JP2006013117A - Inductor structure - Google Patents
Inductor structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006013117A JP2006013117A JP2004187633A JP2004187633A JP2006013117A JP 2006013117 A JP2006013117 A JP 2006013117A JP 2004187633 A JP2004187633 A JP 2004187633A JP 2004187633 A JP2004187633 A JP 2004187633A JP 2006013117 A JP2006013117 A JP 2006013117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inductor
- inductor structure
- multilayer substrate
- conductor
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
【課題】 小形であり、構成が単純であり、製造が容易であり、既存の製造設備をそのまま利用することができ、しかも製造コストも低く押えられたインダクタ構造体を提供すること。
【解決手段】 少なくとも1個のインダクタが内部に埋め込まれた基板を含むインダクタ構造体において、前記基板が、複数の基層の積層体からなる多層基板であり、前記基層及び(又は)多層基板を貫通してインダクタが形成されており、その際、前記インダクタが、前記基層及び(又は)多層基板を貫通して形成されたスルーホールの内壁に形成された導体層を選択的に除去して形成されたコイル状導体パターンからなるように、構成する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inductor structure which is small, has a simple structure, is easy to manufacture, can use an existing manufacturing facility as it is, and is suppressed at a low manufacturing cost.
In an inductor structure including a substrate in which at least one inductor is embedded, the substrate is a multilayer substrate composed of a laminate of a plurality of base layers, and penetrates the base layer and / or the multilayer substrate. In this case, the inductor is formed by selectively removing a conductor layer formed on an inner wall of a through hole formed through the base layer and / or the multilayer substrate. It comprises so that it may consist of a coil-shaped conductor pattern.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、インダクタに関し、さらに詳しく述べると、少なくとも1個のインダクタが内部に埋め込まれた基板を含むインダクタ構造体に関する。本発明のインダクタ構造体は、小形であり、製造が容易であり、設計変更の自由度も大きいので、多層配線基板や、半導体装置、変圧器(トランス)等の各種のデバイスの製造に有利に利用することができる。 The present invention relates to an inductor, and more particularly to an inductor structure including a substrate having at least one inductor embedded therein. The inductor structure of the present invention is small in size, easy to manufacture, and has a high degree of freedom in design change. Therefore, it is advantageous for manufacturing various devices such as multilayer wiring boards, semiconductor devices, and transformers (transformers). Can be used.
現在、周知の通り、多種多様な半導体装置があり、また、半導体装置の完成に必要な素子などをプリント基板等の基板に実装する方法にもいろいろな方法がある。ここで、プリント基板等は近年小型化されており、半導体装置を製造する場合あるいは半導体装置等を実装する場合には、半導体素子(例えば、ICチップ、LSIチップ等)などの能動素子あるいは例えばキャパシタ、レジスタ、インダクタ等の受動素子をプリント基板の上にいかに効率よく配置するかということ、換言すると、基板スペースをいかに有効に利用するかということが重要である。典型的には、プリント基板を多層基板とし、その内部に受動素子であるキャパシタ、レジスタ、インダクタなどを埋め込む実装技術が採用されている。 At present, as is well known, there are a wide variety of semiconductor devices, and there are various methods for mounting elements necessary for completion of the semiconductor device on a substrate such as a printed circuit board. Here, printed circuit boards and the like have been downsized in recent years, and when manufacturing a semiconductor device or mounting a semiconductor device or the like, an active element such as a semiconductor element (for example, an IC chip, an LSI chip, etc.) or a capacitor, for example, It is important how to efficiently arrange passive elements such as resistors and inductors on the printed circuit board, in other words, how to effectively use the board space. Typically, a mounting technique is employed in which a printed circuit board is a multilayer board, and capacitors, resistors, inductors, and the like, which are passive elements, are embedded therein.
例えば、パターンコイルを備えたビルドアップ多層基板が公知である(特許文献1)。図14に示すように、このビルドアップ多層基板101の場合、その各層101a、101b及び101cの表面に、C字形のコイル用パターン102a〜102dを形成し、ビルドアップバイア103a〜103cによりコイル用パターン102a〜102dを接続し、全体としてらせん状のコイルを形成し、よって、基板パターン内において所望のリアクタンス値を得ることができる。しかし、このビルドアップ多層基板の場合、各層の形成においてコイル用パターンを形成し、さらにビルドアップバイアによりコイル用パターンどうしを接続しなければならないので、正確にパターンの位置合わせを行うことが難しく、製造工程も非常に煩雑である。また、多層基板にインダクタを形成する場合、得られるインダクタンスはその多層基板の各層の積層数に依存するので、基板を多層化すればするほど製造コストも増加することとなる。
For example, a build-up multilayer substrate provided with a pattern coil is known (Patent Document 1). As shown in FIG. 14, in the case of this build-
従来の方法ではプリント基板の表面にコイル構造を形成していたものを、基板の内部(貫通孔)に形成することで、プリント基板を小型化することも提案されている(特許文献2)。このコイル構造は、図15に示す、貫通孔201aを有する絶縁基板201の表裏両面にそれぞれ配線パターン203及び202が形成されている。また、貫通孔201aの内壁には、らせん状のねじ状部201bが形成され、その頂部には、導電膜からなるらせん状のコイル204が形成されている。また、コイル204の両端部にはそれぞれ導電体205及び206が接続され、プリント基板Pが完成されている。しかし、このコイル構造の場合、携帯電話機に使用されるプリント基板のサイズを単に小形化することが目的であるので、本発明が今解決しようとしている多層基板におけるインダクタの形成や、そのインダクタにおける設計変更の自由度の拡張、インダクタンスの任意のコントロール、既存の製造設備の利用可能性、活用分野の多様化などについて、少しも教示していない。
It has also been proposed to reduce the size of the printed circuit board by forming a coil structure on the surface of the printed circuit board in the conventional method inside the substrate (through hole) (Patent Document 2). In this coil structure,
本発明は、インダクタを備えた多層基板における上記のような問題点を解決することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems in a multilayer substrate including an inductor.
