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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-06
(45)【発行日】2022-01-21
(54)【発明の名称】埋め込みコイルアッセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01F 17/00 20060101AFI20220114BHJP
H01F 17/06 20060101ALI20220114BHJP
H01F 27/32 20060101ALI20220114BHJP
H01F 41/12 20060101ALI20220114BHJP
H01F 41/04 20060101ALI20220114BHJP
【ＦＩ】
H01F17/00 C
H01F17/06 A
H01F17/06 Z
H01F27/32 103
H01F41/12 A
H01F41/04 B
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2017533236
(86)(22)【出願日】2015-12-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2018-01-11
(86)【国際出願番号】 US2015067228
(87)【国際公開番号】W WO2016100988
(87)【国際公開日】2016-06-23
【審査請求日】2018-12-10
(31)【優先権主張番号】14/576,904
(32)【優先日】2014-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100098497
【弁理士】
【氏名又は名称】片寄 恭三
(72)【発明者】
【氏名】ハイイン リー
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン マイケル サットン
(72)【発明者】
【氏名】ミン リー
【審査官】井上 健一
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１３－５２７６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５０１６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５１６０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３８８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】再公表特許第２０１６／１１１２８２（ＪＰ，Ａ１）
【文献】再公表特許第２０１６／０７６１２１（ＪＰ，Ａ１）
【文献】再公表特許第２０１５／１９０２２９（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特開平１０－２４２３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０２－１０６８０８（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ １７／００
Ｈ０１Ｆ １７／０６
Ｈ０１Ｆ ２７／０２
Ｈ０１Ｆ ２７／３２
Ｈ０１Ｆ ４１／１２
Ｈ０１Ｆ ４１／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
埋め込みコイルアッセンブリであって、上側表面を有する環状金属層と、
前記環状金属層の前記上側表面上の内側リングに配される第１の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の前記上側表面上の中間リングに配される第２の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の前記上側表面上の外側リングに配される第３の複数の金属ピラーと、
前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーとの間の前記環状金属層の前記上側表面上のフェライトリングと、
各々が前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーとの対応する金属ピラーを接続する、複数の導電性構造と、
前記フェライトリングと前記第１及び第２の複数の金属ピラーと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも一部と前記導電性構造の少なくとも一部とを覆う封止層と、
を含み、
前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも１つが露出された垂直に延在する表面を有する、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項2】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記環状金属層が複数の離間された円周方向セグメントを含み、各セグメントが前記第１の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第２の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも１つとを有する、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項3】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記複数の導電性構造が複数のボンドワイヤを含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項4】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記複数の導電性構造が前記封止層の頂部上にパターニングされる回路要素を含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項5】
