CN111276316B - 线圈部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈部件，其具备：基板；线圈，通过镀敷成长而设置于所述基板的主面上；树脂体，在所述线圈镀敷成长前设置于所述基板的主面上，具有所述线圈的卷绕部在其间延伸的多个树脂壁；以及覆盖树脂，由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖所述基板的主面的所述线圈和所述树脂体，其中，所述树脂体是通过光刻法进行图案化的抗蚀剂。

Description

线圈部件及其制造方法

(本申请是申请日为2015年11月26日、申请号为201510843976.X、发明名称为“线圈部件及其制造方法”的专利申请的分案申请。)

技术领域

本发明涉及线圈部件及其制造方法。

背景技术

一直以来，表面安装型的平面线圈元件等的线圈部件被广泛用于民生用设备、工业用设备等的电气制品中。其中，在小型便携设备中，伴随着功能的齐全化，为了驱动各器件而需要从单一的电源获得多个电压。因此，表面安装型的平面线圈元件也用在这样的电源用途等中。

这样的线圈部件例如在下述专利文献1(日本特开2006-310716号公报)、专利文献2(日本特开2012-089765号公报)及专利文献3(日本特开2013-201375号公报)中公开。这些文献中公开的线圈部件在基板的表背面分别设有平面螺旋状的空芯线圈，在空芯线圈的磁芯部分，将空芯线圈彼此通过以贯穿基板的方式设置的通孔导体而连接。

上述的空芯线圈通过以设置于基板上的籽晶(seed)图案使Cu等的导体材料镀敷成长而形成，通过向基板的面方向的镀敷成长，线圈的卷绕部的间隔变窄。在线圈的卷绕部的间隔窄的情况下，担心线圈的绝缘性降低，因此，期望更可靠地进行绝缘的技术。

发明内容

本发明的一个方面所涉及的线圈部件，具备：基板；线圈，通过镀敷成长而设置于基板的主面上；树脂体，在线圈镀敷成长前设置于基板的主面上，具有线圈的卷绕部在其间延伸的多个树脂壁；覆盖树脂，由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体。

本发明的一个方面所涉及的线圈部件的制造方法，包含：准备在主面上设置有具有多个树脂壁的树脂体的基板的工序、在基板的主面上以卷绕部在树脂壁之间延伸的方式使线圈镀敷成长的工序、通过由含磁性粉的树脂构成的覆盖树脂一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体的工序。

在上述线圈部件及其制造方法中，线圈的卷绕部以在线圈镀敷成长前设置的树脂体的树脂壁之间延伸的方式镀敷成长。镀敷成长时，树脂壁介于线圈的卷绕部间，因此，不会产生线圈的卷绕部彼此接触的事态。因此，可以更可靠地实现线圈的绝缘。

另外，上述的空芯线圈通过以设置于基板上的籽晶图案使Cu等的导体材料镀敷成长而形成，但镀敷成长后线圈由绝缘树脂覆盖，绝缘树脂固化。由绝缘树脂覆盖的线圈与绝缘树脂牢固地粘接。在周边温度有变化时(例如，成为高温环境时)，产生线圈和绝缘树脂之间的热膨胀系数的差所引起的应力，但在绝缘树脂和线圈牢固地粘接的情况下，该应力难以缓和而产生应力变形。

本发明的一个方面所涉及的线圈部件，具备：基板；线圈，其通过镀敷成长而设置于基板的主面上；树脂体，其设置于基板的主面上，具有线圈的卷绕部以非粘接状态介于其间的多个树脂壁；覆盖树脂，其由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体。

另外，本发明的一个方面所涉及的线圈部件的制造方法，包含：准备在主面上设置有具有多个树脂壁的树脂体的基板的工序、在基板的主面上以卷绕部在非粘接状态下介于树脂壁之间的方式使线圈镀敷成长的工序、通过由含磁性粉的树脂构成的覆盖树脂一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体的工序。

