(57)【要約】【課題】磁気特性・信頼性の向上を図り、電気抵抗の低減と製造方法の簡易化を実現した磁芯及びシート状インダクタと積層基板内蔵型インダクタを提供すること。【解決手段】シート状インダクタは、磁芯１と、コイル８とを有し、前記磁芯１の対向する２面を夫々前記積層方向に貫通する第１及び第２のビアホール１ａ、１ｂを設けた。前記コイル８は、前記第１及び第２のビアホール１ａ，１ｂから端部が外側に突出するように夫々形成した第１及び第２のビア導体２，３と、前記第第１及び第２のビア導体２，３の両端にプラグ部２ａ，３ａを介して接合された第１及び第２の表面導体４，５とを有する。磁芯１は、軟磁性を有する扁平金属粉末と、バインダとを含む混合物を、前記軟磁性扁平金属粉末は、当該インダクタがなす平面内に配向され成型されたシートからなるか、もしくは、前記シートを複数枚積層して積層方向に加圧してなる。積層基板内蔵型インダクタは、磁芯１を積層基板内に内蔵してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性を有する扁平金属粉末とバインダとを含む混合物の成型シートを有し、前記軟磁性扁平金属粉末は、前記成型体シートの平面内に２次元的に配向されていることを特徴とする磁芯。
【請求項２】
請求項１に記載の磁芯において、前記成型シートを複数枚有し、前記複数枚の成型シートは、厚み方向に積層されて、加圧されていることを特徴とする磁芯。
【請求項３】
請求項１又２に記載の磁芯において、前記バインダは、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする磁芯。
【請求項４】
請求項１乃至３の内のいずれか一項に記載の磁芯において、前記金属磁性粉末は、ガラスフリット成分によってコーティングされていることを特徴とする磁芯。
【請求項５】
請求項１乃至４の内のいずれか一項に記載の磁芯と、コイルとを有し、前記磁芯は、予め定められた厚さと、前記厚さの方向に対向する２平面と、前記２平面を結ぶ２つの側面と、
前記２平面間に設けられた第１のビアホールと、
前記２平面間の前記第１のビアホールと離れた位置に設けられた第２のビアホールとを有し、
前記コイルは、前記第１及び第２のビアホールを夫々貫通して設けられた第１及び第２のビア導体と、
前記磁芯の２平面にそれぞれ設けられた第１及び第２の表面導体とを有し、
前記第１及び第２のビア導体の夫々は、中心導体とその両端のプラグ部とを有し、
前記第１及び第２の表面導体は、前記第１及び第２のビア導体に前記プラグ部を介して接合されていることを有することを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のシート状インダクタにおいて、前記シート状インダクタは、１次側コイル及び２次側コイルを有し、
前記１次側コイルは、前記第１のビア導体と、前記第１のビア導体と一対の前記第１及び第２の表面導体とを有し、前記一対の第１及び第２の表面導体は、前記第１のビア導体のプラグ部から引き出すために前記磁芯の２側面に夫々形成された第１及び第２の側面電極を有し、
前記２次側コイルは、前記第２のビア導体と、さらに一対の前記第１及び第２の表面導体とを有し、前記さらに一対の第１及び第２の表面導体は、前記第２のビア導体のプラグ部から引き出すために前記磁芯の２側面に夫々形成された第１及び第２の側面電極を有する、前記磁芯の２側面に形成され形成された第１及び第２の側面電極とを夫々有することを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項７】
請求項５に記載のシート状インダクタにおいて、前記磁芯は、複数の前記第１のビアホールと、複数の前記第２のビアホールとを有し、
前記コイルは、前記複数の第１のビアホールを貫通した複数の第１のビア導体と、前記複数の第２のビアホールを貫通した複数の第２のビア導体とを有し、
前記第１の表面導体は、前記磁芯の２平面の内の一面で一つの前記第１のビア導体と一つの前記第２のビア導体の夫々のプラグ部を連絡し、
前記第２の表面導体は、前記磁芯の２平面の内の他面で前記一つの第１のビア導体と他の一つの前記第２のビア導体のプラグ部を連絡していることを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項８】
請求項５乃至７の内のいずれか一項に記載のシート状インダクタにおいて、前記第１及び第２の表面導体は、前記プラグ部が形成されたプラグ穴を有し、前記プラグ部は、前記第１及び第２のビア導体を前記プラグ穴に夫々嵌合して加圧することで変形を伴って形成されていることを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項９】
請求項５乃至８の内のいずれか一項に記載のシート状インダクタにおいて、前記磁芯の一部には、スリット部またはギャップ部が設けられていることを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項１０】
請求項５乃至９の内のいずれか一項に記載のシート状インダクタであって、前記第１及び第２の表面導体が、前記磁芯の２平面から埋没して配置されていることを特徴とするシート状インダクタ。
【請求項１１】
軟磁性を有する扁平金属粉末と、バインダとを含む混合物を、前記軟磁性扁平金属粉を当該インダクタがなす平面内に配向するように、シート状に成型して成型シートを形成する工程とを有することを特徴とする磁芯の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁芯の製造方法において、さらに、前記成型シートを厚さ方向に複数枚積層して、前記厚さ方向に加圧する工程とを有することを特徴とする磁芯の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の磁芯の製造方法において、前記バインダは、熱硬化性樹脂を含むものを用いることを特徴とする磁芯の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の内のいずれか一項に記載の磁芯の製造方法において、前記金属磁性粉末には、ガラスフリット成分によってコーティングされているものを用いることを特徴とする磁芯の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至４に記載の磁芯の対向する２面を夫々前記積層方向に貫通する互いに離れた第１及び第２のビアホールを設ける穿孔工程と、
前記第１及び第２のビアホールを貫通する第１及び第２のビア導体を夫々形成するビア導体形成工程と、
前記第１及び第２のビア導体に第１及び第２の表面導体を重ね合わせて前記磁芯の厚さ方向に加圧して、前記第１及び第２の表面導体に前記第１及び第２のビア導体からなるプラグ部を形成することで接合して電気接続するコイル形成工程とを有することを特徴とするシート状インダクタの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシート状インダクタの製造方法において、前記コイル形成工程は、第１のビア導体に前記磁芯の２平面において、一対の第１及び第２の表面導体を夫々接続して、前記側面まで延長して第１及び第２の側面電極を形成することで、１次側コイルを形成するとともに、前記第２のビア導体に前記磁芯の２平面に前記一対の第１及び第２の表面導体とは夫々異なる他の一対の第１及び第２の表面導体を接続して、前記側面まで延長して第１及び第２の側面電極を形成することで、２次側コイルを形成することを特徴とするシート状インダクタの製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシート状インダクタの製造方法において、前記穿孔工程は、前記磁芯に複数の前記第１のビアホールと、複数の前記第２のビアホールとを形成することを含み、
前記ビア導体形成工程は、前記複数の第１のビアホールを複数の第１のビア導体を貫通させることと、前記複数の第２のビアホールを複数の第２のビア導体を貫通させることとを含み、
前記コイル形成工程は、前記第１の表面導体を前記磁芯の２平面の内の一面で一つの前記第１のビア導体と一つの前記第２のビア導体に重ねるとともに、
前記第２の表面導体を前記磁芯の２平面の内の他面で前記一つの第１のビア導体と他の一つの前記第２のビア導体に重ね合わせて、前記磁芯の厚さ方向に加圧することで、前記プラグ部を形成して前記第１及び第２のビア導体と前記第１及び第２の表面導体とを電気接続することを特徴とするシート状インダクタの製造方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７の内のいずれか一項に記載のシート状インダクタの製造方法において、前記第１及び第２の表面導体は、前記プラグ部が形成されたプラグ穴を有し、前記プラグ部は、前記第１及び第２のビア導体を前記プラグ穴に夫々嵌合して加圧することで変形を伴って形成されていることを特徴とするシート状インダクタの製造方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８の内のいずれか一項に記載のシート状インダクタの製造方法において、前記磁芯の一部に、スリット部またはギャップ部を形成する工程を有することを特徴とするシート状インダクタの製造方法。
【請求項２０】
一対の第１の樹脂基板を積層した積層樹脂基板と、前記積層樹脂基板内に収容されたシート状の磁芯と、前記積層樹脂基板を貫通して設けられたビアホールと、前記ビアホールを介して形成されたコイルとを備えたインダクタにおいて、
前記積層樹脂基板は接着成分を含み、
前記シート状の磁芯は、軟磁性を有する扁平金属粉末を平板に成形した成形体であり、前記扁平金属粉末は、前記平板の面内に配向するとともに、前記コイル導体の発生磁束が前記平板の面内で還流しており、
前記磁芯は、前記積層樹脂基板と一体化し、前記接着成分が、前記磁芯の空孔部に含浸していることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記成形体の空孔率は、５体積％以上２５体積％以下であることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記成形体は、前記扁平金属粉末と前記扁平金属粉末とを結着するバインダとを含み、前記バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下であることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２の内のいずれか１項に記載された積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記扁平金属粉末の前記成形体に対する体積比は５５体積％以上であることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記コイルは前記ビアホールを貫通して設けられたビア導体と、前記積層樹脂基板の表面に設けられ、前記ビア導体に接続された第１の表面導体とを備え、前記第１の表面導体の厚さは１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層したものであることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２５】
請求項２４に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記第１の樹脂基板は、片面銅箔基板からなり、前記第１の表面導体は、前記片面銅箔基板の一面に形成された導体パターンからなることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２６】
請求項２０乃至２５の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記積層樹脂基板の両面に夫々積層された第２の樹脂基板を備え、前記ビアホールは、更に、前記第２の樹脂基板を貫通して設けられ、前記コイル導体は、前記ビアホールを貫通して設けられたビア導体と、前記第１及び第２の樹脂基板の表面に設けられ、前記ビア導体に接続された内部導体と第２の表面導体とを夫々有していることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２７】
請求項２６に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記第２の樹脂基板は両面銅箔基板からなり、前記内部導体及び第２の表面導体は、前記両面銅箔基板の両面に形成された導体パターンからなることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２８】
請求項２０乃至２７の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記磁芯は、前記扁平金属粉末のシート状成形体を複数枚重ね合わせて加圧成形した成形体であることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項２９】
