(57)【要約】【課題】小型・薄型化が可能で、高いインダクタンスが得られると共に、品質係数も大きい高性能インダクタ等としての平面磁気素子を提供すること。【解決手段】複数の平面コイル層と、一方の主面側のみに設けられ、前記複数の平面コイル層と電気的に接続された複数の取り出し電極とを有する平面磁気素子において、前記平面コイル層の少なくとも平面方向に隣接するコイル配線間に磁性体層を設けると共に、前記主面側からみた場合に、前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層が、前記複数の取り出し電極のうち前記主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極と重なるように形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平面コイル層と、一方の主面側のみに設けられ、前記複数の平面コイル層と電気的に接続された複数の取り出し電極とを有する平面磁気素子において、
前記平面コイル層の少なくとも平面方向に隣接するコイル配線間に磁性体層が設けられると共に、前記主面側からみた場合に、前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層が、前記複数の取り出し電極のうち前記主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極と重なるように形成されていることを特徴とする平面磁気素子。
【請求項２】
前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層におけるコイル配線の巻数が、前記主面側の平面コイル層におけるコイル配線の巻数よりも多いことを特徴とする請求項１記載の平面磁気素子。
【請求項３】
前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層が、その平面コイル層と同一平面であって、その外周側に形成された他層との電気的接続を行うためのスルーホールランドを避けるように概略６角形以上に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の平面磁気素子。
【請求項４】
前記磁性体層の透磁率が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の平面磁気素子。
【請求項５】
前記主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極の全面積に対する、その取り出し電極における前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層と重なり合う部分の面積の割合が３０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の平面磁気素子。
【請求項６】
前記平面磁気素子は厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の平面磁気素子。
【請求項７】
前記平面磁気素子は大きさが３６ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の平面磁気素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の平面磁気素子を用いたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型インダクタとして使用される平面磁気素子（磁気受動素子）およびそれを用いた電子機器に係り、特に小型・薄型化した際のインダクタンスおよび品質係数が向上された平面磁気素子およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型・軽量化が進められ、これに伴い各種デバイスが薄膜プロセスを用いて作製される傾向にある。この流れの中でインダクタ（リアクター）、トランス、磁気ヘッド等の磁気素子についても、従来のバルク磁性材料に巻線を施した構造のものに代えて、スパイラル形状やつづら折れ（ミランダ型）形状の平面コイルを磁性体で被覆した外鉄型構造の平面磁気素子（平面インダクタ）が提案され、小型・薄型化が試行されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方、小型電子機器用のＤＣ−ＤＣコンバータの例に見られるように、機器の小型・軽量化を実現するために、ＭＨｚ以上の高い動作周波数で動作させようという技術的要求が高まっている。このような電子機器において、高周波用インダクタは一つのキーコンポーネントとなっており、以下のような特性が要求されている。
（１）小型・薄型であること。