在上述线圈部件及其制造方法中，线圈的卷绕部以非粘接状态介于多个树脂壁之间，因此，线圈的卷绕部和树脂壁能够相对于彼此位移。因此，即使在周边温度有变化而产生线圈的卷绕部和树脂壁之间的热膨胀系数之差所引起的应力的情况下，通过线圈的卷绕部和树脂壁相对移动，也能够缓和该应力。

上述的空芯线圈通过以设置于基板上的籽晶图案使Cu等的导体材料镀敷成长而形成，但镀敷成长后由绝缘树脂一体地覆盖线圈的外周面全体，并且使绝缘树脂固化。绝缘树脂成为与先形成于基板上的线圈的尺寸形状对应的尺寸形状，因此，在线圈未适当形成时等，存在不成为如设计那样的尺寸形状的担忧。

本发明的一个方面所涉及的线圈部件，具备：基板；线圈，其通过镀敷成长而设置于基板的主面上；树脂体，其设置于基板的主面上，具有线圈的卷绕部介于其间的多个树脂壁；覆盖树脂，其由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体，树脂壁的高度与线圈的卷绕部的高度相同或比线圈的卷绕部的高度高，并且树脂壁未绕入到线圈的卷绕部的上侧。

另外，本发明的一个方面所涉及的线圈部件的制造方法，包含：准备在主面上设置有具有多个树脂壁的树脂体的基板的工序、在基板的主面上以线圈的卷绕部介于树脂壁之间的方式使线圈镀敷成长的工序、通过由含磁性粉的树脂构成的覆盖树脂一体地覆盖基板的主面的线圈和树脂体的工序，树脂壁的高度与线圈的卷绕部的高度相同或比线圈的卷绕部的高度高，并且树脂壁未绕入到线圈的卷绕部的上侧。

在上述线圈部件及其制造方法中，线圈的卷绕部以介于树脂体的树脂壁之间的方式镀敷成长。即，在通过覆盖树脂覆盖线圈前，树脂壁已经介于线圈的卷绕部间。因此，在线圈的卷绕部间不需要另外填充树脂，通过树脂壁，实现了线圈的卷绕部间的树脂的尺寸精度的稳定化。

另外，也可以是树脂体的树脂壁的高度比线圈的卷绕部的高度高的方式。该情况下，卷绕部能够遍及高度方向而成为如设计尺寸那样的厚度。另外，可以有意识地避免卷绕部彼此越过树脂壁而相接的事态。

另外，也可以是树脂体的树脂壁的剖面形状为矩形的方式。这时，也可以是树脂体的树脂壁的纵横比(aspect ratio)比1大，该树脂壁沿着基板的主面的法线方向较长地延伸的方式。

另外，也可以是线圈的卷绕部的剖面形状为矩形的方式。这时，也可以是线圈的卷绕部的剖面的纵横比比1大，该卷绕部的剖面沿着基板的主面的法线方向较长地延伸的方式。

另外，也可以是还具备以与线圈的卷绕部的上表面相接的方式设置的绝缘体的方式。

另外，也可以是排列于基板的主面上的多个树脂壁中的位于最外的树脂壁的厚度比位于内侧的树脂壁的厚度厚的方式。

另外，也可以是树脂体的树脂壁的宽度为5～30μm的范围，并且高度为50～300μm的范围的方式。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的线圈部件的概略立体图。

图2是表示用于图1所示的线圈部件的制造的基板的立体图。

图3是表示图2所示的基板的籽晶图案的俯视图。

图4是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图5是图4的V-V线剖面图。

图6是表示设置于线圈的卷绕部上的绝缘体的剖面图。

图7是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图8是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图9是表示在现有技术中使线圈镀敷成长时的情况的剖面图。

符号的说明

1…线圈部件，11…基板，13…线圈，14…卷绕部，17…树脂体，18…树脂壁，21…覆盖树脂，30A、30B…外部端子电极，40…绝缘体。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。另外，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，省略重复的说明。

