專利名稱：薄膜器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有纏繞于磁性膜上的薄膜線圈的薄膜器件。
背景技術(shù)：
以往，在各種用途的電子設(shè)備領(lǐng)域中，廣泛使用了包含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的薄膜電感器。
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(shí)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(xiàn)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(lì)磁導(dǎo)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(xiàn)1特開(kāi)平05-029146號(hào)公報(bào)作為該螺線管型的薄膜線圈，公知的是具有分割為多個(gè)部分的結(jié)構(gòu)的薄膜線圈(例如，參照專利文獻(xiàn)2。)。該薄膜線圈是將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(dǎo)體和形成在貫通該磁性絕緣襯底的貫通孔上的連接導(dǎo)體連接而成的。為了在薄膜線圈整體上使直流電阻均勻化，第一以及第二線圈導(dǎo)體的厚度彼此相等。
專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2004-296816號(hào)公報(bào)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(diǎn)上滿足了要求，另一方面，還不能說(shuō)滿足了提高性能的要求。特別是，在將薄膜器件應(yīng)用到薄膜電感器時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)提高性能，必須提高電感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種在具有纏繞在磁性膜上的薄膜線圈的情況下能夠提高電感的薄膜器件。
本發(fā)明的第1薄膜器件具有襯底、配置在襯底上的磁性膜、和纏繞在磁性膜上的薄膜線圈，薄膜線圈包括多個(gè)第一線圈部分，配列在接近襯底的階層面上；多個(gè)第二線圈部分，配列在遠(yuǎn)離襯底的階層面上；多個(gè)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小。在該薄膜器件中，使第一以及第二線圈部分的厚度總和固定，與使它們的厚度彼此相等的情況不同，因?yàn)榈谝痪€圈部分的厚度不會(huì)過(guò)大，所以，磁性膜基底的起伏變小。由此，因?yàn)榇判阅さ钠教剐宰兒?，故磁特?導(dǎo)磁率)難以惡化。
在該薄膜器件中，還可以具有至少兩個(gè)追加磁性膜，以?shī)A持磁性膜以及薄膜線圈的方式配置。此外，也可以是多個(gè)第二線圈部分以與多個(gè)第一線圈部分的一端或者另一端重疊的方式配置，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。
本發(fā)明的第2薄膜器件具有相互對(duì)置配置的第一磁性膜以及第二磁性膜、纏繞在第二磁性膜上的薄膜線圈，薄膜線圈包括多個(gè)第一線圈部分，配列在第一以及第二磁性膜之間；多個(gè)第二線圈部分，夾持第二磁性膜并配列在第一線圈部分的相反側(cè)；多個(gè)第三線圈部分，與第一以及第二線圈部分串聯(lián)連接，在薄膜線圈纏繞方向上的至少一個(gè)末端的第一線圈部分的厚度比第二線圈部分的厚度小。在該薄膜器件中，在纏繞于第二磁性膜上的薄膜線圈上，由第一以及第二磁性膜夾持的第一線圈部分中至少末端的厚度比沒(méi)有被第一以及第二磁性膜夾持的第二線圈部分的厚度小，所以，與第一線圈部分中至少末端的厚度大于等于第二線圈部分的厚度的情況相比，第一以及第二磁性膜間泄漏磁通的量減少。在該薄膜器件中，各第一線圈部分的厚度可以比第二線圈部分的厚度小。此時(shí)，各第一線圈部分的厚度可以彼此相等，或者也可以各第一線圈部分的厚度在末端以外更大。在后者的情況下，優(yōu)選各第一線圈部分的厚度從末端向中央逐漸變大。此外，可以是多個(gè)第二線圈部分以與多個(gè)第一線圈部分的一端或者另一端重疊的方式配置，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。并且，優(yōu)選薄膜線圈的纏繞方向的至少第二線圈部分的厚度TB與末端的第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在1＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第一薄膜器件，具有纏繞在磁性膜上的薄膜線圈，配置在接近襯底的階層的第一線圈部分的厚度比配置在遠(yuǎn)離襯底的階層的第二線圈部分的厚度小，故能夠提高電感。
根據(jù)本發(fā)明的第二薄膜器件，在纏繞于第二磁性膜上的薄膜線圈中，至少末端的第一線圈部分的厚度比第二線圈部分的厚度小，所以，與至少末端的第一線圈部分的厚度大于等于第二線圈部分的厚度的情況相比，能夠提高電感。此時(shí)，例如，若使第二線圈部分的厚度TB與至少末端的第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在1＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)，則能夠抑制薄膜線圈的直流電阻增大，并且，能夠得到充分的電感。


