JP4557690B2 - Coil built-in board - Google Patents
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Description
本発明は、非磁性フェライト焼結体から成る絶縁基体の内部に、コイル用導体が埋設されたフェライト層が設けられたコイル内蔵基板に関するものである。 The present invention relates to a coil-embedded substrate in which an insulating base made of a nonmagnetic ferrite sintered body is provided with a ferrite layer in which a coil conductor is embedded.
従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。かかる携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される各種電子装置も小型化、薄型化が要求されている。例えば、ガラスセラミック基板の内部にコイルを内蔵した構成のLCフィルタが知られている。このLCフィルタの場合、従来はチップ部品のコイルを用いて外付けしていたものを、セラミック基板等の絶縁基板の内部に内蔵することで小型化、薄型化ができるという利点を有する。なかでも、100nHを超えるインダクタンスの大きなコイルは、チップ部品として比較的大型であり、これを絶縁基板に内蔵することは小型化、薄型化への効果が大きいという利点を有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, many electronic devices are incorporated in electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones. Such communication devices such as mobile phones have been rapidly reduced in size in recent years, and various electronic devices mounted thereon are required to be reduced in size and thickness. For example, an LC filter having a configuration in which a coil is built in a glass ceramic substrate is known. In the case of this LC filter, there is an advantage that it is possible to reduce the size and thickness of the LC filter, which has conventionally been externally attached using a coil of a chip component, in an insulating substrate such as a ceramic substrate. Among them, a coil having a large inductance exceeding 100 nH is relatively large as a chip component, and incorporating this in an insulating substrate has an advantage that the effect of miniaturization and thinning is great.
しかしながら、コイルを内蔵したセラミック等の絶縁基板では、磁性を持たない基板内にコイルを形成するため、100nH程度の比較的大きなインダクタンスを得ることができるコイルを内蔵させるにはコイルの巻き数を多くすることが必要となり、小型化、薄型化を効果的に達成することができないという不具合があった。 However, in an insulating substrate such as a ceramic having a built-in coil, the coil is formed in a substrate that does not have magnetism. Therefore, in order to incorporate a coil capable of obtaining a relatively large inductance of about 100 nH, the number of turns of the coil is large. There is a problem that it is impossible to effectively reduce the size and thickness.
そこで、近年では絶縁基板に強磁性を有するフェライトを用いて、コイルをこのフェライト内部に埋設させることにより、コイルの巻き数を多くすることなく100nHを超えるインダクタンスを実現し効果的に小型化、薄型化ができるとともに、チップ部品を表面に実装する工程を省略し実装工程の簡略化を図ることが行なわれている。 Therefore, in recent years, by using a ferromagnetic ferrite for the insulating substrate and embedding the coil inside the ferrite, an inductance exceeding 100 nH can be realized without increasing the number of turns of the coil, and the size and thickness can be effectively reduced. In addition, it is possible to simplify the mounting process by omitting the process of mounting the chip component on the surface.
しかしながら、絶縁基板にフェライトを用いた基板では、コイルと共に配線を形成した場合、磁性を持たせたくない配線に高いインダクタンスが生じ、この配線にノイズが起きることで回路が誤動作することがあった。そこで磁性を有さない非磁性フェライトの内部にフェライト層を内蔵させ、フェライト層にコイルを形成し、非磁性フェライトに配線を形成することで配線のインダクタンスを低減させ、回路が誤動作するのを防止するようにしていた。 However, in a substrate using ferrite as an insulating substrate, when a wiring is formed together with a coil, a high inductance is generated in the wiring that does not want to have magnetism, and the circuit may malfunction due to noise generated in the wiring. Therefore, a ferrite layer is built inside non-magnetic ferrite that does not have magnetism, a coil is formed in the ferrite layer, and wiring is formed in the non-magnetic ferrite to reduce wiring inductance and prevent malfunction of the circuit. I was trying to do it.
例えば、携帯電話機に使用されるコイル内蔵基板は、図3に示すように、複数の非磁性フェライト層が積層されて成る絶縁基体11と、絶縁基体11に挟まれて積層されるとともに内部にコイル用導体13が埋設されたフェライト層12によって構成されている。 For example, as shown in FIG. 3, a substrate with a built-in coil used in a cellular phone includes an insulating base 11 in which a plurality of nonmagnetic ferrite layers are laminated, and a laminated structure sandwiched between insulating bases 11 and a coil inside. It is comprised by the ferrite layer 12 with which the conductor 13 was embed | buried.
