CN115136263A - 线圈部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的线圈部件的目的在于，在具有层叠有螺旋状的线圈图案的构造的线圈部件中，使整体的厚度薄，并且得到高的电感值。线圈部件(1)包括：线圈部(C)，其具有层间绝缘膜(51～55)和呈螺旋状卷绕的线圈图案(CP1～CP4)在轴向上交替地层叠的构造；和埋入线圈部(C)的磁性素体(M1～M3)。从轴向的一端侧覆盖位于轴向的一端的线圈图案(CP4)的层间绝缘膜(55)，与其他的层间绝缘膜(51～54)相比导磁率高。这样，位于端部的线圈图案(CP4)被导磁率高的层间绝缘膜(55)覆盖，因此能够在使整体的厚度薄的状态下，得到高的电感值。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件及其制造方法，尤其是涉及具有层叠有螺旋状的线圈图案的构造的线圈部件及其制造方法。
背景技术
作为具有层叠有螺旋状的线圈图案的构造的线圈部件，已知有专利文献1中记载的线圈部件。专利文献1中记载的线圈部件具有如下构造：利用含有球状磁性填料的第1磁性树脂层埋入线圈图案，并且利用含有扁平磁性填料的第2磁性树脂层在层叠方向上夹入线圈图案。
这样，专利文献1中记载的线圈部件中，线圈图案被埋入磁性树脂层，因此能够得到高的电感值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-140202号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1中，在第1磁性树脂层的外侧还配置有第2磁性树脂层，因此存在线圈部件整体的厚度大的问题。
因此，本发明的目的在于，在具有层叠有螺旋状的线圈图案的构造的线圈部件及其制造方法中，使整体的厚度薄，并且得到高的电感值。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的线圈部件的特征在于，包括：线圈部，其具有多个层间绝缘膜和呈螺旋状卷绕的多个线圈图案在轴向上交替地层叠的构造；和埋入线圈部的磁性素体，多个层间绝缘膜具有第1层间绝缘膜和第2层间绝缘膜，第1层间绝缘膜从轴向的一端侧覆盖多个线圈图案中的位于轴向的一端的第1线圈图案，第2层间绝缘膜覆盖多个线圈图案中的其余的线圈图案，第1层间绝缘膜与第2层间绝缘膜相比导磁率高。
根据本发明，位于端部的第1线圈图案被导磁率高的第1层间绝缘膜覆盖，因此能够在使整体的厚度薄的状态下，得到高的电感值。
在本发明中，也可以为，磁性素体与第1层间绝缘膜相比导磁率高。由此，能够得到更高的电感值。但是，作为第1层间绝缘膜的材料，使用热膨胀系数与磁性素体接近的材料时，也能够防止第1层间绝缘膜与磁性素体的界面处的剥离。
在本发明中，也可以为，第1层间绝缘膜由与磁性素体相同的磁性材料构成。由此，第1层间绝缘膜与磁性素体的热膨胀系数一致，因此能够更有效地防止第1层间绝缘膜与磁性素体的界面处的剥离。
在本发明中，也可以为，第1层间绝缘膜由在树脂材料中添加了磁性填料的磁性树脂材料构成，磁性填料的最大粒径比第1线圈图案的图案间隔小。由此，磁性填料进入第1线圈图案的图案间，因此功能得到更高的电感值。
在本发明中，也可以为，磁性填料包含由平均粒径为1μm以下的金属磁性体构成的纳米填料。由此，磁性填料更容易进入第1线圈图案的图案间。
在本发明中，也可以为，第1线圈图案的截面具有随着朝向轴向的一端侧而变细的锥形形状。由此，磁性填料更容易进入第1线圈图案的图案间。
在本发明中，也可以为，线圈部包含位于与第1线圈图案相同的导体层的电极图案，电极图案与第1层间绝缘膜接触，并且从磁性素体露出。由此，线圈部件的散热性提高。
在本发明中，也可以为，多个层间绝缘膜还具有第3层间绝缘膜，第3层间绝缘膜从轴向的另一端侧覆盖多个线圈图案中的位于轴向的另一端的第2线圈图案，第3层间绝缘膜与第2层间绝缘膜相比导磁率高。由此，位于端部的第3线圈图案被导磁率高的第3层间绝缘膜覆盖，因此能够在使整体的厚度薄的状态下，得到高的电感值。
本发明的线圈部件的制造方法的特征在于，包括：通过将多个层间绝缘膜和呈螺旋状卷绕的多个线圈图案在轴向上交替地层叠而形成线圈部的第1工序；和利用磁性素体埋入线圈部的第2工序，多个线圈图案包含最后形成的第1线圈图案和其余的第2线圈图案，多个层间绝缘膜包含第1及第2层间绝缘膜，第1工序包含：交替地形成第2线圈图案和第2层间绝缘膜的工序；和在形成第1线圈图案之后，用第1层间绝缘膜覆盖第1线圈图案的工序，第1层间绝缘膜与第2层间绝缘膜相比导磁率高。
根据本发明，位于端部的第1线圈图案被导磁率高的第1层间绝缘膜，因此能够制作整体的厚度薄并且电感值高的线圈部件。