圖1是表示作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜器件的一個(gè)應(yīng)用例的、薄膜電感器的平面結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2是表示沿著圖1所示的II-II線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是表示沿著圖1所示的III-III線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是表示沿著圖1所示的IV-IV線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是表示作為針對(duì)本發(fā)明的薄膜器件的比較例的、薄膜電感器的平面結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖6是表示薄膜電感器的結(jié)構(gòu)的變形例的剖面圖。
圖7是表示薄膜電感器的結(jié)構(gòu)的另一變形例的剖面圖。
圖8是表示作為本發(fā)明第二實(shí)施方式的薄膜器件的一個(gè)應(yīng)用例的、薄膜電感器的平面結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是表示沿著圖8所示的IX-IX線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10是表示沿著圖8所示的X-X線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11是表示沿著圖8所示的XI-XI線的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖12是表示第一比較例的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是表示第二比較例的薄膜電感器的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的薄膜電感器結(jié)構(gòu)的變形例的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明的薄膜電感器結(jié)構(gòu)的另一變形例的剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明的薄膜電感器結(jié)構(gòu)的另一變形例的剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明的薄膜電感器結(jié)構(gòu)的另一變形例的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明的薄膜電感器結(jié)構(gòu)的另一變形例的剖面圖。
圖19是表示電感Ldc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖20是表示電感L1M的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖21是表示電阻Rdc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖22是表示電阻R1M的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖23是表示電感L1M與電阻Rdc之比L1M/Rdc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
圖24是表示電感Ldc與電阻Rdc之比Ldc/Rdc的厚度比TB/TA依賴性的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
第一實(shí)施方式圖1～圖4示出作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜器件的一個(gè)應(yīng)用例的薄膜電感器10的結(jié)構(gòu)，圖1是平面結(jié)構(gòu)，圖2～圖4分別表示剖面結(jié)構(gòu)。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(shuō)明中，接近襯底11的一側(cè)稱為“下”，遠(yuǎn)離襯底11的一側(cè)稱為“上”。
如圖1～圖4所示，該薄膜電感器10具有襯底11、配置在該襯底11上的磁性膜12、纏繞在該磁性膜12上的螺線管型的薄膜線圈13。這些磁性膜12以及薄膜線圈13被絕緣膜14埋設(shè)。
襯底11是支撐磁性膜12以及薄膜線圈13的基體，例如，由玻璃、硅(Si)、氧化鋁(Al2O3)、陶瓷、鐵氧體、半導(dǎo)體或者樹(shù)脂等構(gòu)成。并且，襯底11的構(gòu)成材料不一定限于如上所述的一系列材料，也可以由其他材料構(gòu)成。
