CN104766715B

CN104766715B - 片式电子组件的制造方法

Info

Publication number: CN104766715B
Application number: CN201410144263.XA
Authority: CN
Inventors: 崔宰熏; 金高恩; 黄和性; 横田俊子; 土桥诚
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: CN104766715A; JP2015130471A; JP5916157B2; KR101565673B1; KR20150080737A

Abstract

提供了一种片式电子组件的制造方法，通过线圈在高度方向上进行生长的同时线圈在宽度方向上的生长受到抑制的各向异性电镀工艺，该方法能够防止在线圈部之间的短路的发生并且与线圈宽度相比增大线圈的高度，以实现具有高的高宽比（AR）的线圈。

Description

片式电子组件的制造方法

本申请要求于2014年1月2日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0000178号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。

技术领域

本公开涉及一种片式电子组件的制造方法。

背景技术

近来，随着诸如各种通信装置、显示装置等的信息技术（IT）装置的小型化和纤薄已经加速，对用于使IT装置中使用的诸如电感器、电容器和晶体管等的各种元件小型化和纤薄化的技术的研究已经不断地进行。

作为片式电子组件之一的电感器是与电阻器和电容器一起形成电子电路以去除噪声的代表性无源器件。这样的电感器与使用电磁特性的电容器组合以构造放大特定频带的信号的谐振电路、滤波器电路等。

电感器还被具有小尺寸和高密度并且能够自动表面安装的片快速地取代，已经进行了如下开发：通过混合磁性粉末和树脂并且将该混合物施用到线圈图案（线圈图案通过镀覆形成在薄膜绝缘基板的上表面和下表面上）来形成薄型电感器。

作为电感器的主要性质，直流（DC）电阻Rdc可依据线圈的横截面积的增大而减小。因此，为了减小直流电阻Rdc和提高电感，电感器的内线圈的横截面积需要增大。

作为增大线圈的横截面积的方法，有两种方法，即，增大线圈的宽度的方法和增大线圈的高度的方法。

在增大线圈的宽度的情况下，在线圈部之间会产生短路的可能性会增大，在电感器片中能够实现的匝数会受限制而导致被磁性材料占据的面积减小，从而会导致效率降低，高电感产品的实现会受限。

因此，已经需要薄型电感器的内线圈通过增大线圈的高度而具有高的高宽比（AR）的结构。内线圈的高宽比（AR）表示通过线圈的高度除以线圈的宽度而获得的值，为了实现高的高宽比（AR），需要抑制线圈在宽度方向上的生长，并且需要加速线圈在高度方向上的生长。

为了实现具有高的高宽比（AR）的线圈，需要执行其中线圈仅在高度方向上生长的各向异性电镀工艺，并且根据现有技术，对于各向异性镀覆工艺，在接近极限电流密度的范围内施加电流的同时执行镀覆。

然而，因为在镀覆工艺期间线圈的横截面积会改变，所以依据该工艺可能难以连续地确定新的极限电流密度值以使用电流值。因此，在长时间地维持各向异性镀覆工艺方面存在局限性。此外，施加的电流的密度低于极限电流密度，会产生线圈在宽度方向上和线圈的高度方向上生长的各向同性生长现象，而不是出现线圈的各向异性生长，使得线圈部之间发生短路，并且会存在实现高的高宽比（AR）方面的限制。

另外，即使在制造工艺期间新的极限电流密度可被连续地确定的情况下，当电流值在制造工艺中改变时，也会在线圈的横截面中产生不连续的界面，线圈的导电率会降低。

发明内容

本公开中的示例性实施例可以提供一种制造电子片式组件的方法，通过线圈在高度方向上进行生长的同时线圈在宽度方向上的生长受到抑制的各向异性电镀工艺，该方法能够防止在线圈部之间的短路的发生并且与线圈宽度相比增大线圈的高度，以实现具有高的高宽比（AR）的线圈。

根据本公开中的示例性实施例，一种片式电子组件的制造方法可包括：在绝缘基板的至少一个表面上形成线圈图案种子层；在线圈图案种子层上执行电镀工艺以形成线圈导体层，其中，通过施加恒定电压来执行电镀工艺。

在执行电镀工艺时施加的电压可以为1.5V或更大。

在执行电镀工艺时施加的电压可以为1.8V至2.4V。

在执行电镀工艺的步骤中，可通过施加恒定电流在线圈图案种子层上形成各向同性线圈导体层，然后可通过施加恒定电压在各向同性线圈导体层上形成各向异性线圈导体层。

为了形成各向同性线圈导体层而施加的电流的电流密度可为1A/dm²至5A/dm²。

在执行电镀工艺中使用的镀液可以包括从由硫酸盐和盐酸盐组成的组中选择的至少一种无机酸盐。

在执行电镀工艺中使用的镀液可以包括从由乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚环氧乙烷和聚氧化亚烷基二醇组成的组中选择的至少一种有机材料。

