專(zhuān)利名稱(chēng)：：平面磁元件及利用該平面磁元件的電源ic封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用作薄型電感器的平面磁元件(磁被動(dòng)元件)，特別是涉及提高對(duì)平面線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率并提高電感的平面磁元件及利用該平面磁元件的電源IC封裝。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，各種電子設(shè)備的小型化、輕量化發(fā)展，隨之有利用薄膜工藝制作各種器件的趨勢(shì)。在這種潮流中，電感器(電抗器)、變壓器、磁頭等磁元件也替代過(guò)去的對(duì)塊體(bulk)磁性材料實(shí)施巻線的結(jié)構(gòu)，而提出一種用磁性體對(duì)具有螺旋形狀或U形彎(曲折)圖案的平面線圈進(jìn)行覆蓋的外鐵型結(jié)構(gòu)的平面磁元件(平面電感器)，試行器件的小型薄型化(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。另一方面，從小型電子設(shè)備用的DC-DC變換器的例子中可見(jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型輕量化，在MHz以上的高工作頻率下使其工作的技術(shù)性要求正在提高。在這種電子設(shè)備中，高頻用電感器成為一個(gè)關(guān)鍵組件，并要求如下的特性。(1)小型薄型(2)頻率特性良好(3)具有適當(dāng)?shù)碾娙萘恳话?，在塊體鐵氧體上巻繞線圈的元件和將涂敷型的鐵氧體材料和涂敷型的導(dǎo)體材料燒結(jié)成一體的元件，作為小型電感器元件被實(shí)用化(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。前者隨著將塊體鐵氧體芯小型薄型化，表面劣化層占總體積的比例增大，以透磁率為首的特性劣化，不能實(shí)現(xiàn)低損失且高電感的電感器元件。此外，后者這樣制作對(duì)線圈進(jìn)行構(gòu)圖并涂敷以形成螺旋型或螺旋管型，涂敷鐵氧體以通過(guò)這些線圈激勵(lì)軟磁性體，最后燒結(jié)它們。例如，在螺旋管型的電感器中是經(jīng)過(guò)交替對(duì)鐵氧體和導(dǎo)體進(jìn)行構(gòu)圖并涂敷的工序制造的。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:(JP)特開(kāi)2002—299120號(hào)公報(bào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)l:IEEETrans.Magn.MAG-20，No.5，pp.1804—1806但是，用于上述現(xiàn)有的電感器的軟磁性材料大體上透磁率較低，所以有難以得到較高的電感值的缺點(diǎn)。另一方面，若為了彌補(bǔ)該缺點(diǎn)而利用大量的磁性材料，則電感器等磁元件的薄型化存在極限，產(chǎn)生了難以通過(guò)部件的高密度安裝實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于如上所述的因?yàn)橥复怕瘦^低而需要使用大量的磁性材料的現(xiàn)狀，其目的在于，通過(guò)采用能夠有效地得到較高的電感值的配置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)薄型化的電感器等平面磁元件。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人特別深入研究了能夠得到較高的電感值的磁性粉末的尺寸形狀及配置結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這些因素對(duì)磁元件特性造成的影響。其結(jié)果，將線圈布線之間的間隔和磁性粉末的最大徑調(diào)節(jié)為預(yù)定的關(guān)系而填充在線圈布線之間，或者，在平面線圈和形成于其上下的磁性層之間不形成絕緣層而使包含在磁性層中的磁性粉末直接與平面線圈接觸、或形成為相鄰且距離lum以下，這樣構(gòu)成了薄型電感器時(shí)，能夠有效地提高對(duì)線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，得到了初次實(shí)現(xiàn)電感值提高的薄型電感器的知識(shí)。特別是，在平面線圈和于其上下形成的磁性層之間不配置絕緣層的情況下，表明了貫穿上下磁性層的磁束變多、可提高電感值的事實(shí)。本發(fā)明是基于這些知識(shí)完成的。艮口，本發(fā)明涉及的平面磁元件在由磁性粉末和樹(shù)脂的混合物構(gòu)成的第一磁性層和第二磁性層之間具有平面線圈，其特征在于，在設(shè)上述平面線圈的線圈布線之間的間隔為W、而且設(shè)上述磁性粉末的最大徑為L(zhǎng)時(shí)，滿足關(guān)系式W〉L。