磁性膜12用于提高電感，例如由鈷(Co)系合金、鐵(Fe)系合金或者鎳鐵合金(NiFe；所謂的坡莫合金)等導(dǎo)電磁性材料構(gòu)成。作為鈷系合金，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13是在一端(端子13T1)與另一端(端子13T2)之間構(gòu)成電感器的線圈，例如，由銅(Cu)等導(dǎo)電材料構(gòu)成。該薄膜線圈13包括多個(gè)長(zhǎng)方形的下部線圈部分13A(第一線圈部分)，配置在接近襯底11的階層(下階層)；多個(gè)長(zhǎng)方形的上部線圈部分13B(第一線圈部分)，配置在遠(yuǎn)離襯底11的階層(上階層)；多個(gè)柱狀的中間線圈部分13C(第三線圈部分)，配置在這些下階層和上階層之間的階層，并與下部線圈部分13A以及上部線圈部分13B串聯(lián)連接。此處，例如，多個(gè)上部線圈部分13B以與多個(gè)下部線圈部分13A的一端或者另一端重疊的方式配置，在這些下部線圈部分13A以及上部線圈部分13B相互重疊的位置上配置了中間線圈部分13C。下部線圈部分13A的厚度TA比上部線圈部分13B的厚度TB小。并且，下部線圈部分13A以及上部線圈部分13B例如具有彼此相等的寬度W。
絕緣膜14使薄膜線圈13與磁性膜12以及周邊電分離，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(shù)脂材料構(gòu)成。該絕緣膜14例如包括設(shè)置在襯底11上的下部絕緣膜14A、設(shè)置在下部絕緣膜14A上以埋設(shè)下部線圈部分13A的下部線圈絕緣膜14B、設(shè)置在下部線圈絕緣膜14B上以埋設(shè)磁性膜12的上部絕緣膜14C、設(shè)置在上部絕緣膜14C上以埋設(shè)上部線圈部分13B的上部線圈絕緣膜14D。在這些下部線圈絕緣膜14B以及上部絕緣膜14C上，在每個(gè)下部線圈部分13A以及上部線圈部分13B彼此重疊的位置上設(shè)置了接觸孔14H，在各接觸孔14H中埋入了中間線圈部分13C。并且，一系列的絕緣膜14A～14D的構(gòu)成材料不一定相同，可分別設(shè)定。
然后，參照?qǐng)D1～圖4對(duì)薄膜電感器10的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。并且，因?yàn)橐呀?jīng)對(duì)一系列的結(jié)構(gòu)要素的材質(zhì)進(jìn)行了說(shuō)明，故以下省略其說(shuō)明。
即，首先，使用濺射法或者旋涂法等在襯底11上形成下部絕緣膜14A。然后，使用電鍍法或者濺射法等在下部絕緣膜14A上形成多個(gè)下部線圈部分13A的圖形之后，使用濺射法或者旋涂法等形成下部線圈絕緣膜14B以埋設(shè)下部線圈部分13A。然后，使用電鍍法或者濺射法等在下部絕緣膜14B上形成磁性膜12的圖形之后，使用濺射法或者旋涂法等形成上部線圈絕緣膜14C以埋設(shè)磁性膜12。繼而，使用光刻法或者刻蝕法(例如，離子刻蝕)等選擇性地對(duì)上部絕緣膜14C以及下部線圈絕緣膜14B進(jìn)行刻蝕，由此，形成多個(gè)接觸孔14H之后，使用電鍍法等，以與下部線圈部分13A連接的方式在各接觸孔14H中形成中間線圈部分13C。最后，使用電鍍法或者濺射法等以與中間線圈部分13C相連接的方式在上部絕緣膜14C上對(duì)多個(gè)上部線圈部分13B形成圖形之后，使用濺射法或者旋涂法等形成上部線圈絕緣膜14D，以埋設(shè)上部線圈部分13B。由此，形成螺線管型的薄膜線圈13以及絕緣膜14，故完成薄膜電感器10。
在作為本實(shí)施方式的薄膜器件的薄膜電感器10中，在纏繞于磁性膜12上的螺線管型的薄膜線圈13上，下部線圈部分13A的厚度TA比上部線圈部分13B的厚度TB小，故由于以下的理由，能夠提高電感。
圖5示出了作為針對(duì)薄膜電感器10的比較例的薄膜電感器100的結(jié)構(gòu)，示出了對(duì)應(yīng)于圖2的剖面結(jié)構(gòu)。薄膜電感器100除了具有薄膜線圈113(下部線圈部分113A，上部線圈部分113B)來(lái)代替薄膜線圈13這點(diǎn)之外，其他均具有與薄膜電感器10相同的結(jié)構(gòu)。該薄膜線圈113除了下部線圈部分113A的厚度TA與上部線圈部分113B的厚度TB相等這點(diǎn)之外，具有與薄膜線圈13相同的結(jié)構(gòu)。并且，在薄膜電感器10、100中，厚度TA、TB的總和是固定的。
在比較例的薄膜電感器100中，隨著厚度TA、TB彼此相等，該厚度TA過(guò)大，故若在下部絕緣膜14A上形成下部線圈部分113A，在形成下部線圈絕緣膜14B以及磁性膜12之前產(chǎn)生較大的起伏(高低差)。此時(shí)，若形成下部線圈絕緣膜14B以及磁性膜12，則反映基底的起伏，在磁性膜12上產(chǎn)生較大的起伏，該磁性膜12的平坦性變差，所以，磁特性惡化。更具體地說(shuō)，受到起伏的影響，磁性膜12中的磁區(qū)結(jié)構(gòu)非?；靵y，故有助于電感的導(dǎo)磁率降低。由此，在比較例中，在具有螺線管型的薄膜線圈113的情形，提高電感是困難的。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式的薄膜電感器10中，伴隨厚度TA比TB小，該厚度TA并不過(guò)大，所以，在下部絕緣膜14A上形成下部線圈部分13A時(shí)產(chǎn)生的起伏與比較例的情況相比很小。此時(shí)，磁性膜12產(chǎn)生的起伏也變小，該磁性膜12的平坦性變好，所以，磁特性(導(dǎo)磁率)難以惡化。因此，在本實(shí)施方式中，在具有螺線管型的薄膜線圈13的情況下，能夠提高電感。
并且，若在確認(rèn)之前進(jìn)行說(shuō)明，則在圖2～圖4中，為了簡(jiǎn)化圖示內(nèi)容，平坦地示出了下部線圈絕緣膜14B以及磁性膜12等。
特別是，在本實(shí)施方式中，伴隨磁性膜12的平坦性變好，形成在該磁性膜12上的上部絕緣膜14C的平坦性也變好，所以，能夠高精度地形成上部線圈部分13B。因?yàn)?，?dāng)使用電鍍法形成上部線圈部分13B時(shí)，上部絕緣膜14C的平坦性良好，與其平坦性較差的情況相比，光刻步驟的曝光精度變高。