在执行电镀工艺中使用的镀液可以包括从由3-巯基丙磺酸、二(3-磺丙基)二硫化物和N,N-二甲基二硫代氨基甲酸(3-磺丙基)酯所组成的组中选择的至少一种。

线圈导体层可以包括从由银（Ag）、钯（Pd）、铝（Al）、镍（Ni）、钛（Ti）、金（Au）、锡（Sn）、铜（Cu）和铂（Pt）组成的组中选择的至少一种。

形成线圈图案种子层的步骤可以包括：在绝缘基板上形成阻镀剂，阻镀剂具有用于形成线圈图案种子层的开口；填充用于形成线圈图案种子层的开口以形成线圈图案种子层；去除阻镀剂。

包括线圈图案种子层和线圈导体层的内线圈部可以具有1.1或更大的高宽比（AR）。

根据本公开中的示例性实施例，一种片式电子组件的制造方法可包括：在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；在其上形成有内线圈部的绝缘基板的上部和下部上堆叠磁性层，以形成磁性主体；在磁性主体的至少一个端表面上形成外电极，以连接到内线圈部，其中，在形成内线圈部的步骤中，在绝缘基板上形成线圈图案种子层，并通过执行施加恒定电压的电镀工艺来形成包覆线圈图案种子层的线圈导体层。

施加的恒定电压可以为1.5V或更大。

施加的恒定电压可以为1.8V至2.4V。

在形成内线圈部的步骤中，可通过施加恒定电流在形成在绝缘基板上的线圈图案种子层上形成包覆线圈图案种子层的各向同性线圈导体层，可通过施加恒定电压在各向同性线圈导体层上形成各向异性线圈导体层。

恒定电流的电流密度可以为1A/dm²至5A/dm²。

内线圈部可以具有1.1或更大的高宽比。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将会被更清楚地理解，在附图中：

图1是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图，其中示出了内线圈部；

图2是沿图1中的线I-I’截取的剖视图；

图3是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的工艺图；

图4至图7是顺序地示出根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的图；

图8是根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的内线圈部的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以以很多不同的形式来举例说明，并不应该被解释为限制于在此阐述的特定实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在附图中，为了清晰起见，可夸大元件的形状和尺寸，并将始终使用相同的附图标记来指示相同或相似的元件。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的片式电子组件。具体地，将描述薄型电感器，但是本公开不限于此。

图1是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图，其中示出了内线圈部，图2是沿图1中的线I-I’截取的剖视图。

参照图1和图2，作为片式电子组件的示例，公开了在电源电路的电源线中使用的薄型片式电感器100。作为片式电子组件，除了片式电感器之外，片式磁珠、片式滤波器等可被适当地使用。

薄型电感器100可包括磁性主体50、绝缘基板20、内线圈部40和外电极80。

将参照图3至图8描述薄型电感器100的制造方法。

图3是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的工艺图，图4至图7是顺序地示出根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的图。

参照图3，首先，可在绝缘基板20的至少一个表面上形成内线圈部40。

绝缘基板20不受具体限制。例如，作为绝缘基板20，聚丙二醇（PPG）基板、铁氧体基板、金属基软磁性基板等可被使用，绝缘基板20可具有40μm至100μm的厚度。

作为形成内线圈部40的方法，首先，可在绝缘基板20的至少一个表面上形成线圈图案种子层（seed layer）41。

参照图4，可在绝缘基板20上形成阻镀剂60，阻镀剂60具有用于形成线圈图案种子层的开口61。

作为阻镀剂60，普通的光敏阻止剂膜、干膜阻止剂等可被使用，但是本公开不限于此。

参照图5，可使用诸如电镀工艺等的工艺用导电金属填充用于形成线圈图案种子层的开口61，从而形成线圈图案种子层41。

线圈图案种子层41可由具有优异的电导率的金属形成。例如，线圈图案种子层41可由银（Ag）、钯（Pd）、铝（Al）、镍（Ni）、钛（Ti）、金（Au）、铜（Cu）或铂（Pt）或其混合物等形成。

参照图6，可通过化学蚀刻工艺等去除阻镀剂60。

然后，可通过电镀工艺在线圈图案种子层41上形成线圈导体层42。

在这种情况下，可通过施加恒定的电压来执行电镀工艺。

根据现有技术，因为在镀覆工艺期间线圈的横截面积不断地改变，所以难以连续地确定新的极限电流密度值并控制施加的电流值。

然而，在根据示例性实施例使用恒定电压执行电镀工艺的情况下，因为提供了恒定水平的电压（V），所以电流（I）值可被调整为增大了与由于线圈的横截面积在镀覆工艺期间增大而减小的电阻（R）值相当的量。