首先，参照图1～4，对本发明的实施方式所涉及的线圈部件的构造进行说明。为了便于说明，如图所示，设定XYZ坐标。即，将平面线圈元件的厚度方向设定为Z方向，将外部端子电极的对面方向设定为Y方向，将与Z方向和Y方向正交的方向设定为X方向。

线圈部件1由呈大致长方体形状的主体部10、以覆盖主体部10的相对的一对端面的方式设置的一对外部端子电极30A、30B构成。线圈部件1，作为一例，以长边2.0mm、短边1.6mm、高度0.9mm的尺寸设计。

以下，表示制作主体部10的顺序，同时，也对线圈部件1的构造进行说明。

主体部10包含图2所示的基板11。基板11是由非磁性的绝缘材料构成的平板矩形的构件。在基板11的中央部分设置有以连接主面11a、11b间的方式贯通的大致圆形的开口12。作为基板11，是在玻璃纤维布中浸渍有氰酸酯树脂(cyanate resin)(BT(双马来酰亚胺三嗪(bismaleimide-triazine))树脂：注册商标)的基板，可以使用板厚60μm的基板。另外，除了BT树脂外，也可以使用聚酰亚胺、芳族聚酰胺(aramid)等。作为基板11的材料，也可以使用陶瓷或玻璃。作为基板11的材料，优选大量生产的印刷基板材料，特别是最优选用于BT印刷基板、FR4印刷基板或FR5印刷基板的树脂材料。

在基板11，如图3所示，在各个主面11a、11b，形成有用于使下述的线圈13镀敷成长的籽晶图案13A。籽晶图案13A具有在基板11的开口12的周围旋转的螺旋图案14A、和形成于基板11的关于Y方向的端部的端部图案15A，这些图案14A、15A连续且一体地形成。另外，在设置于一个主面11a侧的线圈13和设置于另一个主面11b侧的线圈13，电极引出方向相反，因此，一个主面11a侧的端部图案15A和另一个主面11b侧的端部图案形成于基板11的关于Y方向的相互不同的端部。

在各主面11a、11b，除了籽晶图案13A之外，还设置有导通图案16。使下述的线圈13镀敷成长时，形成有籽晶图案13A的基板11为晶圆状态。即，为在基板晶圆的表面规则地排列有多个籽晶图案13A的状态。这样的状态下，为了对多个籽晶图案13A分别施加电压，需要将相邻的籽晶图案13A彼此电连接。导通图案16是用于进行该电连接的图案，镀敷成长时利用，但镀敷成长后成为不需要。

返回到图2，在基板11的各主面11a、11b上，设置有树脂体17。树脂体17是通过公知的光刻法进行图案化的厚膜抗蚀剂。树脂体17具有划定线圈13的卷绕部14的成长区域的树脂壁18、和划定线圈13的引出电极部15的成长区域的树脂壁19。另外，树脂体17也具有配置于上述的导通图案16上且用于防止导通图案16上的镀敷成长的树脂壁20。

图4表示使用籽晶图案13A使线圈13镀敷成长时的基板11的状态。对于线圈13的镀敷成长来说，可以采用公知的镀敷成长方法。

线圈13由铜构成，具有形成于籽晶图案13A的螺旋图案14A上的卷绕部14、和形成于籽晶图案13A的端部图案15A上的引出电极部15。线圈13的形状，在俯视时，与籽晶图案13A的形状大致相同。即，线圈13及籽晶图案13A成为在基板11的主面11a、11b平行地延伸的平面涡旋状的空芯线圈的形状。更详细而言，基板上表面11a的卷绕部14从上表面侧看，是沿着朝向外侧的方向左旋转的螺旋形，基板下表面11b的卷绕部14从下表面侧看，是沿着朝向外侧的方向左旋转的螺旋形。在开口12中端部彼此被连接了的这样的两面的线圈13上向一个方向流过电流时，两线圈13的电流的流过的旋转方向相同，因此，由线圈13产生的磁通量重叠而增强。