在上述平面磁元件中，如圖1圖5所示，平面線圈的線圈布線之間的間隔W是從某個(gè)線圈布線向相對(duì)的線圈布線畫(huà)直線時(shí)的距離，是相鄰的線圈布線之間的間隙的寬度。并且，線圈布線彎曲成L字形的部分不作為上述間隔W的測(cè)定對(duì)象。此外，在線圈布線之間的間隔中填充的磁性粉末的最大徑L如下地測(cè)定。BP,如圖7所示，拍攝于平面線圈4的線圈布線4c、4c之間形成的磁性層的放大照片，測(cè)定被觀察的每個(gè)磁性粉末7中最大的直徑(參照?qǐng)D6)。在上述表面的任意3個(gè)部位進(jìn)行該測(cè)定操作，將在該測(cè)定值中最大的值設(shè)為磁性粉末的最大徑L。并且，在利用氣水噴霧法等制作磁性粉末的階段，將制作的磁性粉末過(guò)篩之后的最大徑L相當(dāng)于利用的篩的開(kāi)孔尺寸。在上述平面磁元件中，上述磁性粉末的最大值徑L為線圈布線之間的間隔W以上(WSL)時(shí)，磁性粉末不會(huì)填充在線圈布線之間，或者，即使填充也由于在布線間隙的長(zhǎng)度方向配置磁性粉末的長(zhǎng)軸，所以填充在線圈之間的磁性粉末容易受到由線圈形成的磁場(chǎng)的影響，平面線圈的電感值容易下降。因此，磁性粉末的最大徑L設(shè)為小于線圈布線之間的間隔W的范圍。在上述最大徑的范圍內(nèi)，能夠提高平面磁元件的電感。作為構(gòu)成上述磁性粉末及各磁性層的磁性材料不特別限定，除了純鐵、鐵硅鋁磁合金(Fe—5.5Al—10Si)以外，還能夠使用坡莫合金(Fe—78.5Ni)等Fe-Ni系合金、Co系非晶合金、Fe系非晶合金、硅鋼(Fe—5.5Si)等金屬軟磁性材料或鐵氧體等氧化物。作為非晶合金優(yōu)選具有用通式(M—aM，a)'。。-Jb(其中，M是從Fe、Co中選擇出的至少1種元素，M，是從Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及W中選擇出的至少1種元素，X表示從B、Si、C及P中選擇出的至少1種元素，a及b分別滿足0^a§0.15、10at%Sb^35at%)表示的組成的非晶合金。此外，若考慮成本方面，優(yōu)選鐵硅鋁磁合金或Fe系非晶合金那樣的Fe基材料。上述平面線圈如果是形成如圖1所示的方形螺旋形狀或圖4所示的U形彎形狀的曲折形的線圈、或者展開(kāi)為圖5所示的圓形螺旋形狀等那樣鄰接的導(dǎo)體線圈并行的形狀的平面線圈，就能夠得到同樣的電感增大效果。上述平面線圈的厚度(高度)調(diào)節(jié)為10200pm的范圍。此外，在上述平面磁元件中，優(yōu)選包含在上述各磁性層中的磁性粉末和上述平面線圈相接觸，或者相鄰且距離lPm以下。即，包含在磁性層中的磁性粉末直接與平面線圈接觸，或者相鄰且距離lum以下，從而能夠有效地提高對(duì)線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，實(shí)現(xiàn)電感值提高的薄型電感器。此外，在上述平面磁元件中，優(yōu)選在設(shè)上述平面線圈的線圈布線之間的間隔為W、而且設(shè)上述磁性粉末的最大徑為L(zhǎng)時(shí)，滿足關(guān)系式W〉2L。通過(guò)更微細(xì)地制作磁性粉末，以使該磁性粉末的最大徑L滿足關(guān)系式W〉2L，從而磁性粉末有效地填充在線圈布線之間，結(jié)果能夠有效地提高對(duì)在線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，能夠進(jìn)一步提高線圈的電感值。進(jìn)而，在上述平面磁元件中，優(yōu)選上述磁性粉末的平均粒徑為80um以下。若磁性粉末的平均粒徑超過(guò)80nm那樣變得粗大，則在線圈布線之間的空隙部難以充分填充磁性粉末，而且線圈布線之間的磁性體的粉末填充率下降，不能夠期待電感的提高。因此，磁性粉末的平均粒徑設(shè)為80nm以下，優(yōu)選為50um以下，進(jìn)一步為35um以下。但是，該平均粒徑D不到0.5iim時(shí)，磁性粉末過(guò)細(xì)而難以處理。具體地，由于產(chǎn)生表面氧化層或表面劣化層而容易發(fā)生磁特性劣化或由熱振動(dòng)導(dǎo)致的磁特性劣化。此外，在做成糊料時(shí)，有粉末難以均勻混合等難點(diǎn)。進(jìn)而，在上述平面磁元件中，對(duì)上述平面線圈的線圈布線之間的間隙的上述磁性粉末的填充率優(yōu)選為30vol呢以上。對(duì)該線圈布線之間的磁性粉末的填充率不到3Ovol9&而過(guò)少時(shí)，由于平面磁元件的電感下降而不好。因此，上述磁性粉末填充率優(yōu)選為30vol呢以上，進(jìn)而優(yōu)選50voP/。以上。此外，在上述平面磁元件中，將上述平面線圈的線圈布線之間的間隔設(shè)為W時(shí)，優(yōu)選在長(zhǎng)度W的線段中包含的磁性粉末的個(gè)數(shù)為3個(gè)以上。該磁性粉末的個(gè)數(shù)如圖7所示地測(cè)定。g口，在具有相當(dāng)于線圈布線4c、4c之間的間隙部的寬度W的長(zhǎng)度的線段中一部分所包含的磁性粉末7的數(shù)量都被計(jì)數(shù)。在圖7中，包含在線段中的磁性粉末7的個(gè)數(shù)是5。