專利名稱：薄膜器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有纏繞在磁性膜上的薄膜線圈的薄膜器件。
背景技術：
近年來，在各種用途的電子設備領域中，廣泛使用了具有薄膜線圈的薄膜器件。作為這樣的薄膜器件的一例，可舉出具有電感的電路元件，即薄膜電感器。
作為安裝在薄膜器件上的薄膜線圈的形狀，按照小型化(器件面積的縮小化)以及厚度薄(器件厚度的薄型化)的要求，而采用了螺旋型，但是，在不僅要求小型化以及厚度薄、同時也要求提高性能的用途中，采用了螺線管型(例如，參照專利文獻1。)。在具有該螺線管型薄膜線圈的薄膜器件中，在薄膜磁性體(磁芯)的周圍，勵磁導體配置為螺線管狀，與具有螺旋型的薄膜線圈的情況相比，能夠提高電感。
專利文獻1 特開平05-029146號公報作為該螺線管型的薄膜線圈，公知是具有分割為多個部分的結構的薄膜線圈(例如，參照專利文獻2。)。該薄膜線圈是對形成在磁性絕緣襯底的一面以及另一面上的第一以及第二線圈導體和形成在貫通該磁性絕緣襯底的貫通孔上的連接導體進行連接而成的。為了使直流電阻平均化，第一以及第二線圈導體的厚度彼此相等。
專利文獻2 特開2004-296816號公報在具有螺線管型的薄膜線圈的現(xiàn)有薄膜器件中，在小型化以及厚度薄的觀點上滿足了要求，另一方面，在高頻用途上還不能說充分滿足提高性能的要求。為了實現(xiàn)該高頻用途的薄膜器件的性能提高，必須提高作為線圈的重要特性的Q值。所謂該Q值是定量表示安裝在諧振電路中的線圈性能的指標，一般地，以Q＝ωL/R(ω、L以及R分別表示測定頻率的角速度、電感以及電阻)的定義式進行表示。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，其目的在于提供一種在具有纏繞于磁性膜上的薄膜線圈的情況下能夠提高Q值的薄膜器件。
本發(fā)明的薄膜器件具有相互對置配置的第一磁性膜以及第二磁性膜、和纏繞在第二磁性膜上的薄膜線圈，薄膜線圈包括多個第一線圈部分，配置在第一以及第二磁性膜之間；多個第二線圈部分，夾持第二磁性膜并配置在第一線圈部分的相反側；多個第三線圈部分，與第一以及第二線圈部分串聯(lián)連接，第一線圈部分的厚度比第二線圈部分的厚度大。
在該薄膜器件中，在纏繞于第二磁性膜上的薄膜線圈中，夾持于第一以及第二磁性膜的第一線圈部分的厚度比未夾持于第一以及第二磁性膜的第二線圈部分的厚度大，故與第一線圈部分的厚度小于等于第二線圈部分的厚度的情況相比，在第一以及第二磁性膜之間，交鏈第一線圈部分的過渡磁通(渡 磁束)的量減少。
在本發(fā)明的薄膜器件中，優(yōu)選多個第二線圈部分配置成與多個第一線圈部分的一端或者另一端重疊，第三線圈部分配置在第一和第二線圈部分相互重疊的位置上。特別是，優(yōu)選第二線圈部分的厚度TB與第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在0.1＜TB/TA＜1的范圍內。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜器件，在纏繞于第二磁性膜上的薄膜線圈中，第一線圈部分的厚度比第二線圈部分的厚度大，所以，與第一線圈部分的厚度小于等于第二線圈部分的厚度的情況相比，能夠提高Q值。此時，例如，如果第二線圈部分的厚度TB與第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在0.1＜TB/TA＜1的范圍內，則能夠抑制薄膜線圈的直流電阻增大，并能夠得到充分的Q值。


圖1是表示作為本發(fā)明第一實施方式的薄膜器件的一個應用例的、薄膜電感器的平面結構的平面圖。
圖2是表示沿著圖1所示II-II線的薄膜電感器的剖面結構的剖面圖。
圖3是表示沿著圖1所示III-III線的薄膜電感器的剖面結構的剖面圖。
圖4是表示沿著圖1所示IV-IV線的薄膜電感器的剖面結構的剖面圖。
圖5是表示第一比較例的薄膜電感器的剖面結構的剖面圖。
圖6是表示第二比較例的薄膜電感器的剖面結構的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的薄膜電感器結構的變形例的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的薄膜電感器結構的另一變形例的剖面圖。