此外，在本實(shí)施方式中，在使厚度TA、TB的總和固定的情況下，與厚度TA變小相應(yīng)地，使厚度TB變大，由此，能夠防止薄膜線圈13整體的直流電阻增加。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖2所示，為了提高電感，只具有纏繞了薄膜線圈13的磁性膜12，但是，并不限于此。例如，如對(duì)應(yīng)于圖2的圖6所示，還可以具有以?shī)A持磁性膜12以及薄膜線圈13的方式配置的追加下部磁性膜15以及追加上部磁性膜16。此處，追加下部磁性膜15配置在襯底11和下部絕緣膜14A之間，追加上部磁性膜16配置在上部線圈絕緣膜14D上。并且，追加下部磁性膜15以及追加上部磁性膜16的結(jié)構(gòu)材料可以是與磁性膜12相同的材料，也可以是不同的材料。此外，追加下部磁性膜15以及追加上部磁性膜16可以分別是單數(shù)(單層結(jié)構(gòu))，或者是多數(shù)(層疊結(jié)構(gòu))。此時(shí)，與只具有磁性膜12的情況相比較，能夠提高電感。并且，與磁性膜12相同，追加上部磁性膜16的平坦性也變高，所以，從該追加上部磁性膜16的磁特性的觀點(diǎn)看，能夠有助于電感的提高。
此外，在本實(shí)施方式中，圖1～圖4示出了薄膜線圈13的結(jié)構(gòu)，但是，線圈的匝數(shù)、下部線圈部分13A和上部線圈部分13B之間的相對(duì)位置關(guān)系(重疊的范圍)或者端子13T1、13T2的引出方向等并不限于圖1～圖4所示的情況，可以任意設(shè)定。
特別是，在具有追加下部磁性膜15以及追加上部磁性膜16的情況下，如對(duì)應(yīng)于圖6的圖7所示，可以延長(zhǎng)各自的一端部以及另一端部，與磁性膜12連接。此時(shí)，因?yàn)榇怕方Y(jié)構(gòu)是閉磁路，所以，能夠進(jìn)一步提高電感。并且，在圖7中，將追加下部磁性膜15以及追加上部磁性膜16二者連接到磁性膜12上，但是，可以只連接任意一個(gè)。
第二實(shí)施方式圖8～圖11示出了作為本發(fā)明第二實(shí)施方式的薄膜器件的一個(gè)應(yīng)用例的薄膜電感器20的結(jié)構(gòu)，圖8是平面結(jié)構(gòu)，圖9～圖11分別表示剖面結(jié)構(gòu)。此處，圖9～圖11分別表示沿圖8所示的IX-IX線、X-X線以及XI-XI線的剖面。并且，在以下的說(shuō)明中，接近襯底21的一側(cè)稱為“下”，遠(yuǎn)離襯底21的一側(cè)稱為“上”。
如圖8～圖11所示，該薄膜電感器20具有在襯底21上層疊了下部磁性膜22、由絕緣膜25埋設(shè)的上部磁性膜23以及薄膜線圈24的結(jié)構(gòu)。下部磁性膜22以及上部磁性膜23彼此對(duì)置配置，薄膜線圈24具有纏繞在上部磁性膜23上的螺線管型結(jié)構(gòu)。
襯底21支撐下部磁性膜22、上部磁性膜23以及薄膜線圈24，例如，由玻璃、硅、氧化鋁、陶瓷、鐵氧體、半導(dǎo)體或者樹(shù)脂等構(gòu)成。并且，襯底21的構(gòu)成材料不一定限于如上所述的一系列材料，可以由其他材料構(gòu)成。
下部磁性膜22以及上部磁性膜23分別是提高電感的第一以及第二磁性膜，例如，由鈷系合金、鎳鐵合金等磁性材料構(gòu)成。作為鈷系合金，例如，可舉出鈷鋯鉭系合金或者鈷鋯鈮系合金等。
薄膜線圈24是在一端(端子24T1)與另一端(端子24T2)之間構(gòu)成電感器的線圈，例如，由銅等導(dǎo)電材料構(gòu)成。
該薄膜線圈24串聯(lián)連接了多個(gè)長(zhǎng)方形的下部線圈部分24A以及上部線圈部分24B、多個(gè)柱狀的中間線圈部分24C。下部線圈部分24A是配置在下部磁性膜22和上部磁性膜23之間的階層(下階層)的第一線圈部分。上部線圈部分24B是夾持上部磁性膜23并配置在下部線圈部分24A相反側(cè)的階層(上階層)的第二線圈部分，以與下部線圈部分24A的一端或者另一端重疊的方式配置。這些下部線圈部分24A以及上部線圈部分24B例如具有矩形的剖面形狀，具有彼此相等的寬度W。中間線圈部分24C是配置在下階層和上階層之間的階層的第三線圈部分，位于下部線圈部分24A以及上部線圈部分24B彼此重疊的位置上。
薄膜線圈24的匝數(shù)能夠任意設(shè)定。在圖8～圖11中，例如，示出了薄膜線圈24的匝數(shù)＝4匝的情況。此時(shí)，例如將下部線圈部分24A用作端子24T1、24T2，由此，配置5個(gè)下部線圈部分24A(24A1～24A5)，并且，配置了4個(gè)上部線圈部分24B(24B1～24B4)。
薄膜線圈24的纏繞方向的至少末端的下部線圈部分24A的厚度TA比上部線圈部分24B的厚度TB小。該“末端”例如是在薄膜線圈24的纏繞方向排列了多個(gè)下部線圈部分24A時(shí)位于其排列末端的下部線圈部分24A，例如不只包含一端側(cè)的末端、而且還包括一端側(cè)和另一端側(cè)二者的末端的情況。此外，“薄膜線圈24的纏繞方向”例如是薄膜線圈24一邊纏繞在上部磁性膜23上一邊行進(jìn)(整體延伸)的方向，圖8～圖11中是左右方向。此處，例如所有的下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA比上部線圈部分24B的厚度TB小，并且，各下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA彼此相等。即，厚度TB與厚度TA之比(厚度比)TB/TA在TB/TA＞1的范圍。該(厚度比)TB/TA可任意設(shè)定。特別是，厚度比TB/TA例如從抑制薄膜線圈24的直流電阻增大的觀點(diǎn)看，優(yōu)選在1＜TB/TA≤2.7的范圍。
