(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライトを含むセラミック体（１０）を有する素子を製造する方法において、
（Ａ）前記フェライトを含むセラミック体を提供するステップと、
（Ｂ）前記セラミック体を加熱して、第１温度で少なくとも前記セラミック体の表面の一部（３０）を還元性ガスに接触させる接触ステップと、
前記ステップ（Ｂ）の第１温度の設定と前記接触条件は、所望の厚さの金属化層が得られるように、所望の厚さの層のフェライトから酸素を除去するように行われ、
（Ｃ）前記接触ステップ（Ｂ）により金属化層の形成後、金属化層の引張強度をセラミック材料の破壊強度よりも少なくとも１０％増加させるのに十分な時間の間、１００−１０００℃の温度範囲で前記素子を熱処理するステップとからなることを特徴とする素子の製造方法。
【請求項２】
前記還元性ガスは、水素とフォーミングガスから選択され、フェライトは、ニッケル−亜鉛フェライトとマンガン−亜鉛フェライトから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｃ）において、
前記熱処理時間は、前記金属化層とフェライトの間に粘着力増強の傾斜境界を形成するよう選択され、
前記傾斜境界は、部分的に還元されたフェライトと未反応のフェライトとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｂ）の前に、少なくともセラミック体の表面の部分は、マスク材料（２０）によりマスクされ、金属化のための露出表面領域を規定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記マスク材料は、酸化物、窒化物、炭化物、ガラス、金属及びポリマーから選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マスク材料は、ソジウムシリケートガラス、ポリイミド、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛から選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
金属層（５０）を少なくとも前記金属化層の一部分に堆積するステップをさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
フェライトを含むセラミック体を有する素子において、
前記素子は、フェライト基板（１０）からなり、
少なくともフェライト基板の一部の上に、還元フェライトに対応する金属化領域（３０）が形成されており、
該金属化領域の引張強度がセラミック材料の破壊強度よりも少なくとも１０％高いものであることを特徴とする素子。
【請求項９】
フェライト基板と上部の金属化領域との間に傾斜境界領域をさらに有し、この傾斜境界領域は、フェライトと還元フェライトとを有することを特徴とする請求項８に記載の素子。
【請求項１０】
金属化層はパターン化されて、導電巻き線（２１０）を形成し、前記フェライト基板はこの導電巻き線のコアを形成することを特徴とする請求項８または９に記載の素子。
【請求項１１】
前記金属化層の上にパターン付きの金属層（５０）をさらに有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はフェライトの金属化に関し、特に、還元性ガスでもって表面還元を行う方法によるフェライトの金属化技術に関する。また、本発明はこの方法によって製造される素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする酸化物セラミック材料は種々の有用な電気及び磁気特性を有するため、インダクタ及びトランスなどの装置に対して魅力的な存在である。フェライト表面の金属化は回路要素の導電パスを提供するために必要である。金属化層の強い粘着力は装置の耐久力及び信頼性に対して重要である。金属化の後、さらに処理が必要な場合、フェライト上の金属化層の粘着力は高温処理または電気メッキなどのプロセスにおいて加えられる応力に十分に耐えられなければならない。
【０００３】
