CN114999764A - 线圈装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种新型的线圈装置。线圈装置包括：支撑体；绝缘性的接合层，设置在所述支撑体上；以及导电性线圈，所述导电性线圈的一部分进入所述接合层。

Description

线圈装置及制造方法
本申请是申请号为201980024372.9、申请日为2019年03月04日、发明名称为“线圈装置及制造方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种线圈装置。
背景技术
线圈装置在各种电类产品中使用。
日本专利第6102578号提出了一种线圈装置(参照图10)。在图10中，13S表示大致涡形图案，13e是大致涡形图案13S的外周端，19是配线图案。
上述线圈装置以如下方式制造(参照图11)。在基板10的表面进行基底金属膜11的成膜(参照图11中的(a))。在基底金属膜11上涂布光致抗蚀剂膜12。光致抗蚀剂膜12通过光刻和干蚀刻形成为预定图案(参照图11中的(b))。在光致抗蚀剂膜12的开口部位置处的基底金属膜11上，通过电解镀设置镀膜(参照图11中的(c))。除去光致抗蚀剂膜12(参照图11中的(d))。除去光致抗蚀剂膜12所在位置处的基底金属膜11(参照图11中的(e))。进一步进行电解镀，得到宽高比高的大致涡形(参照图10、图11中的(f))的线圈(镀膜13)。
也可以根据图12的方法来得到图10的线圈装置。在基板10的表面形成镀膜13(参照图12中的(a))。WL1是线宽，WS1是间隔宽。接下来，在镀液21中施加低电流。由此，镀膜13各向同性地成长。镀膜13在纵向及横向成长，成为上部弯曲的剖面形状。执行该镀覆工序，直至间隔宽为WS2(WS1＞WS2＞0)、线宽为WL2(WL2＞WL1)(参照图12中的(b)、(c))。在该阶段的镀膜以附图标记14表示。镀膜14的厚度T2是上述间隔宽WS2的2倍以上。接下来，在镀液21中，施加比上述镀覆时更高的电位。由此，在与镀液21接触的镀膜14的表面生成一定厚度以上的金属离子稀薄层17(厚度W0)(参照图12中的(d))。搅拌镀液21(参照图12中的(e))。金属离子稀薄层17(实质上是绝缘层)覆盖整个镀膜14。通过搅拌来部分地除去金属离子稀薄层17。因为对该除去部分供给金属离子，因而镀覆在单方向上成长。镀膜14成长为高度高的镀膜15(高T3)(参照图12中的(f))。
专利文献1：日本专利第6102578号
发明内容
但是，上述线圈装置的线圈高度例如根据位置而不同。例如，线圈的最外周位置处的线的高度比线圈的内周侧位置处的线的高度高。因此，线圈特性差。
本发明所要解决的问题是提供一种新型的线圈装置。
本发明提供一种线圈装置，包括：
支撑体；
绝缘性的接合层，设置在所述支撑体上；以及
导电性线圈，所述导电性线圈的一部分进入所述接合层。
本发明的线圈装置，还包括设置在所述导电性线圈的线与线之间的绝缘材料。
本发明的线圈装置，所述导电性线圈的线的位于所述接合层侧的端部的宽度比位于所述接合层相反侧的端部的宽度窄。
本发明的线圈装置，所述导电性线圈的线的位于所述接合层侧的端部是剖面大致弯曲的形状。
本发明的线圈装置，所述接合层的厚度为7至50μm。
本发明的线圈装置，使用从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上作为所述接合层的材料。
本发明的线圈装置，使用从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上作为所述绝缘材料的材料。
本发明的线圈装置，所述线圈是大致涡形或大致螺旋形。