請求項２０乃至２８の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタにおいて、前記ビアホールは前記磁芯もしくは前記磁芯の近傍を貫通して設けられていることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタ。
【請求項３０】
一対の第１の樹脂基板を積層した積層樹脂基板に内にシート状の磁芯を収容する工程と、前記積層樹脂基板を貫通してビアホールを形成する工程と、前記ビアホールを介してコイルを形成する工程とを備え、
前記積層樹脂基板は接着成分を含み、
前記シート状の磁芯は、軟磁性を有する扁平金属粉末を平板に成形した成形体であり、前記扁平金属粉末は、前記平板の面内に配向するとともに、前記コイル導体の発生磁束が前記平板の面内で還流しており、
前記磁芯は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化し、前記接着成分が、前記磁芯の空孔部に含浸させることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記成形体の空孔率は、５体積％以上２５体積％以下であるものを用いることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記成形体は、前記扁平金属粉末と前記扁平金属粉末とを結着するバインダとを含み、前記バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下のものを用いることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３３】
請求項３０乃至３２の内のいずれか一項に記載された積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記扁平金属粉末の前記成形体に対する体積比は５５体積％以上であるものを用いることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記コイルは前記ビアホールを貫通して設けられたビア導体と、前記積層樹脂基板の表面に設けられ、前記ビア導体に接続された第１の表面導体とを備え、前記第１の表面導体の厚さは１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層したものを用いることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３５】
請求項３０乃至３４の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記第１の樹脂基板は、片面銅箔基板からなり、前記第１の表面導体は、前記片面銅箔基板の一面に形成された導体パターンからなることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３６】
請求項３０乃至３５の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記積層樹脂基板の両面に夫々積層された第２の樹脂基板を備え、前記ビアホールは、更に、前記第２の樹脂基板を貫通して設けられ、前記コイル導体は、前記ビアホールを貫通して設けられたビア導体と、前記第１及び第２の樹脂基板の表面に設けられ、前記ビア導体に接続された内部導体と第２の表面導体とを夫々有していることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記第２の樹脂基板は両面銅箔基板からなり、前記内部導体及び第２の表面導体は、前記両面銅箔基板の両面に形成された導体パターンからなることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３８】
請求項３０乃至３７の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記磁芯として、前記扁平軟磁性金属粉末のシート状成形体を複数枚重ね合わせて加圧成形した成形体を用いることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【請求項３９】
請求項３０乃至３７の内のいずれか一項に記載の積層基板内蔵型インダクタの製造方法において、前記ビアホールを前記磁芯もしくは前記磁芯の近傍を貫通して設けることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタ部品に関し、詳しくは、小型電子機器の電源回路に用いられるシート状インダクタ及び積層基板に内蔵されるインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁芯に発生する磁束が、磁芯がなす平板面の面内で還流するように構成されたインダクタとして、特許文献１、２及び３に示すものがある。
【０００３】
特許文献１に開示された磁性基板（インダクタ）は、上下方向に積層した複数枚の薄いシートからなる磁芯を備えている。磁芯は、磁芯を上下方向に貫通する孔を有している。磁芯の表面及び孔にめっきシード層を形成することで、コイル導体（コイル）が形成されている。
【０００４】
また、特許文献２の図１及び図２には、扁平金属粉燒結体層と絶縁体層の交互積層体のスルーホールに銀ペーストのコイル導体を充填するとともに、表裏面のコイル導体を銀ペーストの接続導体で接続してコイルとしたインダクタが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３の段落［００２４］、図１には、ファインメット（登録商標）コアの外周を円筒絶縁物で固定して、両端を絶縁板で挟みこみ、スタッドコイルを巻回するように形成してコイルとした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６６６７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９４１９号公報
【特許文献３】特許２００２−５７０４３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２９７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２及び３のインダクタにおいては、製造時の磁芯破損防止乃至絶縁性の確保のいずれか、または両方を満足させつつコイル部分を形成することを目的として、（ア）磁芯材料として高抵抗の軟磁性セラミック材料を用いること、（イ）巻線としてめっき膜や印刷導体を用いこと、（ウ）コイルと磁芯材料の間に絶縁部材を設けることの少なくとも一つの方策が適用されている。
【０００８】
しかしながら、上記（ア）乃至（ウ）の方策は、インダクタの小型化、大電流適合性、及び製造コストのいずれかの面で欠点を有していた。
【０００９】
具体的には、導体を印刷するために、また、スルーホールに設けられた導体（ビア導体）間を接合しようとする際に、加圧力が加わるとフェライト燒結体では容易に割れてしまう。
【００１０】
また、特許文献１及び２のインダクタにおいては、導体を印刷しているために、巻線を太くしたり、低抵抗にできないという欠点があった。
【００１１】
さらに、特許文献３の金属磁芯、例えば、ファインメットのような材料では、渦電流によってＭＨｚ励磁が困難であった。そして、これを改善するために粉末成型体とすると、周波数特性は改善するが、透磁率が５０程度と低く、磁気特性が劣るという欠点があった。
【００１２】
また、電子機器の電源回路に用いられるコイル部品として、積層樹脂基板に内蔵されるコイル部品が知られている。このようなコイル部品に対して、大きなインダクタンスを得ることを目的として、（エ）積層樹脂基板内部にキャビティを設け、当該キャビティに磁性体よりなる磁芯もしくはコイルを封入することが行われている。また、他の方策として、（オ）アモルファスや磁性蒸着膜からなる磁性層を積層樹脂基板内外に設けて磁芯とすることが行われている。さらに、別の方策として、（カ）積層樹脂基板をなす基板層の一部を、磁性粉末を含有する樹脂からなる基板層とすることが行われている。上記（カ）の方策として、特許文献４の図３及び図８には、扁平に処理されたＣｏ−Ｆｅ等の高周波用金属軟磁性材料を含有する樹脂層を含む積層樹脂基板が開示されている。
【００１３】
しかしながら、上記（エ）の方策による磁芯やコイル部品を内蔵する場合は、積層樹脂基板内のキャビティに封入した磁芯やコイル部品の周囲に、基板から応力が及ぶことを防止するための空隙を設ける必要があり、樹脂基板層と磁芯やコイル部品を密着及び一体化することができないため、接合不良を生じて、積層樹脂基板全体の信頼性が低下するという問題がある。その理由は、磁芯やコイル部品を内蔵する場合は、加圧力が加わると部品が破壊されたり、接合不良が発生する問題があるためである。
【００１４】
また、コイル部品の磁芯用の磁性体として、フェライトを用いた場合には、フェライトは、金属材料に比べてインダクタンス及び高周波特性は良好であるが、金属材料と比較して飽和磁束密度が小さいという欠点を有する。
【００１５】
また、フェライトを用いた場合には、積層後のビアホール加工ができず、樹脂基板に内蔵された磁性体を貫通するコイル電流経路を形成することが困難であり、樹脂基板に内蔵されたフェライトに、積層封入の後に貫通穴を設けることは実際上不可能であった。
【００１６】
また、上記（オ）のアモルファスや磁性蒸着膜からなる磁性層を磁芯として積層樹脂基板内外に設けるという方策では、十分な磁性体体積の確保と、１ＭＨｚ以上における磁気損失の低下を両立できないという問題がある。また、アモルファス薄帯や蒸着磁性膜からなる磁性層を内蔵する場合は、磁性層が薄すぎて必要な体積を確保できず、磁気飽和が起こるという欠点も有する。また、アモルファス薄帯や蒸着磁性膜は、製造方法上の制約により本来的に薄く、仮にこれらを積層して必要な体積を確保したとしても、１ＭＨｚ以上の周波数では渦電流損失が大きく使用できないという欠点や、磁芯の重畳特性を向上できないという欠点を有する。
【００１７】
また、上記（カ）磁性粉末を含有する基板を用いるという方策では、必要な透磁率は、５０以上、好ましくは、１００以上であるが、１００を超える十分大きな透磁率が得ることができないという問題がある。
【００１８】
また、コイル部品の導体の電気抵抗を小さくできないという欠点を有した。両面銅箔基板にコイルパターンを形成し、断面積を稼ぐようにすると、これに伴い、表皮効果が低減される。
【００１９】
以上述べたように、いずれの従来の方策においても、１００以上の透磁率を有する軟磁性材料を、積層樹脂基板の基材と共に、軟磁性材料にも加圧力が加わるように成形し、積層樹脂基板に封入しうることを示唆しておらず、また、そのような構成を可能とするための手段や、磁性体よりなる磁芯の内部組織について開示された前例は無い。
【００２０】
そこで、本発明の一技術的課題は、磁気特性・信頼性の向上を図り、電気抵抗の低減と製造方法の簡易化を実現した磁芯及びシート状インダクタを提供することにある。
【００２１】
また、本発明の他の技術的課題は、省スペース化、低損失化、インダクタンスの増大、大電流通電への適合性、電気抵抗の小ささ、信頼性の向上を図ったインダクタを有する積層回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、軟磁性を有する扁平金属粉末とバインダとを含む混合物の成型シートを有し、前記軟磁性扁平金属粉末は、前記成型体シートの平面内に２次元的に配向されていることを特徴とする磁芯が得られる。
【００２３】
また、本発明によれば、前記磁芯と、コイルとを有し、前記磁芯は、予め定められた厚さと、前記厚さの方向に対向する２平面と、前記２平面を結ぶ２つの側面と、前記２平面間に設けられた第１のビアホールと、前記２平面間の前記第１のビアホールと離れた位置に設けられた第２のビアホールとを有し、前記コイルは、前記第１及び第２のビアホールを夫々貫通して設けられた第１及び第２のビア導体と、前記磁芯の２平面にそれぞれ設けられた第１及び第２の表面導体とを有し、前記第１及び第２のビア導体の夫々は、中心導体とその両端のプラグ部とを有し、前記第１及び第２の表面導体は、前記第１及び第２のビア導体に前記プラグ部を介して接合されていることを有することを特徴とするシート状インダクタが得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、軟磁性を有する扁平金属粉末と、バインダとを含む混合物を、前記軟磁性扁平金属粉を当該インダクタがなす平面内に配向するように、シート状に成型して成型シートを形成する工程とを有することを特徴とする磁芯の製造方法が得られる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、前記磁芯の対向する２平面を夫々前記積層方向に貫通する互いに離れた第１及び第２のビアホールを設ける穿孔工程と、前記第１及び第２のビアホールを貫通する第１及び第２のビア導体を夫々形成するビア導体形成工程と、前記第１及び第２のビア導体に第１及び第２の表面導体を重ね合わせて前記磁芯の厚さ方向に加圧して、前記第１及び第２の表面導体に前記第１及び第２のビア導体からなるプラグ部を形成することで接合して電気接続するコイル形成工程とを有することを特徴とするシート状インダクタの製造方法が得られる。