一般的には、セラミック金属化プロセスは、薄膜、厚膜、共燒結の三つ方法に分類される。薄膜の方法においては、金属の薄い層はスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、レーザ除去などの真空プロセスによって堆積される。薄膜の上には無電解及び電解メッキもたびたび使用される。粘着力を強化するために、クロムまたはチタン等のような予備の粘着増強層がよく堆積される。
【０００４】
厚膜の方法ではスクリーンプリント金属のペーストを使用し、一般的に金属粉末はガラス原料及び有機バインダと混合して、セラミック基板にペーストする。このプリントされた基板はセラミックの上に導電パスを形成するために燒かれる。共燒結法においては、未燒結のセラミック基板はパターン付きの金属ペーストラインでもって被覆される。プリントされた未燒結の基板は、基板を燒結するするとともに導電金属パターンを形成するよう焼かれる。
【０００５】
これらのプロセスには幾つかの欠点がある。スパッタリングと電子ビーム蒸着のような薄膜法は真空堆積装置を必要とする。厚膜法と共燒結法は一般的に銀及び／または白金のような貴金属を使用する。高温プロセスにより、寸法の変化を引き起こし、異なる材料を被覆したプリント基板に対して、熱膨張係数の差による応力を発生させる。
【０００６】
セラミック金属の他のプロセスは米国特許第４６６３８２６号、第５０９１８２０号に開示されている。米国特許第４６６３８２６号においては、還元雰囲気におけるレーザ放射により、導電率の増加した領域が形成される。米国特許第５０９１８２０号においては、電極は圧電シリンダの対向表面に還元を行い、さらにこの還元された層の部分を選択的に除去することによって形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の金属化プロセスに関わる困難さ及び高コストの観点から、セラミック基板上に導電パスを形成する簡単な低温プロセス技術が必要である。特に、フェライト素子に回路要素及び磁気素子要素を規定するためにフェライト基板に粘着された金属化層を生成する技術が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は請求項に記載される通りである。特に、本発明は表面還元処理を用いてフェライトを含むセラミック表面を金属化する方法を提供する。フェライトを含むセラミック表面は加熱される。少なくともフェライトの部分は、第１の温度で、還元性ガスに接触し、フェライトから酸素を除去することによって金属領域を形成する。その後、表面は冷却され、必要であれば、金属領域の粘着力を増強するポスト処理を施す。第１温度及び還元性ガスとの接触は、フェライトから酸素の除去により生成された金属化層の所望の厚さにより決定される。代表的な還元性ガスは水素と、フォーミングガス、及びその混合であり、代表的なフェライトはＮｉ−Ｚｎフェライト及びＭｎ−Ｚｎフェライトである。パターン領域を形成するために、基板の部分はマスクされ、または還元表面層の一部を除去する方法により行われる。
【０００９】
本発明の他の実施例は、フェライト基板を有するフェライト装置と、還元されたフェライトに対応する成分の金属化される表面領域と、オプションとしてのフェライト基板と金属化表面領域との傾斜境界に関する。少なくとも金属化表面領域の一部はフェライト基板の還元部分を含み、またオプションとしてフェライト基板より傾斜境界が形成され、その上は完全な金属化層である。
【００１０】
【実施例】
本発明は、表面還元を用いたプロセスによるフェライト材料の金属化に関する。酸素はフェライトから除去され、金属性成分が残されて、フェライト表面に導電領域が形成される。フェライト材料はハード及びソフトフェライトから選択される。代表的なハードフェライト材料はバリウムフェライトＢａＯ・６Ｆｅ２Ｏ３とストロンチウムフェライトＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３であり、代表的なソフトフェライト材料はニッケル−亜鉛フェライトＮｉｘＺｎ（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ４とマンガン−亜鉛フェライトＭｎｘＺｎ（１−ｘ）Ｆｅ２Ｏ４（ここで、ｘは０と１の間にある）である。必要があれば、フェライト材料は電気及び／または磁気特性を強化するためのドーパント、例えばＣｏ２Ｏ３を、またはフェライトの燒結挙動を強化するためのドーパントを含んでもよい。