本发明的线圈装置，所述线圈的线的厚度为30至600μm，线与线之间的最靠近距离为5至20μm。
本发明的线圈装置，所述支撑体、所述接合层和所述导电性线圈是单层，或者层叠两层以上。
本发明提供一种线圈装置的制造方法，将设置在第一支撑体上的导电性线圈转印至具有接合层的第二支撑体的所述接合层。
本发明提供一种线圈装置的制造方法，包括：
A工序，在第一支撑体上设置导电性线圈；
B工序，在第二支撑体上设置接合层；以及
C工序，将所述线圈转印至所述接合层上。
本发明的线圈装置的制造方法，在所述转印后或者伴随着所述转印，剥离所述第一支撑体。
本发明的线圈装置的制造方法，在所述导电性线圈的线与线之间填充绝缘材料。
本发明的线圈装置的制造方法，还包括：槽形成工序，在所述第一支撑体的表面形成凹槽；以及镀覆工序，在所述凹槽进行金属镀，在所述金属镀上设置所述线圈。
本发明的制造方法，所述第一支撑体至少表层是金属，在所述金属表面设置光致抗蚀剂膜，在所述光致抗蚀剂膜形成与所述金属表面连接的凹槽，在所述凹槽进行金属镀，在所述金属镀上设置所述线圈。
本发明的线圈装置的制造方法，通过各向异性镀覆来形成所述线圈。
本发明的线圈装置的制造方法，在所述转印中，所述线圈的线的头端部进入所述接合层中。
本发明的线圈装置的制造方法，所述凹槽的宽度比所述线圈的线的宽度窄。
本发明的线圈装置的制造方法，设置在所述凹槽的金属镀的金属种类与所述线圈的金属种类不同。
本发明能够得到新型的线圈装置。
附图说明
图1是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图2是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图3是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图4是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图5是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图6是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图7是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图8是本发明的线圈装置的制造工序的图。
图9是本发明的双层层叠型线圈装置的剖面图。
图10是以往的线圈装置的俯视图。
图11是以往的线圈装置的制造工序图。
图12是以往的线圈装置的制造工序图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
第一发明是线圈装置。所述装置具有支撑体。所述支撑体一般由绝缘性的材料构成。当然，也可以在一部分中使用导电性材料。不排除导电性材料。即，只要与后述导电性线圈电绝缘即可。在所述支撑体上，设置有后述绝缘性的接合层。因此，因为在导电性线圈与支撑体之间存在接合层(绝缘性)，所以支撑体必须是绝缘性材料的条件被缓和。当然，因为所述接合层的厚度也可以薄，所以所述支撑体较佳是绝缘性的材料。因为缺乏使用导电性材料的专门理由，所以所述支撑体一般是绝缘性的。所述装置具有接合层。所述接合层是绝缘性的材料，不具有导电性。如果以导电性材料构成接合层，则线圈的线与线之间被接合层短路。因此，接合层是绝缘性的。所述接合层设置在所述支撑体的表面。所述接合层通过涂布接合剂来形成。或者，可以通过粘贴接合性膜来形成。所述接合剂以包含粘合剂的概念来使用。因此，在所述接合层中也包含粘合层。所述装置具有导电性线圈(以下也称为线圈)。所述线圈的线的一部分进入所述接合层。所述线圈与所述支撑体通过所述接合层而成为一体。所谓“一体”指的是以所述接合层支撑(接合)所述线圈。
