(57)【要約】【課題】簡便な方法で基板上に形成可能なマイクロコイルを提供する。【解決手段】電極パッド２１〜２５、３１〜３５を含む第１、第２電極アレイ２０，３０が平行に配置された基板１０と、第１電極アレイ２０の電極パッド２１〜２５と第２電極アレイ３０の電極パッド３１〜３５との間を接続する第１ワイヤ５０と、第１電極アレイの電極パッド２２〜２５と第２電極アレイ３０の電極パッド３１〜３４との間を第１ワイヤ５０よりも高いループによって接続する第２ワイヤ６０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第１電極アレイと、前記第１電極アレイと平行で、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第２電極アレイと、が配置された基板と、
前記第１電極アレイの一の行の電極パッドと前記第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間を接続する第１ワイヤと、
前記第２電極アレイの一の行の電極パッドと前記第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間を前記第１ワイヤよりも高いループによって接続する第２ワイヤと、を有するマイクロコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロコイルであって、
前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間に前記第１、第２電極アレイと平行で前記基板の表面から所定の間隔をあけて配置された磁性体を更に備え、
前記第１ワイヤは、前記磁性体の下側を通って電極パッドの間を接続し、前記第２ワイヤは、前記磁性体の上側を跨ぐように電極パッドの間を接続するマイクロコイル。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロコイルであって、
前記基板は、前記第１、第２の電極アレイの間で、前記第１、第２の電極アレイの電極パッドの並び方向外側に配置された２つの電極台を含み、
前記磁性体は、２つの前記電極台の上に接続されていること、
を特徴とするマイクロコイル。
【請求項４】
請求項２に記載のマイクロコイルであって、
前記基板は、前記第１、第２の電極アレイの間で、前記第１、第２の電極アレイの電極パッドの並び方向外側に配置された２つの第２の電極パッドを含み、
前記磁性体は、２つの前記第２の電極パッド間を接続する磁性体ワイヤであるマイクロコイル。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロコイルであって、
前記第２電極アレイは、前記第１電極アレイと平行で、前記第１電極アレイの電極パッドと電極パッドの並び方向の位置がずれるように複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んでいるマイクロコイル。
【請求項６】
マイクロコイルを形成する方法であって、
複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第１電極アレイと、前記第１電極アレイと平行で、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第２電極アレイと、が配置された基板を準備し、
前記第１電極アレイの一の行の電極パッドと前記第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第１ワイヤで接続し、
前記第２電極アレイの一の行の電極パッドと前記第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより前記第１ワイヤよりも高いループを有する第２ワイヤで接続する方法。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロコイルを形成する方法であって、
前記基板は、前記第１、第２の電極アレイの間で、前記第１、第２の電極アレイの並び方向外側に２つの電極台が配置され、
前記第１電極アレイの一の行の電極パッドと前記第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第１ワイヤで接続し、
前記第１ワイヤの上側で前記第１ワイヤと離間するように２つの前記電極台の上に磁性体を取り付け、
前記磁性体の上を跨ぐように、前記第２電極アレイの一の行の電極パッドと前記第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第２ワイヤで接続する方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のマイクロコイルを形成する方法であって、