图5表示图4所示的镀敷成长后的基板11的状态，是图4的V-V线剖面图。另外，图5中，籽晶图案13A的图示省略。

如图5所示，在基板11上，形成有沿着基板11的法线方向(Z方向)较长地延伸的矩形剖面的树脂壁18，在这些树脂壁18之间线圈13的卷绕部14向Z方向成长。线圈13的卷绕部14，其成长区域通过在镀敷成长前形成于基板11上的树脂壁18事先划定。因此，线圈13的卷绕部14以填充在相邻的两个树脂壁18之间划分的空间的方式成长，被形成为与在树脂壁18之间划分的空间相同的形状，成为沿着基板11的法线方向(Z方向)较长地延伸的形状。即，通过调整在树脂壁18之间划分的空间的形状，从而调整线圈13的卷绕部14的形状，能够以如设计那样的形状形成线圈13的卷绕部14。线圈13的卷绕部14的剖面尺寸，作为一例，高度为80～260μm，宽度(厚度)为40～260μm，纵横比为1～5。线圈13的卷绕部14的纵横比也可以是2～5。树脂壁18的剖面尺寸，作为一例，高度为50～300μm，宽度(厚度)为5～30μm，纵横比为5～30。树脂壁18的剖面尺寸也可以是高度180～300μm，宽度(厚度)5～12μm，纵横比15～30。

线圈13的卷绕部14在相邻的两个树脂壁18之间成长时，一边与划定成长区域的树脂壁18的内侧面相接一边成长。这时，在线圈13的卷绕部14和树脂壁18之间，不产生机械结合也不产生化学结合。即，线圈13的卷绕部14以不与树脂壁18粘接的状态镀敷成长，在非粘接状态下介于树脂壁18之间。在本说明书中，所谓“非粘接状态”，是指不产生锚定效果等的机械结合及共价键等的化学结合的状态。

如图5所示，优选，线圈13的卷绕部14的高度h比树脂壁18的高度H低(h<H)。即，优选，线圈13的卷绕部14的镀敷成长以在比树脂壁18的高度H低的位置停止的方式调整。线圈13的卷绕部14的高度h比树脂壁18的高度H低时，卷绕部14遍及高度方向而成为如设计尺寸那样的厚度。另外，这是因为，线圈13的卷绕部14的高度h比树脂壁18的高度H高时，相邻的卷绕部14彼此接触等而使线圈13的耐压电阻降低。

另外，线圈13的卷绕部14的厚度D遍及高度方向而成为均匀。这是因为，相邻的树脂壁18的间隔遍及高度方向而成为均匀。

另外，线圈13的卷绕部14的顶面14a相对于基板11的主面11a大致平行。这是因为，在镀敷成长时，在顶面相对于基板11的主面11a保持平行的状态下，线圈13的卷绕部14成长。

另外，各树脂壁18的厚度d1、d2也与线圈13的卷绕部14同样，遍及高度方向而成为均匀。其结果，相邻的线圈13的卷绕部14的间隔遍及高度方向而成为均匀。即，线圈13的卷绕部14成为在高度方向不存在或难以存在局部变薄的部位(即，局部耐压电阻降低的部位)的构造。

另外，通过树脂壁18划分的空间，上端开放，树脂壁18的上端部不以覆盖卷绕部14的上侧的方式绕入，因此，卷绕部14的上侧的设计自由度高。即，能够选择在卷绕部14之上形成任意的层的方式，也可以选择不形成任何的层的方式。

