂの側壁の傾斜Ｓ３を穴３ｃの側壁の傾斜Ｓ４より緩やかにする。
このような形状の貫通孔２ａ、３ａとすることで、図示しない半導体基板をスタッドバンプを介してフェライト基板１に固着し、これらの隙間に図示しないアンダーフィルを充填する場合に、絶縁膜１６との界面に空洞を形成することなくアンダーフィルを充填できる。
図３は、図１の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図である。これらの工程断面図は、図２（ａ）に相当した断面図であり、フェライト基板１に形成した貫通孔２ａ近傍の断面図を拡大したものである。
【００２２】
磁性絶縁基板として、厚さ５２５μｍのＮｉ−Ｚｎ系のフェライト基板１を用いた。このフェライト基板１の厚さは必要とされるインダクタンス、コイル電流値、フェライト基板１の特性から決定されるものであり、今回の実施例の厚さに限ったものではない。但し、フェライト基板１が１００μｍ程度以下と薄い場合は磁気飽和が起こり易くなり、また、１ｍｍ以上と厚い場合には超小型電力変換装置の厚さ自体が厚くなってしまうため使用目的に合わせ選定すると良い。尚、磁性絶縁基板としてはフェライト基板１に限ったものでなく、絶縁性の磁性基板であればよい。今回は容易に基板状に形成しうる材料としてフェライト基板１を用いた。
まず、フェライト基板１の第１主面および第２主面から、貫通孔２ａを形成するために、フェライト基板１の第１主面、第２主面にレジスト１９を形成し、貫通孔２ａを形成するためのパターニングする。（同図（ａ））。
【００２３】
つぎに、フェライト基板１の第１主面にレジスト１９をマスクに穴２ｂを中央より浅く形成する。穴２ｂの形成方法には、レーザー加工、サンドブラスト加工、放電加工、超音波加工および機械加工があり、コスト、適用性で選定することもできる。ソレノイド型の薄膜インダクタは加工部位が多いのでサンドブラスト工程を採用した。加工量の調整は、加工時間、加工速度などを調整することで行う（同図（ｂ））。
つぎに、第２主面にレジスト１９をマスクに穴３ｂを穴２ｂと接するまでサンドブラストで掘削し、貫通孔２ａを形成する。このように、片面ずつサンドブラスト加工を行うことで、穴２ｂと穴２ｃが接続する箇所で貫通孔２ａの開口部が最小となり、この箇所がくびれ箇所Ｚとなる。そして、サンドブラスト加工の加工量を表裏で異ならせることにより、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの穴２ｂの深さＴ１を第２主面からのくびれ箇所Ｚまでの穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より小さくする。貫通孔２ａをこのような形状とすることで、図示しない半導体基板をスタッドバンプを介したフェライト基板１に固着し、これらの隙間にアンダーフィルを充填するとき、穴２ｃを充填した絶縁膜１６との界面に形成される空洞の発生を抑制できる（同図（ｃ））。
【００２４】
つぎに、レジスト１９を除去する（同図（ｄ））。
つぎに、貫通孔２ａの側壁およびフェライト基板１の表面に導電性を与えるためおよび後のＣｕメッキの前処理としてＴｉ／Ｃｕ膜をスパッタで形成しメッキシード層１２を形成する。このとき貫通孔２ａにも導電性が与えられるが、必要であれば無電解メッキなどを行っても良い。真空蒸着法、ＣＶＤ法などでもよい。密着層としてはＴｉに限らずＣｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａなどを用いても良い。その後、端子電極６ａ、６ｂを形成するためのマスクをレジスト２０で形成する。本実施例ではネガ型のフィルムタイプレジストを用いて行っている（同図（ｅ））。
つぎに、レジスト２０の開口部に電界メッキでＣｕ層２１を形成する。このとき貫通孔２ａにもメッキされる。貫通孔２ａのフェライト基板１の表面より最も離れた内部はメッキ金属膜の成長にばらつきが生じる場合があるが、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所までの距離Ｔ１を短く（第１主面から浅く）、また側壁の傾斜Ｓ１を緩にした場合には、メッキ膜の異常成長はなく、第１主面側（表面側）の貫通孔２ａの側壁は確実にメッキ膜で被覆されて、Ｃｕ層２１を形成するときに空洞は形成されない（同図（ｆ））。
【００２５】
つぎに、レジスト２０を除去して、Ｃｕ層２１は互いに接続した端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２となり、フェライト基板１の外周部に形成される電極となる（同図（ｇ））。
つぎに、第２主面の表面にレジストで保護膜１６を形成する（同図（ｈ））。
尚、図２（ｂ）の接続孔３ａやコイル導体４、５および接続導体３は、前記の図３（ａ）から（ｈ）の各工程で同時に形成される。
このように形成された薄膜磁気誘導素子のフェライト基板１の第１主面の端子電極６ａに、図４で示すように、スタットバンプ２６を介して集積回路が形成された半導体基板２５を固着し、半導体基板２５とフェライト基板１の間にアンダーフィル２７を注入し硬化させて、半導体基板２５とフェライト基板１の密着性を補強して超小型電力変換装置が完成する。尚、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）のＡ部およびＢ部の詳細拡大図である。
【００２６】
図３の貫通孔２ａの形成方法では、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの距離Ｔ１が短く（表面から浅く）、その側壁の傾斜Ｓ１が緩いため、図４に示すように、アンダーフィルは空気を巻き込まずに貫通孔２ａ内をレジスト表面に達するまで進行しアンダーフィル内に空洞は形成されない。その結果、高い信頼性を確保できる。
【実施例２】
【００２７】