由于與線圈布線間隔的關(guān)系，上述磁性粉末的個(gè)數(shù)為2個(gè)以下時(shí)，磁性層的粉末填充率較低，所以不能得到充分的磁特性。因此，在上述線圈布線之間配置于直線上的磁性粉末的個(gè)數(shù)被設(shè)為3以上，進(jìn)而優(yōu)選5個(gè)以上。另外，在上述平面磁元件中，優(yōu)選上述磁性粉末(粒子)由非晶合金、平均結(jié)晶粒徑為2um以下的Fe基微細(xì)結(jié)晶合金、鐵氧體中的至少1種磁性材料構(gòu)成。通過(guò)將由上述磁性材料構(gòu)成的磁性粒子填充在線圈間隔中，能夠提高透磁率，并提高平面磁元件的電感值。這時(shí)，若使用用于第一磁性層或第二磁性層的磁性粉末，則制造性得到提高。此外，在上述平面磁元件中，優(yōu)選上述平面磁元件的全體厚度為0.4mm以下。在本發(fā)明中，將平面磁元件和IC芯片容納在同一封裝內(nèi)，目的為實(shí)現(xiàn)更小型的電路部件，若沒(méi)有小于與半導(dǎo)體芯片相同的高度，則會(huì)失去單一封裝的優(yōu)點(diǎn)。因此，要求平面磁元件的厚度最高也不到半導(dǎo)體元件管芯的一般高度0.625mm，優(yōu)選0.4mm以下。特別是，通過(guò)使平面磁元件的厚度為0.4mm左右以下，從而使后述的圖8圖10所示的層疊型的單一封裝化變得可能。構(gòu)成上述平面磁元件的第一磁性層和第二磁性層的厚度可以分別設(shè)定為50200um的范圍。另外，在上述平面磁元件中，上述平面線圈優(yōu)選由金屬粉末的低溫?zé)Y(jié)體構(gòu)成。作為金屬粉末使用Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Sn、其它的導(dǎo)電性粉末，特別是從導(dǎo)電性及經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選Cu、Ag。平面線圈是將上述金屬粉末、樹(shù)脂和溶劑等的混合物涂敷成預(yù)定圖案之后進(jìn)行自然干燥，或者加熱到溶劑氣化溫度或以上的溫度，或者實(shí)施包含還原等反應(yīng)的加熱操作，固化為線圈而形成。上述平面線圈優(yōu)選可以使用通過(guò)干燥或加熱將金屬粉末(導(dǎo)電性粉末)和樹(shù)脂粘合劑的混合物進(jìn)行固化的線圈、通過(guò)噴鍍或鍍敷等成膜技術(shù)成膜的線圈等。利用金屬粉末和樹(shù)脂粘合劑的混合物時(shí)能夠廉價(jià)地制作，所以?xún)?yōu)選。此外，可以使用通過(guò)刻蝕形成導(dǎo)電性金屬箔、或者利用模具沖裁為預(yù)定形狀的線圈。平面線圈布線的寬度、高度(厚度)、間隔(間隙)是影響線圈特性的主要因素，優(yōu)選提高布線密度并將布線的寬度及厚度設(shè)定得盡量大，而且布線間隔在保持相互的絕緣性的范圍內(nèi)盡量減小。具體地，線圈布線的高度(厚度)優(yōu)選為20um以上，進(jìn)而優(yōu)選為40ym以上。若薄，則線圈電阻增大，不能得到較高的性能指數(shù)(Q值Qualityfactor)。根據(jù)所要求的性能，優(yōu)選盡可能增厚。此外，如上所述，線圈布線的間隔越窄越好。若布線間隔較寬，則器件尺寸增大，并且，由于線圈的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，線圈直流電阻增大，性能指數(shù)(Q值)下降。因此，優(yōu)選布線間隔W是200um以下。另夕卜，布線間隔W的最小值優(yōu)選為10um以上。布線間隔W不到10um時(shí)，難以進(jìn)行均勻的加工，有布線短路等合格率下降的可能性。另外，在上述平面磁元件中，上述磁性層優(yōu)選為混合了20質(zhì)量％以下的樹(shù)脂粘合劑的磁性混合物。并且，作為上述樹(shù)脂粘合劑，可以使用纖維素類(lèi)、氯丁橡膠類(lèi)、丁腈橡膠類(lèi)、聚硫化物類(lèi)、丁二烯橡膠類(lèi)、SBR類(lèi)、硅橡膠等彈性材料，醋酸乙烯類(lèi)、聚乙烯醇類(lèi)、聚乙烯醇縮醛類(lèi)、氯乙烯類(lèi)、聚苯乙烯類(lèi)、聚酰亞胺類(lèi)的熱可塑性樹(shù)脂等有機(jī)物，環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂等熱固化性樹(shù)脂的有機(jī)物，Si02等無(wú)機(jī)物等。如上所述的平面磁元件例如經(jīng)過(guò)如下的工序制造。即，在具有預(yù)定的最大徑L及平均粒徑D的磁性粉末中混合賦形劑來(lái)制作糊料，利用該糊料在基體上以預(yù)定尺寸印刷而制作第一磁性層。在該第一磁性層上面例如使用Ag糊料或Cu糊料等導(dǎo)電性金屬糊料構(gòu)圖為方形螺旋狀或者曲折狀或者圓形螺旋狀而印刷平面線圈。平面線圈若是如曲折線圈那樣鄰接的導(dǎo)體線圈布線并行的平面線圈，則顯示同樣的效果。并且，上述平面線圈除了印刷上述金屬糊料的方法以外，若是鍍敷法、導(dǎo)體金屬箔的沖裁法、導(dǎo)體金屬箔的刻蝕法、噴鍍法、蒸鍍法等氣相生長(zhǎng)法等、可實(shí)現(xiàn)較低的體積電阻率的平面線圈的方法，則不特別限定。