发明效果
如上所述，根据本发明，在具有层叠有螺旋状的线圈图案的构造的线圈部件及其制造方法中，能够使整体的厚度薄，并且得到高的电感值。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施方式的线圈部件1的构造的大致截面图。
图2是线圈部C的局部截面图。
图3是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图4是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图5是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图6是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图7是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图8是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图9是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图10是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图11是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图12是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图13是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图14是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图15是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图16是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图17是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图18是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图19是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图20是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图21是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图22是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图23是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图24是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图25是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图26是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
图27是用于说明线圈部件1的制造方法的工序图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。
图1是用于说明本发明的一实施方式的线圈部件1的构造的大致截面图。
本发明的一实施方式的线圈部件1是适合于作为电源电路用的电感器使用的表面安装型的片式部件，如图1所示，包括磁性素体M1～M3和埋入于磁性素体M1～M3的线圈部C。线圈部C的结构在后文说明，但在本实施方式中将具有螺旋状的线圈图案的导体层隔着层间绝缘膜层叠4层，由此形成1个线圈导体。
磁性素体M1～M3是含有由铁(Fe)、坡莫合金系材料等构成的金属磁性填料和树脂粘结剂的复合部件，构成通过使电流在线圈部C中流动而产生磁束的磁路。作为树脂粘结剂，优选使用液状或者粉体的环氧树脂。构成磁性素体M1～M3的材料可以彼此相同，也可以彼此不同。此处，磁性素体M1是埋入线圈部C的内径区域的部分，磁性素体M2是从轴向的一侧(图1所示的下侧)覆盖线圈部C的部分，磁性素体M3是从轴向的另一侧(图1所示的上侧)覆盖线圈部C的部分。