図５は、この発明の第２実施例の薄膜誘導素子の構成図で、同図（ａ）は図２（ａ）に相当する要部断面図、同図（ｂ）は図２（ｂ）に相当する要部断面図である。
図２との違いは、貫通孔２ａのくびれ箇所Ｚを接続導体３２ａとなるメッキ膜のＣｕ層で塞ぎ、穴２ｃの側壁に形成される接続導体３２ｂとなるメッキ膜のＣｕ層が接続導体３２ａとなるＣｕ層に接続し、貫通孔２ａの第２主面側から保護膜１６を除去した点である。
貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所までの距離が短く（表面から浅く）、その側壁の傾斜Ｓ１を緩くすることで、接続導体３２ａとなるＣｕ層をメッキで厚く成長させても、くびれ箇所Ｚ付近でのメッキ膜であるＣｕ層の異常成長が抑制されて、Ｃ部の接続導体３２ａとなるＣｕ層内で完全に塞ぐことができる。また、穴２ｃの側壁に形成される接続導体３２ｂとなるメッキ膜のＣｕ層が接続導体３２ａにその先端が接続し、接続導体３２ｂ同士が異常成長で接続することがないので、接続導体３２ａと接続導体３２ｂの間で空洞が形成されることがない。また、接続導体３２ａで貫通孔２ａが完全に塞がれるので、アンダーフィルの垂れ流しを接続導体３２ａで防止できる。その結果、レジストなどの保護膜１６が不要となり、信頼性が向上する。
【００２８】
また、貫通孔３ａについても同様に接続導体３３ａで貫通孔３ａを塞くことができるが、貫通孔３３ａを接続導体３３ａで塞ぐと、保護膜１６を貫通孔３ａを充填したときに接続導体３３ａと保護膜１６との間に空洞が形成される可能性があり、貫通孔３ａは接続導体３３ａで塞がない方がよい。
【実施例３】
【００２９】
図６は、この発明の第３実施例の薄膜誘導素子の構成図で、同図（ａ）は図５（ａ）に相当する要部断面図、同図（ｂ）は図５（ｂ）に相当する要部断面図である。
図５との違いは、裏面側からの貫通孔２ａ、３ａの加工面積を大きくして、開口部の表面幅Ｗ２、Ｗ４をＷ１、Ｗ３より大きくしている点である。加工面積を大きくすることで、穴２ｃ、３ｃの側壁の傾斜Ｓ２、Ｓ４が図５の場合より緩やかになり、穴２ｃ、３ｃの深部までのメッキ膜である接続導体３２ｂ、３３ｂをさらに良好な状態で形成することができるので、Ｅ部、Ｆ部に空洞が形成されることを図５のＣ部、Ｄ部よりもさらに抑制することができる。
そのため、設計寸法に余裕がある場合は穴２ｃ、３ｃの加工面積を大きくする方が好ましい。
【００３０】
尚、前記の第１実施例から第３実施例の薄膜磁気誘導素子はソレノイド状のコイルを有する薄膜インダクタであるが、トロイダル状のコイルを有する薄膜インダクタの場合も本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施例の薄膜磁気誘導素子の構成図で、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図２】図１のＡ部およびＢ部の詳細拡大図であり、（ａ）は図１のＡ部の詳細拡大図、（ｂ）は図１のＢ部の詳細拡大図
【図３】図１の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図
【図４】この発明の薄膜磁気誘導素子を搭載した超小型電力変換装置の要部断面図
【図５】この発明の第２実施例の薄膜誘導素子の構成図で、（ａ）は図２（ａ）に相当する要部断面図、（ｂ）は図２（ｂ）に相当する要部断面図
【図６】この発明の第３実施例の薄膜誘導素子の構成図で、（ａ）は図５（ａ）に相当する要部断面図、（ｂ）は図５（ｂ）に相当する要部断面図
【図７】従来の薄膜磁気誘導素子の構成図で、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図８】図７のＧ部およびＨ部の詳細拡大図であり、（ａ）はＧ部の詳細拡大図、（ｂ）はＨ部の詳細拡大図
【図９】図７のフェライト基板に電極とコイルを形成する方法であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図
【図１０】保護膜とアンダーフィルの界面に空洞が形成された模式図
【図１１】接続導体に空洞が形成された模式図
【符号の説明】
【００３２】
１ フェライト基板
２、３、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ 接続導体
２ａ、３ａ 貫通孔
２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ 穴
４、５、３４、３５ コイル導体
６ａ、６ｂ 端子電極
１２ メッキシード層
１６ 保護膜
１９、２０ レジスト
２１ Ｃｕ層
２５ 半導体基板
２６ スタッドバンプ
２７ アンダーフィル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板に形成した半導体集積回路と、コイルやコンデンサ、抵抗などの受動部品で構成されるＤＣ−ＤＣコンバータである超小型電力変換装置などに用いられる薄膜磁気誘導素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子情報機器、特に、携帯型の各種電子機器の普及が著しい。それらの電子情報機器は電池を電源とするものが多く、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置を内蔵している。
このような電力変換装置の小型化の要求は強く、ハイブリッド型電源モジュールの小型化は、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）技術や、積層セラミック部品などの技術より進歩してきている。しかし、インダクタやトランスなどの磁気誘導部品は集積回路と比べると体積が非常に大きいために、電子機器の小型化を図る上で最大の制約になっている。