因此，不需要每次确定可变的极限电流密度值以单独地调整施加的电流值，在线圈的横截面中不会产生不连续的界面，可加快线圈在高度方向上的生长，同时可防止线圈部之间的短路的发生，从而可有效地实现具有高的高宽比（AR）的线圈。

参照图7，通过执行其中恒定的电压被施加到线圈图案种子层41的电镀工艺，线圈导体层42可以各向异性地生长并形成在线圈图案种子层41上，以防止不连续的界面。

在执行电镀工艺时，施加的恒定电压可以为1.5V或更大。

在施加的电压小于1.5V情况下，不能执行镀覆，或者会明显地执行在宽度方向和高度方向上线圈的生长被同时执行的各向同性镀覆处理，使得在线圈部之间会产生短路。

为了制造具有高的高宽比（AR）的线圈，例如，可施加1.8V至2.4V的恒定电压。

在施加的电压超过2.4V的情况下，水会还原和分解，而不是发生镀覆反应，从而产生氢。

同时，在线圈图案种子层41上执行电镀工艺时，在施加恒定电压之前，可首先执行施加恒定电流的电镀工艺，然后可执行施加恒定电压的电镀工艺。

在线圈的高宽比（AR）为1或更小的范围内，因为各向同性镀覆与各向异性镀覆相比会更经济，所以可通过对其施加恒定电流来执行各向同性镀覆工艺直到高宽比（AR）为1或更小，然后可通过对其施加恒定电压来执行各向异性镀覆工艺。

参照图8，可通过对线圈图案种子层41执行施加恒定电流的电镀工艺来形成包覆（覆盖，被覆）线圈图案种子层41的各向同性线圈导体层43，可通过对各向同性线圈导体层43执行施加恒定电压的电镀工艺来在各向同性线圈导体层43上形成各向异性线圈导体层44。

为了形成各向同性线圈导体层43而施加的恒定电流的电流密度可以为1A/dm²至5A/dm²。

线圈导体层42至44可包含具有优异的电导率的金属。例如，线圈导体层42至44可由银（Ag）、钯（Pd）、铝（Al）、镍（Ni）、钛（Ti）、金（Au）、锡（Sn）、铜（Cu）或铂（Pt）或其合金等形成，最优选地，线圈导体层42至44可由铜（Cu）形成。

执行电镀工艺中使用的镀液可包括从由形成线圈导体层42至44的金属的硫酸盐和盐酸盐组成的组中选择的至少一种无机酸盐。例如，镀液可以为硫酸铜基镀液。

另外，为了均匀地生长线圈导体层42至44，镀液还可包括从由乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚环氧乙烷和聚氧化亚烷基二醇组成的组中选择的至少一种化合物。

此外，为了由于去极化效应而形成具有足够大厚度的线圈导体层42至44，镀液还可包括从由3-巯基丙磺酸、二(3-磺丙基)二硫化物和N,N-二甲基二硫代氨基甲酸(3-磺丙基)酯所组成的组中选择的至少一种。

如上描述地形成的内线圈部40可以具有1.1或更大的高的高宽比（AR）。

下面的表1示出了通过在阴极（negative electrode）上安装形成为具有L/S（线和间距(Line&Space)）=30μm/30μm的规格的绝缘基板并且制备镀液（CuSO₄·5H₂O120g/L）以构造镀浴之后，改变电压或电流的施加方法的同时制造内线圈部，然后测量制造的内线圈部的高宽比而获得的结果。

[表1]

	电压、电流施加条件	高宽比（AR）
			1	1.5V恒定电压	1.1
2	1.8V恒定电压	2.1
			3	2.1V恒定电压	3.3
4	2.4V恒定电压	失败
			5	3A/dm²恒定电流→2.1V恒定电压	3.1
6	3A/dm²恒定电流	0.8

如表1所示，在施加恒定电压以执行镀覆工艺的情况下，线圈可具有高于施加恒定电流以执行电镀工艺的情况的高宽比（AR）的高宽比（AR）。然而，在施加2.4V的高电压的情况下，水分解而产生氢，使得由于镀覆缺陷而没有制造出线圈。

可通过在绝缘基板20的一部分中形成孔并且在其中填充导电材料来形成通路电极45，使得形成在绝缘层20的一个表面上的内线圈部40和形成在绝缘层20的另一表面上的内线圈部40可以通过通路电极45彼此电连接。

可通过执行钻孔、激光、喷砂或冲孔工艺等在绝缘基板20的中心部分中形成穿过绝缘基板的孔。

在形成内线圈部40之后，可形成包覆内线圈部40的绝缘层30。可通过本领域公知的方法来形成绝缘层30，诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂（PR）的曝光和显影方法、喷涂法等，但是本公开不限于此。

