(57)【要約】【課題】高周波特性が改善された薄膜インダクタを提供すること。【解決手段】板状の基体５と、基体５の一面側に設けられ、コイルを構成するようにパターニングされた導電性膜２０、導電性膜２０の基体５と反対側に形成された磁性膜４１、及び磁性膜４１と導電性膜２０との間に形成された樹脂膜３２を有するコイル部２と、を備え、コイル部２において、樹脂膜３２が導電性膜２０によって形成された溝Ｇの上部に架け渡されるように形成され、溝Ｇ内に空隙が形成されている、薄膜インダクタ１ａ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基体と、
前記基体の一面側に設けられ、コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜、該導電性膜の前記基体と反対側に形成された磁性膜、及び該磁性膜と前記導電性膜との間に形成された樹脂膜を有する１又は２以上のコイル部と、を備え、
少なくとも一部の前記コイル部において、前記導電性膜によって形成された溝の上部に架け渡されるように前記樹脂膜が形成され、当該溝内に空隙が形成されている、薄膜インダクタ。
【請求項２】
前記コイル部は、前記導電性膜の前記基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに前記導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を更に有する、請求項１記載の薄膜インダクタ。
【請求項３】
前記被覆層は樹脂を含み、前記樹脂膜と一体的に形成されている、請求項１又は２記載の薄膜インダクタ。
【請求項４】
コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜を板状の基体の一面側に形成させる導電性膜形成工程と、
前記基体及び前記導電性膜を有する複合基板に、支持体上に樹脂膜が形成された複合シートを前記導電性膜及び前記樹脂膜が内側になる向きで貼り合わせ、前記複合シートから前記支持体を剥離する転写工程と、
前記樹脂膜の前記導電性膜と反対側の面上に磁性膜を形成させる磁性膜形成工程と、
を備える薄膜インダクタの製造方法。
【請求項５】
コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜を板状の基体の一面側に形成させる導電性膜形成工程と、
前記基体及び前記導電性膜を有する複合基板に、支持体上に磁性膜及び樹脂膜がこの順で積層された複合シートを前記導電性膜及び前記樹脂膜が内側になる向きで貼り合わせ、前記複合シートから前記支持体を剥離する転写工程と、
を備える薄膜インダクタの製造方法。
【請求項６】
前記複合シートにおける前記樹脂膜が半硬化された硬化性樹脂組成物からなり、
前記樹脂膜を硬化する硬化工程を備える、請求項４又は５記載の製造方法。
【請求項７】
前記転写工程の前に、前記導電性膜の前記基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに前記導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を形成させる被覆層形成工程を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記基体及び前記導電性膜を有する複合基板の前記導電性膜側の面に硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜を硬化して、前記導電性膜の前記基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに前記導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を形成させる被覆層形成工程と、を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜インダクタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜インダクタとして、導電性膜からなるコイルパターンの上部に磁性膜が設けられた構成を有するものが知られている。磁性膜が導電性である場合、導電性膜と磁性膜とを電気的に絶縁する必要があるために、これら膜の間に介在するとともに導電性膜によって形成された溝を充填する絶縁層が設けられる。
【０００３】
