(57)【要約】【目的】低コストで厚い磁性絶縁基板に貫通孔を形成した薄膜磁気誘導素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】この磁気誘導素子は、磁性絶縁基板１の第１主面（表面）に形成される第１コイル導体４と、第２主面（裏面）に形成される溝２１の底部２２に形成される第２コイル導体５と、第１コイル導体４の端部と第２コイル導体５の端部を電気的に接続するために形成される接続導体３と、この接続導体３を形成するために磁性絶縁基板１に開けた貫通孔２３とで構成される。第１コイル導体４、第２コイル導体５、接続導体３でソレノイド状のコイル導体が形成され、表面には保護膜１６が被覆されている。溝２１を形成し、磁性絶縁基板１の薄い個所に穴を一方向から掘り貫通孔を形成することで低コストで厚い磁性絶縁基板に貫通孔を形成できる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と、前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と、前記磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体を有する薄型の磁気誘導素子において、前記貫通孔を設ける箇所の前記磁性絶縁基板の厚さを選択的に薄くすることを特徴とする磁気誘導素子。
【請求項２】
前記コイル導体が、ソレノイド状のコイル導体であることを特徴とする請求項１に記載の磁気誘導素子。
【請求項３】
前記磁性絶縁基板が、フェライト基板もしくは圧粉磁心であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気誘導素子。
【請求項４】
磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と、前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と、前記磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体を有する薄型の磁気誘導素子の製造方法において、前記接続導体を形成する予定箇所を含むように前記磁性絶縁基板に溝を形成する工程と、該予定箇所に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に前記接続導体を形成する工程と、該接続導体と接続する導体を前記磁性絶縁基板の両面に形成しコイル導体を形成する工程と、を有することを特徴とする磁気誘導素子の製造方法。
【請求項５】
前記貫通孔が、サンドブラスト加工で形成されることを特徴とする請求項４に記載の磁気誘導素子の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔の直径が、前記磁性絶縁基板の一方の面から他方の面に向って小さくなることを特徴とする請求項５に記載の磁気誘導素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄型のインダクタ、トランス等の磁気誘導素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器は小型・軽量化されてきており、なおかつ低消費電力化が求められている。これに伴い電子機器に搭載される電源として小型のスイッチング電源に対する要求が高まっている。ノート型パソコンや携帯電話等の小型携帯機器、薄型ＣＲＴ、フラットパネルディスプレイなどに用いられるスイッチング電源では、その小型・薄型化が強く求められている。特に、携帯型の各種電子機器においては電池を電源としており、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置が内蔵され、小型・薄型化が求められている。しかしながら、従来のスイッチング電源は、その主要な構成部品であるトランス、インダクタ等の磁気部品が大きな体積を占める。
【０００３】
これまでさまざまな小型・薄型化の努力がなされているが、特許文献１において、薄型化されたインダクタ（薄膜磁気誘導素子）が記載されている。図４は当該インダクタの構成図であり、同図（ａ）じゃ要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＢ部の拡大図である。図４に示すように、この素子は磁性絶縁基板１に貫通孔をあけてコイル導体が巻かれ、コイルの発生する磁場が基板面内となる構造を持つ。磁性絶縁基板１の第１主面にコイル導体４、第２主面にコイル導体５が形成されており、それぞれの導体４、５は貫通孔２３に形成される接続導体３によって電気的に接続され、ソレノイド状のコイルが形成されている。小型化にともない、薄膜磁気誘導素子１の大きさが１辺の長さＬが3.5mm（正方形）、厚さが525μmと小さくなり、さらに貫通孔２３の直径は表面で130μmφ程度と非常に小さなものとなっている。