そして、このような非磁性フェライト基板内部にフェライト層およびコイル用導体を設けたコイル内蔵基板においても、今後さらに小型化、薄型化、高機能化を行なっていく必要があり、コイル内蔵基板の上面や下面に、さらに半導体チップやチップ部品を表面実装する必要性がでてきた。
しかしながら、従来の非磁性フェライト基板内部にフェライト層およびコイル用導体を設けたコイル内蔵基板においては、コイル用導体に発生する磁力線がコイル内蔵基板の外側に向かって放射され、磁力線が不安定なことから、磁力線の乱れによって生じるフェライト層の磁気飽和が起き易く、大きな電流を流した際にインダクタンスが低下するという、所謂重畳特性の低下を招いていた。さらに、コイル内蔵基板の外側に向かって放射された磁力線は、例えば、コイル内蔵基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品や配線に対して電気的に影響を及ぼし、回路の誤動作の原因となっていた。 However, in the conventional coil-embedded substrate in which the ferrite layer and the coil conductor are provided inside the non-magnetic ferrite substrate, the magnetic force lines generated in the coil conductor are radiated toward the outside of the coil-embedded substrate, and the magnetic force lines are unstable. Therefore, the magnetic saturation of the ferrite layer caused by the disturbance of the magnetic field lines is likely to occur, and the so-called superposition characteristic is lowered, that is, the inductance is lowered when a large current is passed. Furthermore, the lines of magnetic force radiated toward the outside of the coil-embedded substrate electrically affect, for example, semiconductor chips, chip components, and wiring mounted on the upper and lower surfaces of the coil-embedded substrate, causing malfunction of the circuit. It was.
そこで、コイル用導体に発生する磁力線がコイル内蔵基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品や配線に対して電気的に影響を及ばさないようにするためには、コイル用導体と半導体チップやチップ部品や配線との間の距離を十分に取る必要があり、その結果、コイル内蔵基板全体が厚くなり、薄型化に適さないものとなっていた。 Therefore, in order to prevent the magnetic field lines generated in the coil conductor from electrically affecting the semiconductor chip, chip components, and wiring mounted on the upper and lower surfaces of the coil-embedded substrate, the coil conductor and the semiconductor It is necessary to ensure a sufficient distance between the chip, the chip component, and the wiring. As a result, the entire coil-embedded substrate becomes thick and is not suitable for thinning.
本発明は上記問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、コイル用導体に発生する磁力線を抑制することで、重畳特性が向上するとともに、コイル内蔵基板の上面や下面に搭載される半導体チップやチップ部品に対する電気的な影響を改善した小型のコイル内蔵基板を提供することにある。 The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to suppress the magnetic field lines generated in the coil conductor, thereby improving the superimposition characteristics and improving the superposition characteristics on the upper and lower surfaces of the coil-embedded substrate. An object of the present invention is to provide a small coil-embedded substrate with improved electrical influence on a mounted semiconductor chip and chip parts.
本発明のコイル内蔵基板は、内部にコイル用導体が埋設されているフェライト層を、各々が複数の非磁性フェライト層の積層体により形成されている一対の絶縁基体で挟持し、半導体チップまたはチップ部品を搭載する搭載用電極または外部電気回路に電気的に接続するための電極パッドを前記絶縁基体の上面および下面に形成するとともに、前記絶縁基体と前記フェライト層との間に、前記コイル用導体と対向する接地導体層を介在させて成ることを特徴とするものである。
In the coil-embedded substrate of the present invention, a ferrite layer in which a coil conductor is embedded is sandwiched between a pair of insulating bases each formed of a laminate of a plurality of nonmagnetic ferrite layers, and a semiconductor chip or chip to form the electrode pads for connecting to the mounting electrodes or external electrical circuit equipped with components electrically in upper and lower surfaces of the insulating substrate between the insulating base material and the ferrite layer, for the coil It is characterized in that a grounding conductor layer facing the conductor is interposed.
また、本発明のコイル内蔵基板は、前記コイル用導体は、平面視して、その全面が前記接地導体層と重なるように配置されていることを特徴とするものである。 The coil-embedded substrate according to the present invention is characterized in that the coil conductor is arranged so that the entire surface thereof overlaps the ground conductor layer in plan view.