したがって、本発明の目的は、基板スペースを有効に活用したものであり、小形であり、構成が単純であり、製造が容易であり、既存の製造設備をそのまま利用することができ、しかも製造コストも低く押えられたインダクタ構造体を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to effectively use the board space, is small, has a simple configuration, is easy to manufacture, can use existing manufacturing equipment as it is, and has a manufacturing cost. Another object of the present invention is to provide an inductor structure that is held down at a low level.
また、本発明の目的は、多層基板にインダクタを形成することができるとともに、そのインダクタについて、設計変更の自由度の拡張、インダクタンスの任意のコントロールなどが可能なインダクタ構造体を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an inductor structure capable of forming an inductor on a multilayer substrate and extending the degree of freedom of design change and arbitrarily controlling the inductance of the inductor. .
さらに、本発明の目的は、インダクタ構造体の上述のような特徴を生かして、インダクタ構造体の活用分野を拡張し、多様化することにある。 Furthermore, an object of the present invention is to expand and diversify the field of utilization of the inductor structure by making use of the above-described features of the inductor structure.
本発明の上記した目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。 These and other objects of the present invention will be readily understood from the following detailed description.
上記した目的は、本発明によれば、少なくとも1個のインダクタが内部に埋め込まれた基板を含むインダクタ構造体であって、前記基板が、複数の基層の積層体からなる多層基板であり、前記基層及び(又は)多層基板を貫通してインダクタが形成されており、その際、前記インダクタが、
(1)前記基層及び(又は)多層基板を貫通して形成されたスルーホールの内壁に形成された導体層を選択的に除去して形成されたコイル状導体パターンからなるか、もしくは
(2)前記基層及び(又は)多層基板のインダクタ形成部位にねじ込まれたロッド状絶縁体の外周面に予め定められたパターンで巻回された導体コイルからなること
を特徴とするインダクタ構造体によって達成することができる。
According to the present invention, the above-mentioned object is an inductor structure including a substrate in which at least one inductor is embedded, wherein the substrate is a multilayer substrate made of a laminate of a plurality of base layers, An inductor is formed through the base layer and / or the multilayer substrate, wherein the inductor is
(1) It consists of a coiled conductor pattern formed by selectively removing a conductor layer formed on the inner wall of a through hole formed through the base layer and / or the multilayer substrate, or (2) It is achieved by an inductor structure comprising a conductor coil wound in a predetermined pattern on an outer peripheral surface of a rod-like insulator screwed into an inductor forming portion of the base layer and / or the multilayer substrate. Can do.
本発明は、その好ましい一態様において、インダクタを構成するコイル状導体パターンを、その導体パターンに対応するねじ山、ねじ山数及びピッチをもった切削刃を備えたねじ切り工具、例えばタッピンねじをスルーホールにねじ込んで、スルーホールの内壁が導体層の面から部分的に露出するまでねじ切りすることによって形成することができる。 According to a preferred aspect of the present invention, a coiled conductor pattern constituting an inductor is passed through a thread cutting tool having a thread, a number of threads and a pitch corresponding to the conductor pattern, for example, a tapping screw. It can be formed by screwing into the hole and threading until the inner wall of the through hole is partially exposed from the surface of the conductor layer.
また、もう1つの好ましい態様によれば、ロッド状絶縁体としてねじ切り工具、例えばタッピンねじを使用して、そのねじ切り工具のねじ溝の部分に導体コイル、例えば金属製のワイヤを巻回することで、その導体コイル由来のインダクタを形成することができる。 According to another preferred embodiment, a threading tool such as a tapping screw is used as the rod-shaped insulator, and a conductor coil such as a metal wire is wound around the thread groove of the threading tool. An inductor derived from the conductor coil can be formed.
以下の詳細な説明から理解されるように、本発明によれば、インダクタ構造体を製造するに当たって、基板スペースを有効に活用することができるので、構造体の小形化が可能である。また、このインダクタ構造体は、構成が単純であり、製造が容易であり、しかも製造コストを低く押えることができる。 As will be understood from the following detailed description, according to the present invention, in manufacturing the inductor structure, the board space can be effectively utilized, so that the structure can be miniaturized. In addition, this inductor structure has a simple configuration, is easy to manufacture, and can reduce the manufacturing cost.
また、本発明によれば、インダクタ構造体の製造に特別な加工工程を必要としないので、既存の製造設備をそのまま利用して、目的とするインダクタ構造体を製造することができる。基板作製時のプロセスに大幅な変更を加えることなく埋め込み型のインダクタ構造体を製造できるということは、当業者にとって注目できる効果である。 Furthermore, according to the present invention, since a special processing step is not required for manufacturing the inductor structure, the target inductor structure can be manufactured using the existing manufacturing equipment as it is. The ability to produce an embedded inductor structure without significant changes in the process of manufacturing the substrate is an effect that can be noticed by those skilled in the art.