【００２６】
また、本発明によれば、一対の第１の樹脂基板を積層した積層樹脂基板と、前記積層樹脂基板内に収容されたシート状の磁芯と、前記積層樹脂基板及び磁芯を貫通して設けられたビアホールと、前記ビアホールを介して形成されたコイルとを備えたインダクタにおいて、前記積層樹脂基板は接着成分を含み、前記シート状の磁芯は、軟磁性を有する扁平金属粉末を平板に成形した成形体であり、前記扁平金属粉末は、前記平板の面内に配向するとともに、前記コイル導体の発生磁束が前記平板の面内で還流しており、前記磁芯は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化し、前記接着成分が、前記磁芯の空孔部に含浸していることを特徴とする積層基板内蔵型インダクタが得られる。
【００２７】
さらに、本発明によれば、一対の第１の樹脂基板を積層した積層樹脂基板に内にシート状の磁芯を収容する工程と、前記積層樹脂基板及び磁芯を貫通してビアホールを形成する工程と、前記ビアホールを介してコイルを形成する工程とを備え、前記積層樹脂基板は接着成分を含み、前記シート状の磁芯は、軟磁性を有する扁平金属粉末を平板に成形した成形体であり、前記扁平金属粉末は、前記平板の面内に配向するとともに、前記コイル導体の発生磁束が前記平板の面内で還流しており、前記磁芯は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化し、前記接着成分が、前記磁芯の空孔部に含浸させることを特徴とするインダクタの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、扁平金属粉末を成型シートがなす平面内に配向して成型された磁芯材料を用い、かつ、コイルを小部分に分け、各部を構成する夫々導体が加圧変形を伴って接合された構成とすることにより、磁気特性・信頼性の向上、電気抵抗の低減、製造方法の簡易化を同時に実現することができる磁芯及びシート状インダクタを提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、省スペース化、低損失化、インダクタンスの増大、大電流通電への適合性、電気抵抗の小ささ、信頼性の向上を図った積層回路基板に内蔵されたインダクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるシート状インダクタを示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩで示すプラグ部分を示す断面図である。
【図３】図１のシート状インダクタの分解組立斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態によるシート状インダクタを示す斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施例１によるシート状インダクタを示す斜視図、（ｂ）は本発明の実施例１によるシート状インダクタを示す平面図である。
【図９】本発明の実施例１に係るシート状インダクタについて、１ＭＨｚのインダクタンスを測定した結果を示す図で、比較のために比較例１乃至３についても示している。
【図１０】本発明の実施例１に係るシート状インダクタのインダクタンスの周波数依存性を測定した結果を示す図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第６の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図、（ｂ）は図１１（ａ）のインダクタの斜視図である。
【図１２】（ａ），（ｂ），及び（ｃ）は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の第６の実施の形態によるインダクタの製造工程を順に示す断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。
【図１５】図１５は本発明の第９の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第１０の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図、（ｂ）は図１６（ａ）の積層基板内蔵型インダクタの斜視図である。
【図１７】本発明の実施例２に係るインダクタの分解組立斜視図である。
【図１８】図１７のインダクタの斜視図である。
【図１９】本発明の実施例１及び２に係るインダクタのインダクタンスの周波数特性を示す図で、比較のために比較例５，６，７に係るインダクタの測定結果も合わせて示している。
【図２０】本発明の実施例１及び２に係るインダクタの１ＭＨｚにおけるインダクタンスのバイアス電流依存性を示す図で、比較例５，６，７に係るインダクタの測定結果も合わせて示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるシート状インダクタを示す斜視図である。図２は図１のＩＩで示すプラグ部分を示す断面図である。図３は図１のシート状インダクタの分解組立斜視図である。
【００３３】
図１を参照すると、シート状インダクタ１０は、シート状の複合磁性材料からなる磁芯１と、コイル８とを、加圧力により一体化して形成されている。
【００３４】
シート状インダクタ１０は、コイル８に電流を流した際に、発生する磁束が、磁芯１のシート面内に環流している構成である。
【００３５】
磁芯１は、軟磁性扁平金属粉末と、熱硬化性の結城樹脂のバインダとを混合して、ダイスロット法やドクターブレード法等によって、面内方向に扁平金属粉末を配向させてシート状に形成し、１枚もしくは複数枚を積層して、積層方向（第１の方向）に加圧することで、高密度成型体として形成されている。なお、軟磁性扁平金属粉末としては、センダスト（登録商標）で知られるＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金、パーマロイ（登録商標）で知られるＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ族系金属や合金を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、磁芯の絶縁性を向上させるため、前記軟磁性扁平金属粉末表面に酸化処理を施すほか、前記軟磁性扁平金属粉末表面に、ホウ珪酸系、ビスマス系、リン酸系及び酸化亜鉛系等の低融点ガラス（ガラスフリット）をコーティングしてもよい。
【００３６】
磁芯１を構成する金属扁平粉の高密度成型体は、高い飽和磁束密度を有するので、大電流を通電することができるとともに、フェライト相当の高透磁率やインダクタンスが得られ、さらに、フェライトを超える重畳特性が得られる。また、金属材料ではあるが、粉末を絶縁体であるバインダで結着させた構成であるため、周波数特性に優れる。
【００３７】
また、金属扁平粉の高密度成型体からなる磁芯１は、フェライトと異なり脆性材料ではないため、低コストである加圧成型においても割れず、耐えうる。
【００３８】
さらに、磁芯１の金属扁平粉の高密度成型体の磁化容易軸が平面内になるように扁平粉末を面内に配向した場合、面内方向の透磁率が高くなるという利点を有する。
【００３９】
また、コイル８は、第１及び第２のビア導体２，３と、磁芯１の一平面に設けられた第１の表面導体４と、磁芯１の他の平面に設けられた第２の表面導体５，６とを有している。両側の第２の表面導体６，６は、それぞれリード線７，７に接続され、端子として用いられるので、以下の説明においては、端子部材６，６と呼ぶ。
【００４０】
なお、磁芯１は、偏平金属粉末は絶縁性のバインダ層でコーティングされているため、絶縁用の部材を用いなくともよく、コイル８を構成する導体と磁芯１は直接接することができる。
【００４１】
磁芯１には、第１の方向に互いに対向する２平面（表裏面）を貫通して第１のビアホール１ａが、第１の方向に交差する第２の方向（長さ方向）に等間隔で一列に設けられ、この列に沿って第２のビアホール１ｂが、等間隔で一列に設けられている。
【００４２】
第１のビア導体２は、細長い導体からなり、中心導体と、その両側の端部２ａ，２ｂを有する。第１のビア導体２は、第１のビアホール１ａを貫通して設けられている。
【００４３】
第２のビア導体３は、第１のビア導体と同様に、中心導体とその両側の端部３ａ，３ｂを有する。第２のビア導体３は、第２のビアホール１ｂを貫通して設けられている。
【００４４】
第１の表面導体４は、両側にプラグ部分を形成するプラグ穴４ａ，４ｂを有している。磁芯１の長さ方向の両側に中心線に対して対称位置に設けられた第１及び第２のビア導体２，３のそれぞれの一端２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂをプラグ穴４ａ，４ｂに嵌合うめ圧入して、両端２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを、表面導体４，５とともに磁芯の厚さ方向（第１の方向）に加圧することで、第１及び第２のビア導体２，３の一端２ａ，３ａが変形して、図２に最も良く示されるように、外側断面積が内側断面積よりも大きなテーパ状のプラグ部３ａ（一端と同じ符号３ａで示す）が形成される。
【００４５】
第２の表面導体５は、両側にプラグ部分を形成するプラグ穴５ａ，５ｂを有している。磁芯１の長さ方向（第２の方向）の両側に対向位置に設けられた第１のビア導体２の他端２ｂと、第１のビア導体２に第１及び第２の方向に交差する第３の方向（幅方向）に対向する第２のビア導体３の他端３ｂに隣り合う第２のビア導体３の他端３ｂ、即ち、第１のビア導体２に対応する第２のビア導体３から長さ方向にひとつずれた第２のビア導体３の他端３ｂとをプラグ穴５ｂに嵌合する。つまり、表面側の第１のビア導体２の一端は互いに幅方向に対向する一端同士が接続されるが、裏面側は、一端側の表面とは異なり、第１のビア導体２の他端２ｂは、長さ方向に一つずれた第２のビア導体３の他端３ｂと接続される。第１及び第２のビア導体２，３の他端２ｂ，３ｂも、一端２ａ，３ａと同様に加圧することで、第１及び第２のビア導体２，３の他端２ｂ，３ｂが変形して、表面側と同様に、外側断面積が大きなテーパ状のプラグ部２ｂ，３ｂが形成される。
【００４６】
このプラグ部３ａ及び表面導体の上面は、図２では、磁芯の２平面から突出して示されているが、実際は、加圧力によって、磁芯が塑性変形し、２平面から表面導体が埋没した形状になる。なお、２平面から埋没させるには、予め２平面にガイド溝を設けておいてもよい。
【００４７】
第１の方向に互いに対向する２面の内の一端側の面（裏面）側において、第２の方向（長さ方向）一端側の第２のビア導体３の他端３ｂ及び第２の方向（長さ方向）の他端側の第１のビア導体２の他端には、リード線７，７を有する端子部材６，６がそれぞれ第１及び第２の表面導体４，５と同様に端子部材６，６のプラグ穴６ａ，６ａに嵌合され、加圧されてプラグ部２ｂ，３ｂが形成され、それぞれの端子部材６，６から長さ方向の外側にリード線７，７が引き出されている。なお、上記の例では、リード線７，７は、端子部材６，６に一体に形成されているものを用いたが、端子部材６，６とは、別体のリード線７，７に、プラグ部２ｂ，３ｂ形成の際に取り付けても、プラグ部形成の後、端子部材６，６を形成してもよいことは勿論である。
【００４８】
ここで、コイル８の直流電気抵抗は、インダクタの巻線は低損失化のため、巻き数が少なく、断面積が大きい方が望ましい。このコイル８は、印刷導体やめっきでは実現困難となる直径０．１５ｍｍ以上の丸線に相当する線径とすることが好ましい。コイルの断面積Ｓは、長さ２ｃｍの導線に１５Ａを通電する時の発熱量が１Ｗ以下であることが、下記数１から好ましい。
【００４９】
【数１】
2013243330.tif 000003
【００５０】
なお、ビア導体断面積が直径０．４ｍｍ以上丸線相当の断面積のものを用いることが好ましく、直径０．８〜１．２ｍｍであることがより好ましい。
【００５１】
また、第１及び第２の表面導体４，５の断面積は、幅２ｍｍ、厚み０．２５ｍｍの長方形以上に相当する断面積を用いることが、好ましいが、幅２ｍｍ、厚み０．３ｍｍであることがより好ましい。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態においては、磁芯１を高密度成型体で構成しているので、導体の加圧接合に際して割れが生じない。