（２）十分なインダクタンスを示すこと。
（３）損失が少ない（品質係数が大きい）こと。
【０００４】
一般的に小型インダクタとしては、バルクフェライトにコイルを巻回したものや、塗布型のフェライト材料と塗布型の導体材料とを一体に焼成したものが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。塗布型のフェライト材料と塗布型の導体材料とを一体に焼成するものは、例えばコイルをスパイラル型やトロイダル型を形成するようにパターニングして塗布し、これらのコイルによって軟磁性体が励磁されるようにフェライトを塗布し、最後にこれらを焼成することで製造されている。例えばトロイダル型のインダクタでは、フェライトと導体とを交互にパターン化して塗布する工程を経て製造されている。
【特許文献１】特開２００２−２９９１２０号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．ＭＡＧ−２０，Ｎｏ．５，ｐｐ．１８０４−１８０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のバルクフェライトにコイルを巻回するインダクタについては、薄型化に伴って表面劣化層が総体積に占める割合が大きくなり、透磁率を始めとした特性が劣化することから、高いインダクタンスが得られにくい。また、塗布型のフェライト材料と塗布型の導体材料とを一体に焼成するインダクタについても、概して透磁率が低いために高いインダクタンスが得られにくく、この欠点を補うために多量の磁性材料を用いると薄型化が困難となり、部品の高密度実装による機器の小型化が困難になる。さらに、小型化による素子面積の縮小に伴い、素子面積に占める取り出し電極（電極パッド）の割合が相対的に大きくなることから、インダクタンスと品質係数の両立も困難となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、小型・薄型化が可能で、高いインダクタンスが得られると共に、品質係数も大きい高性能インダクタ等としての平面磁気素子およびそれを用いた電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、これまで使用されていなかった取り出し電極の裏面側部分を有効利用して平面コイル層を形成し、小型・薄型化した場合であっても高いインダクタンスが得られると共に、品質係数も大きくできる構造を見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の平面磁気素子は、複数の平面コイル層と、一方の主面側のみに設けられ、前記複数の平面コイル層と電気的に接続された複数の取り出し電極とを有するものであって、前記平面コイル層の少なくとも平面方向に隣接するコイル配線間に磁性体層が設けられると共に、前記主面側からみた場合に、前記主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層が、前記複数の取り出し電極のうち前記主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極と重なるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、これまで渦電流の発生等により平面コイル層を設けることができなかった取り出し電極の裏面側部分についても平面コイル層を設けることで、素子面積を有効利用することができ、例えば該平面コイル層を構成するコイル配線の巻数を多くしたり、またはその配線幅を太くしたりすることにより、小型・薄型化した場合であってもインダクタンスや品質係数の大きい平面磁気素子とすることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、少なくとも該平面コイル層における平面方向に隣接するコイル配線間に磁性体層を配置することで、コイル配線から発生する磁束を磁性体層に優先的に導くことができ、該取り出し電極の裏面側部分にコイル配線を設けたとしても、該取り出し電極に磁束が鎖交しないようにし、渦電流の発生を抑制できるため、品質係数の著しい低下も抑制できる。
【００１１】
