(57)【要約】  この電子回路チップは、ガラス又は半導体からなる基体と；前記基体の内部に配され、第１端部と第２端部がそれぞれ前記基体の特定面に露呈され、螺旋状のインダクタを含む回路と；を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又は半導体からなる基体と；
前記基体の内部に配され、第１端部と第２端部がそれぞれ前記基体の特定面に露呈され、螺旋状のインダクタを含む回路と；
を備えた電子回路チップ。
【請求項２】
前記第１端部及び前記第２端部には、外部電極端子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路チップ。
【請求項３】
前記インダクタは、仮想の、円柱、楕円柱、又は円環に沿うような螺旋状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子回路チップ。
【請求項４】
前記インダクタが、連続的な曲線によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子回路チップ。
【請求項５】
前記インダクタによって囲まれた空間に、磁性体からなるコアが備えられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子回路チップ。
【請求項６】
前記第１端部と前記第２端部とが、前記基体の同一面に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子回路チップ。
【請求項７】
前記基体が、第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを備え、
前記第１端部が、前記第１面に設けられ、
前記第２端部が、前記第２面に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子回路チップ。
【請求項８】
ガラス又は半導体からなる基体の内部にレーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した焦点を走査して螺旋状の改質部を形成し；
前記改質部が形成された前記基体に対してエッチング処理を行い、前記改質部を除去して螺旋状の微細孔を形成し；
前記微細孔に導体を充填又は成膜する；
ことを特徴とする電子回路チップの製造方法。
【請求項９】
前記改質部を形成する際に、コアが形成される領域に改質部を形成することを特徴とする請求項８に記載の電子回路チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタを含む内部回路を備えた電子回路チップ、及び電子回路チップの製造方法に関する。
本願は、２０１０年８月５日に、日本に出願された特願２０１０−１７６４７２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソレノイドコイル状の配線を基板内に有する配線基板がある。この配線基板では、基板主面に対して平行に延びる配線を有する層と、基板主面に対して垂直方向に延びる配線を有する層とを積層することでインダクタとして機能する配線を形成する（下記特許文献１参照）。【０００３】
このように複数の層を積層する複合基板である場合、層と層の間において接合不良や剥れ不良が生じ易い。また、直線状の配線を組み合わせて接続するため、接続部は不連続に屈曲した配線形状となる。前記屈曲部には電流が集中するので、高周波信号等の伝送損失が生じ易い。ゆえに、ソレノイドコイルに電流印加したときの磁界の発生効率が悪いという問題がある。また、基板が変形した場合、前記屈曲部に応力集中するので、配線と基板との間で剥離が生じやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００３−１００５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回路の接合不良および剥れ不良、並びに高周波信号等の伝送損失を低減でき、機械的強度に優れたインダクタを備えた電子回路チップ、及びこの電子回路チップの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の第一の態様に係る電子回路チップは、ガラス又は半導体からなる基体と；前記基体の内部に配され、第１端部と第２端部がそれぞれ前記基体の特定面に露呈され、螺旋状のインダクタを含む回路と；を備える。
（２）上記（１）に記載の電子回路チップでは、前記第１端部及び前記第２端部に、外部電極端子が設けられていてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の電子回路チップでは、前記インダクタは、仮想の、円柱、楕円柱、又は円環に沿うような螺旋状であってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電子回路チップでは、前記インダクタが、連続的な曲線によって構成されていてもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の電子回路チップでは、前記インダクタによって囲まれた空間に、磁性体からなるコアが備えられていてもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電子回路チップでは、前記第１端部と前記第２端部とが、前記基体の同一面に設けられていてもよい。
