[发明专利]平面磁元件及利用该平面磁元件的电源IC封装

说明书

技术领域

本发明涉及用作薄型电感器的平面磁元件(磁被动元件)，特别是涉及提高对平面线圈中产生的磁场的透磁率并提高电感的平面磁元件及利用该平面磁元件的电源IC封装。

背景技术

近年来，各种电子设备的小型化、轻量化发展，随之有利用薄膜工艺制作各种器件的趋势。在这种潮流中，电感器(电抗器)、变压器、磁头等磁元件也替代过去的对块体(bulk)磁性材料实施卷线的结构，而提出一种用磁性体对具有螺旋形状或U形弯(曲折)图案的平面线圈进行覆盖的外铁型结构的平面磁元件(平面电感器)，试行器件的小型薄型化(例如，参照非专利文献1)。

另一方面，从小型电子设备用的DC-DC变换器的例子中可见，为了实现设备的小型轻量化，在MHz以上的高工作频率下使其工作的技术性要求正在提高。在这种电子设备中，高频用电感器成为一个关键组件，并要求如下的特性。

(1)小型薄型

(2)频率特性良好

(3)具有适当的电容量

一般，在块体铁氧体上卷绕线圈的元件和将涂敷型的铁氧体材料和涂敷型的导体材料烧结成一体的元件，作为小型电感器元件被实用化(例如参照专利文献1)。前者随着将块体铁氧体芯小型薄型化，表面劣化层占总体积的比例增大，以透磁率为首的特性劣化，不能实现低损失且高电感的电感器元件。此外，后者这样制作：对线圈进行构图并涂敷以形成螺旋型或螺旋管型，涂敷铁氧体以通过这些线圈激励软磁性体，最后烧结它们。例如，在螺旋管型的电感器中是经过交替对铁氧体和导体进行构图并涂敷的工序制造的。

专利文献1：(JP)特开2002-299120号公报

非专利文献1：IEEE Trans.Magn.MAG-20，No.5，pp.1804-1806

但是，用于上述现有的电感器的软磁性材料大体上透磁率较低，所以有难以得到较高的电感值的缺点。另一方面，若为了弥补该缺点而利用大量的磁性材料，则电感器等磁元件的薄型化存在极限，产生了难以通过部件的高密度安装实现设备的小型化的问题。

发明内容

本发明鉴于如上所述的因为透磁率较低而需要使用大量的磁性材料的现状，其目的在于，通过采用能够有效地得到较高的电感值的配置结构，实现薄型化的电感器等平面磁元件。

为了实现上述目的，本发明人特别深入研究了能够得到较高的电感值的磁性粉末的尺寸形状及配置结构，通过实验确认了这些因素对磁元件特性造成的影响。其结果，将线圈布线之间的间隔和磁性粉末的最大径调节为预定的关系而填充在线圈布线之间，或者，在平面线圈和形成于其上下的磁性层之间不形成绝缘层而使包含在磁性层中的磁性粉末直接与平面线圈接触、或形成为相邻且距离1μm以下，这样构成了薄型电感器时，能够有效地提高对线圈中产生的磁场的透磁率，得到了初次实现电感值提高的薄型电感器的知识。特别是，在平面线圈和于其上下形成的磁性层之间不配置绝缘层的情况下，表明了贯穿上下磁性层的磁束变多、可提高电感值的事实。本发明是基于这些知识完成的。

即，本发明涉及的平面磁元件在由磁性粉末和树脂的混合物构成的第一磁性层和第二磁性层之间具有平面线圈，其特征在于，在设上述平面线圈的线圈布线之间的间隔为W、而且设上述磁性粉末的最大径为L时，满足关系式W＞L。

在上述平面磁元件中，如图1～图5所示，平面线圈的线圈布线之间的间隔W是从某个线圈布线向相对的线圈布线画直线时的距离，是相邻的线圈布线之间的间隙的宽度。并且，线圈布线弯曲成L字形的部分不作为上述间隔W的测定对象。

此外，在线圈布线之间的间隔中填充的磁性粉末的最大径L如下地测定。即，如图7所示，拍摄于平面线圈4的线圈布线4c、4c之间形成的磁性层的放大照片，测定被观察的每个磁性粉末7中最大的直径(参照图6)。在上述表面的任意3个部位进行该测定操作，将在该测定值中最大的值设为磁性粉末的最大径L。

并且，在利用气水喷雾法等制作磁性粉末的阶段，将制作的磁性粉末过筛之后的最大径L相当于利用的筛的开孔尺寸。

在上述平面磁元件中，上述磁性粉末的最大值径L为线圈布线之间的间隔W以上(W≤L)时，磁性粉末不会填充在线圈布线之间，或者，即使填充也由于在布线间隙的长度方向配置磁性粉末的长轴，所以填充在线圈之间的磁性粉末容易受到由线圈形成的磁场的影响，平面线圈的电感值容易下降。因此，磁性粉末的最大径L设为小于线圈布线之间的间隔W的范围。在上述最大径的范围内，能够提高平面磁元件的电感。