本発明の電子機器は、その平面磁気素子として上記したような本発明の平面磁気素子を用いたことを特徴とする。本発明によれば、その平面磁気素子として上記したような本発明の平面磁気素子を用いることで、特性に優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の平面磁気素子によれば、一方の主面側からみた場合に、この主面側以外の平面コイル層が、この主面側に形成された平面コイル層に直接接続された取り出し電極の少なくとも一部と重なるように形成すると共に、このような平面コイル層における少なくとも平面方向に隣接するコイル配線間に磁性体層を設けることで、小型・薄型化しつつ、高いインダクタンスが得られ、また品質係数も大きいものとすることができる。また、本発明の電子機器によれば、その平面磁気素子として上記したような平面磁気素子を用いることで、特性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の平面磁気素子１を示した平面図である。また、図２は、図１に示す平面磁気素子１を図１と同じ方向から透過して見た透過図であり、図３は、図１に示す平面磁気素子１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３に示されるように、平面磁気素子１には磁性体層５が形成されているが、図１では説明のため磁性体層５を省略している。
【００１４】
図３に示されるように、平面磁気素子１は、例えば第１の平面コイル層２と、第２の平面コイル層３と、これら第１の平面コイル層２と第２の平面コイル層３との間に配置された絶縁層４とを有する。
【００１５】
図１に示されるように、第１の平面コイル層２のコイル配線２１は例えば角形スパイラル形状に巻回され、その内周側端部にはスルーホールランド２２が形成されている。また、第１の平面コイル層２と同一平面には、第１の取り出し電極２３および第２の取り出し電極２４が集中して設けられ、第１の取り出し電極２３は第１の平面コイル層２と直接接続されており、第２の取り出し電極２４は第２の平面コイル層３と図示しないスルーホール導体を介して接続されている。
【００１６】
ここで、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成されている主面側が、特許請求の範囲に記載された一方の主面側に相当する。また、第１の平面コイル層２が、特許請求の範囲に記載された主面側の平面コイル層に相当し、第１の取り出し電極２３が、特許請求の範囲に記載された主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極に相当する。なお、以下では、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成されている主面側を単に主面側と呼ぶ。
【００１７】
図２に示されるように、第２の平面コイル層３のコイル配線３１も例えば角形スパイラル形状に巻回され、その内周側端部であって、第１の平面コイル層２の内周側スルーホールランド２２に対応する位置にはスルーホールランド３２が形成されると共に、外周側端部であって、第１の平面コイル層２と同一平面に形成された第２の取り出し電極２４と対応する位置にはスルーホールランド３３が形成されている。
【００１８】
この図２に示されるように、本発明では、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成された主面側から見た場合に、この主面側以外の平面コイル層である第２の平面コイル層３が、主面側の平面コイル層である第１の平面コイル層２と直接接続された第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明では、図３に示されるように、第１の平面コイル層２の平面方向に隣接するコイル配線２１間に磁性体層５が設けられると共に、第２の平面コイル層３の平面方向に隣接するコイル配線３１間にも磁性体層６が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
このような平面磁気素子１によれば、図２に示されるように、これまで渦電流の発生等により平面コイルを形成することが難しかった第１の取り出し電極２３の裏面側部分にも第２の平面コイル層３を形成するようにすることで、例えばこの裏面側部分を有効利用して第２の平面コイル層３におけるコイル配線３１の巻数を第１の平面コイル層２におけるコイル配線２１の巻数よりも多くしたり、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成されている側の素子外辺に平行なコイル配線３１（図中、縦方向に延びるコイル配線。以下、単に平行コイル配線と呼ぶ。）の配線幅を太くしたりすることができ、小型・薄型化した場合であっても高いインダクタンスが得られ、品質係数も大きいものとすることができる。
【００２１】
また、図３に示されるように、特に第１の取り出し電極２３の略裏面側部分に形成される第２の平面コイル層３の平面方向に隣接するコイル配線３１間にも磁性体層６を設けることで、これらのコイル配線３１から発生する磁束を磁性体層６に優先的に導き、第１の取り出し電極２３に磁束が鎖交しないようにし、渦電流の発生を抑制することで、品質係数の著しい低下も抑制できる。
【００２２】