（７）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電子回路チップは、前記基体が、第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを備え、前記第１端部が、前記第１面に設けられ、前記第２端部が、前記第２面に設けられている構成を採用してもよい。
（８）本発明の第二の態様に係る電子回路チップの製造方法は、ガラス又は半導体からなる基体の内部にレーザー光を照射し、前記レーザー光が集光した焦点を走査して螺旋状の改質部を形成し（工程Ａ）；前記改質部が形成された前記基体に対してエッチング処理を行い、前記改質部を除去して螺旋状の微細孔を形成し（工程Ｂ）；前記微細孔に導体を充填又は成膜する（工程Ｃ）。
（９）上記（８）に記載の電子回路チップの製造方法では、前記改質部を形成する際（工程Ａ）に、コアが形成される領域に改質部を形成してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
上記本発明の第一の態様に係る電子回路チップによれば、ガラス又は半導体からなる単一層の基体に配された微細孔に導体を充填又は成膜することによってインダクタを含む回路を形成している。このため、基体に機械的な応力が加わった場合にも、基体が解体することはなく（多層からなる基体に生じる層間剥離が起きず）、インダクタを含む回路の断線が起きにくい。つまり、上記本発明の第一の態様に係る電子回路チップは、構造的強度に優れる。さらに、基体がガラス又は半導体からなるため、樹脂等からなる基体に比べて、耐熱性が格段に優れる。
また、前記インダクタは、その芯部に、仮想的に設置された円柱、楕円柱、又は円環に沿うような螺旋状で、連続的な曲線によって構成されている場合、インダクタを構成する配線（回路）同士の接合不良や剥離不良による断線を低減できる。さらに、鋭角をなす屈曲部がインダクタに無いため、伝送損失を低減できる。その結果、前記インダクタは、磁界発生効率に優れる。【０００８】
上記本発明の第二の態様に係る電子回路チップの製造方法によれば、基板（基体）にレーザー照射することによって、回路を形成する改質部を自在に形成することができる。そのため、継ぎ目の無い連続的な曲線を有するインダクタを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる電気回路チップを示す斜視図である。
【図２】同実施形態にかかる電気回路チップを示す斜視図である。
【図３】同実施形態にかかる電気回路チップを示す斜視図である。
【図４】同実施形態にかかる電気回路チップを示す斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態にかかる電気回路チップを示す正面図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる複数の電気回路チップを積み重ねた例を示す正面図である。
【図７】本発明の第四実施形態にかかる電気回路チップを示す正面図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｂ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｃ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｄ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｅ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｆ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図８Ｇ】同実施形態にかかる電気回路チップの製造方法を示す模式図である。
【図９】同実施形態にかかる電気回路チップの回路が導体を微細孔に充填して形成された場合を示す模式図である。
【図１０】同実施形態にかかる電気回路チップの回路が導体を微細孔に成膜して形成された場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
＜電子回路チップ＞
図１は、本発明の第一実施形態にかかる電子回路チップ配線基板の電子回路チップ１Ａ（１）を示す斜視図である。
この電子回路チップ１Ａ（１）は、基体２とこの基体２の内部に配された回路１０とを備えた電子回路チップであって、回路１０の一方の端部（第１端部）６と他方の端部（第２端部）７はそれぞれ、基体２の特定面（第１面２ａ）に露呈される。回路１０は、螺旋状のインダクタ９を含む。基体２は、ガラス又は半導体からなる。
【００１１】
