CN115346756A - 电感器部件以及其制造方法 - Google Patents

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冈村幸辉
滨田显德
木户智洋
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明提供适合小型低高度化的电感器部件。电感器部件具备:绝缘层,不含有磁性体;螺旋配线,形成在绝缘层的第一主面上,并卷绕在第一主面上;以及磁性层,与螺旋配线的至少一部分接触。

Description

电感器部件以及其制造方法
本申请是申请号为201910090280.2,申请日期为2019年01月30日,发明名称为“电感器部件以及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电感器部件以及其制造方法。
背景技术
以往,作为电感器部件,有日本特开2013-225718号公报(专利文献1)所记载的电感器部件。该电感器部件具备绝缘基板、形成在绝缘基板的主面上的螺旋导体、覆盖螺旋导体的绝缘树脂层、覆盖绝缘基板的上表面侧以及背面侧的上部芯以及下部芯、以及一对端子电极。绝缘基板是使环氧树脂浸入到玻璃布中而成的一般的印刷电路基板材料,绝缘基板的大小为2.5mm×2.0mm×0.3mm。上部芯以及下部芯是含金属磁性粉的树脂。
另外,在日本特开2007-305824号公报(专利文献2)中记载了一种电感器部件,具备:片状的坯体、构成形成在坯体内的线圈的平面线圈、以及形成在线圈的最外周部的端子。坯体是由光致抗蚀剂构成的绝缘层的层叠体。端子的一部分由磁性体构成。在坯体中的线圈的内周方向上形成有由磁性体构成的磁性中脚部。此外,该电感器部件通过在硅等基板上层叠坯体等后,利用氟酸处理等除去基板而形成。
专利文献1:日本特开2013-225718号公报
专利文献2:日本特开2007-305824号公报
然而,在专利文献1中,在数百μm级的印刷电路基板材料的绝缘基板上形成螺旋导体,使整个电感器部件低高度化有局限性。另外,例如在专利文献1的结构中为了实现低高度化,如专利文献2那样考虑了利用蚀刻或研磨除去绝缘基板的情况下,在专利文献1中,由于螺旋导体形成在绝缘基板的紧上方,所以在除去绝缘基板时,螺旋导体的底面也被除去一部分的可能性较高。若这样被除去到螺旋导体,则直流电阻(Rdc)增加(恶化),而且该螺旋导体的除去量在量产时,无法避免在每个除去工序中产生偏差,也成为Rdc的偏差的原因。
另外,在专利文献1中,螺旋导体被绝缘树脂层覆盖,在专利文献2中,由于坯体是光致抗蚀剂(非磁性体),所以绝缘树脂层或光致抗蚀剂占整个部件的比例较大。因此,随着部件的小型低高度化发展,有可能不能够充分地确保磁性体(专利文献1的芯、专利文献2的磁性体端子以及磁性中脚部)、配线(专利文献1的螺旋导体、专利文献2的平面线圈)的形成区域,不能够充分地确保电感(L)、Rdc这两方。即,由于小型低高度化,L和Rdc之一或者其两方有可能被牺牲。
如以上那样,以往的电感器部件不能说适合小型低高度化。
发明内容
因此,本公开的课题在于提供适合小型低高度化的电感器部件以及其制造方法。
为了解决上述课题,作为本公开的一个方式的电感器部件具备:
绝缘层,不含有磁性体;
螺旋配线,形成在上述绝缘层的第一主面上,并卷绕在上述第一主面上;以及
磁性层,与上述螺旋配线的至少一部分接触。
此处,螺旋配线是指在平面上形成的曲线(二维曲线),可以是匝数超过一圈的曲线,也可以是匝数小于一圈的曲线,还可以一部分具有直线。
根据本公开的电感器部件,通过将螺旋配线形成在绝缘层的第一主面上,从而保护螺旋配线免受从绝缘层的第二主面侧(下方)除去(蚀刻、研磨等)基板的加工工序的影响。由此,能够抑制直流电阻(Rdc)的增加、量产时的Rdc的偏差。
另外,通过磁性层与螺旋配线接触,从而绝缘层占整个电感器部件的比例减少,能够确保螺旋配线和磁性层的形成区域。由此,能够改善电感(L)和Rdc的折衷的关系。
因此,能够实现适合小型低高度化的电感器部件。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述磁性层在与上述螺旋配线的接触部分中同上述螺旋配线的侧面接触。
根据上述实施方式,绝缘层的比例减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述磁性层在与上述螺旋配线的接触部分中同上述螺旋配线的上表面接触。
根据上述实施方式,绝缘层的比例减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述磁性层在与上述螺旋配线的接触部分中从上述螺旋配线的侧面接触到上表面。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述绝缘层的厚度薄于上述螺旋配线的厚度。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述绝缘层的厚度为10μm以下。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述绝缘层是沿着上述螺旋配线的形状。
根据上述实施方式,由于在没有形成螺旋配线的区域中不设置绝缘层,所以绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,
还具备在上述第一主面的法线方向上贯通上述磁性层的内部的柱状配线、和形成在上述磁性层的外侧的外部端子,
上述螺旋配线和上述柱状配线直接接触,上述柱状配线和上述外部端子直接接触。
根据上述实施方式,由于不存在导通孔导体,所以能够实现电感器部件的低高度化、Rdc的降低、以及连接可靠性的提高。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述螺旋配线仅为一层。