また、本発明のコイル内蔵基板は、前記フェライト層は、Fe2O3、CuO、NiO及びZnOを含有して成り、Fe2O3の含有量をa質量%、CuOの含有量をb質量%、NiOの含有量をc質量%、ZnOの含有量をd質量%としたとき、前記a,b,c,dが“63≦a≦73、5≦b≦10、5≦c≦12、10≦d≦23、a+b+c+d≦100”を満足することを特徴とするものである。 In the coil-embedded substrate of the present invention, the ferrite layer contains Fe 2 O 3 , CuO, NiO and ZnO, the Fe 2 O 3 content is a mass%, and the CuO content is b mass. %, The content of NiO is c mass%, and the content of ZnO is d mass%, the a, b, c, d are “63 ≦ a ≦ 73, 5 ≦ b ≦ 10, 5 ≦ c ≦ 12. 10 ≦ d ≦ 23 and a + b + c + d ≦ 100 ″ are satisfied.
本発明のコイル内蔵基板によれば、内部にコイル用導体が埋設されているフェライト層を、各々が複数の非磁性フェライト層の積層体により形成されている一対の絶縁基体で挟持し、半導体チップまたはチップ部品を搭載する搭載用電極または外部電気回路に電気的に接続するための電極パッドを絶縁基体の上面および下面に形成するとともに、絶縁基体とフェライト層との間に、コイル用導体と対向する接地導体層を介在させて成ることから、コイル用導体に発生する磁力線がコイル用導体の上下の接地導体層間に閉じ込められて磁力線が安定し、磁力線の乱れによって生じるフェライト層の磁気飽和が起きにくくなるため、重畳特性の低下を有効に防止することができる。
According to the coil-embedded substrate of the present invention, the ferrite layer in which the coil conductor is embedded is sandwiched between a pair of insulating bases each formed of a laminate of a plurality of nonmagnetic ferrite layers, and a semiconductor chip or an electrode pad for electrically connecting and forming the upper and lower surfaces of the insulating substrate to the mounting electrodes or external electrical circuit mounting chip components, between the insulating base material and the ferrite layer, and a coil conductor Since the opposing ground conductor layers are interposed, the magnetic lines of force generated in the coil conductor are confined between the upper and lower ground conductor layers of the coil conductor to stabilize the magnetic lines of force, and the magnetic saturation of the ferrite layer caused by the disturbance of the magnetic field lines is prevented. Since it is difficult to occur, it is possible to effectively prevent the deterioration of the superposition characteristics.
また、コイル用導体に発生する磁力線がコイル内蔵基板の上面や下面に搭載される半導体チップやチップ部品に電気的な影響を与えることが少なく、その結果、コイル内蔵基板に形成された回路の誤動作を防ぎ、コイル内蔵基板を小型、薄型にすることができる。 In addition, the lines of magnetic force generated in the coil conductors have less electrical effects on the semiconductor chips and chip components mounted on the upper and lower surfaces of the coil-embedded substrate, resulting in malfunction of the circuit formed on the coil-embedded substrate. The coil-embedded substrate can be made small and thin.
さらに本発明のコイル内蔵基板によれば、コイル用導体を、平面視して、その全面が接地導体層と重なるように配置することにより、コイル用導体の上下面を接地導体層が完全に覆う形となるため、コイル用導体に発生する磁力線がより安定し、磁気飽和がより起きにくくなるため、重畳特性の低下を一層効果的に防ぐことができ、また、コイル用導体に発生する磁力線がコイル内蔵基板の上面や面に搭載される半導体チップやチップ部品に電気的な影響を与えることが少なく、その結果、コイル内蔵基板に形成された回路の誤動作をより有効に防止することができる。 Further, according to the coil-embedded substrate of the present invention, the ground conductor layer completely covers the upper and lower surfaces of the coil conductor by arranging the coil conductor so that the entire surface thereof overlaps the ground conductor layer in plan view. Since the magnetic field lines generated in the coil conductor are more stable and magnetic saturation is less likely to occur, the superposition characteristics can be prevented more effectively, and the magnetic field lines generated in the coil conductor are reduced. The semiconductor chip and chip components mounted on the upper surface and surface of the coil built-in substrate are less likely to be electrically affected, and as a result, malfunction of the circuit formed on the coil built-in substrate can be more effectively prevented.