一方、半導体装置の製造の分野において、配線パターンによって凹凸が形成された面を覆う平坦な薄膜を形成させることを意図して、基材上に形成された薄膜を配線パターン上に転写する方法が検討されている。（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３５６３７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の薄膜インダクタは、特に高周波で動作させたときのインダクタンス等の高周波特性が必ずしも十分でなく、この点で更なる改善が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、高周波特性が改善された薄膜インダクタ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】
本発明は、板状の基体と、該基体の一面側に設けられ、コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜、該導電性膜の基体と反対側に形成された磁性膜、及び該磁性膜と導電性膜との間に形成された樹脂膜を有する１又は２以上のコイル部と、を備え、少なくとも一部のコイル部において、導電性膜によって形成された溝の上部に架け渡されるように樹脂膜が形成され、当該溝内に空隙が形成されている、薄膜インダクタである。
【０００７】
上記本発明の薄膜インダクタにおいては、導電性膜によって形成された溝内に空隙が形成されている。空隙が形成されることにより、溝内が絶縁層で充填された従来の薄膜インダクタと比較してコイルの浮遊容量が低下する。その結果、高周波特性が改善される。
【０００８】
上記コイル部は、導電性膜の基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を更に有することが好ましい。導電性膜が被覆層によって覆われることにより、溝内に形成された空隙に含まれる酸素等による導電性膜の酸化が防止されて、長期使用後や熱履歴を受けたときのコイルの抵抗の上昇等が抑制される。
【０００９】
上記被覆層は樹脂を含み、上記樹脂膜と一体的に形成されていることが好ましい。これにより、樹脂膜及び被覆層からなる層の導電性膜との密着性が向上する。上記本発明のように導電性膜によって形成された溝において溝の底部から樹脂膜が離間している構造の場合、十分な密着性を確保することが困難となる傾向があるため、被覆層と樹脂膜とを一体的に形成させることが特に有効である。
【００１０】
本発明の薄膜インダクタの製造方法は、コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜を板状の基体の一面側に形成させる導電性膜形成工程と、基体及び導電性膜を有する複合基板に、支持体上に樹脂膜が形成された複合シートを導電性膜及び樹脂膜が内側になる向きで貼り合わせ、複合シートから支持体を剥離する転写工程と、樹脂膜の導電性膜と反対側の面上に磁性膜を形成させる磁性膜形成工程と、を備える。
【００１１】
あるいは、本発明の薄膜インダクタの製造方法は、コイルの一部又は全部を構成するようにパターニングされた導電性膜を板状の基体の一面側に形成させる導電性膜形成工程と、基体及び導電性膜を有する複合基板に、支持体上に磁性膜及び樹脂膜がこの順で積層された複合シートを導電性膜及び樹脂膜が内側になる向きで貼り合わせ、複合シートから支持体を剥離する転写工程と、を備える。
【００１２】
これら製造方法によれば、支持体上に別途形成された樹脂膜を転写することにより、導電性膜によって形成された溝内に空隙が形成された上述の本発明に係る薄膜インダクタを容易に製造することができる。
【００１３】
上記複合シートにおける樹脂膜は半硬化された硬化性樹脂組成物からなることが好ましい。この場合、本発明に係る製造方法は、複合シートの貼り合わせの後、樹脂膜を硬化する硬化工程を備える。半硬化された硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜は、ある程度の形状追従性を有していることから、複合基板との貼り合わせを安定して行うことができる。しかも、半硬化により流動性が極めて低い状態となっているため、硬化の際も樹脂膜が溝内に落ち込みにくく、得られる薄膜インダクタにおいて十分に大きな空隙が形成された状態とすることが容易になる。
【００１４】
本発明に係る製造方法は、転写工程の前に、導電性膜の基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を形成させる被覆層形成工程を更に備えることが好ましい。
【００１５】
導電性膜が被覆層によって覆われることにより、溝内に形成された空隙に含まれる酸素等による導電性膜の酸化が防止されて、長期使用後や熱履歴を受けたときのコイルの抵抗の上昇等が抑制される。