なお、図２に示されることからも分かるように、平行コイル配線３１が延びる方向におけるコイル配線３１の形成可能範囲は特に変わらないことから、第２の平面コイル層３の巻数を増やす場合、平行コイル配線３１に垂直なコイル配線３１（図中、横方向に延びるコイル配線。以下、単に垂直コイル配線と呼ぶ。）の配線幅は細くしなければならないが、このような場合であっても巻数の増加によるインダクタンスの向上がより大きく寄与するため、品質係数は向上する。
【００２３】
また、図２においては、第２の平面コイル層３を第２の取り出し電極２４にも重なるように形成しているが、第２の平面コイル層３は少なくとも第１の取り出し電極２３と重なるように形成されていればよく、必ずしも第２の取り出し電極２４に重なるように形成されている必要はない。
【００２４】
さらに、主面側の磁性体層５については、少なくともその平面方向に隣接するコイル配線２１間に設けられていればよいが、第１の取り出し電極２３および第２の取り出し電極２４が形成された部分を除き、内周側スルーホールランド２２を含めた第１の平面コイル層２の全体を覆うように設けられていることが好ましい。また、他方の主面側の磁性体層６についても、少なくともその平面方向に隣接するコイル配線３１間に設けられていればよいが、内周側・外周側スルーホールランド３２、３３を含めた第２の平面コイル層３の全体を覆うように設けられていることが好ましい。
【００２５】
図４は、第２の平面コイル層３の変形例を示したものである。なお、この図４についても、第１の取り出し電極２３および第２の取り出し電極２４が形成された主面側から見た場合を示している。
【００２６】
この第２の平面コイル層３は、第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されると共に、その平行コイル配線３１の配線幅が垂直コイル配線３１の配線幅に比べて太く形成されたものである。第１の取り出し電極２３の裏面側部分にまで第２の平面コイル層３を形成するようにすることで、第２の平面コイル層３の形成可能範囲が広がるため、このように平行コイル配線３１の配線幅を太くすることもできる。そして、このようなものとすることで、インダクタンスを保ったまま、品質係数を大きくすることができる。
【００２７】
図５は、第２の平面コイル層３の他の変形例を示したものである。なお、この図５についても、第１の取り出し電極２３および第２の取り出し電極２４が形成された主面側から見た場合を示している。
【００２８】
この第２の平面コイル層３は、第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されると共に、その外周側スルーホールランド３３を除くように、概略６角形状に形成されたものである。このように第２の平面コイル層３を概略６角形状に形成することで、第１の取り出し電極２３の裏面側部分を最大限有効利用することができる。このため、平行コイル配線３１の配線幅をさらに太くすることができ、インダクタンスを保ったまま、品質係数を大きくすることができる。
【００２９】
なお、第２の平面コイル層３は、図５に示されるような概略６角形状に限られず、それ以上の角部を有する形状であってもよく、また角部が湾曲した略楕円形状等であってもよく、必ずしも限定されるものではない。また、図示しないが、第２の平面コイル層３を略６角形以上の多角形状等とする場合についても、平行コイル配線３１の配線幅を太くすることに代えて、またはこれと共に、コイル配線３１の巻数を増やすようにしてもよい。
【００３０】
本発明の平面磁気素子１では、第１の平面コイル層２に直接接続された第１の取り出し電極２３の裏面側部分を有効利用する観点から、この第１の取り出し電極２３の全面積に対する、この第１の取り出し電極２３における第２の平面コイル層３と重なり合う部分の面積の割合（以下、単に占有面積比率と呼ぶ。）が３０％以上、さらには５０％以上となっていることが好ましい。なお、占有面積比率は、式で表すと以下のように表されるものである。
【００３１】
占有面積比率［％］
＝（第１の取り出し電極における第２の平面コイル層と重なり合う部分の面積）
／（第１の取り出し電極の全面積）×１００
【００３２】
なお、ここでの第２の平面コイル層３とは、最外周のコイル配線３１の内周側全体のことであり、最外周のコイル配線３１自体を含むと共に、隣接するコイル配線３１間の空隙部分をも含むものである。すなわち、図５に示されるように、第１の取り出し電極２３が２本のコイル配線３１およびそれらの間の空隙部分と重なる場合、上記重なり合う部分の面積は、取り出し電極２３と２本のコイル配線３１とが実際に重なる部分の面積および取り出し電極２３とこれらのコイル配線３１間の空隙部分とが重なる部分の面積の合計面積となる。
【００３３】