また、本発明によれば、多層基板にインダクタを形成することができるとともに、インダクタをスルーホール内壁にコイル状導体パターンの形で形成するか、もしくは所定の部位に埋め込まれた導体コイルの形で形成することができるので、そのインダクタについて、設計変更の自由度の拡張、インダクタンスの任意のコントロールなどが可能である。例えば、コイル状導体パターンからインダクタを形成する場合、スルーホールの孔径、ねじ切り工具の切削刃の巻き数、ピッチなどを調整することによって、インダクタンスを柔軟に変化させ、最適化されたインダクタンスを備えたインダクタ構造体を提供することができる。また、導体コイルからインダクタを形成する場合、導体コイルの巻き数、ピッチなどを調整することによって、インダクタンスを柔軟に変化させ、最適化されたインダクタンスを備えたインダクタ構造体を提供することができる。 Further, according to the present invention, an inductor can be formed on a multilayer substrate, and the inductor is formed in the form of a coiled conductor pattern on the inner wall of the through hole, or in the form of a conductor coil embedded in a predetermined portion. Since the inductor can be formed, it is possible to expand the degree of freedom of design change and to arbitrarily control the inductance of the inductor. For example, when forming an inductor from a coiled conductor pattern, the inductance is flexibly changed by adjusting the hole diameter of the through hole, the number of turns of the cutting blade of the thread cutting tool, the pitch, etc., and an optimized inductance is provided. An inductor structure can be provided. Further, when an inductor is formed from a conductor coil, an inductor structure with an optimized inductance can be provided by adjusting the number of turns of the conductor coil, the pitch, and the like, thereby flexibly changing the inductance.
さらに、本発明によれば、インダクタ構造体の上述のような特徴を生かして、インダクタ構造体の活用分野を拡張し、多様化することができる。例えば、本発明のインダクタ構造体は、多層配線基板や、半導体装置、変圧器(トランス)等の各種のデバイスの製造に有利に利用することができる。 Furthermore, according to the present invention, the field of use of the inductor structure can be expanded and diversified by taking advantage of the above-described characteristics of the inductor structure. For example, the inductor structure of the present invention can be advantageously used for manufacturing various devices such as a multilayer wiring board, a semiconductor device, and a transformer.
本発明によるインダクタ構造体は、いろいろな形態で有利に実施することができる。以下、本発明をその好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、下記の形態に限定されるものではない。 The inductor structure according to the present invention can be advantageously implemented in various forms. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following form.
本発明によるインダクタ構造体は、基板と、その基板の内部に作り込まれた少なくとも1個のインダクタとを含む。ここで、「インダクタ」とは、導体をコイル状(同心円筒状)に巻いた構造を有するもので、その導体の両端を基板の表面及び裏面にそれぞれ設けられた端子に接続することで完成することができる。本発明の場合、インダクタは、基板の内部に埋め込まれた形で形成され、特に、以下において詳細に説明するように、基板の内部にそれを貫通して形成されたスルーホール(ビア、貫通孔などとも呼ばれる)の内壁部分がインダクタの形成に利用される。すなわち、インダクタ形成用の導体は、好ましくは、スルーホールの内壁に形成されたコイル状導体パターンであるか、さもなければ、スルーホールに嵌入されたロッドの外周面にスルーホールの内壁に当接するようにして巻回された導体コイルである。 An inductor structure according to the present invention includes a substrate and at least one inductor fabricated within the substrate. Here, the “inductor” has a structure in which a conductor is wound in a coil shape (concentric cylindrical shape), and is completed by connecting both ends of the conductor to terminals provided on the front surface and the back surface of the substrate, respectively. be able to. In the case of the present invention, the inductor is formed so as to be embedded in the inside of the substrate. In particular, as described in detail below, the through-hole (via, through-hole) formed through the inside of the substrate is formed. Etc.) is used for forming the inductor. That is, the inductor forming conductor is preferably a coiled conductor pattern formed on the inner wall of the through hole, or otherwise contacts the inner wall of the through hole on the outer peripheral surface of the rod fitted in the through hole. Thus, the conductor coil is wound.
また、基板は、本発明のインダクタ構造体の作用効果を十分に引き出すため、複数の基層の積層体からなる多層基板である。この多層基板において、スルーホールは、基層のみを貫通している場合もあれば、多層基板の全体を貫通している場合もある。基層及びそれの積層体である多層基板は、それぞれ、多層基板に一般的に採用されているいろいろな導電性及び(又は)絶縁性材料から形成することができる。例えば、基層の形成に適当な導電性の材料は、例えば銅、金、銀等の導電性金属である。導電性の基層は、めっき、コーティング、印刷などによって形成してもよく、箔やフィルムの貼付によって形成してもよい。また、基層の形成に適当な絶縁性の材料は、絶縁性のプラスチック材料、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等、セラミック材料、その他である。絶縁性の基層は、めっき、コーティング、印刷などによって形成してもよく、箔やフィルムの貼付によって形成してもよい。 The substrate is a multilayer substrate composed of a laminate of a plurality of base layers in order to sufficiently bring out the effects of the inductor structure of the present invention. In this multilayer substrate, the through hole may penetrate only the base layer or may penetrate the entire multilayer substrate. The multilayer substrate, which is a base layer and a laminate thereof, can be formed from various conductive and / or insulative materials generally employed for multilayer substrates. For example, a conductive material suitable for forming the base layer is a conductive metal such as copper, gold, or silver. The conductive base layer may be formed by plating, coating, printing, or the like, or may be formed by sticking a foil or a film. Insulating materials suitable for the formation of the base layer are insulating plastic materials, such as ceramic materials such as epoxy resins and polyimide resins, and others. The insulating base layer may be formed by plating, coating, printing, or the like, or may be formed by sticking a foil or a film.
