(57)【要約】  【課題】  配線導体がフェライト層から剥がれることを低減すること。  【解決手段】  本発明のコイル内蔵配線基板１は、フェライト層11ａと、フェライト層11ａの表面に、フェライト層11ａの厚み方向に延びるように設けられている配線導体12と、フェライト層11ａの内部に設けられているコイル導体13とを有している。コイル内蔵配線基板は、配線導体12と配線導体12に接するフェライト層11ａの表面部とにわたって、Ｂｉを主成分とする構造体16を含んでいる。【選択図】  図３
2014003221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト層と、
前記フェライト層の表面に設けられている配線導体と
前記フェライト層の内部に設けられているコイル導体とを備えており、
前記配線導体と前記配線導体に接するフェライト層の表面部とにわたって設けられており、Ｂｉを主成分とする構造体が含まれていることを特徴とするコイル内蔵配線基板。
【請求項２】
前記構造体が、Ｂｉを主成分とするガラスであることを特徴とする請求項１に記載のコイル内蔵配線基板。
【請求項３】
前記フェライト層がガラス成分を含んでおり、
前記ガラス成分はフェライト層の全質量に対して0.25〜１質量％含まれており、前記ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量％、酸化ホウ素を5〜12質量％、酸化アルミニウムを１〜９質量％、酸化バリウムを１〜12質量％、酸化ビスマスを60〜80質量％含んでいることを特徴とする請求項２に記載のコイル内蔵配線基板。
【請求項４】
前記構造体が、Ｂｉの結晶であることを特徴とする請求項１に記載のコイル内蔵配線基板。
【請求項５】
請求項１に記載のコイル内蔵配線基板と、
前記コイル内蔵配線基板に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル内蔵配線基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線基板の内部にコイルが設けられた配線基板の開発が進められている。このようなコイル内蔵配線基板は、例えば直流電流の電圧を変換する機能を有するＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられている。例示的なコイル内蔵配線基板は、配線基板を構成する基体の材料としてフェライトが用いられており、コイル導体および配線導体の材料として銀が用いられているコイル内蔵フェライト基板である（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2011−193724号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フェライト基板において、フェライト層とフェライト層表面に設けられた配線導体との接合強度が小さく、配線導体がフェライト層の表面から剥がれることがあった。これは、フェライト層のガラス成分の含有量が少なく、ガラス成分によるフェライト層と配線導体との接合強度が小さいためであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様によるコイル内蔵配線基板は、フェライト層と、フェライト層の表面に、フェライト層の厚み方向に延びるように設けられている配線導体と、フェライト層の内部に設けられているコイル導体とを有している。コイル内蔵配線基板は、配線導体と配線導体に接するフェライト層の表面部とにわたって、Ｂｉを主成分とする構造体を含んでいる。
【０００６】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のコイル内蔵配線基板と、コイル内蔵配線基板に搭載された電子部品とを有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様によるコイル内蔵配線基板は、配線導体と配線導体に接するフェライト層の表面部とにわたって、Ｂｉを主成分とする構造体を含んでいることによって、構造体がフェライト層および配線導体にアンカー効果によって強固に接合されていることから、フェライト層と配線導体との接合強度を向上できるので、フェライト層の表面からの配線導体の剥がれを低減できる。
【０００８】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のコイル内蔵配線基板と、コイル内蔵配線基板に搭載された電子部品とを有していることから、電子装置の外部回路基板に対する接合強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子装置の分解斜視図を示している。
【図２】図１に示された電子装置のＡ−Ａ線における縦断面図を示している。
【図３】図２に示された電子装置のＡ部の拡大断面図を示している。
【図４】本発明の第２の実施形態における電子装置の縦断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子装置は、図１〜図３に示されているように、コイル内蔵配線基板１と、コイル内蔵配線基板１の上面に設けられたＩＣ素子２とを含んでいる。電子装置は、例えば電子部品モジュールを構成する回路基板上に実装される。
【００１２】
コイル内蔵配線基板１は、フェライト層11ａを含んでいる板状の基体部11と、基体部11に埋設されたコイル導体13と、基体部11に設けられた配線導体12と、基体部11の上面に設けられた接続電極14と、基体部11の下面に設けられた端子電極15とを含んでいる。図１において、電子装置は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１および図２において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
【００１３】
基体部11は、磁性材料を含んでおり、焼成によって一体的に形成されている。例示的な基体部11は、酸化鉄，酸化ニッケル，酸化銅および酸化亜鉛を含んだフェライト層11ａを有している。また、基体部11はフェライト層11ａの上下に絶縁材料を含んでいる絶縁体層11ｂを有している。例示的な絶縁体層11ｂは、主成分としてガラス材料を有するガラスセラミックスを含んでいる。
