(57)【要約】【課題】小型化でき、かつ、大きなＱ値を有し得るインダクタ素子を備える電子部品を提供する。【解決手段】本発明の電子部品であるインターポーザ１は、パターン配線２1，２2で形成された巻線を有する巻線層４1，４2と、巻線層４1，４2に積層された磁性層５1，５2，５3とを備えるものであって、巻線層４1，４2は、パターン配線２1間及びパターン配線２2間が第１の絶縁材３１で充填されて層状に構成されていると共に、第１の絶縁材３１中に球体状の磁性微粒子２１が分散されているものであり、磁性層５1，５2，５3は、層状に形成された第２の絶縁材３２中に扁平状の磁性微粒子２２が分散されていると共に、扁平状の磁性微粒子２２の面が磁性層５1，５2，５3の面と平行になる向きで配置されているものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン配線で形成された巻線を有する巻線層と、前記巻線層に積層された磁性層とを備える電子部品であって、
前記巻線層は、前記パターン配線以外の部位が第１の絶縁材で充填されて層状に構成されていると共に、前記第１の絶縁材中に球体状の磁性微粒子が分散されているものであり、
前記磁性層は、層状に形成された第２の絶縁材中に扁平状の磁性微粒子が分散されていると共に、前記扁平状の磁性微粒子の面が前記磁性層の面と略平行になる向きで配置されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
複数の前記巻線層の各々の層間に前記磁性層が積層されていて、複数の前記巻線が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
最上層の前記巻線層の上にさらに前記磁性層が積層され、最下層の前記巻線層の下にさらに前記磁性層が積層されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
複数の前記巻線層に少なくとも１層の前記磁性層が積層されていて、前記複数の巻線層の前記巻線によってトランスが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記トランスの１次コイルになる第１の前記巻線層と、前記トランスの２次コイルになる複数の他の前記巻線層とを備えることを特徴とする請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
対向する少なくとも一対の前記巻線層の間に、非磁性材で形成された非磁性層が積層されていることを特徴とする請求項４または５に記載の電子部品。
【請求項７】
さらに、導電性を有する導体層が積層されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子部品。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電子部品が、インダクタ素子、インターポーザ又はプリント配線基板であることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタ素子やインターポーザなどの積層構造中に平面状の巻線が形成されている電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、多機能化、高速処理化などの要求から、ＬＳＩなどの半導体部品やプリント基板というような電子部品中に、インダクタ素子（巻線）を内蔵するための技術開発が行われている。
【０００３】
ＬＳＩなどの半導体パッケージでは、一般にインターポーザ（再配線層）と呼ばれる基板に半導体のベアチップを実装して、パッケージとベアチップを接続することが行われている。
【０００４】
例えば特許文献１に、平面状のコイルを内蔵するインターポーザが記載されている。平面状のコイルは、大きさや形状の制約のある中ではインダクタンスを大きくし難く、Ｑ値を大きくし難い。本願発明者らは、過去に、小型化が容易で、かつ、大きなＱ値を有するインダクタを開発し、特許出願している（特許文献２）。特許文献２に記載のインダクタは、コイルの線間に磁性材料を充填したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７４９２０号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のインダクタをインターポーザやプリント基板等の電子部品に適用することが考えられるが、さらに性能の向上が望まれている。そこで、本願発明者らは、さらに鋭意研究を進め、より小型化でき、かつ、大きなＱ値を有し得る巻線を有する電子部品を開発し、ここに特許出願するものである。