多層基板において、基層は、同一もしくは類似の性質(導電性もしくは絶縁性)を有する基層が所要の数だけ積層されていてもよく、さもなければ、導電性の基層と絶縁性の基層が交互に積層されていてもよい。多層基板は、任意の数の基層を積層することによって形成することができるけれども、基層の積層数は、通常、約4〜10層の範囲である。なお、添付の図では、説明の簡略化のため、3枚の基層を積層した多層基板が示されている。 In a multilayer substrate, the base layer may be formed by stacking a required number of base layers having the same or similar properties (conductive or insulating), or the conductive base layer and the insulating base layer may be alternately arranged. It may be laminated. Although the multilayer substrate can be formed by laminating any number of base layers, the number of base layers is usually in the range of about 4 to 10 layers. In the attached drawings, a multilayer substrate in which three base layers are stacked is shown for simplicity of explanation.
多層基板は、所望とするインダクタ構造体の構成などに応じて、その表面、裏面もしくは内部にいろいろな機能素子やその他の要素(以下、「構成要素」ともいう)を追加的に有することができる。 The multilayer substrate can additionally have various functional elements and other elements (hereinafter also referred to as “components”) on the front surface, back surface, or inside depending on the desired configuration of the inductor structure. .
例えば、多層基板は、その任意の位置に配線パターン(「配線」、「配線層」などとも呼ばれる)を有することができる。すなわち、多層基板は、好ましくは、多層配線基板である。配線パターンは、サブトラクティブ法やアディティブ法によって多層基板の表面もしくは裏面あるいは内部(例えば、基層間)に形成することができる。また、配線パターンを形成する方法として、フォトリソグラフィー法、転写法、マスク印刷法、パターンめっき法等の常用の技術を用いることができ、さらには、スルーホールめっきやIVH(非貫通ビア・ホール)によって層間で配線パターンを電気的に接続することもできる。配線パターンの形成に適当な材料は、銅、アルミニウム、金、銀などの導電性金属(必要なら、合金でもよい)である。 For example, the multilayer substrate can have a wiring pattern (also referred to as “wiring”, “wiring layer”, or the like) at an arbitrary position. That is, the multilayer substrate is preferably a multilayer wiring substrate. The wiring pattern can be formed on the front surface, the back surface, or the inside (for example, the base layer) of the multilayer substrate by a subtractive method or an additive method. In addition, as a method for forming a wiring pattern, conventional techniques such as a photolithography method, a transfer method, a mask printing method, and a pattern plating method can be used. Furthermore, through-hole plating or IVH (non-through via hole) Thus, the wiring patterns can be electrically connected between the layers. A suitable material for forming the wiring pattern is a conductive metal such as copper, aluminum, gold, or silver (or an alloy if necessary).
また、多層基板は、任意の機能素子を多層基板の表面もしくは裏面あるいは内部に有することができる。ここで、「機能素子」とは、例えば半導体素子(例えば、ICチップ、VLSIチップ等)などの能動素子、例えばキャパシタ、レジスタなどの受動素子、その他の素子を意味し、特定の素子に限定されるものではない。また、これらの機能素子は、単独で使用してもよく、2個以上を組み合わせて使用してもよい。 The multilayer substrate can have any functional element on the front surface, the back surface, or the inside of the multilayer substrate. Here, the “functional element” means an active element such as a semiconductor element (for example, an IC chip, a VLSI chip, etc.), a passive element such as a capacitor or a register, and other elements, and is limited to a specific element. It is not something. These functional elements may be used alone or in combination of two or more.
さらに、多層基板は、任意の構成要素を多層基板の表面もしくは裏面あるいは内部に有することができる。ここで、「構成要素」とは、インダクタ構造体の製造に必須であるかもしくは所望により使用される任意の層や膜、部品など、例えば、電極等の回路部品、外部接続端子などを意味する。 Furthermore, the multilayer substrate can have arbitrary components on the front surface, the back surface, or the inside of the multilayer substrate. Here, the “component” means any layer, film, component or the like that is essential for manufacturing the inductor structure or used as desired, for example, a circuit component such as an electrode, an external connection terminal, or the like. .
本発明のインダクタ構造体において、インダクタは、1つの面において、スルーホールの内壁に形成された導体層を選択的に除去して形成されたコイル状導体パターンから構成することができる。図1は、このように構成された本発明によるインダクタ構造体の好ましい一形態を示した断面図であり、図2は、図1のインダクタ構造体の製造に使用されるねじ切り工具の一例を示した斜視図であり、そして図3は、図1のインダクタ構造体の製造方法を順を追って示した断面図である。なお、図では導体層の形成に銅めっきを使用しているけれども、必要ならば、その他の導体金属を使用してもよく、また、めっき以外の方法で薄膜を形成してもよい。 In the inductor structure of the present invention, the inductor can be constituted by a coiled conductor pattern formed by selectively removing the conductor layer formed on the inner wall of the through hole on one surface. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of an inductor structure according to the present invention configured as described above, and FIG. 2 shows an example of a threading tool used for manufacturing the inductor structure of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing the inductor structure of FIG. In the figure, copper plating is used to form the conductor layer. However, if necessary, other conductor metals may be used, and a thin film may be formed by a method other than plating.