【０００４】
このような貫通孔２３の加工はサンドブラスト加工、レーザ加工、放電加工、超音波加工などでなされるが、微小で多数の貫通孔を生産性よく加工する方法としてはサンドブラスト加工がある。この方法では磁性絶縁基板１の表面から奥に加工するにしたがって、穴の径が小さくなる。たとえば、図５に示すように、サンドブラスト加工により厚さＭが500μmの磁性絶縁基板１であるフェライト平板の表面に直径Ｄ３が150μmの穴３１を開けた場合、磁性絶縁基板１の中央（深さＮが２５０μｍ）で穴の底部の直径Ｄ４が約８0μmとサイズが２/３程度に小さくなり穴３１の側壁にはテーパー３２が付く。さらに深く掘ろうとしても底部３３からのサンドブラスト粒子の跳ね返りにより掘れなくなる。
【０００５】
ここでは、サンドブラスト加工について示したが、他の加工法についてもこのように穴３１にはテーパー３２が付く。従って、貫通孔３は中央部がくびれた形状となることは避けられない。尚、図中の６ａ、６ｂは端子電極、２は端子電極６ａ、６ｂを接続する接続導体、１６は保護膜、１６ａは開口部である。
【特許文献１】特開２００４−２７４００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
薄膜磁気誘導素子の小型化（占有面積の縮小化）を図るために、もしくは、薄膜磁気誘導素子の性能を向上させるために、磁性絶縁基板１の厚さを厚くすると、加工により貫通孔３の穴はテーパーを持つため、磁性絶縁基板１の深さ方向に徐々に穴径が小さくなり、厚い磁性絶縁基板１には貫通孔３を形成することが困難になる。また、図４のように、磁性絶縁基板１の両面から穴を掘ると製造コストも高くなる。
【０００７】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、低コストで厚い磁性絶縁基板に貫通孔を形成した薄膜磁気誘導素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と、前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と、前記磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体を有する薄型の磁気誘導素子において、前記貫通孔を設ける箇所の前記磁性絶縁基板の厚さを選択的に薄くする構成とする。
【０００９】
また、前記コイル導体が、ソレノイド状のコイル導体であるとよい。
【００１０】
また、前記磁性絶縁基板が、フェライト基板もしくは圧粉磁心であるとよい。
【００１１】
また、磁性絶縁基板の第１主面に形成された第１導体と、前記磁性絶縁基板の第２主面に形成された第２導体と、前記磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体とをそれぞれ接続してなるコイル導体を有する薄型の磁気誘導素子の製造方法において、前記接続導体を形成する予定箇所を含むように前記磁性絶縁基板に溝を形成する工程と、該予定箇所に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に前記接続導体を形成する工程と、該接続導体と接続する導体を前記磁性絶縁基板の両面に形成しコイル導体を形成する工程とを有する製造方法とする。
【００１２】
また、前記貫通孔が、サンドブラスト加工で形成される製造方法とするとよい。
【００１３】
また、前記貫通孔の直径が、前記磁性絶縁基板の一方の面から他方の面に向って小さくなる（テーパー状にする）製造方法とするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、厚い磁性絶縁基板に貫通孔を形成する際、貫通孔を形成する予定箇所を含むように磁性絶縁基板を予め選択的に溝を掘り薄くしておき、その薄い箇所に一方向から穴を掘って貫通孔を形成することで、厚い磁性絶縁基板でも貫通孔を形成できる。
【００１５】
また、一方向から穴を掘ることで、従来の両方向から穴を掘る場合に比べて製造コストを低減できる。
【００１６】