基体２は、石英ガラス等のガラス又はシリコン等の半導体からなる単一層の基体である。ここで、「単一層の基体」とは、複数の基板を張り合わせた多層構造の基体とは区別される基体を表す。
【００１２】
基体２は、ガラス又は半導体からなるため、半導体デバイスに実装される場合、これらの線膨張係数差は小さい。このため、電子回路チップ１Ａ（１）と半導体デバイスとを、半田等を用いて接続する際に、位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。
基体２の材料としては、特に、絶縁性を有するガラスが好ましい。この場合、基体内部に形成される微細孔３の内壁面に絶縁層を形成せずに、導体４を充填又は成膜することができる。さらに、回路１０において、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない等の利点がある。
基体２の厚さは、適宜設定することができ、例えば約１５０μｍ〜１ｍｍの範囲に設定することができる。
【００１３】
回路１０は、基体２内部に形成された微細孔３に、導体４が成膜又は充填されて形成される。
導体４としては、例えばＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、及びＡｌ（アルミ）等の金属や金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等の合金が用いられる。微細孔３に導体４を成膜又は充填する方法としては、溶融金属充填法、めっき法、超臨界流体を利用した成膜法等が適宜用いられる。図９に示すように、溶融金属充填法やめっき法であれば、微細孔３の内部に、隙間なく導体４を充填することができる。一方、図１０に示すように、めっき法や超臨界流体を利用した成膜法であれば、薄膜状の導体４を微細孔３の内壁に沿って形成することができる。
また、導体４として、微細孔３に充填又は成膜することができる材料であれば、展性（延性）に乏しいために線材になり難い導電性物質を使用することもできる。
【００１４】
インダクタ９は、仮想の、円柱（円筒）、楕円柱、又は円環（トーラス）に巻きつけたような滑らかな螺旋状であることが好ましい。ここで、前記円環に巻きつけたような滑らかな螺旋状のインダクタの形状とは、いわゆるトロイダルコイルにおけるコイル形状を意味する。
【００１５】
図２に示す電子回路チップ１Ａ−１（１）において、インダクタ９を構成する導体４は、仮想の円柱（円筒）に巻きつけたような滑らかな螺旋状をなしている。
図３に示す電子回路チップ１Ａ−２（１）において、インダクタ９を構成する導体４は、仮想の楕円柱に巻きつけたような滑らかな螺旋状をなしている。
図４に示す電子回路チップ１Ａ−３（１）において、インダクタ９を構成する導体４は、仮想の円環に巻きつけたような滑らかな螺旋状をなしている。
【００１６】
インダクタ９を、上記のような滑らかな螺旋状とすることによって、高周波等の伝送損失を低減して、効率よく磁界を発生させることができる。
また、インダクタ９は、継ぎ目（繋ぎ目）の無い、連続的な曲線によって構成されることが好ましい。この場合、インダクタが、複数の配線を繋ぎ合わせた不連続な曲線（一部に直線を有するような曲線）から構成される場合と比べて、高周波の伝送損失が低減され、且つ、継ぎ目に生じる接合不良や剥離不良が防止される。
【００１７】
回路１０の形状やインダクタ９の形状（巻き数や螺旋径の大きさ）は特に制限されず、用途や基体の形状に合わせて所望の形状に形成される。例えば、図５に示す本発明の第二実施形態に係る電子回路チップ１Ｂ（１）における回路１５のような形状であってもよい。
【００１８】
回路１０の一方の端部６および他方の端部７には、外部電極端子８が設けられていることが好ましい。これにより、電子回路チップ１Ａ（１）を実装基板（不図示）に電気的に接合したり、電子回路チップ１Ａ（１）と他の電子回路チップとを電気的に接合することが容易になる。
外部電極端子８の材質は、導電性材料からなる材質であれば特に制限されず、アルミニウム、銅からなる金属板（金属膜）やはんだバンプ等が適用できる。
【００１９】
回路１０の一方の端部６および他方の端部７は、基体２の特定面に露呈している。一方の端部６および他方の端部７が、同一面に露呈されており、回路１０を備える電子回路チップ１Ａ（１）を、プリント回路基板等の平坦な面上に装着することができる。
【００２０】
図１及び図５では、一方の端部６，１６および他方の端部７，１７の両方が基体２の一の面２ａに露呈されているが、必ずしも両方の端部が同一面に露呈されていなくてもよい。
例えば、図６に示す第二の電子回路チップ２１（第三実施形態）のように、回路３０の一方の端部（第１端部）２６は基体２２の一の面（第１面）２２ａに露呈し、回路３０の他方の端部（第２端部）２７は基体２２の他の面（第２面）２２ｂに露呈していてもよい。一の面２２ａと他の面２２ｂとは、基体２２の互いに反対側に位置する二つの面である。
【００２１】
このように、一方の端部２６と他方の端部２７とが基体２２の反対側に位置する二つの面にそれぞれ設けられることによって、第二の電子回路チップ２１の上に、別の電子デバイスを積み重ねて電気的に接続することが可能となる。