【０００７】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、小型化でき、かつ、大きなＱ値を有し得る巻線を備える電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された電子部品は、パターン配線で形成された巻線を有する巻線層と、前記巻線層に積層された磁性層とを備える電子部品であって、前記巻線層は、前記パターン配線以外の部位が第１の絶縁材で充填されて層状に構成されていると共に、前記第１の絶縁材中に球体状の磁性微粒子が分散されているものであり、前記磁性層は、層状に形成された第２の絶縁材中に扁平状の磁性微粒子が分散されていると共に、前記扁平状の磁性微粒子の面が前記磁性層の面と略平行になる向きで配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の電子部品は、請求項１に記載のものであり、複数の前記巻線層の各々の層間に前記磁性層が積層されていて、複数の前記巻線が電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の電子部品は、請求項２に記載のものであり、最上層の前記巻線層の上にさらに前記磁性層が積層され、最下層の前記巻線層の下にさらに前記磁性層が積層されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の電子部品は、請求項１に記載のものであり、複数の前記巻線層に少なくとも１層の前記磁性層が積層されていて、前記複数の巻線層の前記巻線によってトランスが構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の電子部品は、請求項４に記載のものであり、前記トランスの１次コイルになる第１の前記巻線層と、前記トランスの２次コイルになる複数の他の前記巻線層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の電子部品は、請求項４または５に記載のものであり、対向する少なくとも一対の前記巻線層の間に、非磁性材で形成された非磁性層が積層されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の電子部品は、請求項１から６のいずれかに記載のものであり、さらに、導電性を有する導体層が積層されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の電子部品は、請求項１から７のいずれかに記載の電子部品が、インダクタ素子、インターポーザ又はプリント配線基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁性導電材によれば、巻線層のパターン配線以外の部位が第１の絶縁材で充填されて層状に構成されていると共に第１の絶縁材中に球体状の磁性微粒子が分散されていて、磁性層では層状に形成された第２の絶縁材中に扁平状の磁性微粒子が分散されていると共に扁平状の磁性微粒子の面が磁性層の面と略平行になる向きで配置されていることにより、磁性層の透磁率を大きくすることができるため、小型化でき、かつ、大きなＱ値を有し得る巻線を備える電子部品とすることができる。
【００１７】
複数の巻線層の各々の層間に磁性層が積層されていて、複数の巻線が電気的に接続されている場合、大きなインダクタンスを有すると共に高いＱ値を有するインダクタ（インダクタ素子）を構成することができる。そのため、インダクタを小型化することができる。最上層の巻線層の上にさらに磁性層が積層され、最下層の巻線層の下にさらに磁性層が積層されている場合、インダクタンスをより大きく、Ｑ値をより大きくすることができる。そのため、インダクタをより小型化することができる。
【００１８】
複数の巻線層に少なくとも１層の磁性層が積層されていて、複数の巻線層の巻線によってトランスが構成されている場合、励磁インダクタを大きくできると共に、Ｑ値の大きなトランスとすることができる。そのため、トランスを小型化することができる。
【００１９】
トランスの１次コイルになる第１の巻線層と、トランスの２次コイルになる複数の他の巻線層とを備える場合、各々の２次コイルから別々の電圧を出力可能になる。そのため、電圧変換用のトランスを１つのトランスで構成でき、例えば複数の電源電圧を必要とする回路に使用できる。しかもトランス自体を小型化することができる。また、２次コイルになる複数の巻線の端部同士を電気的に接続すると、その接続ポイントをトランス（コイル）のタップとして使用することができる。
【００２０】
対向する少なくとも一対の前記巻線層の間に、非磁性材で形成された非磁性層が積層されている場合、トランスの耐圧、結合係数などの電気的特性を調整することができる。例えば、トランスの結合係数を０．９程度に調整した場合、励磁インダクタが大きくＱ値の大きなトランスとすることができる。そのため、ＬＬＣ−ＬＣ型ＤＣ−ＤＣコンバータ用のトランスとして好ましく用いることができる。
【００２１】
さらに、導電性を有する導体層が積層されている場合、導体層がシールドになって外部への漏れ磁束を低減することができる。
【００２２】
本発明によれば、インダクタ素子、インターポーザ又はプリント配線基板を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用する電子部品であるインダクタ（インターポーザ）を模式的に示す拡大断面図である。
【図２】図１中の巻線を示す平面図である。
【図３】図１の一部拡大断面図である。
【図４】本発明を適用するインターポーザへのインダクタの製造方法を示す図である。
【図５】本発明を適用する電子部品であるインダクタの動作原理を説明するための断面図である。
【図６】電磁界解析に用いた球体状の磁性微粒子及び扁平状の磁性微粒子の複素透磁率及び損失係数の周波数特性である。
【図７】電磁界解析１の結果であり、（ａ）インダクタンスＬの周波数特性、（ｂ）等価直列抵抗Ｒｓの周波数特性、（ｃ）Ｑ値の周波数特性である。
【図８】本発明を適用する電子部品であるインダクタを模式的に示す断面図である。電磁界解析の解析モデルを示している。