この問題を解決するために、超小型電力変換装置が提案されている。半導体集積回路を形成した半導体基板と、薄膜インダクタである薄膜磁気誘導素子を積層して接続した超小型の電力変換装置を形成する。この超小型化を図るために、高いインダクタンスを持たせたままインダクタを小型・薄膜化するため、薄膜磁気誘導素子として磁性絶縁基板の表裏に形成されたコイル導体を、磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体で接続し、ソレノイド状にコイルを形成して作られる構造が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図７は、従来の薄膜磁気誘導素子の構成図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図である。
薄膜磁気誘導素子は、磁性絶縁基板であるフェライト基板５１と、このフェライト基板５１の外周部に貫通孔５２ａを形成し、この貫通孔５２ａに形成した接続導体５２で互いを接続した表面側の端子電極５６ａおよび裏面側の端子電極５６ｂと、フェライト基板５１の中央部に貫通孔５３ａを形成し、この貫通孔５３ａに形成した接続導体５３で互いに接続した第１主面（表面）側のコイル導体５４と第２主面（裏面）側のコイル導体５５とで構成される。表面側の端子電極５６ａと裏面側の端子電極５６ｂと接続導体５２を合わせたものが外周部に形成した電極であり、表面側のコイル導体５４と裏面側のコイル導体５５と接続導体５３を合わせたものが中央部に形成したソレノイド状のコイルである。
【０００４】
このフェライト基板５１の第１主面側（表面側）の端子電極５６ａに図示しないスタッドバンプを介して半導体基板が固着し、第２主面側（裏面側）の端子電極５６ｂは図示しない半田を介してプリント基板や積層セラミックコンデンサアレイと接続する。
図８は、図７のＧ部およびＨ部の詳細拡大図であり、同図（ａ）は図７のＧ部の詳細拡大図、同図（ｂ）は図７のＨ部の詳細拡大図である。
貫通孔５２ａは第１主面から形成した穴５２ｂと第２主面から形成した穴５２ｃを接続して形成する。穴５２ｂと穴５２ｃが接続する箇所は貫通穴５２ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。同様に、貫通孔５３ａは第１主面から形成した穴５３ｂと第２主面から形成した穴５３ｃを接続して形成する。穴５３ｂと穴５３ｃが接続する箇所は貫通孔５３ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。
【０００５】
同図（ａ）に示されるように、第１主面上、第２主面上および貫通孔５２ａの側壁にメッキシード層６２を介して、端子電極５６ａ、５６ｂおよび接続導体５２がＣｕ層で形成され、また、同図（ｂ）に示されるように第１主面上、第２主面上および貫通孔５３ａの側壁にメッキシード層６２を介して、コイル導体５４、５５および接続導体５３がＣｕ層で形成される。穴５２ｃと穴５３ｃは絶縁膜６６で充填される。
前記の穴５２ｂの深さＴ５を穴５２ｃの深さＴ６を同じ深さにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ５を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ６と同じ傾斜にする。また、前記の穴５３ｂの深さＴ７を穴５３ｃの深さＴ８を同じ深さにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ７を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ８と同じ傾斜にする。
図９は、図７の従来の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図である。これらの工程断面図は、図８（ａ）に相当した断面図であり、フェライト基板５１に形成した貫通孔５２ａ近傍の断面図を拡大したものである。
【０００６】
まず、フェライト基板５１の第１主面および第２主面から、貫通孔５２ａを形成するために、フェライト基板５１の第１主面、第２主面にレジスト６９を形成し、貫通孔５２ａを形成するためのパターニングする。（同図（ａ））。
つぎに、フェライト基板５１の第１主面にレジスト６９をマスクに穴５２ｂをサンドブラストで形成する（同図（ｂ））。
つぎに、第２主面にレジスト６９をマスクに穴５３ｂを穴５２ｂと接するまでサンドブラストで掘削し、貫通孔５２ａを形成する。このように、片面ずつ加工を行うが、この際の加工量を表裏で同じにすることで、穴５２ｂと穴５２ｃが接続する箇所で貫通孔５２ａの開口部が最小となり、この箇所がくびれ箇所Ｚとなる。貫通孔５２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの穴５２ｂの深さＴ５を第２主面からのくびれ箇所Ｚまでの穴５２ｃの深さＴ６と同じにし、穴５２ｂの側壁の傾斜Ｓ５を穴５２ｃの側壁の傾斜Ｓ６と同じにする。（同図（ｃ））。
【０００７】
つぎに、レジスト６９を除去する（同図（ｄ））。
つぎに、貫通孔５２ａの側壁およびフェライト基板５１の表面に導電性を与えるためのメッキシード層６２を形成する。その後、端子電極５６ａ、５６ｂを形成するためのマスクをレジスト７０で形成する（同図（ｅ））。
つぎに、レジスト７０の開口部に電界メッキでＣｕ層７１を形成する。このとき貫通孔５２ａにもメッキされる（同図（ｆ））。
つぎに、レジスト７０を除去して、Ｃｕ層７１は互いに接続した端子電極５６ａ、５６ｂと接続導体５２となり、フェライト基板５１の外周部に形成される電極となる（同図（ｇ））。
つぎに、第２主面の表面にレジストで保護膜６６を形成する（同図（ｈ））。
【０００８】
尚、図８（ｂ）の接続孔５３ａやコイル導体５４、５５および接続導体５３は、前記の図９（ａ）から（ｈ）の各工程で同時に形成される。
このように形成された薄膜磁気誘導素子のフェライト基板５１の第１主面の端子電極５６ａに、図１０で示すように、スタットバンプ７６を介して半導体基板７５を固着し、半導体基板７５とフェライト基板５１の間にアンダーフィル７７を注入し硬化させて、半導体基板７５とフェライト基板５１の密着性を補強して超小型電力変換装置が完成する。