図1を参照すると、多層基板1は、3枚の基層1−1、1−2及び1−3からなる。これらの基層は、多層基板の作製に一般的に使用されている積層法を使用して一体化することができる。多層基板1の表面には、銅めっきのパターニングによって形成された上部配線パターン11があり、その末端はランド13と電気的に接続されている。一方、多層基板1の裏面には、銅めっきのパターニングによって形成された下部配線パターン12があり、その末端はランド13と電気的に接続されている。
Referring to FIG. 1, a
多層基板1は、それを貫通してスルーホール3を有する。スルーホール3は、多層基板の材質やスルーホールの孔径、形状に応じて機械的ドリル加工、レーザによるドリル加工などを使用して形成することができる。スルーホール3の内壁には、図示される通り、銅めっきからなる導体層を選択的に除去して形成されたコイル状導体パターン2が備わっている。導体パターン2は、帯状であり、スルーホール3の内壁を螺旋状に延在しているので、導体パターン2の切れ目2aにおいて下地の多層基板1が露出している。このコイル状導体パターン2が多層基板1の表面及び裏面に設けられたランド13と電気的に接続されて、インダクタが完成している。
The
コイル状導体パターンは、いろいろな切削工具を使用して、内壁に銅めっきからなる導体層をもったスルーホール3に形成することができるけれども、本発明者の研究によると、ねじ切り工具、例えばタッピンねじ、タップ、ねじ切りダイスなどを有利に使用することができる。特に、図2に示すようなタッピンねじ4が本発明の実施に有用である。タッピンねじ4は、図示のように、切削刃として作用可能なねじ山5をその外周面に有しており、それぞれのねじ山の頂部5aで導体パターン2の切れ目2a(図1を参照)を形成することが可能である。すなわち、コイル状導体パターンは、その導体パターンに対応するねじ山、ねじ山数及びピッチをもった切削刃を備えたねじ切り工具、好ましくはタッピンねじをスルーホールに挿入して多層基板の内壁が部分的に露出するまでねじ切りすることによって有利に形成することができる。
The coiled conductor pattern can be formed in the through
図1に示したインダクタ構造体10は、図2のタッピンねじ4を使用して、例えば図3に順を追って示すようにして有利に製造することができる。
The
最初に、図3(A)に示すように、予め用意した多層基板1の所定の位置にスルーホール3を開孔する。開孔手段として、例えばレーザ加工を使用することができる。
First, as shown in FIG. 3A, a through
次いで、スルーホール3の内壁に銅めっきによって導体層2を形成する。また、この銅めっきと同時に、上部配線パターン11及び下部配線パターン12も形成する。なお、上部配線パターン11及び下部配線パターン12は、それぞれ、不要部分のマスキング下に銅めっきを行って形成してもよく、さもなければ、銅めっきの形成後に不要部分をエッチングなどで除去してもよい。別法によれば、上部配線パターン11及び下部配線パターン12は、それらの形成部位に銅箔を貼り合せた後、不要部分をエッチングなどで除去して形成してもよい。
Next, the
スルーホール3の内壁に銅めっきによって導体層2を形成した後、図3(B)に示すように、スルーホール3を貫通するように図2のタッピンねじ4をねじ込む。タッピンねじ4は、スルーホール3の孔径より若干大きめな外径を有していることが好ましい。タッピンねじ4が矢印方向に進行するにつれて、その切削刃によって導体層2及びその下地の多層基板1が螺旋状にえぐられ、導体層2及び多層基板1の切削粉がスルーホール3の外側に排出されていく。残った導体層2がコイル状となり、これでインダクタが完成する。ここで、インダクタの特性値であるインダクタンスは、スルーホールの孔径と、タッピンねじの切削刃の巻き数及びピッチ(間隔)に依存するため、基板の構成に関係なく柔軟に変化させることが可能となる。
After the
図3(C)は、タッピンねじ4が多層基板1のスルーホール3を貫通し終えた後の状態を示している。引き続いて、タッピンねじ4を多層基板1から引き抜く。上記のような手順でインダクタ構造体を製造することにより、多層基板の層数に依存しないインダクタを形成することができる。
FIG. 3C shows a state after the tapping
本発明のインダクタ構造体において、インダクタは、別の面において、多層基板のインダクタ形成部位にねじ込まれたロッド状絶縁体の外周面に予め定められたパターンで巻回された導体コイルから構成することができる。図4は、このように構成された本発明によるインダクタ構造体の好ましい一形態を示した断面図であり、図5は、図4のインダクタ構造体の製造に使用されるねじ切り工具の一例を示した斜視図であり、図6は、図4のインダクタ構造体の製造に使用される多層基板の説明図であり、そして図7は、図4のインダクタ構造体の製造方法の内の1つの工程を示した断面図である。 In the inductor structure of the present invention, the inductor is constituted by a conductor coil wound in a predetermined pattern on the outer peripheral surface of the rod-like insulator screwed into the inductor formation portion of the multilayer board on another surface. Can do. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the inductor structure according to the present invention configured as described above, and FIG. 5 shows an example of a threading tool used for manufacturing the inductor structure of FIG. FIG. 6 is an explanatory view of a multilayer substrate used for manufacturing the inductor structure of FIG. 4, and FIG. 7 is a step in the method of manufacturing the inductor structure of FIG. It is sectional drawing which showed.