所述装置较佳具有绝缘材料。所述绝缘材料存在于线圈的线与线之间的空间(间隙)。空气是绝缘性的。因此，即使在线圈的线与线之间不存在专门的绝缘材料，在线圈中也不会发生短路。但是，如果在线圈的线与线之间存在绝缘材料(例如，绝缘性的树脂)，则可以避免因为掉落在所述线与所述线之间的金属而导致的短路。因为线圈被施加横向的力，所以也可以避免所述线与所述线接触所导致的短路。而且，如果所述绝缘材料存在于所述线与所述线之间的空间(间隙)，则难以发生线圈(线)的变形等。在绝缘材料是例如绝缘性的热固化型树脂(或光固化型树脂)的情况下，所填充的树脂与线圈(线)的侧壁面紧密接触。线圈(线)难以曲折。线圈(线)的侧壁面难以氧化。通过使所述树脂的溶液流入所述间隙，能够简单地进行所述填充。
所述线圈(线)的位于所述接合层侧的端部的宽度比位于接合层相反侧的端部的宽度窄。所述接合层侧的端部例如是剖面大致弯曲的形状。例如是大致半球形、大致圆顶形等。也可以是半橄榄球的形状。当然，不限于这些曲面。不限于曲面，也可以是棱锥形、棱锥台形。以镀覆法制作所述线圈时，所述线圈(线)一般成为剖面大致弯曲形状(参照图5)。若是这种形状，则将所述线圈(线)压入所述接合层时，头端侧容易进入所述接合层(参照图6)。因此，容易由所述接合层支撑所述线圈。而且，所述线圈(线)的头端侧的侧表面与所述接合层的接触面积大。因此，能够确实支撑所述线圈。所述绝缘材料(流动状态的绝缘材料)在所述线圈的线与线之间从上(与所述支撑体相反侧)流入。这时，所述绝缘材料高效率地流入至所述线圈的线与线之间的间隙的下部。伴随着所述绝缘材料填充于所述线圈的线与线之间，在所述线与线之间存在的空气容易消失。与之相对地，如果所述接合层侧(图6、图7中的下侧)的端部的线圈的线与线之间的间隙小，则所述绝缘材料难以完美地填充至下侧。因此，容易形成存在空洞的形态。
所述接合层的厚度较佳是7μm以上。更佳是7.5μm以上。进一步更佳是12.5μm以上。更进一步更佳是25μm以上。厚度较佳是50μm以下。更佳是38μm以下。进一步更佳是25μm以下。如果所述接合层的厚度太薄，则难以支撑所述线圈。即，设置接合层的意义变弱。反之，如果太厚，则因为设置线圈时的压力的不均，线圈上端的高度容易出现不均(凹凸)。所述接合层的厚度(高度)较佳比所述线圈的厚度(高度)薄。例如，所述接合层的厚度较佳是所述线圈的厚度的1/3以下。更佳是1/4以下。进一步更佳是1/5以下。如果所述接合层的厚度比所述线圈的厚度厚，则难以将所述线圈压入所述接合层。线圈的高度容易根据位置的不同而出现不均。
在所述接合层中使用从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上的材料。作为热固化型树脂，例如列举丙烯酸系树脂热固化型接合剂、橡胶系树脂热固化型接合剂、乙烯基烷基醚系树脂热固化型接合剂、硅系树脂热固化型接合剂、聚酯系树脂热固化型接合剂、聚酰胺系树脂热固化型接合剂、氨基甲酸酯系树脂热固化型接合剂、氟系树脂热固化型接合剂、环氧系树脂热固化型接合剂等。在所述接合剂中，除了上述树脂以外，还含有固化剂等适当的成分。作为光固化型树脂，例如列举环氧系树脂光固化型接合剂、含氟环氧系树脂光固化型接合剂、硅系树脂光固化型接合剂、丙烯酸系树脂光固化型接合剂、含氟丙烯酸系树脂光固化型接合剂、氨基甲酸酯丙烯酸酯系树脂光固化型接合剂、环氧丙烯酸酯系树脂光固化型接合剂等。当然，不限于此。较佳是接合层一旦固化后就不再复原的类型。这是因为根据所述线圈装置的使用环境，可能在高温下使用，或者被光(紫外线)照射。当线圈装置处于特定的使用条件(例如高温)下时，如果固化后的接合层变软，则线圈将会晃动。