【００１１】
基板は任意の適切な成形技術によりフェライト材料から形成される。典型的には、フェライト粉末のスラリー、場合によって、他のフェライトまたは他のセラミック材料との混合は有機バインダでもって混合されて形成される。このスラリーはドクターブレードプロセスによりテープ上に形成される。このテープは切断され、薄板化されて、所望の三次元構造を構成し、その後、燒結セラミック基板を生成するよう燒結される。
【００１２】
表面還元処理を行うためには、セラミック表面は加熱され、還元性ガスに接触される。熱処理は加熱チャンバー内で行われ、一般的に処理炉が使用される。例えば、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの場合、熱処理プロセスの温度は１００−８００℃の間にあり、望ましくは２５０−５００℃の範囲である。Ｍｎ−Ｚｎフェライトの場合、２００−１０００℃の範囲で、望ましくは３００−８００℃の範囲で、さらに望ましくは４００−６００℃の範囲である。低い処理温度は反応速度論上では好ましくないが、高い処理温度によっては、形状の変形、熱応力及び高いプロセスコストを引き起こす。この二つの種類のフェライトに対して、還元性雰囲気における熱処理時間は０．０１−１０００時間の範囲で、望ましくは０．１−１００時間で、さらに望ましくは０．２−５０時間である。
【００１３】
他のセラミック成分に対する熱処理時間及び温度は特定の材料の特性に関連し、特に、酸素陰イオンに対する金属陽イオンの親和力に依存する。この親和力は酸素の表面からの除去の難易さを決める。フェライトに含まれる酸化物に対して、ニッケル、銅、鉄の酸化物は亜鉛、マンガン、バリウムの酸化物よりも優先的に還元され、特に処理温度は６００℃下の範囲にある場合では、そうである。
【００１４】
高温におけるセラミック表面はフェライト材料から酸素を除去するために還元性ガスに接触される。代表的な還元性ガスは水素、水素と窒素の混合ガス（すなわち、フォーミングガス）、水素と不活性ガスの混合ガス（すなわち、水素とヘリウム、水素とアルゴン）、アンモニア、アンモニアと窒素の混合ガス、アンモニアと不活性ガスの混合ガスを含む。しかし、他の任意のガス及び混合ガスは、フェライト表面の酸素を除去できるならば、使用できる。
【００１５】
還元剤はセラミック陰イオンと結合し、揮発し、セラミックの陽イオン部分は残される。フェライトに対して、陰イオンは酸素であり、水素と結合されるとＨ２Ｏとなる。驚くべきことは、本発明の技術は、望ましくない不均一性、例えば、粒界金属化がなければ、一般的に均一性よく導電層が形成される。代表的な導電層の厚さは一般的に平均層厚の３０％以下で変動する。
【００１６】
セラミックの還元直後の領域は一般的に１００−１００００μΩ−ｃｍの抵抗率を持つ。高い導電率の表面を形成するためには、必要に応じて付加された金属はこの還元表面層の上にメッキをすることみなる。付加メッキは、例えば、銅、ニッケル、またはハンダ合金メッキバスのような無電解及び電解の方法でもって行われる。還元直後の層の導電率は電気メッキに対して十分高い。電解メッキは低コスト、高メッキ速度、化学廃液の処分不要の面で優れている。付加メッキ処理を用いることにより、多層金属化表面が形成される。この多層金属化表面はセラミックフェライト基板と、フェライトから生成された熱還元層と、熱還元層の上に形成されたメッキ層とを含む。そのため、金属化層の抵抗率は一般的に５０μΩ−ｃｍ以下で、１０μΩ−ｃｍ以下の場合が多い。
【００１７】