在卷绕部14之上形成层的情况下，能够选择各种的层方式或层材料。例如，如图6所示，在卷绕部14之上，为了提高包含于下述的覆盖树脂21的金属磁性粉和卷绕部14之间的绝缘性，可以设置绝缘体40。绝缘体40可以由绝缘树脂或绝缘磁性材料构成。另外，绝缘体40直接或间接地与卷绕部14的上表面14a相接，并且一体地覆盖卷绕部14和树脂壁18。另外，绝缘体40也可以为仅选择性地覆盖卷绕部14的构成。另外，为了提高卷绕部14和绝缘体40之间的接合性，可以设置规定的接合层(例如，镀铜的黑化层)41。

另外，如图5所示，优选，多个树脂壁18中位于最外的树脂壁18的厚度d1比位于内侧的树脂壁18的厚度d2厚(dl>d2)。该情况下，相对于线圈部件1的制作时或使用时所承受的Z方向的压力赋予刚性。通过将厚度厚的树脂壁18配置于最外位置，从而在该部分主要承受上述压力。从刚性的观点来看，优选，位于两端的树脂壁18的双方比位于内侧的树脂壁18的厚度厚。

另外，上述的线圈13的镀敷成长在基板11的两主面11a、11b进行。两主面11a、11b的线圈13彼此在基板11的开口中各个端部彼此被连接而被导通。

在基板11上使线圈13镀敷成长后，如图7所示，基板11由覆盖树脂21而被整体地覆盖。即，覆盖树脂21一体地覆盖基板11的主面11a、11b的线圈13和树脂体17。树脂体17在残留于覆盖树脂21内的状态下构成线圈部件1的一部分。覆盖树脂21由含金属磁性粉的树脂构成，通过印刷在晶圆状态的基板11之上，之后预固化而形成。然后，研磨覆盖树脂21至规定厚度后，再进行覆盖树脂21的主固化。

构成覆盖树脂21的含金属磁性粉的树脂由分散有金属磁性粉的树脂构成。金属磁性粉例如由铁镍合金(坡莫合金)、羰基铁、非结晶、非晶质或结晶质的FeSiCr系合金、铝硅铁粉(sendust)等构成。在含金属磁性粉的树脂中使用的树脂例如是热固化性的环氧树脂。在含金属磁性粉的树脂中包含的金属磁性粉的含量，作为一例，为90～99wt％。

再有，通过研磨等使晶圆状态的基板11为所期望的厚度，再进行切割而芯片化，从而得到图8所示的主体部10。芯片化后，也可以根据需要通过研磨等进行边缘的倒角。

最后，通过在主体部10的端部图案15A露出的端面(在Y方向上相对的端面)以与端部图案15A电连接的方式设置外部端子电极30A、30B，从而完成线圈部件1。外部端子电极30A、30B是用于与搭载线圈部件的基板的电路连接的电极，可以为多层构造。例如，外部端子电极30A、30B可以通过在端面涂布树脂电极材料后，在该树脂电极材料实施金属镀敷而形成。作为外部端子电极30A、30B的金属镀敷，可以使用Cr、Cu、Ni、Sn、Au、焊料等。

根据上述的线圈部件1及其制造方法，如图5所示，线圈13的卷绕部14以在线圈13镀敷成长前设置的树脂体17的树脂壁18之间延伸的方式镀敷成长。镀敷成长时，树脂壁18介于线圈13的卷绕部14之间，因此，能够避免线圈13的卷绕部14彼此相互接触的事态，能够更可靠地进行线圈13的绝缘。另一方面，在不存在上述的树脂壁18的状态下，使卷绕部114在基板11上成长的情况下，如图9所示，卷绕部114的形状不确定。即，不存在划定卷绕部114的镀敷成长区域的构件，所以难以成为如设计那样的形状。该情况下，卷绕部114不仅在高度方向上成长(纵成长)，而且还在基板11的面方向上成长(横成长)。于是，由于横成长，因而相邻的卷绕部114彼此接触等而导致线圈的耐压电阻的降低。特别是在使高度高的卷绕部114成长的情况下，由于横成长，因而卷绕部114的厚度变厚，所以耐压电阻的降低变得更显著。