請求項４に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記複数の導電性構造が前記パターニングされた回路要素と前記複数の金属ピラーとを接続する複数の充填されたビアを更に含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項6】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記金属ピラーが焼結された金属ピラーと置かれた金属ピラーの少なくとも１つを含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項7】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記金属ピラーがステンシル印刷された金属パウダーから形成される、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項8】
請求項１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記環状金属層が、前記金属ピラーの内側リング内の位置において前記環状金属層を介する孔を有する、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項9】
埋め込みコイルアッセンブリであって、第１の表面を有する環状金属層と、
前記環状金属層の第１の表面上の内側リングに配置される第１の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の第１の表面上の中間リングに配置される第２の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の第１の表面上の外側リングに配置される第３の複数の金属ピラーと、
前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーとの間の前記環状金属層の第１の表面上のフェライトリングと、
複数の導電性構造であって、各々が前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーの対応する１つを接続する、前記複数の導電性構造と、
前記フェライトリングと前記第１及び第２の複数の金属ピラーと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも一部を覆う封止層と、
を含み、
前記第３の複数の金属ピラーの各々の一部が前記封止層から露出されている、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項10】
請求項９に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記環状金属層が間隔を開けられた円周方向セグメントを含み、各セグメントが前記第１の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第２の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも１つとを有する、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項11】
請求項９に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記複数の導電性構造が複数のボンドワイヤを含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項12】
請求項１１に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記複数のボンドワイヤがそれぞれ外側端部と内側端部とを含む、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項13】
埋め込みコイルアッセンブリであって、第１の表面を有する環状金属層と、
前記環状金属層の第１の表面上の内側リングに配置される第１の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の第１の表面上の中間リングに配置される第２の複数の金属ピラーと、
前記環状金属層の第１の表面上の外側リングに配置される第３の複数の金属ピラーと、
前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーとの間の前記環状金属層の第１の表面上のフェライトリングと、
複数の導電性構造であって、各々が前記第１の複数の金属ピラーと前記第２の複数の金属ピラーの対応する１つを接続する、前記複数の導電性構造と、
前記フェライトリングと前記第１及び第２の複数の金属ピラーと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも一部を覆う封止層と、
を含み、
前記環状金属層の一部が前記封止層から露出されており、前記第３の複数の金属ピラーの各々の一部が前記封止層から露出されている、埋め込みコイルアッセンブリ。
【請求項14】
請求項１３に記載の埋め込みコイルアッセンブリであって、前記環状金属層が複数の間隔があけられた円周方向セグメントを含み、各セグメントが前記第１の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第２の複数の金属ピラーの少なくとも１つと前記第３の複数の金属ピラーの少なくとも１つとを有する、埋め込みコイルアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
トロイダルインダクタ及びトロイダル変圧器を含み、トロイダルコイルアッセンブリは、受動電子構成要素である。トロイダルコイルアッセンブリは、典型的に、鉄粉又はフェライトなどの高透磁性（permeability）材料の円形のリング形状の（トロイダル）磁気コアを含む。少なくとも一つの典型的なトロイダルインダクタにおいて、トロイダルコアにその全円周方向長さを通じてワイヤが巻きつけられる。概して、トロイダル変圧器では、第１のワイヤ（一次巻線）が、コアの円周の第１の半分の周りに巻き付けられ、第２のワイヤ（二次巻線）が、コアの円周の第２の半分の周りに巻き付けられる。変圧器及びインダクタコイルアッセンブリ両方において、ワイヤターン（wire turns）は、互いから電気的に絶縁される。
【背景技術】
【0002】
トロイダルコイルアッセンブリは電子用途において用いられてきている。小さなトロイダルコイルアッセンブリは、印刷回路基板に及びモールディングされたブロック構成要素に埋め込まれることもある。
【発明の概要】
【0003】