必要ならば、さらに還元性ガスのない雰囲気でセラミック表面を熱処理する。この熱処理は還元処理の後、その場で行われるか、または還元処理の後、セラミック基板を別の装置に移動するかによって行われる。非還元熱処理は窒素または不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム）の雰囲気で行われる。その場で非還元熱処理を行う場合、還元性ガスをまず真空ポンプまたはフラッシュによって除去する。熱処理は１００−１０００℃の温度範囲で、望ましくは２００−８００℃の温度範囲で、さらに望ましくは３００−７００℃の温度範囲で行われる。熱処理時間は０．０１−１０００時間で、望ましくは０．１−１００時間である。表面還元後の熱処理はフェライトセラミックスだけではなく、陰イオン成分が表面から除去され導電化される他のセラミック材料にも適用できる。これは、酸化物、窒化物、及びそれらの混合物を主成分とするセラミックスを含む。
【００１８】
表面還元後付け加えられる熱処理は、還元導電層のマトリックスフェライトへの粘着力を改善するのに効果的であることが分かった。粘着力の強化のメカニズムはまだはっきり分からないが、非還元熱処理は還元領域とフェライトマトリックス間の境界における酸素原子のような陰イオンを再配置することが考えられる。この再配置は還元領域とフェライトの間に粘着力強化の傾斜境界を形成する。この傾斜境界は部分的に還元されたフェライトと未反応のフェライトを含む。付加の熱処理によって強化された金属化部の粘着力は、金属化層の引張強度をセラミック材料の破壊強度よりも１０％、望ましくは３０％増加させることができる。
【００１９】
以下の実施例は表面還元処理、還元層の粘着力を増強する後処理、及び熱還元表面領域の電気メッキについて述べる。
【００２０】
実施例１
Ｎｉ−Ｚｎフェライトサンプル（０．５×０．５×０．０５インチのサイズ）は流れる水素に熱処理された。熱処理は、３０分で室温から３５０℃まで加熱し、３５０℃で１０分間保持し、その後炉冷却する。サンプル表面での約０．１２５インチの間の電気抵抗の測定値は熱処理により２０ＭΩ以上から４Ωまで減少した。破壊表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察によると、図１と２に示すように、約６０μｍ厚さの表面領域は均一に酸化物から金属含有の導電層に還元された。
【００２１】
実施例２
実施例１と同様に、かわって熱処理の雰囲気が流れるフォーミングガス（８５％Ｎ２＋１５％Ｈ２）を使用して、Ｎｉ−Ｚｎフェライトサンプルを熱処理した。実施例１と同様な方法（二つのプローブの距離は０．１２５インチである）で測定した電気抵抗は約５０Ωであった。
熱処理により得られた導電膜の粘着力試験は粘着テープ試験によって行われた。粘着性は割に低くて、還元層の部分はテープによりフェライト基板から剥がれた。粘着力は５００ポンド／平方インチ（３６０ｋｇ／ｍｍ２）以下の引張強度に相当すると推定される。
【００２２】
実施例３
実施例２の流れるフォーミングガス雰囲気で熱処理されたＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルは付加の高温（５５０℃、１５分間）熱処理を受けた。この付加の熱処理は実施例２の熱処理の後、連続的に窒素を流して、水素のない雰囲気で行われた。電気抵抗の測定結果、約７５Ωとなった。このサンプルには商用バスＣＵＰＲＡＣＩＤ  ＢＬ（Ａｔｏｅｃｈ，Ｓｔａｔｅ  Ｃｏｌｌｅｇｅ，  ＰＡ）により銅メッキ（−１０μｍ）を施した。粘着力の測定は０．１４インチ（３．５５ｍｍ）直径のアルミをエポキシボンディングにより還元表面にちりばめて、フェライトが板状に切り出され、引張荷重でかけた。６個の測定結果は表１に示される。粘着強度は後処理を施さない同様なサンプルよりも顕著に増大した。表１に示すように、還元後熱処理されたあるサンプルは金属とフェライトの境界の代わりにフェライトマトリックス自身で破壊することが注意されたい。このようなマトリックス破壊は境界のボンディングが極めて強いことを表している。
【００２３】
粘着力は、還元されたＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルの表面が銅メッキの前にニッケルでもってメッキすることにより、さらに増強される。サンプルは水素還元の雰囲気で準備され、そして前述したような粘着力改善処理は２．５μｍのニッケル、７．５μｍの銅と２．５μｍのニッケルの順のメッキ処理である。引張強度は表１に示すように銅メッキフェライトよりも高い。このサンプルの破壊モードは強い境界ボンディングにより、ほぼフェライトマトリックス内で起こった。