尚、図１０において、同図（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）のＧ部およびＨ部の詳細拡大図である。
【特許文献１】特開２００４−７２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９の製造工程で、フェライト基板５１の外周部の電極と中央部のコイルを形成した場合、フェライト基板５１にサンドブラスト処理で両面から加工された貫通孔５２ａ、５３ａは、フェライト基板５１の断面の中心部に向かってすり鉢状となり、フェライト基板５１の断面の中心部で貫通孔５２ａ、５３ａの幅が最小になる形状となる。この幅が最小になる箇所が前記したくびれ箇所Ｚとなる。この貫通孔５２ａ、５３ａの側面には、メッキシード層６２を介してメッキ膜であるＣｕ層２１が形成され、その後、第２主面側からレジストなどの保護膜６６が形成され、貫通孔５２ａ、５３ａの第２主面は側の部分が保護膜６６で充填される。その後、図１０に示すように、半導体基板７５をフェライト基板５１にスタッドバンプ７６を介して固着した後、アンダーフィル７７を半導体基板７５とフェライト基板５１の間の隙間に注入し、貫通孔５２ａ、５３ａはアンダーフィル７７で充填される。
【００１０】
しかし、貫通孔５２ａ、５３ａの側壁の傾斜Ｓ５、Ｓ６が急な場合、側壁を伝わって落ちるアンダーフィル７７の速度が早く、アンダーフィル７７は空気を巻き込んで貫通孔５２ａ、５３ａに進行する。そうすると、貫通孔５２ａ、５３ａのくびれ箇所Ｚより下に充填された保護膜６６との間に空洞９０（ボイド）が形成されることがある。
また、貫通孔５２ａ、５３ａの側壁の長さが長い場合は、アンダーフィル７７が側壁を伝わって貫通孔５２ａ、５３ａのくびれ箇所Ｚに達する前に貫通孔５２ａ、５３ａが塞がれて保護膜６６との間で空洞９０が形成されることがある。
また、貫通孔５２ａ、５３ａの幅が狭い場合は、アンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａの奥に進行しにくくなり、保護膜６６の間に空洞９０が形成されることがある。
このようにして、空洞９０が形成されると、リフロー炉による半田付けなどの温度ストレスが印加された場合、空洞９０が膨張してアンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａの側面から剥離し、その剥離が進行すると、アンダーフィル７７がフェライト基板５１から剥離して信頼性を低下させる。また、温度ストレスが大きいと、この空洞８０が急激に膨張して爆発する場合もある。
【００１１】
さらに、スタッドバンプ７６とアンダーフィル７７の境界に剥離が進行するとこの剥離箇所を通して水分などが半導体基板７５に進入して半導体集積回路を劣化させる。
前記の第２主面側に形成する保護膜６６は裏面側のコイル導体５５を保護する役割と、アンダーフィル７７が貫通孔５２ａ、５３ａを通して垂れ流れるのを防止する役割がある。しかし、半田付けされる端子電極５６ｂでは、保護膜６６は貫通孔５２ａ内とその近傍にのみ形成され、保護膜６６の役割は、貫通孔５２ａ、５３ａを通ってアンダーフィル７７が垂れ流れるのを防止することである。また保護膜６６は金属との密着性が良好でなく、保護膜６６は貫通孔５２ａの側壁から剥離しやすい。剥離すると前記のように水分などの進入が起こり信頼性を低下させる。そのため、貫通孔５２ａを塞ぐ部材としては、レジストなどの保護膜６６を用いないで、電極を形成するメッキ膜（Ｃｕ層：接続導体５２）などを用いる方がよい。
【００１２】
このメッキ膜で貫通孔５２ａを塞ぐためには、メッキ膜の厚みを厚くする必要がある。 図１１は、メッキ膜を厚くしたときの要部断面図であり、同図（ａ）は図８（ａ）に相当した断面図、同図（ｂ）は図８（ｂ）に相当した断面図である。
メッキ膜を厚くすると、中央部にあるくびれ箇所Ｚ近傍でメッキ膜が異常成長して、メッキ膜が十分形成されない部分が生じ、貫通孔５２ａを塞ぎ、同図（ａ）に示すように、貫通孔５２ａのくびれ箇所Ｚ付近でメッキ膜である接続導体８２ａと接続導体８２ｂが接する箇所に空洞９１が形成されたりする。また、同図（ｂ）でも同様の現象が起こる。この空洞９１が形成されると、リフロー炉による半田付けなどの温度ストレスでメッキ膜が剥離し、信頼性を低下させる。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、貫通孔を充填する部材（メッキ膜やアンダーフィル）で貫通孔内に空洞が形成されないようにすることで、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面および第２主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって狭まり、最も狭くなったくびれ箇所の位置が前記磁性絶縁基板の第２主面より第１主面に近い構成とする。
【００１４】
また、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第１主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜が、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第２主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜より緩いとよい。
また、前記第１接続導体が前記第１貫通孔の側壁に形成され、前記第２導体表面を被覆するとともに、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第１貫通孔のくびれ箇所までを充填して該くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有するとよい。