絕緣膜25使薄膜線圈24與下部磁性膜22以及上部磁性膜23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(shù)脂材料構(gòu)成。該絕緣膜25例如包括設(shè)置在下部磁性膜22上的下部絕緣膜25A、設(shè)置在該下部絕緣膜25A上以埋設(shè)下部線圈部分24A的下部線圈絕緣膜25B、設(shè)置在該下部線圈絕緣膜25B上以埋設(shè)上部磁性膜23的上部絕緣膜25C、設(shè)置該在上部絕緣膜25C上以埋設(shè)上部線圈部分24B的上部線圈絕緣膜25D。在這些下部線圈絕緣膜25B以及上部絕緣膜25C上，在每個(gè)下部線圈部分24A以及上部線圈部分24B彼此重疊的位置上設(shè)置了接觸孔25H，在各接觸孔25H中埋入了中間線圈部分24C。并且，一系列的絕緣膜25A～25D的構(gòu)成材料并不一定相同，可分別設(shè)定。
然后，參照?qǐng)D8～圖11對(duì)薄膜電感器20的制造方法進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。并且，因?yàn)橐呀?jīng)對(duì)一系列的結(jié)構(gòu)要素的材質(zhì)進(jìn)行了說(shuō)明，所以，以下省略其說(shuō)明。
即，首先，使用電鍍法或者濺射法等在襯底21上形成下部磁性膜22之后，使用濺射法或者旋涂法等在下部磁性膜22上形成下部絕緣膜25A。然后，使用電鍍法或者濺射法等在下部絕緣膜25A上形成多個(gè)下部線圈部分24A的圖形之后，使用濺射法或者旋涂法等形成下部線圈絕緣膜25B以埋設(shè)下部線圈部分24A。然后，使用電鍍法或者濺射法等在下部絕緣膜25B上構(gòu)圖形成上部磁性膜23之后，使用濺射法或者旋涂法等形成上部絕緣膜25C以埋設(shè)上部磁性膜23。然后，使用光刻法或者刻蝕法(例如，離子刻蝕)等選擇性地對(duì)上部絕緣膜25C以及下部線圈絕緣膜25B進(jìn)行刻蝕，由此，形成多個(gè)接觸孔25H之后，使用電鍍法等，以與下部線圈部分24A連接的方式在各接觸孔25H中形成中間線圈部分24C。最后，使用電鍍法或者濺射法等以與中間線圈部分24C連接的方式在上部絕緣膜25C上對(duì)多個(gè)上部線圈部分24B進(jìn)行構(gòu)圖形成之后，使用濺射法或者旋涂法等形成上部線圈絕緣膜25D，以埋設(shè)上部線圈部分24B。由此，形成螺線管型的薄膜線圈24以及絕緣膜25，故完成薄膜電感器20。
在作為本實(shí)施方式的薄膜器件的薄膜電感器20中，在纏繞于上部磁性膜23上的螺線管型的薄膜線圈24中，下部磁性膜22以及上部磁性膜23所夾持的下部線圈部分24A(24A1～24A5)的厚度TA比未被下部磁性膜22以及上部磁性膜23夾持的上部線圈部分24B(24B1～24B4)的厚度TB小(厚度比TB/TA＞1)，所以，由于以下的理由，能夠提高電感。
圖12以及圖13分別示出了第一以及第二比較例的薄膜電感器200、300的結(jié)構(gòu)，均示出了對(duì)應(yīng)于圖9的剖面結(jié)構(gòu)。這些薄膜電感器200、300除了分別具有薄膜線圈214(下部線圈部分214A，上部線圈部分214B)以及薄膜線圈314(下部線圈部分314A，上部線圈部分314B)來(lái)代替薄膜線圈24這點(diǎn)之外，具有與薄膜電感器20相同的結(jié)構(gòu)。該薄膜線圈214的結(jié)構(gòu)除了下部線圈部分214A的厚度TA與上部線圈部分214B的厚度TB相等這點(diǎn)之外(厚度比TB/TA＝1)，其他與薄膜線圈24的結(jié)構(gòu)相同。并且，在薄膜電感器20、200、300中，厚度TA、TB的總和是固定的。
在第一比較例的薄膜電感器200中，因?yàn)橄虏烤€圈部分214A的厚度TA過(guò)大，所以，夾持該下部線圈部分214A的下部磁性膜22以及上部磁性膜23彼此離開(kāi)過(guò)遠(yuǎn)。此時(shí)，在下部磁性膜22和上部磁性膜23之間，泄漏磁通J的量變多，所以，薄膜線圈214的電感降低。由此，在第一比較例中，提高電感是困難的。
此外，在第二比較例的薄膜電感器300中，因?yàn)橄虏烤€圈部分314A的厚度TA比第一比較例的情況大，所以，在下部磁性膜22和上部磁性膜23之間泄漏磁通J的量變多。由此，在第二比較例中，提高電感仍然很困難。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式的薄膜電感器20中，因?yàn)橄虏烤€圈部分214A的厚度TA比第一以及第二比較例的情況小，所以，下部磁性膜22和上部磁性膜23彼此十分接近。此時(shí)，在下部磁性膜22和上部磁性膜23之間，泄漏磁通J的量比第一以及第二比較例的情況少，所以，薄膜線圈24的電感增大。因此，在本實(shí)施方式中，在具有螺線管型的薄膜線圈24的情況下，能夠提高電感。此時(shí)，使厚度TA相對(duì)于厚度TB相對(duì)地較小，即，厚度比TB/TA越大，越能增加電感。
特別是，在本實(shí)施方式中，若使厚度比TB/TA在1.0＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)，則能夠抑制薄膜線圈24的直流電阻過(guò)于增大，并且，能夠得到充分的電感。
此外，在本實(shí)施方式中，伴隨下部線圈部分24A的厚度TA比上部線圈部分24B的厚度小，在以下的觀點(diǎn)中，也能夠提高電感。