【００１６】
あるいは、本発明に係る製造方法は、基体及び導電性膜を有する複合基板の導電性膜側の面に硬化性樹脂組成物を塗布する塗布工程と、硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜を硬化して、導電性膜の基体と反対側の面の少なくとも一部を覆うとともに導電性膜によって形成された溝の壁面の少なくとも一部を覆う被覆層を形成させる被覆層形成工程と、を備えることが好ましい。
【００１７】
この場合、支持体上に形成された樹脂膜が、硬化性樹脂組成物が塗布された複合基板に対して転写される。得られる薄膜インダクタにおいて確実に空隙を形成させるためには、半硬化の硬化性樹脂組成物等のような流動性の低い状態の樹脂膜を転写することが望ましい。しかし、流動性の低い樹脂膜を導電性膜に直接貼り付けると両者の界面に隙間が残り易く、大きな密着力を得ることが困難となる傾向にある。これに対して、転写された樹脂膜と導電性膜との間にある程度の流動性を有する硬化性樹脂組成物を介在させることにより、両者の隙間が硬化性樹脂組成物によって埋められるため、高い密着力が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る薄膜インダクタは、改善された高周波特性を有する。本発明に係る製造方法によれば、改善された高周波特性を有する薄膜インダクタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係る薄膜インダクタの第一実施形態を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略端面図である。図１、２に示す薄膜インダクタ１ａは、板状の基体５と、基体５上に設けられたコイル部２とから主として構成される。コイル部２は、溝Ｇが形成されるとともにコイルを構成するようにパターニングされた導電性膜２０と、導電性膜２０の基体５と反対側に形成された磁性膜４１と、磁性膜４１と導電性膜２０との間に形成された樹脂膜３２と、導電性膜２０の基体５と反対側の面を覆うとともに溝Ｇの壁面を覆う被覆層３１とを有している。
【００２１】
導電性膜２０はスパイラル型のコイルが形成されるようにパターニングされている。導電性膜２０のコイルパターンの端部２０Ｔが外部に露出するように、樹脂膜３２及び磁性膜４１に開口が形成されている（図１）。導電性膜２０の厚さは、典型的には５〜１００μｍ程度である。導電性膜２０はＣｕ等の導電体から構成される。導電性膜２０のコイルパターンの形状、幅、間隔、ターン数等は、要求特性等に応じて適宜変更が可能である。
【００２２】
樹脂膜３２は平坦な膜であり、溝Ｇの上部に架け渡されるように導電性膜２０上に形成されている。溝Ｇ内には、樹脂膜３２及び被覆層３１に囲まれた空隙が形成されている。
【００２３】
樹脂膜３２は、樹脂を主成分とする膜であり、硬化された硬化性樹脂組成物からなることが好ましい。樹脂膜３２を形成させるための硬化性樹脂組成物としては、加熱、露光等によって硬化する樹脂組成物が用いられる。硬化性樹脂組成物の具体例としては、ポジ型の感光性ポリイミド樹脂が挙げられる。
【００２４】
被覆層３１は、樹脂等の絶縁性の材料から形成されることが好ましく、硬化された硬化性樹脂組成物からなることが特に好ましい。また、各層間の密着性を高められる点等から、被覆層３１は樹脂膜３２を構成している樹脂と同じ樹脂（例えば同じ感光性ポリイミド樹脂）を含み、樹脂膜３２と一体的に形成されていることが好ましい。この場合、両者の間には視認が可能な界面が実質的に形成されていない状態となる。
【００２５】
基体５は、基板１０、下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０がこの順で積層された積層体である。基体５の下部絶縁層３０側の面上に導電性膜２０が形成されている。
【００２６】
基板１０としては、例えば、フェライトを主成分として構成されたフェライト基板が用いられる。この場合、フェライト基板は、薄膜インダクタ１全体を支持する基板として機能するとともに、インダクタンスを高めるための磁性層としても機能する。
【００２７】
下部磁性膜４０は、非晶質金属磁性体から構成される。非晶質金属磁性体としては、ＣｏＺｒＴａ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等のＣｏ系非晶質合金や、パーマロイ等が挙げられる。これらの中でも、磁歪定数が低く、高透磁率が得られるため、ＣｏＺｒＮｂ系合金又はＣｏＺｒＴａ系合金が好ましい。更には、インダクタの直流重畳特性を考慮すると、飽和磁化が大きいＣｏＺｒＴａ系合金が特に好ましい。