また、前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第２貫通孔のくびれ箇所までを充填し、該くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有するとよい。
また、前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記第２接続導体が前記くびれ箇所を塞ぐとよい。
【００１５】
また、磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子の製造方法において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面、第２主面の両主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって互いに接続するまで掘削されて形成され、第１主面からの掘削深さが浅く、第２主面からの掘削深さが深くなるようにした製造方法とする。
【００１６】
また、前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を形成するための掘削をサンドブラスト法を用いて行うとよい。
また、前記磁性絶縁基板がフェライト基板であるとよい。
また、前記磁性絶縁基板の第１電極に半導体基板の突起電極を介して前記半導体基板を固着し、該半導体基板と前記磁性絶縁基板の隙間に接着剤を充填したとき、該接着剤が前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を充填するとよい。
また、前記接着剤がアンダーフィルであるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明により、磁性絶縁基板の両面から堀り進めて形成する貫通孔のくびれ箇所を一方の表面に近く位置させることで、貫通孔を充填する部材（特に、メッキ膜およびアンダーフィル）に空洞が形成されず、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子を形成するすることができる。
また、貫通孔のくびれ箇所に近い方の表面への貫通孔の側壁の傾斜を緩やかにすることで、貫通孔を充填する部材に空洞が形成されず、高い信頼性の薄膜磁気誘導素子を形成するすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態について以下の実施例にて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、この発明の第１実施例の薄膜磁気誘導素子の構成図で、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図である。この薄膜磁気誘導素子はソレノイド状の薄膜インダクタである。
薄膜磁気誘導素子は、磁性絶縁基板であるフェライト基板１と、このフェライト基板１の外周部に貫通孔２ａを形成し、この貫通孔２ａに形成した接続導体２で互いを接続した表面側の端子電極６ａおよび裏面側の端子電極６ｂと、フェライト基板１の中央部に貫通孔３ａを形成し、この貫通孔３ａに形成した接続導体３で互いに接続した第１主面（表面）側のコイル導体４と第２主面（裏面）側のコイル導体５とで構成される。表面側の端子電極６ａと裏面側の端子電極６ｂと接続導体２を合わせたものが外周部に形成した電極であり、表面側のコイル導体４と裏面側のコイル導体５と接続導体３を合わせたものが中央部に形成したソレノイド状のコイルである。
【００２０】
このフェライト基板１の第１主面側（表面側）の端子電極６ａに図示しないスタッドバンプを介して半導体基板が固着し、第２主面側（裏面側）の端子電極６ｂは図示しない半田を介してプリント基板や積層セラミックコンデンサアレイと接続する。
図２は、図１のＡ部およびＢ部の詳細拡大図であり、同図（ａ）は図１のＡ部の詳細拡大図、同図（ｂ）は図１のＢ部の詳細拡大図である。
前記の貫通孔２ａ、３ａは第１主面から形成した穴２ｂ、穴３ｂと第２主面から形成した穴２ｃ、３ｃを接続して形成する。また穴２ｂと穴２ｃが接続する箇所および穴３ｂと穴３ｃが接続する箇所は貫通孔２ａ、３ａで最も狭くなっているくびれ箇所Ｚである。第１主面上、第２主面上および貫通孔２ａ、３ａの側壁にメッキシード層１２を介して、端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２をＣｕ層で形成し、また第１主面上、第２主面上および側壁にメッキシード層１２を介して、コイル導体４、５および接続導体２がＣｕ層で形成する。その後で穴２ｃと穴３ｃに絶縁膜１６を充填する。
【００２１】
前記の穴２ｂの深さＴ１を穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より緩やかにし、穴３ｂの深さＴ３を穴３ｃの深さＴ４より浅くし、穴３ｂの側壁の傾斜Ｓ３を穴３ｃの側壁の傾斜Ｓ４より緩やかにする。
このような形状の貫通孔２ａ、３ａとすることで、図示しない半導体基板をスタッドバンプを介してフェライト基板１に固着し、これらの隙間に図示しないアンダーフィルを充填する場合に、絶縁膜１６との界面に空洞を形成することなくアンダーフィルを充填できる。
図３は、図１の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、同図（ａ）から同図（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図である。これらの工程断面図は、図２（ａ）に相当した断面図であり、フェライト基板１に形成した貫通孔２ａ近傍の断面図を拡大したものである。
【００２２】
