JP2004193469A - Coil component and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器等に用いるコイル部品及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来のコイル部品について図面を参照しながら説明する。
【0003】
図7(a)〜(d)は従来のコイル部品の製造工程を示す工程図である。
【0004】
図7(a)〜(d)において、従来のコイル部品は、セラミック素体21と、このセラミック素体21上に空隙部22を有する絶縁層23を形成し、この空隙部22に配置されるようにセラミック素体21上に導体層24を形成している。この絶縁層23は一般的に用いるフォトレジスト法によりセラミック素体21上に形成している。
【0005】
また、空隙部22は螺旋状としており、この空隙部22に導体層24を配置して導体層24を螺旋状導体からなるコイル部25としている。さらに、コイル部25は電極部26と電気的接続し、外装部27で被覆している。
【0006】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−141235号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、フォトレジスト法によって、絶縁層23をセラミック素体21上に形成するので、一般的には、絶縁層23の厚さを厚くすることができない。すなわち、空隙部22に配置する導体層24もこの絶縁層23と同程度の厚さしか形成することができず、導体層24から形成される螺旋状導体からなるコイル部25の厚さも厚くできない。よって、螺旋状導体からなるコイル部25の電気抵抗が高い、あるいは大電流を通電すると、短絡や抵抗損失が生じる等信頼性が低下するという問題点を有していた。
【0009】
本発明は上記問題点を解決し、コイル部の電気抵抗が低く、また、大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上したコイル部品及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
【0011】
本発明の請求項1記載の発明は、特に、絶縁素体の上部に螺旋状の空隙部を形成する空隙部形成工程と、前記空隙部に少なくとも導体層を形成する導体層形成工程と、前記導体層に螺旋状導体からなるコイル部を形成するコイル部形成工程とを備えた構成である。
【0012】
上記構成により、アスペクト比の高い、断面積の大きなコイルを作製することができ、コイル部の電気抵抗が低く、また、大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上することができる。
【0013】
本発明の請求項2記載の発明は、特に、絶縁素体は絶縁芯部に絶縁層を被覆して形成し、前記絶縁素体の上部に相当する部分を前記絶縁層とした構成である。
【0014】
上記構成により、絶縁素体の上部に螺旋状の空隙部を形成する際、絶縁素体の上部に相当する部分には、絶縁芯部に被覆して形成した絶縁層を設けているので、空隙部の形成時に生じやすい絶縁素体への歪みや撓み等を、絶縁層によって吸収させることができ、絶縁芯部への影響を抑制して、絶縁素体の歪みや撓み等に起因した特性劣化を防止することができる。
【0015】
本発明の請求項3記載の発明は、特に、空隙部形成工程では、螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体の上面に重ねるとともに上部に向かって押圧して、螺旋状の空隙部を形成する工程とした構成である。
【0016】
上記構成により、レーザ加工、機械加工やフォトリソ加工等に比べ、螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体の上面に重ねるとともに上部に向かって押圧するだけで、螺旋状の空隙部を形成できるので、形成が簡単で容易である。
【0017】
本発明の請求項4記載の発明は、特に、空隙部形成工程後、絶縁素体を焼成する焼成工程を設けた構成である。
【0018】
上記構成により、特に、低周波数領域で磁気特性の高いフェライト材料等を使用することができ、インダクタンス値の高いコイル部品を得ることができる。
【0019】
本発明の請求項5記載の発明は、特に、導体層形成工程は、絶縁素体の上部に形成した空隙部及び絶縁素体の上面に導体層を形成する工程とし、コイル部形成工程は、前記絶縁素体の上面に形成した前記導体層を前記絶縁素体の上面まで研磨し、前記導体層に螺旋状導体からなるコイル部を形成する工程とした構成である。
【0020】
上記構成により、絶縁素体の上面に形成した導体層を絶縁素体の上面まで研磨して形成するので、寸法精度が良く、平坦精度の良いコイル部を安価で簡単に形成することができる。
【0021】
本発明の請求項6記載の発明は、特に、導体層形成工程は、メッキ工法により、導体層を形成する工程とした構成である。
【0022】
上記構成により、電気的に導通しない絶縁素体に対しても、スパッタ法や蒸着法よりも容易に厚みの厚い導体層を形成することができる。
【0023】
本発明の請求項7記載の発明は、特に、コイル部形成工程後、コイル部を形成した絶縁素体上に、新たな絶縁素体を積層する積層工程と、新たな前記絶縁素体に、空隙部形成工程を施すとともに、新たな前記絶縁素体を貫通するスルーホールを形成する工程と、空隙部及びスルーホールを形成した新たな絶縁素体に導体層形成工程及びコイル部形成工程を施すとともに、前記スルーホールに導体層を形成する工程とを設け、前記スルーホールに形成した前記導体層を介して、上下に積層した前記絶縁素体のコイル部を電気的に導通させた構成である。
【0024】
上記構成により、多層にコイル部を形成することができ、インダクタ値を高くすることができる。
【0025】
本発明の請求項8記載の発明は、特に、導体層形成工程前に、絶縁素体を貫通するスルーホールを形成する工程を設けるとともに、導体層形成工程において、前記スルーホールに導体層を形成する工程を設け、コイル部を形成した絶縁素体を上下に積層するとともに、前記スルーホールに形成した前記導体層を介して、上下に積層した前記絶縁素体のコイル部を電気的に導通させた構成である。
【0026】
上記構成により、多層にコイル部を形成することができ、インダクタ値を高くすることができる。
【0027】
本発明の請求項9記載の発明は、特に、絶縁素体は、有機物材料または無機物材料からなる構成である。