0003563832.tif 000002
【００２４】
実施例４
Ｍｎ−Ｚｎフェライトサンプルは流れる水素ガス内で、３０分間に５５０℃まで加熱され、５５０℃で１０分間保持して、その後炉冷する。表面抵抗は形成直後のフェライトの３．４ＫΩから熱処理後の約０．６Ωまで減少された。表面上の導電層は図３と４のＳＥＭ写真に示されている。
【００２５】
実施例５
Ｍｎ−Ｚｎフェライトサンプル（０．５×０．５×０．０５インチのサイズ）は流れるフォーミングガス（窒素中に１５％の水素を含有する）に熱処理された。サンプルは３０分間で５００℃まで加熱され、５００℃で１時間保持された。表面抵抗は約１Ωであった。このサンプルを２．５μｍのニッケルと７．５μｍの銅でメッキした。引張強度は４．８ｋｐｓで、基板破壊は主に粘着破壊モードを示した。
【００２６】
実施例６
バリウムフェライトサンプルは実施例５のように熱処理された。表面電気抵抗は形成直後のフェライトの１００ＫΩから熱処理後の約１Ωまで減少された。
【００２７】
本発明のもう一つの特徴としては、表面金属化処理はフェライト材料の上にパターン化された導電領域を形成することができる。基板の選択された部分にのみ金属化する必要がある場合、マスク材料はセラミックの表面に堆積され、フェライトの還元性ガスとの接触を避けるか、最小にする。図５に示すように、マスク材料２０はフェライト基板１０の領域４０上に堆積され、領域３０が金属化するために露出されている。マスク材料２０は酸化物、窒化物、炭化物、ガラス、ポリマー、金属の中から選ばれる。代表的なマスク材料はアルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、ポリイミド、ソジウムシリケート、及び低水素／酸素拡散速度の材料である。このマスク材料は、スパッタリング、プラズマスプレー、レーザ除去、蒸着などの様々な堆積方法に堆積される。酸化物マスク材料を用いる場合、酸化物は直接に堆積されるとか、または酸化物の陽イオン成分は酸化物を生成する反応により堆積される。別法として、酸化物は酸素含有雰囲気のもとで金属ソースを蒸発する、またはスパッタリングする反応により、堆積される。酸化アルミニウム及び酸化亜鉛は本発明に利用される典型的なマスク材料である。
【００２８】
低溶融点酸化物またはガラスはパターン付きのマスクを通ってスプレーコーティング、またはスクリーンプリント、またはブラシ塗布により堆積され、そして、連続層を形成するために融合される。これらの材料は未燒結基板の上に堆積され、その後共燒結により、マスク付き基板が形成されるか、あるいは燒結されたセラミック基板に堆積されるかのいずれかの方法により形成される。
ソジウムシリケートのような水溶性複合物または塩の溶液（すなわち、塩溶液として形成された酸化物の前身）は粘性流体として、乾燥し、燒結して、マスク材料を形成する。可溶性成分、例えば耐高温ポリマー（ポリイミド）は連続層として堆積され、その後、フォトリソグラフィによるパターニングにより金属化するためのフェライトの領域を規定する。
【００２９】
マスク材料２０の堆積の後、領域３０は図６に示すように熱還元される。必要ならば、付加金属層５０は図７に示すように電気メッキなどの方法により堆積される。マスク材料２０は、熱還元処理または付加金属層５０の堆積を行ってから、必要に応じて、適切な化学的、あるいは機械的な方法により除去される。
フェライト基板の導電パターンを形成する他の実施例は図８と９に示される。この方法においては、多層セラミック技術はフェライト基板の寸法の構成に用いられ、このフェライト基板は還元フェライト表面の除去可能な部分を含む。図８Ａに示すように、テープキャストまたは他の適切な方法により形成されたフェライト材料のグリーンシートはフェライト基板１００の上に表面溝１１０を形成するために構築される。
【００３０】
図８Ｂに示すように、フェライト基板の全表面領域は還元され、導電層１２０が形成される。導電層１２０はフェライト基板１００の表面上に形成された導電部分１２２と表面溝１１０内に形成された導電部分１２４とからなる。表面溝１１０内にのに導電領域を形成するためには、導電層の表面導電部分１２２は一般的に、機械的グラインディングにより除去される。図９は同様な方法により形成された導電部分１２４を有する表面溝１１０を示している。多層セラミック技術により形成された表面寸法のため、導電部分１２２の除去は単一のブランケットグラインディング（全面研磨）により行われる。表面溝１１０上に形成された導電部分１２４は前述した無電界または電解の方法によりメッキされる場合もある。