記載される例において、埋め込みコイルアッセンブリが、上側表面を有する環状金属層、環状金属層の上側表面上の内側リングに配される第１の複数の金属ピラー、環状金属層の上側表面上の中間リングに配される第２の複数の金属ピラー、及び環状金属層の上側表面上の外側リングに配される第３の複数の金属ピラーを含む。フェライトリングが、第１の複数の金属ピラーと第２の複数の金属ピラーとの間で、環状金属層の上側表面上に配置される。複数の導電性構造は各々、第１の複数の金属ピラー及び第２の複数の金属ピラーの対応するものを接続する。封止層が、フェライトリング、第１及び第２の複数の金属ピラー、第３の複数の金属ピラーの少なくとも一部、及び導電性構造の少なくとも一部を覆う。
【0004】
埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法が、頂部表面及び底部表面を有する金属層を提供すること、及び複数の個別の円周方向セクションに分割される環状金属層を提供するように金属層をパターニング及びエッチングすることを含む。
【0005】
別の埋め込みコイルアッセンブリが、環状軸を有するフェライトリングを含む。フェライトリングは導電性金属表面上に配置される。複数の個別の離間された導電性構造が、フェライトリングの上に延在し、フェライトリングの環状軸の放射状に外方に位置する導電性表面の第１の領域において、及びフェライトリングの環状軸の放射状に内方に位置する導電性表面の第２の領域において、導電性金属表面に取り付けられる。封止層が、フェライトリング、及び導電性構造の少なくとも一部を覆う。
【0006】
埋め込みコイルアッセンブリをつくる別の方法が、導電性金属表面上に、環状軸を有するフェライトリングを置くことを含む。この方法は、複数の個別の離間された導電性構造を形成することを含み、複数の個別の離間された導電性構造は、フェライトリングの上に延在し、フェライトリングの環状軸の放射状に外方に位置する導電性表面の第１の領域において、及びフェライトリングの環状軸の放射状に内方に位置する導電性表面の第２の領域において、導電性金属表面に取り付けられる。この方法はまた、フェライトリング、及び導電性構造の少なくとも一部を封止することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】従来の埋め込みコイルアッセンブリの等角断面図である。
【0008】
【図2】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図3】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図4】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図5】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図6】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図7】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図8】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図9】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図10】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図11A】埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0009】
【0010】
【図12】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図13】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図14】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図15】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図16】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図17】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図18】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図19】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図20】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図21】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0011】
【図22】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図23】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図24】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図25】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図26】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図27】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図28】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図29】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図30】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0012】
【図31】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図32】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図33】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図34】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図35】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図36】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図37】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図38A】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更に別の例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0013】