此后，可通过在其上形成有内线圈部40的绝缘基板20的上部和下部上堆叠磁性层来形成磁性主体50。

可通过在绝缘基板20的两表面上堆叠磁性层并且通过层压法或等静压法压制堆叠的磁性层来形成磁性主体50。在这种情况下，可形成芯部，从而可用磁性材料填充孔。

磁性主体50的材料不受限制，只要该材料可形成薄型电感器100的外部并且展现磁性即可。例如，可通过填充铁氧体材料或金属基软磁性材料来形成磁性主体50。

铁氧体材料可以为本领域公知的铁氧体材料，诸如Mn-Zn基铁氧体、Ni-Zn基铁氧体、Ni-Zn-Cu基铁氧体、Mn-Mg基铁氧体、Ba基铁氧体或Li基铁氧体等。

金属基软磁性材料可以为合金，该合金包含从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的至少一种。例如，金属基软磁性材料可包含Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒，但是不限于此。

金属基软磁性材料可具有0.1μm至20μm的粒径，并且可以以如下形式被包括：金属基软磁性颗粒分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物中。

接下来，可在磁性主体50的至少一个表面上形成外电极80，以连接到被暴露于外电极80的内线圈部40。

可使用包括金属（具有优异的电导率）的导电膏来形成外电极80，导电膏可包括例如镍（Ni）、铜（Cu）、锡（Sn）、银（Ag）等或其合金等中的一种。除了印刷法之外，可根据外电极的形状通过浸渍法等来形成外电极80。

将省略与根据本公开的前述示例性实施例的上述片式电子组件的特征重复的其他特征。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，提供了一种制造电子片式组件的方法，通过线圈在高度方向上进行生长的同时线圈在宽度方向上的生长受到抑制的各向异性电镀工艺，该方法能够防止在线圈部之间的短路的发生并且与线圈宽度相比增大线圈的高度，以实现具有高的高宽比（AR）的线圈。

因此，可增大线圈的横截面积，可减小直流电阻Rdc，并且可提高电感。

尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可做出修改和变形。

Claims

1.一种片式电子组件的制造方法，所述制造方法包括：

在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部，其中，所述形成内线圈部的步骤包括：

在绝缘基板的所述至少一个表面上形成线圈图案种子层；以及

在线圈图案种子层上执行电镀工艺以形成线圈导体层，

其中，在执行电镀工艺的步骤中，通过施加恒定电流在线圈图案种子层上形成各向同性线圈导体层直到内线圈部的高宽比为1，然后通过施加恒定电压形成各向异性线圈导体层。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在执行电镀工艺时施加的恒定电压为1.5V或更大。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在执行电镀工艺时施加的恒定电压为1.8V至2.4V。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，为了形成各向同性线圈导体层而施加的电流的电流密度为1A/dm²至5A/dm²。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在执行电镀工艺中使用的镀液包括从由硫酸盐和盐酸盐组成的组中选择的至少一种无机酸盐。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在执行电镀工艺中使用的镀液包括从由乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚环氧乙烷和聚氧化亚烷基二醇组成的组中选择的至少一种有机材料。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在执行电镀工艺中使用的镀液包括从由3-巯基丙磺酸、二(3-磺丙基)二硫化物和N,N-二甲基二硫代氨基甲酸(3-磺丙基)酯所组成的组中选择的至少一种。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，线圈导体层包括从由银、钯、铝、镍、钛、金、锡、铜和铂组成的组中选择的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，形成线圈图案种子层的步骤包括：

在绝缘基板上形成阻镀剂，阻镀剂具有用于形成线圈图案种子层的开口；

填充用于形成线圈图案种子层的开口以形成线圈图案种子层；以及

去除阻镀剂。

10.根据权利要求1所述的制造方法，其中，包括线圈图案种子层和线圈导体层的内线圈部具有1.1或更大的高宽比。

11.一种片式电子组件的制造方法，所述制造方法包括：

在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；

在其上形成有内线圈部的绝缘基板的上部和下部上堆叠磁性层，以形成磁性主体；以及

在磁性主体的至少一个端表面上形成外电极，以连接到内线圈部，

其中，在形成内线圈部的步骤中，在绝缘基板上形成线圈图案种子层，并通过执行电镀工艺来形成包覆线圈图案种子层的线圈导体层，

12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，施加的恒定电压为1.5V或更大。

13.根据权利要求11所述的制造方法，其中，施加的恒定电压为1.8V至2.4V。

14.根据权利要求11所述的制造方法，其中，恒定电流的电流密度为1A/dm²至5A/dm²。

15.根据权利要求11所述的制造方法，其中，内线圈部具有1.1或更大的高宽比。