【図９】図８中の巻線を示す平面図である。
【図１０】試作した球形粉末分散コンポジットシート及び扁平粉末分散コンポジットシートの断面写真、並びに比透磁率及びtanδの実測値グラフである。
【図１１】電磁界解析２の結果であり、（ａ）インダクタンスＬの周波数特性、（ｂ）直流等価抵抗Ｒｓの周波数特性、（ｃ）Ｑ値の周波数特性である。
【図１２】本発明を適用する別のインターポーザを有する部品内蔵基板を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明を適用する別のインターポーザのトランスを模式的に示す断面図である。
【図１４】図１３に示したトランスの等価回路である。
【図１５】本発明を適用する別のインターポーザのトランスを模式的に示す断面図である。
【図１６】図１５に示したトランスの等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２５】
[第１実施形態]
図１に、本発明の電子部品の一例であるインターポーザ１に構成されたインダクタ（コイル）１１の断面図を示す。インダクタ１１は、インダクタ素子の一例である。インダクタ素子とは、巻線を有する素子であり、例えばインダクタ、トランスである。なお、図１は、インターポーザ１の一部（インダクタ１１部分）のみを図示している。インターポーザ１は、例えば図１２に示すように、部品内蔵基板１０１の構成部品として設けられ、ＬＳＩ（半導体）チップ等の部品とメイン基板と間の配線を中継するものである。図１２では、ビルドアップ層８２上に積層されたセンターコア層８１の上に、インターポーザ１ａが積層されて設けられている例を示している。
【００２６】
図２に、図１に示したインダクタ１１の巻線３（３1，３2）のみを、図１の上部側（導体層６側）から見た平面図で示す。巻線３1（パターン配線２1）を実線で図示し、巻線３2（パターン配線２2）を破線で図示している。図１は、図２のＡ−Ａ線断面図に相当する。図３に、図１の一部をさらに拡大した拡大断面図を示す。
【００２７】
本発明の電子部品（インダクタ素子、インターポーザ等）は、少なくとも１層の巻線層４と、少なくとも１層の磁性層５とを備えるものである。
【００２８】
本発明の電子部品は、パターン配線２（２1，２2）で形成された巻線３（３1，３2）を有する巻線層４（４1，４2）と、巻線層４（４1，４2）に積層された磁性層５（５1，５2、５3）とを備えている。巻線層４（４1，４2）は、パターン配線２（２1，２2）間が第１の絶縁材３１で充填されて層状に構成されていると共に、第１の絶縁材３１中に球体状の磁性微粒子２１が分散されているものである。磁性層５（５1，５2，５3）は、層状に形成された第２の絶縁材３２中に扁平状の磁性微粒子２２が分散されていると共に、扁平状の磁性微粒子２２の面が、磁性層５（５1，５2，５3）の面と略平行になる向きで配置されているものである。
【００２９】
略平行としているのは、扁平状の磁性微粒子２２の面と磁性層５の面とが完全に平行であることが理論上最も好ましいのであるが、製造的に完全に平行に配置することは難しい場合があり、平行から多少傾く場合があるためである。扁平状の磁性微粒子２２の面と磁性層５の面とのなす角度は、平行である場合を０°とすると、４５°以下であることが好ましく、２２．５°以下であることがより好ましく、１０°以下であることがさらに好ましく、５°以下であることがさらにより好ましい。角度は小さいほどよい。扁平状の磁性微粒子２２の面とは、磁性微粒子２２の平らな方向の面を意味し、磁性微粒子２２に膨らみや凹凸などがある場合には、平らな方向を示す面（仮想面）を意味する。
【００３０】
このインターポーザ１では、複数（同図の例では２つ）の巻線層４（４1，４2）の各々の層間に磁性層５（５2）が積層されていて、複数（２つ）の巻線３（３1，３2）が電気的に接続されてインダクタ１１が構成されている。インターポーザ１は、最上層の巻線層４（４1）の上にさらに磁性層５（５1）が積層され、最下層の巻線層４（４2）の下にさらに磁性層５（５3）が積層されていることが望ましい。さらに、導電性を有する導体層６が積層されていることが望ましい。以下、具体的に説明する。
【００３１】
図１〜図３に示すインターポーザ１は、一例として、上側から順に、導体層６、磁性層５1、巻線層４1、磁性層５2、巻線層４2、磁性層５3が積層されて構成されている。巻線層４1の巻線３1と巻線層４2の巻線３2とは、巻線３1及び巻線３2の中央部側の端部でビア配線４１によって電気的に接続されて、１つのインダクタ１１に形成されている。巻線３1及び巻線３2は、巻き方向が同方向になるように、重なり合う位置関係で形成されている。なお、３層以上の巻線層４に形成した３つ以上の巻線３を電気的に接続してインダクタ１１を形成してもよい。この場合、巻き方向が同方向になるように複数の巻線３を形成して、複数の巻線３が直列接続されるように、複数のビア配線４１で接続すればよい。
【００３２】
パターン配線２及びビア配線４１は、銅、金又は銀などの良導体で形成されている。
【００３３】
図３に模式的に示すように、巻線層４1は、パターン配線２1同士の間及びパターン配線２1の周囲、すなわちパターン配線２1以外の部位が、球体状の磁性微粒子２１が分散している第１の絶縁材３１で充填されて層状に形成されている。巻線層４2も同様に形成されている。
【００３４】