根据上述实施方式,能够实现电感器部件的低高度化。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述螺旋配线的侧面全部与上述磁性层接触。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,上述螺旋配线的上表面除了与上述柱状配线接触的部分以外全部与上述磁性层接触。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的一个实施方式中,
上述螺旋配线是超过一圈的螺旋形状,
在超过上述螺旋配线的一圈且并行的区域中,上述螺旋配线的侧面被上述绝缘层覆盖。
根据上述实施方式,能够提高螺旋配线的绝缘性以及耐电压性。
另外,在电感器部件的制造方法的一个实施方式中,具备:
准备基板的工序;
在上述基板上形成不含有磁性体的绝缘层的工序;
在上述第一主面上形成螺旋配线,以使上述螺旋配线卷绕在上述绝缘层的第一主面上的工序;
在上述绝缘层上形成磁性层,以使上述磁性层与上述螺旋配线的至少一部分接触的工序;以及
除去上述基板的工序。
根据上述实施方式,在除去基板时,螺旋配线被绝缘层保护,能够抑制Rdc的增加或量产时的Rdc的偏差。另外,通过磁性层与螺旋配线接触,绝缘层占整个电感器部件的比例减少,能够改善L和Rdc的折衷的关系。因此,能够制造适合小型低高度化的电感器部件。
另外,在电感器部件的制造方法的一个实施方式中,上述绝缘层留下沿着上述螺旋配线的部分而被除去。
根据上述实施方式,绝缘层的比例进一步减少。
另外,在电感器部件的制造方法的一个实施方式中,
在形成上述螺旋配线后形成上述磁性层前,形成从上述螺旋配线沿上述第一主面的法线方向延伸的柱状配线,并将上述磁性层形成为上述柱状配线的上端露出。
根据上述实施方式,由于不存在导通孔导体,所以能够实现电感器部件的低高度化、Rdc的降低、以及连接可靠性的提高。
根据作为本公开的一个方式的电感器部件以及其制造方法,能够实现适合小型低高度化的电感器部件。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的电感器部件的透视俯视图。
图2是表示第一实施方式所涉及的电感器部件的剖视图。
图3A是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3B是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3C是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3D是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3E是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3F是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3G是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3H是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3I是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3J是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3K是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3L是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3M是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3N是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3O是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3P是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3Q是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3R是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3S是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图3T是对第一实施方式所涉及的电感器部件的制法进行说明的说明图。
图4是表示第二实施方式所涉及的电感器部件的剖视图。
图5是表示第三实施方式所涉及的电感器部件的剖视图。
图6是表示第四实施方式所涉及的电感器部件的透视立体图。
图7是表示第四实施方式所涉及的电感器部件的剖视图。
符号说明
1、1A、1B、1C电感器部件;10…磁性层;11…第一磁性层;12…第二磁性层;13…内磁路部;14…外磁路部;15…绝缘层;15A…第一绝缘层;15B…第二绝缘层;15a…第一主面;15b…第二主面;21…第一螺旋配线;22…第二螺旋配线;21B…第一螺旋配线;22B…第二螺旋配线;23B…第三螺旋配线24B…第四螺旋配线;25…通孔导体;26…端部配线;31…第一柱状配线;32…第二柱状配线;41…第一外部端子;42…第二外部端子;50…覆盖膜;61…基板
具体实施方式
以下,根据图示的实施方式,更详细地说明本公开的一个方式。
(第一实施方式)
(结构)
图1是表示电感器部件的第一实施方式的透视俯视图。图2是图1的X-X剖视图。
