專利名稱：：平面磁性元件及使用了該元件的電源ic組件的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及作為薄型感應元件使用的平面磁性元件(磁無源元件)，尤其涉及對平面線圈產(chǎn)生的磁場的導磁率高、提高了電感的平面磁性元件以及使用了該元件的電源ic組件。
背景技術：
：近年來，各種電子設備的小型化盛行，伴隨于此，各種設備也有使用薄膜工序制作的傾向。在這種傾向中，對感應元件(電抗器)、變壓器、磁頭等磁性元件也提出過結構為用磁性體包覆螺旋形或蜿蜒曲折形(彎曲形)樣式的平面線圈的外鐵型平面磁性元件(平面感應元件)，來取代以往的在塊狀磁性材料上纏繞線圈的結構的方案，嘗試使設備小型化(參照例如非專利文獻1)。另一方面，如從小型電子設備用的DC-DC轉(zhuǎn)換器的例子中能看到的那樣，為了實現(xiàn)設備小型輕量化，對以MHz以上的高動作頻率進行動作的技術要求高。其中，高頻感應元件為一個關鍵元件，要求下述這樣的特性。(1)體積小、厚度薄；(2)頻率特性良好；(3)具有適當?shù)墓β嗜萘?。作為一般的小型感應元件，目前實際應用將線圈纏繞到塊狀鐵氧體上的元件或?qū)⑼糠笮丸F氧體材料和涂敷型導體材料燒結成一體的元件(參照例如專利文獻l)。前者隨著使塊狀鐵氧體磁心小型、薄型化，研磨加工等引起的加工應變所造成的表面惡化層占總體積的比例大，因此導磁率等特性惡化，不能實現(xiàn)低損失高電感的感應元件。并且，后者將線圈成型化為螺旋形或環(huán)形并進行涂敷，使軟磁性體被這些線圈勵磁涂敷鐵氧體，最后將它們燒結制成。例如，環(huán)形感應元件是經(jīng)過對鐵氧體和導體交互地成型化處理而后涂敷的工序被制造。但是，上述現(xiàn)有技術的感應元件中前者隨著薄型化表面惡化層占總體積的比例大，導磁率等特性惡化，因此不能實現(xiàn)高度低但電感高的元件。并且，后者由于一般來說導磁率低，因此存在難以獲得高的電感的缺點，而如果為了彌補這一缺點而使用大量的磁性材料的話，則感應元件等磁性元件的低高度化有限。因此產(chǎn)生了難以通過元器件的高密度安裝使設備小型化的問題。專利文獻1:日本特開2002-299120號公報非專利文獻1:IEEETrans.Magn.MAG-20，No.5，pp.1804-180
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于上述難以獲得高度低、電感高的元件的現(xiàn)有狀況，目的是要通過在平面線圈中使用能夠有效地獲得高電感值的微粒子實現(xiàn)低高度化的感應元件等平面磁性元件。為了達到上述目的，本發(fā)明者對尤其是在與平面線圈的組合中能夠獲得高電感的磁性粒子的形狀及配置結構進行了深刻研究，通過實驗確認了這些因素對磁性元件特性的影響。結果獲得了如下發(fā)現(xiàn)將包含長軸與短軸的長度比(形狀比)在規(guī)定范圍內(nèi)的磁性微粒子的磁性糊狀物填充到平面線圈之間構成薄膜感應元件時，能夠有效地提高對線圈中產(chǎn)生的磁場的導磁率，首次實現(xiàn)了提高了電感值的、高度低的感應元件。本發(fā)明就是基于這些發(fā)現(xiàn)完成的發(fā)明。艮口，本發(fā)明的平面磁性元件為在第1磁性層和第2磁性層之間配設了平面線圈的平面磁性元件，其特征在于，假設長軸長為L、與長軸正交的短軸的最大長度為S時的形狀比S/L為0.71的磁性粒子填充到上述平面線圈的線圈布線之間的間隙中。上述平面磁性元件中填充到線圈布線之間的間隙中的磁性粒子的形狀比S/L如下這樣測量。即，在平面磁性元件(感應元件)的用與上下磁性層(磁性薄片)的膜面平行并且包含平面線圈的截面剖切的線圈之間的區(qū)域的任意3個地方，設定縱300"mX橫300um的觀察區(qū)域，在各觀察區(qū)域露出的各磁性粒子的截面上測量最長的對角線的長度作為長軸長度，另一方面，測量與該長軸正交、并且與長軸的中點交叉的短軸被磁性粒子切取的長度作為磁性粒子的短軸長度。然后將各觀察區(qū)域測量到的短軸長的平均值、長軸長的平均值以及其形狀比的平均值分別記為S、L、S/L。如果上述形狀比S/L過小，不到0.7，則由于填充到線圈之間的磁性粒子的長度方向容易朝向線圈導體的布線方向，結果線圈通電時產(chǎn)生的磁場方向的反磁場大，實際導磁率變小，因此電感值容易變小。因此，磁性粒子的形狀比S/L取0.7以上、等方向性形狀的形狀比1以下的范圍。在該形狀比的范圍內(nèi)能夠提高平面磁性元件的電感。另外，上述磁性粒子的形狀比S/L的范圍(0.71)為平均值，但填充到線圈之間的各磁性粒子的形狀比優(yōu)選使用絕對值在0.71的范圍內(nèi)。