【００３１】
以下の実施例では、種々のマスク材料を用いて、金属化領域を規定する。
実施例７
ソジウムシリケート溶液（通常、水ガラスと称される）は約２７％ＳｉＯ２と約１４％ＮａＯＨを含有する。それを空気に晒せるために１６時間放置して、部分的に乾燥し、その粘性を増大させる。この溶液は（Ｎｉ０．３２Ｚｎ０．５８Ｃｕ０．１２）Ｆｅ１．９７Ｏ４の組成を有するＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルの表面に三つの水平ストリップ（０．３２ｃｍ幅×０．７５ｃｍ長さ、０．５０ｃｍ間隔）を塗布する。被覆されたフェライトは被覆を硬化するために４０℃で焼かれる。その後、３０分で３９０℃まで加熱して、１５％Ｈ２＋８５％Ｎ２のフォーミングガスの雰囲気で４５分間保持する。その後、処理炉はポンプにより真空化されてから、Ｎ２ガスにより充満され、フェライトはさらに５５０℃に加熱され１５分間熱処理された。その後、炉冷する。
露出された還元ストリップ領域における電気抵抗の測定結果は、約１０−５０Ωであった。ストリップ間のマスクされた領域の抵抗は約３ＭΩであった。
【００３２】
実施例８
０．４ｍｇのクロム酸（ＣｒＯ３）を０．１ｇの水と混合して、ペースト状の溶液を形成し、実施例７のようにそれをＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルに塗布する。乾燥し、クロム酸被覆を空気の中で約３００℃に加熱して溶融してから、フェライトサンプルをフォーミングガス中に３９０℃で３０分還元処理する。後熱処理は窒素ガスに５５０℃で１５分行われる。露出領域の表面抵抗は約２００−５００Ωであり、マスク領域では２０ＭΩ以上であった。
【００３３】
実施例９
約５０−１００μｍ厚のＺｎＯ層をマスクとして実施例７と同組成のＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルに堆積させる。堆積は、蒸発されたＺｎを酸素ガスを通させてマスクされたフェライトサンプルに到達するよう行われる。実施例７の熱還元プロセスを行った後、露出領域の表面抵抗では約３００Ωであり、マスク領域では約２０ＫΩであった。
【００３３】
実施例１０
約１インチ×２インチ×０．０５０インチ厚のＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルの表面はポリイミド層でもってパターン化された。ポリイミド溶液（Ｈｉｔａｃｈｉ  ＃３４００）は３０００ｒｐｍ回転のスピンコートで約９μｍの膜厚を形成する。それを１００℃の温度で８分間軽く焼く。ポリイミド層の上部にフォトレジスト溶液（Ｓｈｉｐｌｅｙ  ＃４６２０）を２５００ｒｐｍ回転でスピンコートして、サンプルを１００℃の温度で１．５分間焼く。このフォトレジストはマスクを通って露光させ、希釈されたＡＺ  ４００Ｋ溶液でもって処理して、同時にポリイミド層をエッチングする。このフォトレジストはＮ−酢酸ブチルでもってはぎ取られてから、イソプロピルアルコールでもってリンスする。フェライト表面のパターン付きポリイミドは４００℃の温度で３０分硬化処理する。硬化したポリイミド層の厚さは約５μｍであった。
【００３４】
そして、フェライトサンプルに対して、フォーミングガス雰囲気に３９０℃の温度で４５分間表面還元熱処理を施した。その後、粘着力改善熱処理を窒素雰囲気で４５０℃の温度で１６時間行う。露出領域の表面抵抗は０．１２５インチ距離の測定で約１８Ωで、ポリイミドで被覆された領域では表面抵抗は約３００ＫΩであった。Ｃｕの電気メッキ（約５μｍ厚）は熱還元の導電パスと電極とを接続させて、銅メッキ溶液に浸すことによって行われる。Ｃｕメッキパスは図１０の顕微鏡写真に示される。それゆえに、導電パスは図１０に示すように全長にわたって約０．５Ωの低電気抵抗を有するように準備された。