このような占有面積比率に関しては、図２や図４に示されるような第２の平面コイル層３が略矩形状のものでは、その最外周のコイル配線３１が外周側スルーホールランド３３に接触してしまうおそれがあるため占有面積比率を上げにくいが、図５に示されるような概略６角形状あるいはそれ以上の多角形状等のものでは、その外周側スルーホールランド３３への最外周のコイル配線３１の接触を回避できるため、占有面積比率を上げやすくなる。
【００３４】
以上、本発明の平面磁気素子１について、平面コイル層が２層の例を挙げて説明したが、本発明では必ずしも平面コイル層は２層に限られず、３層以上であってもよい。図６は、４層の平面コイル層を有する平面磁気素子１を示したものである。
【００３５】
この平面磁気素子１は、一方の主面側から順に、第１の平面コイル層２、第２の平面コイル層３、第３の平面コイル層７、第４の平面コイル層８が順に配置されたものである。第１の平面コイル層２は、例えば図１に示されるようなものと同様であり、コイル配線２１が角形スパイラル形状に巻回され、その内周側端部にスルーホールランド２２が形成されている。
【００３６】
また、第１の平面コイル層２と同一平面には、第１の取り出し電極２３および第２の取り出し電極２４が集中して設けられ、第１の取り出し電極２３は第１の平面コイル層２と直接接続されており、第２の取り出し電極２４は第４の平面コイル層８と図示しないスルーホール導体等を介して接続されている。
【００３７】
このような３層以上の平面コイル層を有するものについても、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成されている主面側が、特許請求の範囲に記載された一方の主面側に相当する。また、第１の平面コイル層２が、特許請求の範囲に記載された主面側の平面コイル層に相当し、第１の取り出し電極２３が、特許請求の範囲に記載された主面側の平面コイル層に直接接続された取り出し電極に相当する。
【００３８】
このような平面コイル層が３層以上のものについては、第１の取り出し電極２３や第２の取り出し電極２４が形成された主面側から見た場合に、この主面側以外の平面コイル層である第２〜４の平面コイル層３、７および８から選ばれる少なくとも１層が、主面側の平面コイル層である第１の平面コイル層２と直接接続された第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されていればよい。
【００３９】
なお、本発明の効果を得る観点からは、上記したように主面側以外の少なくとも１層の平面コイル層が第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されていればよいが、より特性を向上させる観点からは、主面側以外の平面コイル層である第２〜４の平面コイル層３、７および８の全てが第１の取り出し電極２３の少なくとも一部と重なるように形成されていることが好ましい。
【００４０】
主面側以外の第２〜４の平面コイル層３、７および８の形状は、特に限定されるものではなく、スルーホールランドの位置等を除き、既に説明した平面コイル層が２層の場合における第２の平面コイル層３の形状、具体的には図２、４、５に示すようなものと略同様な形状とすることができる。
【００４１】
図６に示されるように、第１の平面コイル層２と第２の平面コイル層３との間には絶縁層４が配置され、第３の平面コイル層７と第４の平面コイル層８との間には絶縁層９が配置されている。第１の平面コイル層２と第２の平面コイル層３とは、それらの内周側スルーホールランド２２、３２において絶縁層４に設けられたスルーホール導体４１を介して電気的に接続されている。また、第３の平面コイル層７と第４の平面コイル層８とは、それらの内周側スルーホールランド７２、８２において絶縁層９に設けられたスルーホール導体９１を介して電気的に接続されている。
【００４２】
第１〜４の平面コイル層２、３、７および８には、それらを覆うようにそれぞれ磁性体層５、６、１０および１１が設けられている。なお、この磁性体層５、６、１０および１１は、各平面コイル層２、３、７および８における平面方向に隣接するコイル配線間にも設けられる。そして、磁性体層６と磁性体層１０との間に絶縁層１２が配置されて全体が一体化されている。第２の平面コイル層３と第３の平面コイル層７とは、図示しないスルーホール導体等を介して接続され、また第４の平面コイル層８は図示しないスルーホール導体等を介して主面側に設けられた第２の取り出し電極２４と接続されている。
【００４３】
主面側以外の平面コイル層である第２〜４の平面コイル層３、７および８におけるコイル配線の巻数は、少なくともそれらのうちの１層のコイル配線の巻数が第１の平面コイル層２のコイル配線２１の巻数よりも多くなっていれば好ましいが、より特性を向上させる観点からは、主面側以外の第２〜４の平面コイル層３、７および８の全てのコイル配線の巻数が第１の平面コイル層２のコイル配線２１の巻数よりも多くなっていることが好ましい。
【００４４】