如图1所示，线圈部C具有层间绝缘膜51～55与导体层10、20、30、40交替地层叠的结构。导体层10、20、30、40分别具有螺旋状的线圈图案CP1～CP4，线圈图案CP1～CP4的上表面或者下表面被层间绝缘膜51～55覆盖。线圈图案CP1～CP4的侧面分别被层间绝缘膜52～55的一部分覆盖。此处，线圈图案CP1～CP4的上表面和下表面是指相对于线圈轴垂直的面，线圈图案CP1～CP4的侧面是指相对于线圈轴水平或者倾斜的面。
线圈图案CP1～CP4经由形成于层间绝缘膜52～54的通孔彼此连接，由此构成1个线圈导体。作为导体层10、20、30、40的材料，优选使用铜(Cu)。在本实施方式中，层间绝缘膜51～55中的层间绝缘膜51～54使用非磁性材料，位于最上层的层间绝缘膜55使用磁性材料。即，层间绝缘膜55与层间绝缘膜51～54相比导磁率高。位于最下层的层间绝缘膜51也可以使用与层间绝缘膜55同样的磁性材料。
导体层10是在磁性素体M2的上表面隔着层间绝缘膜51而形成的第1层的导体层，包含作为基底的种子层S1。在导体层10，设置有呈螺旋状卷绕多匝的线圈图案CP1和2个电极图案11、12。线圈图案CP1的下表面被层间绝缘膜51覆盖，线圈图案CP1的侧面及上表面被层间绝缘膜52覆盖。如图1所示，在规定的截面中，线圈图案CP1与电极图案11连接。与此相对，电极图案12独立于线圈图案CP1地设置。电极图案11、12从磁性素体M1～M3露出。
导体层20是在导体层10的上表面隔着层间绝缘膜52而形成的第2层的导体层，包含作为基底的种子层S2。在导体层20设置有呈螺旋状卷绕多匝的线圈图案CP2和2个电极图案21、22。线圈图案CP2的下表面被层间绝缘膜52覆盖，线圈图案CP2的侧面及上表面被层间绝缘膜53覆盖。电极图案21、22均独立于线圈图案CP2地设置。电极图案21、22从磁性素体M1～M3露出。
导体层30是在导体层20的上表面隔着层间绝缘膜53而形成的第3层的导体层，包含作为基底的种子层S3。在导体层30设置有呈螺旋状卷绕多匝的线圈图案CP3和2个电极图案31、32。线圈图案CP3的下表面被层间绝缘膜53覆盖，线圈图案CP3的侧面及上表面被层间绝缘膜54覆盖。电极图案31、32均独立于线圈图案CP3地设置。电极图案31、32从磁性素体M1～M3露出。
导体层40是在导体层30的上表面隔着层间绝缘膜54而形成的第4层的导体层，包含作为基底的种子层S4。在导体层40设置有呈螺旋状卷绕多匝的线圈图案CP4和2个电极图案41、42。线圈图案CP4的下表面被层间绝缘膜54覆盖，线圈图案CP4的侧面及上表面被层间绝缘膜55覆盖。如图1所示，在规定的截面中，线圈图案CP4与电极图案42连接。与此相对，电极图案41独立于线圈图案CP4地设置。电极图案41、42从磁性素体M1～M3露出。
而且，线圈图案CP1的内周端和线圈图案CP2的内周端经由是导体层20的一部分且贯通层间绝缘膜52而设置的贯通导体被连接。此外，线圈图案CP2的外周端和线圈图案CP3的外周端经由是导体层30的一部分且贯通层间绝缘膜53而设置的贯通导体被连接。而且，线圈图案CP3的内周端和线圈图案CP4的内周端经由是导体层40的一部分且贯通层间绝缘膜54而设置的贯通导体被连接。由此，线圈图案CP1～CP4串联地被连接，形成由多匝构成的线圈导体。此外，电极图案11、21、31、41作为一个外部端子使用，电极图案12、22、32、42作为另一个外部端子使用。
以上是本实施方式的线圈部件1的构造。这样，本实施方式的线圈部件1由于线圈部C被磁性素体M1～M3埋入，因此磁性素体M1～M3成为磁路，能够得到高的电感值。而且，覆盖最上层的线圈图案CP4的层间绝缘膜55由磁性材料构成，因此无需追加其他磁性层等，能够进一步提高的电感值。尤其是，在层间绝缘膜55具有向内径区域突出的突出部55a的情况下，该部分成为磁阻而电感值会降低，但在本实施方式的线圈部件1中，层间绝缘膜55由磁性材料构成，因此即使在层间绝缘膜55具有突出部55a的情况下，也能够抑制电感值的降低。此外，作为位于最下层的层间绝缘膜51的材料，使用与层间绝缘膜55同样的磁性材料时，能够抑制由突出部51a引起的电感值的降低。
作为层间绝缘膜55，能够使用在树脂材料中添加了磁性填料的磁性树脂材料。由此，能够通过磁性填料的种类、添加量、粒径等来调整磁特性、绝缘性。为了提高层间绝缘膜55的磁特性，与磁性素体M1～M3同样，添加由铁(Fe)、坡莫合金系材料等构成的金属磁性填料即可，但层间绝缘膜55与线圈图案CP4直接接触，因此要求比磁性素体M1～M3高的绝缘性。作为提高层间绝缘膜55的绝缘性的方法，能够例举出与磁性素体M1～M3相比减少在树脂材料中添加的磁性填料的量，或者，与磁性素体M1～M3相比使在树脂材料中添加的磁性填料的粒径比更小等的方法。该情况下，层间绝缘膜55的导磁率虽然比磁性素体M1～M3的导磁率低，但由于与使用非磁性材料的通常的树脂材料相比能够得到高的导磁率，因此能够提高的电感值。此外，只要能够确保绝缘性，层间绝缘膜55也可以由与磁性素体M1～M3相同的磁性材料构成。