并且，形成上述平面線圈之后，通過(guò)以預(yù)定的圖案及厚度印刷第二磁性層以覆蓋該平面線圈，從而形成上述平面線圈被第一及第二磁性層覆蓋的、作為平面磁元件的薄型電感器。這時(shí)，在第二磁性層的磁性圖案中，在相當(dāng)于線圈端子部的部位設(shè)置開(kāi)口。作為在上述平面線圈的上下表面形成磁性層的方法，有用絕緣性粘接劑粘接磁性體的薄板的方法、涂敷干燥將磁性粉末分散在樹(shù)脂中的磁性體糊料的方法、實(shí)施上述磁性體的鍍敷的方法等，也可以組合它們。本發(fā)明涉及的電源IC封裝將如上所述地制作的平面磁元件與控制IC、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等半導(dǎo)體芯片安裝在同一基板或同一封裝上的平面方向或者高度方向而形成。特別是，上述電源IC封裝是在同一基板上一體地安裝平面磁元件和IC芯片的IC一體型，對(duì)器件的小型化有效。此外，也能夠進(jìn)行將多個(gè)半導(dǎo)體芯片和有源元件一體化的單一封裝。例如可以作為組裝DC-DC變換器等的電源功能的封裝，能夠通過(guò)外帶地配置電容器等而具有同樣的電源功能。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)涉及的平面磁元件，由于磁性粉末的最大徑L小于線圈布線之間的間隔W(W〉L)，所以磁性粉末有效地填充在線圈布線之間，或者，填充在線圈之間的磁性粉末盡可能為正方形狀，所以難以受到由線圈形成的磁場(chǎng)方向的影響，平面線圈的電感值上升。此外，具有比線圈布線之間的間隔W小的最大徑L的磁性粉末填充在平面線圈的布線之間的間隙中形成，所以能夠提高對(duì)在平面線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，實(shí)現(xiàn)作為電感提高的薄型電感器的磁元件。進(jìn)而，能夠?qū)⑷缟纤龅刂谱鞯钠矫娲旁涂刂艻C、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等半導(dǎo)體芯片安裝在同一基板或同一封裝上的平面方向或高度方向而進(jìn)行單一封裝，能夠進(jìn)行功能元件的高密度安裝，對(duì)半導(dǎo)體器件的小型化及高功能化發(fā)揮顯著的效果。圖1是采用方形螺旋形狀作為線圈形狀時(shí)的、本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的平面磁元件的俯視圖。圖2是圖1或圖5的II一II向視剖視圖。圖3是圖2中的in部分的局部放大剖視圖。圖4是采用曲折形狀作為線圈形狀時(shí)的、本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的平面磁元件的俯視圖。圖5是采用圓形螺旋形狀作為線圈形狀時(shí)的、本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的平面磁元件的俯視圖。圖6是表示圖3所示的磁性粒子的尺寸測(cè)定方法的剖視圖。圖7是表示測(cè)定填充在圖3所示的線圈布線之間的寬度W中的磁性粉末個(gè)數(shù)的方法的剖視圖。圖8是表示將本發(fā)明涉及的平面磁元件和半導(dǎo)體芯片配置在平面上進(jìn)行封裝的IC封裝的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖9是表示層疊配置本發(fā)明涉及的平面磁元件和半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封裝的IC封裝的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖IO是表示以凸塊方式層疊本發(fā)明涉及的平面磁元件和半導(dǎo)體芯片而進(jìn)行封裝的IC封裝的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。具體實(shí)施方式下面，參照附圖及以下的實(shí)施例，更具體地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。將具有表1所示的組成的各磁性粉末過(guò)篩分離而制作了具有表1所示的最大粒徑L(最大徑)及平均粒徑D的磁性粉末。并且，表1所示的最大粒徑設(shè)為篩子的網(wǎng)孔值。對(duì)各磁性粉末以16質(zhì)量%的比例混合乙基纖維素溶液而分別制作了磁性粉末糊料。接著，如圖3所示，在作為基體2的厚度35um的聚酰亞胺片上分別使用上述磁性粉末糊料而印刷成厚度為150um之后，通過(guò)在溫度15(TC下干燥60min，從而制作了第一磁性層3。進(jìn)而，在該第一磁性層3的上表面，利用平均粒徑lym的Ag糊料，將如圖1所示的線圈布線的寬度B為150ixm、線圈布線之間的間隔W為100um、即線/間隔是150um/100um的、作為15匝的平面線圈4的螺旋形線圈，印刷成厚度為20um之后，在溫度150。C下經(jīng)過(guò)60min時(shí)間進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，制作了平面線圈4。