球体状の磁性微粒子２１が分散している第１の絶縁材３１は、例えば磁性コンポジット材と呼ばれるものである。第１の絶縁材３１は、インターポーザの材質として従来から用いられている例えばエポキシなどの樹脂である。第１の絶縁材３１として、樹脂以外に、シリコーン、セラミックス、テフロン（登録商標）又はガラスを用いてもよい。
【００３５】
球体状の磁性微粒子２１は、例えば、Fe系磁性微粒子、Co系磁性微粒子及びNi系磁性微粒子から選ばれる１種、又は複数種を混合したものである。Fe系磁性微粒子は、Fe微粒子、Fe合金微粒子等である。球体状の磁性微粒子２１の種類は、使用周波数帯などにより適宜選択すればよい。例えば、使用周波数０．１〜３００ＭＨｚ程度では、磁性微粒子２１としてFe系磁性微粒子を好ましく用いることができる。
【００３６】
球体状の磁性微粒子２１の直径は、例えば、０．１〜１００μｍであり、好ましくは１〜１０μｍである。磁性微粒子を使用する理由は、微小化することにより、磁性微粒子に生じるうず電流の作用を抑えるためである。うず電流の作用は使用する周波数に依存するから、使用周波数に応じて使用する磁性微粒子の粒径を選択する。磁性微粒子２１は、概ね球体状であればよく、多少潰れていてもよい。潰れた球体状である場合、長径（長い方の直径）を１としたときに、短径（短い方の直径）が例えば０．７以上、好ましくは０．８以上、より好ましくは０．９以上である。
【００３７】
球体状の磁性微粒子２１は、任意の方法で製造できる。例えば、公知のアトマイズ法で球体状の磁性微粒子２１を製造してもよい。アトマイズ法とは、溶融した金属に、高圧のガス又は水を吹き付けることで凝固させて、磁性微粒子を製造する方法である。また、他の方法として、溶剤中で磁性微粒子を成長させて製造する方法もある。
【００３８】
球体状の磁性微粒子２１は、表面に絶縁膜を有するものであることが好ましい。表面に絶縁膜を有すると、磁性微粒子２１同士が互いに接触しても導通しない。絶縁膜は、例えば、酸化膜、シリカコートである。
【００３９】
第１の絶縁材３１は、パターン配線２の厚さと同じ厚さで形成されており、パターン配線２の上面及び下面を覆わないことが好ましい。
【００４０】
磁性層５は、扁平状の磁性微粒子２２が分散している第２の絶縁材３２で層状に形成されている。磁性層５は、例えば磁性コンポジット材と呼ばれるものである。第２の絶縁材３２は、インターポーザの材質として従来から用いられている例えばエポキシなどの樹脂である。第２の絶縁材３２として、樹脂以外に、シリコーン、セラミックス、テフロン（登録商標）又はガラスを用いてもよい。
【００４１】
扁平状の磁性微粒子２２は、例えば、Fe系磁性微粒子、Co系磁性微粒子及びNi系磁性微粒子から選ばれる１種、又は複数種を混合したものである。Fe系磁性微粒子は、Fe微粒子、Fe合金微粒子等である。扁平状の磁性微粒子２２の種類は、使用周波数帯により適宜選択すればよい。例えば、使用周波数０．１〜３００ＭＨｚ程度では、磁性微粒子２２としてFe系磁性微粒子を好ましく用いることができる。球体状の磁性微粒子２１と扁平状の磁性微粒子２２の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４２】
扁平状の磁性微粒子２２は扁平状（薄板状）であれば外形は任意であり、多角形状であってもよいし、不特定の形状であってもよいし、種々の外形形状のものが混在していてもよい。また、磁性微粒子２２の扁平の面に多少凹凸や膨らみがあってもよい。
【００４３】
扁平状の磁性微粒子２２の厚さ（平らな部分の厚さ）Ｔは、例えば、０．１〜５０μｍであり、好ましくは０．１〜１μｍである。磁性微粒子２２の最大粒長（最長部の長さ、最大粒径）Ｍは、例えば、０．１〜１０００μｍであり、好ましくは１〜５００μｍである。磁性微粒子２２の厚さＴ：最大粒長Ｍは、１：５〜１：１００であり、好ましくは、１：５〜１：２０である。
【００４４】
扁平状の磁性微粒子２２は、任意の方法で製造できる。例えば、磁性膜をボールミル等で粉砕し、圧延して扁平状の磁性微粒子２２を製造してもよい。磁性膜として、リボン状又はシート状に形成されて市販されているものを使用してもよいし、樹脂製フィルム等の支持部材の表面に形成されて市販されているものを剥離して使用してもよい。または、球体状の磁性微粒子を押し潰すことで、扁平状の磁性微粒子２２を製造してもよい。      
【００４５】
扁平状の磁性微粒子２２の面は、磁性層５の面と平行になる向きで第２の絶縁材３２に分散されている。扁平状の磁性微粒子２２は、表面に絶縁膜を有するものであることが好ましい。表面に絶縁膜を有すると、磁性微粒子２２同士が互いに接触しても導通しない。絶縁膜は、例えば、酸化膜、シリカコートである。
【００４６】
図１、図３に示すように、インダクタを設置する平面領域を覆うように、インターポーザの外面に導電性を有する導体層６が積層されていることが好ましい。導体層６は、例えば良導体であるＣｕによって形成されている。導体層６は、インダクタ１１の漏れ磁束がインターポーザ１に搭載される他の部品（図１２の半導体チップ３０１、３０２など）等に悪影響を及ぼすのを防止するための磁気シールドである。従って、導体層６は、巻線層４及び磁性層５を備えて構成されるインダクタ１１等のインダクタ素子（磁性素子）とインターポーザ１に搭載される部品との間に設けられることが好ましい。例えば、導体層６は、インダクタ１１等のインダクタ素子の最外層（最上層及び最下層の少なくとも１層）として設けられることが好ましい。