作為上述磁性粒子和構成磁性層的磁性材料沒有特別限制，只要飽和磁化能力高、保持力低、導磁率高、高頻損失少的磁性材料就可以，具體可以適當使用鋁硅鐵粉、坡莫合金或硅鋼等結晶軟磁性合金，以及Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-Al-Si合金、Co系非結晶合金、Fe系非結晶合金等高導磁率金屬。上述平面線圈如果是形成為螺旋形狀或蜿蜒曲折形狀的彎曲形線圈那樣，相鄰的導體線圈是并行的形狀的平面線圈的話，則具有同樣的增大電感的效果。上述平面線圈的厚度(高度)調(diào)整為10200ym程度。另外，在上述平面磁性元件中，當假設上述平面線圈的線圈布線之間的間隙為Wum時，上述磁性粒子的平均粒子直徑優(yōu)選在(W/2)ym以下。上述磁性粒子的平均粒子直徑D為測量形狀比時使用的短軸長的平均值S與長軸長的平均值L的平均值。該平均粒子直徑D不到0.5um時，磁性粒子過于細微，處理困難。具體為，產(chǎn)生表面氧化層或表面惡化層使磁特性惡化，或者容易產(chǎn)生熱振動引起的磁性惡化。并且存在調(diào)制成糊狀物時粒子難以均勻混合等難點。另一方面，當磁性粒子的平均粒子直徑D大于(W/2)時，磁性粒子不容易充分地填充到線圈之間，有電感下降的可能。優(yōu)選為磁性粒子的平均粒子直徑D在(W/3)um以下。而且，在上述平面磁性元件中，上述磁性粒子填充到上述平面線圈的線圈布線之間的間隙中的填充率優(yōu)選在30%vol以上。如果磁性粒子填充到該線圈布線之間的間隙中的填充率過少，不到30Q/。vo1，則平面磁性元件的電感低，不理想。因此上述磁性粒子的填充率優(yōu)選在30%vol以上，50%以上為更好。并且，上述平面磁性元件中，上述磁性粒子優(yōu)選用非結晶合金、平均結晶粒子直徑在20um以下的細微結晶合金和鐵氧體中的至少一種磁性材料構成。通過將由上述磁性材料構成的磁性粒子填充到線圈間隙中，導磁率高，能夠提高平面磁性元件的電感值。而且，上述平面磁性元件中，上述第1磁性層(下面一側(cè)的磁性層)和上述第2磁性層(上面一側(cè)的磁性層)優(yōu)選用磁性粉末與樹脂的混合物構成。作為構成上述磁性層的磁性材料沒有特別限制，只要飽和磁化能力高、保持力低、導磁率高、高頻損失少的磁性材料就可以，具體可以適當使用鋁硅鐵粉、坡莫合金或硅鋼等結晶軟磁性合金，以及Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-A1-Si合金、Co系非結晶合金、Fe系非結晶合金等高導磁率金屬。上述各磁性層的厚度設定在50400um程度為好。并且，上述平面磁性元件中，上述平面磁性元件的整個厚度優(yōu)選在0.5mm以下。本發(fā)明以將平面磁性元件和IC芯片收容到同一個封裝內(nèi)、實現(xiàn)更小型的電路元件為目的，如果高度不在與半導體芯片的高度相同的高度以下，就沒有變成一個組件的價值。因此平面磁性元件的厚度要求最高在半導體元件顆粒的一般高度0.625mm以下，希望在0.3mm以下。尤其是通過使平面磁性元件的厚度在0.4mm程度以下，能夠像后述的圖7和圖8所示那樣的變成層疊型的單個封裝。而且，上述平面磁性元件中，上述平面線圈由金屬粉末和樹脂的混合物構成。作為金屬粉末，可以使用Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Sn以及其他導電粉末，尤其是從導電性和經(jīng)濟的觀點來看優(yōu)選Cu和Ag。平面線圈通過將上述金屬粉末與樹脂及溶劑的混合物涂敷成規(guī)定的圖案后自然干燥，或者加熱到溶劑汽化溫度或該溫度以上的溫度、或者實施包括還原等反應的加熱操作固化成線圈形成。平面線圈的布線寬度、高(厚)度、間隔(間隙)是影響線圈特性的重要因素，希望提高布線密度盡可能大地設定布線的寬度和厚度，并且布線的間隔在保持彼此之間的絕緣性的范圍內(nèi)盡可能地小。具體為，線圈布線的高度(厚度)優(yōu)選在20iim以上，最好是40lim。如果薄則不能獲得線圈電阻大的高性能系數(shù)(Q值，Qualityfactor品質(zhì)因數(shù))。優(yōu)選按照要求的性能盡可能地變厚。并且，也可以像上述那樣使線圈布線的間隔越窄越好。布線間隔寬則設備的尺寸增加，并且線圈長度增長，因此線圈直流電阻增大，性能系數(shù)(Q值)降低。因此，布線間隔在200um以下為好。并且，上述平面磁性元件中，上述磁性粒子優(yōu)選為混合了質(zhì)量比在2%以下的磁性混合物。如果形成磁性層的磁性粒子中包含超過20%質(zhì)量比的樹脂粘結劑，則磁性層的磁特性惡化，電感降低。