【0014】
【図39】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図40】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図41】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図42】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図43】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図44】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図45】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図46】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図47】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図48】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0015】
【図49】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図50】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図51】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図52】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図53】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図54】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図55】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【図56】埋め込みコイルアッセンブリを製造する、更なる例示の方法における或る段階の側部立面断面図である。
【0016】
【図57】埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法の例示の実施例のブロック図である。
【0017】
【図58】埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法の別の例示の実施例のブロック図である。
【0018】
【図59】埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法の更なる例示の実施例のブロック図である。
【0019】
【図60】埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法の更に別の例示の実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本願は、米国特許出願番号ＵＳ１４／５７６，９３４（本願と同時に出願された対応ＰＣＴ出願、ＴＩ－７５０８０ＷＯ）に関連し、当該特許出願は、参照により本願に組み込まれる。
【文献】米国特許出願番号ＵＳ１４／５７６，９３４
【0021】
小さなトロイダルコイルアッセンブリは、大抵、印刷回路基板に、及び個別のモールディングされた構成要素に埋め込まれる。図１は、従来の埋め込みコイルアッセンブリ１０の等角断面図である。コイルアッセンブリ１０は、頂部表面１４及び底部表面１６を有する、ＦＲ－４などの有機基板１２に形成される。コイルアッセンブリ１０は、環状の（「リング形状」／「トロイダル」）フェライトコア２０を有する。コア２０は、リング形状の頂部表面２２、リング形状の底部表面２４、内側円筒状表面２６、及び外側円筒状表面２８を有する。エポキシ充填された中央コラム３０が円筒状外側表面３２を有し、これは、フェライトコア２０の内側円筒状表面２６とエンゲージする。コイル巻線アッセンブリ４０が、有機基板１２の頂部表面１４上に部分的に形成され、概して扇状のパターニングされた金属層４２を含み、金属層４２は各々、放射状内側端部４６及び放射状外側端部４８を有する、複数の、離間され、放射状に（radially）延在するセグメント４４を有する。コイル巻線アッセンブリ４０の別の部分を提供する、ミラーイメージコイル巻線アッセンブリ（図示せず）が、有機基板１２の底部表面１６上に形成される。また、コイル巻線アッセンブリ４０は、複数のめっきされたビア５０を含む。リード取り付け領域を除き、頂部金属層４２の放射状に延在するセグメント４４の各々は、その放射状内側端部４６において第１のめっきされたビア５２により、及びその放射状外側端部４８において第２のめっきされたビア５４により、基板の底部表面１６上のパターニングされた金属層の対応する部分に接続される。このようなアッセンブリが小型の変圧器又はインダクタを提供するために用いられるとき、製造は、多数の小さなビアをドリリング及びめっきすることに関与する。このプロセスは、マシン時間がかかり、高価である。
【0022】
埋め込みコイルアッセンブリ（図示せず）を提供する別の従来の方法は、トロイダルフェライトコアの周りに金属巻線をハンドラップする（hand wrap）こと、及び、その後、ハンドラップされたアッセンブリを有機基板に埋め込むことである。小さなトロイダルコアのこのようなハンドラップもまた、過度に時間がかかり、労力がかかり、高価である。
【0023】
本明細書は、幾つかの埋め込みコイルアッセンブリ、及びこのような埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法を開示する。幾つか又は全てのこれらの埋め込みコイルアッセンブリ製造方法の利点は、上述の従来の方法に比べた、アッセンブリが生成され得る速度及び効率である。これらの利点は、モールド化合物などの有機材料に入れられる有機印刷回路基板及びスタンドアロンインダクタ構成要素に関与する、新たな製造環境において半導体製造技術からの手法を用いることにより、少なくとも部分的に、達成される。
【0024】