【００５３】
また、高密度成型体に、ビアホールを設け、ビアホールに設置した導体と、ビア間を接続するためのプラグ部を有する導体を、前記成型体とともに配置し、ビア部を圧着する。ビアに設置したビア導体２，３は、表面導体のプラグ穴に嵌合し、かつ加圧力により変形しプラグ部を形成し、信頼性が高いコイルが形成される。
【００５４】
本発明の第１の実施の形態によるコイルにおいては、巻線が簡単、巻線を太くできるので、電気抵抗を小さくできるとともに接合部の信頼性が向上する。
【００５５】
図４は本発明の第２の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。図４に示す本発明の第２の実施の形態によるシート状インダクタ１０ａは、図１乃至図３に示す第１の実施の形態によるシート状インダクタ１０とは、コイル８の一面側をなす表面導体４の周囲に沿って、第１方向に互いに対向する２面（表裏面）を貫通するコの字状のギャップが設けられている点で異なっているほかは、第１の実施の形態によるシート状インダクタ１０と同じ構成を有している。本発明の第２の実施の形態シート状インダクタ１０ａは、コイル８に電流を流した際に、発生する磁束が、磁芯１のシート面内に環流している構成である。
【００５６】
また、接続のための加圧力を与えた場合、フェライト磁芯では、脆く割れてしまう。特に、シート状インダクタの一部に特性調整のためのスリット等がある場合には、この傾向は特に顕著となる。本発明の第２の実施の形態によれば、磁芯１に、扁平金属粉末の成型体を用いているので、この難点が解消される。
【００５７】
本発明の第２の実施の形態によるシート状インダクタは、金属磁性粉末の圧粉成型体であるために、周波数特性が優れている、重畳特性が優れている、導体の加圧接合に際して割れが生じないという利点を有する。
【００５８】
図５は本発明の第３の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。図５に示す本発明の第３の実施の形態によるシート状インダクタ１０ｂは、図１乃至図３に示す本発明の第１の実施の形態によるシート状インダクタとは、第１の方向（厚み方向）に、磁芯１の２平面を貫通するとともに２分割するように第３の方向に設けられたギャップが設けられている点で、異なっているほかは、第１の実施の形態によるシート状インダクタ１０と同じ構成を有している。
【００５９】
本発明の第３の実施の形態によるシート状インダクタ１０ｂは、第１及び第２の実施の形態によるシート状インダクタ１０，１０ａと同様に、磁心１が金属磁性粉末の圧粉成型体であるために、周波数特性が優れている、重畳特性が優れている、導体の加圧接合に際して割れが生じないという利点を有する。
【００６０】
図６は本発明の第４の実施の形態によるシート状インダクタを示す平面図である。図６に示す本発明の第４の実施の形態によるシート状インダクタ１０ｃは、図１乃至図３に示すシート状インダクタ１０のコイルと同形状のコイル８を幅方向に併設している点で異なるほかは、第１の実施の形態によるシート状インダクタ１０と同じ構成を有している。
【００６１】
図６のシート状インダクタ１０ｃにおいては、一方のコイル８を一次側コイル、他方のコイル８を２次側コイルとしている。
【００６２】
本発明の第４の実施の形態によるシート状インダクタ１０ｃは、第１乃至第３の実施の形態によるシート状インダクタ１０，１０ａ，１０ｂと同様に、磁心１が金属磁性粉末の圧粉成型体であるために、周波数特性が優れている、重畳特性が優れている、導体の加圧接合に際して割れが生じないという利点を有する。
【００６３】
図７は本発明の第５の実施の形態によるシート状インダクタを示す斜視図である。
【００６４】
図７を参照すると、シート状インダクタ２０は、１次側コイル１１と２次側コイル１２とを有している。１次側コイルは、第１のビア導体２と、第１のビア導体の両端２ａ，２ｂに夫々端子接続用に接続された第１及び第２の表面導体１４，１５とを有している。第１及び第２の表面導体は、それぞれの磁芯１の側面まで、延長され、磁芯の側面において、第１及び第２の側面電極１４ａ，１５ａを形成している。また、２次側コイル１２は、第２のビア導体３の両端３ａ，３ｂに接続された第１及び第２の表面導体１４，１５とを有している。第１及び第２の表面導体１４，１５は、磁芯１の両側面まで延長され、磁芯１の側面において、側面電極１４ａ，１５ａを形成している。
【００６５】
上記第１及び第２の表面導体１４，１５と、プラグ部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの上面は、加圧の際に、磁芯１の２平面よりも内部にある、即ち、埋没した形であるが、予め磁芯１の２平面に第１及び第２の表面導体１４，１５を埋没させるためのガイド溝を設けてもよいことは勿論である。
【００６６】
更に、磁芯１の第２の方向（長さ方向）において、１次側コイル１１及び２次側のコイル１２の間、磁芯１の一端側と１次側コイル１１の間及び磁芯１の他端１２と２次側コイル１２の間には、第１の方向に沿って対向する２面を貫通したギャップ９ａ，９ｂ，９ｃがそれぞれ設けられている。
【００６７】
以上説明したように、本発明の第１乃至第５の実施の形態においては、第１及び第２の表面導体４，５，１４，１５に、第１及び第２のビア導体２，３を嵌合し、加圧によって第１及び第２のビア導体２，３の両側を変形させて、プラグ部を形成し、このプラグ部を介して接合しているので、フェライト等の磁芯においては、磁芯が割れて困難であった第１及び第２の表面導体４，５，１４，１５と第１及び第２のビア導体２，３との機械的接合が可能となる。
【００６８】
また、金属磁芯は、フェライト磁芯よりも磁気飽和しにくい、大電流が流せるという利点がある反面、渦電流損失によって励磁が困難であるという欠点あったが、本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る磁芯１は、金属粉末を絶縁性のバインダ成分でコーティングすることで、渦電流損失のない粉末成型体である成型シートを用い、さらに、軟磁性扁平金属粉末の配向を平面内にすることで、透磁率の低下を防ぐことができるとともに、磁気ギャップを設けることができる。
【００６９】
また、本発明の第１乃至第５の実施の形態によるシート状インダクタにおいて、２種以上のコイルを有するシート状インダクタは、２種以上のコイル間の電磁結合により、トランス、ないしはカップルドインダクタとして機能するシート状インダクタであっても良いことは勿論である。
【００７０】
さらに、本発明の第６乃至第１０の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
図１１（ａ）は本発明の第６の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のインダクタの斜視図である。
【００７２】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照すると、本発明の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタ２０は、一対の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂを積層した積層樹脂基板２１と、前記積層樹脂基板２１に封入された磁性体よりなる磁芯１と、前記積層樹脂基板２１及び磁芯１を貫通して設けられたビアホール２３ａ，２３ｂと、前記ビアホール２３ａ，２３ｂを介して形成されたコイル２４とを備えている。
【００７３】
第１の樹脂基板２１ａ、２１ｂは、一面に銅箔を有する片面銅箔基板から形成され、この銅箔からパターンに形成された基板の第１の基板表面導体４及び第２の基板表面導体５（以下、単に第１及び第２の表面導体４，５と呼ぶ）と端子接続用の第１及び第２の表面導体（端子部材）６，６を夫々備えている。
【００７４】
また、第１及び第２の表面導体４，５の厚さは１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層して形成されている。ここで、第１及び第２の表面導体４，５の厚さは、一枚あたりの厚さが１００μｍ以下の銅箔パターンを少なくとも２層以上用いて表面導体を形成することが好ましい。その理由は、表皮深さδは、１ＭＨｚにおいて約７０μｍ、ＭＨｚにおいて約５０μｍであるため、１ＭＨｚ以上での交流電気抵抗低減の観点からは、コイルの導体をなす銅箔の厚みは７０×２＝１４０μｍ以下であることが望ましいが、同時にコイルの導体の総断面積はできるだけ大きくして直流電気抵抗を低減することが望ましいので、コイル２４の導体をなす１００μｍ以下の銅箔パターンを２層以上用いることにより、トータルのコイル導体断面積を増大せしめるからである。
【００７５】
コイル２４は、第１のビアホール２３ａを貫通して設けられた第１のビア導体２と、第２のビアホール２３を貫通して設けられた第２のビア導体３と、第１及び第２のビア導体２，３の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体４，５とを有している。
【００７６】
第１及び第２のビア導体２，３には、導電性ペースト又は銅線を用いることができるが、第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂを充填するために、導電性を有するものであるならば、どのような材料であってもよい。
【００７７】
なお、図１１（ａ），（ｂ）では示さなかったが、第６の実施の形態においては、第１及び第２のビア導体２，３として、銅線を用いる場合には、第１及び第２の表面導体４，５との接続は、半田付けによって接続固定されているが、第１及び第５の実施の形態と同様に、それぞれの表面導体４，５，６に、それぞれのビア導体２，３の端部にプラグ部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを形成しても良いことは勿論である。
【００７８】
積層樹脂基板２１は、接着成分を有するプリプレグ２２を有している。
【００７９】
磁性体よりなる磁芯１は、扁平金属粉末をシート状に成形した磁性体を複数枚重ね合わせて、平板状に加圧成形したシート状の成形体である。この扁平金属粉末は、平板の面内に磁化容易軸を有するように、配向している。ここで、磁化容易軸を、扁平粉末を面内に配向した場合、面内方向の透磁率が高くなるという利点がある。
【００８０】
このように、加圧成形を行うことで、成形体に加圧力を与えても成形体の割れが無く、かつ磁気特性が変化しないため、積層型基板への成形体封入が容易にすることができる。
【００８１】
磁性体よりなる磁芯１は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化している。接着成分は、磁芯１の空孔部に含浸している。
【００８２】
また、コイル２４に電流を通電した時に、発生する磁束は、平板の面内で還流している。
【００８３】
ここで、磁芯１をなす成形体の空孔率は、弾力と適度な変形余地を兼ね備えるとともに、積層樹脂基板基材（プリプレグ２２）の接着成分が成形体に含浸して基板と成形体を強固に一体化することができるように５体積％以上としている。さらに、金属分比率を高めるように、２５体積％以下としている。より好ましくは、５体積％以上２０％以下である。
【００８４】
また、磁芯１をなす成形体は、扁平磁性金属粉末と前記扁平磁性金属粉末とを結着するバインダとを含む。バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下、より好ましくは、１０体積％以上２０％以下である。その理由は、バインダ成分の体積率が１０体積％より小では強度が不足し、４５％より大では、金属成分の比率を低めるとともに耐加圧強度が不足を生じるからである。
【００８５】
また、磁芯１に含有される磁性粉末は、金属材料ではあるが、成形体は扁平金属磁性粉末を絶縁体で結着させた構成であるため、周波数特性に優れ、酸化物磁性材料であるフェライトと異なり脆性材料ではないため、加圧成形に耐えることができる。
【００８６】
また、扁平金属粉末の成形体に対する体積比は５５体積％以上の高密度成形体であることが好ましい。その理由は、成形体が５５体積％以上の軟磁性金属成分を含有するため、高い飽和磁束密度を有しながら、フェライト相当の高透磁率が得られる。成形体の金属分の体積率を６５体積％以上に高めることがより好ましい。
【００８７】
図１２（ａ），（ｂ），及び（ｃ）は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の第６の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタの製造工程を順に示す断面図である。図１２（ａ）を参照すると、磁芯１をプリプレグ２２に収容し、上下から、一面にパターニングされた導体パターンを有する片面銅箔基板からなる第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂで挟み込み、両面から加熱プレスを行う。なお、符号２１ｃは、第１の樹脂基板２１ａに設けられた、層間接着熱プレスの時の空気抜き用の穴である。