所述绝缘材料是从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上。可以使用在所述接合剂中所列举的树脂。当然，不限于此。
所述线圈是大致涡形或大致螺旋形。所述涡形(螺旋形)不限于大致圆形。也可以是矩形。
所述线圈的线的厚度(高度)是30μm以上。较佳是100μm以上。更佳是200μm以上。厚度(高度)较佳是600μm以下。更佳是500μm以下。进一步更佳是250μm以下。所述线的宽度是100μm以上。较佳是130μm以上。更佳是150μm以上。宽度较佳是1000μm以下。更佳是800μm以下。进一步更佳是600μm以下。线圈的线与线之间的最靠近距离(在图7、图8中，线圈上端侧的线圈的线与线之间的距离)是5μm以上。较佳是7μm以上。更佳是8μm以上。较佳是20μm以下。更佳是15μm以下。进一步更佳是12μm以下。理由如下。如果所述厚度小，则线圈性能(Q值)低。如果所述厚度大，则线的宽度难以稳定。如果所述宽度小，则难以进行各向异性镀。如果所述宽度大，则线圈性能(卷绕圈数)低。如果所述最靠近距离小，则容易发生短路。如果所述最靠近距离大，则线圈性能(卷绕圈数)低。
所述支撑体、所述接合层以及所述导电性线圈可以是一层结构。也可以是两层以上的层叠结构。
第二发明是线圈装置的制造方法。所述方法将设置在第一支撑体上的导电性线圈转印至具有绝缘性接合层的第二支撑体的所述绝缘性接合层。或者，所述方法包括A工序、B工序以及C工序。所述A工序在第一支撑体上设置导电性线圈。所述B工序在第二支撑体上设置绝缘性接合层。所述C工序将所述线圈转印至所述绝缘性接合层。所述A工序和所述B工序中的任一个工序在前均可。也可以同时进行。当然，所述C工序在所述A工序和所述B工序之后。
较佳在所述转印之后或者伴随着所述转印剥离所述第一支撑体。
在所述线圈的线与线之间，较佳填充所述绝缘材料。所述填充较佳在所述剥离之后进行。
所述A工序(或所述线圈的形成)例如以如下方式进行。在所述第一支撑体的表面形成凹槽。进行金属镀。由此，将金属填充于所述凹槽。以所述金属为种子，通过镀覆(特别是各向异性镀)设置所述线圈。
所述A工序(或所述线圈的形成)例如以如下方式进行。所述第一支撑体至少表层是金属。也可以仅由金属材料构成。在所述金属表面设置光致抗蚀剂膜。将所述光致抗蚀剂膜形成为预定图案。即，在所述光致抗蚀剂膜形成与所述金属表面连接的凹槽。所述形成可以例如通过光刻技术和蚀刻技术简单地进行。进行金属镀。由此，将金属填充于所述凹槽。以所述金属为种子，通过镀覆(特别是各向异性镀)设置所述线圈。
在所述转印，较佳所述线圈(线)的头端部进入所述接合层中。
所述凹槽的宽度较佳是比所述线圈(线)的宽度窄的尺寸。
设置在所述凹槽的金属镀的金属种类与所述线圈的金属种类较佳不同。理由是如果是同一金属则难以剥离。
所述方法例如是所述第一发明(线圈装置)的制造方法。
以下，列举具体的实施例。但是，本发明不限于以下的实施例。只要不显著损害本发明的特点，则各种变形例或应用例也包含在本发明中。
图1至图8是本发明的一个实施方式的线圈装置的制造工序图。
准备支撑体(第一支撑体)51(参照图1)。所述支撑体51是导电性板。也可以是导电性片。也可以是导电性箔。也可以是导电性膜。所述板、所述片、所述箔以及所述膜只不过厚度不同。作为导电性材料，一般列举金属材料。当然，不限于此。例如，也可以是导电性树脂。所述支撑体51也可以是在绝缘性材料的表面设置导电性膜(例如金属箔)。总之，只要表层具有导电性即可。在本实施例中，支撑体51例如是在绝缘体51b的一个表面设置导电层(例如金属层(金属镀膜))51a。