电感器部件1例如搭载在个人计算机、DVD播放器、数码相机、TV、移动电话、汽车电子等电子设备上,例如是整体为长方体形状的部件。但是,电感器部件1的形状并未被特别限定,可以是圆柱状、多边形柱状、圆锥台形状、多边形锥台形状。
如图1和图2所示,电感器部件1具有磁性层10、绝缘层15、螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42和覆盖膜50。
绝缘层15具有作为上表面的第一主面15a、和作为下表面的第二主面15b。在图中,将相对于绝缘层15的第一主面15a的法线方向设为Z方向,将正向Z方向设为上侧,将反向Z方向设为下侧。
绝缘层15是在从上方观察时沿着螺旋配线21的形状的层。这样,由于在没有形成螺旋配线21的区域中不设置绝缘层15,所以整个电感器部件1中的绝缘层15的比例进一步减少。此外,在附图中,绝缘层15耦合在螺旋配线21的配线间的区域中,但也可以在螺旋配线21的配线间的区域中被分割。另外,绝缘层15可以不是沿着螺旋配线21的形状而是平板状的层。
优选绝缘层15的厚度薄于螺旋配线21,绝缘层15的比例进一步减少。另外,优选绝缘层15的厚度为10μm以下,绝缘层15的比例进一步减少。
绝缘层15由不含磁性体的绝缘性材料构成,例如由环氧系树脂、酚醛系树脂、聚酰亚胺系树脂等树脂材料、硅、铝的氧化膜、氮化膜等无机材料构成。由于绝缘层15不含磁性体,所以确保绝缘层15的第一主面15a的平坦性,并能够在第一主面15a上良好地形成螺旋配线21,还能够防止螺旋配线21的配线间的导通。此外,优选绝缘层15是不含填料的结构,该情况下,可以实现绝缘层15的薄膜化、平坦性提高。另一方面,在绝缘层15含有二氧化硅等非磁性体的填料的情况下,可以实现绝缘层15的强度、加工性、电特性的提高。
螺旋配线21形成在绝缘层15的第一主面15a上,并卷绕在第一主面15a上。螺旋配线21是匝数超过一圈的螺旋形状。在从上侧观察时,螺旋配线21从外周端21b朝向内周端21a沿顺时针方向卷绕成漩涡状。
优选螺旋配线21的厚度大于绝缘层15的厚度,例如,优选是40μm以上且120μm以下。作为螺旋配线21的实施例,厚度为45μm,配线宽度为40μm,配线间空间为10μm。优选配线间空间为3μm以上且20μm以下。
螺旋配线21由导电性材料构成,例如由Cu、Ag、Au等低电阻的金属材料构成。在本实施方式中,电感器部件1仅具备一层螺旋配线21,能够实现电感器部件1的低高度化。换句话说,螺旋配线21在其两端(内周端21a以及外周端21b)具有线宽度略大于螺旋形状部分的焊盘部,在焊盘部中,与柱状配线31、32直接连接。
磁性层10形成为覆盖形成有螺旋配线21的绝缘层15的第一主面15a以及第二主面15b。磁性层10与螺旋配线21的至少一部分接触,具体而言,在与螺旋配线21的接触部分中,从螺旋配线21的侧面到上表面与螺旋配线21接触。特别是在本实施方式中,螺旋配线21与绝缘层15相接触的仅是其底面,螺旋配线21的侧面全部与磁性层10接触,螺旋配线21的上表面除了与柱状配线31、32接触的部分以外全部与磁性层10接触。因此,能够进一步减少绝缘层15的比例。
磁性层10由第一磁性层11、第二磁性层12、内磁路部13以及外磁路部14构成。此外,在图1中,用使磁性层10的一部分为透明的图进行示出。第一磁性层11以及第二磁性层12处于从Z方向的两侧夹着螺旋配线21的位置。具体而言,第一磁性层11位于螺旋配线21的上侧,第二磁性层12位于螺旋配线21的下侧。内磁路部13、外磁路部14如图1所示,分别被配置在螺旋配线21的内侧、外侧,如图2所示,且与第一磁性层11以及第二磁性层12连接。这样,磁性层10相对于螺旋配线21构成闭合磁路。
磁性层10由磁性体材料构成,例如,由含有磁性材料的粉末的树脂构成。作为构成磁性层10的树脂,例如是环氧类树脂、酚醛系树脂、聚酰亚胺系树脂等,作为磁性材料的粉末,例如是FeSiCr等FeSi系合金、FeCo系合金、NiFe等Fe系合金,或者它们的非晶合金等金属磁性体材料的粉末或铁氧体等粉末。磁性材料的含有率优选相对于整个磁性层10为50vol%以上且85vol%以下。此外,磁性材料的粉末优选粒子大致是球形状,优选平均粒径为5μm以下。另外,磁性层10也可以是铁氧体基板等。此外,在由树脂构成磁性材料的情况下,优选使用与绝缘层15相同的材料,该情况下,能够提高绝缘层15和磁性层10的紧贴性。
柱状配线31、32是在绝缘层15的第一主面15a的法线方向上贯通磁性层10的内部的配线。在本实施方式中,第一柱状配线31从螺旋配线21的内周端21a的上表面向上侧延伸,贯通第一磁性层11的内部。第二柱状配线32从螺旋配线21的外周端21b的上表面向上侧延伸,贯通第一磁性层11的内部。柱状配线31、32由与螺旋配线21相同的材料构成。
外部端子41、42是形成在磁性层10的外侧的端子。在本实施方式中,螺旋配线21和第一、第二柱状配线31、32直接接触,第一柱状配线31和第一外部端子41直接接触,第二柱状配线32和第二外部端子42直接接触。因此,由于不存在剖面积小于第一、第二柱状配线31、32的导通孔导体,所以能够实现电感器部件1的低高度化、Rdc的降低、以及连接可靠性的提高。但是,螺旋配线21也可以经由剖面积小于第一、第二柱状配线31、32的导通孔导体与第一、第二柱状配线31、32连接。
外部端子41、42由导电性材料构成,例如是低电阻且耐应力性优异的Cu、耐腐蚀性优异的Ni、焊料润湿性和可靠性优异的Au从内侧朝向外侧依次排列3层的结构。
第一外部端子41被设置在第一磁性层11的上表面,覆盖从该上表面露出的第一柱状配线31的端面。第二外部端子42被设置在第一磁性层11的上表面,覆盖从该上表面露出的第二柱状配线32的端面。
优选对外部端子41、42实施防锈处理。此处,防锈处理是指用Ni以及Au或者Ni以及Sn等涂膜。由此,能够抑制由焊料造成的铜蚀、生锈,能够提供安装可靠性高的电感器部件1。