【００２２】
図６は、第二の電子回路チップ２１の上に第一の電子回路チップ１Ａ（１）を積み重ねて備えた複合型電子回路チップの一例である。
第二の電子回路チップ２１における回路３０の他方の端部２７に設けられた外部電極端子２８と、第一の電子回路チップ１における回路１０の一方の端部６に設けられた外部電極端子８と、が電気的に接合されている。同様に、第二の電子回路チップ２１における回路４０の一方の端部４６に設けられた外部電極端子４８と、第一の電子回路チップ１における回路１０の他方の端部７に設けられた外部電極端子８と、が電気的に接合されている。
【００２３】
第二の電子回路チップ２１の回路３０には、インダクタ２９が形成されている。このインダクタ２９は、第一の電子回路チップ１の回路１０に形成されたインダクタ９と、同様である。
【００２４】
この複合型電子回路チップでは、第二の電子回路チップ２１内のインダクタ２９と、第一の電子回路チップ１のインダクタ９とが直列に配されて、連動して機能する。すなわち、両方のインダクタが発生する磁場は互いに影響を与え合い、連動して機能するため、単一のインダクタとして見なすことができる。
【００２５】
図１，図５，図６で例示した電子回路チップ１Ａ，１Ｂ，２１に形成されたインダクタ９，１９，２９は、いずれも空芯インダクタとして描いている。しかし、これらのインダクタは、コアインダクタとすることもできる。基体において、コアとなる領域に設けたキャビティに、フェライト等の磁性体を配することによって、コアインダクタとすることができる。
【００２６】
例えば、図７に示す第四実施形態である電子回路チップ１Ｃ（１）が挙げられる。この電子回路チップ１Ｃ（１）において、電子回路チップ１Ｂ（１）と同じ構成には、同じ符号を付した。
電子回路チップ１Ｃ（１）は、インダクタ１９の芯部に磁性体からなるコア１４を備えている。
前記磁性体の材料としては、コアコイルに通常使用される材料であれば特に制限されず、例えば酸化鉄、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が挙げられる。
コア１４の形状は、棒状、Ｅ字型、鼓型等が挙げられる。このうち、製造が容易である観点から、棒状が好ましい。コアが棒状（円柱形）である場合、その直径は、インダクタの内径（＝１）に対して０．２〜０．９とすればよい。
【００２７】
＜電子回路チップの製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る電子回路チップの製造方法として、電子回路チップ１Ａ（１）を製造する方法を図８Ａ〜図８Ｇに示す。
ここで、図８Ａ〜図８Ｇは、電子回路チップ１Ａ（１）を製造する基体２の正面図である。
【００２８】
[工程Ａ]
まず、図８Ａに示すように、ガラス又は半導体からなる基体２にレーザー光１１を照射して、基体２内にガラス又は半導体が改質されてなる改質部１２を形成する。この改質部１２は、回路１０が配される領域に形成される。
【００２９】
基体２の材料は、ガラス基板又はシリコン等の半導体基板が好ましい。
これらの基板を使用した場合の製造方法としては、例えば３００ｍｍ径のガラス基板又は半導体基板に、改質部１２を複数形成して、複数の回路１０を備えたガラス基板又は半導体基板を得る。その後、この基板から個々の電子回路チップをダイシング等によって切り出して製造する方法が、製造効率の観点から好ましい。
【００３０】
基体２の他の面（第２面）２ｂ側からレーザー光１１を照射して、基体２内に焦点Ｓを結ぶ。焦点Ｓが結ばれた位置で、基体２の材料が改質される。回路１０の一方の端部６となる位置から、インダクタ９となる領域に順に焦点Ｓを走査して改質部１２を形成する（図８Ａ及び図８Ｂ）。
【００３１】
つづいて、回路１０の他方の端部７となる位置から、基体２の他の面２ｂに向けて焦点Ｓを走査する。次に、基体２の他の面２ｂと平行に焦点Ｓを走査して、先に形成した改質部１２と継ぎ目が無いように滑らかに連結した改質部１２を形成する（図８Ｃ及び図８Ｄ）。これによって、回路１０となる全領域に改質部１２が形成される。
【００３２】
レーザー光１１の光源としては、例えばフェムト秒レーザーを挙げることができる。このレーザー光１１を照射することによって、例えば、径が数μｍ〜数十μｍである改質部１２を形成することができる。また、基体２内部におけるレーザー光１１の焦点Ｓを結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部１２を形成することができる。
【００３３】
ここでは、レーザー光１１を基体２の他の面２ｂ側から照射する場合を示したが、異なる面から照射してもよい。
ただし、一般に、改質された部分のレーザーの透過率は、改質されていない部分のレーザーの透過率とは異なるため、改質された部分を透過させたレーザー光の焦点位置を制御することは通常困難である。したがって、レーザー照射する側の面から見て、奥に位置する領域について先に改質部を形成することが望ましい。
【００３４】
[工程Ｂ]