図4を参照すると、インダクタ構造体10は、多層基板1を有する。多層基板1は、図6において詳細に説明するように、3枚の基層1−1、1−2及び1−3からなる。これらの基層は、多層基板の作製に一般的に使用されている積層法を使用して一体化することができる。多層基板1の基層1−1の上面には、図6(B)に示すように、銅箔のパターニングによって形成された上部配線パターン11があり、そのインダクタ形成部位にはランド11aが形成されている。一方、多層基板1の基層1−3の下面には、図6(C)に示すように、銅箔のパターニングによって形成された下部配線パターン12があり、そのインダクタ形成部位にはランド12aが形成されている。
Referring to FIG. 4, the
図示のインダクタ構造体10の場合、多層基板1のインダクタ形成部位に、図7に示すように、外周面に予め定められたパターンで巻回された導体コイル7を有するロッド状インダクタ6(図5を参照されたい)をねじ込むことでインダクタを完成している。図示のように、導体コイル7の一端がランド11aに電気的に接続される一方で、その他端が、ランド12aに電気的に接続されている。このようにしてインダクタを実装後、上部配線パターン11を銅めっき14で被覆し、一方、下部配線パターン12を銅めっき15で被覆する。
In the case of the illustrated
ここで、インダクタの形成に使用するロッド状インダクタは、図5に一例を示しているが、その他の構成であってもよい。典型的には、ロッド状インダクタは、ねじ切り工具、例えばタッピンねじであることが好ましく、そのねじ切り工具のねじ溝の部分に導体コイルが巻回されていることが好ましい。導体コイルは、いろいろな材料から形成することができるけれども、導電性や、加工性、強度などを考慮した場合、金属製のワイヤ、例えば銅線から形成するのが好ましい。本発明によれば、導体コイルの材質や巻き数などを変更することによって、得られるインダクタンスを柔軟に変化させることができる。 Here, the rod-shaped inductor used for forming the inductor is shown in FIG. 5 as an example, but may have other configurations. Typically, the rod-shaped inductor is preferably a threading tool, for example, a tapping screw, and a conductor coil is preferably wound around a thread groove portion of the threading tool. The conductor coil can be formed from various materials, but is preferably formed from a metal wire such as a copper wire in consideration of conductivity, workability, strength, and the like. According to the present invention, the inductance obtained can be changed flexibly by changing the material and the number of turns of the conductor coil.
本発明によるインダクタ構造体は、それを機能素子や構成要素と任意に組み合わせることによって、高性能で利用価値のある装置を製造することができる。例えば、多層基板に2個のスルーホールを形成するとともに、それらのスルーホールを貫通して環状導体コアを配置することによって、変圧器を製造することができる。 The inductor structure according to the present invention can produce a high-performance and useful device by arbitrarily combining it with functional elements and components. For example, a transformer can be manufactured by forming two through holes in a multilayer substrate and arranging an annular conductor core through the through holes.
例えば、図8は、本発明のインダクタ構造体を組み込んだ変圧器の好ましい一例を示した断面図である。変圧器30は、2個のスルーホールを形成した相違点はあるけれども、先に図1〜図3を参照して説明した手法によって図示のような構成のインダクタ構造体を形成した後、それぞれのスルーホールを貫通する形で環状導体コア31を配置し、その末端を多層基板1上に設けた銅めっきからなるランド11a及び11bに接続することによって製造することができる。なお、図示の例の場合、変圧器に常用の鉄芯を導体コア31として使用した。
For example, FIG. 8 is a cross-sectional view showing a preferred example of a transformer incorporating the inductor structure of the present invention. Although there is a difference that the transformer 30 is formed with two through holes, each of the transformers 30 is formed after forming an inductor structure having a configuration as illustrated by the method described with reference to FIGS. The
また、図示の変圧器において、鉄芯を導体コア31として使用したけれども、所望とするインダクタンスに応じて導体コアの材質を変更することができ、これも本発明の特徴の1つである。すなわち、導体コアは、インダクタンスを増加させる目的で配置されたものであるけれども、透磁率の高いコア材を使用すると、少ない巻き線で大きなインダクタンスを得ることができるけれども、高周波では、損失が増加して、温度係数も大きくなってしまう。そのために、使用周波数を考慮して、コア材を選択する必要がある。換言すると、コア材によってインダクタンスが変化可能であるので、本発明によれば、インダクタ(コイル)の形状を変更しないで、コア材の材質を変更することで、インダクタンスを調整することが可能である。インダクタンスの調整に使用しうるコア材として、例えば、ケイ素鋼板、パーマロイ等の金属合金、フェライト、ダストコアなどを挙げることができる。また、これらのコア材に代えて、有機材料、セラミックスなどからなる非磁性体を使用してもよい。
In the illustrated transformer, although the iron core is used as the
さらに加えて、本発明のインダクタ構造体は、能動素子、受動素子等と組み合わせることで、半導体装置やその他の電子装置を製造することができる。 In addition, the inductor structure of the present invention can be combined with an active element, a passive element, or the like to manufacture a semiconductor device or other electronic device.