因此，盡管規(guī)定粘結劑含有量在2%質(zhì)量比以下，但優(yōu)選為最終在形成了磁性層的階段使樹脂粘結劑幾乎完全揮發(fā)，實際上只凝聚磁性粒子并固化，形成磁性層。而且，在上述平面磁性元件中，優(yōu)選在將磁性粒子填充到上述線圈布線之間的間隙中形成磁性層后，在磁性層上浸透了樹脂粘結劑的狀態(tài)下干燥，干燥后磁性層中樹脂粘結劑的含有量為020%的質(zhì)量比。由于粘結劑為非磁性物質(zhì)，因此在形成磁性層后從實現(xiàn)高電感的觀點出發(fā)，希望進行加熱處理使粘結劑成分揮發(fā)，盡可能地降低殘留在磁性層中的粘結劑量。上述平面磁性元件經(jīng)過例如以下過程制造。即，將溶劑混合到規(guī)定形狀比(S/U和具有平均粒子直徑D的磁性粉末中，調(diào)制糊狀物，用該糊狀物在基板上印刷規(guī)定尺寸的磁性薄片，調(diào)制第1磁性層。在形成上述磁性圖案(第1磁性層)后，也可以使用硝化纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物，丙烯酸樹脂、酮樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯縮丁醛、石油樹脂、聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯、馬來酸樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(甲基硅氧垸、甲基苯基硅氧烷)、聚苯乙烯、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮、聚醚、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、松香樹脂、聚碳酸酯樹脂、達馬樹脂、苦配巴香脂(copaivabalsam)等有機物，Si02等無機物等形成的絕緣層。對于有機物，只要具有絕緣性，并不局限于此。然后，使用例如Ag糊狀物或Cu糊狀物等導電金屬糊狀物，成型為螺旋狀或蜿蜒曲折狀而印刷平面線圈。如果平面線圈為彎曲形線圈那樣，相鄰的導體線圈的布線是并行的平面線圈的話也具有同樣的效果。另外，上述平面線圈除了上述印刷金屬糊狀物的方法外，還可以是電鍍、導體金屬薄板沖裁法、導體金屬刻蝕法、濺鍍法、蒸鍍法等氣相成長法等，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)低體積阻抗率的平面線圈的方法，沒有特別的限制。在形成上述平面線圈后，為包覆該平面線圈以規(guī)定的樣式和厚度再次將磁性薄片作為第2磁性層印刷，通過這樣形成被第1和第2磁性層被覆的作為平面磁性元件的低高度型感應元件。此時，在第2磁性層的磁性樣式中相當于線圈端子的部位上設置開口。作為在上述平面線圈的上下表面上形成磁性層的方法，有用絕緣性粘接劑粘接磁性體薄板的方法、涂敷干燥磁性粉末分散到樹脂中的磁性體糊狀物的方法、實施上述磁性體電鍍的方法等，也可以是這些方法的組合。本發(fā)明的電源ic組件，沿平面方向或高度方向?qū)⑸鲜瞿菢诱{(diào)制的平面磁性元件、控制IC和場效應晶體管(FET)等半導體芯片安裝到同一塊基板或同一個封裝上形成。尤其是上述電源IC組件為將平面磁性元件和IC芯片一體地安裝到同一塊基板上的IC整體型，對設備小型化有效。并且，可以將多個半導體芯片和有源元件封裝成一個整體。例如，既可以組裝DC-DC轉(zhuǎn)換器等電源功能的組件，也能夠通過外帶配置電容器等具備同樣的電源功能。如果采用上述結構的平面磁性元件，由于將長軸長(L)和與長軸正交的短軸長(S)之比的形狀比S/L為0.71的磁性粒子填充到平面線圈布線之間的間隙中，因此能夠提高對平面線圈產(chǎn)生的磁場的導磁率，實現(xiàn)電感提高、高度降低的作為感應元件的平面磁性元件。而且，能夠?qū)⑸鲜瞿菢诱{(diào)制的平面磁性元件、控制IC和場效應晶體管(FET)等半導體芯片在同一塊基板或同一個封裝上沿平面方向或高度方向安裝，形成一個組件，能夠進行功能元件的高密度安裝，對于半導體元件設備的小型化和高性能化發(fā)揮顯著的效果。圖1采用螺旋形作為線圈形狀時的本發(fā)明的一個實施例的平面磁性元件的俯視2圖i的n-n向視剖視圖圖3圖2的ni部的局部放大剖視圖圖4采用彎曲形作為線圈形狀時本發(fā)明的一個實施例的平面磁性元件的俯視圖圖5表示圖3所示的磁性粒子尺寸的測量方法的剖視圖圖6表示將本發(fā)明的平面磁性元件和半導體芯片配置在平面上然后進行封裝的IC組件的結構例的剖視圖圖7表示層疊配置本發(fā)明的平面磁性元件和半導體芯片并進行封裝后的IC組件的結構例的剖視圖圖8表示以凸起方式層疊本發(fā)明的平面磁性元件和半導體芯片并進行封裝的IC組件的結構例的剖視圖具體實施例方式下面參照附圖及以下的實施例詳細地說明本發(fā)明的實施形態(tài)。