さらに、第１の取り出し電極２３における占有面積比率についても、主面側以外の平面コイル層である第２〜４の平面コイル層３、７および８から選ばれる少なくとも１層との関係で３０％以上となっていれば好ましいが、より特性を向上させる観点からは、主面側以外の平面コイル層である第２〜４の平面コイル層３、７および８のいずれとの関係においても３０％以上となっていることが好ましい。
【００４５】
本発明の平面磁気素子１は、例えばその外形が３６ｍｍ２以下とされていることが好ましく、また厚さが０．５ｍｍ以下とされていることが好ましい。上記したように、本発明の平面磁気素子１によれば、第１の取り出し電極２３の裏面側部分を有効利用することで、例えば主面側以外の平面コイル層におけるコイル配線の巻数を主面側である第１の平面コイル層２のコイル配線２１の巻数よりも多くすることができ、高いインダクタンスを得られると共に、品質係数も大きくできる。このため、例えばその外形が３６ｍｍ２以下または厚さが０．５ｍｍ以下といったように小型もしくは薄型化された場合であっても、従来の平面磁気素子と同等以上の特性を得ることができる。
【００４６】
このような本発明の平面磁気素子１は、例えば制御ＩＣ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の半導体チップと同一基板または同一パッケージ上に平面方向または高さ方向に実装することでワンパッケージ化することができる。このように本発明の平面磁気素子１をワンパッケージ化することで、半導体デバイスの小型化および高機能化に顕著な効果を発揮する。
【００４７】
このような本発明の平面磁気素子１を構成する第１〜４の平面コイル層２、３、７および８、取り出し電極２３、２４等の導体部分は、例えば金属粉末の低温焼成体からなることが好ましい。上記金属粉末としては、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｓｎ、その他の導電性粉末が用いられ、特に導電性および経済性の観点からＣｕ、Ａｇが好適に用いられる。
【００４８】
導体部分は、具体的には絶縁層４等の表面上に、上記金属粉末、樹脂および溶媒からなる混合物をスクリーン印刷法等により所定パターンに塗布した後、自然乾燥したり、溶媒気化温度もしくはそれ以上の温度に加熱したり、または還元等反応を含む加熱操作を実施したりすることにより固化させることで形成することができる。
【００４９】
なお、導体部分の形成方法は上記方法に限られるものではなく、例えば電解もしくは無電解めっき法、導体金属箔の打抜き法、ウエットもしくはドライエッチング法、またはスパッタ法もしくは蒸着法等の気相成長法等、低い体積抵抗率のものを形成できるものであれば特に限定されるものではない。高い品質係数を得る観点からは、Ｃｕ、Ａｕ等の低抵抗金属めっき、Ｃｕ箔の加工等によるものが好ましい。
【００５０】
絶縁層４等は、例えばポリイミド等の樹脂材料からなるものであり、その他にアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム等のセラミック材料からなるものであってもよい。絶縁層４等の厚さは、インダクタンスや品質係数の低下を抑制する観点から、それぞれ５０μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以下であればより好ましい。絶縁層４等の厚さの下限は絶縁性が保たれていれば特に限定されるものではない。また、絶縁層４等におけるスルーホールのための孔あけ加工は、例えばドリル加工、エッチング加工等により行うことができる。
【００５１】
磁性体層５等は、例えば磁性粉末と樹脂材料との混合物から形成されるものである。磁性粉末としては、特に限定されるものではなく、例えば純鉄、センダスト（Ｆｅ−５．５Ａｌ−１０Ｓｉ）の他に、パーマロイ（Ｆｅ−７８．５Ｎｉ）等のＦｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｃｏ系アモルファス合金、Ｆｅ系アモルファス合金、珪素鋼（Ｆｅ−５．５Ｓｉ）等の金属軟磁性材料や、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等のＦｅ系酸化物磁性材料からなるものが使用される。
【００５２】
アモルファス合金としては、一般式（Ｍ１−ａＭ’ａ）１００−ｂＸｂ（但し、ＭはＦｅ、Ｃｏから選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷから選択された少なくとも１種の元素を示し、ＸはＢ、Ｓｉ、ＣおよびＰから選択された少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂはそれぞれ０≦ａ≦０．１５、１０ａｔ％≦ｂ≦３５ａｔ％を満足する）で表される組成を有するものが好ましい。また、コスト面を考慮するとセンダストやＦｅ系アモルファス合金のようにＦｅベースの材料が好ましい。