例えば、図9は、本発明のインダクタ構造体を組み込んだ半導体装置の好ましい一例を示した断面図である。半導体装置20は、3枚の基層1−1、1−2及び1−3からなる多層配線基板1を有する。基層1−1は、その上面に配線パターン21を有し、基層1−2は、その上面に導体パターン22を有し、また、基層1−3は、その上面に配線パターン23を有するとともに、その下面に配線パターン24を有する。図示されるように、図5に示すような導体コイル7付きのロッド状インダクタ6を埋め込むことによって形成されたインダクタが基層1−2に形成されている。よって、図示の半導体装置20では、配線パターン21からビア28を介して配線パターン22に至り、その配線パターン22からインダクタを介して配線パターン23に至り、さらにはその配線パターン23からビア29を介して配線パターン24に至る一連の電気的な回路が完成している。なお、図示の半導体装置20では、基層1−1の上に接着剤層25を介して半導体素子(ICチップ)26が搭載されており、半導体素子26と配線パターン21とがボンディングワイヤ27を介して接続されている。半導体素子26は、ここでは図示しないが、図示のようなワイヤボンディング法に代えて、フリップチップボンディング法によって配線パターン21に接続してもよい。
For example, FIG. 9 is a cross-sectional view showing a preferred example of a semiconductor device incorporating the inductor structure of the present invention. The
ここで、本発明に従って多層基板のスルーホールにインダクタを形成する場合に、得られるインダクタンスを調整することの必要性について説明する。 Here, the necessity of adjusting the inductance obtained when the inductor is formed in the through hole of the multilayer substrate according to the present invention will be described.
図10は、本発明の実施に適用可能なLC並列共振回路の一例を示した模式図であり、また、図11は、図10(A)のLC並列共振回路を使用して、インダクタンスL=1nHでSパラメータS21(通過特性)のシミュレーションを行った結果をプロットしたグラフである。さらに、図12は、図10(B)のLC並列共振回路を使用して、インダクタンスL=1.5nHでSパラメータS21(通過特性)のシミュレーションを行った結果をプロットしたグラフである。なお、図10に示したようなLC並列共振回路は、例えば、携帯電話等の通信機器や、ラジオ等に取り付けられるアンテナなどにおいて、インピーダンスマッチングの目的で有利に使用することができる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an LC parallel resonant circuit applicable to the implementation of the present invention, and FIG. 11 shows an inductance L = using the LC parallel resonant circuit of FIG. It is the graph which plotted the result of having performed simulation of S parameter S21 (passage characteristic) at 1 nH. Further, FIG. 12 is a graph plotting the result of the simulation of the S parameter S21 (passage characteristic) with the inductance L = 1.5 nH using the LC parallel resonant circuit of FIG. Note that the LC parallel resonance circuit as shown in FIG. 10 can be advantageously used for impedance matching purposes, for example, in communication devices such as mobile phones, antennas attached to radios, and the like.
図11及び図12に示すS21シミュレーション結果から理解することができるように、インダクタンスを変更することによって共振点が変化し、L=1nHの時は周波数=1GHz付近で共振が発生し、一方、L=1.5nHの時は周波数=0.8GHz付近で共振が発生する。また、共振点の変化とともに、減衰量も変化し、L=1.5nHの時に比べて、L=1nHの時のほうが減衰量が大きいことがわかる。なお、減衰量は値が大きいほど、特性インピーダンスが50Ωに近いことを表しているため、L=1nHの時は、L=1.5nHの時に比べ、良好な特性が得られていると考察することができる。このように、指定した周波数で共振させるためには、インダクタンスの調整は不可欠である。 As can be understood from the S21 simulation results shown in FIGS. 11 and 12, the resonance point is changed by changing the inductance, and when L = 1 nH, resonance occurs near the frequency = 1 GHz, while L When = 1.5 nH, resonance occurs near the frequency = 0.8 GHz. Further, the amount of attenuation changes with the change of the resonance point, and it can be seen that the amount of attenuation is larger when L = 1 nH than when L = 1.5 nH. Since the attenuation value indicates that the characteristic impedance is closer to 50Ω as the value is larger, it is considered that better characteristics are obtained when L = 1 nH than when L = 1.5 nH. be able to. Thus, in order to resonate at a specified frequency, adjustment of the inductance is indispensable.
引き続いて、図13を参照して、インダクタンスの調整方法について説明する。図13は、図5に示したものと同様な構成のインダクタを示し、但し、図示のインダクタの場合、鉄芯7の周囲にコイル7を巻回した構成を採用している。このインダクタにおいて、コイル7は、その断面積Sが広いほど、また、磁路(磁束の通る道)lが短いほど、磁束を多くすることができる。また、磁束は、磁気抵抗の少ないところに集まる性質をもっている。そこで、透磁率の大きな強磁性体6をコイル7に囲まれた内部空間に挿入することで、磁束を多くすることができる。そのために、大きなインダクタンスを所望とする場合に、コイル7を小形化したいときは、透磁率の大きな強磁性体である鉄芯7を挿入することで、目的を達成することができる。なお、インダクタンスLは、次式(1)によって表すことができる。
Subsequently, an inductance adjustment method will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows an inductor having the same configuration as that shown in FIG. 5. However, in the case of the illustrated inductor, a configuration in which the
上式において、kは長岡係数(コイルの直径と長さとで決まる係数;係数表を使用して求める)であり、μは透磁率であり、aはコイルの半径であり、そしてnはコイルの巻き数である。この式から、インダクタンスLは、巻き数nの二乗、コイルの半径aの二乗、透磁率に比例し、磁路lに反比例することが理解されるであろう。 In the above equation, k is the Nagaoka coefficient (coefficient determined by the diameter and length of the coil; obtained using a coefficient table), μ is the magnetic permeability, a is the radius of the coil, and n is the coil's radius. The number of turns. From this equation, it will be understood that the inductance L is proportional to the square of the number of turns n, the square of the radius of the coil a, the permeability, and inversely proportional to the magnetic path l.