圖9是表示電感Ldc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖10是表示電感L1M的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖11是表示電阻Rdc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖12是表示電阻R1M的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖13是表示Q值Q1M的厚度比TB/TA依賴性的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
圖1～圖4示出了作為本發(fā)明第一實施方式的薄膜器件的一個應用例的薄膜電感器10的結構，圖1是平面結構，圖2～圖4分別表示了剖面結構。此處，圖2～圖4分別表示沿圖1所示的II-II線、III-III線以及IV-IV線的剖面。并且，在以下的說明中，接近襯底11的一側稱為“下”，遠離襯底11的一側稱為“上”。
如圖1～圖4所示，該薄膜電感器10具有在襯底11上層疊了下部磁性膜12、被絕緣膜15埋設的上部磁性膜13以及薄膜線圈14。下部磁性膜12以及上部磁性膜13彼此對置配置，薄膜線圈14具有纏繞在上部磁性膜13的螺線管結構。
襯底11支撐下部磁性膜12、上部磁性膜13以及薄膜線圈14，例如，由玻璃、硅(Si)、氧化鋁(Al2O3)、陶瓷、鐵氧體、半導體或者樹脂等構成。并且，襯底11的構成材料并不限于如上所述的一系列材料，也可以由其他材料構成。
下部磁性膜12以及上部磁性膜13分別是用于提高薄膜電感器的第一以及第二磁性膜，例如，由鈷(Co)系合金、鐵(Fe)系合金或者鎳鐵合金(NiFe)等導電磁性材料構成。作為該鈷系合金，例如，可舉出鈷鋯鉭(CoZrTa)系合金或者鈷鋯鈮(CoZrNb)系合金等。
薄膜線圈14是在一端(端子14T1)與另一端(端子14T2)之間構成電感器的線圈，例如，由銅(Cu)等導電材料構成。并且，在圖1～圖4中，示出了例如薄膜線圈14的匝數(shù)＝4匝的情況，但是，該匝數(shù)可以任意設定。
該薄膜線圈14是多個長方形的下部線圈部分14A以及上部線圈部分14B、多個柱狀的中間線圈部分14C串聯(lián)連接的線圈。下部線圈部分14A是配置在下部磁性膜12和上部磁性膜13之間的階層(下階層)的第一線圈部分。上部線圈部分14B是夾持上部磁性膜13并配置在下部線圈14A相反側的階層(上階層)的第二線圈部分，并配置成與下部線圈部分14A的一端或者另一端重疊。這些下部線圈部分14A以及上部線圈部分14B例如具有矩形的剖面形狀，并具有彼此相等的寬度W。中間線圈部分14C是配置在下階層和上階層之間的階層的第三線圈部分，并位于下部線圈部分14A和上部線圈部分14B彼此重疊之處。
下部線圈部分14A的厚度TA比上部線圈部分14B的厚度TB大。即，厚度TB與厚度TA之比(厚度比)TB/TA在TB/TA＜1的范圍內。該厚度比TB/TA可任意設定。特別是，從抑制薄膜線圈14的直流電阻增大的觀點看，優(yōu)選在0.1＜TB/TA＜1的范圍。
絕緣膜15使薄膜線圈14與下部磁性膜12以及上部磁性膜13電分離，例如，由氧化硅(SiO2)等絕緣非磁性材料或、聚酰亞胺或者抗蝕劑等絕緣性樹脂材料構成。該絕緣膜15包括例如設置在下部磁性膜12上的下部絕緣膜15A、以埋設下部線圈部分14A的方式設置在該下部絕緣膜15A上的下部線圈絕緣膜15B、以埋設上部磁性膜13的方式設置在該下部線圈絕緣膜15B上的上部絕緣膜15C、以埋設上部線圈部分14B的方式設置在該上部絕緣膜15C上的上部線圈絕緣膜15D。在這些下部線圈絕緣膜15B以及上部絕緣膜15C上，在每個下部線圈部分14A以及上部線圈部分14B彼此重疊的位置上設置了接觸孔15H，在各接觸孔15H中埋入了中間線圈部分14C。并且，一系列的絕緣膜15A～15D的構成材料并不一定相同，可分別進行設定。
在作為本實施方式的薄膜器件的薄膜電感器10中，在纏繞于上部磁性膜13上的螺線管型的薄膜線圈14上，由下部磁性膜12以及上部磁性膜13夾持的下部線圈部分14A的厚度TA比沒有被下部磁性膜12以及上部磁性膜13夾持的上部線圈部分14B的厚度TB大，(TB/TA＜1)所以，由于以下的理由，能夠提高Q值。