另外，层间绝缘膜55由与磁性素体M1、M3同种的材料构成，因此能够抑制热膨胀系数的差。由此，能够防止层间绝缘膜55与磁性素体M1、M3的界面处的剥离。尤其是，在层间绝缘膜55由与磁性素体M1、M3相同的磁性材料构成的情况下，两者的热膨胀系数完全一致，因此两者的界面处的剥离非常难以发生。
此处，优选层间绝缘膜55中包含的磁性填料的最大粒径比线圈图案CP4的图案间隔小。由此，磁性填料进入线圈图案CP4的图案间，因此能够得到更高的电感值。特别是，当添加由平均粒径1μm以下的金属磁性体构成的纳米填料时，纳米填料容易进入线圈图案CP4的图案间。
为了使磁性填料容易进入线圈图案CP4的图案间，如作为局部截面图的图2所示，使线圈图案CP4的截面为锥形形状即可。即，具有将与层间绝缘膜54接触的底部的图案间隔设为W2，将底部的相反侧的上部的图案间隔设为W1时，W1＞W2，并且，随着从底部朝向上部而变细的锥形形状即可。对于其他线圈图案CP1～CP3而言也可以具有锥形形状。即，将线圈图案CP1～CP3的底部的图案间隔设为W4，将线圈图案CP1～CP3的上部的图案间隔设为W3时，可以为W3＞W4。在该情况下，使线圈图案CP4的锥形形状更大，即，通过使(W1－W2)＞(W3－W4)，能够充分确保线圈图案CP1～CP3的截面积，并且容易使磁性填料进入线圈图案CP4的图案间。
下面，对本实施方式的线圈部件1的制造方法进行说明。
图3～图27是用于说明本实施方式的线圈部件1的制造方法的工序图。图3～图27所示的工序图示出了与1个线圈部件1对应的截面，但实际上，能够通过使用集合基板同时制作大量线圈部件1来进行大量处理。
首先，准备在基材61的表面设置有铜(Cu)等的金属箔62、63的支承体60(图3)。在金属箔62与金属箔63的界面设置有剥离层。接着，通过对金属箔63进行图形化，在金属箔63形成突起部63a(图4)。
接着，在设置有突起部63a的金属箔63的表面，形成层间绝缘膜51及金属箔64(图5)。层间绝缘膜51及金属箔64的形成能够通过层压法进行。由此，突起部63a的形状被转印到层间绝缘膜51，在层间绝缘膜51形成膜厚厚的区域51A和膜厚薄的区域51B。
接着，通过蚀刻除去了金属箔64之后(图6)，通过化学镀在层间绝缘膜51的表面形成种子层S1(图7)。也可以代替形成种子层S1，而将金属箔64直接作为种子层使用，但希望种子层S1尽可能薄，因此优选在除去了金属箔64之后，将更薄的种子层S1重新成膜。
接着，在种子层S1的表面形成抗蚀剂图案R1(图8)。抗蚀剂图案R1是导体层10的负型图案。在该状态下，通过电镀使种子层S1生长，由此形成导体层10(图9)。这时，在线圈图案CP1的内径区域，形成牺牲图案VP1。调整抗蚀剂图案R1的位置，以使得牺牲图案VP1与层间绝缘膜51中的膜厚薄的区域51A完全重叠，并且与膜厚厚的区域51B的一部分重叠。
接着，在剥离了抗蚀剂图案R1之后(图10)，通过蚀刻除去在抗蚀剂图案R1的剥离部分露出的种子层S1(图11)。由此，线圈图案CP1与牺牲图案VP1利用螺旋状的隙缝SL而被电分离。接着，以填埋隙缝SL的方式，在导体层10的表面形成层间绝缘膜52及金属箔65(图12)。层间绝缘膜52及金属箔65的形成能够通过层压法进行。接着，在金属箔65的表面形成抗蚀剂图案R2(图13)，将抗蚀剂图案R2作为掩模对金属箔65进行蚀刻(图14)。由此，与牺牲图案VP1重叠的部分的金属箔65被除去。
接着，在剥离了抗蚀剂图案R2之后(图15)，将金属箔65作为掩模进行喷射加工，由此使牺牲图案VP1露出(图16)。接着，在除去了金属箔65之后(图17)，通过激光加工在层间绝缘膜52形成开口部52a(图18)。通过以上的工序，完成导体层10及层间绝缘膜52的形成。
然后，通过反复进行图7～图18所示的工序，依次形成导体层20、层间绝缘膜53、导体层30、层间绝缘膜54、导体层40(图19)。在导体层20、30、40，包含与牺牲图案VP1重叠的牺牲图案VP2～VP4。接着，形成覆盖导体层40的层间绝缘膜55(图20)。层间绝缘膜55的形成能够通过涂布配合了磁性填料的树脂材料来进行。接着，通过对层间绝缘膜55进行图形化而使牺牲图案VP4露出(图21)。在该状态下，通过进行湿蚀刻，除去牺牲图案VP1～VP4(图22)。关于线圈图案CP1～CP4，由于被层间绝缘膜51～55覆盖而未被蚀刻。由此，在线圈图案CP1～CP4的内径区域形成空间S。