接著，在該平面線圈4上表面，用與第一磁性層3同樣的方法印刷厚度150um的第二磁性層5，分別制作了實(shí)施例15涉及的作為平面磁元件的薄型電感器l。并且，在各實(shí)施例涉及的線圈中，將包含在線圈布線之間的間隔W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)設(shè)為3個(gè)以上。在實(shí)施例15中制作的第一磁性層3的上表面，用刮棒涂敷機(jī)(barcoater)以厚度10um涂敷作為絕緣層的聚酰亞胺樹(shù)脂。接著，在該絕緣層上表面，制作了與實(shí)施例1一5同樣的平面線圈4。進(jìn)而，在該平面線圈4的上表面以厚度10nm涂敷作為絕緣層的聚酰亞胺樹(shù)脂。接著，在該絕緣層的上表面印刷與實(shí)施例l一5同樣的第二磁性層5，從而分別制作了比較例l一5涉及的作為平面磁元件的薄型電感器。將測(cè)定了如上所述地制作的各實(shí)施例及比較例涉及的作為平面磁元件的薄型電感器的厚度H、電感值及性能指數(shù)(Q值)的結(jié)果示于表l。這里，在表1中，在如圖3所示有基體2時(shí)，電感器厚度H表示從基體2的下端到平面磁元件1的第二磁性層5上端為止的距離，在沒(méi)有基體2時(shí)，電感厚度H表示平面磁元件1的第一磁性層3下端到第二磁性層5上端為止的距離。并且，用S，卜3(Mitutoyo)制的千分尺來(lái)測(cè)定了薄型電感器的厚度H。此外，各平面磁元件的電感及性能指數(shù)(Q值)使用橫河Hewlett-Packard制的阻抗分析儀4192A，在設(shè)該勵(lì)磁電壓為0.5V、測(cè)定頻率為10MHz的條件下測(cè)定。下述表1表示評(píng)價(jià)測(cè)定結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據(jù)上述表1所示的結(jié)果可知，若采用具有比線圈布線之間的間隔w小的最大徑L的磁性粉末被填充在平面線圈4的布線之間的間隙而形成的各實(shí)施例涉及的平面磁元件l，則能夠提高對(duì)平面線圈4中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率。此外，在磁性層3、5與平面線圈4之間沒(méi)有形成絕緣層，磁性粉末與平面線圈充分接近，所以實(shí)現(xiàn)了作為充分提高了電感的薄型的電感器的平面磁元件l。另一方面，在磁性層3、5與平面線圈4之間形成了絕緣層的各比較例涉及的平面磁元件中，由于貫穿上下的磁性層的磁束，減少及磁性粉末7未充分填充在線圈布線之間的間隙中，因此再次確認(rèn)了與實(shí)施例相比，電感值大幅下降的事實(shí)。將具有表2所示的組成的各磁性材料粉末過(guò)篩分離而制作了具有表2所示的最大粒徑L(最大徑)及平均粒徑D的磁性粉末。并且，表2所示的最大粒徑設(shè)為篩子的網(wǎng)孔值。對(duì)各磁性粉末以11質(zhì)量％的比例混合環(huán)氧樹(shù)脂溶液，而分別制作了磁性粉末糊料。接著，如圖3所示，在作為基體2的厚度35iim的聚酰亞胺片上分別使用上述磁性粉末糊料而印刷成厚度為100um之后，通過(guò)在溫度15(TC下干燥30min，從而制作了第一磁性層3。進(jìn)而，在該第一磁性層3的上表面，利用平均粒徑0.5ym的Ag糊料，將如圖1所示的線圈布線的寬度B為100um、線圈布線之間的間隔W為100iim、即線/間隔是100um/100um的、作為15匝的平面線圈4的螺旋線圈，印刷成厚度為25um之后，在溫度20(TC下經(jīng)過(guò)30分鐘進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，制作了平面線圈4。接著，在該平面線圈4上表面，用與第一磁性層3同樣的方法印刷厚度100um的第二磁性層5，分別制作了實(shí)施例610涉及的作為平面磁元件的薄型電感器l。并且，在各實(shí)施例涉及的線圈中，將包含在線圈布線之間的間隔w的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)設(shè)為3個(gè)以上。取代在實(shí)施例610中使用的最大粒徑32pm的磁性粉末而使用了最大粒徑為150ym的粗大磁性粉末，這一點(diǎn)以外與實(shí)施例610同樣的處理，從而分別制作了比較例610涉及的作為平面磁元件的薄型電感器。將與實(shí)施例15同樣地測(cè)定了如上所述地制作的各實(shí)施例及比較例涉及的作為平面磁元件的薄型電感器的厚度H、電感值及性能指數(shù)(Q值)的結(jié)果示于下述表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>根據(jù)上述表2所示的結(jié)果可知，在利用大于平面線圈4的線間距離W的磁性粉末7制作了薄型電感器的比較例610涉及的薄型電感器中，表明了與實(shí)施例610相比電感值下降的事實(shí)。將具有表3所示的組成的各磁性材料粉末過(guò)篩分離而制作了具有表3所示的最大粒徑L(最大徑)及平均粒徑D的磁性粉末。并且，表3所示的最大粒徑設(shè)為篩子的網(wǎng)孔值。