[實施例1]用水氣霧化法對合金成分為5.5%10%重量比的SiFe鋁硅鐵粉熔融材料進行處理，調(diào)制了細微的磁性粒子。即，從坩堝噴射出熔融材料，同時向其吹送惰性氣體(Ar)使之分散，再將分散的粒子導入水中急劇冷卻，通過這樣調(diào)制實施例1用的磁性粒子。像上述那樣獲得的磁性粒子的平均粒子直徑(50%的體積)為28um，用網(wǎng)孔直徑為63ura的篩子篩選該磁性粒子，只選擇直徑在63um以下的磁性粒子。結果調(diào)制出表1所示形狀比S/L和平均粒子直徑D的磁性粒子。再將質(zhì)量比為1.4%的溶劑(粘結劑)混合到上述磁性粒子中，調(diào)制出糊狀物。接著，圖l一圖3所示那樣，在作為基體2的厚度為300um的Si基板的上面印刷厚度為100um的被成型化的lOramXlO腿的磁性薄板，形成第1磁性層3。在該第1磁性層3的上面，像圖1所示那樣將Ag糊狀物成型為螺旋狀并印刷，形成了平面線圈4。本實施例1中，平面線圈4的線圈布線寬度B為300ym，線圈布線之間的間隙W為125um，線圈的圈數(shù)為8圈，制作了厚度t為40um的平面線圈4。另外，像圖4所示那樣，如果形成為蜿蜒曲折形狀的彎曲形線圈的相鄰的導體線圈是并行的平面線圈4a的話也具有同樣的效果。在形成上述平面線圈4后，再在平面線圈4上形成一定樣式的磁性薄片，使磁性層厚度為100uni，形成圖2所示那樣的第2磁性層5。此時，在第2磁性層5的相當于平面線圈4的端子6的部位設置開口。這樣制作圖l一圖3所示那樣的平面磁性元件1。在該實施例1的平面磁性元件(感應元件)1的用與上下磁性層(磁性薄片)3、5的膜面平行并且包含平面線圈4的截面剖切的線圈之間的區(qū)域的任意3個地方，設定縱300ymX橫300ym的觀察區(qū)域，在各觀察區(qū)域露出的各磁性粒子7的截面上，測量圖5所示那樣的最長的對角線的長度作為長軸長度L，另一方面，測量與該長軸正交、并且與長軸的中點交叉的短軸被磁性粒子7切取的長度作為磁性粒子7的短軸長度S，根據(jù)其平均值測量到的填充到線圈之間的磁性粒子7的形狀比和平均粒子直徑為表1所示的值。獲得的作為平面磁性元件的感應元件的特性表示在表1中。螺旋線圈如果將扁平的磁性粒子填充到線圈之間的間隙中的話，由于扁平磁性粒子的長度方向容易朝向線圈的布線方向，使線圈電流產(chǎn)生的勵磁磁場的方向與磁性粒子的短軸方向一致，因此粒子形狀引起的反磁場產(chǎn)生的異方向性增大，導致導磁率降低和電感降低。但是，在像實施例1那樣使用等方向性磁性粒子的情況下，反磁場變成等方向性，能夠有效地抑制導磁率降低。由此能夠獲得電感值大的磁性元件。并且，由于能夠?qū)⒋判詫雍推矫婢€圈形成得很薄，因此能夠降低使用了高導磁率材料的磁性元件(感應元件)的高度。尤其是實施例1中，通過化學機械刻蝕將作為基體使用的Si基板研磨到厚度在60um以下，結果，作為平面磁性元件1的感應元件的總厚度T在0.3腿以下，為控制IC或場效應晶體管(FET)等半導體芯片8的厚度以下。因此，通過將圖6—圖8所示的開關IC等半導體芯片8和平面磁性元件1封裝成一個整體，實現(xiàn)內(nèi)置感應元件的高度低的IC組件10、10a、10b。圖6所示的IC組件10的結構為在組件基板上的平面方向上配置半導體芯片8和平面磁性元件1、la，分別與引線框9連接，用模鑄樹脂固定；圖7所示的IC組件10a的結構為在組件基板上沿厚度方向?qū)盈B配置半導體芯片8和平面磁性元件1、la，分別與引線框9連接，用模鑄樹脂固定；圖8所示的IC組件10b的結構為通過凸起方式在組件基板上沿厚度方向?qū)盈B配置平面磁性元件l、la，分別與引線框9連接，用模鑄樹脂固定。如果采用包括這種作為平面磁性元件的感應元件的組件，能夠容易地實現(xiàn)例如成為一個組件的小型DC-DC轉(zhuǎn)換器IC或電源IC組件。另外，作為承載平面磁性元件的基體2并不局限于Si基板，也可以使用SiO,基板、形成了氧化膜或氮化膜的Si基板、氧化鋁(ALA)基板、氮化鋁(A1N)基板等。按照水氣霧化法，從坩堝中噴出成分為原子量比(Co0.90-FeO.05-MnO.02-NbO.03)71-Sil5-B14的合金熔融材料，同時向熔融材料吹送惰性氣體(Ar)使之分散，再將分散的粒子投入水中急劇冷卻，制作了非晶形磁性粒子。這樣獲得的磁性粒子的平均粒子直徑(50%的體積)為14ura，用網(wǎng)孔直徑為32ym的篩子篩選這樣的磁性粒子，只選擇直徑在32pm以下的磁性粒子。然后將質(zhì)量比為0.9%的溶劑(粘結劑)混合到磁性粒子中，制作糊狀物，在Si基板的上面印刷厚度為lOOiim的被成型化的10翻X10mm的磁性薄板，作為第l磁性層3。