即，在第一以及第二比較例中，因?yàn)橄虏烤€圈部分214A、314A的厚度TA過(guò)大，因而，當(dāng)在平坦的下部絕緣膜25A上形成下部線圈部分214A、314A時(shí)，在形成下部線圈絕緣膜25B以及上部磁性膜23之前，產(chǎn)生較大的起伏(高低差)。此時(shí)，若形成下部線圈絕緣膜25B以及上部磁性膜23，則反映基底的起伏，在上部磁性膜23上產(chǎn)生較大的起伏，該上部磁性膜23的平坦性變差，故磁特性容易惡化。更具體地說(shuō)，受到起伏的影響，上部磁性膜23中的磁區(qū)結(jié)構(gòu)非?；靵y，故有助于電感的導(dǎo)磁率降低。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，下部線圈部分24A的厚度TA比第一以及第二比較例的情況小，所以，在下部絕緣膜25A上形成下部線圈部分24A時(shí)所產(chǎn)生的起伏不會(huì)過(guò)于變大。此時(shí)，上部磁性膜23中所產(chǎn)生的起伏變小，該上部磁性膜23的平坦性變好，所以，磁特性(導(dǎo)磁率)不容易變差。因此，在本實(shí)施方式中，在基于上部磁性膜23的平坦性的磁特性的觀點(diǎn)中，也能夠提高電感。
并且，在本實(shí)施方式中，如圖9所示，使下部磁性膜22以及上部磁性膜23分離，但是，并不限于此。例如，如對(duì)應(yīng)于圖9的圖14所示，可以使下部磁性膜22以及上部磁性膜23彼此連接。在圖14中示出了如下情況例如，在下部磁性膜22和上部磁性膜23之間設(shè)置連接部26，由此，通過(guò)連接部26連接它們的一端之間或者另一端之間。構(gòu)成該連接部26的磁性材料可以與下部磁性膜22以及上部磁性膜23的構(gòu)成材料相同，或者不同。此時(shí)，因?yàn)榇怕方Y(jié)構(gòu)為閉磁路，所以，能夠進(jìn)一步提高電感。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖9所示，各下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA彼此相等，但是，并不限于此。對(duì)于各下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA來(lái)說(shuō)，只要薄膜線圈24的纏繞方向的至少末端的下部線圈部分24A(24A1，24A5)的厚度TA比上部線圈部分24B的厚度TB小，即可任意設(shè)定。
具體地說(shuō)，例如，如對(duì)應(yīng)于圖9的圖15以及圖16所示，末端以外的下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA可以比末端的下部線圈部分24A1、24A5的厚度TA大。此時(shí)，下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA可以彼此相等(參照?qǐng)D15)或者下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA從末端(24A1，24A5)向中央(24A3)逐漸變大(參照?qǐng)D16)。此時(shí)的下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA可以任意設(shè)定。在這些情況下，能夠得到與圖9所示的情況相同的效果。此時(shí)，特別是與圖9所示的情況相比較，下部線圈部分24A2～24A4的截面積變大，所以，能夠降低下部線圈部分24A的直流電阻。并且，在磁通容易集中的末端的下部線圈24A1、24A5的附近，磁通的集中度高，故能夠進(jìn)一步提高電感。
在圖15以及16所示的情況下，若考慮將下部線圈部分24A2～24A4的最大厚度TA(圖15中是下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA，圖16中是下部線圈部分24A3的厚度TA)設(shè)定為相等的情形，則與圖15相比，在圖16中，能夠使電感進(jìn)一步變大。因?yàn)?，在圖15中，下部線圈部分24A1、24A2間以及24A4、24A5間的厚度TA的差異較大，所以，在上部磁性膜23上局部地產(chǎn)生臺(tái)階差，由此，平坦性變差，與此相對(duì)，在圖16中，相鄰的下部線圈部分24A1～24A5間的厚度TA的差異較小，所以，在上部磁性膜23上不會(huì)局部地產(chǎn)生臺(tái)階差，平坦性變好。
此外，例如，如對(duì)應(yīng)于圖9的圖17所示，末端的下部線圈部分24A1、24A5的厚度TA可以比末端以外的下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA大。在圖17中，例如，示出了下部線圈部分24A1～24A5的厚度TA從中央(24A3)向末端(24A1，24A5)逐漸變大的情況。此時(shí)的下部線圈部分24A1、24A2、24A3、24A4、24A5的厚度TA可任意設(shè)定。此時(shí)，也能夠得到與圖9所示的情況相同的效果。此時(shí)，與圖9所示的情況相比，下部線圈部分24A1、24A2、24A3、24A4、24A5的截面積變大，所以，能夠降低下部線圈24A的直流電阻。并且，在末端的下部線圈部分24A1、24A5附近具有磁通容易集中的傾向的情況下，作為整體，磁通的集中度平均化，所以，能夠提高直流重疊特性。