【００４７】
インダクタ１１の最上層など、巻線３に近接させて導体層６を形成すると、巻線３の漏れ磁束で導体層６に渦電流が発生し、インダクタ１１に渦電流損が生じる。ところが、導体層６を下記の特定条件の層厚さで形成すると、この渦電流損を低減させることができるため、好ましい。
【００４８】
その特定の導体層６の厚さｄは、表皮深さをδとしたときに、
ｄ＝πδ／２である。
平板の場合、表皮深さδは次式で知られている。
δ＝（πσμｆ）−０．５
ここで、σ［Ｓ／ｍ］は導体の導電率、μ［Ｈ／ｍ］は導体の透磁率（例えば銅の比透磁率はほぼ１であり、真空中の透磁率とほぼ同じμ＝μ０＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］）、ｆ［Ｈｚ］は使用周波数である。
【００４９】
次に、図４を参照しつつ、インダクタ１１の製造方法の一例について説明する。
【００５０】
同図（ａ）に示す第１の磁性コンポジットシート１０４を予め製造する。この第１の磁性コンポジットシート１０４は、巻線層４の形成に使用するものであり、球体状の磁性微粒子２１が第１の絶縁材３１に分散されているものである。このように配置するには、例えば、第１の絶縁材３１になる液状の第１の絶縁材料１３１中に、球体状の磁性微粒子２１を分散させ、この液体をシート状に形成して硬化させればよい。
【００５１】
また、同図（ｂ）に示す第２の磁性コンポジットシート１０５を予め製造する。この第２の磁性コンポジットシート１０５は、磁性層５の形成に使用するものであり、扁平状の磁性微粒子２２がシートの面に平行になるように第２の絶縁材３２中に分散されているものである。このように配置するには、例えば、第２の絶縁材３２になる液状の第２の絶縁材料１３２中に、扁平状の磁性微粒子２２を分散させ、この液体を圧延しつつシート状に形成して硬化させればよい。圧延することにより、第２の磁性コンポジットシート１０５の面と扁平状の磁性微粒子２２の面が平行に揃う。別の方法としては、液状の第２の絶縁材料１３２中に扁平状の磁性微粒子２２を分散させ、磁界を印加しつつシート状に形成して硬化させることで、第２の磁性コンポジットシート１０５の面と磁性微粒子２２の面を平行に揃えてもよい。なお、扁平状の磁性微粒子２２の面を第２の磁性コンポジットシート１０５の面と平行に揃える方法は任意である。
【００５２】
次に、同図（ｃ）に示すように、インダクタ１１を形成する基材（ここではインターポーザ１の基台になるセンターコア層８１）の上に、第２の磁性コンポジットシート１０５をラミネート（ラミネーションプロセス）により貼り付ける。これにより、基材上に磁性層５３が形成される。
【００５３】
次に、同図（ｄ）に示すように、磁性層５3の上に、パターン配線２2を形成する。パターン配線２2は、例えばフォトリソグラフィーなどの公知の方法で形成すればよい。
【００５４】
次に、同図（ｅ）に示すように、磁性層５3及びパターン配線２2の上に、第１の磁性コンポジットシート１０４をラミネート（ラミネーションプロセス）により貼り付ける。そして、パターン配線２2の上を覆う部分の第１の磁性コンポジットシート１０４を研摩して除去することで、均一な厚さの巻線層４2が完成する。
【００５５】
図示しないが、同様に、巻線層４2の上に磁性層５2、巻線層４1、磁性層５1を順次形成する。導体層６は、磁性層５１の上に電解銅めっきなどの公知の方法で形成すればよい。
【００５６】
なお、巻線層４、磁性層５の形成方法は、これに限定されず任意の方法で形成することができる。例えば、巻線層４の第１の絶縁材３１になる液状の第１の絶縁材料１３１中に、球体状の磁性微粒子２１を分散させ、この液体を、磁性層５3及びパターン配線２2の上から塗布して硬化させてもよい。また、例えば、磁性層５の第２の絶縁材３２になる液状の第２の絶縁材料１３２中に、扁平状の磁性微粒子２２を分散させ、この液体を、インターポーザ１のセンターコア層８１の上から直接塗布して硬化させることで、磁性層５3を形成してもよい。塗布する際に、扁平状の磁性微粒子２２の面が磁性層５3の面に平行になるように、磁界の印加又は圧延を行ってもよい。
【００５７】
次に、図５を参照しつつ、本発明のインダクタ１１の動作原理について説明する。同図中に、インダクタ１１が発生する磁束Ｆを太線で示す。
【００５８】
扁平状の磁性微粒子２２を磁性層５（５1，５2，５3）の面と平坦面の方向を平行にする理由は、扁平状の磁性微粒子２２は面方向の透磁率が面方向に垂直な方向にくらべてはるかに大きいことから、磁性層５に平行な方向に磁界を誘導させることができるためである。
【００５９】
このため、同図に示すように、磁束Ｆは、磁性層５の中を面方向に沿って通る。磁束Ｆに鎖交する扁平状の磁性微粒子２２の断面積は小さいため、扁平状の磁性微粒子２２に渦電流はほとんど発生しない。したがって、磁性層５中に球体状の磁性微粒子２１を配置する場合よりも、磁性層５中に扁平状の磁性微粒子２２を面と平行に配置したほうが、インダクタ１１のインダクタンス及びＱ値をより大きくすることができる。
【００６０】
なお、巻線層４（４1，４2）中に、巻線層４の面と扁平状の磁性微粒子２２の面とが平行になる向きで扁平状の磁性微粒子２２を配置することが考えられる。しかしながら、磁束Ｆは、巻線層４の面に対して直交する。巻線層４の面と平行になるように扁平状の磁性微粒子２２を配置すると、磁束Ｆに鎖交する扁平状の磁性微粒子２２の断面積は大きい。このため、扁平状の磁性微粒子２２の面に渦電流が発生してしまい、渦電流損となるため、扁平状の磁性微粒子２２を巻線層４中にその面と平行に配置することは、好ましくない。従って、巻線層４（４1，４2）中には、球形状の磁性微粒子２１を配置する必要性がある。