図２～図１１Ａは、埋め込みコイルアッセンブリを製造する例示の方法の種々の段階における側部立面断面図である。図２において、環状の金属裏打ち（backing）プレート又はモールド１１０が、円形ベース部１１２を有する。金属裏打ちプレート１１０は、頂部表面１１５を備える、上向きに突出する中央コラム部１１４を有する。外側環状部１１６が、リング形状の頂部表面１１７を有する。環状ボイド１１８が、中央コラム部１１４と外側環状部１１６との間に配置される。環状ボイド１１８は、開いた上側端部１２０及び閉じた下側端部１２２を有する。感光性（photo-definable）フィルム層１３０が、中央コラム部１１４及び外側環状部１１６の円形頂部表面１１５及びリング形状の頂部表面１１７上に支持される。従来の銅クラッド感光性膜層を形成するため、感光性フィルム層１３０の頂部表面に銅フォイル層１３２が取り付けられる。
【0025】
図３に示すように、外側環状部１３３、ボイド１１８の上に配置される環状ボイド１３４、内側環状部１３５、及び中央円形孔１３６を提供するために、銅フォイル層１３２がパターニング及びエッチングされる。
【0026】
図４に図示するように、図４のボイド１１８及び１３４が、マージされて、その底部表面１２２から金属層１３２の頂部表面１３８まで継続的であるように、感光性フィルム層１３０のボイド１３４の下及びボイド１１８の上に位置する部分が、露光されてエッチングにより取り除かれる。図４は、このマージされたボイド１１８を示す。
【0027】
図５に図示するように、次にフェライトリング１５０が、表面１２２とエンゲージして環状ボイド１１８内部に置かれる。フェライトリング１５０を置いた後、外側端部１５６及び内側端部１５８を有する複数の円周方向に離間されたボンドワイヤ１５４が、金属層２３２のそれぞれ外側環状部１３３及び内側環状部１３５に取り付けられる。ボンドワイヤ１５４は、所定の円周方向距離離間され、フェライトリング１５０の上の「ワイヤケージ」を形成する。次に、第２の金属裏打ちプレート又はモールド１７０が、金属層１３２の外側環状部に対向して配置され、第２の金属裏打ちプレート又はモールド１７０は、小さな中央孔１７４と、ディスク形状の空の空間１７８を画定する環状の垂直に突出する壁１７６とを備える円形の横方向に配置される部分１７２を有する。このアッセンブリは、その後、図６に示すように反転される。反転の結果、フェライトリング１５０は、重力によりボンドワイヤ１５４と接するまで下方に転置され（displaced）、ボンドワイヤ１５４は、更なる下方への動きを防止する。各ボンドワイヤ１５４の長さは、フェライトリング１５０の、上方に面する表面１５１が、金属層１３２の、上方に面する表面１３１の高さで又はその高さをわずかに下回って位置するような位置でフェライトリング１５０が停止するように選択される。
【0028】
次に、図７に図示するように、空間１７８にモールド化合物１８０が注入され、フェライトリング１５０と、ボンドワイヤ１５４と、内側環状部１３５と、外側環状部１３３の一部とを覆う。
【0029】
次に、図８に図示するように、金属裏打ちプレート／モールド１１０が取り除かれ、注入されたモールド化合物１８０の環状の垂直に突出する部分が、支持プレート１３０より上に延在する。
【0030】
図９に図示するように、感光性フィルム層がその後取り除かれ、モールド化合物１８０の頂部表面１８１が、フェライトリング１５０の頂部表面１５１、及び外側及び内側金属リング部分１３３及び１３５の頂部表面１３１、１８５と同一平面となるように、突出部１８２が平らにされ、研磨される。
【0031】
図１０に図示するように、その後、アッセンブリの平坦な頂部表面上に金属層１８６がめっきされる。
【0032】
最終的に、図１１Ａに図示するように、ボンドワイヤと共に、フェライトリング１５０の周りの複数の完了した巻線を提供するため、頂部金属層１８６、及び銅フォイル層１３２の外側及び内側環状部１３３、１３５がパターニングされる。上側銅層１８６、及びその下にある銅フォイル層１３２の外側及び内側環状部１３３、１３５は、図１１Ｂに図示するように、複数のパイ形状のセグメント１９０にパターニング及びエッチングされ、これらは、パイ形状のボイド１９２により分離される。その結果、埋め込みコイルアッセンブリ１００（図１１Ａ、１１Ｂ）が提供される。
【0033】
埋め込みコイルアッセンブリ１００（図１１Ａ、１１Ｂ）は、中央開口１５２を有する横方向に配置されるフェライトリング１５０を含む。上側の横方向に配置される環状金属層１８６が中央開口１８８を有し、中央開口１８８は、フェライトリング１５０における中央開口１５２と整合され、フェライトリング１５０の頂部表面１５１とエンゲージする。下側の横方向に配置される環状金属層１３２が中央開口１３６を有し、中央開口１３６は、上側金属層１８８における中央開口と整合され、内側環状部１３５から外側環状部１３３を分離する環状ボイド１３４を中に有する。フェライトリング１５０は環状ボイド１３４内に置かれる。
【0034】
図１１Ｂは、埋め込みコイルアッセンブリ１００の頂部平面図であり、上側金属層１８６を示し、下側金属層１３２及びフェライトリング１５０の種々の部分を小さな破線で、及びボンドワイヤ１５４を一層大きな破線で示す。最終的なパターニング及びエッチングプロセスの結果、上側環状金属層１８６及びその下の下側環状金属層１３２は、円周方向空間１９２により分離される、複数の円周方向のパイ形状のセグメント１９０に分割される。下側金属層１３２の各円周方向セグメント１９０が、ボイド１３４により放射状に分離される、外側及び内側の放射状に延在する部分１３３、１３５を有する。下側金属層１３２の外側及び内側部１３３、１３５は、それらに取り付けられる上側金属層１８６の同一形状の部分とエンゲージする。フェライトリング１５０は、下側金属層１３２の環状ボイド１３４に位置する。ボンドワイヤ１５４は、その反対の端部で、下側金属層１３２の離間された外側及び内側部１３３、１３５に接続され、フェライトリング１５０の下に延在する。モールド化合物１８０（図１１Ａ）の層が、フェライトリング１５０、上側及び下側金属層１８６、１３２、及びボンドワイヤ１５４とエンゲージする。
【0035】
【0036】
図１２は可変モールド２１０の側部立面断面図である。可変モールド２１０は、モールド１１０について上述したものとほぼ同じ構造を有する。可変モールド２１０における対応する構造は、２００番代の数字を使うことを除き、モールド１１０に用いられるものと同じ参照符号で示される。可変モールド２１０は、それが、中央開口２３４を備える転置可能なシールプレート２２０を有するという点で、モールド１１０とは異なる。図１２～図１５におけるオペレーションは、図２～図５を参照して上述したものと本質的に同様に実施される。
【0037】