前記基板は、前記第２電極アレイが前記第１電極アレイと平行で、前記第１電極アレイの電極パッドと電極パッドの並び方向の位置がずれるように複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んで配置されている方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成されたマイクロコイルの構造とその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップの中にマイクロコイルを内蔵して電流計測を行うＩＣチップが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板またはシリコン基板の上に短冊アレイ状の金属パターンを配置し、金属パターンの上に第１の絶縁膜と磁性膜と第２の絶縁膜とを積層し、金属パターンの片端部から隣り合う金属パターンの対向する端部にワイヤボンディングによってワイヤを接続し、金属パターンとワイヤボンディングによるワイヤとが磁性膜の周囲を取り囲むようなマイクロコイルの構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０１８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
引用文献１に記載された従来技術のマイクロコイルは、エッチングやスパッタリングの技術を用いて、ガラス基板またはシリコン基板の上に、金属層、磁性層、絶縁層と多種類の層を積層することが必要でありマイクロコイルを形成するのに多くの処理が必要となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、簡便な方法で基板上に形成可能なマイクロコイル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】
【０００６】
本発明のマイクロコイルは、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第１電極アレイと、第１電極アレイと平行で、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第２電極アレイと、が配置された基板と、第１電極アレイの一の行の電極パッドと第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間を接続する第１ワイヤと、第２電極アレイの一の行の電極パッドと第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間を第１ワイヤよりも高いループによって接続する第２ワイヤと、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のマイクロコイルにおいて、第１電極アレイと第２電極アレイとの間に第１、第２電極アレイと平行で基板の表面から所定の間隔をあけて配置された磁性体を更に備え、第１ワイヤは、磁性体の下側を通って電極パッドの間を接続し、第２ワイヤは、磁性体の上側を跨ぐように電極パッドの間を接続することとしてもよい。
【０００８】
本発明のマイクロコイルにおいて、基板は、第１、第２の電極アレイの間で、第１、第２の電極アレイの電極パッドの並び方向外側に配置された２つの電極台を含み、磁性体は、２つの電極台の上に接続されていること、としてもよい。
【０００９】
本発明のマイクロコイルにおいて、基板は、第１、第２の電極アレイの間で、第１、第２の電極アレイの電極パッドの並び方向外側に配置された２つの第２の電極パッドを含み、磁性体は、２つの第２の電極パッド間を接続する磁性体ワイヤであることとしてもよい。
【００１０】
本発明のマイクロコイルにおいて、第２電極アレイは、第１電極アレイと平行で、第１電極アレイの電極パッドと電極パッドの並び方向の位置がずれるように複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んでいることとしてもよい。
【００１１】
本発明のマイクロコイルを形成する方法は、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第１電極アレイと、第１電極アレイと平行で、複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んだ第２電極アレイと、が配置された基板を準備し、第１電極アレイの一の行の電極パッドと第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第１ワイヤで接続し、第２電極アレイの一の行の電極パッドと第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第１ワイヤよりも高いループを有する第２ワイヤで接続することを特徴とする。