将光致抗蚀剂液(例如碱性显影型光致抗蚀剂液)涂布于所述支撑体51(金属层51a)上。在涂布后进行干燥。由此，设置光致抗蚀剂膜52。然后，进行曝光、显影、固化处理。由此，光致抗蚀剂膜52形成预定图案。导电层(金属层)51a在光致抗蚀剂膜52的开口部53露出(参照图2)。所述开口部53的宽度比后述线圈56的线宽小。即，预测比希望得到的线圈(线)的宽度的值更小的值。根据所述预测值，设定所述开口部53的宽度。
所述导电层51a在后述电解镀工序中起到阴极的作用(参照图4)。从这个观点看，支撑体51的表面必须使用导电层(例如金属层)51a。在所述阴极(导电层51a)中流动的电流根据从供电部54至阴极的电阻值而定。在所述阴极面整个面具有导电层51a。因此，可使在所述开口部53处的电阻差小。其结果是，电解镀的镀膜的厚度的不均变小。通过在作为目的的线圈的外侧设置假线圈，作为目的的线圈的膜厚的不均变小。
接下来，在所述开口部53中填充导电性材料(特别是金属)。附图标记55是填充材料。所述填充可以采用已知的方法。例如，可以采用湿式镀覆。也可以采用干式镀覆。在本实施例中采用湿式镀覆。例如，使用电解镀。所述填充材料(导电性材料(特别是金属))较佳是与构成线圈56的材料不同的材料。线圈材料一般是Cu。因此，所述填充材料例如是Ni。在所述开口部53中填充的填充材料55的厚度较佳与光致抗蚀剂膜52的厚度相同(实质上相同)。如果填充材料55的厚度比光致抗蚀剂膜52的厚度小，则当形成后述线圈56时，线圈(线)进入所述开口部53中。难以剥离线圈。转印线圈时，在线圈的端面出现凹凸。线圈性能(占空系数)低。如果填充材料55的厚度比光致抗蚀剂膜52的厚度厚，则当形成后述线圈56时，所述填充材料55进入线圈56中。填充材料55与线圈(线)的接触面积变大。其结果是，线圈56难以剥离。转印线圈时，在线圈(线)的端面出现凹凸。线圈性能(占空系数)低。
在所述开口部53中填充了填充材料55后，设置线圈56。线圈56的形成使用电解镀。例如，进行脱脂、水洗、硫酸洗。将图3所示的材料浸于镀槽57中(参照图4)。将供电部54与阴极(导电层51a)连接，进行通电。由此，进行电解镀(电镀)。镀液例如是硫酸铜、氯化物、抑制剂、促进剂。电流密度例如是0.5A/cm2。当然，不限于此。在上述条件下进行各向异性镀(上下(高度)方向的镀覆成长速度比横向的镀覆成长速度大)。因为各向异性镀是公知的，因而省略其详细说明。形成涡形的线圈56(参照图5。所述涡形参照图10(俯视图))。线圈56的线的上端侧(图5中的上端侧)是大致圆顶形。不是平坦面(平面)(参照图5)。形成线为预定厚度的线圈56，镀覆作业结束。所述线圈56的厚度(高度)在最内周侧的位置处例如是220μm。所述线圈56的线与线之间的距离例如是10μm。在所述镀覆工序，线圈56的涡形图案中最外周位置处的线的镀膜厚度厚(参照图5)。该镀膜的厚度厚的位置56a称为假图案。假图案56a的存在是线圈性能降低的主要原因之一。从镀液中向上拉支撑体51。进行洗净、干燥。根据需要，为了抑制Cu变色，涂布防锈剂。