【００２８】
下部絶縁層３０は、下部磁性膜４０と導電性膜２０との絶縁を保つことを主な目的として設けられている。下部絶縁層３０を構成する絶縁材料は特に限定されず、セラミックや硬化性樹脂の硬化体等により下部絶縁層３０が形成される。
【００２９】
磁性膜４１は、平坦な樹脂膜３２上に形成されているため、実質的に屈曲することなく平坦な膜として形成されている。このように、磁性膜４１が溝Ｇ内の方向に向かって屈曲することなく形成されることにより、高いインダクタンスが得られる。磁性膜４１は、下部磁性膜４０と同一又は異なる組成の非晶質金属磁性体から形成されている。磁性膜４１の厚さは、１〜１０μｍであることが好ましく、３〜５μｍであることがより好ましい。
【００３０】
図３は、本発明に係る薄膜インダクタの第二実施形態を示す平面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略端面図である。図３、４に示す薄膜インダクタ１ｂは、基体５と、基体５上に設けられた２つのコイル部２Ａ、２Ｂとから主として構成される。コイル部２Ａとコイル部２Ｂの間には中間絶縁層３５が設けられている。中間絶縁層３５は、典型的には硬化された硬化性樹脂組成物から形成される。
【００３１】
コイル部２Ａは、溝Ｇが形成されるとともにコイルの一部を構成するようにパターニングされた導電性膜２０Ａと、導電性膜２０Ａの基体５と反対側に形成された磁性膜４１Ａと、磁性膜４１Ａと導電性膜２０Ａとの間に形成された樹脂膜３２Ａと、導電性膜２０Ａの基体５と反対側の面を覆うとともに溝Ｇの壁面を覆う被覆層３１Ａとを有している。
【００３２】
コイル部２Ｂは、溝Ｇが形成されるとともにコイルの一部を構成するようにパターニングされた導電性膜２０Ｂと、導電性膜２０Ｂの基体５と反対側に形成された磁性膜４１Ｂと、磁性膜４１Ｂと導電性膜２０Ｂとの間に形成された樹脂膜３２Ｂと、導電性膜２０Ｂの基体５と反対側の面を覆うとともに溝Ｇの壁面を覆う被覆層３１Ｂとを有している。
【００３３】
導電性膜２０Ａ及び導電性膜２０Ｂは、これらを連結する磁性材料からなる連結部２１とともにソレイド型のコイル２５を構成している。コイル２５の端部２０Ｔは薄膜インダクタ１ｂの外部に引き出されている。
【００３４】
図５は、本発明に係る薄膜インダクタの製造方法の一実施形態を示す概略端面図である。図５に示す実施形態は、上記第一実施形態に係る薄膜インダクタ１ａの製造工程である。
【００３５】
本実施形態は、まず、基体５の一面を底部とする溝Ｇが形成されるとともにスパイラル型のコイルを構成するようにパターニングされた導電性膜２０を板状の基体５の一面側に形成させる（図５の（ａ）、導電性膜形成工程）。
【００３６】
基体５は、例えば、基板１０上に下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０を順次形成させることにより、得られる。基板１０として用いるフェライト基板は、従来公知の方法により得ることが可能である。一般的には、セラミックス焼成方法による焼結体から所定の形状、厚さに切り出されたフェライト基板が使用される。フェライト基板は商業的にも入手可能である。下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０はスパッタ法、ペースト法等の通常の方法により形成させることができる。
【００３７】
導電性膜２０は、フォトリソグラフィーを利用した方法によって好適に形成させることができる。具体的には、例えば、基体５の一面上にスパッタ法等の薄膜プロセスにより導電体からなるシード層を形成させ、これの所定部分が露出するようにコイルパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、露出しているシード層上にＣｕ等の導電体からなる層をめっき法によって形成してからフォトレジストパターンを除去し、露出したシード層をエッチングにより除去する方法で、導電性膜２０を形成させることができる。
【００３８】
続いて、基体５及び導電性膜２０を有する複合基板７の導電性膜２０側の面に液状の硬化性樹脂組成物を塗布して、硬化性樹脂組成物の膜３１ａを形成させる（図５の（ｂ）、塗布工程）。硬化性樹脂組成物の膜３１ａは、導電性膜２０の厚さよりも薄く形成される。膜３１ａは、必ずしも導電性膜２０を完全に覆う必要はない。膜３１ａは、スピンコート等の通常の塗布方法により形成させることができる。
【００３９】