【００５３】
磁性粉末の平均粒径は、８０μｍ以下であることが好ましい。磁性粉末の平均粒径が８０μｍを超えるように粗大になると、平面方向に隣接するコイル配線２１間等の空隙部に磁性粉末が十分に充填されにくくなり、インダクタンスの向上が期待できなくなる。このような理由から、磁性粉末の平均粒径は、５０μｍ以下であることが好ましく、さらには３５μｍ以下であることが好ましい。なお、磁性粉末の大きさが過度に小さくなると、表面酸化層や表面劣化層の形成による磁気特性の劣化もしくは熱振動による磁気特性の劣化が発生しやすくなり、またペースト調製時の均一混合も容易でなくなることから、磁性粉末の平均粒径は０．５μｍ以上であることが好ましい。
【００５４】
樹脂材料としては、例えばエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ユリア・メラミン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１系樹脂等が使用される。
【００５５】
磁性体層５等の形成は、例えばコイル配線２１等の導体部分が形成された絶縁層４等の表面上に、上記磁性粉末と樹脂材料との混合物をスクリーン印刷法等により所定パターンに塗布した後、自然乾燥したり、溶媒気化温度もしくはそれ以上の温度に加熱したりすることにより行うことができる。
【００５６】
この際、平面方向に隣接するコイル配線２１間等の空隙部における磁性粉末の充填率が過度に少ないと平面磁気素子１のインダクタンスが低下するため、空隙部における磁性粉末の充填率が３０ｖｏｌ％以上、さらには５０ｖｏｌ％以上となるように上記混合物中の磁性粉末の含有量や平均粒径を調整することが好ましい。また、磁性体層５等の透磁率が１０未満となると、平面磁気素子１のインダクタンスや品質係数が低下しやすいことから、最終的に得られる磁性体層５等の透磁率が１０以上となるように、上記混合物中の磁性粉末の含有量や平均粒径を調整することが好ましい。
【００５７】
本発明の電子機器は、上記したような本発明の平面磁気素子１を用いたことを特徴とする。本発明の電子機器としては、例えば各種の電源機器、通信・情報関連機器等が挙げられ、本発明の平面磁気素子１はこのような機器における平滑化用インダクタ、ノイズ対策用インダクタとして好適に用いられる。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明について実施例を参照して詳細に説明する。
【００５９】
（実施例１）
絶縁層としての厚さ２５μｍのポリイミドフィルムの両面に厚さ１５μｍのＣｕ箔を接着した両面基板を用意し、その片面のＣｕ箔の所定位置にウエットエッチングにより直径１００μｍのスルーホール用Ｃｕホールを形成し、その後にＣＯ２レーザーによりポリイミドフィルムに直径７０μｍのスルーホールを形成し、さらに無電解めっきを行いスルーホール導体を形成した。
【００６０】
その後、この片面に、図１に示されるような形状・配置となるように、ウエットエッチングにより、配線幅を０．１１６μｍ／０．１４６μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、配線間スペースを８０μｍ、巻数を４ターンとしたコイル配線（第１の平面コイル層）を形成すると共に、この第１の平面コイル層に接続される大きさ０．４ｍｍ□の第１の取り出し電極および後述する第２の平面コイル層に接続される大きさ０．４ｍｍ□第２の取り出し電極を形成した。
【００６１】
一方、他方の片面にも、同様なウエットエッチングにより、図２に示されるような形状・配置となるように、配線幅が０．１１６μｍ／０．０９４μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、コイル配線間スペースが８０μｍ、巻数が４．５ターン、第１の取り出し電極における重なり部分の面積比率である占有面積比率が３０％となるようにしたコイル配線（第２の平面コイル層）を形成した。
【００６２】
そして、５．５ｗｔ％Ａｌ−１０ｗｔ％Ｓｉ−Ｆｅの合金組成を有するセンダストの溶湯材料を水ガスアトマイズ法により処理して得た磁性粉末をシリコーン樹脂に混合し、磁性粉末ペーストとした。そして、コイル配線間に充填されるように第１および第２の平面コイル層上にこの磁性粉末ペーストを印刷法により塗布、乾燥して磁性体層を形成し、厚さ３００μｍ、大きさ２．６７ｍｍ×２．１２ｍｍの薄型インダクタを作製した。
【００６３】
なお、磁性粉末は、平均粒径（体積平均粒径Ｄ５０）が２８μｍのものを目開きが６３μｍメッシュの篩にかけ、最大粒径を６３μｍ以下としたものを用い、磁性粉末ペースト中の含有量が体積占有率で５５％となるようにした。また、このような磁性粉末を含む磁性粉末ペーストから得られた磁性体層の透磁率は１５であった。