【００６１】
［電磁界解析１］
次に、本発明の電子部品であるインダクタ１１の電磁界解析について説明する。
【００６２】
電磁界解析ソフトウエアには、ＨＦＳＳ（ＡＮＳＹＳ）を使用した。解析を行ったインダクタ１１（実施例１）は、図１、図２に示す４ターンを２層に形成した構成である。パターン配線幅１ｍｍ、パターン間隔５０μｍ、パターン配線厚７０μｍ、巻線内径１ｍｍ、巻線外形１０ｍｍとした。図６に、解析に用いた球体状の磁性微粒子２１及び扁平状の磁性微粒子２２の複素透磁率（Complex permeability）μ'及び損失係数（Loss coeffioient）tanδの周波数特性を示す。使用周波数は２０ＭＨｚを想定している。
【００６３】
比較例１として、巻線層及び磁性層に球形状の磁性微粒子を分散させたインダクタ、比較例２として、空芯のインダクタの解析を行った。巻線の構成は、実施例と同様である。
【００６４】
図７に、解析結果を示す。同図（ａ）はインダクタンス（Inductance）Ｌの周波数特性、同図（ｂ）は等価直列抵抗（Series Resistance）Ｒｓの周波数特性、同図（ｃ）はＱ値の周波数特性である。各図中、（ｉ）実施例１［球体状の磁性微粒子及び扁平状の磁性微粒子を用いたインダクタ１１］、（ii）比較例１［球体状の磁性微粒子］、（iii）比較例２［空芯］を示す。同図に示すように、インダクタンスＬ及びＱ値は、値の大きい順に、実施例１、比較例１、比較例２となった。直列抵抗Ｒｓは、想定した使用周波数２０ＭＨｚ程度まではほぼ同じ値であったが、周波数が高くなるに従い、実施例１、比較例１、比較例２の順に値が大きくなった。この結果から、本発明の電子部品であるインダクタ１１は、小型化でき、かつ、大きなＱ値を有し得るものであることがわかる。
【００６５】
［電磁界解析２］
図８、図９に示す本発明の電子部品であるインダクタ１１ａの電磁界解析について説明する。解析を行ったインダクタ１１ａは、１層の巻線層４ａに形成された巻線３ａを有している。巻線３ａの巻き数は解析条件によって変更している。図８に、本発明の電子部品の一例であるインダクタ１１ａの断面図を示し、図９に、図８に示したインダクタ１１ａの巻線３ａのみを、図８の上部側（導体層６ａ側）から見た平面図で示している。図８は、図９のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００６６】
インダクタ１１ａは、図の下から順に言うと、磁性層５ａ2、巻線層４ａ、磁性層５ａ1、導体層６ａの順に積層されて構成されている。インダクタ１１ａの巻線３ａは、巻線層４ａにパターン配線２ａで形成されている。巻線層４ａは、既に説明した巻線層４と同様のものであり、第１の絶縁材３１中に球体状の磁性微粒子２１（図３参照）が分散されている。磁性層５ａ1、磁性層５ａ2は、既に説明した磁性層５と同様のものであり、第２の絶縁材３２中に扁平状の磁性微粒子２２（図３参照）が分散されていると共に、扁平状の磁性微粒子２２の面が、磁性層５ａの面と略平行になる向きで配置されている。導体層６ａは、既に説明した導体層６と同様のものである。導体層６ａと、巻線３ａに繋がるビア配線とは、電気的なショートを防止するために、絶縁材で絶縁されている。
【００６７】
解析条件は、磁性層５ａ２の厚さａ＝１００μｍ、巻線層４ａの厚さｂ＝７０μｍ、磁性層５ａ１の厚さｃ＝１００μｍ、導体層６ａの厚さｄ＝３５μｍである。パターン配線２ａのライン幅１ｍｍ、ライン間隔５０μｍ、巻線３ａの内径１．７ｍｍである。
【００６８】
巻線層４ａに配される球体状の磁性微粒子２１が分散した状態の第１の絶縁材３１の比透磁率＝９、tanδ＝０．０１２とした。この値は、試作した球形粉末（球体状の磁性微粒子）分散コンポジットシートの１０ＭＨｚにおける実測値を用いた。
【００６９】
磁性層５ａに配される扁平状の磁性微粒子２２が面と略平行に分散した状態の第２の絶縁材３２の比透磁率＝１７、tanδ＝０．０７３とした。この値は、試作した扁平粉末（扁平状の磁性微粒子）分散コンポジットシートの１０ＭＨｚにおける実測値を用いた。なお、試作した扁平粉末分散コンポジットシートでは、分散している扁平状の磁性微粒子２２の面が、コンポジットシートの面と平行なものもあれば、多少傾いているものも多くあった。多くの扁平状の磁性微粒子２２の面をコンポジットシートの面と平行に近づけることができれば、比透磁率の値をさらに大きくできるものと考察される。そのため、扁平状の磁性微粒子２２の分散している第２の絶縁材３２の比透磁率（以下、磁性層５ａの比透磁率ともいう）＝１７、３０、５０、１００の４つの条件で電磁界解析を行った。
【００７０】
図１０に、試作した球形粉末分散コンポジットシート及び扁平粉末分散コンポジットシートの断面写真、並びに比透磁率及びtanδの実測値を示す。球形粉末として、組成比（ｗｔ％）＝87.83Fe-6.59Si-2.54B-2.53Cr-0.51Cの鉄系アモルファス球状合金粉を用いた。球形粉末のメディアン径＝２．５６μｍであった。また、扁平粉末として、組成比（ｗｔ％）＝87.6Fe-6.7Si-2.5B-2.5Cr-0.75Cの鉄系アモルファス扁平合金粉を用いた。扁平粉末のメディアン径＝１０．９４μｍであった。