【００１４】
フェライト層11ａは、フェライト材料が含まれており、高い透磁率を得るために、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４,ＮｉＦｅ２Ｏ４，Ｂａ
Ｆｅ２Ｏ４，ＳｒＦｅ２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種類のフェライトが含まれることが好ましい。
【００１５】
絶縁体層11ｂは、ガラス材料を有するガラスセラミックスからなるものである。ガラス相としては、ＳｉＯ２系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系−ＭＯ系，ＳｉＯ２−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系，ＳｉＯ２−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す）およびＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系等のガラスが挙げられる。また、上記以外にＣｏ，Ｃｄ，Ｉｎやその酸化物が含まれていてもよい。
【００１６】
基体部11は、板形状を有しており、互いに積層された第１の層111〜第４の層114を含んでいる。図２において、第１の層111〜第４の層114の界面は、仮想の二点鎖線によって示されている。第２の層112は、第１の層111の上に積層されており、第３の層113は、第２
の層112の上に積層されており、第４の層114は第３の層113の上に積層されている。なお
、本実施形態において、第１の層111および第４の層114は絶縁体層11ｂであり、第２の層112および第３の層113はフェライト層11ａである。
【００１７】
配線導体12は、第１の層111〜第４の層114の層間、内部および表面に設けられている。配線導体12はコイル導体13，接続電極14および端子電極15の間を相互に電気的に接続する。配線導体12の材料は、例えばＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金等のＡｇを含む材料を用いることができる。
【００１８】
配線導体12のうち基体部11の側面に設けられた側面配線導体12ａと側面配線導体12ａに接するフェライト層11ａの表面部とは、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする構造体を有して
いる。本実施形態において、構造体16はＢｉを主成分とするガラス（Ｂｉガラス）である。構造体16は、側面配線導体12ａとフェライト層11ａの表面部とにわたって設けられている。側面配線導体12ａにおいては銀結晶18同士の間を充填するように、フェライト層11ａにおいてはフェライト結晶17同士の間を充填するように、構造体16がそれぞれ設けられている。このような構造体16は、側面配線導体12ａおよびフェライト層11ａのそれぞれにアンカー効果によって強固に接合されている。また、構造体16がＢｉを含んでいることによって、フェライト層11ａの表面部の焼結性を向上して、フェライト層11ａの表面部の強度を向上できる。
【００１９】
Ｂｉガラスは、ガラス成分の全質量に対して酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を３〜12質量％、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を５〜12質量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を１〜９質量％、酸化バリウム（ＢａＯ）を１〜12質量％、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を60〜80質量％含んでいる。
【００２０】
コイル導体13は、平面透視において基体部11の中心部を囲むような形状を有しており、基体部11に埋設されている。コイル導体13は、第１の層111の上面に形成された第１のコ
イルパターン131と第２の層112の上面に形成された第２のコイルパターン132とを含んで
いる。第１のコイルパターン131および第２のコイルパターン132は、基体部11の第２の層112に設けられたビア導体によって電気的に接続されている。図１において、第１のコイ
ルパターン131および第２のコイルパターン132の電気的な接続関係が点線によって示されている。コイル導体13の材料は配線導体12と同様の材料を用いることができる。
【００２１】
接続電極14はＩＣ素子２に電気的に接続されるものであり、端子電極15は外部の回路基板に電気的に接続されるものである。接続電極14および端子電極15の材料は、例えばＡｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金等の材料を用いることができる。
【００２２】
ＩＣ素子２は、コイル内蔵配線基板１の基体部11の上面に設けられている。ＩＣ素子２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータにおける制御用ＩＣ素子である。ＩＣ素子２とコイル内蔵配線基板１のコイル導体13とは電気的に接続される。
【００２３】
以下、磁性材料としてフェライトを含むコイル内蔵配線基板１の製造方法について説明する。コイル内蔵配線基板１の製造方法は、フェライトを含むスラリーを得る工程と、スラリーを用いてフェライトグリーンシートを得る工程と、コイルパターンおよび配線パターンを含む積層体を得る工程と、積層体を焼成する工程とを含んでいる。
【００２４】
スラリーは、フェライト粉末およびガラス材料に適当な有機バインダ、可塑剤および有機溶剤等が混合されて得られる。フェライト粉末は、フェライトグリーンシートの焼結状態において均一化を図るために、仮焼が施されており、粒径の均一化が図られており、球形状に近い形状を有するものがよい。フェライト粉末に部分的に小さい粒径の粒子が含まれている場合、その小さい粒径の粒子の部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層11ａの透磁率が安定しにくい傾向がある。
【００２５】