接着，形成填埋该空间S的磁性素体M1、M3(图23)。接着，通过剥离金属箔62与金属箔63的界面来除去支承体60，上下颠倒地粘贴了支承体70之后(图24)，通过蚀刻除去金属箔63(图25)。在该状态下通过进行灰化处理，使层间绝缘膜51的膜厚整体地减少(图26)。膜厚的减少量调整为膜厚薄的区域51B全部被除去，并且膜厚厚的区域51A残留的量。由此，埋入于线圈部C的内径区域的磁性素体M1露出。
接着，以覆盖层间绝缘膜51的方式形成磁性素体M2(图27)。然后，将支承体70剥离，通过切割来进行单片化时，图1所示的本实施方式的线圈部件1完成。
这样，在本实施方式中，通过涂布配合了磁性填料的树脂材料而形成层间绝缘膜55，因此与层间绝缘膜51～55全部由非磁性材料构成的情况相比，不会使整体的厚度增加，而能够得到高的电感值。
另外，在本实施方式中，在设置有突起部63a的金属箔63的表面层压层间绝缘膜51，因此突起部63a的形状被转印到层间绝缘膜51。由此，在层间绝缘膜51形成膜厚厚的区域51A和膜厚薄的区域51B，因此通过图26所示的灰化处理，能够使层间绝缘膜51的膜厚更薄。由此，能够使线圈部件1薄型化。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，它们也包含在本发明的范围内，这是不言自明的。
附图标记说明
1线圈部件
10、20、30、40 导体层
11、12、21、22、31、32、41、42 电极图案
51～55 层间绝缘膜
51A 膜厚厚的区域
51B 膜厚薄的区域
51a 突出部
52a 开口部
55a 突出部
60支承体
61基材
62～65 金属箔
63a 突起部
70支承体
C 线圈部
CP1～CP4 线圈图案
M1～M3 磁性素体
R1、R2 抗蚀剂图案
S 空间
S1～S4 种子层
SL 隙缝
VP1～VP4 牺牲图案。
Claims (9)
1.一种线圈部件，其特征在于，包括：
线圈部，其具有多个层间绝缘膜和呈螺旋状卷绕的多个线圈图案在轴向上交替地层叠的构造；和
埋入所述线圈部的磁性素体，
所述多个层间绝缘膜具有第1层间绝缘膜和第2层间绝缘膜，所述第1层间绝缘膜从所述轴向的一端侧覆盖所述多个线圈图案中的位于所述轴向的所述一端的第1线圈图案，所述第2层间绝缘膜覆盖所述多个线圈图案中的其余的线圈图案，
所述第1层间绝缘膜与所述第2层间绝缘膜相比导磁率高。
2.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：
所述磁性素体与所述第1层间绝缘膜相比导磁率高。
3.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：
所述第1层间绝缘膜由与所述磁性素体相同的磁性材料构成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述第1层间绝缘膜由在树脂材料中添加了磁性填料的磁性树脂材料构成，
所述磁性填料的最大粒径比所述第1线圈图案的图案间隔小。
5.如权利要求4所述的线圈部件，其特征在于：
所述磁性填料包含由平均粒径为1μm以下的金属磁性体构成的纳米填料。
6.如权利要求4或5所述的线圈部件，其特征在于：
所述第1线圈图案的截面具有随着朝向所述轴向的所述一端侧而变细的锥形形状。
7.如权利要求1至6中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述线圈部包含位于与所述第1线圈图案相同的导体层的电极图案，
所述电极图案与所述第1层间绝缘膜接触，并且从所述磁性素体露出。
8.如权利要求1至7中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述多个层间绝缘膜还具有第3层间绝缘膜，所述第3层间绝缘膜从所述轴向的另一端侧覆盖所述多个线圈图案中的位于所述轴向的所述另一端的第2线圈图案，
所述第3层间绝缘膜与所述第2层间绝缘膜相比导磁率高。
9.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，包括：
通过将多个层间绝缘膜和呈螺旋状卷绕的多个线圈图案在轴向上交替地层叠而形成线圈部的第1工序；和
利用磁性素体埋入所述线圈部的第2工序，
所述多个线圈图案包含最后形成的第1线圈图案和其余的第2线圈图案，
所述多个层间绝缘膜包含第1及第2层间绝缘膜，
所述第1工序包含：交替地形成所述第2线圈图案和所述第2层间绝缘膜的工序；和在形成所述第1线圈图案之后，用所述第1层间绝缘膜覆盖所述第1线圈图案的工序，
所述第1层间绝缘膜与所述第2层间绝缘膜相比导磁率高。
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