覆盖膜50由绝缘性材料构成,覆盖第一磁性层11的上表面以及第二磁性层12的下表面,而使柱状配线31、32以及外部端子41、42的端面露出。能够通过覆盖膜50确保电感器部件1的表面的绝缘性。此外,覆盖膜50也可以不形成在第二磁性层12的下表面侧。
根据上述电感器部件1,通过将螺旋配线21形成在绝缘层15的第一主面15a上,从而保护螺旋配线21免受从绝缘层15的第二主面15b侧(下方)除去(蚀刻、研磨等)基板的加工工序的影响。由此,能够抑制直流电阻(Rdc)的增加或量产时的Rdc的偏差。
另外,通过磁性层10与螺旋配线21接触,从而绝缘层15占整个电感器部件1的比例减少,能够确保螺旋配线21和磁性层10的形成区域。由此,能够改善电感(L)和Rdc的折衷的关系。
因此,能够实现适合小型低高度化的电感器部件1。
另外,通过绝缘层15不含磁性体,特别是不含磁性体的粉末,能够提高绝缘层15的主面15a、15b的平坦性以及绝缘性。因此,能够抑制螺旋配线21的形成精度、绝缘性、耐电压的降低。
另外,由于包括贯通磁性层10的内部的柱状配线31、32,所以从螺旋配线21直接沿Z方向引出配线。这意味螺旋配线21以最短距离被引出到电感器部件的上表面侧,意味能够在从电感器部件1的上表面侧连接基板配线的三维安装中减少不必要的配线引绕。因此,电感器部件1具有能够足够应对三维安装的结构,能够提高电路设计的自由度。
另外,在电感器部件1中,由于从螺旋配线21向侧面方向没有引出配线,所以能够实现从Z方向观察的电感器部件1的面积,即安装面积的减少。因此,电感器部件1也能够实现表面安装以及三维安装的任何一个所需的安装面积的减少,能够提高电路设计的自由度。
另外,在电感器部件1中,柱状配线31、32贯通磁性层10的内部,相对于卷绕螺旋配线21的平面沿法线方向延伸。该情况下,在柱状配线31、32中,电流不是在沿着卷绕螺旋配线21的平面的方向上流动,而沿Z方向流动。
此处,若电感器部件1的尺寸变小,则磁性层10也相对地变小,但特别是在内磁路部13中,磁通密度变高,容易磁饱和。然而,由于由流向柱状配线31、32的Z方向的电流所引起的磁通没有通过内磁路部13,所以能够减少对磁饱和特性,即直流叠加特性的影响。另一方面,在如以往技术那样从螺旋配线通过引出部向侧面侧(沿着卷绕螺旋配线的平面的方向侧)引出配线的情况下,因流向引出部的电流而产生的磁通的一部分通过内磁路部或外磁路部,所以不能够避免对磁饱和特性、直流叠加特性的影响。
此外,由于柱状配线31、32贯通第一磁性层11的内部,所以能够在从螺旋配线21引出配线时减小磁性层10的开口位置,能够容易采取闭合磁路结构。由此,能够抑制向基板侧的噪声传播。
并且,由于螺旋配线21卷绕在沿着绝缘层15的平面上,所以即使针对轻薄化也能够较大地获取内磁路部13,能够提供磁饱和特性高的薄型的电感器部件1。与此相对,例如,如果使用相对于沿着绝缘层15的平面垂直地卷绕螺旋配线的电感器部件,则相对于电感器部件的更加轻薄化,即基板的厚度方向的轻薄化,线圈直径(磁性层)的面积缩小。由此,磁饱和特性恶化,不能够进行对电感器的充分的通电。
并且,如图2所示,电感器部件1具备覆盖膜50,该覆盖膜覆盖第一磁性层11或者第二磁性层12的表面,而使柱状配线31、32的端面露出。此处,上述“露出”不仅是电感器部件1向外侧露出也包括向其它部件露出。
若具体地描述,在第一磁性层11的上表面中,覆盖膜50覆盖除了外部端子41、42之外的区域。这样,与外部端子41、42连接的柱状配线31、32的端面从覆盖膜50露出。因此,能够可靠地获取相邻的外部端子41、42(柱状配线31、32)之间的绝缘。由此,能够确保电感器部件1的耐电压性、耐环境性。另外,由于能够根据覆盖膜50的形状,任意地设定形成于磁性层10的表面的外部端子41、42的形成区域,所以能够提高安装时的自由度,并且能够容易地形成外部端子41、42。
此外,在电感器部件1中,如图2所示,外部端子41、42的表面位于比第一磁性层11的表面靠Z方向的外侧。具体而言,外部端子41、42被嵌入覆盖膜50,外部端子41、42的表面不是与第一磁性层11的表面为同一平面。此时,能够独立地设定磁性层10的表面和外部端子41、42的表面的位置关系,能够提高外部端子41、42的厚度的自由度。根据该结构,能够调整电感器部件1中的外部端子41、42的表面的高度位置,例如,可以在将电感器部件1嵌入基板时,与其它嵌入部件的外部端子的高度位置一致。因而,通过使用电感器部件1,能够使基板的通孔形成时的激光的对焦工序合理化,能够提高基板的制造效率。
并且,在电感器部件1中,如图1所示,在从Z方向观察时,覆盖柱状配线31、32的端面的外部端子41、42的面积大于柱状配线31、32的面积。因此,安装时的接合面积变大,电感器部件1的安装可靠性提高。另外,对于安装于基板时基板配线和电感器部件1的接合位置,能够确保对准裕度,能够提高安装可靠性。此外,由于此时不管柱状配线31、32的体积,都能够提高安装可靠性,所以通过减小柱状配线31、32的从Z方向观察的剖面积,能够抑制第一磁性层11的体积的减少,并抑制电感器部件1的特性降低。
螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42优选是由铜或者铜化合物构成的导体。由此,能够提供廉价、能够减少直流电阻的电感器部件1。另外,通过以铜为主体,也能够实现螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42间的接合力、导电性的提高。
此外,也可以将柱状配线设置为从螺旋配线引出到电感器部件的下表面。此时,也可以在电感器部件的下表面设置与柱状配线连接的外部端子。
电感器部件1具有一条螺旋配线,但并不限于该结构,也可以具备卷绕在同一平面上的两个以上的螺旋配线。在电感器部件1中,由于外部端子41、42的形成自由度较高,所以在外部端子的数量较多的电感器部件中,其效果更显著。