【００８８】
さらに、加熱プレス後に、図１２（ｂ）に示すように、第１及び第２の表面導体４，５を貫通するように、第１及び第２のビア導体２，３を形成するための第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂを穿設する。
【００８９】
次に、図１２（ｃ）に示すように、第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂに導電性ペーストもしくは、銅線よりなる第１及び第２のビア導体２，３を貫通させて、両面をプレスして積層基板内蔵型インダクタ２０を得た。
【００９０】
図１３は本発明の第７の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。図１３を参照すると、本発明の第１３の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタ２０は、積層基板として、一対の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂのさらに上に重ね合わされた第２の樹脂基板２５ａ、２５ｂを有することと、第２の樹脂基板２５ａ，２５ｂの表面にさらに、第３及び第４の表面導体２６，２７を有する点で異なる。
【００９１】
即ち、一対の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂとその上に一対の第２の樹脂基板２５ａ，２５ｂ両側を積層した積層樹脂基板２９と、前記積層樹脂基板２９に封入された磁性体よりなる磁芯１と、前記積層樹脂基板２９及び磁芯１を貫通して設けられた第１及び第２のビアホール２８ａ，２８ｂと、前記第１及び第２のビアホール２８ａ，２８ｂを介して形成されたコイル２４とを備えている。
【００９２】
第１の樹脂基板２１ａ、２１ｂは、絶縁樹脂基板からなる。また、第２の樹脂基板２５ａ，２５ｂは、両面に銅箔を有する両面銅箔基板から形成され、この銅箔からパターンに形成された第１の基板表面導体４に相当する第１の表面導体４、第２の基板表面導体５に相当する第２の表面導体５、第３の基板表面導体２６及び第４の基板表面導体２７（以下、単に第３及び第４の表面導体と呼ぶ）を夫々備えている。第１及び第２の表面導体４，５の厚さは、前述した第６の実施の形態の第１及び第２の表面導体４，５と同様に、１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層して形成されている。
【００９３】
第３及び第４の表面導体２６，２７の厚さは、第１及び第２の表面導体４，５と同様に、一枚あたりの厚さが１００μｍ以下の銅箔パターンを少なくとも２層以上用いて形成する、表皮深さδは、１ＭＨｚにおいて約７０μｍ、ＭＨｚにおいて約５０μｍであるため、１ＭＨｚ以上での交流電気抵抗低減の観点からは、コイルの導体をなす銅箔の厚みは７０×２＝１４０μｍ以下であることが望ましい。しかしながら、同時にコイルの導体のトータルの断面積はできるだけ大きくして直流電気抵抗を低減することが望ましいので、コイル導体をなす１００μｍ以下の銅箔パターンを２層以上用いることにより、トータルのコイル導体断面積を増大せしめる。
【００９４】
コイル２４は、第１及び第２のビアホール２８ａ，２８ｂを貫通して設けられた第１及び第２のビア導体２，３と、第１及び第２のビア導体２，３の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体４，５及び第３及び第４の表面導体２６，２７とを有している。
【００９５】
また、積層樹脂基板２９は、接着成分を有するプリプレグ２２を有している。
【００９６】
磁芯１は、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２（ａ），（ｂ）を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。
【００９７】
図１４は本発明の第８の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。
【００９８】
図１４を参照すると、本発明の第１４の実施の形態によるインダクタ２０は、一対の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂを積層した積層樹脂基板２１と、前記積層樹脂基板２１に挟み込まれて収容されたシート状の磁芯１と、前記積層樹脂基板２１及び磁芯１を貫通して設けられたビアホール２３ａ，２３ｂと、前記ビアホール２３ａ，２３ｂを介して形成されたコイル２４とを備えている。
【００９９】
第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂは、一面に銅箔を有する片面銅箔基板から形成され、この銅箔からパターンに形成された第１の表面導体４及び第２の表面導体５を夫々備えている。
【０１００】
第６及び第７の実施の形態で説明したように、第１及び第２の表面導体４，５の厚さは１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層して形成されている。
【０１０１】
コイル２４は第１のビアホール２３ａを貫通して設けられた第１のビア導体２と第２のビアホール２３ｂを貫通して設けられた第２のビア導体３と、第１及び第２のビア導体２，３の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体５とを有している。
【０１０２】
第１及び第２のビア導体２，３には、導電性ペースト又は銅線等の導電性材料を用いることができるが、銅線等の塑性変形可能な導電性材料を用いる場合には、第６の実施の形態のように、半田付けにて接合固定されているが、第１及び第５の実施の形態と同様に、それぞれの表面導体４，５，６（図示せず）に、それぞれのビア導体２，３の端部にプラグ部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを形成しても良いことは勿論である。
【０１０３】
また、積層樹脂基板２１は、第１及び第２の樹脂基板２１ａ，２１ｂの内側面に形成された接着成分を有する接着層３１を有している。
【０１０４】
磁芯１は、扁平金属粉末を平板に成形した成形体である。この扁平金属粉末は、その磁化容易軸が平板の面内に配向している。このような扁平粉末を面内に配向した場合、面内方向の透磁率が高くなるという利点を有する。また、本発明では、磁芯１を積層型基板に収容する際に、加圧成形を用いているこの加圧成形は、成形体に加圧力を与えても成形体の割れが無く、かつ磁気特性が変化しないため、基板への成形体封入が容易である。
【０１０５】
コイル２４に通電した場合に発生する磁束は、磁芯１の平板の面内で還流している。磁芯１は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化している。第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂの接着層３１からの接着成分は、磁芯１の空孔部に含浸している。
【０１０６】
ここで、磁芯１をなす成形体の空孔率は、５体積％以上２５体積％以下、好ましくは、好ましくは、５体積％以上２０％以下である。その理由は、磁性体は５体積％以上の気孔を有するため、弾力と適度な変形余地を兼ね備えている、５体積％以上の空孔を有し、樹脂基板の接着成分が当該気孔部に含浸されるようにしている、５％より小では接着成分が含浸しない。２５％より大では、金属成分比率を高め、金属充填率、強度が不足するからである。
【０１０７】
この成形体は、扁平金属粉末と前記扁平金属粉末とを結着するバインダとを含む。バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下、より好ましくは、１０体積％以上２０％以下である。その理由は、１０％より小では強度が不足するために好ましくなく、４５％より大では金属分の比率を下げ、耐加圧強度が不足するからである。
【０１０８】
また、金属材料ではあるが、粉末を絶縁体で結着させた構成であるため、周波数特性に優れ、フェライトと異なり脆性材料ではないため、加圧成形に耐える。
【０１０９】
また、扁平金属粉末の成形体に対する体積比は５５体積％以上であることが好ましい。その理由は、金属扁平粉の高密度成形体を得るには、成形体が５５体積％以上の軟磁性金属成分を含有するため、高い飽和磁束密度を有しながら、フェライト相当の高透磁率が得られる。成形体の金属分の体積率６５体積％以上に高めることがより好ましい。
【０１１０】
図１５は本発明の第９の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図である。図１５を参照すると、本発明の第９の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタ２０は、一対の第１の樹脂基板２１ａと、磁芯１を収容する収容部３１ａを有する第３の樹脂基板３１とを積層した積層樹脂基板３０と、前記積層樹脂基板３０に封入された磁芯１と、前記積層樹脂基板３０及び磁芯１を貫通して設けられたビアホール２３ａ，２３ｂと、前記ビアホール２３ａ，２３ｂを介して形成されたコイル２４とを備えている。
【０１１１】
第１の樹脂基板２１ａ、２１ｂは、内側面に接着層３１，３１を有する絶縁性の樹脂基板を有する。
【０１１２】
第３の樹脂基板３２は、スペーサとして機能し、表裏両面及び収容部３２ａの内側面には、接着層３１を有する。
【０１１３】
第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂの表面に銅箔もしくは銅板からなる第１及び第２の表面導体４，５が形成されている。第１及び第２の表面導体４，５の厚さは、第６乃至第８の実施の形態と同様に、１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層して形成されている。ここで、前述したように、表面導体４，５の厚さは、一枚あたりの厚さが１００μｍ以下の銅箔パターンを少なくとも２層以上用いて形成する。表皮深さδは、１ＭＨｚにおいて約７０μｍ、ＭＨｚにおいて約５０μｍであるため、１ＭＨｚ以上での交流電気抵抗低減の観点からは、コイル導体をなす銅箔の厚みは７０×２＝１４０μｍ以下であることが望ましい。しかしながら、同時にコイル導体のトータルの断面積はできるだけ大きくして直流電気抵抗を低減することが望ましいので、コイル導体をなす１００μｍ以下の銅箔パターンを２層以上用いることにより、トータルのコイル導体断面積を増大せしめる。
【０１１４】
コイル２４はビアホール２１ａを貫通して設けられたビア導体２と、ビア導体２，３の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体４，５とを有している。
【０１１５】
ビア導体２，３には、導電性ペースト又は銅線等の導電性材料を用いることができ、第１及び第２の表面導体との接合は、半田付けによって、接続固定されているが、銅線等の塑性変形可能な導電性材料を用いる場合には、第１及び第５の実施の形態と同様に、それぞれの表面導体４，５，６（図示せず）に、それぞれの第１及び第２のビア導体２，３の端部にプラグ部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを形成しても良いことは勿論である。
【０１１６】
また、積層樹脂基板３０の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂは、内側面に接着成分である接着層３１，３１を有し、第３の樹脂基板３２は、両面及び収容部の内側面３２ａに接着層を有している。
【０１１７】
磁性体よりなる磁芯１は、扁平金属粉末をシート状に成形し、複数枚重ね合わせて平板に成形した成形体である。この扁平金属粉末は、平板の面内に配向している。
【０１１８】
なお、本発明において、磁化容易軸を扁平粉末を面内に配向した場合、面内方向の透磁率が高くなるという利点を有する。
【０１１９】
また、磁芯１の作製に、加圧成形を用いることによって、成形体に加圧力を与えても成形体の割れが無く、かつ磁気特性が変化しないため、基板への成形体封入が容易であるという利点を有している。
【０１２０】
コイル２４に通電した際に発生する磁束は、磁芯１の平板の面内で還流している。磁芯１は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化している。接着成分は、磁芯１の空孔部に含浸している。
【０１２１】
ここで、磁芯１をなす成形体の空孔率は、接着層の接着成分が成形体に含浸して、基板と成形体を強固に一体化して、弾力と適度な変形余地を兼ね備えることができる５体積％以上であることが好ましく、一方、金属充填率、強度が不足しない２５体積％以下であることが、好ましい。なお、５％より小では接着成分が含浸しない。