図１２に示すように、環状金属裏打ちプレート又はモールド２１０が、円形ベース部２１２を有する。金属裏打ちプレート２１０は、円形頂部表面２１５を備える上方に突出する中央コラム部２１４、及びリング形状の頂部表面２１７を備える上方に突出する外側環状部２１６を含む。中央コラム部２１４と外側環状部２１６との間に環状ボイド２１８が位置する。環状ボイド２１８は、開いた上側端部２２０を有する。感光性フィルム層２３０が、中央コラム部２１４及び外側環状部２１６の円形頂部表面２１５及びリング形状の頂部表面２１７上に支持される。銅フォイル層２３２の表表面が、感光性フィルム層２３０の表表面に取り付けられる。
【0038】
図１３に示すように、銅フォイル層２３２は、外側環状部２３３、ボイド２１８の上に位置する環状ボイド２３４、内側環状部２３５、及び中央円形孔２３６を提供するように、パターニング及びエッチングされる。
【0039】
図１４に図示するように、感光性フィルム層２３０の、ボイド２３４の下及びボイド２１８の上に位置する部分は、図１３のボイド２１８が細長いボイド２１８となるように、露光され、その後、エッチングにより取り除かれる。図１４に示すように、ボイド２１８は、転置可能プレート２２０の頂部表面２２２から金属層２３２の頂部表面２３８の高さまで延在する。
【0040】
図１５に図示するように、フェライトリング２５０が、環状ボイド２１９内部に置かれ、表面２２２上にある。フェライトリング２５０を置いた後、外側端部２５６及び内側端部２５８を有する複数の円周方向に離間されたボンドワイヤ２５４が、金属層２３２のそれぞれ外側環状部２３３及び内側環状部２３５に取り付けられる。次に、第２の金属裏打ちプレート／モールド２７０が、金属層２３２の外側環状部２３３に対向して配置され、第２の金属裏打ちプレート／モールド２７０は、孔２７４を備える円形の横方向に配置される部分２７２と、空の空間２７８を画定する環状垂直に突出する壁２７６とを有する。このアッセンブリは、その後、図１６に示すように反転される。
【0041】
反転の結果、図１６に示すように、フェライトリング２５０は、ボンドワイヤ２５４と接するまで重力により下方に転置され、ボンドワイヤ２５４は、更なる下方への動きを防止する。各ボンドワイヤ２５４の長さは、フェライトリング２５０が、その上方に面する表面２５１が、金属層２３２の、上方に面する表面２３１と同じ高さに位置する位置で停止するように、選択される。
【0042】
次に、図１７に示すように、転置可能金属プレート２２０は、下方に配置される表面２２１が、感光性フィルム層２３０の上方に面する表面及びフェライトリング２５０の上方に面する表面２５１と平坦となるまで、下方に移動される。その後、図１８に示すように、転置可能プレート２２０及び下側モールド２７０により画定されるキャビティ２７５は、モールド化合物２８０で注入される。
【0043】
図１９により図示されるように、モールド化合物２８０が硬化した後、モールド２１０が取り除かれ／開けられ、既に実質的に平坦である残りのモールド化合物２８１の頂部表面が、必要に応じて更に平らにされ、研磨され、そのため、金属層２３２及びフェライトリング２５０の上側表面２３１、２８５、及び２５１と同一平面となる。
【0044】
図２０により図示されるように、底部モールド２７０はその後取り除かれ、上側金属層２８０が、表面２３１及び２５１とエンゲージして、アッセンブリの平坦な頂部表面上にめっきされる。この時点で、図２０に示すアッセンブリは、図１０に示すアッセンブリと同一である。次に、図１１Ａ及び１１Ｂを参照して上述したオペレーションが、図２０のアッセンブリに対して実施され、その結果、図２１に示す生成物２００となり、これは、図１１Ａ及び１１Ｂに示すものと実質的に同一である。
【0045】
【0046】
図２２は、印刷回路基板（「ＰＣＢ」）プリプレグアッセンブリ３１０の側部立面図である。プリプレグアッセンブリ３１０は、下側金属層３１２及び上側金属層３１４を含み、これはいずれも、銅フォイル層であり得る。金属層３１２、３１４間に挟まれるのは、エポキシ内のグラスファブリックなど、マトリックスにおけるコンポジットファイバー材料のプリプレグ層３１６であり、これは、本明細書において「コンポジット層」３１６とも称される。
【0047】
図２３に図示するように、プリプレグ３１０の周辺に複数の貫通孔３２２、３２４がドリリングされる。貫通孔３２２、３２４は、その後、図２４に図示するように、めっきされた貫通孔３２６、３２８を提供するためにめっきされる。
【0048】
次に、図２５により図示されるように、金属層３１２、３１４、及び３１６上に、回路がパターニング及びエッチングされる。このプロセスにより、外側金属リング３３２が形成され、これは、めっきされた貫通孔３２６及び３２８を含む。金属リング３３２は、コンポジット層ブリッジ３３６を金属リング３３２の中間の高さで支持する。内側金属リング３３４が、コンポジットブリッジ３３６の頂部表面において支持される。環状金属ブリッジ３３５が、二つの金属リング３３２及び３３４と継続的であり、二つの金属リング３３２及び３３４を接続する。例示の実施例において、金属ブリッジは、金属リング３３２及び３３４の各々の高さの半分の高さを有する。他の実施例において、環状金属ブリッジ３３５は、金属リング３３２及び３３４と同じ高さを有し得、又はそれは別の高さを有してもよい。
【0049】
図２６で図示するように、第１の複数の円周方向に離間された金属ピラー３３８が外側リング３３２上に形成され、第２の複数の円周方向に離間されたピラー３４０が内側リング３３４上に形成される。一実施例において、これらのピラー３３８及び３４０は、従来のように生成され、その後、所定の間隔でリング３３２、３３４に従来のように取り付けられる。別の実施例において、これらのピラーは、３Ｄプリンタを用いてリング３３２及び３３４上に印刷され、その後、これらのピラーをリング３３２及び３３４に焼結／溶融するために高温に晒される。幾つかの実施例において、金属ピラー３３８、３４０は銀又は銅である。
【0050】
図２７に示すように、フェライトリング３４６が環状金属ブリッジ３３５上に置かれ、環状金属ブリッジ３３５は、外側ピラー３３８とピラー３４０の内側リングとの間の環状空間におけるコンポジットブリッジ３３６上に支持される。
【0051】
次に、図２８に図示するように、ボンドワイヤ３４８がフェライトリング３４６の上に延在するように、第１の複数のピラー３３８及び第２の複数のピラー３４０において放射状に整合されるピラー間にボンドワイヤ３４８が接続される。
【0052】
図２９により図示されるように、図２８のアッセンブリはその後、トランスファモールドの利用などにより、モールド化合物３５２のブロックがアッセンブリ全体を覆い、外側金属リング３３２の底部表面のみが露出されたまま残るように、モールディングされる。