改質部１２を形成した基体２をエッチング液（薬液）に浸漬して、ウェットエッチングすることによって、改質部１２を基体２から除去する。その結果、改質部１２が存在した領域に、微細孔３が形成される（図８Ｅ）。本実施形態では、基体２の材料としてガラスを用い、エッチング液としてフッ酸（ＨＦ）の１０質量％溶液を主成分とする溶液を用いた。
【００３５】
このエッチングは、基体２の改質されていない部分に比べて、改質部１２が非常に速くエッチングされる現象を利用する。この結果として、改質部１２の形状に応じた微細孔３を形成することができる。
前記エッチング液は、特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基体２の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【００３６】
[工程Ｃ]
微細孔３が形成された基体２において、この微細孔３に導体（導電性物質）４を充填または成膜して、回路１０を形成する。この導体４としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。この導体４の充填または成膜方法としては、溶融金属充填法、めっき法など、適宜用いることができる。図９に示すように、溶融金属充填法やめっき法であれば、微細孔３の内部に、隙間なく導体４を充填することができる。一方、図１０に示すように、めっき法や超臨界流体を利用した成膜法であれば、薄膜状の導体４を微細孔３の内壁に沿って形成することができる。
【００３７】
以上の工程Ａ〜Ｃにより、図１に示した電子回路チップ１が得られる。
さらに所望に応じて、一方の端部６および他方の端部７上に外部電極端子８を形成してもよい。外部電極端子８の形成方法は、めっき法、スパッタ法など、適宜用いることができる。
【００３８】
また、図７に示した電子回路チップ１Ｃ（１）のように、コア１４を備える電子回路チップを製造する方法としては、次の方法が挙げられる。
例えば、前述の工程Ａにおいて基体２のコア１４となる領域に改質部を形成し、続く工程Ｂにおいてこの改質部をエッチングによって除去して、形成された貫通孔に磁性体を導入する方法が挙げられる。この方法によれば、円柱、楕円、又は円環の一部を切り取った形状など、所望の形状でコア１４を包含する貫通孔を形成することができる。
また、基体２に前記貫通孔を形成する他の方法としては、微小ドリルを使用する方法、基体２の表面にレジストマスクを設けてエッチングする方法、等が挙げられる。
基体２に形成した貫通孔に磁性体を導入する方法としては、例えば、棒状の磁性体を嵌め込む方法、スパッタリング法やめっき法によって磁性体を成膜又は充填する方法、磁性体を含む樹脂ペーストを印刷法によって充填する方法等が挙げられる。
【００３９】
基体２にコア１４を備える場合、回路１０を先に形成しても良いし、コア１４を先に形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の電子回路チップ１および電子回路チップ１の製造方法は、ＩＣや電子部品の製造に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ，１Ａ−１，１Ａ−２，１Ａ−３，１Ｂ  電子回路チップ（第一の電子回路チップ）
２  基体
２ａ  基体の一の面（第１面）
２ｂ  基体の他の面（第２面）
３  微細孔
４  導体
５  回路の配線
６  一方の端部（第１端部）
７  他方の端部（第２端部）
８  外部電極端子
９  インダクタ
１０  回路
１１  レーザー光
１２  改質部
１４  コア
１５  回路
１６  一方の端部（第１端部）
１７  他方の端部（第２端部）
１８  外部電極端子
１９  インダクタ
Ｓ  焦点
２１  第二の電子回路チップ
２２  基体
２２ａ  基体の一の面（第１面）
２２ｂ  基体の他の面（第２面）
２６  一方の端部（第１端部）
２７  他方の端部（第２端部）
２８  外部電極端子
２９  インダクタ
３０  回路
４０  回路
４６  一方の端部（第１端部）
４７  他方の端部（第２端部）
４８  外部電極端子
【図１】
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【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】
2012017857.tif 000009
【図８Ａ】
2012017857.tif 000010
【図８Ｂ】
2012017857.tif 000011
【図８Ｃ】
2012017857.tif 000012
【図８Ｄ】
2012017857.tif 000013
【図８Ｅ】
2012017857.tif 000014
【図８Ｆ】
2012017857.tif 000015
【図８Ｇ】
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【図９】
2012017857.tif 000017
【図１０】
2012017857.tif 000018
【国際調査報告】
2012017857.tif 000019
2012017857.tif 000020
2012017857.tif 000021
2012017857.tif 000022