またさらに、本発明のコイル内蔵基板によれば、上記構成において、フェライト層をFe2O3、CuO、NiO及びZnOを含有して形成し、Fe2O3の含有量をa質量%、CuOの含有量をb質量%、NiOの含有量をc質量%、ZnOの含有量をd質量%としたとき、a,b,c,dが“63≦a≦73、5≦b≦10、5≦c≦12、10≦d≦23、a+b+c+d≦100”を同時に満足するものとした場合には、低温で焼結可能なCuZnフェライトを高周波帯域特性に優れたNiZnフェライトに組み合わせたNiCuZnフェライトを用いて、非磁性フェライト層と同じ大きさで、内部にコイルが埋設されたフェライト層を形成することができる。その結果、フェライト層にガラス粉末やSiO2,Al2O3等の焼結助剤を添加しなくても、絶縁基板と同時焼成が可能なため、収縮挙動の違いによるデラミネーション、クラックなどを防ぐことができ、かつ、高周波帯で高い透磁率を得ることができ、高いインダクタンスをもつコイル内蔵基板を得ることが可能となる。 Still further, according to the coil-embedded substrate of the present invention, in the above configuration, the ferrite layer is formed to contain Fe 2 O 3 , CuO, NiO and ZnO, and the content of Fe 2 O 3 is a mass%, CuO. When the content of is b mass%, the content of NiO is c mass%, and the content of ZnO is d mass%, a, b, c, d are “63 ≦ a ≦ 73, 5 ≦ b ≦ 10, When 5 ≦ c ≦ 12, 10 ≦ d ≦ 23, and a + b + c + d ≦ 100 ”are satisfied at the same time, NiCuZn ferrite obtained by combining CuZn ferrite, which can be sintered at a low temperature, with NiZn ferrite having excellent high frequency band characteristics is used. It is possible to form a ferrite layer having the same size as the nonmagnetic ferrite layer and having a coil embedded therein. As a result, the ferrite layer can be fired at the same time as the insulating substrate without adding glass powder or sintering aids such as SiO 2 and Al 2 O 3, so delamination and cracks due to differences in shrinkage behavior In addition, it is possible to obtain a high magnetic permeability in a high frequency band and to obtain a coil-embedded substrate having a high inductance.
また、フェライト層が低温焼成可能となることから、配線導体に高周波に対応可能なCu,Ag,Au,Ag合金等の低抵抗金属を用いることでき、高機能なコイル内蔵基板を得ることができる。
以上の構成により、本発明によれば、コイル用導体に発生する磁力線を抑制することができ、重畳特性が向上するとともに、コイル内蔵基板の上面や下面に搭載される半導体チップやチップ部品に対する電気的な影響を改善した小型のコイル内蔵基板を提供することができる。
In addition, since the ferrite layer can be fired at a low temperature, a low-resistance metal such as Cu, Ag, Au, or an Ag alloy that can handle high frequencies can be used for the wiring conductor, and a highly functional coil-embedded substrate can be obtained. .
With the above configuration, according to the present invention, the lines of magnetic force generated in the coil conductor can be suppressed, the superimposition characteristics can be improved, and the electricity to the semiconductor chips and chip components mounted on the upper and lower surfaces of the coil-embedded substrate can be improved. It is possible to provide a small coil-embedded substrate in which the influence is improved.
本発明のコイル内蔵基板(以下、基板ともいう)を添付図面に基づいて以下に詳細に説明する。 A coil built-in substrate (hereinafter also referred to as a substrate) according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、1は複数の非磁性フェライト層から成る絶縁基体、2はフェライト層、3はコイル用導体、4はコイル用導体3の上下に設けられた接地導体層、5は半導体チップやチップ部品を搭載する搭載用電極、6は基板を外部電気回路に電気的に接続するための電極パッドである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a substrate of the present invention, wherein 1 is an insulating substrate composed of a plurality of nonmagnetic ferrite layers, 2 is a ferrite layer, 3 is a coil conductor, and 4 is a
複数の非磁性フェライト層から成る絶縁基体1は、まず、非磁性フェライト組成の主成分および第1酸化物成分、または、非磁性フェライト組成の主成分ならびに第1酸化物成分および第2酸化物成分、さらに有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法,圧延法,カレンダーロール法等によって非磁性フェライトグリーンシートを製作し、この非磁性フェライトグリーンシートを複数積層した後、大気中または加湿窒素雰囲気中にて、800〜1100℃の温度で焼成して作製される。
The
非磁性フェライト組成の主成分としては、Fe2O3とCuOおよびZnOの少なくとも1種との粉体を用いることができ、例えば、これらを湿式混合し、次いで仮焼し、顆粒としてこれを粉砕した後、原料粉末とすることができる。この場合、Fe2O3の含有量は46〜50質量%、CuOの含有量は2〜20質量%、ZnOの含有量は33〜52質量%に設定しておくことが好ましい。 As the main component of the nonmagnetic ferrite composition, powder of Fe 2 O 3 and at least one of CuO and ZnO can be used. For example, these are wet-mixed, then calcined, and pulverized as granules After that, the raw material powder can be obtained. In this case, it is preferable to set the content of Fe 2 O 3 to 46 to 50% by mass, the content of CuO to 2 to 20% by mass, and the content of ZnO to 33 to 52% by mass.