圖5以及圖6分別示出了第一以及第二比較例的薄膜電感器100、200的結構，均表示對應于圖2的剖面結構。這些薄膜電感器100、200除了分別具有薄膜線圈114(下部線圈部分114A，上部線圈部分114B)以及薄膜線圈214(下部線圈部分214A，上部線圈部分214B)來代替薄膜線圈14這點之外，具有與薄膜電感器10相同的結構。薄膜線圈114的結構除了下部線圈部分114A的厚度TA與上部線圈部分114B的厚度TB相等這點之外(厚度比TB/TA＝1)，其他與薄膜線圈14的結構相同。另一方面，薄膜線圈214的結構除了下部線圈部分214A的厚度TA比上部線圈部分214B的厚度TB小這點之外(厚度比TB/TA＞1)，其他與薄膜線圈14的結構相同。并且，在薄膜電感器10、100、200中，厚度TA、TB的總和是固定的。
在第一比較例的薄膜電感器100中，因為夾持下部線圈部分114A的下部磁性膜12以及上部磁性膜13彼此過于接近，所以，它們之間磁通的閉合傾向較強。此時，交鏈下部線圈部分114A的過渡磁通的量增加，故在薄膜線圈114中，交流電阻R增大。由此，在第一比較例中，提高Q值是很困難的。
此外，在第二比較例的薄膜電感器200中，下部磁性膜12以及上部磁性膜13比第一比較例的情況進一步接近，所以，交鏈下部線圈部分214A的過渡磁通的量進一步增加，故在薄膜線圈214中，交流電阻R進一步增大。由此，在第二比較例中，提高Q值也是困難的。
與此相對，在本實施方式的薄膜電感器10中，因為下部磁性膜12以及上部磁性膜13充分離開，所以，它們之間磁通閉合的傾向較弱。此時，交鏈下部線圈部分14A的過渡磁通的量比第一以及第二比較例的情況少，所以，在薄膜線圈214中，交流電阻R減小。因此，在本實施方式中，在具有螺線管型的薄膜線圈14的情況下，能夠提高Q值。此時，使厚度TA相對于厚度TB相對地較大，即，厚度比TB/TA越小，越能使Q值增加。
特別是，在本實施方式中，若使厚度比TB/TA在0.1＜TB/TA＜1的范圍內，則能夠抑制薄膜線圈14的直流電阻過于增大，并能夠得到充分的Q值。
并且，在本實施方式中，如圖2所示，使下部磁性膜12以及上部磁性膜13分離，但是，并不限于此。例如，如對應于圖2的圖7所示，可以使下部磁性膜12以及上部磁性膜13彼此連接。在圖7中示出如下情況例如，在下部磁性膜12以及上部磁性膜13之間設置連接部16，由此，通過連接部16連接它們的一端之間或者另一端之間。構成該連接部16的磁性材料可以與下部磁性膜12以及上部磁性膜13的構成材料相同、或者不同。此時，磁路結構為閉磁路，由此，能夠增大電感L，故能夠進一步提高Q值。
此外，在本實施方式中，如圖2所示，伴隨著以夾持下部線圈部分14A的方式配置下部磁性膜12以及上部磁性膜13，該下部線圈部分14A的厚度TA比上部線圈部分14B的厚度TB大，但是，并不限于此。例如，如對應于圖2所示的圖8所示，配置下部磁性膜12代替上部磁性膜13，并且，在上部線圈絕緣膜15D上配置上部磁性膜13，由此，以夾持上部線圈部分14B的方式配置下部磁性膜12以及上部磁性膜13來代替下部線圈部分14A時，該上部線圈部分14A的厚度TB可以比下部線圈部分14A的厚度TA大。此時，也能得到與圖2所示的情況相同的作用，所以，能夠提Q值。
此外，在本實施方式中，在圖1～圖4中示出了薄膜線圈14的結構，但是，下部線圈部分14A與上部線圈部分14B之間的相對位置關系(重疊的范圍)或者端子14T1、14T2的引出方向等并不限于圖1～圖4所示的情況，可任意設定。
實施例然后，對本發(fā)明的實施例進行說明。
通過使用了有限要素法的磁場分析，估計具有圖1～圖6所示的螺線管型的薄膜線圈的薄膜電感器的各性能時，能夠得到圖9～圖13所述的一系列的結果。圖9～圖12分別示出電感Ldc(×10-6H)、電感L1M(×10-6H)、電阻Rdc(Ω)、以及電阻R1M(Ω)的厚度比TB/TA依賴性。此外，圖13示出了Q值Q1M的厚度比TB/TA依賴性。所述的“電感Ldc”以及“電阻Rdc”都是通過靜磁場分析所計算出的值，一般地，能夠以kHz量級的低頻區(qū)域的分析值進行近似。另一方面，“電感L1M”、“電阻R1M”以及“Q值Q1M”都是頻率＝1MHz時的值。
在估計該薄膜電感器的各性能時，如上所述，設定一系列的參數(shù)。即，對于薄膜線圈來說，線寬度＝100μm、線間隔＝20μm、匝數(shù)＝16匝、間隙＝5μm、下部線圈部分的厚度TA以及上部線圈部分的厚度TB的總和＝200μm，并且，使厚度比TB/TA在0.1(18μm/182μm)、0.43(60μm/140μm)、0.67(80μm/120μm)、1(100μm/100μm)、1.5(120μm/80μm)、2.33(140μm/60μm)、4(160μm/40μm)7個階段進行變化。厚度比TB/TA＜1(TB/TA＝0.1、0.43、0.67)對應于圖1～圖4所示的本發(fā)明、厚度比TB/TA＝1對應于圖5所示的第一比較例、厚度比TB/TA＞1(TB/TA＝1.5、2.33、4)對應于圖6所示的第二比較例。此外，對于下部磁性膜以及上部磁性膜來說，厚度＝10μm、透磁率μ＝2000、電阻率＝100μΩcm。并且，在圖9～圖13中的圖11中，使厚度比TB/TA在7個階段(包括TB/TA＝0.1)變化，除圖11以外，使厚度比TB/TA在6個階段(不包括TB/TA＝0.1)變化。