螺旋配线是形成在平面上的曲线(二维曲线),可以是匝数超过一圈的曲线,但也可以是匝数小于一圈的曲线,或者,可以一部分具有直线。
(制造方法)
接下来,对电感器部件1的制造方法进行说明。
如图3A所示,准备基板61。基板61例如是由玻璃、铁氧体等陶瓷材料料、含有玻璃布的树脂等印刷配线基板材料等构成的平板状的基板。由于基板61的厚度不会给电感器部件的厚度带来影响,所以因加工上的翘曲等理由而使用适当地容易操作的厚度的基板即可。
如图3B所示,在基板61上形成不含有磁性体的绝缘层62。绝缘层62例如由不含有磁性体的聚酰亚胺系树脂等构成,在基板61的上表面(第一主面)上印刷上述聚酰亚胺系树脂,通过涂布等进行涂敷来形成。此外,绝缘层62例如也可以在基板61的上表面上通过蒸镀、溅射、CVD等干法工艺而形成为硅氧化膜等无机材料的薄膜。
如图3C所示,通过光刻对绝缘层62进行图案化,留下形成螺旋配线的区域。换句话说,留下沿着螺旋配线的部分而除去绝缘层62。在绝缘层62设置供基板61露出的开口部62a。如图3D所示,包括绝缘层62上,在基板61上通过溅射、化学镀等形成Cu的种子层63。
如图3E所示,在种子层63上粘附干膜抗蚀剂(DFR)64。如图3F所示,通过光刻对DFR64进行图案化,在形成螺旋配线的区域中形成贯通孔64a,从贯通孔64a使种子层63露出。
如图3G所示,通过电解电镀在贯通孔64a内的种子层63上形成金属膜65。如图3H所示,形成金属膜65后,再粘附DFR64。
如图3I所示,通过光刻对DFR64进行图案化,在形成柱状配线的区域中形成贯通孔64a,从贯通孔64a使金属膜65露出。如图3J所示,通过电解电镀在贯通孔64a内的金属膜65上再形成金属膜66。
如图3K所示,除去DFR64,如图3L所示,通过蚀刻除去种子层63中没有形成金属膜65的露出部分。由此,在第一主面上形成螺旋配线21,以便卷绕在绝缘层62的上表面(第一主面)上,另外,形成从螺旋配线21沿第一主面的法线方向延伸的柱状配线31、32。换句话说,在形成螺旋配线21后且形成磁性层前形成柱状配线31、32。
如图3M所示,将由磁性体材料构成的磁性片67压接到基板61的上表面侧(螺旋配线形成侧)。由此,在绝缘层15上形成磁性层10,以便与螺旋配线21的至少一部分(螺旋配线21的侧面、以及除了与螺旋配线21的上表面的柱状配线31、32接触的部分以外)接触。
如图3N所示,对磁性片67进行研磨,使柱状配线31、32(金属膜66)的上端露出。如图3O所示,在磁性片67的上表面(第一主面)上形成作为覆盖膜50的阻焊剂(SR)68。
如图3P所示,通过光刻对SR68进行图案化,在形成外部端子的区域中形成供柱状配线31、32(金属膜66)以及磁性层10(磁性片67)露出的贯通孔68a。
如图3Q所示,通过研磨除去基板61。如图3R所示,将由磁性体材料构成的磁性片67压接到基板61的除去侧并研磨为适当的厚度。
如图3S所示,通过化学镀形成从柱状配线31、32(金属膜66)生长到SR68的贯通孔68a内的Cu/Ni/Au的金属膜69。通过金属膜69形成与第一柱状配线31连接的第一外部端子41、和与第二柱状配线32连接的第二外部端子42。另外,在与外部端子41、42相反侧的下表面形成作为覆盖膜50的SR68。如图3T所示,进行单片化,根据需要进行滚磨,除去毛刺,制造电感器部件1。
根据上述电感器部件1的制造方法,在除去基板61时,螺旋配线21被绝缘层15保护,能够抑制Rdc的增加、量产时的Rdc的偏差。另外,磁性层10与螺旋配线21接触,由此绝缘层15占整个电感器部件1的比例减少,能够改善L和Rdc的折衷的关系。因此,能够制造适合小型低高度化的电感器部件1。
另外,由于绝缘层15留下沿着螺旋配线21的部分而被除去,所以绝缘层的比例进一步减少。
另外,由于形成从螺旋配线21延伸的柱状配线31、32,并将磁性层10形成为露出柱状配线31、32的上端,所以由于不存在通孔导体,所以能够实现电感器部件1的低高度化、Rdc的降低、以及连接可靠性的提高。
此外,上述的电感器部件1的制造方法只是一个例子,在各工序中使用的工法、材料可以适当地与其它公知的工法、材料置换。例如,在上述,绝缘层62、DFR64、SR68是在涂敷后进行图案化,但也可以通过涂布、打印、掩模蒸镀、剥离等直接在需要的部分形成绝缘层62。另外,基板61的除去、磁性片67的薄层化使用研磨,但也可以使用喷砂、激光等其它物理工序、氟酸处理等化学工序。
(实施例)
接下来,对电感器部件1的实施例进行说明。
螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42例如由Cu、Ag、Au等低电阻的金属构成。优选,通过使用利用SAP(Semi Additive Process;半加成法)所形成的镀铜,能够廉价地形成低电阻、且窄间距的螺旋配线21。此外,螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42也可以利用SAP以外的电镀工法、溅射法、蒸镀法、涂布法等形成。
在本实施例中,螺旋配线21、柱状配线31、32由基于SAP的镀铜形成,外部端子41、42由化学镀Cu形成。此外,也可以将螺旋配线21、柱状配线31、32、外部端子41、42全部利用相同的工法形成。
磁性层10(第一磁性层11、第二磁性层12、内磁路部13以及外磁路部14)例如由含有磁性材料的粉末的树脂构成,优选包含大致球形的金属磁性材料。因此,能够使磁性材料的磁路的填充性变得良好。由此,能够减小磁路,能够提供小型的电感器部件1。但是,磁性层可以是铁氧体等含有磁性材料的粉末的树脂,也可以是烧结铁氧体基板或磁性材料的生片而成的。