對(duì)各磁性粉末以12質(zhì)量％的比例混合聚酰亞胺樹(shù)脂溶液而分別制作了磁性粉末糊料。接著，如圖3所示，在作為基體2的厚度35um的聚酰亞胺片上分別使用上述磁性粉末糊料而印刷成厚度為150lim之后，通過(guò)在溫度150。C下干燥30min，從而制作了第一磁性層3。進(jìn)而，在該第一磁性層3的上表面，利用低電阻Ag糊料，將如圖l所示的線圈布線的寬度B為200nm、線圈布線之間的間隔W為200pm、即線/空隙是200um/200ym的、作為15匝的平面線圈4的螺旋形線圈，印刷成厚度10"m之后，在溫度200。C下經(jīng)過(guò)30分鐘進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，制作了平面線圈4。接著，在該平面線圈4上表面，用與第一磁性層3同樣的方法印刷厚度200]im的第二磁性層5，分別制作了實(shí)施例1115涉及的作為平面磁元件的薄型電感器l。并且，在各實(shí)施例涉及的線圈中，將包含在線圈布線之間的間隔W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)設(shè)為3個(gè)以上。取代在實(shí)施例1115中用作磁性粉末的結(jié)合劑的聚酰亞胺樹(shù)脂溶液而以12質(zhì)量％的比例添加了硅樹(shù)脂，這一點(diǎn)以外與實(shí)施例1115同樣地進(jìn)行第一磁性層、平面線圈及第二磁性層的形成干燥、燒結(jié)之后，通過(guò)剝離用作基體的聚酰亞胺片，從而分別制作了實(shí)施例1620涉及的作為平面磁元件的薄型電感器l。并且，在各實(shí)施例涉及的線圈中，將包含在線圈布線之間的間隔W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)設(shè)為3個(gè)以上。將與實(shí)施例15同樣地測(cè)定了如上所述地制作的各實(shí)施例及比較例涉及的作為平面磁元件的薄型電感器的厚度H、電感值及性能指數(shù)(Q值)的結(jié)果示于下述表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>根據(jù)上述表3所示的結(jié)果可知，表明了與和磁性粉末混合的粘合劑樹(shù)脂的種類(lèi)及作為基體的聚酰亞胺片的有無(wú)無(wú)關(guān)地得到電感性能穩(wěn)定的薄型電感器的事實(shí)。將具有表4所示的組成的磁性粉末過(guò)篩分離而制作了具有表4所示的最大粒徑L(最大徑)及平均粒徑D的磁性粉末。并且，表4所示的最大粒徑設(shè)為篩子的網(wǎng)孔值。相對(duì)于磁性粉末以16質(zhì)量％的比例混合乙基纖維素溶液而分別制作了磁性粉末糊料。接著，如圖3所示，在作為基體2的厚度20iam的PEN片上，使用上述磁性粉末糊料而印刷成厚度為150um之后，通過(guò)在溫度15(TC下干燥60分鐘，從而制作了第一磁性層3。進(jìn)而，在該第一磁性層3的上表面利用平均粒徑1"m的Ag糊料印刷成厚度30um之后，在溫度150'C下經(jīng)過(guò)60min時(shí)間進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，制作了平面線圈4。該平面線圈4是如圖1及圖3所示的螺旋型平面線圈4，配置了線圈布線的寬度B為200um、線圈布線之間的間隔W為200um、即線/間隔是200pm/200iim的、作為15匝的平面線圈4的螺旋形線圈。接著，在該螺旋線圈4的上表面，用與第一磁性層3同樣的方法，涂敷形成厚度150um的第二磁性層5，制作了實(shí)施例21涉及的作為平面磁元件的薄型電感器l。并且，在各實(shí)施例涉及的線圈中，將包含在線圈布線之間的間隔W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)設(shè)為3個(gè)以上。取代在實(shí)施例21中沖裁銅箔而制作的螺旋型平面線圈4而使用了通過(guò)刻蝕法制作的螺旋線圈，這一點(diǎn)以外與實(shí)施例21同樣地處理而制作了實(shí)施例22涉及的作為平面磁元件的薄型電感器1。通過(guò)按照表4所示的材料規(guī)格及尺寸規(guī)格對(duì)螺旋線圈進(jìn)行刻蝕處理而形成，分別制作了如圖1所示的實(shí)施例2324所涉及的薄型電感器1。[實(shí)施例2728]按照表4所示的材料規(guī)格及尺寸規(guī)格制造，將螺旋線圈變更為曲折形線圈，這一點(diǎn)以外與實(shí)施例2526同樣地處理，從而分別制作了如圖4所示的實(shí)施例2728所涉及的薄型電感器la。[比例例1112]按照表4所示的材料規(guī)格及尺寸規(guī)格制造，通過(guò)刻蝕法制造了螺旋線圈，這一點(diǎn)以外與比較例1同樣地處理，從而分別制作了比較例1112所涉及的作為平面磁元件的薄型電感器。