【０１２２】
成形体は、扁平金属粉末と前記扁平金属粉末とを結着するバインダとを含む。バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上２０体積％以下がより好ましい。その理由は、１０％より小では強度が不足し、４５％より大では耐加圧強度が不足（金属分比率を高める）するからである。
【０１２３】
また、金属材料ではあるが、粉末を絶縁体で結着させた構成であるため、周波数特性に優れる。フェライトと異なり脆性材料ではないため、加圧成形に耐える。
【０１２４】
また、扁平金属粉末の成形体に対する体積比は５５体積％以上であることが好ましい。その理由は、成形体が５５体積％以上の軟磁性金属成分を含有するため、高い飽和磁束密度を有しながら、フェライト相当の高透磁率が得られる。さｒに、金属分の体積率６５体積％以上で、金属分比率を高めることができる。
【０１２５】
図１６（ａ）は本発明の第１０の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタを示す断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の積層基板内蔵型インダクタの斜視図である。
【０１２６】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を参照すると、第１０の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタ２０は、一対の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂと、磁性体よりなる磁芯１を収容する口字形状の収容部３２ａを有する第３の樹脂基板３２とを積層した積層樹脂基板３０と、前記積層樹脂基板３０に封入された口字形状の磁性体よりなる磁芯１と、前記積層樹脂基板３０の磁芯１の周囲を貫通して設けられた第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂと、前記第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂを介して形成された一次側コイル２４ａ，二次側コイル２４ｂとを備えている。
【０１２７】
第１の樹脂基板２１ａ、２１ｂは、内側面に接着層３１，３１を有する絶縁性の樹脂基板を有する。
【０１２８】
第３の樹脂基板３２は、スペーサとして機能し、両面及び収容部３２ａの内側面には、接着層３１を有する。
【０１２９】
第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂの表面に銅箔もしくは銅板からなる第１及び第２の表面導体４，５が形成され、口字形状の磁芯１の対向辺を夫々またぐように形成されている。
【０１３０】
第１及び第２の夫々の表面導体４，５の厚さは、第６乃至第９の実施の形態と同様に、１００μｍ以下の導体膜を二層以上積層して形成されている。ここで、前述したように、表面導体の厚さは、一枚あたりの厚さが１００μｍ以下の銅箔パターンを少なくとも２層以上用いて表面導体を形成する、表皮深さδは、１ＭＨｚにおいて約７０μｍ、ＭＨｚにおいて約５０μｍであるため、１ＭＨｚ以上での交流電気抵抗低減の観点からは、コイル導体をなす銅箔の厚みは７０×２＝１４０μｍ以下であることが望ましい。しかしながら、同時にコイル導体のトータルの断面積はできるだけ大きくして直流電気抵抗を低減することが望ましいので、コイル導体をなす１００μｍ以下の銅箔パターンを２層以上用いることにより、トータルのコイル導体断面積を増大せしめる。
【０１３１】
一次側コイル２４ａ及び二次側コイル２４ｂが正面側及び後側に並列して形成されている。
【０１３２】
一次側コイル２４ａは、手前側及びすぐ後ろ側に列をなして形成された第１及び第２のビアホール２３ａ，２３ｂを貫通して設けられた第１及び第２のビア導体２，３と、第１及び第２のビア導体２，３の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体４及び５とを有している。
【０１３３】
第１及び第２のビア導体２，３には、導電性ペースト又は銅線等の導電性材料を用いることができるが、第１０の実施の形態においては、第１及び第２のビア導体２，３を銅線を用いており、第１乃至第４の表面導体４．５．２６．２７との接合は、ビアホール内にあらかじめ設けられた半田膜を用いた半田付けによるが、第１及び第２のビア導体２，３を銅線等の塑性変形可能な導電性材料を用いる場合には、第１乃至第５の実施の形態と同様に、それぞれの表面導体２６，２７に、それぞれのビア導体２，３の端部にプラグ部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを形成しても良いことは勿論である。
【０１３４】
二次側コイル２４ｂは、一次側コイル２４ａと同様に、後側と、後ろ側より手前に列をなして形成されたビアホール２３ａ，２３ｂを貫通して設けられたビア導体２と、ビア導体２の端部にそれぞれ接続された第１及び第２の表面導体４及び５と、第１及び第２の表面導体（端子部材）６，６を有している。
【０１３５】
また、積層樹脂基板３０の第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂは、内側面に接着成分である接着層３１，３１を有し、第３の樹脂基板３２は、表裏をなす両面及び収容部３２の内側面に接着層３１を有しているが、第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂの内側面に形成されていれば、接着層３１は有しなくても良い。
【０１３６】
磁性体よりなる磁芯１は、扁平金属粉末をシート状に成形し、このシートを複数枚重ね合わせて平板に加圧成形した成形体である。この扁平金属粉末は、平板の面内に配向している。
【０１３７】
なお、本発明において、磁化容易軸を扁平粉末を面内に配向した場合、面内方向の透磁率が高くなるという利点を有する。
【０１３８】
また、磁芯１の作製に、加圧成形を用いることによって、成形体に加圧力を与えても成形体の割れが無く、かつ磁気特性が変化しないため、基板への成形体封入が容易であるという利点を有している。
【０１３９】
一次側コイル２４ａ及び二次側コイル２４ｂに通電した際に発生する磁束は、平板の面内で還流している。磁芯１は、前記積層樹脂基板と共に加圧力を受けて当該積層樹脂基板と一体化している。接着成分は、磁芯１の空孔部に含浸している。
【０１４０】
ここで、磁芯１をなす成形体の空孔率は、接着層の接着成分が成形体に含浸して、基板と成形体を強固に一体化して、弾力と適度な変形余地を兼ね備えることができる５体積％以上であることが好ましく、一方、金属充填率、強度が不足しない２５体積％以下であることが、好ましい。なお、５％より小では接着成分が含浸しない。ここで、成形体は、扁平金属粉末と前記扁平金属粉末とを結着するバインダとを含む。バインダ成分の体積率は、１０体積％以上４５体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上２０体積％以下がより好ましい。その理由は、１０％より小では強度が不足し、４５％より大では耐加圧強度が不足（金属分比率を高める）するからである。
【０１４１】
また、金属材料ではあるが、粉末を絶縁体で結着させた構成であるため、周波数特性に優れる。フェライトと異なり脆性材料ではないため、加圧成形に耐える。
【０１４２】
また、扁平金属粉末の成形体に対する体積比は５５体積％以上であることが好ましく、さらに、体積率を６５体積％以上として、金属分比率をより高めることが、より好ましい。その理由は、成形体が５５体積％以上の軟磁性金属成分を含有するため、高い飽和磁束密度を有しながら、フェライト相当の高透磁率が得られる。さらに、金属分の体積率６５体積％以上で、金属分比率を高めることができる。
【０１４３】
以上説明したように、本発明の第６乃至第１０の実施の形態によれば、扁平形状を有する軟磁性金属粉末の成形体よりなる磁芯を、積層樹脂基板の内部に、積層樹脂基板と一体化させて加圧封入するとともに、成形体を、体積分率で表した空孔率が５％以上３０％以下であり、金属粉末を結合せしめるバインダ成分が１０％以上４０％以下であり、軟磁性金属粉末成分が５５％以上８５％以下とせしめることにより、積層樹脂基板との一体成形において、前記成形体は破壊されることなく樹脂基板と一体化するとともに、高い透磁率と飽和磁束密度を具有し、その結果、磁芯１が積層樹脂基板に封入されてなる、大きなインダクタンスを有するコイルを得ることができる。
【０１４４】
また、本発明の第６乃至第１０の実施の形態では、樹脂基板に内蔵する磁芯の周囲に、空隙を設ける必要が無く、かつ、積層樹脂基板を積層する成形圧力が、封入される磁芯にも直接働く構成としているため、樹脂基板に内蔵する磁芯の体積を大きくできるとともに、信頼性が向上する。
【０１４５】
また、本発明の第６乃至第１０の実施の形態においては、磁性体からなる磁芯１は５体積％以上の気孔を有するため、弾力と適度な変形余地を兼ね備えているため、加圧によって割れることが無い。また、５体積％以上の空孔を有し、樹脂基板の接着成分が当該気孔部に含浸されるようにしているため、樹脂基板と磁芯１を接合して一体化することができる。
【０１４６】
また、本発明においては、磁芯１として、扁平金属粉末が積層基板内蔵型インダクタがなす平面内に配向され成形された磁芯材料を用い、５５体積％以上金属粉末が充填されている５５体積％以上の金属成分を含有しているため、ＮｉＺｎフェライトの二倍以上の重畳特性を有するとともに、高い比透磁率を有する金属薄帯金属薄帯等と異なり、周波数特性に優れるＮｉＺｎフェライトと同等の高周波特性を有する。
【０１４７】
さらに、本発明の第６乃至第１０の実施の形態によれば、両面銅箔基板、乃至は、複数層の片面銅箔基板上に形成された導体パターンを用いてコイルを形成しているため、コイル導体の断面積を稼ぐと同時に、表皮効果による交流電気抵抗の増大を低減できる。
【０１４８】
また、本発明の第６乃至第１０の実施の形態に積層基板内蔵型インダクタを製造するに際し、快削性を有する磁芯を基板に封入後、ビア加工を施して、樹脂基板に内蔵された磁芯を貫通するコイルの電流経路を形成できる。また、基板に磁芯を内蔵した後にビア加工を施すので、ビア加工による磁性体のひびカケ発生が防がれる。
【０１４９】
なお、本発明の実施の形態による積層基板内蔵型インダクタは、トランス型結合タイプ、カップルＬ型結合タイプ、スリット、ギャップありタイプのインダクタンス素子に提供できることは勿論である
【実施例】
【０１５０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【０１５１】
（実施例１）
Ｉ．まず、本発明の実施例及び比較例に係るシート状インダクタの作成について説明する。
【０１５２】
図８（ａ），（ｂ）は本発明の実施例１によるシート状インダクタを示す斜視図及び平面図である。
【０１５３】
軟磁性金属の原料粉末として、平均粒径Ｄ５０として５５μｍを有するＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）のガスアトマイズ粉末を用いた。粉末形状を扁平化するために、ボールミルを用いて、前記原料粉末に８時間の鍛造加工を施し、さらに、窒素雰囲気中で７００℃、３時間の熱処理を加え、扁平形状を有する金属粉末であるセンダスト粉末を作製した。作製した扁平金属粉末の平均長径（Ｄａ）は６０μｍであり、平均最大厚さ（ｔａ）は３μｍであり、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ）は２０である。上記扁平金属粉末を、増粘剤、及び熱硬化性バインダ成分と混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。また、増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチル系シリコーンレジンを使用した。
【０１５４】
上記ダイスロット法によって、上記スラリーをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗布した。その後、６０℃の温度下で１時間乾燥して溶媒を除去し、これによりシート状の予備成型体を得た。このとき磁場をかけなくても、扁平状金属粉末は、予備成型体の面内に配向される。
【０１５５】
上記の予備成型体を、抜型を用いて、横１５ｍｍ縦１０ｍｍの長方形にカットした。カットした４枚の予備成型体を積層して金型中に封入した。封入した予備成型体に、１５０℃、２０ｋｇ／平方センチメートルの成型圧力にて１時間の加圧成型を施した。
【０１５６】
成型歪を取り除くために、シート状インダクタを窒素雰囲気中にて、３５０単位、一時間の条件で加熱処理して、シート状インダクタを作製した。