フェライト層2は、コイル用導体3の上下面を覆うようにして、絶縁基体1の内層にコイル用導体3とともに形成されている。このフェライト層2は、主成分の組成を、Fe2O363〜73質量%、CuO5〜10質量%、NiO5〜12質量%、ZnO10〜23質量%とした場合には、低温での焼成が可能となり、かつ、高周波帯域で十分に高い
透磁率を得ることができるので好ましい。
The
Fe2O3は、フェライトの基幹成分であり、そのフェライトの主成分をX−Fe2O4(XはCu,Ni,Zn等)として示される逆スピネル構造の固溶体とすれば、フェライト層2のうちFe2O3が63〜73質量%を構成していなくてはならない。Fe2O3が63質量%未満の場合、十分な透磁率を得ることが困難になる。他方、Fe2O3が73質量%を超える場合、焼結密度の低下により機械的強度が低下してしまう。
Fe 2 O 3 is a basic component of ferrite. If the main component of the ferrite is a solid solution having an inverted spinel structure represented as X—Fe 2 O 4 (X is Cu, Ni, Zn, etc.), the
CuOはフェライト層2の主成分のうち5〜10質量%を構成していなくてはならない。これは、CuOは焼結温度の低温化に大きく寄与しており、CuOが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに非磁性フェライトの焼成温度である800〜1000℃で焼成するためである。5質量%未満であると、本発明の目的とする低温度域で焼成を行う場合に焼結密度が不十分になり機械強度が不足する。また、10質量%より多い場合、磁気特性の低いCuFe2O4の割合が多くなるため磁気特性を損なうこととなる。
CuO must constitute 5 to 10% by mass of the main component of the
NiOはフェライトの高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFe2O4は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起さず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低い特徴をもつため、5質量%未満であると、10MHz以上の高周波域での透磁率が低下する。また、12質量%より多い場合、NiFe2O4の割合が多くなることに起因して初期透磁率が低下する。従って、フェライトの主成分中の含有量は5〜12質量%に設定することが重要である。 NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability of the ferrite in the high frequency range. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency range, and can maintain the magnetic permeability at a relatively high value in the high frequency range. If it is less than%, the magnetic permeability in a high frequency region of 10 MHz or more is lowered. Also, if more than 12 wt%, the initial permeability is decreased due to the proportion of NiFe 2 O 4 is increased. Therefore, it is important to set the content of the main component of ferrite to 5 to 12% by mass.
ZnOはフェライトの透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト主成分のうち10質量%未満であると、磁気特性不十分の問題を生じ、逆に23質量%より多くても磁気特性が悪くなる。 ZnO is an important element for improving the magnetic permeability of ferrite, and if it is less than 10% by mass of the main component of ferrite, it causes a problem of insufficient magnetic properties. Deteriorate.