1 多層基板
2 導体層
3 スルーホール
4 ねじ切り工具
5 ねじ山
6 ロッド状インダクタ
7 導体コイル
10 インダクタ構造体
11 導体パターン
12 導体パターン
13 ランド
20 半導体装置
30 変圧器
DESCRIPTION OF
Claims (11)
(1)前記基層及び(又は)多層基板を貫通して形成されたスルーホールの内壁に形成された導体層を選択的に除去して形成されたコイル状導体パターンからなるか、もしくは
(2)前記基層及び(又は)多層基板のインダクタ形成部位にねじ込まれたロッド状絶縁体の外周面に予め定められたパターンで巻回された導体コイルからなること
を特徴とするインダクタ構造体。 An inductor structure including a substrate in which at least one inductor is embedded, wherein the substrate is a multilayer substrate composed of a laminate of a plurality of base layers, and penetrates the base layer and / or the multilayer substrate. An inductor is formed, wherein the inductor is
(1) It consists of a coiled conductor pattern formed by selectively removing a conductor layer formed on the inner wall of a through hole formed through the base layer and / or the multilayer substrate, or (2) An inductor structure comprising a conductor coil wound in a predetermined pattern on an outer peripheral surface of a rod-like insulator screwed into an inductor formation portion of the base layer and / or the multilayer substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004187633A JP2006013117A (en) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | Inductor structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004187633A JP2006013117A (en) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | Inductor structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006013117A true JP2006013117A (en) | 2006-01-12 |
Family
ID=35779990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004187633A Pending JP2006013117A (en) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | Inductor structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006013117A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019843A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Liaisons Electroniques Mech Lem Sa | Sensor for high voltage environment |
| JP2012506977A (en) * | 2008-10-28 | 2012-03-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Further use of screw threads |
| WO2014050482A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社村田製作所 | Method for designing impedance conversion circuits |
| JP5505582B1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-05-28 | 株式会社村田製作所 | Impedance conversion circuit and wireless communication device |
-
2004
- 2004-06-25 JP JP2004187633A patent/JP2006013117A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019843A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Liaisons Electroniques Mech Lem Sa | Sensor for high voltage environment |
| JP2012506977A (en) * | 2008-10-28 | 2012-03-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Further use of screw threads |
| WO2014050482A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社村田製作所 | Method for designing impedance conversion circuits |
| JP5505582B1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-05-28 | 株式会社村田製作所 | Impedance conversion circuit and wireless communication device |
| JP5672416B2 (en) * | 2012-09-28 | 2015-02-18 | 株式会社村田製作所 | Design method of impedance conversion circuit |
| US9298873B2 (en) | 2012-09-28 | 2016-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of designing impedance transformation circuit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7170384B2 (en) | Printed circuit board having three-dimensional spiral inductor and method of fabricating same | |
| US6990729B2 (en) | Method for forming an inductor | |
| KR102025708B1 (en) | Chip electronic component and board having the same mounted thereon | |
| US7196607B2 (en) | Embedded toroidal transformers in ceramic substrates | |
| KR101565700B1 (en) | Chip electronic component, manufacturing method thereof and board having the same mounted thereon | |
| US6148500A (en) | Electronic inductive device and method for manufacturing | |
| TWI321327B (en) | Embedded toroidal inductor | |
| US10840009B2 (en) | Inductor component | |
| KR101532171B1 (en) | Inductor and Manufacturing Method for the Same | |
| KR101762039B1 (en) | Coil component | |
| KR102122929B1 (en) | Chip electronic component and board having the same mounted thereon | |
| CN104733154A (en) | Chip electronic component and manufacturing method thereof | |
| CN104733155A (en) | Chip electronic component and manufacturing method thereof | |
| CN104934187A (en) | Chip electronic component and manufacturing method thereof | |
| JPH09148136A (en) | Inductor capable of being surface-mounted | |
| CN108288534A (en) | Inductance component | |
| US20150255208A1 (en) | Chip electronic component and manufacturing method thereof | |
| CN105097186A (en) | Chip electronic component and manufacturing method thereof | |
| WO2003100853A1 (en) | Multilayer substrate with built-in coil, semiconductor chip, methods for manufacturing them | |
| KR20170073554A (en) | Coil component | |
| JP2006013117A (en) | Inductor structure | |
| JP2003197427A (en) | Inductance element | |
| KR20190108541A (en) | Chip electronic component and board having the same mounted thereon | |
| US20220328613A1 (en) | Inductance structure | |
| WO2003100852A1 (en) | Shielding wire in multilayer board, semiconductor chip, electronic circuit element, and method for producing the same |