如圖9以及圖10所示，電感Ldc、L1M都隨著厚度比TB/TA的增大而逐漸增大。此外，如圖11以及圖12所示，電阻Rdc描繪為以厚度比TB/TA＝1為頂點的向下凸形的曲線，并且，電阻R1M隨著厚度比TB/TA變大而逐漸增大。
根據(jù)圖10以及圖12結果，如圖13所示，表示薄膜電感器動作時的線圈性能的Q值Q1M隨著厚度比TB/TA的減小而逐漸增大。即，與厚度比TB/TA在TB/TA≥1的范圍的第一以及第二比較例相比，在TB/TA＜1的本發(fā)明中，Q值Q1M變大。因此，可以確認，在本發(fā)明的薄膜電感器中，在具有螺線管型的薄膜線圈的情況下，通過使下部線圈部分的厚度TA比上部線圈部分的厚度TB大，由此，能夠提高Q值。
在該厚度比TB/TA＜1的范圍內，特別是，如圖11所示，TB/TA＝0.1時，電阻Rdc顯著變大。因此，若加入圖11所示的結果，則在本發(fā)明的薄膜電感器中，可以確認，通過使厚度比TB/TA在0.1＜TB/TA＜1的范圍內，由此，能夠抑制薄膜線圈的直流電阻增加，并且，能夠得到充分的Q值。
以上舉出了實施方式以及實施例對本發(fā)明進行了說明，但是，本發(fā)明并不限于所述實施方式以及實施例中所說明的方式，可以是各種變形。具體地說，例如，在所述實施方式以及實施例中，對將本發(fā)明的薄膜器件應用于薄膜電感器的情況進行了說明，但是，并不限于此，也可以應用于薄膜電感器以外的其他器件中。該“其他器件”例如有薄膜變壓器、薄膜磁傳感器或MEMS(micro electromechanical systems微機電系統(tǒng))、或者包含了薄膜電感器、薄膜變壓器、薄膜磁傳感器或MEMS的濾波器或者模塊等。應用于上述以外的器件時，也能夠得到與所述實施方式以及實施例相同的效果。
本發(fā)明的薄膜器件能夠應用于例如薄膜電感器、薄膜變壓器、薄膜磁傳感器或MEMS、或者包括上述這些的濾波器或者模塊等中。
權利要求
1.一種薄膜器件，其特征在于，具有相互對置配置的第一磁性膜以及第二磁性膜和纏繞在所述第二磁性膜上的薄膜線圈，所述薄膜線圈包括多個第一線圈部分，配置在所述第一以及第二磁性膜之間；多個第二線圈部分，夾持所述第二磁性膜并配置在所述第一線圈部分的相反側；多個第三線圈部分，與所述第一以及第二線圈部分串聯(lián)連接，所述第一線圈部分的厚度比所述第二線圈部分的厚度大。
2.如權利要求1記載的薄膜器件，其特征在于所述多個第二線圈部分配置成與所述多個第一線圈部分的一端或者另一端重疊，所述第三線圈部分配置在所述第一和第二線圈部分相互重疊的位置上。
3.如權利要求1或2記載的薄膜器件，其特征在于所述第二線圈部分的厚度TB與所述第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在0.1＜TB/TA＜1的范圍內。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在具有纏繞于磁性膜上的薄膜線圈時能夠提高Q值的薄膜器件。在纏繞于磁性膜(13)上的薄膜線圈(14)上，由下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(13)夾持的下部線圈部分(14A)的厚度TA比沒有被下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(13)夾持的上部線圈部分(14B)的厚度TB大(厚度比TB/TA＜1)。與下部線圈部分(14A)的厚度TA為上部線圈部分(14B)的厚度TB以下的情況(厚度比TB/TA≥1)相比，在下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(13)之間，交鏈下部線圈部分(14A)的過渡磁通的量減少。
文檔編號H01F27/255GK101071677SQ200710092140
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權日2006年3月31日
發(fā)明者藤原俊康, 崔京九 申請人:Tdk株式會社