在本实施例中,构成磁性层10的树脂例如是由环氧类树脂、双马来酰亚胺、液晶聚合物、聚酰亚胺构成的有机绝缘材料。另外,磁性层10的磁性材料的粉末是平均粒径5μm以下的金属磁性体。金属磁性体例如是FeSiCr等FeSi系合金、FeCo系合金、NiFe等Fe系合金,或者它们的非晶合金。磁性材料的含有率优选相对于磁性层10整体为50vol%以上且85vol%以下。
如上述那样,通过使用平均粒径为5μm以下和粒径较小的磁性材料,能够抑制在金属磁性体中产生的涡流,即使是数十MHz这样的高频也能够获取损失较小的电感器部件1。
另外,通过使用Fe系的磁性材料,能够获取比铁氧体等大的磁饱和特性。
另外,通过将磁性材料的填充量设为50vol%以上能够提高导磁率,能够减少所希望的电感值的获取所需的螺旋配线的匝数,所以能够减少直流电阻和临近效应造成的高频下的损失。并且,在填充量为85vol%以下的情况下,有机绝缘树脂的体积相对于磁性材料足够大,能够确保磁性材料的流动性,所以填充性提高,能够提高有效导磁率、磁性材料本身的强度。
另一方面,由于在低频下使用时,不必关心涡流损失,所以可以增大金属磁性体的平均粒径,成为更高导磁率。例如优选为平均粒径为100~30μm的大粒和一些小粒(10μm以下)混合以填充大粒间的缝隙那样的磁性材料。通过这种操作,从而提高填充量,能够在1~10MHz这样的频率下实现高导磁率的磁性材料。但是,在1MHz以上的频率中,为了抑制涡流损失的影响,优选相对磁导率为70以下。
在本实施例中,覆盖膜50由感光性抗蚀剂或阻焊剂形成,其中,感光性抗蚀剂由聚酰亚胺、苯酚、环氧树脂等有机绝缘树脂构成。
另外,对外部端子41、42的表面实施的防锈处理是Ni、Au、Sn等的电镀。
绝缘层15由不含有磁性体,特别是不含磁性体的粉末的绝缘性树脂构成。因此,由于不含有例如具有5μm的粒径的磁性体,所以能够提高绝缘层15的主面15a、15b的平坦性以及绝缘性。因此,能够抑制螺旋配线21的形成精度、绝缘性、耐电压的降低。另外,由于没有利用绝缘层15覆盖螺旋配线21,所以若以相同的芯片尺寸考虑则磁性材料的体积增加,由此能够提高电感值。优选绝缘层15的厚度薄于螺旋配线21,优选绝缘层15的厚度为10μm以下。
在本实施例中,螺旋配线21的厚度为45μm,配线宽度为40μm,配线间空间为10μm。
此外,优选配线间空间为3μm以上且20μm以下。由于通过将配线间空间设为20μm以下能够增大配线宽度,所以能够降低直流电阻。通过将配线间空间设为3μm以上,从而充分地保持配线间的绝缘性。
另外,优选配线厚度为40μm以上且120μm以下。通过将配线厚度设为40μm以上能够充分地降低直流电阻。通过将配线厚度设为120μm以下,能够消除使配线方面变得非常大,并抑制工序偏差。
螺旋配线21的匝数在本实施方式中为2.5匝。优选匝数为5匝以下。如果匝数为5匝以下则对于从50MHz到150MHz这样的高频开关动作,能够减小临近效应的损失。另一方面,在1MHz这样的低频开关动作下使用时,优选为2.5匝以上。通过增多匝数,从而提高电感,能够减小电感器脉动电流。
在本实施方式中,将第一磁性层11的厚度设为117.5μm,将第二磁性层12的厚度设为67.5μm。第一磁性层11、第二磁性层12的厚度分别优选为10μm以上且200μm以下。若第一、第二磁性层11、12的厚度过薄则螺旋配线21有可能在磨削第一、第二磁性层11、12时因工序偏差而露出。另外,若第一、第二磁性层11、12的厚度相对于第一、第二磁性层11、12所包含的磁性材料的平均粒径较薄则颗粒脱落所造成的有效导磁率的降低较大。若将第一、第二磁性层11、12的厚度设为200μm以下则能够实现电感器部件的薄膜化。
另外,优选第一磁性层11的厚度厚于第二磁性层12的厚度。在电感器部件1中,关于从法线方向(Z方向)观察到的外部端子41、42的面积,第一磁性层11大于第二磁性层12。即,在电感器部件1中,第一磁性层11中的磁通与第二磁性层12中的磁通相比,容易被外部端子41、42遮挡。因此,通过增加第一磁性层11侧的厚度来隔开与外部端子41、42的距离,减少外部端子41、42的影响,能够降低电感对磁性层厚(芯片厚)的偏差的灵敏度,能够提供具有小偏差的电感的电感器部件。另外,一般,对于外部端子41、42的面积较大的第一磁性层11侧而言,安装/内置电感器部件1的基板侧的焊盘图案的面积也较大,另外,周围的电子部件的数量也容易变多。因此,通过增厚第一磁性层11的厚度以减少磁通泄漏,能够有效地减少焊盘图案所造成的涡流损失、对周围的电子部件的噪声入射等磁通泄漏所造成的负面影响。
包括防锈处理的外部端子41、42的厚度是化学镀铜厚5μm、镀Ni厚5μm、镀Au厚0.1μm。另外,覆盖膜50的厚度为5μm。对于这些厚度,从芯片厚度和安装可靠性的观点来看,可以适当地选择厚度、大小。
从以上可以看出,根据本实施例,能够提供芯片尺寸1210(1.2mm x 1.0mm)、厚度0.300mm的薄型电感器。
(第二实施方式)
图4是表示电感器部件的第二实施方式的剖视图。第二实施方式与第一实施方式绝缘层的配置不同。以下对该不同的结构进行说明。其它的结构是与第一实施方式相同的结构,标注与第一实施方式相同的附图标记,省略其说明。
如图4所示,在第二实施方式的电感器部件1A中,螺旋配线21是超过一圈的螺旋形状。在超过螺旋配线21的一圈且配线彼此并行的区域中,螺旋配线21的侧面被绝缘层15覆盖。换句话说,绝缘层15与第一实施方式同样地覆盖螺旋配线21的下表面、且在超过一圈的区域中存在于螺旋配线21的配线间。此外,存在于螺旋配线21的配线间的绝缘层15的厚度可以与螺旋配线21的配线厚度相同,或可以大于螺旋配线21的配线厚度,还可以小于螺旋配线21的配线厚度。
由此,在螺旋配线21的配线间的空间较窄的情况下,能够消除在螺旋配线21的配线间形成经由金属磁性体等磁性材料的电短路路径的可能性。因此,能够提高螺旋配线21的绝缘性以及耐电压性,能够提供可靠性高的电感器部件1A。