【００７１】
インダクタ１１ａが降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの使用部品であることを想定した。降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータが、入力電圧２４Ｖ、出力電圧５Ｖ、スイッチング周波数１０ＭＨｚで動作するものとした。この条件で動作するためには、インダクタ１１ａのインダクタンスが２００ｎＨ以上必要であることが算出された。磁性層５ａの比透磁率＝１７、３０、５０、１００にて、インダクタ１１ａのインダクタンスが２００ｎＨ以上である条件を満たすインダクタ１１ａの巻き数、フットプリントのサイズ、比透磁率＝１７のときのフットプリントサイズを１としたときのフットプリント比較値の算出結果を、表１に示す。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
図１１に、表１に示した磁性層５ａの比透磁率＝１７、３０、５０、１００の場合における電磁界解析の結果を示す。同図（ａ）はインダクタンスＬの周波数特性、同図（ｂ）は直流等価抵抗Ｒｓの周波数特性、同図（ｃ）はＱ値の周波数特性である。なお、同図（ｂ）、同図（ｃ）の各グラフはほぼ重なった。比透磁率＝１７、３０、５０、１００のいずれの場合も、各特性は良好であった。
【００７４】
[第２実施形態] 
図１２に、本発明の電子部品の一例である部品内蔵基板１０１の断面図を示す。この部品内蔵基板１０１は、本発明の電子部品の一例であるインターポーザ１ａを有するものである。インターポーザ１ａには、本発明の電子部品の一例であるトランス１２が形成されている。トランス１２はインダクタ素子の一例である。なお、以下において、既に説明した構成については同様の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７５】
部品内蔵基板１０１は、例えば、ビルドアップ層８２が３層積層された上にセンターコア層８１が積層され、その上にインターポーザ１ａが積層されているものである。ビルドアップ層８２は、例えばガラスエポキシで形成されている。センターコア層８１は、例えばガラスエポキシ（FR4）で形成されている。部品内蔵基板１０１（インターポーザ１ａ）は、その上面部に、一例として、半導体チップ３０１、３０２及びコンデンサ３０３が半田８５で接続されて搭載されている。部品内蔵基板１０１は、図示しないメイン基板に実装されて使用される。部品内蔵基板１０１の底面部には、図示しないメイン基板の電極に電気的に接続するための半田ボール８６が設けられている。
【００７６】
部品内蔵基板１０１のセンターコア層８１は、インターポーザ１ａ（トランス１２）の基材になっている。センターコア層８１の上に、下から順に言うと、第２の磁性層５12、第２の巻線層４12、非磁性材で形成された非磁性層７、第１の巻線層４11、第１の磁性層５11、の順に積層されて構成されているインターポーザ１ａが設けられている。磁性層５（５11，５12）は、既に説明した磁性層５（磁性層５1，５2，５3）と同様のものであり、磁性層５の面と平行になるように扁平状の磁性微粒子２２が分散されている。
【００７７】
第１の巻線層４11は、トランス１２の１次コイルになる第１の巻線３11を有している。第１の巻線３11は、平面型スパイラル構造のパターン配線２11で形成されている。第２の巻線層４12は、トランス１２の２次コイルになる第２の巻線３12を有している。第２の巻線３12は、平面型スパイラル構造のパターン配線２12で形成されている。トランス１２では、第１の巻線３11と第２の巻線３12は接続されず、非磁性層７を挟んで対向している。巻線層４（４11，４12）は既に説明した巻線層４（巻線層４1，４2）と同様に、球体状の磁性微粒子２１が分散されている。
【００７８】
非磁性層７は、例えば、ガラスエポキシ、ポリイミド、エポキシなどの樹脂、ガラス又はセラミックスで形成されている。非磁性層７中に、磁性微粒子は含まれない。非磁性層７は、第１の絶縁材３１又は第２の絶縁材３２と同様の材質で形成されていてもよい。
【００７９】
トランス１２は、一例として、インターポーザ１ａに搭載したＬＬＣ−ＬＣ型ＤＣ−ＤＣコンバータ用のトランスである。ＬＬＣ−ＬＣ型ＤＣ−ＤＣコンバータの特徴は、結合係数が０．９程度のトランスを用いることにある。トランス１２は、１次巻線３11と２次巻線３12との間に非磁性層７を配置することで、結合整数が０．９程度になる。また、トランス１２は、磁性層５を有することで、励磁インダクタンス及びＱ値の大きなトランスとすることができる。
【００８０】
なお、第１の磁性層５11の上に、磁気シールドとなる導体層６を設けてもよい。また、トランスの用途によっては、トランス１２の非磁性層７に代えて、磁性層５を設けてもよい。
【００８１】
[第３実施形態]
図１３に、本発明の電子部品の一例であるインターポーザ１ｂに構成されたトランス１３の断面図を示す。トランス１３は、インダクタ素子の一例である。なお、図１３は、インターポーザ１ｂの一部（トランス１３部分）のみを図示している。
【００８２】