【0053】
次に、図３０に図示するように、直径方向に対向するめっきされた貫通孔３２６、３２８の下に、Ｉ／Ｏリードブロック３６２、３６４が形成される。一実施例において、リードブロック３６２、３６４は、２ステッププロセスで形成される。まず、はんだペーストが塗られ、その後、はんだペーストは、はんだをリフローするため、及びそれを金属リング３３２及びめっきされた貫通孔３２８又は３３２に溶融するために加熱される。コイルアッセンブリ３００が、巻線の単一のセットを備えるインダクタコイルアッセンブリである場合、二つのみの、めっきされた貫通孔３２８及び３３２が概して存在する。巻線の二つのセットを備える典型的な変圧器コイルアッセンブリでは、コアの円周方向半分に一つの、概して４つのこのようなＩ／Ｏリードブロックが存在する。Ｉ／Ｏリード３６２、３６４などの形成で、埋め込みコイルアッセンブリ３００を完了し得る。
【0054】
別の実施例の埋め込みコイルアッセンブリ４００をつくる方法を、図３１～図３８を参照して説明する。図３１に図示するように、ベースプレート４１０が、その上に形成される銅クレードなどの金属フォイル層４１２を有する。次に、図３２に図示するように、回路要素パターンが金属層４１２に形成され、（この実施例において）これは、その中の中央孔４１９と個別のアイランド部４１８とを備える環状のメインボディ部４１６を含む。他の実施例において、このような孔４１９が形成されず、個別のアイランド４１８が形成されないパターニング及びエッチングの後、金属フォイル層は対称的となる。
【0055】
メインボディ部４１６は、複数の個別の放射状に延在する部分に更にパターニングされ、これらは、図１１Ｂに示すものに類似するパイ形状の部分であり得る。アイランド部４１６は、単一のパイ形状の部分における単一の小さな孔４１９によって形成される円周方向に短い部分であり得る。アイランド部４１６は、コイルアッセンブリ４００（図３７）とは異なり、コイルアッセンブリ４００から隔離される回路（図示せず）のための一つの端子として用いられ得る。他の実施例において、この孔４１９は、コイルアッセンブリ４００から省かれる。
【0056】
次に、図３３で図示するように、ピラー４２２の内側リング、ピラー４２４の中間リング、及びピラー４２６の外側リングが、一つのピラーが、各放射状端部上であり各パイ形状の部分の放射状中間に（アイランド４１８と整合される放射状に短くされたパイ形状の部分を除く。これは、その上に二つのピラーのみを有する一方、アイランド４１８自体がその上に一つのピラーを有する）、パターニングされた環状金属層４１２上に焼結されるか又は置かれる。図３３に図示するように、その後、フェライトリング４３２が、ピラー４２２の内側リングとピラー４２４の中間リングとの間の位置で、金属層４１２上に置かれる。
【0057】
図３５により図示するように、その後、ボンドワイヤ４３４がフェライトリング４３２の上に延在するように、ボンドワイヤ４３４が、ピラー４２２の内側リングにおけるピラーとピラー４２４の中間リングにおけるピラーとの間にその対抗する端部において取り付けられる。
【0058】
次に、図３６により示される、モールド化合物４４０の層が、金属層４１２、ピラー４２２、４２４、４２６、フェライトリング４３２、及びボンドワイヤ４３４の上にモールディングされる。モールド化合物４４０の層は、孔４１７及び４１９も充填する。図３１～図３６の各々は、シンギュレートされていないアッセンブリの一部を図示し、これは、複数の同一のアッセンブリを含む。
【0059】
図３７に示すように、複数のアッセンブリの各々は、その一つが図３６に示されているが、その後、ソーカットによりシンギュレートされ、ソーカットは、ピラー４２６の外側リング、及び金属層４１２の一部、及びそのすぐ下に配置される支持層４１０を通過する。これらの金属部分は、モールド化合物４４０ブロックの横方向側面において露出され、図３８Ａの完了したコイルアッセンブリ４００の一つ又は複数の巻線のための端子として用いられ得る。
【0060】
【0061】
【0062】
図３９～図４８は、コイルアッセンブリ４００に類似する別の埋め込みコイルアッセンブリ５００の形成における段階を図示する。図３９に示すように、金属フォイル層５１２がベース層５１０上に支持される。フォイル層５１２は、その中の孔５１７と、孔５１９によって形成される外側アイランド部５１８とを備えた環状メインボディ５１６を提供するため、図３２を参照して例示及び説明したものと同じ方式で、その上にパターニング及びエッチングされる回路要素を有する。
【0063】
次に、図４１に示すように、非粘着性の事前形成されたモールド５２０が金属フォイル層５１２上に置かれる。その後、図４２に示すように、内側リングに配される複数の金属ピラー５３２、中間リングに配される複数の金属ピラー５３４、及び外側リング５３６に配される複数の金属ピラー５３６を提供するために、事前形成されたモールド５２０において金属パウダーがボイド内にプリントされる。金属パウダーは、その後、中空でないピラーを形成するために焼結されるか又は硬化される。
【0064】
事前形成されたモールド５２０はその後、図４３に図示するように取り除かれ、フェライトリング５４０が、図４４に示すように、内側リングにおけるピラー５３２と中間リングにおけるピラー５３４との間の環状ボイドにおいて配置される。
【0065】
図４５で図示するように、その後、ボンドワイヤ５４６が、ピラー５３２の内側リング及びピラー５３４の中間リングにおける整合されたピラーにフェライトリング５４２の上に取り付けられる。
【0066】
次に、図４５のアッセンブリは、それに付けられるモールド化合物５５０の層を有し、この層は、金属層５１２、内側、中間、及び外側の複数のピラー５３２、５３４、５３６、フェライトリング５４０、及びボンドワイヤ５４６を覆う。
【0067】
その後、ベース層５１０は、図４８で図示するように、完了した埋め込みコイルアッセンブリ５００を提供するために取り除かれ、これは、上述のアッセンブリ４００と本質的に同一であり得る。
【0068】
図３３～図３７及び図４２～図４８を参照して説明した製造段階を完了するための代替プロセスを、図４９～図５６に図示する。この代替プロセスを用いてつくられる最終生成物は、図５６に示す埋め込みコイルアッセンブリ６００である。
【0069】