并且，此處雖未圖示，但是，末端的下部線圈部分24A1、24A5的厚度TA比末端以外的下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA大的情況下，當(dāng)然可以使下部線圈部分24A2～24A4的厚度TA彼此相等。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖9所示，伴隨以?shī)A持下部線圈部分24A的方式配置了下部磁性膜22以及上部磁性膜23，該下部線圈部分24A的厚度TA比上部線圈部分24B的厚度TB小，但是，并不限于此。例如，如對(duì)應(yīng)于圖9所示的圖18所示，配置下部磁性膜22代替上部磁性膜23，并且，在上部線圈絕緣膜25D上配置上部磁性膜23，由此，以?shī)A持上部線圈部分24B的方式配置下部磁性膜22以及上部磁性膜23來(lái)代替下部線圈部分24A時(shí)，該上部線圈部分24B的厚度TB可以比下部線圈部分24A的厚度TA小。此時(shí)，也能得到與圖9所示的情況相同的作用，故能夠提高電感。
此外，在本實(shí)施方式中，在圖8～圖11中示出了薄膜線圈24的結(jié)構(gòu)，但是，下部線圈部分24A與上部線圈部分24B之間的相對(duì)位置關(guān)系(重疊的范圍)或者端子24T1、24T2的引出方向等不限于圖8～圖11所示的情況，可任意設(shè)定。
此外，在本實(shí)施方式中，如圖9所示，使下部磁性膜22以及上部磁性膜23的厚度相同，但是，并不限于此，可以改變其厚度。具體地說(shuō)，例如，可以使對(duì)應(yīng)于末端的下部線圈部分24A1、24A5的末端部分的厚度部分地變大。此時(shí)，在末端部分，因?yàn)橄虏看判阅?2以及上部磁性膜23的飽和磁通密度提高，所以，能夠提高直流重疊特性。
實(shí)施例然后，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
首先，為了研究本發(fā)明的薄膜電感器的性能，制造了圖1～圖4所示的薄膜電感器。此時(shí)，襯底、磁性膜、薄膜線圈以及絕緣膜的形成材料分別是硅、鈷系非晶合金、銅以及氧化硅，并且，下部線圈部分的厚度TA以及上部線圈部分的厚度TB分別為40μm以及160μm(厚度TA、TB的總和＝200μm)。
此外，為了評(píng)價(jià)本發(fā)明的薄膜電感器的性能，制造了圖5所示的比較例的薄膜電感器。此時(shí)，除了厚度TA、TB都是100μm這點(diǎn)以外，其他均為與本發(fā)明的薄膜電感器相同的制造條件。
研究這些本發(fā)明以及比較例的薄膜電感器的性能，得到表1所示的結(jié)果。表1中表示薄膜線圈的結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)，并示出了下部線圈部分的厚度TA(μm)、上部線圈部分的厚度TB(μm)、磁性膜的導(dǎo)磁率μ(-)以及電感L(μH)。
表1

由表1所示的結(jié)果判斷，在本發(fā)明中，薄膜電感器的性能與比較例相比得到了提高。具體地說(shuō)，在厚度TA、TB彼此相等的比較例中，導(dǎo)磁率μ停留于1000，所以，電感L為0.422μH。與此相對(duì)，在厚度TA比厚度TB小的本發(fā)明中，導(dǎo)磁率μ增加到2000，為比較例的倍數(shù)，故電感L為0.455μH，與比較例相比，提高了約7.8％。因此，在本發(fā)明的薄膜電感器中，能夠確認(rèn)為在具有螺線管型的薄膜線圈的情況下，使下部線圈部分的厚度比上部線圈部分的厚度小，由此，能夠提高電感。
然后，通過(guò)使用有限要素法的磁場(chǎng)分析，估計(jì)具有圖8～圖13所示的螺線管型的薄膜線圈的薄膜電感器的各個(gè)性能時(shí)，能夠得到圖19～圖24所示的一系列的結(jié)果。圖19～圖22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23以及圖24分別示出電感L1M與電阻Rdc之比L1M/Rdc以及電感Ldc與電阻Rdc之比Ldc/Rdc的厚度比TB/TA依賴性。所述的“電感Ldc”以及“電阻Rdc”都是通過(guò)靜磁場(chǎng)分析而計(jì)算出的值，一般地，能夠以kHz量級(jí)的低頻區(qū)域的分析值進(jìn)行近似。另一方面，“電感L1M”以及“電阻R1M”都是頻率＝1MHz時(shí)的值。
在估計(jì)該薄膜電感器的各性能時(shí)，如上所述，設(shè)定了一系列的參數(shù)。即，對(duì)于薄膜線圈來(lái)說(shuō)，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(gè)階段變化。厚度比TB/TA＜1(TB/TA＝0.1、0.43、0.67)對(duì)應(yīng)于圖13所示的第二比較例、厚度比TB/TA＝1對(duì)應(yīng)于圖12所示的第一比較例、厚度比TB/TA＞1(TB/TA＝1.5、2.33、4)對(duì)應(yīng)于圖8～圖11所示的本發(fā)明。此外，對(duì)于下部磁性膜以及上部磁性膜來(lái)說(shuō)，厚度＝10μm、導(dǎo)磁率μ＝2000、電阻率＝100μΩcm。并且，在圖19～圖24中的圖21中，使厚度比TB/TA在7個(gè)階段(包括TB/TA＝0.1)變化，除了圖21以外，厚度比TB/TA在6個(gè)階段(不包括TB/TA＝0.1)變化。
如圖19以及圖20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21以及圖22所示，電阻Rdc描繪為以厚度比TB/TA＝1為頂點(diǎn)的向下凸形的曲線，并且，電阻R1M隨著厚度比TB/TA變大而逐漸增加。因此，在本發(fā)明的薄膜電感器中，可以確認(rèn)，在具有螺線管型的薄膜線圈時(shí)，使下部線圈部分的厚度TA比上部線圈部分的厚度TB小，由此，能夠提高動(dòng)作時(shí)的電感。