【００１２】
本発明のマイクロコイルを形成する方法において、基板は、第１、第２の電極アレイの間で、第１、第２の電極アレイの並び方向外側に２つの電極台が配置され、第１電極アレイの一の行の電極パッドと第２電極アレイの一の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第１ワイヤで接続し、第１ワイヤの上側で第１ワイヤと離間するように２つの電極台の上に磁性体を取り付け、磁性体の上を跨ぐように、第２電極アレイの一の行の電極パッドと第１電極アレイの次の行の電極パッドとの間をワイヤボンディングにより第２ワイヤで接続することとしてもよい。
【００１３】
本発明のマイクロコイルを形成する方法において、基板は、第２電極アレイが第１電極アレイと平行で、第１電極アレイの電極パッドと電極パッドの並び方向の位置がずれるように複数の電極パッドが所定の間隔で一列に並んで配置されていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、簡便な方法で基板上に形成可能なマイクロコイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態におけるマイクロコイルの平面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるマイクロコイルの側面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるマイクロコイルの正面図である。
【図４】磁性体を磁性ワイヤで構成した本発明の実施形態のマイクロコイルの側面図である。
【図５】図１から図３に示すマイクロコイルを応用したマイクロトランスである。
【図６】本発明の他の実施形態におけるマイクロコイルの平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるマイクロコイルの側面図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるマイクロコイルの正面図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるマイクロコイルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１から図３を参照して本発明の実施形態のマイクロコイル１００について説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態のマイクロコイル１００は、基板１０の上に構成されたものであり、基板１０は、複数の電極パッド２１〜２５が所定の間隔で一列に並んだ第１電極アレイ２０と、第１電極アレイ２０と平行に配置され、複数の電極パッド３１〜３５が所定の間隔で一列に並んだ第２電極アレイ３０と、第１、第２電極アレイ２０，３０の間で、第１、第２電極アレイ２０，３０の電極パッド２１〜２５、３１〜３５の並び方向外側に配置された２つの電極台４１、４２を含んでいる。ここで、電極パッド２１〜２５、３１〜３５は、対向して配置され、電極パッド２１、３１を第１行、電極パッド２２、３２を第２行、電極パッド２３、３３を第３行、電極パッド２４、３４を第４行、電極パッド２５、３５を第５行の電極パッドとして説明する。
【００１７】
基板１０は、シリコン等の材料で構成され、電極パッド２１〜２５、３１〜３５は周囲の基板１０と絶縁された電極である。このような電極は、半導体チップの表面に形成される電極と同様の方法で形成することができる。電極パッド２１〜２５、３１〜３５の大きさとピッチに制限は無いが、一例をあげると、電極パッド２１〜２５、３１〜３５の大きさは、３０〜６０μｍの正方形で、電極パッド２１〜２５、３１〜３５の並び方向のピッチは、５０〜１００μｍであってもよい。
【００１８】
電極台４１、４２は、後で説明する第１ワイヤ５０のループ高さよりも高さが高く、その上に磁性体７０を支持できるものであれば良い。例えば、電極パッド２１〜２５、３１〜３５と同様の電極パッドを形成し、その上にワイヤボンディング装置でバンプを形成したものであっても良いし、電極パッドの上に所定の厚みの金属板を接合したものであってもよい。第１ワイヤ５０のループ高さが、例えば、５０μｍ程度の場合、電極台４１，４２の高いは、例えば、１００μｍ程度であってもよい。
【００１９】
基板１０の電極台４１，４２の上には、棒状の磁性体７０が取り付けられている。磁性体７０は、例えば、中心の磁性線の周囲を金属で覆った直径５０μｍ程度の磁性ワイヤ７１であっても良いし、厚さ５０μｍ程度の平板状のフェライトであってもよい。磁性体７０を磁性ワイヤ７１で構成する場合、図４に示すように、電極台４１、４２に代えて電極パッド２１〜２５、３１〜３５と同様の第２の電極パッド４３，４４を電極台４１、４２の位置に配置し、ワイヤボンディングによって２つの第２の電極パッド４３、４４の間を磁性ワイヤ７１で接続してもよい。この場合、磁性ワイヤ７１は、図４に示すように、電極台４１、４２と同様の高さで直線状に延び、両端が２つの第２の電極パッド４３，４４に向かって下向きに曲がっている形状となっている。