フェライトグリーンシートは、スラリーを用いて、ドクターブレード法、圧延法およびカレンダーロール法等によって製造される。積層体は、一部のフェライトグリーンシートにコイルパターンまたは配線パターンが形成されている複数のフェライトグリーンシートを含んでいる。コイルパターンおよび配線パターンは、銀（Ａｇ）または銀合金等の金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤が混練された導体ペーストを、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等によってフェライトグリーンシートの表面に塗布することによって形成される。積層体の側面に塗布される配線パターンには、Ｂｉガラス粉末がさらに含まれている。
【００２６】
このようにして得た積層体を850℃〜900℃で焼成することによってコイル内臓配線基板１が作製される。
【００２７】
焼成の際に、積層体の側面に塗布される配線パターンに含まれているＢｉガラスが、配線パターンに接するフェライトグリーンシートの表面部に拡散することによってＢｉを含む構造体16が作製される。配線パターンからフェライトグリーンシートにＢｉガラスを拡散させることによって、フェライトグリーンシートにＢｉガラス粉末を添加した場合に比べて、配線パターンに接したフェライトグリーンシートの表面部にＢｉガラスを多く拡散させることができる。したがって、フェライト層11ａの中央部に比べて、フェライト層11ａの表面部のＢｉガラスの量を多くできるので、フェライト層11ａの表面部における構造体16の量が多くなるので、フェライト層11ａと側面配線導体12ａとの接合強度を向上できる。
【００２８】
本実施形態におけるコイル内蔵配線基板１は、フェライト層11ａを含む基体部11と、フェライト層11ａの表面に、フェライト層11ａの厚み方向に延びるように設けられている配線導体12と、フェライト層11ａの内部に設けられているコイル導体13とを有しており、配線導体12と配線導体12に接するフェライト層11ａの表面部とにわたって設けられており、Ｂｉを主成分とする構造体16が含まれている。Ｂｉを主成分とする構造体16を含んでいる。このことによって、構造体16がフェライト層11ａおよび配線導体12にアンカー効果によって強固に接合されていることから、フェライト層11ａと配線導体12との接合強度を向上できるので、フェライト層11ａの表面からの配線導体12の剥がれを低減できる。
【００２９】
また、本実施形態のコイル内蔵配線基板１において、構造体16がＢｉを主成分とするガラスであることから、構造体16がフェライト層11ａの表面部と配線導体12との間における空隙を充填しているので、フェライト層11ａと配線導体12との接合強度をさらに向上できる。
【００３０】
また、本実施形態の電子装置は、上記構成のコイル内蔵配線基板１と、コイル内蔵配線基板１に搭載された電子部品２とを有していることから、電子装置の外部回路基板に対する接合強度を向上できる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態によるコイル内蔵配線基板について、図４を参照しつつ説明する。
【００３２】
本発明の第２の実施形態におけるコイル内蔵配線基板において、上記した第１の実施形態のコイル内蔵配線基板１と異なる点は、構造体16がＢｉの結晶である点である。
【００３３】
構造体16がＢｉの結晶であることから、Ｂｉと接するフェライト結晶の面積が増加するので、フェライト結晶の焼結性が向上して、フェライト層11ａの表面部の固さを向上できる。フェライト層11ａの表面部の固さを向上できることから、フェライト層11ａの表面部が破壊されることを低減できるので、フェライト層11ａの表面部の破壊による配線導体12の剥がれを低減できる。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態によるコイル内蔵配線基板について説明する。
【００３５】
本発明の第３の実施形態におけるコイル内蔵配線基板において、上記した第１の実施形態のコイル内蔵配線基板１と異なる点は、フェライト層11ａがガラス成分を含んでいる点
である。ガラス成分はフェライト層の全質量に対して0.25〜１質量％含まれており、ガラス成分の全質量に対して、酸化ケイ素を3〜12質量％、酸化ホウ素を5〜12質量％、酸化アルミニウムを１〜９質量％、酸化バリウムを１〜12質量％、酸化ビスマスを60〜80質量％含んでいる。構造体16であるＢｉガラスの粘度を、酸化バリウムによって低減できることから、フェライト層11ａの表面部においてフェライト結晶17同士の間に、構造体16であるＢｉガラスが浸透しやすくなる。このことから、フェライト層11ａの表面部において構造体16を広い範囲に設けることができるので、構造体16によるアンカー効果が向上して、Ｂｉガラスとフェライト層11ａとの接合強度を向上できる。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、基体部11がフェライト層11ａのみで構成されていてもよい。
【００３７】
また、図４に示された例のように、基体部11の側面にはキャスタレーション11ａが設けられていてもよい。キャスタレーション11ａは断面視において、蛇行しつつ上下方向に伸びているミアンダ状の表面形状を有している。このようなキャスタレーション11ａは、コイル内蔵配線基板１が外部の回路基板に接合される際に、はんだ等の接合材の溜まる部分となって接合材の量を増加させて、コイル内蔵配線基板１と外部の回路基板との接合強度を向上させるためのものである。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・コイル内蔵配線基板
11・・・基体部
11ａ・・・フェライト層
11ｂ・・・絶縁体層
111〜114・・・第１〜第４の層
12・・・配線導体
13・・・コイル導体
14・・・接続電極
15・・・端子電極
16・・・構造体
17・・・フェライト結晶
18・・・銀結晶
131、132・・・第１および第２のコイルパターン
２・・・ＩＣ素子
【図１】
2014003221.tif 000003
【図２】
2014003221.tif 000004
【図３】
2014003221.tif 000005
【図４】
2014003221.tif 000006