此外，根據(jù)圖19以及圖21所示的結(jié)果，如圖23以及圖24所示，比L1M/Rdc、Ldc/Rdc都描繪為以厚度比TB/TA＝1.5為頂點(diǎn)的向上的凸形曲線。此時(shí)，表示本發(fā)明的薄膜電感器的厚度比TB/TA＞1范圍的比L1M/Rdc、Ldc/Rdc，與表示第一以及第二比較例的薄膜電感器的厚度比TB/TA≤1范圍的比L1M/Rdc、Ldc/Rdc相比較，在1＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)變大。因此可以確認(rèn)，在本發(fā)明的薄膜電感器中，使厚度比TB/TA在1＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)，由此，將動(dòng)作頻率設(shè)定為1MHz的情況以及設(shè)定為比1MHz低的低頻(例如數(shù)kHz～數(shù)百kHz)的情況的任意一種情況下，能夠抑制薄膜線圈的直流電阻過(guò)于增大，并且，能夠得到充分的電感。
以上舉出了實(shí)施方式以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式以及實(shí)施例中所說(shuō)明的方式，可以是各種變形。具體地說(shuō)，例如，在所述實(shí)施方式以及實(shí)施例中，對(duì)將本發(fā)明的薄膜器件應(yīng)用于薄膜電感器的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是，并不限于此，也可以應(yīng)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(jī)電系統(tǒng))、或者包括了薄膜電感器、薄膜變壓器、薄膜磁傳感器或MEMS的濾波器或者模塊等。應(yīng)用于其以外的器件時(shí)，也能夠得到與所述實(shí)施方式以及實(shí)施例相同的效果。
本發(fā)明的薄膜器件能夠應(yīng)用于例如薄膜電感器、薄膜變壓器、薄膜磁傳感器或MEMS、或者包括了這些的濾波器或者模塊等中。
權(quán)利要求
1.一種薄膜器件，其特征在于，具有襯底；配置在所述襯底上的磁性膜；纏繞在所述磁性膜上的薄膜線圈，所述薄膜線圈包括多個(gè)第一線圈部分，配列在接近所述襯底的階層面上；多個(gè)第二線圈部分，配列在遠(yuǎn)離所述襯底的階層面上；多個(gè)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小。
2.如權(quán)利要求1記載的薄膜器件，其特征在于還具有至少兩個(gè)追加磁性膜，該追加磁性膜配置成夾持所述磁性膜以及所述薄膜線圈。
3.如權(quán)利要求1記載的薄膜器件，其特征在于所述多個(gè)第二線圈部分配置成與所述多個(gè)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。
4.一種薄膜器件，其特征在于，具有相互對(duì)置配置的第一磁性膜以及第二磁性膜；以及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(gè)第一線圈部分，配列在所述第一以及第二磁性膜之間；多個(gè)第二線圈部分，夾持所述第二磁性膜并配列在所述第一線圈部分的相反側(cè)；多個(gè)第三線圈部分，與所述第一以及第二線圈部分串聯(lián)連接，在所述薄膜線圈纏繞方向上的至少末端的所述第一線圈部分的厚度比所述第二線圈部分的厚度小。
5.如權(quán)利要求4記載的薄膜器件，其特征在于所述各第一線圈部分的厚度比所述第二線圈部分的厚度小。
6.如權(quán)利要求5記載的薄膜器件，其特征在于所述各第一線圈部分的厚度彼此相等。
7.如權(quán)利要求5記載的薄膜器件，其特征在于所述各第一線圈部分的厚度在末端以外更大。
8.如權(quán)利要求7記載的薄膜器件，其特征在于所述各第一線圈部分的厚度從末端向中央逐漸變大。
9.如權(quán)利要求4記載的薄膜器件，其特征在于所述多個(gè)第二線圈部分配置成與所述多個(gè)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。
10.如權(quán)利要求4記載的薄膜器件，其特征在于所述第二線圈部分的厚度TB與在所述薄膜線圈纏繞方向上的至少末端的所述第一線圈部分的厚度TA之比TB/TA在1＜TB/TA≤2.7的范圍內(nèi)。
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(shí)能夠提高電感的薄膜器件。在纏繞于磁性膜(12)上的薄膜線圈(13)上，下部線圈部分(13A)的厚度TA比上部線圈部分(13B)的厚度TB小。與厚度TA、TB的總和固定、這些厚度TA、TB彼此相等的情況不同，因?yàn)橄虏烤€圈部分(13A)的厚度TA不會(huì)過(guò)大，所以，磁性膜(12)基底的起伏變小。由此，磁性膜(12)的平坦性變好，故磁特性(導(dǎo)磁率)不會(huì)惡化。
文檔編號(hào)H01F27/255GK101071679SQ200710092188
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者藤原俊康 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社