続いて、基体５及び導電性膜２０を有する複合基板７に、シート状の支持体５０上に樹脂膜３２が形成された複合シート８を導電性膜２０及び樹脂膜３２が内側になる向きで貼り合わせる（図５の（ｃ））。そして、複合シート８から支持体５０を剥離する（図５の（ｄ）、転写工程）。
【００４０】
支持体５０としては、樹脂膜３２からの剥離が可能な程度の離型性を有するシートであれば、特に制限なく用いられる。具体的には、表面に離型処理が施されたＰＥＴフィルム等の熱可塑性樹脂フィルムが好適に用いられる。
【００４１】
複合シート８における樹脂膜３２は、固形又は半固形の膜であり、これを複合基板７に貼りあわせることにより、樹脂膜３２が溝Ｇの上部に架け渡され、溝Ｇ内に空隙が形成された薄膜インダクタを容易に得ることができる。更には、平坦な樹脂膜３２が形成されるため、これの上に形成させる磁性膜４１も屈曲の少ない平坦な状態となる。従来一般的に行われているように、液状の硬化性樹脂組成物を導電性膜が全て覆われるように塗布して硬化により絶縁層を形成させる方法の場合、硬化の際の硬化収縮等に起因して溝の上部において絶縁層の表面に凹みが生じ易い。そのため、磁性膜もこの凹みに沿って溝内に向かって屈曲した状態になる。本発明者らの知見によれば、磁性膜が屈曲するとインダクタンスが著しく低下する。特に各層が薄い薄膜インダクタの場合、インダクタンス低下の問題が顕著になる傾向にある。係る観点からも、本実施形態は従来技術と比較して有利な効果を奏する。
【００４２】
貼り合わせる段階での樹脂膜３２は、硬化又は半硬化された硬化性樹脂組成物から形成されていてもよいし、熱可塑性樹脂のフィルムであってもよい。好ましくは、複合シート８における樹脂膜３２は半硬化された硬化性樹脂組成物からなる。この場合、複合シート８は、支持体５０上に液状の硬化性樹脂組成物を塗付し、塗布された硬化性樹脂組成物の硬化反応を、硬化性樹脂組成物がいわゆる半硬化の状態となるまで進行させることにより、得られる。半硬化の状態とは、加熱したときに軟化はするが溶融はしない程度に硬化が進行した状態をいい、Ｂステージとも称される。
【００４３】
貼り合わせにおいては、樹脂膜３２がある程度の固着力で固定された状態となるように、真空プレスラミネータ等を用いて全体を加圧及び加熱する。
【００４４】
半硬化された硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜３２は、複合基板７に貼り合わせられた後、露光や加熱等により硬化される（硬化工程）。硬化工程は、貼り合わせの後であれば、支持体５０が剥離される前でも後でもよい。
【００４５】
本実施形態のように、支持体上に樹脂膜が形成された複合シートを用いるのに代えて、支持体上に磁性膜及び樹脂膜がこの順で積層された構成を有する複合シートを用いることもできる。この場合、後述する磁性膜形成工程は省略される。
【００４６】
複合シート８の貼り合せの後、硬化性樹脂組成物の膜３１ａを硬化して、被覆層３１が形成される（図５の（ｄ）、被覆層形成工程）。本実施形態のように被覆層３１を硬化性樹脂組成物から形成させる場合、典型的には、被覆層形成工程は上記硬化工程と同時に行われる。
【００４７】
その後、樹脂膜３２の導電性膜２０と反対側の面上に磁性膜４１を形成させる磁性膜形成工程等を経て、図１、２に示す薄膜インダクタ１ａが得られる。磁性膜４１は非晶質金属磁性体を用いたスパッタ法等により形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る薄膜インダクタの第一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略端面図である。
【図３】本発明に係る薄膜インダクタの第二実施形態を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略端面図である。
【図５】本発明に係る薄膜インダクタの製造方法の一実施形態を示す概略端面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，１ｂ…薄膜インダクタ、２…コイル部、５…基体、７…複合基板、８…複合シート、１０…基板、２０，２０Ａ，２０Ｂ…導電性膜、２１…連結部、２５…コイル、３０…下部絶縁層、３１，３１Ａ，３１Ｂ…被覆層、３１ａ…硬化性樹脂組成物の層、３２，３２Ａ，３２Ｂ…樹脂膜、３５…中間樹脂層、４０…下部磁性層、４１，４１Ａ，４１Ｂ…磁性膜、５０…支持体、Ｇ…溝。
【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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