フェライト層2の形成は、まずフェライト粉末に適当な有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法、圧延法、カレンダーロール法等によってフェライトグリーンシートを製作する。次に、このフェライトグリーンシートを所定のコイル用導体3を覆うものとしてガラスセラミックグリーンシートと平面視で同じ大きさの同形状にカットし、ガラスセラミックグリーンシート積層体の内部に、間にコイル用導体3となる導体パターンを配置して、そのコイル用導体3の上面および下面を覆うようにして積層する。
The
このとき、コイル用導体3のインダクタンスを効果的に高くするためには、コイル用導体3の上下面をフェライト層2で完全に覆う必要がある。よって、そのようなコイル用導体3およびフェライト層2を形成するためには、所定のガラスセラミックグリーンシートの表面に、下面のフェライト層2となるフェライトグリーンシート、コイル用導体3となる導体ペーストのパターン、上面のフェライト層2となるフェライトグリーンシートの順番に各層を配置して積層するとよい。
At this time, in order to effectively increase the inductance of the
フェライト層2となるフェライトグリーンシートを形成するのに用いるフェライト粉末は、仮焼済みのフェライト粉末であり、平均粒径が0.1μm〜0.9μmの範囲で均一であり、球形状に近い粒が望ましい。これは、平均粒径が0.1μmより小さいと、フェライトグリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が困難であり、平均粒径が0.9μmより大きいとフェライトの焼結温度が高くなるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができるからであり、例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層2の透磁率が安定しにくい傾向がある。
The ferrite powder used to form the ferrite green sheet used as the
メタライズ配線層から成るコイル用導体3は、フェライト層2に上下面を覆われてフェライト層2に埋設されており、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりフェライトグリーンシートの表面に塗布し、セラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートと同時焼成されて形成される。
The
メタライズ層から成る搭載用電極5は、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりセラミックグリーンシートの表面に塗布しておくことによって、絶縁基体1の上面や下面に形成される。
The mounting
なお、搭載用電極5は、半田等による半導体チップやチップ部品との接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法により順次被着するとよい。
Incidentally, mounting
外部電気回路に電気的に接続されるメタライズ配線層から成る電極パッド6は、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりセラミックグリーンシートの表面に塗布しておくことによって、絶縁基体1の上面、下面の少なくとも一方に形成されている。
An electrode pad 6 made of a metallized wiring layer electrically connected to an external electric circuit is obtained by applying a conductive paste prepared by kneading a suitable organic binder and solvent to a metal powder such as Cu, Ag, Au, or Ag alloy. It is formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the insulating
なお、メタライズ配線層から成る電極パッド6は、半田等による外部電気回路の配線導体との接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法により順次被着するとよい。
The electrode pad 6 made of metallized wiring layer, the bonding between the wiring conductor of the external electric circuit that by the solder in order to make firm, sequentially be by plating a nickel layer and a gold layer on the surface You should wear it.
本実施形態のコイル内蔵基板において、接地導体層4は、フェライト層2の上下面に少なくともコイル用導体3と対向するようにそれぞれ形成されている。
In the coil-embedded substrate of the present embodiment, contact Chishirube layer 4 are respectively formed so as to face at least a
この接地導体層4は、フェライト層2の上下面にその全面が上面視でコイル用導体3と重なるように形成することがより望ましい。これは、コイル用導体3に発生する磁力線が接地用導体層4で遮断されることにより、外部に漏れにくくなるため、より安定させることができ、これにより重畳特性を十分に改善し、更にコイル内蔵基板の上面や下面に搭載される半導体チップやチップ部品に対する電気的な影響を改善するからである。
The contact Chishirube layer 4, it is more desirable to the entire upper and lower surfaces of the
メタライズ配線層から成る接地用導体層4は、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりセラミックグリーンシートまたはフェライトグリーンシートの表面に塗布し、セラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートと同時焼成されて形成される。 The grounding conductor layer 4 made of a metallized wiring layer is formed by using a screen paste method, a gravure print method, or the like using a conductive paste prepared by kneading a suitable organic binder and solvent in a metal powder such as Cu, Ag, Au, or Ag alloy. The ceramic green sheet or the ferrite green sheet is applied to the surface, and is fired simultaneously with the ceramic green sheet and the ferrite green sheet.
実施例1では、フェライト層の上下面にコイル用導体と対向するように接地導体層を形成した図1の構成のコイル内蔵基板を作製し、重畳特性と透磁率を測定した。 In Example 1, a coil-embedded substrate having the configuration shown in FIG. 1 in which the ground conductor layer was formed on the upper and lower surfaces of the ferrite layer so as to face the coil conductor, and the superposition characteristics and the magnetic permeability were measured.