トランス１３は、トランスの１次コイルになる第１の巻線３22を有する第１の巻線層４22と、第１の巻線層４22を挟むように配置された複数（この例では２つ）の他の巻線層４21及び巻線層４23とを備えている。巻線層４21の上には、磁性層５21が積層されている。また、巻線層４23の下には、磁性層５22が積層されている。このように、巻線層４に磁性層５を積層することで、励磁インダクタンス及びＱ値を大きくすることができる。
【００８３】
各々の巻線層４21，４22，４23の間には、磁性層５又は非磁性層７が積層されている。この例では、巻線層４21，４22の間に非磁性層７21が配置され、巻線層４22，４23の間に非磁性層７22が配置されている。なお、巻線層４21、４22の間に磁性層５が配置されていてもよく、巻線層４22、４23の間に磁性層５が配置されていてもよい。非磁性層７を配置する場合、耐圧が高くなる。磁性層５を配置する場合、励磁インダクタンス及びＱ値が高くなる。
【００８４】
複数の他の巻線層４21及び巻線層４23の巻線３21及び巻線３23がビア配線４１で電気的に接続されてトランス１３の２次コイルになっている。巻線３21及び巻線３23の電気的な接続ポイントであるビア配線４１が２次コイルのタップ８になっている。
【００８５】
トランス１３の最上層に、磁気シールドとして導体層６が積層されていることが好ましい。なお、導体層６とタップ８との電気的なショートを防止するために、導体層６とビア配線４１とは絶縁材で絶縁されている。
【００８６】
図１４に、トランス１３の等価回路を図示する。巻線３22は１次コイルである。巻線３21、３23の接続ポイントが２次コイルのタップ８になっている。巻線３21、３23が同じ巻き数である場合、タップ８はセンタータップになる。
【００８７】
[第４実施形態]
図１５に、本発明の電子部品の一例であるインターポーザ１ｃに構成されたトランス１４の断面図を示す。トランス１４は、インダクタ素子の一例である。なお、図１５は、インターポーザ１ｃの一部（トランス１４部分）のみを図示している。
【００８８】
トランス１４は、トランスの１次コイルになる第１の巻線３35を有する第１の巻線層４31と、トランスの２次コイルになる複数（４つ）の第２〜第５の巻線３31〜３34を有する他の巻線層４31〜４34とを備えている。トランス１４は、複数（この例では５つ）の巻線層４（４31，４32，４33，４34，４35）の各々の間に、磁性層５（５32，５33）又は非磁性層７（７31，７32）が積層されている。磁性層５を配置するか、非磁性層７を配置するかは、インダクタンス、Ｑ値、耐圧、結合係数などの必要性に応じて適宜設定すればよい。巻線層４31の上には、磁性層５31が積層されている。また、巻線層４35の下には、磁性層５34が積層されている。このように、巻線層４に磁性層５を積層することで、インダクタンス及びＱ値を大きくすることができる。複数の巻線層４の巻線（３31，３32，３33，３34，３35）によってトランス１４が構成されている。
【００８９】
図１６に、トランス１４の等価回路を図示する。第１の巻線３35が、トランス１４の１次コイルになっている。第２〜第５の巻線３31〜３34は、各々が２次コイルになっている。複数の２次コイルを設けることで、１次電圧を複数（この例では４種類）の２次電圧に変換することができる。例えば、インターポーザ１ｃ内の動作用の電源電圧として複数の電源電圧が必要な場合、トランス１４を設ければよい。１つのトランスで複数の電源電圧源として使用できるため、小型化に有効である。第２〜第５の巻線３31〜３34の任意の端部同士を接続してタップとして使用してもよい。
【００９０】
なお、インターポーザに本発明を適用した例について説明したが、これに限定されず、平面コイルを形成したプリント配線基板に本発明を適用してもよい。また、本発明の電子部品は、チップ型インダクタ又はチップ型トランスのような積層構造を有するインダクタ素子単体であってもよい。また、本発明の電子部品は、インダクタ素子を内蔵する種々の電子部品であってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１・１ａ・１ｂ・１ｃはインターポーザ、２（２1，２2，２11，２12，２21，２22，２23，２31，２32，２33，２34，２35）・２ａはパターン配線、３（３1，３2，３11，３12，３21，３22，３23，３31，３32，３33，３34，３35）・３ａは巻線、４（４1，４2，４11，４12，４21，４22，４23，４31，４32，４33，４34，４35）・４ａは巻線層、５（５1，５2，５3，５11，５12，５21，５22，５31，５32，５33，５34）・５ａ1，５ａ2は磁性層、６・６ａは導体層、７（７21，７22，７31，７32）は非磁性層、８はタップ、１１・１１ａはインダクタ、１２・１３・１４はトランス、２１は球体状の磁性微粒子、２２は扁平状の磁性微粒子、３１は第１の絶縁材、３２は第２の絶縁材、４１はビア配線、８１はセンターコア層、８２はビルドアップ層、８５は半田、８６は半田ボール、１０１は部品内蔵基板、１０４は第１の磁性コンポジットシート、１０５は第２の磁性コンポジットシート、１３１は第１の絶縁材料、１３２は第２の絶縁材料、３０１・３０２は半導体チップ、３０３はコンデンサ、ａ・ｃは磁性層の厚さ、ｂは巻線層の厚さ、ｄは導体層の厚さ、Ｆは磁束である。
【図１】
2020161645.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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