在形成磁性樣式(第1磁性層3)后，通過對聚酰亞胺進行涂敷、酰亞胺化形成4um厚的絕緣層。另外，作為其他的絕緣材料，也可以使用氯丁二烯橡膠系、二甲基苯基橡膠系、多硫化合物系、聚丁橡膠系、SBR系、硅橡膠系等橡膠，醋酸乙烯系、聚乙烯醇系、聚醋酸乙烯酯系、氯乙烯系、聚苯乙烯系等以熱可塑性為中心的樹脂系有機物，以及Si02等無機物等形成的絕緣層。然后，將Cu糊狀物形成螺旋狀樣式，印刷成像圖1所示的平面線圈4。本實施例2中，平面線圈4的線圈布線寬度B為300um，線圈布線之間的間隙W為100nm，線圈的圈數(shù)為9圈，制作了厚度為5um的線圈底材樣式。再用非電解電鍍法在該線圈底材樣式的表面上層疊30Um厚的Cu電鍍層，形成總厚為35um的Cu平面線圈4。另外，上述電鍍處理也可以用電解電鍍法實施。在形成線圈樣式后，也可以使用硝化纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物，丙烯酸樹脂、酮樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯縮丁醛、石油樹脂、聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯、馬來酸樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(甲基硅氧垸、甲基苯基硅氧烷)、聚苯乙烯、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮、聚醚、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、松香樹脂、聚碳酸酯樹脂、達馬樹脂、苦配巴香脂(c叩aivabalsam)等有機物，Si02等無機物形成的絕緣層。在形成上述平面線圈后，再在平面線圈上形成一定樣式的磁性薄片，形成磁性層5的厚度為100ym的第2磁性層5。此時，在第2磁性層5的相當于平面線圈4的端子6的部位設置開口。這樣調(diào)制實施例2的作為平面磁性元件的感應元件。獲得的感應元件的特性表示在表1中。在實施例2這樣的等方向性磁性粒子填充到平面線圈的線圈之間的間隙中的情況下，反磁場變成等方向性，能夠有效地抑制導磁率降低。由此能夠獲得電感值大的磁性元件。[實施例3—11]通過粉碎、篩選實施例1中使用的鋁硅鐵粉、實施例2中使用的Co系非結晶合金、組成為Ni(,5Zn。.sFe204(摩爾比)的鐵氧體合金，調(diào)制出分別表示在表1中的形狀比和平均粒子直徑的磁性粒子。將符合表1所示含量的規(guī)定量的粘結劑混合到獲得的各粒子中，分別調(diào)制出磁性材料糊狀物。接著，用上述磁性糊狀物在實施例1中使用過的Si基板上形成規(guī)定厚度的第1磁性層3,然后用Ag糊狀物形成平面線圈，使線圈間間隙為表1所示的間隙W，再使用上述磁性材料糊狀物形成規(guī)定厚度的第2磁性層，通過這樣調(diào)制出各實施例3—11的平面磁性元件。另外，實施例3、5使用了粒子直徑粗大的磁性粒子，另一方面，實施例4使用了粒子直徑極其細微的磁性粒子。實施例6為使磁性層中磁性體的占有率低下的例子。并且，實施例7使用了Co系非結晶合金制磁性粒子，實施例8使用了鐵氧體合金制磁性粒子。實施例9使用了由2層Ag印刷層構成的厚度為80"m的平面線圈。實施例10將第1和第2磁性層的厚度分別形成為200pm。實施例11將兩磁性層厚度分別形成為200tim，并且使用了由2層Ag印刷層構成的厚度為80iim的平面線圈。獲得的各感應元件的特性表示在表1中。[實施例12]與實施例1一樣用水霧化法分散冷卻處理鋁硅鐵粉熔融材料，制作了磁性粒子。這樣獲得的磁性粒子的平均粒子直徑(50%的體積)為28um。進一步用網(wǎng)孔直徑為63um的篩子篩選，只選擇直徑在63um以下的微粒子。然后使有機粘結劑的含有量為1.4%的質(zhì)量比將粘結劑添加到磁性粒子中進行混合，制作了磁性材料糊狀物。接著用該磁性材料糊狀物在實施例1使用了的Si基板上印刷厚度為100ym的成型化為10咖X10咖的磁性薄板，在100'C的溫度下干燥30分鐘、15(TC的溫度下燒結60分鐘，通過這樣形成第1磁性層3。