磁性絶縁基板として、厚さ５２５μｍのＮｉ−Ｚｎ系のフェライト基板１を用いた。このフェライト基板１の厚さは必要とされるインダクタンス、コイル電流値、フェライト基板１の特性から決定されるものであり、今回の実施例の厚さに限ったものではない。但し、フェライト基板１が１００μｍ程度以下と薄い場合は磁気飽和が起こり易くなり、また、１ｍｍ以上と厚い場合には超小型電力変換装置の厚さ自体が厚くなってしまうため使用目的に合わせ選定すると良い。尚、磁性絶縁基板としてはフェライト基板１に限ったものでなく、絶縁性の磁性基板であればよい。今回は容易に基板状に形成しうる材料としてフェライト基板１を用いた。
まず、フェライト基板１の第１主面および第２主面から、貫通孔２ａを形成するために、フェライト基板１の第１主面、第２主面にレジスト１９を形成し、貫通孔２ａを形成するためのパターニングする。（同図（ａ））。
【００２３】
つぎに、フェライト基板１の第１主面にレジスト１９をマスクに穴２ｂを中央より浅く形成する。穴２ｂの形成方法には、レーザー加工、サンドブラスト加工、放電加工、超音波加工および機械加工があり、コスト、適用性で選定することもできる。ソレノイド型の薄膜インダクタは加工部位が多いのでサンドブラスト工程を採用した。加工量の調整は、加工時間、加工速度などを調整することで行う（同図（ｂ））。
つぎに、第２主面にレジスト１９をマスクに穴３ｂを穴２ｂと接するまでサンドブラストで掘削し、貫通孔２ａを形成する。このように、片面ずつサンドブラスト加工を行うことで、穴２ｂと穴２ｃが接続する箇所で貫通孔２ａの開口部が最小となり、この箇所がくびれ箇所Ｚとなる。そして、サンドブラスト加工の加工量を表裏で異ならせることにより、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの穴２ｂの深さＴ１を第２主面からのくびれ箇所Ｚまでの穴２ｃの深さＴ２より浅くし、穴２ｂの側壁の傾斜Ｓ１を穴２ｃの側壁の傾斜Ｓ２より小さくする。貫通孔２ａをこのような形状とすることで、図示しない半導体基板をスタッドバンプを介したフェライト基板１に固着し、これらの隙間にアンダーフィルを充填するとき、穴２ｃを充填した絶縁膜１６との界面に形成される空洞の発生を抑制できる（同図（ｃ））。
【００２４】
つぎに、レジスト１９を除去する（同図（ｄ））。
つぎに、貫通孔２ａの側壁およびフェライト基板１の表面に導電性を与えるためおよび後のＣｕメッキの前処理としてＴｉ／Ｃｕ膜をスパッタで形成しメッキシード層１２を形成する。このとき貫通孔２ａにも導電性が与えられるが、必要であれば無電解メッキなどを行っても良い。真空蒸着法、ＣＶＤ法などでもよい。密着層としてはＴｉに限らずＣｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａなどを用いても良い。その後、端子電極６ａ、６ｂを形成するためのマスクをレジスト２０で形成する。本実施例ではネガ型のフィルムタイプレジストを用いて行っている（同図（ｅ））。
つぎに、レジスト２０の開口部に電界メッキでＣｕ層２１を形成する。このとき貫通孔２ａにもメッキされる。貫通孔２ａのフェライト基板１の表面より最も離れた内部はメッキ金属膜の成長にばらつきが生じる場合があるが、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所までの距離Ｔ１を短く（第１主面から浅く）、また側壁の傾斜Ｓ１を緩にした場合には、メッキ膜の異常成長はなく、第１主面側（表面側）の貫通孔２ａの側壁は確実にメッキ膜で被覆されて、Ｃｕ層２１を形成するときに空洞は形成されない（同図（ｆ））。
【００２５】
つぎに、レジスト２０を除去して、Ｃｕ層２１は互いに接続した端子電極６ａ、６ｂおよび接続導体２となり、フェライト基板１の外周部に形成される電極となる（同図（ｇ））。
つぎに、第２主面の表面にレジストで保護膜１６を形成する（同図（ｈ））。
尚、図２（ｂ）の接続孔３ａやコイル導体４、５および接続導体３は、前記の図３（ａ）から（ｈ）の各工程で同時に形成される。
このように形成された薄膜磁気誘導素子のフェライト基板１の第１主面の端子電極６ａに、図４で示すように、スタットバンプ２６を介して集積回路が形成された半導体基板２５を固着し、半導体基板２５とフェライト基板１の間にアンダーフィル２７を注入し硬化させて、半導体基板２５とフェライト基板１の密着性を補強して超小型電力変換装置が完成する。尚、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）のＡ部およびＢ部の詳細拡大図である。
【００２６】
図３の貫通孔２ａの形成方法では、貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所Ｚまでの距離Ｔ１が短く（表面から浅く）、その側壁の傾斜Ｓ１が緩いため、図４に示すように、アンダーフィルは空気を巻き込まずに貫通孔２ａ内をレジスト表面に達するまで進行しアンダーフィル内に空洞は形成されない。その結果、高い信頼性を確保できる。
【実施例２】
【００２７】
図５は、この発明の第２実施例の薄膜誘導素子の構成図で、同図（ａ）は図２（ａ）に相当する要部断面図、同図（ｂ）は図２（ｂ）に相当する要部断面図である。
図２との違いは、貫通孔２ａのくびれ箇所Ｚを接続導体３２ａとなるメッキ膜のＣｕ層で塞ぎ、穴２ｃの側壁に形成される接続導体３２ｂとなるメッキ膜のＣｕ層が接続導体３２ａとなるＣｕ層に接続し、貫通孔２ａの第２主面側から保護膜１６を除去した点である。
貫通孔２ａの第１主面からくびれ箇所までの距離が短く（表面から浅く）、その側壁の傾斜Ｓ１を緩くすることで、接続導体３２ａとなるＣｕ層をメッキで厚く成長させても、くびれ箇所Ｚ付近でのメッキ膜であるＣｕ層の異常成長が抑制されて、Ｃ部の接続導体３２ａとなるＣｕ層内で完全に塞ぐことができる。また、穴２ｃの側壁に形成される接続導体３２ｂとなるメッキ膜のＣｕ層が接続導体３２ａにその先端が接続し、接続導体３２ｂ同士が異常成長で接続することがないので、接続導体３２ａと接続導体３２ｂの間で空洞が形成されることがない。また、接続導体３２ａで貫通孔２ａが完全に塞がれるので、アンダーフィルの垂れ流しを接続導体３２ａで防止できる。その結果、レジストなどの保護膜１６が不要となり、信頼性が向上する。