【０１５７】
図８（ａ）に示すように、加圧成型後、厚さ（Ｔ）が０．９ｍｍ、幅（Ｗ）が１５ｍｍ、長さ（Ｌ）１１ｍｍの成型体（磁芯１）が得られた。
【０１５８】
その後、図８（ｂ）に示すように、当該成型体１の所定の位置に、ドリル切削にて直径０．８ミリのビアホール１ａ，１ｂを設けた。さらにこの成型体１０を、窒素雰囲気中で６００℃、１時間の条件で熱処理し、磁芯１を作成した。当該磁芯１は、その体積抵抗率として１０ｋΩ・ｃｍ以上の値を有している。また、当該磁芯１の密度は４．９ｇ／ｃｃであり、この密度から求めた金属成分の体積充填率は、約６７％である。
【０１５９】
図８（ａ）に示すように、直径０．８ミリ、長さ１．８ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅線を作成し、ビアホールに挿入する第１及び第２のビア導体２，３として用いた。また、幅２ミリ、厚さ０．３ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅板を、所定の長さを有するように切断し、かつ、図８（ｂ）に示す位置にドリル切削にて直径０．８ミリの穴を開け、第１及び第２のビア導体２，３と接合するためのプラグ穴４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂになるようにして、第１及び第２の表面導体４，５として用いた。
【０１６０】
前記のようにして得られた各々の磁芯１に、第１及び第２のビア導体２，３を挿入し、また、所定位置に第１及び第２の表面導体４，５を配置した上で、ステンレス製の板にはさみ、１５ｋｇｆの加圧を施して第１及び第２のビア導体２，３と第１及び第２の表面導体４，５を接合した。第１及び第２のビア導体２，３と第１及び第２の表面導体４，５の接合部において、第１及び第２のビア導体の両端２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは加圧力により変形し、初期の直径０．８ミリよりも大きくなっていることを確認した。また、表面導体が、磁芯１の２平面よりも内側に埋没されていることが確認された。さらに、当該組み立て済みのシート状インダクタ１０ｄを、窒素雰囲気にて６５０℃、１時間の条件で熱処理して、第１及び第２のビア導体２，３のプラグ部と第１及び第２の表面導体４，５のプラグ穴との接合部において、拡散接合を生じせしめ、プラグ部とプラグ穴との接合部における電気抵抗を低下させた。
【０１６１】
（比較例１〜３）
比較例に係るシート状インダクタの作製について説明する。
【０１６２】
市販のＮｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体に切断加工および厚み方向の研磨を施し、図８（ａ）に示すものと同様な形状の、横１５ミリ、縦１０ミリ、厚さ０．９ミリの板状のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を作成した。ＮｉＺｎ系フェライト焼結体の透磁率は、１ＭＨｚにおける比透磁率の実数成分として２００、２６０、５５０を有する３種類の材料を用いた。各々の焼結体の所定の位置に、超音波加工により、直径０．８ミリのビアホールを設け、比較例２，３、及び４の磁芯を作成した。当該磁芯は、その体積抵抗率として１０ｋΩ・ｃｍ以上の値を有している。
【０１６３】
図８（ａ）に示すように、直径０．８ミリ、長さ１．８ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅線を作成し、ビアホールに挿入するビア導体２，３として用いた。また、幅２ミリ、厚さ０．３ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅板を、所定の長さを有するように切断し、かつ、図８（ｂ）に示す位置にドリル切削にて直径０．８ミリの穴を開け、第１及び第２のビア導体２，３と接合するためのプラグ穴４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂになるようにして、第１及び第２の表面導体４，５として用いた。
【０１６４】
前記のようにして得られた各々の磁芯に、第１及び第２のビア導体を挿入し、また、所定位置に第１及び第２の表面導体４，５を配置した上で、ステンレス製の板にはさみ、１５ｋｇｆの加圧を施してビア導体と表面導体を接合した。ビア導体と表面導体の接合部において、ビア導体は加圧力により変形し、初期の直径０．８ミリよりも大きくなっていることを確認した。さらに、当該組み立て済みのシート状インダクタを、窒素雰囲気にて６５０℃、１時間の条件で熱処理して、ビア導体と表面導体の接合部において、拡散接合を生じせしめ、接合部における電気抵抗を低下させた。
【０１６５】
ＩＩ．次に、本発明の実施例及び比較例に係るシート状インダクタの諸特性の評価について説明する。
【０１６６】
以上のようにして得られた実施例１、実施例２、比較例のシート状インダクタについて、１ＭＨｚのインダクタンスを測定した結果を図９に、インダクタンスの周波数依存性を測定した結果を図１０に、作成時の破損発生率および特性評価結果のまとめを表１にそれぞれ示す。１ＭＨｚにおけるインダクタンスの測定にはヒューレットパッカード社（現アジレントテクノロジー社）のＬＣＲメーターＨＰ４２８４Ａを用いた。また、インダクタンスの周波数特性の測定には、アジレントテクノロジー社のインピーダンスアナライザー４２９４Ａを用いた。
【０１６７】
図９に示す通り、本発明にあたる実施例１のシート状インダクタで、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトインダクタと同等レベルのインダクタンスを有しており、また、１ＭＨｚ以上まで渦電流損失などによるインダクタンスの低下が生じていない。さらに、良好な高周波特性を有することを特徴とするＮｉ−Ｚｎ系フェライトを磁芯として用いた比較例２ないし４と同等以上の高周波まで高いインダクタンスを有していることが確認される。この事実は同時に、ビア導体と表面導体で形成されたコイル部分と、実施例１の磁芯が相互に密着した状態で高温熱処理を行っても、コイルのショートが生じていないことを示している。
【０１６８】
また図１０および表１に示すとおり、本発明にあたる実施例１のシート状インダクタでは、比較例２ないし４のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を用いたインダクタと比較して、バイアス電流を大きくしたときのインダクタンスが顕著に優れていることが分かる。具体的には、例えばバイアス電流を５Ａとしたときのインダクタンスの値は、比較例２ないし４のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を用いたインダクタと比較して、概ね２倍程度のインダクタンスを有している。これは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトと比較して高い飽和磁束密度を有する金属粉末を磁芯材料として用いているためであり、本発明の実施例１の構成を有するシート状インダクタは、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくい、大電流通電に適したインダクタであることが分かる。
【０１６９】
【表１】
2013243330.tif 000004
【０１７０】
以上、本発明の実施例１について説明したが、増粘剤ないし成型用バインダとして用いたポリアクリル酸エステル、メチル系シリコーンレジン等の有機結合材の種類もしくは添加量については、成型の対象となる金属粉末の性状に応じて適宜選択、加減されるべきものである。特に、おおむね粉末の比表面積に比例して成型用のバインダ添加量を加減すれば、上記実施例と同様の好適な結果が得られることはいうまでもない。
【０１７１】
また、コイルの構成要素として、絶縁皮膜を有しない導体を用いたが、適切な部位に絶縁皮膜を有する導体を用いてもよい。また、加圧力による導体の接合に際しては、同時にヒュージングや電流パルスの通電を行い、接合の促進を行ってもよい。また、熱処理による接合部位の拡散接合の実施は必須ではないが、必要に応じ、接合部に金属粉ナノ粒子を介在させることにより、拡散接合の促進を行ってもよい。
【０１７２】
以上の説明は、本発明の実施の形態に係るシート状インダクタの効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成や使用される軟磁性金属粉末の材種は、上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【０１７３】
（実施例２）
Ｉ．樹脂基板に内蔵する磁芯の耐加圧強度試験、並びに、樹脂基板との接合試験用の実施について説明する。
【０１７４】
軟磁性金属の原料粉末として、平均粒径Ｄ５０として３３μｍを有するＦｅ−３．５Ｓｉ−２Ｃｒ合金の水アトマイズ粉末を用いた。粉末形状を扁平化するために、ボールミルを用いて、前記原料粉末に８時間の鍛造加工を施し、さらに、窒素雰囲気中で５００℃、３時間の熱処理を加え、扁平形状を有するＦｅ−３．５Ｓｉ−２Ｃｒ粉末を得た。当該扁平金属粉末に対し、溶媒としてエタノール、増粘剤としてポリアクリル酸エステル、熱硬化性バインダ成分として、メチルフェニル系シリコーンレジンを混合してスラリーを作製し、ダイスロット法によりＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上にスラリーを塗布した後、６０℃で１時間乾燥して溶媒を除去し、予備成形体を得た。この際、前記扁平金属粉末１００グラムに対するメチル系シリコーンレジンの添加量を、２重量％から２０重量％の間の所定の水準に設定した。
【０１７５】
前記予備成形体を、抜型を用いて、横１００ミリ、縦１００ミリの正方形にカットし、得られた個片を、所定枚数積層して金型中に封入し、１５０℃、２ＭＰａの成形圧力にて１時間の加圧成形を施した。さらにこの成形体１を、窒素雰囲気中で５５０℃、１時間の条件で熱処理して、耐加圧強度試験用のテストピースを各バインダ添加量水準あたり３枚作成した。当該テストピースの厚さは、０．３ミリである。
【０１７６】
当該テストピースの成形密度を、アルキメデス法により測定した。ここで、アルキメデス法により測定した、扁平化したＦｅ−３．５Ｓｉ−２Ｃｒ合金のみの真密度は７．６ｇ／ｃｃであり、メチルフェニル系シリコーンレジンの硬化後の真密度は、１．３ｇ／ｃｃである。また、メチルフェニル系シリコーンレジンは、窒素雰囲気中５５０℃１時間の熱処理条件で、２０重量％の加熱減量を示す。増粘剤成分については、前記熱処理によってほぼ完全に熱分解し、磁芯中には残存しない。これらの数値から、熱処理済みの扁平金属粉末の成形体について、金属成分の体積充填率と、メチルフェニル系シリコーンレジン、すなわち、バインダの硬化後成分の体積充填率と、気孔率を計算した。
【０１７７】
また、前記テストピースを、鏡面研磨を施し厚み６ミリを有する二枚ステンレス板にはさみ、油圧プレス機を用いて１５ＭＰａの加圧を施し、割れや剥離の発生有無を確認して耐加圧強度の試験を実施した。
【０１７８】
また、前記の耐加圧強度試験用のテストピースと同様に作成して得られた横１００ミリ、縦１００ミリ、厚み０．３ミリを有する熱処理済みの成形体を、横１００ミリ、縦１００ミリ、厚さ０．３ミリのプリプレグ２枚の間に配置し、１８０℃、３ＭＰａ、１時間の条件で加圧接着した。さらに、このようにして得られた、扁平金属粉末の成形体と、加熱硬化されたプリプレグの積層体を、ダイシングソーを用いて、横１５ミリ、縦１５ミリ、厚み０．９ミリの個片に切断し、計３６個の個片を得た。いずれの個片も、周囲４辺はダイシングソーによる切断面となるようにした。当該個片を、３５０度に加熱したホットプレートで１分間加熱し、扁平金属粉末の成形体と、プリプレグ層の間の剥離により、両者が分離する現象が発生したテストピースの個数を数え、樹脂基板との接合状態を評価する指標として採用した。
【０１７９】
以上の評価結果をまとめて表２に示す。耐加圧強度試験において、バインダ成分の体積率が７体積％、気孔率が３３体積％の場合には、成形体の強度不足のため、耐加圧強度試験で割れが発生し、かつ、樹脂基板との接合体を切断した個片の扁平金属粉成形体部分において剥離が発生した。次に、バインダ成分の体積充填率が９．５体積％以上で４６．５体積％以下であってかつ、気孔率が４体積％以上で２５．５％以下の場合には、耐加圧強度試験において割れが発生しないと同時に、樹脂基板積層体の切断個片における剥離も発生していない。これは、バインダ成分の量が適切であって成形体が十分な強度を有していると共に、適度な気孔率を有しているため、プリプレグの接着成分が成形体の気孔部に含浸して互いに一体化し、成形体とプリプレグの層間強度が高く保たれているためと考えられる。次に、気孔率が２．５体積％以下の場合には、樹脂基板積層体の切断個片における剥離が発生した。これは、成形体の気孔率が低すぎるため、プリプレグの接着成分が成形体の気孔部に十分含浸しておらず、成形体とプリプレグの層間強度が不足していることに対応する。次に、バインダ成分が５３体積％以上の場合には、耐加圧強度試験において割れが発生した。これは、成形体の空孔率が低すぎるため、成形体の弾力が低下し、加圧力が緩衝されない効果と、成形体の強度を保持するためのフィラーとしても作用する金属成分の体積充填率が低すぎるため、成形体の強度が保持されない効果が相乗的に作用したためである。