このように、厚い磁性絶縁基板を用いることができるために、磁気誘導素子を小型化（占有面積を縮小）しても従来と同等のコイル特性が得られる。また、磁性絶縁基板の大きさを従来と同一の大きさにした場合には、磁性絶縁基板を厚くできるために、コイル特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の実施するための最良の形態を以下の実施例で説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、この発明の第１実施例の磁気誘導素子であるインダクタの構成図であり、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）のＡ部の拡大図である。尚、図４と同一部位には同一符号を付した。
【００１９】
この磁気誘導素子は、磁性絶縁基板１の第１主面（表面）に形成される第１コイル導体４と、第２主面（裏面）に形成される溝２１の底部２２に形成される第２コイル導体５と、第１コイル導体４の端部と第２コイル導体５の端部を電気的に接続するために形成される接続導体３と、この接続導体３を形成するために磁性絶縁基板１に開けた貫通孔２３とで構成される。第１コイル導体４、第２コイル導体５、接続導体３でソレノイド状のコイル導体が形成され、表面には保護膜１６が被覆されている。
【００２０】
この磁性絶縁基板１は、例えば、フェライト基板などである。磁性絶縁基板１の大きさを縦の長さＬ１を３．０ｍｍ、横の長さＬ２を３．５ｍｍ、厚さＨを６００μｍとした場合、溝２１の深さＴを３５０μｍとして、溝２１を形成した箇所の磁性絶縁基板１の厚さＷを２５０μｍとする。貫通孔２３は、表面の直径Ｄ１が１５０μｍの穴を一方向からのみ掘って形成されるため、貫通孔２３の側壁にはテーパー２４が形成され、貫通孔２３の底面の直径Ｄ２は８０μｍである。
【００２１】
尚、図中の６ａ、６ｂは磁性絶縁基板１の外周に形成される端子電極、２は端子電極６ａ、６ｂを接続する接続導体、１６ａは保護膜１６に開けた開口部である。
【００２２】
このように、部分的に溝２１を形成して磁性絶縁基板１を薄くし、この薄い箇所に貫通孔２３を一方向から形成することで、厚い磁性絶縁基板１でも貫通孔２３を形成できる。また、一方向に貫通孔２３を形成できるので製造コストを低減できる。
【００２３】
尚、図２は、図１のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図である。貫通孔３の周辺のみに溝２１が形成されている。
【００２４】
図３は、図１の磁気誘導素子の製造方法であり、同図（ａ）から同図（ｃ）は工程順に示す要部製造工程断面図である。磁性絶縁基板１として、厚さＨが６００μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト基板を用いた。磁性絶縁基板１の厚さＨは、必要なインダクタンス、コイル電流値、基板の磁性に関する特性（透磁率など）から決定されるものであり、この厚さに限ったものではない。
【００２５】
まず、６００μｍの厚さのフェライト基板である磁性絶縁基板１に貫通孔２３を形成する予定箇所を含むように磁性絶縁基板１の厚さを溝２１を掘って薄くする。溝２１は帯状に形成し、薄くなった磁性絶縁基板１の厚さがＷである。
【００２６】
この溝２１加工としては、サンドブラスト加工やダイサーなどによる機械加工があるが、この実施例ではサンドブラスト法を用いた（同図（ａ））。
【００２７】
次に、磁性絶縁基板１に貫通孔２３を第１主面からサンドブラスト法で一方向に穴を掘って形成する。その貫通孔２３の表面の直径Ｄ１は１５０μｍで、底部２２の直径Ｄ２は８０μｍである（同図（ｂ））。ここで、溝２１の平面形状や貫通孔２３の平面形状は、レジストをマスクに用いて、サンドブラスト粒子を遮蔽して加工を行った。従って、円形の他に四角など任意の平面形状とすることができる。
【００２８】
溝２１のためのレジストパターンは２．５ｍｍ×０．３ｍｍとし、貫通孔２３のためのレジストパターンは１５０μｍφとした。また、サンドブラスト加工条件は一方向から吹き付け、噴射粒子ＳｉＣの粒径が約２０μｍ、噴射量が１００ｍｇ／ｍｉｎ、噴射圧力が０．２ＭＰａとした。溝２１加工は加工時間を２時間として、溝の深さが約３５０μｍとなった。このとき溝を形成した箇所の磁性絶縁基板の厚さＷは２５０μｍとなる。貫通孔２３の加工は加工時間を２時間することで穴が貫通し、最小穴径（底部の直径Ｄ２）が約８０μｍとなった。比較のために溝加工しない試作も行ったが、穴は貫通しなかった。
【００２９】