另外，作為上述有機粘結劑，可以使用硝化纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物，丙烯酸樹脂、酮樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯縮丁醛、石油樹脂、聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯、馬來酸樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷)、聚苯乙烯、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮、聚醚、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、松香樹脂、聚碳酸酯樹脂、達馬樹脂、苦配巴香脂(c叩aivabalsam)等有機物。對于有機物，只要具有絕緣性，并不局限于此。接著，在上述第l磁性層3的上面印刷Ag糊狀物，形成螺旋狀樣式。本實施例12中，線圈的布線寬度B為300um，線圈布線之間的間隙W為125um，線圈的圈數(shù)為8圈，制作了線圈布線的厚度為40um的平面線圈4。接著，為覆蓋上述平面線圈4，再次印刷磁性材料糊狀物，在平面線圈4上形成磁性層厚度為100iim的磁性薄片樣式，形成第2磁性層5。此時，在磁性樣式中相當于線圈4的端子6的部位設置開口。由此制作成感應元件的厚度H為240um、包括Si基體2的厚度T為300um的平面磁性元件。然后，將上述那樣印刷了感應元件的各Si基板(基體材料)浸泡到乙基纖維素溶解在BCA(BicinchoninicAcid，丁基卡必醇醋酸鹽)中的溶液中。放置10分鐘后，取出各基體材料進行干燥，通過這樣調(diào)制出降低了脆性的實施例12的平面磁性元件。浸泡該感應元件的溶液只要是作為樹脂成分的硝化纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物，丙烯酸樹脂、酮樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯縮丁醛、石油樹脂、聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯、馬來酸樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧垸)、聚苯乙烯、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮、聚醚、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、松香樹脂、聚碳酸酯樹脂、達馬樹脂、苦配巴香脂(copaivabalsam)等有機物，和溶解這些有機物或使它們均勻分散的溶劑等構成的溶液，沒有任何的限制。獲得的感應元件的特性以及處理時的裂縫、剝皮狀態(tài)表示在表1中。并且，通過浸泡，能夠?qū)⒂袡C粘結劑填充到十分接近的磁性微粒子之間，微粒子之間不是脆弱的結合，而是空隙中存在牢固的粘接劑的結合結構，因此能夠付與感應元件實現(xiàn)足夠的剛性和處理性的柔軟性，不會產(chǎn)生磁性層的裂縫和剝皮等，并且能夠降低高度。像本實施例12這樣使用了高導磁率磁材料性粒子的感應元件能夠降低高度。尤其是本實施例12中感應元件的總厚度為0.3mm，是與開關IC等半導體芯片的厚度相同的厚度，因此通過與這些半導體芯片封裝成一體，能夠?qū)崿F(xiàn)圖6—圖8所示的內(nèi)置有感應元件的IC組件。例如，能夠用上述感應元件實現(xiàn)成為一個組件的高度低的DC-DC轉(zhuǎn)換器IC組件。[實施例13]使用厚度為25um的聚酰亞胺薄膜取代作為基體的Si基板，使用表1所示的形狀比和平均粒子直徑的磁性粒子，最后除與實施例12—樣實施了浸泡處理的點以外，還實施與實施例1同樣的處理，通過這樣調(diào)制出實施例13的作為平面磁性元件的感應元件。[實施例14]使用表1所示的形狀比和平均粒子直徑的鋁硅鐵粉磁性粒子，除使用厚度為25iim的聚酰亞胺薄膜取代作為基體的Si基板以外，還實施與實施例1同樣的處理，通過這樣調(diào)制出感應元件。然后，在用屏蔽罩等包覆外部端子部分的狀態(tài)下將乙基纖維素溶解在BCA(BicinchoninicAcid，丁基卡必醇醋酸鹽)中的溶液吹送并涂敷到上述那樣形成的感應元件上，然后通過干燥調(diào)制成降低了脆性的實施例14的平面磁性元件。該噴霧到感應元件上的溶液只要是作為樹脂成分的硝化纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物，丙烯酸樹脂、酮樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯縮丁醛、石油樹脂、聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚氨酯、馬來酸樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷)、聚苯乙烯、丁二烯/苯乙烯共聚物、乙烯基吡咯烷酮、聚醚、環(huán)氧樹脂、芳基樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、松香樹脂、聚碳酸酯樹脂、達馬樹脂、苦配巴香脂(copaivabalsam)等有機物，和溶解這些有機物或使它們均勻分散的溶劑等構成的溶液，沒有任何的限制。