【０１８０】
全体として、バインダ成分の体積充填率が９．５％以上５０％以下、気孔率が４％以上２５．５％以下となるように組織を制御した場合に、耐加圧強度試験において成形体の割れが発生せず、かつ、樹脂基板積層体の切断個片において剥離が発生しない良好な結果が得られる。
【０１８１】
【表２】
2013243330.tif 000005
【０１８２】
ＩＩ．実施例１のシート状インダクタの磁芯の作製について説明する。
【０１８３】
軟磁性金属の原料粉末として、平均粒径Ｄ５０として５５μｍを有するＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）のガスアトマイズ粉末を用いた。粉末形状を扁平化するために、ボールミルを用いて、前記原料粉末に８時間の鍛造加工を施し、さらに、窒素雰囲気中で７００℃、３時間の熱処理を加え、扁平形状を有するセンダスト粉末を得た。作製した扁平金属粉末の平均長径（Ｄａ）は６０μｍであり、平均最大厚さ（ｔａ）は３μｍであり、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ）は２０である。扁平金属粉末のアスペクト比は、圧縮した金属粉末に樹脂を含浸して硬化させ、当該硬化体を研磨して、走査電子顕微鏡にて研磨面上にある扁平金属粉末の形状を観察することによって求めた。詳しくは、３０個の扁平金属粉末について、長径（Ｄ）と、最も厚い部位の厚さ（ｔ）を測定し、アスペクト比（Ｄ／ｔ）の平均値を計算した。
【０１８４】
当該センダスト粉末に対し、溶媒としてエタノール、増粘剤としてポリアクリル酸エステル、熱硬化性バインダ成分としてメチル系シリコーンレジンを混合してスラリーを作製し、ダイスロット法によりＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上にスラリーを塗布した後、６０℃で１時間乾燥して溶媒を除去し、予備成形体を得た。
【０１８５】
前記予備成形体を、抜型を用いて、横１５ミリ、縦１０ミリの長方形にカットし、得られた個片を、所定枚数積層して金型中に封入し、１５０℃、２ＭＰａの成形圧力にて１時間の加圧成形を施した。加圧成形後の成形体の厚さは、０．９ミリである。
【０１８６】
実施例１と同様の磁芯１を作成するため、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、成形体１の所定の位置に、ドリル切削にて直径０．８ミリのビアホールを設けた。さらにこの成形体１を、窒素雰囲気中で６５０℃、１時間の条件で熱処理し、実施例１の磁芯１を作成した。当該磁芯１は、その体積抵抗率として１０ｋΩ・ｃｍ以上の値を有している。また、当該磁芯の密度は４．９ｇ／ｃｃであり、この密度から求めた金属成分の体積充填率は、約６７％、メチル系シリコーンレジンの硬化後成分の体積充填率は、約１８％、気孔率は、約１５％である。増粘剤成分については、前記熱処理によってほぼ完全に熱分解し、磁芯中には残存しない。
【０１８７】
ＩＩＩ．次に、比較例５，６，７のシート状インダクタの磁芯の作製について説明する。
【０１８８】
市販のＮｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体に切断加工および厚み方向の研磨を施し、横１５ミリ、縦１０ミリ、厚さ０．９ミリの板状のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を作成した。ＮｉＺｎ系フェライト焼結体の透磁率は、１ＭＨｚにおける比透磁率の実数成分として２００、２６０、５５０を有する３種類の材料を用いた。各々の焼結体の所定の位置に、超音波加工により、直径０．８ミリのビアホールを設け、比較例２および３および４の磁芯を作成した。当該磁芯は、その体積抵抗率として１０ｋΩ・ｃｍ以上の値を有している。
【０１８９】
ＩＶ．  コイル形成用導体部品の作成について説明する。
【０１９０】
直径０．８ミリ、長さ１．８ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅線を作成し、ビアホールに挿入するビア導体として用いた。また、幅２ミリ、厚さ０．３ミリを有する、絶縁皮膜を有しない銅板を、所定の長さを有するように切断し、かつ、所定の位置にドリル切削にて直径０．８ミリの穴を開け、ビア導体と接合するためのプラグ部分になるようにして、表面導体として用いた。
【０１９１】
さらに、実施例１、および、比較例５，６，７のインダクタの作製について説明する。
【０１９２】
前記のようにして得られた各々の磁芯に、ビア導体を挿入し、また、所定位置に表面導体を配置した上で、ステンレス製の板にはさみ、１５ｋｇｆの加圧を施してビア導体と表面導体を接合した。得られたインダクタンス素子の構成の概略図は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示したものと同様である。
【０１９３】
Ｖ．次に実施例２の積層基板内蔵型インダクタの作製について説明する。
【０１９４】
図１７及び１８に示すように、本発明の実施例２に係る、基板に磁芯が内蔵されたインダクタを作製するため、実施例１と同じくして得られる予備成形体を、抜型を用いて、横１５ミリ、縦１０ミリの長方形にカットし、得られた個片を、所定枚数積層して金型中に封入し、１５０℃、２ＭＰａの成形圧力にて１時間の加圧成形を施した。加圧成形後の成形体１の厚さｔ１は、０．９ミリである。前記成形体１を、窒素雰囲気中で６５０℃、１時間の条件で熱処理して磁性体（磁芯）１を作製した。この磁芯１を、図１７及び図１８に示す構成のように、横１５ミリ、縦１０ミリ、穴をあけた厚み０．３ミリのプリプレグを３枚積み重ねた中央部に配置し、その上下に、コイル導体の一部をなす導体パターンを形成した厚み０．５ミリの片面銅箔基板を第１の樹脂基板２１ａ，２１ｂとして、配置し、３ＭＰａ、１８０℃、１時間の条件で加圧積層した。この加圧積層体の図１８に対応する所定の位置に、ドリル切削にて直径０．８ミリのビアホール２３ａ，２３ｂを設けた。当該ビアホールに、直径０．８ミリの銅線をビア導体２，３として挿入した。当該銅線と、前記片面銅箔基板上に形成された導体パターンを、半田付けによって接合し、図１７及び１８に示すインダクタと同様な形状の積層樹脂基板に磁性体が内蔵されたインダクタを作成した。
【０１９５】
以上のようにして得られた、実施例１，比較例５，６，７、及び実施例２のインダクタについて、インダクタンスの周波数特性を測定した結果を図１９、１ＭＨｚにおけるインダクタンスのバイアス電流依存性を測定した結果を図２０に示す。１ＭＨｚにおけるインダクタンスの測定にはヒューレットパッカード社（現アジレントテクノロジー社）のＬＣＲメーターＨＰ４２８４Ａを用いた。また、インダクタンスの周波数特性の測定には、アジレントテクノロジー社のインピーダンスアナライザー４２９４Ａを用いた。
【０１９６】
図１９に示す通り、本発明の実施例１，２のインダクタは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトインダクタンス素子と同等レベルのインダクタンスを有しており、また、１ＭＨｚ以上まで渦電流損失などによるインダクタンスの低下が生じていない。すなわち、実施例１及び２のインダクタンス素子は、良好な高周波特性を有するＮｉ−Ｚｎ系フェライトを磁芯として用いた比較例５乃至７に係るインダクタと同等以上の高周波まで高いインダクタンスを有していることが確認される。
【０１９７】
また、図２０に示すとおり、本発明の実施例１，２に係るインダクタは、比較例５ないし７のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を用いたインダクタンス素子と比較して、バイアス電流を大きくしたときのインダクタンスが顕著に優れていることが分かる。具体的には、例えばバイアス電流を５Ａとしたときのインダクタンスの値は、比較例５ないし７のＮｉ−Ｚｎ系フェライト磁芯を用いたインダクタンス素子と比較して、概ね２倍程度のインダクタンスを有している。これは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトと比較して高い飽和磁束密度を有する金属粉末を、実施例１，２の磁芯材料として用いているためであり、本発明の構成を有するインダクタンス素子は、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくい、大電流通電に適したインダクタとなっていることが分かる。
【０１９８】
さらに、図１９，図２０に示す通り、樹脂基板に磁芯が内蔵されてなる実施例２のインダクタンス素子の特性は、実施例１として示した、当該磁芯を樹脂基板に内蔵せずに作成したインダクタンス素子の特性とほとんど一致している。すなわち、本発明の実施例１の磁芯１の構成とすれば、磁芯１の基板内封入に際する加圧力によって磁芯が損傷する懸念がないことに留まらず、磁芯１が有する優れた磁気特性が、磁芯の基板内封入後も変わらずに維持されるという利点も有していることが分かる。
【０１９９】
以上の説明は、本発明の実施の形態に係る、積層樹脂基板内蔵型インダクタの効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成や使用される軟磁性金属粉末の材種は、上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
以上の説明の通り、本発明に係るシート状インダクタおよびその製造方法は、小型電子機器の電源回路に搭載されるインダクタとその製造方法に適用される。
【０２０１】
また、本発明の積層基板内蔵型インダクタは、ノイズフィルタ、アンテナ等に用いることができる。
【符号の説明】
【０２０２】
１    磁芯
１ａ，２３ａ，２８ａ    第１のビアホール
１ｂ，２３ｂ，２８ｂ    第２のビアホール
２  第１のビア導体
２ａ    一端（プラグ部）
３  第２のビア導体
３ａ    一端（プラグ部）
３ｂ    他端（プラグ部）
４  第１の（基板）表面導体
４ａ，５ａ    第１のプラグ穴
４ｂ，５ｂ    第２のプラグ穴
５  第２の（基板）表面導体
６  第２の（基板）表面導体（端子部材）
６ａ    プラグ穴
７    リード線
８    コイル
９    ギャップ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，２０    シート状インダクタ
１１    １次側コイル
１２    ２次側コイル
１４    第１の（端子接続用）表面導体
１４ａ    側面電極
１５    第２の（端子接続用）表面導体
１５ａ    側面電極
２１，２９，３０    積層基板
２１ａ，２１ｂ    第１の樹脂基板
２１ｃ    空気抜き用の穴
２２  プリプレグ
２４    コイル
２４ａ    一次側コイル
２４ｂ    二次側コイル
２５ａ，２５ｂ    第２の樹脂基板
２６    第３の（基板）表面導体
２７    第４の（基板）表面導体
３１    接着層
３２ａ    収容部
３２    第３の樹脂基板
【図１】
2013243330.tif 000006
【図２】
2013243330.tif 000007
【図３】
2013243330.tif 000008
【図４】
2013243330.tif 000009
【図５】
2013243330.tif 000010
【図６】
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【図７】
2013243330.tif 000012
【図８】
2013243330.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2013243330.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013243330.tif 000018
【図１４】
2013243330.tif 000019
【図１５】
2013243330.tif 000020
【図１６】
2013243330.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
2013243330.tif 000023
【図１９】
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【図２０】
2013243330.tif 000025