接下来，进行线圈56的转印(参照图6)。通过所述镀覆所形成的线圈56被转印至支撑体(第二支撑体)58上。所述支撑体(第二支撑体)58例如是绝缘性的板。也可以是绝缘性片。也可以是绝缘性膜。只要是绝缘性材料即可。例如，可以例举无机材料(例如，玻璃或陶瓷等)、有机材料(例如，聚酰亚胺等塑料)。附图标记59是接合层。接合层59的材料(接合剂)是环氧树脂。接合层59的厚度是25μm。通过在所述支撑体58的表面涂布所述接合剂，形成所述接合层59。所述转印以如下方式进行。首先，所述线圈56的线的头端侧(弯曲侧)被压入所述接合层59中。这时，支撑体58的形状较佳与所述线圈56的形状(所述假图案56a内侧的形状)一致。所述支撑体58的形状较佳不能转印所述假图案56a的形状。这是为了在进行所述转印时，不转印假图案56a(参照图6、图7)。如果所述假图案56a也同时被转印，则线圈高度出现凹凸，线圈性能降低。即使是支撑体58的形状包含假图案56a的大小的情况下，如果在对应于假图案56a的位置没有接合层59，则假图案56a不被转印。但是，如果支撑体58的形状满足上述条件，则比较简单。
在所述线圈56的转印后，剥离所述支撑体(第一支撑体)51。
也可以所述剥离伴随着所述转印来进行。所谓伴随着所述转印，指的是同时(几乎同时)进行所述转印和所述剥离。
在所述剥离后，在所述线圈56的线56b与线56b之间(间隙)60填充绝缘材料。所述绝缘材料较佳是绝缘性树脂。所述树脂是从热固化型树脂和光固化型树脂的群中选择的一种或两种以上。在本实施例中，使用能够形成可挠性固化膜的材料(聚氨酯树脂为主成分的少ルキツドV985-E(菱電化成株式会社))。所述含树脂溶液流入所述线圈56的线56b与线56b之间的间隙60。在所述间隙为约10μm的情况下，较佳使用黏度约100Pa·s以下(更佳10至20Pa·s)的含树脂溶液。因为所述树脂溶液流入，以覆盖膜61a覆盖线圈(线)的上表面(平坦面)56c。附图标记61b是在所述间隙60填充的填充物。在所述流入后进行加热处理。由此，所述绝缘材料固化。
根据上述制造方法，能够简单地得到不具有假图案56a的线圈装置。如果线圈装置具有假图案56a，则成为高度不均的线圈装置。其结果是，成为特性差的线圈装置。上述线圈装置解决了上述问题点。
图9是图8的线圈进行双层层叠的例子。因为只是将图8的线圈进行双层层叠，所以省略了其详细说明。
附图标记说明
51：支撑体(第一支撑体)
51a：导电层(金属层)
51b：绝缘体
52：光致抗蚀剂膜
53：开口部
54：供电部
55：填充材料
56：线圈
56a：假图案
56b：线圈的线
56c：线圈的线的上表面(平坦面)
57：镀槽
58：支撑体(第二支撑体)
59：接合层
60：间隙
61a：覆盖膜
61b：填充物。

Claims (4)

1.一种线圈装置，包括：
支撑体；
绝缘性的接合层，设置在所述支撑体上；以及
导电性线圈，所述导电性线圈的一部分进入所述接合层，
所述线圈的线的高度为200至600μm，线的宽度是100至800μm，线与线之间的最靠近距离为5至20μm，所述线圈俯视时是大致涡形或大致螺旋形，所述线圈的进入所述接合层的端部是剖面大致弯曲的形状，所述线圈的位于所述接合层相反侧的端部的表面是平坦面，
所述接合层的厚度为7至50μm，并且是所述线圈的线的高度的1/5以下，
所述线圈的线与线之间设置有绝缘材料。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，使用从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上作为所述接合层的材料。
3.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，使用从热固化型树脂和光固化型树脂的群中所选择的一种或两种以上作为所述绝缘材料的材料。
4.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述支撑体、所述接合层和所述导电性线圈是单层，或者层叠两层以上。
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