將與實(shí)施例15同樣地測(cè)定了如上所述地制作的各實(shí)施例及比較例涉及的作為平面磁元件的薄型電感器的厚度H、電感值及性能指數(shù)(Q值)的結(jié)果示于下述表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>根據(jù)上述表4所示的結(jié)果可知，若比較實(shí)施例21和實(shí)施例23、或者實(shí)施例22和實(shí)施例24，則表明了與利用了燒結(jié)Ag糊料制造的螺旋線圈的實(shí)施例21、22涉及的薄型電感器相比、通過(guò)刻蝕制作了平面線圈的實(shí)施例23、24涉及的薄型電感器的特性得到了改善的事實(shí)。這是因?yàn)椋趯?shí)施例23、24中，在通過(guò)刻蝕制作的平面線圈中，相鄰的線圈的間隙部向上方開(kāi)放，所以磁性粒子容易進(jìn)入間隙部而增加存在于布線之間的磁性粒子數(shù)量，從而增大電感。此外，與Ag制平面線圈比較，在Cu箔制平面線圈中，線圈電阻值相對(duì)地減少，所以性能指數(shù)(Q值)增加。進(jìn)而，若比較實(shí)施例2126的利用螺旋線圈的薄型電感器和實(shí)施例2728及比較例1314的利用曲折形線圈的薄型電感器，則表明了由于在曲折形線圈中電感不工作而特性下降的事實(shí)。但是，在曲折形線圈中，能夠?qū)⑦B接端子配置在基材的外邊緣，所以與利用螺旋型線圈的電感器相比安裝性得到改善。此外，即使比較同樣利用了曲折形線圈的實(shí)施例27和比較例13，也表明了本實(shí)施例27的特性進(jìn)一步提高的事實(shí)。在設(shè)線圈布線之間的間隔為W時(shí)，將包含在長(zhǎng)度W的線段中的磁性粒子數(shù)量變更為如圖5所示，這一點(diǎn)以外與實(shí)施例11同樣地處理而分別制作了如圖1所示的實(shí)施例2932涉及的薄型電感器。將與實(shí)施例15同樣地測(cè)定了如上所述地制作的各實(shí)施例涉及的作為平面磁元件的薄型電感器的厚度H、電感值及性能指數(shù)(Q值)的結(jié)果示于下述表5。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>根據(jù)上述表5所示的結(jié)果可知，表明了若包含在長(zhǎng)度W的線段中的磁性粒子數(shù)量為3個(gè)以上、進(jìn)而是5個(gè)以上，則電感及性能指數(shù)提高的事實(shí)。并且，在實(shí)施例2932中，使用了最大粒徑或平均粒徑相同的磁性粉末，但是磁性粉末是具有扁平形狀或球狀或者桿狀等各種形狀的粉末，長(zhǎng)徑相對(duì)于粒子的短徑的比(縱橫比)稍微不同，因此，即使平均粒徑相同，存在于布線間隔W中的磁性粒子數(shù)是變化的。在以上的實(shí)施例中，以設(shè)有如圖1所示的方形螺旋形狀線圈或如圖4所示的曲折形狀線圈作為平面線圈的平面磁元件為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，例如在將圖5所示那樣的在磁性層3上形成設(shè)有端子6的圓形螺旋形狀的平面線圈4b的情況下，也得到同樣的效果。作為各實(shí)施例涉及的平面磁元件1的薄型電感器1、la的厚度H是0.260.39mm，為控制IC和場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等半導(dǎo)體芯片8的厚度以下。因此，如圖8圖10所示，將開(kāi)關(guān)IC等半導(dǎo)體芯片8和平面磁元件1、la—體化并封裝，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)置電感的薄型IC封裝IO、10a、10b。圖8所示的IC封裝10具有在封裝基板上的平面方向上配置半導(dǎo)體芯片8和平面磁元件1、la，并且分別與引腳框9連接并用塑封樹(shù)脂固定的結(jié)構(gòu)，圖9所示的IC封裝10a具有在封裝基板上的厚度方向上層疊配置半導(dǎo)體芯片8和平面磁元件1、la，并且分別與引腳框9連接并用塑封樹(shù)脂固定的結(jié)構(gòu)，圖10所示的IC封裝10b具有在封裝基板上的厚度方向上以凸塊接合方式層疊配置半導(dǎo)體芯片8和平面磁元件1、la，并且分別與引腳框9連接并用塑封樹(shù)脂固定的結(jié)構(gòu)。根據(jù)包含這種作為平面磁元件的電感器的薄型封裝，例如能夠容易地實(shí)現(xiàn)單一封裝的小型DC-DC變換器IC或電源IC封裝。根據(jù)各表所示的結(jié)果可知，若采用具有比線圈布線之間的間隔W小的最大徑L的磁性粉末填充在平面線圈的布線之間的間隙而形成的各實(shí)施例涉及的平面磁元件，則能夠提高對(duì)平面線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，實(shí)現(xiàn)作為提高電感的薄型電感器的平面磁元件。進(jìn)而，也可以將如上所述地制作的平面磁元件與控制IC、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等半導(dǎo)體芯片安裝在同一基板或同一封裝上的平面方向或高度方向上而進(jìn)行單一封裝，也可以進(jìn)行功能元件的高密度安裝，對(duì)半導(dǎo)體器件的小型化及高功能化發(fā)揮顯著的效果。