次に、磁性絶縁基板１に図示しないＴｉ膜とＣｕ膜をスパッタ法で成膜し、図示しない導電性めっきシード層を形成する。それぞれの膜厚はＴｉ膜が０．１μｍでありＣｕ膜が０．２μｍである。次に、第１主面、第２主面に形成される予定の第１、第２コイル導体４，５のパターンをレジストで形成する。レジストパターンの開口部へ電解めっきでＣｕ膜を形成させる。このとき、貫通孔２３へもＣｕ膜がめっきで形成され、接続導体３も同時に形成される。つぎに、Ｃｕ膜上に、連続して膜厚２μｍのＮｉ膜と膜厚１μｍのＡｕ膜を電解めっきで形成する。つぎに、不要なレジスト、シート層を除去することで、第１、第２コイル導体４、５と接続導体３で構成されるソレノイド状コイル導体が形成される。尚、第１、第２コイル導体４、５の厚みはそれぞれ３７μｍであるがあるが図２では誇張して書いてある（同図（ｃ））。
【００３０】
表１は、本発明品のインダクタンス値の直流重畳特性を示す。ここで、磁性絶縁基板１の縦の長さＬ１は３．０ｍｍ、横の長さＬ２は３．５ｍｍ、厚さＨは６００μｍとした。ソレノイドコイル幅となる接続導体３の間隔ｄは１．５ｍｍとし、フェライト基板の透磁率μは１００である。コイルターン数は１１ターンとする。測定周波数は２ＭＨｚとした。
【００３１】
表２は従来の磁気誘導素子のインダクタンス値の直流重畳特性である。その材料は本発明品のものと同じであるが、寸法が異なる。すなわち、表２にその特性を示す従来の磁気誘導素子の、縦の長さＬ１および横の長さＬ２は３．５ｍｍ(正方形)、厚さＨは５２５μｍ、接続導体３の間隔ｄは１．７５ｍｍ、コイルのターン数は１１である。
【００３２】
また、表３は比較のために従来の磁気誘導素子の厚さを厚くして本発明品と同じ６００μｍとした磁気誘導素子のインダクタンス値の直流重畳特性である。比較品の使用は、厚さＨ以外は表２と同じである。
【００３３】
表１に示すように直流重畳電流の印加とともにインダクタンス値は減少するものの２００ｍＡで従来の磁気誘導素子の２μＨと同じ値を得ることができた。つまり、従来の磁気誘導素子のＬ１を０．５ｍｍ短くすることができる（面積を約１５％減少できる）。
【００３４】
【表１】
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このデータは表２の従来のＬ＝３．５ｍｍ（正方形）、厚さ＝５２５μｍ、ｄ＝１．７５ｍｍ、ターン数＝１１と、ほぼ同じであった。
【００３５】
【表２】
2007214348.tif 000004
当然、Ｌ１＝Ｌ２＝３．５ｍｍ(正方形)、厚さ＝６００μｍ、ｄ＝１．７５、ターン数＝１１にすると、表３の比較品に示すように従来より厚くした分コイル特性を改善できる。
【００３６】
【表３】
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尚、溝２１は一面（ここでは第２主面）から形成したが、両面（第１、第２主面）から形成して、磁性絶縁基板１の厚さ薄くし、一方の溝の底面から一方向に穴をあけて貫通させて、貫通孔２３を形成しても構わない。また、磁性絶縁基板１として、フェライト基板の場合で説明したが磁性粉末を絶縁処理してから圧粉成形した圧粉磁芯であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の第１実施例の磁気誘導素子であるインダクタの構成図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部の拡大図
【図２】図１のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図３】図１の磁気誘導素子の製造方法であり、（ａ）から（ｃ）は工程順に示す要部製造工程断面図
【図４】従来の磁気誘導素子であるインダクタの構成図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の拡大図
【図５】厚い磁性絶縁基板にサンドブラスト法で一方向から穴を掘った状態を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１    磁性絶縁基板
２、３  接続導体
４    第１コイル導体
５    第２コイル導体
６ａ、６ｂ  端子電極    
１６      保護膜
１６ａ    開口部
２１      溝
２２      底部
２３      貫通孔
２４      テーパー
Ｄ１      表面の直径
Ｄ２      底面の直径
Ｈ      磁性絶縁基板の厚さ
Ｗ      薄い箇所の厚さ
Ｔ      溝の深さ
【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】
2007214348.tif 000010