プロセスは、図４９に図示するようなアッセンブリで始まり、このアッセンブリにおいて、支持ベース層６１０が、パターニングされた金属層６１２を支持し、金属層６１２は、中央開口６１７と、孔６１９により分離される小さな外側アイランド部６１８とを備える環状メインボディ６１６を有する回路を提供するようにパターニング及びエッチングされており、即ち、埋め込みコイルアッセンブリ４００及び５００の一部を形成する、上述したものと同じパターンである。金属ピラー６２２の内側リング、金属ピラー６２４の中間リング、及び金属ピラー６２６の外側リングが、図４９に示すように、金属層６１２の表面上に形成される。フェライトリング６３２が、中央リングにおける金属ピラー６２２と中間リングにおける金属ピラー６２４との間の環状空間において配置される。
【0070】
次に、図４９に示すアッセンブリは、金属層６１６、金属ピラー６２２、６２４、６２６の全て、及びフェライトリング６３２を覆い、孔６１７及び６１９を充填する、モールド化合物６４０の層を提供するために、トランスファモールドなどによりモールディングされる。
【0071】
次に、図５１により図示するように、銅クラッドラミネーション層であり得る金属層６５０が、モールド化合物層６４０の頂部表面上に形成される。図５２に示すように、その後、レーザーを用いることなどにより、マイクロビア６５２が形成され、マイクロビア６５２は、頂部金属層６５０、及びモールド層６４０の一部を介して、金属ピラー６２２の内側リング及び金属ピラー６２４の中間リングの各々の表面まで延在する。
【0072】
図５３に図示するように、ビア６５２はその後、頂部めっき層６５０を介してピラーの各々から延在する継続的な垂直の金属経路６５４を提供するために、金属めっきされる。
【0073】
次に、図５４に示すように、中間ピラー６２４の外方に位置する頂部めっき層６５０の外側環状部６５５がエッチングにより取り除かれ、中央開口６５７がエッチングにより取り除かれ、頂部層は、図１１Ｂに示すパイ形状の部分に類似して、頂部から見た場合に複数のパイ形状の部分へと更にエッチングされる。その結果、複数のブリッジ構造６６６が形成され、各ブリッジ構造６６６は、層６５０から形成される水平の部分、及び個別のピラー６２２、６２４によって形成される二つの垂直の端部部分、及びその上に配置される充填されたビア６５４を含む。各ブリッジ構造６６６は、頂部から見た場合、概してパイ形状である。
【0074】
次に、図５５に図示するように、図５４に示すアッセンブリ及び近隣のアッセンブリがシンギュレートされる。その後、底部層６１０が取り除かれ、図５６における完了した埋め込みコイルアッセンブリ６００が残る。このアッセンブリにおいて、金属ブリッジ６６６が、内側ピラーリング及び中間ピラーリングにおけるピラー６２２、６２４の各ペア間に延在する。外側ピラーリングにおけるピラー６２６の幾つかが、シンギュレーションカットによりモールド化合物６４０の横方向の側壁を介して露出される。別の実施例において（図示せず）、図４９のプロセスにおいて孔６１９がエッチングされなかったことを除き、同一の構造が提供され、そのため、完成したアッセンブリは対称的（孔６１９がないなど）であり、露出されたピラー６２６の任意のものが、外部リード（図示せず）のコイルアッセンブリ巻線への接続のために用いられ得る。
【0075】
種々の金属層及び充填されたビア及びボンドワイヤにおいて用い得る典型的な金属として銅が説明されてきたが、他の導電性材料（銀又は金など）が、本明細書に記載される金属構成要素を提供し得る。
【0076】
図５７は、埋め込みコイルアッセンブリをつくる例示の方法を図示する。この方法は、ブロック７０１で示すように、第１のモールド上の金属フォイルのシートを支持することを含む。この方法はまた、ブロック７０２で示すように、環状ボイドにより分離される外側環状フォイル部分及び内側環状フォイル部分を提供するために、金属フォイルのシートをパターニングすることを含む。この方法は、ブロック７０３で示すように、金属フォイルのシート内の環状ボイドと整合される第１のモールドにおける環状チャネルにおいてフェライトリングを置くことを含む。
【0077】
図５８は、埋め込みコイルアッセンブリをつくる別の方法を図示する。この方法は、ブロック７１１で示すように、内側非導電性層、頂部金属層、及び底部金属層を有するラミネートプレートを提供することを含む。この方法はまた、ブロック７１２で示すように、非導電性プレートを提供するために、ラミネートプレートをパターニング及びエッチングすることを含み、非導電性プレートは、外側周辺部分と、非導電性プレートの内側周辺部における非導電性プレートの外側周辺部分を支持する外側金属リングと、非導電性プレートの上側表面により支持される内側金属リングと、外側及び内側金属リングを接続する環状金属ブリッジ部とを有する。この方法はまた、ブロック７１３で示すように、第１の複数の金属ピラーの底部端部を外側金属リングの頂部表面に、及び第２の複数の金属ピラーの底部端部を内側金属リングの頂部表面に取り付けることを含む。この方法は更に、ブロック７１４で示すように、フェライトリングを環状ブリッジ部分の頂部表面上に置くことを含む。この方法はまた、ブロック７１５で示すように、複数のボンドワイヤの第１の端部を第１の複数の金属ピラーの頂部表面にボンディングすること、及び別の複数のボンディングワイヤの第２の端部を第２の複数の金属ピラーの頂部表面にボンディングすることを含む。
【0078】
図５９は、埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法を図示する。この方法は、ブロック７２１で示すように、頂部表面及び底部表面を有する金属層を提供すること、及びパターニングすることを含む。ブロック７２２で示すように、この方法は、複数の個別の円周方向セクションに分割される環状金属層を提供するように金属層をエッチングすることを含む。
【0079】
図６０は、埋め込みコイルアッセンブリをつくる方法を図示し、この方法は、７３１で示すように、フェライトリング（これは環状軸を有する）を導電性金属表面上に置くことを含む。この方法はまた、ブロック７３２で示すように、複数の個別の離間された導電性構造を形成することを含み、導電性構造は、フェライトリングの上に延在し、フェライトリングの環状軸の放射状に外方に位置する導電性表面の第１の領域において、及び、フェライトリングの環状軸の放射状に内方に位置する導電性表面の第２の領域において、導電性金属表面に取り付けられる。この方法は更に、ブロック７３３で示すように、フェライトリング、及び導電性構造の少なくとも一部を封止することを含む。
【0080】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、他の実施例が可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38A】
【図38B】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】