【００６４】
（実施例２）
第２の平面コイル層を図４に示されるような形状・配置とし、その配線幅が０．１４６μｍ／０．１１６μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、巻数が４ターン、占有面積比率が４１％となるようにした以外は、実施例１と同様にして薄型インダクタを作製した。
【００６５】
（実施例３）
第２の平面コイル層を図４に示されるような形状・配置とし、その配線幅が０．１３６μｍ／０．１１６μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、巻数が４ターン、占有面積比率が２１％となるようにした以外は、実施例１と同様にして薄型インダクタを作製した。
【００６６】
（実施例４）
第２の平面コイル層を図５に示されるような概略６角形状の形状・配置とし、その配線幅が０．１５３μｍ／０．１１６μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、巻数が４ターン、占有面積比率が９８％となるようにした以外は、実施例１と同様にして薄型インダクタを作製した。
【００６７】
（実施例５）
磁性粉末ペースト中の磁性粉末の含有量を体積占有率で３５％とし、得られた磁性体層の透磁率が８となるようにした以外は、実施例４と同様にして薄型インダクタを作製した。
【００６８】
（比較例１）
第２の平面コイル層を図７に示されるような形状・配置とし、その配線幅が０．１１６μｍ／０．１１６μｍ（平行コイル配線／垂直コイル配線）、巻数が４ターン、占有面積比率が０％となるようにした以外は、実施例１と同様にして薄型インダクタを作製した。
【００６９】
次に、作製された実施例１〜５および比較例１の薄型インダクタについて、横河ヒューレットパッカード製インピーダンスアナライザ４１９２Ａを使用し、測定周波数を１０ＭＨｚとした条件で、インダクタンスおよび品質係数を測定した。結果を表１に示す。
【００７０】
表中、インダクタンスは、０．１２５μＨ未満を「×」、０．１２５μＨ以上０．１３５μＨ未満を「○」、０．１３５μＨ以上を「◎」で示した。また、品質係数（Ｑ＝ωＬ／Ｒａｃ）は以下の式により求め、表中、２８．５未満を「×」、２８．５以上２９．５未満を「△」、２９．５以上３０．５未満を「○」、３０．５以上を「◎」で示した。
【００７１】
Ｑ＝ωＬ／Ｒａｃ
Ｑ：品質係数
ω：各周波数
Ｌ：インダクタンス
Ｒａｃ：全抵抗
【００７２】
【表１】
2008294085.tif 000003
【００７３】
表１から明らかなように、占有面積比率を０よりも大きくした実施例１〜５の薄型インダクタについては、磁性体層の透磁率が比較例１と同様であれば、いずれも比較例１に比べてインダクタンスおよび品質係数が大きくなることがわかる。特に、実施例１の薄型インダクタのように、第２の平面コイル層におけるコイルの巻数を増やすことで、インダクタンスおよび品質係数のいずれも良好となることがわかる。
【００７４】
（実施例６、比較例２）
実施例４および比較例１の薄型インダクタをチョークコイルとして用いたスイッチング電源を作製し、実際に動作させて特性の評価を行った（実施例６、比較例２）。その結果、実施例６のスイッチング電源については、比較例２のスイッチング電源に比べて十分に平滑な出力電流が得られると共に、電源効率も向上していることが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の平面磁気素子の一例を示す平面図。
【図２】図１に示される平面磁気素子の第２の平面コイル層を透過して示した透過平面図。
【図３】図１に示される平面磁気素子のＡ−Ａ線断面図。
【図４】第２の平面コイル層の変形例を示す透過平面図。
【図５】第２の平面コイル層の他の変形例を示す透過平面図。
【図６】４層の平面コイル層を有する平面磁気素子の一例を示す断面図。
【図７】比較例１における第２の平面コイル層を示す透過平面図。
【符号の説明】
【００７６】
１…平面磁気素子、２…第１の平面コイル層、３…第２の平面コイル層、４…絶縁層、５…磁性体層、６…磁性体層、７…第３の平面コイル層、８…第４の平面コイル層、９…絶縁層、１０…磁性体層、１１…磁性体層、１２…絶縁層、２１…コイル配線、２２…スルーホールランド、２３…第１の取り出し電極、２４…第２の取り出し電極、３１…コイル配線、３２…スルーホールランド、７１…コイル配線、７２…スルーホールランド、８１…コイル配線、８２…スルーホールランド
【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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