此外,在螺旋配线21的配线彼此不并行的区域中,例如在螺旋配线21的两端部、螺旋配线21的最外周的外侧侧面以及螺旋配线21的最内周的内侧侧面中,螺旋配线21的侧面可以被绝缘层15覆盖,也可以与磁性层10直接接触。
若对制造上述电感器部件1A的方法进行说明,则例如可以在第一实施方式的图3L的工序之后,在螺旋配线21的配线间设置绝缘层15。
(第三实施方式)
图5是表示电感器部件的第三实施方式的剖视图。第三实施方式与第一实施方式螺旋配线的层数不同。以下对该不同的结构进行说明。其它的结构是与第一实施方式相同的结构,标注与第一实施方式相同的符号,省略其说明。
如图5所示,第二实施方式的电感器部件1B与第一实施方式所涉及的电感器部件1同样地具备绝缘层15a、15b、形成在绝缘层15a、15b的第一主面15a上的螺旋配线21、22、以及与螺旋配线21、22的至少一部分接触的磁性层10。
另一方面,在电感器部件1B中,螺旋配线有多个第一螺旋配线21和第二螺旋配线22,还具备将第一螺旋配线21和第二螺旋配线22之间串联连接的导通孔导体。两层螺旋配线21、22在第一、第二外部端子41、42间串联电连接。
若具体地叙述,则第二螺旋配线22在第一螺旋配线21的Z方向(上方)上层叠。第一螺旋配线21在从上侧观察时从外周端21b朝向内周端21a沿逆时针方向卷绕成漩涡状。第二螺旋配线22在从上侧观察时从内周端22a朝向外周端22b沿逆时针方向卷绕成漩涡状。
第一螺旋配线21形成在第一绝缘层15A的第一主面15a上。第二螺旋配线22形成在第二绝缘层15B的第一主面15a上。第二绝缘层15B在第一绝缘层15A的Z方向(上方)上层叠。
第二螺旋配线22的外周端22b经由其外周端22b的上侧的第二柱状配线32与第二外部端子42连接。第二螺旋配线22的内周端经由其内周端的下侧的导通孔导体与第一螺旋配线21的内周端连接。导通孔导体在第一主面15a的法线方向上贯通第二绝缘层15B的内部。
第一螺旋配线21的外周端21b经由其外周端21b的上侧的导通孔导体25、端部配线26以及第一柱状配线31与第一外部端子41连接。导通孔导体25在第一主面15a的法线方向上贯通第二绝缘层15B的内部。端部配线26形成在与第二螺旋配线22同一平面的第二绝缘层15B上。
在上述电感器部件1B中,由于使第一螺旋配线21和第二螺旋配线22串联连接,所以能够通过增加匝数来提高电感值。另外,由于能够从第一、第二螺旋配线21、22的外周端引出第一、第二柱状配线31、32,所以能够增大第一、第二螺旋配线21、22的内径,能够提高电感值。
另外,由于第一螺旋配线21和第二螺旋配线22分别在法线方向上层叠,所以相对于匝数,能够减少从Z方向观察的电感器部件1B的面积,即安装面积,能够实现电感器部件1B的小型化。
此外,螺旋配线并不限于两层,也可以是多层。另外,由于上层侧的螺旋配线没有受到从下方的基板除去(蚀刻、研磨)等加工工序的影响,所以可以不形成在绝缘层上,而形成在磁性层上。具体而言,在图5的结构中,可以不存在绝缘层15B,而代替配置磁性层10。另外,也可以是如第二实施方式那样在第一螺旋配线21的配线彼此并行的区域中,第一螺旋配线21的侧面被绝缘层15(绝缘层15B)覆盖的结构。该情况下,第一螺旋配线21在内周侧的侧面与磁性层10接触。
若对制造上述电感器部件1B的方法进行说明,则准备基板,在基板上形成第一绝缘层15A,在第一绝缘层15A的第一主面15a上形成第一螺旋配线21,将磁性层10形成为与第一螺旋配线21的至少一部分,具体而言第一螺旋配线21的侧面接触。并且,对磁性层10进行研磨等,使第一螺旋配线21的上表面露出,在第一螺旋配线21上以及磁性层10上形成第二绝缘层15B,在第二绝缘层15B的第一主面15a上形成第二螺旋配线22,将磁性层10形成为与第二螺旋配线22的至少一部分接触。之后除去基板。
(第四实施方式)
图6是表示电感器部件的第四实施方式的透视立体图。图7是图6的X-X剖视图。第四实施方式与第一实施方式螺旋配线的结构不同。以下对该不同的结构进行说明。此外,在第四实施方式中,由于与第一实施方式相同的符号是与第一实施方式相同的结构,所以省略其说明。
如图6和图7所示,电感器部件1C与第一实施方式所涉及的电感器部件1同样地具备绝缘层15、形成在绝缘层15的第一主面15a上的螺旋配线21B~24B、以及与螺旋配线21B~24B的各个的至少一部分接触的磁性层10。
另一方面,在电感器部件1C中,第一螺旋配线21B、第二螺旋配线22B、第三螺旋配线23B以及第四螺旋配线24B在从Z方向观察时是半椭圆形的弧状。即,第一~第四螺旋配线21B~24B是卷绕约半周的曲线状的配线。另外,螺旋配线21B~24B在中间部分包含直线部。这样,在本公开中,“卷绕成平面状的螺旋配线”是形成为平面状的曲线(二维曲线),可以是匝数小于一圈的曲线,也可以一部分具有直线部。
第一、第四螺旋配线21B,24B与其两端位于外侧的第一柱状配线31以及第二柱状配线32连接,是从第一柱状配线31以及第二柱状配线32朝向电感器部件1C的中心侧描绘孤的曲线状。
第二、第三螺旋配线22B、23B与其两端位于内侧的第一柱状配线31以及第二柱状配线32连接,是从第一柱状配线31以及第二柱状配线32朝向电感器部件1C的边缘侧描绘孤的曲线状。
此处,在第一~第四螺旋配线21B~24B的各个中,将由螺旋配线21B~24B描绘的曲线和连结螺旋配线21B~24B的两端的直线围起的范围设为内径部分。此时,在从Z方向观察时,对于螺旋配线21B~24B,其内径部分彼此都没有重叠。
另一方面,第一、第二螺旋配线21B、22B相互接近。即,在第一螺旋配线21B中产生的磁通围绕接近的第二螺旋配线22B的周围,在第二螺旋配线22B中产生的磁通围绕接近的第一螺旋配线21B的周围。这在相互接近的第三、第四螺旋配线23B、24B中也是同样的。因此,第一螺旋配线21B和第二螺旋配线22B的磁耦合、第三螺旋配线23B和第四螺旋配线24B的磁耦合变强。