特別是，在配置有螺旋線圈的平面磁元件中，用極少量的有機(jī)粘合劑將預(yù)定粒徑的微細(xì)的磁性粉末做成糊料而填充在線圈布線之間時(shí)，不用有機(jī)物那樣的絕緣體覆蓋微細(xì)的磁性粉末之間，能夠使磁性粉末之間成為最接近的狀態(tài)，能夠抑制透磁率的下降。因此，能夠得到特別大的電感值。工業(yè)可利用性采用具有上述結(jié)構(gòu)的平面磁元件，由于磁性粉末的最大徑L小于線圈布線之間的間隔W(W〉L)，所以磁性粉末有效地填充在線圈布線之間，并且填充在線圈之間的磁性粉末盡可能為正方形狀，難以受到由線圈形成的磁場(chǎng)方向的影響，提高平面線圈的電感值。此外，由于具有比線圈布線之間的間隔W小的最大徑L的磁性粉末填充在平面線圈的布線之間的間隙而形成，所以能夠提高對(duì)平面線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的透磁率，實(shí)現(xiàn)作為提高電感的薄型電感器的磁元件。進(jìn)而，可以將如上所述地制作的平面磁元件與控制IC、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等半導(dǎo)體芯片安裝在同一基板或同一封裝上的平面方向或高度方向上而進(jìn)行單一封裝，也可以進(jìn)行功能元件的高密度安裝，對(duì)半導(dǎo)體器件的小型化及高功能化發(fā)揮顯著的效果。權(quán)利要求1.一種平面磁元件，在由磁性粉末和樹(shù)脂的混合物構(gòu)成的第一磁性層和第二磁性層之間具有平面線圈，其特征在于，在設(shè)上述平面線圈的線圈布線之間的間隔為W、而且設(shè)上述磁性粉末的最大徑為L(zhǎng)時(shí)，滿足關(guān)系式W＞L。2.如權(quán)利要求1所記載的平面磁元件，其特征在于，包含在上述磁性層中的磁性粉末和上述平面線圈相鄰且距離lPm以下，或者相接觸。3.如權(quán)利要求1所記載的平面磁元件，其特征在于，在設(shè)上述平面線圈的線圈布線之間的間隔為W、而且設(shè)上述磁性粉末的最大徑為L(zhǎng)時(shí)，滿足關(guān)系式W〉2L。4.如權(quán)利要求2所記載的平面磁元件，其特征在于，在設(shè)上述平面線圈的線圈布線之間的間隔為W時(shí)，包含在長(zhǎng)度W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)為3個(gè)以上。5.如權(quán)利要求4所記載的平面磁元件，其特征在于，包含在上述長(zhǎng)度W的線段中的磁性粉末的個(gè)數(shù)為5個(gè)以上。6.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所記載的平面磁元件，其特征在于，上述磁性粉末由非晶合金、微細(xì)結(jié)晶合金、純鐵、鐵硅鋁磁合金、Fe-Ni系合金、Fe-Si系合金、鐵氧體中的至少1種構(gòu)成。7.如權(quán)利要求l所記載的平面磁元件，其特征在于，上述磁性粉末的平均粒徑為80um以下。8.如權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所記載的平面磁元件，其特征在于，上述平面磁元件的厚度為0.4mm以下。9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所記載的平面磁元件，其特征在于，上述平面線圈由金屬粉末的燒結(jié)體構(gòu)成。10.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所記載的平面磁元件，其特征在于，上述平面線圈為刻蝕金屬箔形成。11.一種電源IC封裝，其特征在于，利用了權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)記載的平面磁元件。12.如權(quán)利要求11所記載的電源IC封裝，其特征在于，該電源IC封裝是IC一體型。全文摘要本發(fā)明的平面磁元件(1)，在由磁性粉末(7)和樹(shù)脂的混合物構(gòu)成的第一磁性層(3)和第二磁性層(5)之間具有平面線圈(4)，其特征在于，在設(shè)上述平面線圈(4)的線圈布線(4c、4c)之間的間隔為W、而且設(shè)上述磁性粉末(7)的最大徑為L(zhǎng)時(shí)，滿足關(guān)系式W＞L。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的平面磁元件(1)，將有效地得到高的電感值的微細(xì)磁性粉末填充在線圈布線之間，所以能夠?qū)崿F(xiàn)特性?xún)?yōu)良、薄型化的電感等平面磁元件。文檔編號(hào)H01F41/02GK101297382SQ20068003968公開(kāi)日2008年10月29日申請(qǐng)日期2006年10月26日優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日發(fā)明者中川勝利,井上哲夫,佐藤光申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝高新材料公司