絶縁基体は、1層が50μm厚みの非磁性フェライト層が2層積層されて成る。絶縁基体の内部には、非磁性フェライト層と同時焼成されて形成されるとともに、内部にAgから成る厚み30μmのコイル用導体が埋設され、絶縁基体に挟まれて積層された透磁率500(H/m)のフェライト層が内蔵されている。 The insulating base is formed by laminating two nonmagnetic ferrite layers each having a thickness of 50 μm. A magnetic permeability of 500 (H) is formed in the insulating substrate by being simultaneously fired with the nonmagnetic ferrite layer, and a 30 μm thick coil conductor made of Ag is embedded in the insulating substrate and sandwiched between the insulating substrates. / M) ferrite layer is incorporated.
また、フェライト層の上下面には、コイル用導体に対向するようにそれぞれ形成されたAgから成る厚み10μm内層接地導体層が設けられている。 Further, on the upper and lower surfaces of the ferrite layer, an inner ground conductor layer having a thickness of 10 μm made of Ag, which is formed so as to face the coil conductor, is provided.
重畳特性の測定は、インピーダンスアナライザー(HP−4194A:ヒューレットパッカード社製)を用い、電流電圧法にて測定した。 The measurement of the superimposition characteristic was performed by the current-voltage method using an impedance analyzer (HP-4194A: manufactured by Hewlett Packard).
また、透磁率の測定は、図2に示すような、外径16mm、内径8mmのリング形状の評価用の試験片を作製し測定した。透磁率の測定は、インピーダンスアナライザー(HP−4291A:ヒューレットパッカード社製)を用い、高周波電流電圧法にて測定した。 Moreover, the measurement of the magnetic permeability produced and measured the test piece for evaluation of a ring shape with an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 8 mm as shown in FIG. The permeability was measured using an impedance analyzer (HP-4291A: manufactured by Hewlett Packard) by the high frequency current voltage method.
実施例2では、実施例1のコイル内蔵基板において、接地導体層がコイル用導体を完全に覆うように構成したコイル内蔵基板を作製し、実施例1と同様の評価を行なった。 In Example 2, a coil-embedded substrate in which the ground conductor layer completely covered the coil conductor in the coil-embedded substrate of Example 1 was produced, and the same evaluation as in Example 1 was performed.
実施例3では、実施例2のコイル内蔵基板において、フェライト層の組成をFe2O3の含有量を65質量%、CuOの含有量を6質量%、NiOの含有量を6質量%、ZnOの含有量を23質量%としたコイル内蔵基板を作製し、実施例1,2と同様の評価を行なった。 In Example 3, in the coil-embedded substrate of Example 2, the composition of the ferrite layer is 65% by mass of Fe 2 O 3 , 6% by mass of CuO, 6% by mass of NiO, ZnO A coil-embedded substrate having a content of 23% by mass was prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1 and 2.
上述した実施例1〜3と比較するために、従来構成として実施例1、3において接地導体層を設けない従来のコイル内蔵基板を比較例1、比較例2として作成し、実施例1〜3と同様の評価を行なった。 In order to compare with the above-described Examples 1 to 3, conventional coil-embedded substrates in which the ground conductor layer is not provided in Examples 1 and 3 as conventional configurations were created as Comparative Examples 1 and 2, and Examples 1 to 3 were prepared. The same evaluation was performed.
以上の実施例1〜3および比較例1,2について、重畳特性、透磁率を評価した結果を表1に示す。
表1の重畳特性の評価欄において、◎は500mAでのインダクタンス値が規格2μHを満たすもの、○は300mAでのインダクタンス値が規格2μHを満たすもの、△は100mAでのインダクタンス値が規格2μHを満たすもの×は規格を全然満たさないものをあらわしている。一般的に携帯電話に使用されるコイルは300mA以上で2μH以上あれば、十分に機能する。 In the superimposition characteristic evaluation column of Table 1, ◎ indicates that the inductance value at 500 mA satisfies the standard 2 μH, ○ indicates that the inductance value at 300 mA satisfies the standard 2 μH, and Δ indicates that the inductance value at 100 mA satisfies the standard 2 μH. The thing x represents something that does not meet the standard at all. In general, a coil used for a mobile phone functions satisfactorily if it is 300 mA or more and 2 μH or more.
表1より、フェライト層の上下面にコイル用導体と対向するように接地導体層が形成した実施例1が、比較例1の重畳特性と比べ、優れていることが確認された。 From Table 1, it was confirmed that Example 1 in which the ground conductor layer was formed on the upper and lower surfaces of the ferrite layer so as to face the coil conductor was superior to the superposition characteristics of Comparative Example 1.