【００２０】
基板１０の第１電極アレイ２０と第２電極アレイ３０との間は、図２、図３に示すように、第１ワイヤ５０と第２ワイヤ６０とで接続されている。第１ワイヤ５０は、第１電極アレイ２０の一の行の電極パッド２１〜２５と対向する第２電極アレイ３０の一の行の電極パッド３１〜３５との間を磁性体７０の下側で接続するワイヤである。より詳しくは、第１ワイヤ５０は、第１電極アレイ２０の第１行の電極パッド２１と第２電極アレイ３０の第１行の電極パッド３１とを接続するものから、第１電極アレイ２０の第５行の電極パッド２５と第２電極アレイ３０の第５行の電極パッド３５とを接続するものまでの５本のワイヤで構成されている。また、第１ワイヤ５０は、金あるいは銅等の２０μｍ〜４０μｍ程度のワイヤを、図２に示すように略台形のループ形状としたものであり、そのループ高さは、例えば、５０μｍ程度である。
【００２１】
第２ワイヤ６０は、磁性体７０の上を跨ぐように、第２電極アレイ３０の一の行の電極パッド３１〜３４と、第１電極アレイ２０の次の行の電極パッド２２〜２５との間を前記第１ワイヤ５０よりも高いループによって接続するものである。より詳しくは、第２ワイヤ６０は、第２電極アレイ３０の第１行の電極パッド３１と第１電極アレイ２０の第２行（次の行）の電極パッド２２とを接続するものから、第２電極アレイ３０の第４行の電極パッド３４と第１電極アレイ２０の第５行（次の行）の電極パッド２５とを接続するものまでの４本のワイヤで構成されている。第２ワイヤ６０は、第１ワイヤ５０と同様、金あるいは銅等の２０μｍ〜５０μｍ程度のワイヤである。第２ワイヤ６０は、図２、図３に示すように、山形のループ形状であり、その高さは、例えば、２００μｍ程度であってもよい。
【００２２】
以上のように構成された第１ワイヤ５０、第２ワイヤ６０は、図１から図３に示すように、磁性体７０の周囲に巻回されたマイクロコイル１００を構成する。
【００２３】
次に、図１から図３に示すマイクロコイル１００を基板１０の上に形成する方法について説明する。以下の説明では、説明のために各部の寸法を例示するが、異なる寸法として異なる大きさのマイクロコイル１００を同様の方法で形成することが可能である。
【００２４】
基板１０には、先に説明したように、第１電極アレイ２０と、第２電極アレイ３０と２つの電極台４１，４２が配置されている。電極台４１，４２を電極パッドの上にバンプを形成したものとする場合、電極台４１，４２の位置に配置された電極パッドの上にワイヤボンディングによって高さが１００μｍ程度になる様に一段あるいは複数段のバンプを形成する。
【００２５】
基板１０の第１電極アレイ２０、第２電極アレイ３０、電極台４１，４２の準備ができたら、直径３０μｍ程度の金または銅ワイヤを用いてワイヤボンディングによって第１電極アレイ２０の電極パッド２１〜２５と第２電極アレイ３０の電極パッド３１〜３５との間を５本の第１ワイヤ５０で接続する。先に説明したように、第１ワイヤ５０は略台形のループ形状で５０μｍ程度の高さとする。
【００２６】
次に、電極台４１，４２の上に磁性体７０を取り付ける。電極台４１，４２の高さは１００μｍ程度であるから、磁性体７０は、第１ワイヤ５０の上に第１ワイヤ５０と離間して配置される。また、磁性体７０の延びる方向と第１ワイヤ５０のループの方向は直交方向となる。なお、磁性体７０を磁性ワイヤ７１で構成する場合には、図４に示すように、第２の電極パッド４３，４４の間をループ高さ１００μｍ程度の磁性ワイヤ７１で接続する。
【００２７】
次に、直径３０μｍ程度の金または銅ワイヤを用いてワイヤボンディングによって、磁性体７０の上を跨ぐように、第２電極アレイ３０の電極パッド３１〜３４と第１電極アレイ２０の電極パッド２２〜２４との間を４本の第２ワイヤ６０で接続する。先に説明したように、第２ワイヤは、山形のループ形状で２００μｍ程度の高さである。磁性体７０の配置されている高さは、１００μｍ程度であり、磁性体７０の直径は５０μｍ程度であるから、磁性体７０と第２ワイヤ６０との間には空間ができる。第２ワイヤ６０の接続が終了すると基板１０の上に磁性体７０の周囲にワイヤが巻回されたマイクロコイル１００が形成される。
【００２８】
以上説明したように、基板１０に配置された電極パッド２１〜２５、３１〜３５の間をワイヤボンディングによってワイヤで接続するという簡便な方法でマイクロコイル１００を構成することができる。
【００２９】