【００３５】
本発明のもう一つの特徴としては、インダクタ及びトランスのような装置用のフェライトを金属化する技術を提供する。インダクタ及びトランスを形成するために、フェライト基板に、三次元の導電パスはフェライトコアに巻回された巻き線を造るよう定義される。図１１と１２に示すように、フェライトコアのインダクタは基板の局所領域をマスクして、フェライトコア２２０に巻回した三次元のらせん状パス２１０を形成するよう形成される。露出したパスは前述した表面還元の方法によって金属化される。電解銅メッキ層は巻き線の厚さを増大させるためにつけ加えられる。
【００３６】
図１３に示すように、本発明の方法により、金属化領域は磁気装置の製造に利用される。この磁気装置は回路形成のため一つの基板に集積される。このような構成は米国特許出願第０８／２６８４６５号に記述される。図１３のＡＣ−ＤＣコンバータにおいては、トランス３００とインダクタ３１０はそれぞれ、パターン付きにより巻き線領域３０５と３１５を規定することによってフェライト基板の表面還元によって形成される。これらの装置においては、フェライト基板３２０の部分はコア要素を形成せずに絶縁基板として使用され、パワーコンバータの他の成分を支持する。
【００３７】
本発明によれば、図１４に示すような多層装置も形成される。回路パス４１０とインダクタ４２０のような磁気装置と有するマルチフェライト基板４００は積み重ねられる。表面還元により形成された導電表面を有する導電バイアス４３０はハンダ領域４４０によって隣接したレベルと接続される。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明はフェライトの表面還元によるフェライトの金属化を実現する。これにより、導電パスはフェライトの表面に一体化形成され、インダクタ及びトランスのような電気素子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素で還元されたＮｉ−Ｚｎフェライトサンプルの断面のＳＥＭ写真（２００倍率）を表す図。
【図２】図１のＮｉ−ＺｎフェライトサンプルのＳＥＭ写真（５００倍率）を表す図。
【図３】水素で還元されたＭｎ−Ｚｎフェライトサンプルの断面のＳＥＭ写真（２００倍率）を表す図。
【図４】図３のＮｉ−ＺｎフェライトサンプルのＳＥＭ写真（６００倍率）を表す図。
【図５】パターン付きマスク構造を有するフェライト基板の断面図。
【図６】熱還元処理された図５の構造の基板の断面図。
【図７】電気メッキされた図６の構造の基板の断面図。
【図８】Ａ：溝を付けたフェライト基板の断面図。Ｂ：熱還元導電表面層を有するＡ図の溝の付いたフェライト基板の断面図。
【図９】機械研磨した図８Ｂの溝の付いたフェライト基板の断面図。
【図１０】フォトリソグラフィによりパターン化されたポリイミド層に覆われたフェライト基板は熱還元及び銅メッキ処理を受けた後の顕微鏡写真を表す図。
【図１１】熱還元されたフェライトのらせん状導電パスを用いて構成されたインダクタを表す図。
【図１２】熱還元されたフェライトの導電パスを用いて形成されたインダクタを表す図。
【図１３】本発明の方法により形成された導電パスを有するパワーコンバータを表す図。
【図１４】本発明の方法により形成された導電領域を有する多層パワーコンバータを表す図。
【符号の説明】
１０  フェライト基板
２０  マスク材料
３０  領域
４０  領域
５０  付加金属層
１００  フェライト基板
１１０  表面溝
１２０  導電層
１２２  導電部分
１２４  導電部分
２１０  らせん状パス
２２０  フェライトコア
３００  トランス
３０５、３１５  巻き線領域
３２０  フェライト基板
４００  マルチフェライト基板
４２０  インダクタ
４３０  導電バイアス
４４０  ハンダ付け領域
【図１】
0003563832.tif 000003
【図２】
0003563832.tif 000004
【図３】
0003563832.tif 000005
【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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