另外，由于横成长，因而相邻的卷绕部114彼此的间隔变窄。因此，在相邻的卷绕部114之间，难以填充用于确保卷绕部114的绝缘的树脂。即使假设在相邻的卷绕部114之间可以顺利地填充树脂，填充时在树脂中也容易产生气泡，所以会有得不到需要的足够的耐压电阻的担忧。

此外，关于高度方向，相邻的卷绕部114彼此的间隔不同，所以在间隔相对变窄的部位导致耐压电阻的降低。

另外，根据线圈部件1及其制造方法，线圈13的卷绕部14在非粘接状态下介于多个树脂壁18之间，因此，线圈13的卷绕部14和树脂壁18能够相对于彼此进行位移。因此，即使是在线圈部件1的使用环境成为高温时等的周边温度具有变化而产生线圈13的卷绕部14和树脂壁18之间的热膨胀系数之差所引起的应力的情况下，通过线圈13的卷绕部14和树脂壁18相对移动，从而也能够缓和该应力。

另外，根据线圈部件1及其制造方法，线圈13的卷绕部14以介于树脂体17的树脂壁18之间的方式镀敷成长。即，在由覆盖树脂21覆盖线圈13前，树脂壁18已经介于线圈13的卷绕部14间。因此，在线圈13的卷绕部14间不需要另外填充树脂，通过树脂壁18实现了线圈13的卷绕部14间的树脂的尺寸精度的稳定化。

Claims (9)

1.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

基板，其主面上设置有籽晶图案；

线圈，利用所述籽晶图案通过镀敷成长而设置于所述基板的主面上；

树脂体，在所述线圈镀敷成长前设置于所述基板的主面上，具有所述线圈的卷绕部在其间延伸的多个树脂壁；以及

覆盖树脂，由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖所述基板的主面的所述线圈和所述树脂体，

其中，所述线圈的卷绕部与所述树脂壁之间是非粘接状态，

所述树脂体是通过光刻法进行图案化的抗蚀剂，

排列于所述基板的主面上的多个树脂壁中的位于最外侧的树脂壁的厚度比位于内侧的树脂壁的厚度厚。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述树脂体的树脂壁的高度比所述线圈的卷绕部的高度高。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述树脂体的树脂壁的剖面形状为矩形。

4.根据权利要求3所述的线圈部件，其特征在于，

所述树脂体的树脂壁的纵横比大于1，该树脂壁沿着所述基板的主面的法线方向较长地延伸。

5.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述线圈的卷绕部的剖面形状为矩形。

6.根据权利要求5所述的线圈部件，其特征在于，

所述线圈的卷绕部的剖面的纵横比大于1，该卷绕部的剖面沿着所述基板的主面的法线方向较长地延伸。

7.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

还具备以与所述线圈的卷绕部的上表面相接的方式设置的绝缘体。

8.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，

所述树脂体的树脂壁的宽度为5～30μm的范围，并且高度为50～300μm的范围。

9.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

基板，其主面上设置有籽晶图案；

线圈，利用所述籽晶图案通过镀敷成长而设置于所述基板的主面上；

树脂体，设置于所述基板的主面上，具有所述线圈的卷绕部介于其间的多个树脂壁；

覆盖树脂，由含磁性粉的树脂构成，一体地覆盖所述基板的主面的所述线圈和所述树脂体，

其中，所述线圈的卷绕部与所述树脂壁之间是非粘接状态，

所述树脂体是通过光刻法进行图案化的抗蚀剂，

排列于所述基板的主面上的多个树脂壁中的位于最外侧的树脂壁的厚度比位于内侧的树脂壁的厚度厚，

所述树脂壁的高度与所述线圈的卷绕部的高度相同或比所述线圈的卷绕部的高度高，并且所述树脂壁未绕入到所述线圈的卷绕部的上侧。