次に、図５を参照しながら、図１から図３を参照して説明したマイクロコイル１００を応用したマイクロトランス１５０について説明する。図５に示すように、マイクロトランス１５０は、第１電極アレイ２０の第１行の電極パッド２１に交流電源８１からの入力線８０を接続し、第２電極アレイ３０の第２行の電極パッド３２にグランド線８２を接続し、第２電極アレイ３０の第５行の電極パッド３５に出力線８３を接続する。これにより、マイクロコイル１００は、電極パッド２１から電極パッド３２までの１．５ターンの第１巻線と、電極パッド３１から電極パッド３５までの３．５ターンの第２巻線に分けられる。そして、入力線８０に交流電源８１を接続し、出力線８３に出力端子８４を接続すると、出力端子８４からは、第１巻線のターン数と第２巻線のターン数に比例した電圧が出力される。
【００３０】
次に図６から図８を参照しながら本発明の他の実施形態のマイクロコイル２００について説明する。先に図１から図３を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
【００３１】
本実施形態のマイクロコイル２００は、図１から図３を参照して説明したマイクロコイル１００の磁性体７０、電極台４１、４２がないものである。第１ワイヤ５０、第２ワイヤ６０の構成は、図１から図３を参照して説明したマイクロコイル１００と同様である。本実施形態のマイクロコイル２００は、より簡便な方法で基板１０の上にマイクロコイル２００を形成することができる。
【００３２】
次に図９を参照しながら、本発明の他の実施形態のマイクロコイル３００について説明する。本実施形態では、第２電極アレイ３０は、第１電極アレイ２０と平行で、第１電極アレイ２０の電極パッド２１〜２５と電極パッド３１〜３５の並び方向の位置がずれるよう配置されているものである。電極パッド２１は第１電極アレイの第１行の電極パッドであり、電極パッド２２〜２５は第１電極アレイ２０の第２行〜第５行の電極パッドである。また、電極パッド３１は第２電極アレイ３０の第１行の電極パッドであり、電極パッド３２〜３５は第２電極アレイ３０の第２行〜第５行の電極パッドである。なお、本実施形態のマイクロコイル３００の電極台４１、４２、磁性体７０は、図１〜図３を参照して説明した実施形態と同様である。
【００３３】
本実施形態でも、第１ワイヤ５０は、第１電極アレイ２０の一の行の電極パッド２１〜２５と第２電極アレイ３０の一の行の電極パッド３１〜３５との間を磁性体７０の下側で接続するワイヤである。より詳しくは、第１ワイヤ５０は、第１電極アレイ２０の第１行の電極パッド２１と第２電極アレイ３０の第１行の電極パッド３１とを接続するものから、第１電極アレイ２０の第５行の電極パッド２５と第２電極アレイ３０の第５行の電極パッド３５とを接続するものまでの５本のワイヤで構成されている。また、第１ワイヤ５０は、金あるいは銅等の２０μｍ〜４０μｍ程度のワイヤを、図２に示すように略台形のループ形状としたものであり、そのループ高さは、例えば、５０μｍ程度である。
【００３４】
また、第２ワイヤ６０は、磁性体７０の上を跨ぐように、第２電極アレイ３０の一の行の電極パッド３１〜３４と、第１電極アレイ２０の次の行の電極パッド２２〜２５との間を前記第１ワイヤ５０よりも高いループによって接続するものである。より詳しくは、第２ワイヤ６０は、第２電極アレイ３０の第１行の電極パッド３１と第１電極アレイ２０の第２行（次の行）の電極パッド２２とを接続するものから、第２電極アレイ３０の第４行の電極パッド３４と第１電極アレイ２０の第５行（次の行）の電極パッド２５とを接続するものまでの４本のワイヤで構成されている。第２ワイヤ６０は、第１ワイヤ５０と同様、金あるいは銅等の２０μｍ〜５０μｍ程度のワイヤである。第２ワイヤ６０は、図２、図３に示すように、山形のループ形状であり、その高さは、例えば、例えば、２００μｍ程度であってもよい。
【００３５】
以上のように構成された第１ワイヤ５０、第２ワイヤ６０は、図９に示すように、磁性体７０の周囲に巻回されたマイクロコイル３００を構成する。
【符号の説明】
【００３６】
１０  基板、２０  第１電極アレイ、２１〜２５，３１〜３５，４３，４４  電極パッド、３０  第２電極アレイ、４１，４２  電極台、５０  第１ワイヤ、６０  第２ワイヤ、７０  磁性体、７１  磁性ワイヤ、８０  入力線、８１  交流電源、８２  グランド線、８３  出力線、８４  出力端子、１００，２００，３００  マイクロコイル、１５０  マイクロトランス。
【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】
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【図８】
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【図９】
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