此外,在第一、第二螺旋配线21B、22B中,在从处于相同的侧的一端朝向处于其相反侧的另一端同时流动电流的情况下,彼此的磁通变强。这意味在将处于与第一螺旋配线21B和第二螺旋配线22B的相同的侧的各一端都设为脉冲信号的输入侧,将处于其相反侧的各另一端都设为脉冲信号的输出侧的情况下,第一螺旋配线21B和第二螺旋配线22B正耦合。另一方面,例如如果在第一螺旋配线21B和第二螺旋配线22B的一方的螺旋配线中,将一端侧设为输入、将另一端侧设为输出,在另一方的螺旋配线中将一端侧设为输出、将另一端侧设为输入,则能够成为第一螺旋配线21B和第二螺旋配线22B负耦合的状态。这对于第三、第四螺旋配线23B、24B也是同样的。
与第一、第三螺旋配线21B、23B的一端侧连接的第一柱状配线31、以及与第二、第四螺旋配线22B、24B的另一端侧连接的第二柱状配线32分别贯通第一磁性层11的内部,并在上表面中露出。在第一、第三螺旋配线21B、23B的另一端侧经由导通孔导体25连接的第二柱状配线32、以及在第二、第四螺旋配线22B、24B的一端侧经由导通孔导体25连接的第一柱状配线31分别贯通第二磁性层12的内部,并在下表面中露出。导通孔导体25贯通绝缘层15的内部。第一柱状配线31与第一外部端子41连接。第二柱状配线32与第二外部端子42连接。
根据该结构,例如通过将电感器部件1C嵌入基板,并且在第一磁性层11的上表面侧配置脉冲信号的输入线,在第二磁性层12的下表面侧配置脉冲信号的输出线,从而能够使第一、第二螺旋配线21B、22B的组、第三、第四螺旋配线23B、24B的组的各个组更容易地负耦合。
此外,在电感器部件1C中,配线从与螺旋配线21B~24B的柱状配线31、32的连接位置朝向芯片的外侧进一步延伸,但这是通过SAP形成铜配线之后,与进行追加铜电解电镀时的供电配线连接的配线。即使在通过该供电配线除去SAP的供电膜后,也能够容易地进行追加铜电解电镀,能够缩小配线间距离。另外,通过在SAP形成后进行追加铜电解电镀,从而能够缩小第一、第二螺旋配线21B、22B的配线间距离以及第三、第四螺旋配线23B、24B的配线间距离,能够获得较高的磁耦合。
此外,螺旋配线并不限于4个,也可以是1~3个,也可以是5个以上。另外,螺旋配线的两端部可以与在磁性层的相同的侧贯通磁性层的柱状配线连接,或可以在一个端部中,与在第一主面侧贯通磁性层的柱状配线、在第二主面侧贯通磁性层的柱状配线这两方连接。
若对制造上述电感器部件1C的方法进行说明,则准备基板,在基板上形成绝缘层15,在第一绝缘层15的第一主面15a上,在螺旋配线21B~24B以及螺旋配线21B~24B的一端上形成第一柱状配线31,将磁性层10形成为与螺旋配线21B~24B的各个的至少一部分接触。之后,除去基板。并且,从第二主面15b侧利用激光钻孔等对成为螺旋配线21B~24B的另一端的下方的第一绝缘层15进行开口,形成导通孔导体25、第二柱状配线32。而且,只要在第一绝缘层15的第二主面15b侧形成磁性层10,将磁性层10从上侧、下侧进行研磨,从而使第一柱状配线31、第二柱状配线32露出,形成覆盖膜50,并开口后,形成第一外部端子41、第二外部端子42即可。
此外,本公开并不限于上述的实施方式,能够在不脱离本公开的要旨的范围内设计变更。例如,可以各种组合第一至第四实施方式的每个实施方式的特征点。
磁性层可以在与螺旋配线的接触部分中仅与螺旋配线的侧面接触,或者,磁性层也可以在与螺旋配线的接触部分中仅与螺旋配线的上表面接触。即使在这些情况下,相对于螺旋配线的侧面以及上表面被绝缘层覆盖的结构,能够减少绝缘层的比例。

Claims (10)

1.一种电感器部件,具备:
绝缘层,不含有磁性体;
螺旋配线,形成在上述绝缘层的第一主面上,并卷绕在上述第一主面上;以及
磁性层,与上述螺旋配线的至少一部分接触,
上述螺旋配线仅为一层,
上述螺旋配线的匝数小于一圈,上述螺旋配线在中间部分包含直线部,
上述绝缘层是沿着上述螺旋配线的形状,并且是与上述螺旋配线的下表面对应的形状。
2.根据权利要求1所述的电感器部件,其中,
上述磁性层在与上述螺旋配线的接触部分从上述螺旋配线的侧面接触到上表面。
3.根据权利要求1或2所述的电感器部件,其中,
上述绝缘层的厚度薄于上述螺旋配线的厚度。
4.根据权利要求3所述的电感器部件,其中,
上述绝缘层的厚度为10μm以下。
5.根据权利要求1所述的电感器部件,其中,
还具备在上述第一主面的法线方向上贯通上述磁性层的内部的柱状配线、和形成在上述磁性层的外侧的外部端子,
上述螺旋配线和上述柱状配线直接接触,上述柱状配线和上述外部端子直接接触。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的电感器部件,其中,
上述螺旋配线的侧面全部与上述磁性层接触。
7.根据权利要求5所述的电感器部件,其中,
上述螺旋配线的上表面除了与上述柱状配线接触的部分以外全部与上述磁性层接触。
8.一种电感器部件的制造方法,具备:
准备基板的工序;
在上述基板上形成不含有磁性体的绝缘层的工序;
在第一主面上形成螺旋配线,以使上述螺旋配线卷绕在上述绝缘层的上述第一主面上的工序,其中,上述螺旋配线仅为1层,并且匝数小于一圈,上述螺旋配线包含直线部;
在上述绝缘层上形成磁性层以使上述磁性层与上述螺旋配线的至少一部分接触的工序;
除去上述基板的工序,
上述绝缘层是沿着上述螺旋配线的形状,并且是与上述螺旋配线的下表面对应的形状。
9.根据权利要求8所述的电感器部件的制造方法,其中,
上述绝缘层留下沿着上述螺旋配线的部分而被除去。
10.根据权利要求8或9所述的电感器部件的制造方法,其中,
在形成上述螺旋配线后形成上述磁性层前,形成从上述螺旋配线沿上述第一主面的法线方向延伸的柱状配线,并将上述磁性层形成为上述柱状配线的上端露出。
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