并且，除吹附以外也可以用通過印刷從磁性表面滲透的方法將有機粘結劑填充到磁性微粒子之間。獲得的作為平面磁性元件的感應元件的特性以及處理時的裂縫、剝皮狀態(tài)表示在表1中。[實施例15]用從坩堝中噴出成分為原子量比(CoO.90-FeO.05-MnO.02-NbO.03)71-Sil5-B14的合金熔融材料，同時吹出惰性氣體，再投入水中的水霧化法急劇冷卻，通過這樣制作了表1所示形狀比和平均粒子直徑的非結晶磁性粒子。這樣獲得的磁性粒子的平均粒子直徑(50%的體積)為14ym。用網(wǎng)孔直徑為32um的篩子篩選該磁性粒子，只選擇直徑在32um以下的細微的磁性粒子。然后使纖維系有機粘結劑的含量為0.9%質(zhì)量比地與磁性粒子混合，制作出糊狀物。接著用該糊狀物在厚度為60um的Si基板2上印刷厚度為100um的成型化的10mmXlOram的磁性薄板，作為第1磁性層3。接著，取代實施例2中所形成的電鍍線圈，用模具沖壓厚度為30ym的銅箔形成尺寸和形狀與實施例2的沖壓線圈相同的Cu箔平面線圈貼到上述第1磁性層3的表面上，以后與實施例2—樣在線圈4的表面上形成第2磁性層，通過這樣調(diào)制了實施例15的平面磁性元件。[比較例1]通過粉碎實施例1中使用過的鋁硅鐵粉制作了長軸(Lc)和與長軸正交的短軸的長度(Sc)之比Sc/Lc為0.4的扁平磁性粒子。用網(wǎng)孔直徑為63um的篩子篩選該磁性粒子，只選擇直徑在63um以下的細微的磁性粒子。除此以外實施與實施例1相同的處理，將制作的糊狀物調(diào)制出比較例1的平面磁性元件。[比較例2]用網(wǎng)孔直徑為32]im的篩子篩選成分為原子量比(Co0.90-FeO.05-MnO.02-NbO.03)71-Sil5-B14的非結晶磁性粒子，只選擇直徑在32ym以下的細微的磁性粒子。除此以外實施與實施例2相同的處理，調(diào)制了比較例2的平面磁性元件。[實施例16]除使用了表1所示的長軸長(L)和短軸長(S)都極其細微的鋁硅鐵粉磁性粒子以外，實施與實施例l相同的處理，調(diào)制了實施例16的平面磁性元件。[實施例17]除使用了表1所示的長軸長(L)和短軸長(S)都大的粗大的鋁硅鐵粉磁性粒子以外，實施與實施例l相同的處理，調(diào)制了實施例16的平面磁性元件。[實施例18]除提高表1所示的磁性粒子中包含的有機粘結劑的含有量、降低磁性層中磁性體的占有率以外，實施與實施例l相同的處理，調(diào)制了實施例17的平面磁性元件。[實施例19]除使用表1所示的形狀比和平均粒子直徑的磁性粒子和最后不實施浸泡處理以外，實施與實施例13相同的處理，調(diào)制了實施例19的平面磁性元件。測量了像上述那樣調(diào)制的各實施例和比較例的作為平面磁性元件的感應元件的電感特性、直流電阻、性能系數(shù)(Q值)和處理性(裂縫、剝皮狀態(tài))的結構表示在表l中。表1中感應元件的厚度H如圖3所示，為平面磁性元件1的第1磁性層3的下端到第2磁性層上端的距離。并且如下所述地測量了磁性粒子的形狀比S/L。即，在與感應元件的磁性層3、5的膜面平行并且包含平面線圈4的截面組織中，在線圈之間的區(qū)域的任意3個地方觀察300"mX300um的區(qū)域，在各磁性粒子的截面中，將最長的對角線作為長軸長，將與長軸正交、并且與長軸的中點交叉的線段上粒子的長度作為短軸長，將該觀察區(qū)域內(nèi)獲得的短軸長的平均值、長軸長的平均值及其之比的平均值分別記為S、L、S/L。并且，將觀察區(qū)域內(nèi)各磁性粒子的短軸和長軸的算術平均值作為平均粒子直徑。另外，各平面磁性元件的評價項目的測量方法如下。即，使用阻抗分析儀，在其勵磁電壓為0.5V、測量頻率為10MHz的條件下測量了各平面磁性元件的電感。而且用測試儀測量了直流電阻。同樣，使用阻抗分析儀，在其勵磁電壓為0.5V、測量頻率為10MHz的條件下測量了平面線圈的特性系數(shù)Q(QualityFactor,品質(zhì)因數(shù))。并且，處理特性這樣評價在各感應元件制作的所有過程結束時，磁性層的地方產(chǎn)生破損等不良品的比例不到5%時，評價為;不到8%時評價為〇；不到7。/。時評價為A;10%以上時評價為X。評價測量結果表示在下述表1中。