また、接地導体層がコイル用導体を完全に覆った実施例2は、重畳特性が実施例1よりも高く、磁力線が外部により漏れにくくなるため、磁力線を安定させることができ、重畳特性が優れることが確認された。 Further, in Example 2 in which the ground conductor layer completely covers the coil conductor, the superposition characteristics are higher than in Example 1, and the magnetic lines of force are less likely to leak to the outside, so that the magnetic lines of force can be stabilized and the superposition characteristics are excellent. It was confirmed.
また、請求項3に記載の組成を有するフェライト層を用いた実施例3は、実施例2の透磁率と比べ、特性が優れていることが確認された。
In addition, it was confirmed that Example 3 using the ferrite layer having the composition according to
一方、実施例3と同じフェライト層を用いた比較例2においては、接地導体層が設けられていないことから、重畳特性において劣っている。 On the other hand, Comparative Example 2 using the same ferrite layer as in Example 3 is inferior in superposition characteristics because no ground conductor layer is provided.
種々の調合組成比に設定された原料を各々250g秤量し、1Lの純水とともにジルコニア粉砕用ボールを使用した2Lのボールミルにて24時間調合後、原料粉を分別乾燥し、ジルコニアるつぼにて730℃の仮焼を行った。仮焼後、X線回折により所要の化合物が得られていることを確認し、ボールミルにて粉砕、乾燥後メッシュふるいにて分別して、仮焼粉の粒子径が0.5〜0.7μmとなるように整粒した。これに10重量%のPVA溶液を添加して、ライカイ機にて造粒し、造粒粉を金型にてプレス成型した後、大気中にて900℃、2時間の焼成を行い、外径16mm、内径8mm、厚さ2mmのトロイド形の焼結試験片を作成した。試験片の密度は液中秤量法により測定し、透磁率の測定はインピーダンスアナライザー(HP−4291A:ヒューレットパッカード社製)を用いて1.0MHz、10MHzにおける値を求めた。 250 g each of the raw materials set to various preparation composition ratios were weighed and mixed in a 2 L ball mill using zirconia grinding balls together with 1 L of pure water for 24 hours, then the raw material powder was separated and dried, and then 730 in a zirconia crucible. C. calcination was performed. After calcination, it is confirmed that the required compound is obtained by X-ray diffraction, pulverized with a ball mill, separated by a mesh sieve after drying, and the particle size of the calcined powder is 0.5 to 0.7 μm. The size was adjusted so that A 10% by weight PVA solution was added to this, granulated with a reiki machine, the granulated powder was press-molded with a mold, and then fired in the atmosphere at 900 ° C. for 2 hours to obtain an outer diameter. A toroid-shaped sintered test piece having a diameter of 16 mm, an inner diameter of 8 mm, and a thickness of 2 mm was prepared. The density of the test piece was measured by a submerged weighing method, and the permeability was measured by using an impedance analyzer (HP-4291A: manufactured by Hewlett-Packard Company) at 1.0 MHz and 10 MHz.
なお、焼成試験片の作製に使用した原料の調合組成比は表2に示すとおりであり、各焼成試験片の焼結密度および透磁率の測定結果についてもあわせて同表に示す。
この表2によれば、主成分の組成が本発明にて定める範囲内にあるものは、いずれも焼結密度および透磁率が優れていることが確認される。 According to Table 2, it is confirmed that any of the main component compositions within the range defined by the present invention is excellent in sintered density and magnetic permeability.
1・・・絶縁基体
2・・・フェライト層
3・・・コイル用導体
4・・・接地導体層
5・・・搭載用電極
6・・・電極パッド
DESCRIPTION OF
Claims (3)
63≦a≦73
5≦b≦10
5≦c≦12
10≦d≦23
a+b+c+d≦100 The ferrite layer contains Fe 2 O 3 , CuO, NiO and ZnO, the Fe 2 O 3 content is a mass%, the CuO content is b mass%, and the NiO content is c mass%. 3. The coil-embedded substrate according to claim 1, wherein when a ZnO content is d mass%, the a, b, c, and d satisfy the following formula.
63 ≦ a ≦ 73
5 ≦ b ≦ 10
5 ≦ c ≦ 12
10 ≦ d ≦ 23
a + b + c + d ≦ 100
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