【００２８】
また、貫通孔３ａについても同様に接続導体３３ａで貫通孔３ａを塞くことができるが、貫通孔３３ａを接続導体３３ａで塞ぐと、保護膜１６を貫通孔３ａを充填したときに接続導体３３ａと保護膜１６との間に空洞が形成される可能性があり、貫通孔３ａは接続導体３３ａで塞がない方がよい。
【実施例３】
【００２９】
図６は、この発明の第３実施例の薄膜誘導素子の構成図で、同図（ａ）は図５（ａ）に相当する要部断面図、同図（ｂ）は図５（ｂ）に相当する要部断面図である。
図５との違いは、裏面側からの貫通孔２ａ、３ａの加工面積を大きくして、開口部の表面幅Ｗ２、Ｗ４をＷ１、Ｗ３より大きくしている点である。加工面積を大きくすることで、穴２ｃ、３ｃの側壁の傾斜Ｓ２、Ｓ４が図５の場合より緩やかになり、穴２ｃ、３ｃの深部までのメッキ膜である接続導体３２ｂ、３３ｂをさらに良好な状態で形成することができるので、Ｅ部、Ｆ部に空洞が形成されることを図５のＣ部、Ｄ部よりもさらに抑制することができる。
そのため、設計寸法に余裕がある場合は穴２ｃ、３ｃの加工面積を大きくする方が好ましい。
【００３０】
尚、前記の第１実施例から第３実施例の薄膜磁気誘導素子はソレノイド状のコイルを有する薄膜インダクタであるが、トロイダル状のコイルを有する薄膜インダクタの場合も本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施例の薄膜磁気誘導素子の構成図で、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図２】図１のＡ部およびＢ部の詳細拡大図であり、（ａ）は図１のＡ部の詳細拡大図、（ｂ）は図１のＢ部の詳細拡大図
【図３】図１の薄膜磁気誘導素子の製造方法であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図
【図４】この発明の薄膜磁気誘導素子を搭載した超小型電力変換装置の要部断面図
【図５】この発明の第２実施例の薄膜誘導素子の構成図で、（ａ）は図２（ａ）に相当する要部断面図、（ｂ）は図２（ｂ）に相当する要部断面図
【図６】この発明の第３実施例の薄膜誘導素子の構成図で、（ａ）は図５（ａ）に相当する要部断面図、（ｂ）は図５（ｂ）に相当する要部断面図
【図７】従来の薄膜磁気誘導素子の構成図で、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図８】図７のＧ部およびＨ部の詳細拡大図であり、（ａ）はＧ部の詳細拡大図、（ｂ）はＨ部の詳細拡大図
【図９】図７のフェライト基板に電極とコイルを形成する方法であり、（ａ）から（ｇ）は工程順に示した要部工程断面図
【図１０】保護膜とアンダーフィルの界面に空洞が形成された模式図
【図１１】接続導体に空洞が形成された模式図
【符号の説明】
【００３２】
１ フェライト基板
２、３、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ 接続導体
２ａ、３ａ 貫通孔
２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ 穴
４、５、３４、３５ コイル導体
６ａ、６ｂ 端子電極
１２ メッキシード層
１６ 保護膜
１９、２０ レジスト
２１ Ｃｕ層
２５ 半導体基板
２６ スタッドバンプ
２７ アンダーフィル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面および第２主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって狭まり、最も狭くなったくびれ箇所の位置が前記磁性絶縁基板の第２主面より第１主面に近いことを特徴とする薄膜磁気誘導素子。
【請求項２】
前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第１主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜が、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第２主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜より緩いことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気誘導素子。
【請求項３】
前記第１接続導体が前記第１貫通孔の側壁に形成され、前記第２導体表面を被覆するとともに、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第１貫通孔の前記くびれ箇所までを充填して前記くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項４】
前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第２貫通孔の前記くびれ箇所までを充填して前記くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項５】
前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記第２接続導体が前記くびれ箇所を塞ぐことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項６】
磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子の製造方法において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面、第２主面の両主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって互いに接続するまで掘削されて形成され、第１主面からの掘削深さが浅く、第２主面からの掘削深さが深くなるようにしたことを特徴とする磁性絶縁基板の製造方法。
【請求項７】
前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を形成するための掘削をサンドブラスト法を用いて行うことを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項８】
前記磁性絶縁基板がフェライト基板であることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項９】
前記磁性絶縁基板の第１電極に半導体基板の突起電極を介して前記半導体基板を固着し、該半導体基板と前記磁性絶縁基板の隙間に接着剤を充填したとき、該接着剤が前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を充填することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤がアンダーフィルであることを特徴とする請求項９に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項１】
磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面および第２主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって狭まり、最も狭くなったくびれ箇所の位置が前記磁性絶縁基板の第２主面より第１主面に近いことを特徴とする薄膜磁気誘導素子。
【請求項２】
前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第１主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜が、前記くびれ箇所の位置から前記磁性絶縁基板の第２主面までの前記第１、第２貫通孔の側壁の傾斜より緩いことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気誘導素子。
【請求項３】
前記第１接続導体が前記第１貫通孔の側壁に形成され、前記第２導体表面を被覆するとともに、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第１貫通孔の前記くびれ箇所までを充填して前記くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項４】
前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記磁性絶縁基板の第２主面から前記第２貫通孔の前記くびれ箇所までを充填して前記くびれ箇所を塞ぐ絶縁膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項５】
前記第２接続導体が前記第２貫通孔の側壁に形成され、前記第２接続導体が前記くびれ箇所を塞ぐことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項６】
磁性絶縁基板と、該磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と前記磁性絶縁基板を貫通する第１貫通孔に形成された第１接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体と、前記磁性絶縁基板の第１主面の外周部に形成された第１電極と前記磁性絶縁基板の第２主面の外周部に形成され、前記第１電極の直下に形成された第２電極と前記磁性絶縁基板を貫通する第２貫通孔に形成された第２接続導体とをそれぞれ接続してなる電極とを有する薄膜磁気誘導素子の製造方法において、
前記第１、第２貫通孔が、前記磁性絶縁基板の第１主面、第２主面の両主面から前記磁性絶縁基板の内部に向かって互いに接続するまで掘削されて形成され、第１主面からの掘削深さが浅く、第２主面からの掘削深さが深くなるようにしたことを特徴とする磁性絶縁基板の製造方法。
【請求項７】
前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を形成するための掘削をサンドブラスト法を用いて行うことを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項８】
前記磁性絶縁基板がフェライト基板であることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項９】
前記磁性絶縁基板の第１電極に半導体基板の突起電極を介して前記半導体基板を固着し、該半導体基板と前記磁性絶縁基板の隙間に接着剤を充填したとき、該接着剤が前記磁性絶縁基板の第１、第２貫通孔を充填することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤がアンダーフィルであることを特徴とする請求項９に記載の薄膜磁気誘導素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３３９５５３（Ｐ２００６−３３９５５３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６５０３５（Ｐ２００５−１６５０３５）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
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