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>如從上述表1所示的結果能夠明白的那樣，如果采用長軸長(L)和與長軸正交的短軸長(S)之比的形狀比S/L為0.71的磁性粒子填充到平面線圈布線之間的間隙中形成的各實施形態(tài)的平面磁性元件的話，能夠提高對平面線圈產(chǎn)生的磁場的導磁率，實現(xiàn)電感提高、高度降低的作為感應元件的平面磁性元件。而且，能夠?qū)⑸鲜瞿菢诱{(diào)制的平面磁性元件、控制ic和場效應晶體管(FET)等半導體芯片在同一塊基板或同一個封裝上沿平面方向或高度方向安裝，形成一個組件，能夠進行功能元件的高密度安裝，對于半導體元件設備的小型化和高性能化發(fā)揮顯著的效果。尤其是配置了螺旋形線圈的平面磁性元件，在用極少量的有機粘結劑將形狀比在規(guī)定范圍內(nèi)的細微磁性粒子變成糊狀填充到線圈布線之間的情況下，不是用有機物之類的絕緣體包覆在細微的磁性粒子之間，能夠使磁性粒子處于彼此最接近的狀態(tài)，能夠抑制導磁率下降。因此，尤其能夠獲得大的電感值。并且，通過像實施例12—13那樣實施浸泡處理，能夠?qū)⒂袡C粘結劑填充到非?？拷拇判粤Ｗ又g，磁性粒子之間不是脆弱的結合，而是空隙中存在牢固的粘接劑，因此能夠付與感應元件足夠的剛性和處理上沒有問題的柔軟性，并且不會產(chǎn)生磁性層的裂縫和剝皮等，而且能夠降低高度。另一方面，再次確認了如果填充到線圈布線之間的磁性粒子的形狀比(S/L)在規(guī)定的范圍之外的話，則無論使用什么樣的磁性材料都使電感降低這一問題。產(chǎn)業(yè)上的應用根據(jù)上述本發(fā)明的平面磁性元件，由于是用長軸長(L)和與長軸正交的短軸長(S)之比的形狀比S/L為0.71的磁性粒子填充到平面線圈布線之間的間隙中形成，因此能夠提高對平面線圈產(chǎn)生的磁場的導磁率，實現(xiàn)電感提高、高度降低的作為感應元件的平面磁性元件。而且，能夠?qū)⑸鲜瞿菢诱{(diào)制的平面磁性元件、控制IC和場效應晶體管(FET)等半導體芯片、在同一塊基板或同一個封裝上沿平面方向或高度方向安裝，形成一個組件，能夠進行功能元件的高密度安裝，對于半導體元件設備的小型化和高性能化發(fā)揮顯著的效果。權利要求1.一種在第1磁性層和第2磁性層之間配設了平面線圈的平面磁性元件，其特征在于，長軸的長度為L、與長軸正交的短軸的長度為S時的形狀比S/L為0.7～1的磁性粒子被填充到所述平面線圈的線圈布線之間的間隙中。2.如權利要求1所述的平面磁性元件，其特征在于，當所述平面線圈的線圈布線之間的間隙為Wum時，所述磁性粒子的平均粒子直徑在(W/2)ym以下。3.如權利要求1或2所述的平面磁性元件，其特征在于，所述磁性粒子填充到所述平面線圈的線圈布線之間的間隙中的填充率在30%vol以上。4.如權利要求l一3中的任一項所述的平面磁性元件，其特征在于，所述磁性粒子由非結晶合金、結晶軟磁性合金和鐵氧體中的至少一種構成。5.如權利要求l一4中的任一項所述的平面磁性元件，其特征在于，所述第1磁性層和所述第2磁性層由磁性粉末與樹脂的混合物構成。6.如權利要求1—5中的任一項所述的平面磁性元件，其特征在于，平面磁性元件的厚度在0.5mra以下。7.如權利要求l一6中的任一項所述的平面磁性元件，其特征在于，所述平面線圈由金屬粉末和樹脂的混合物構成。8.如權利要求l一7中的任一項所述的平面磁性元件，其特征在于，所述磁性粒子為混合了質(zhì)量比在2%以下的樹脂粘結劑的磁性混合物。9.如權利要求l所述的平面磁性元件，其特征在于，在將磁性粒子填充到所述線圈布線之間的間隙中形成磁性層后，在磁性層上浸透了樹脂粘結劑的狀態(tài)下干燥，干燥后磁性層中樹脂粘結劑的含有量為02%的質(zhì)量比。10.—種電源IC組件，其特征在于，使用了權利要求l一權利要求8中的任一項所述的平面磁性元件。11.如權利要求9所述的電源IC組件，其特征在于，是IC整體型。全文摘要一種在第1磁性層(3)和第2磁性層(5)之間配設了平面線圈(4)的平面磁性元件(1)，其特征在于，長軸的長度為L、與長軸正交的短軸的長度為S時的形狀比S/L為0.7～1的磁性粒子(7)被填充到所述平面線圈(4)的線圈布線之間的間隙(W)中形成。根據(jù)具有所述結構的平面磁性元件(1)，使用能夠有效地獲得高電感值的磁性粒子，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高度低的感應元件等平面磁性元件。文檔編號H01F17/04GK101300648SQ200680040849公開日2008年11月5日申請日期2006年10月26日優(yōu)先權日2005年11月1日發(fā)明者中川勝利,井上哲夫,佐藤光申請人:株式會社東芝;東芝高新材料公司