【0028】
上記構成により、有機物材料を用いれば高周波特性を改善でき、無機物材料を用いれば低周波特性を改善できる。
【0029】
本発明の請求項10記載の発明は、特に、絶縁芯部は、有機物材料または無機物材料からなる構成である。
【0030】
上記構成により、有機物材料を用いれば高周波特性を改善でき、無機物材料を用いれば低周波特性を改善できる。
【0031】
本発明の請求項11記載の発明は、特に、絶縁層は、有機物材料または無機物材料からなる構成である。
【0032】
上記構成により、有機物材料を用いれば高周波特性を改善でき、無機物材料を用いれば低周波特性を改善できる。
【0033】
本発明の請求項12記載の発明は、特に、螺旋状の凹凸部を有する型は、金属材料または有機材料からなる構成である。
【0034】
上記構成により、金属材料を用いれば、絶縁素体が無機物材料であっても、耐磨耗性を向上できるとともに熱膨張を抑制して寸法精度を向上でき、有機材料を用いれば、離型性を向上することができる。
【0035】
特に、金属材料の表面に有機材料を被覆したものにおいては、上記の両方の特性を兼ね備えることができる。
【0036】
本発明の請求項13記載の発明は、特に、空隙部は螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体の上面に重ねるとともに上部に向かって押圧して形成し、コイル部は螺旋状の前記空隙部に少なくとも導体層をメッキして形成した構成である。
【0037】
上記構成により、アスペクト比の高い、断面積の大きなコイルを作製することができ、コイル部の電気抵抗が低く、また、大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上することができる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【0039】
図1は本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造工程を示す工程図、図2は同コイル部品の斜視図、図3は同コイル部品の断面図である。
【0040】
図1〜図3において、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法は、次の通りである。
【0041】
第1に、絶縁芯部1に絶縁層3を被覆して絶縁素体2を形成する(絶縁素体形成工程)(図1(a))。
【0042】
第2に、螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体2の上面に重ねるとともに絶縁素体2の上部(絶縁層3に相当する部分)に向かって押圧して、この絶縁素体2の上部に螺旋状の空隙部4を形成する(空隙部形成工程)(図1(b))。
【0043】
第3に、この絶縁素体2の上部に形成した空隙部4及び絶縁素体2の上面には、無電解メッキを施した後、電解メッキを施して導体層5を形成する(導体層形成工程)(図1(c))。
【0044】
第4に、絶縁素体2の上面に形成した導体層5を絶縁素体2の上面まで研磨し、この研磨によって、導体層5に螺旋状導体からなるコイル部6を形成する(コイル部形成工程)(図1(d))。
【0045】
第5に、このコイル部6を形成した絶縁素体2の上面に、絶縁素体形成工程(図1(a))、空隙部形成工程(図1(b))を繰り返し施し、かつ上層の絶縁素体2の空隙部4の内周端と下層の絶縁素体2の空隙部4に形成したコイル部6の内周端とを導通するためのスルーホール7を絶縁素体2に形成する(スルーホール形成工程)(図1(e))。
【0046】
第6に、上層の絶縁素体2に、再度、導体層形成工程(図1(c))及びコイル部形成工程(図1(d))を施すとともに、スルーホール7に導体層5を形成して、このスルーホール7に形成した導体層5を介して、上下に積層した絶縁素体2のコイル部6を電気的に導通する(スルーホール導通工程)(図1(f))。
【0047】
第7に、コイル部6を形成した上層の絶縁素体2の上面に、再度、絶縁素体形成工程(図1(a))を施し、コイル部6を複数積層したコイル部品を完成する(完成工程)(図1(g))。
【0048】
これによって、絶縁芯部1を絶縁層3で被覆した絶縁素体2と、この絶縁素体2の上部(絶縁層3に相当する部分)に形成した螺旋状の空隙部4と、この螺旋状の空隙部4に形成した螺旋状導体からなるコイル部6とを備え、空隙部4は螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体2の上面に重ねるとともに絶縁素体2の上部に向かって押圧して形成し、コイル部6は螺旋状の空隙部4に導体層5をメッキして形成したコイル部品を製造することができる。
【0049】
上記構成によって、アスペクト比の高い、断面積の大きなコイルを作製することができ、コイル部6の電気抵抗が低く、また、大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上することができる。
【0050】
また、絶縁素体2の上部に螺旋状の空隙部4を形成する際、絶縁素体2の上部に相当する部分には、絶縁芯部1に被覆して形成した絶縁層3を設けているので、空隙部4の形成時に生じやすい絶縁素体2への歪みや撓み等を、絶縁層3によって吸収させることができ、絶縁芯部1への影響を抑制して、絶縁素体2の歪みや撓み等に起因した特性劣化を防止することができる。
【0051】
特に、レーザ加工、機械加工やフォトリソ加工等に比べ、螺旋状の凹凸部を有する型を絶縁素体2の上面に重ねるとともに上部に向かって押圧するだけで、螺旋状の空隙部4を形成できるので、形成が簡単で容易である。
【0052】
さらに、絶縁素体2の上面に形成した導体層5を絶縁素体2の上面まで研磨して形成するので、寸法精度が良く、平坦精度の良いコイル部6を安価で簡単に形成することができるとともに、無電解メッキ工法により、導体層5を形成するので、電気的に導通しない絶縁素体2に対しても、スパッタ法や蒸着法よりも容易に厚みの厚い導体層5を形成することができる。
【0053】
そして、このようなコイル部6を形成した絶縁素体2を積層することも容易である。
【0054】
材料については、絶縁素体2、絶縁芯部1、絶縁層3として有機物材料を用いれば高周波特性を改善でき、無機物材料を用いれば低周波特性を改善できる。
【0055】
螺旋状の凹凸部を有する型として金属材料を用いれば、絶縁素体2が無機物材料であっても、耐磨耗性を向上できるとともに熱膨張を抑制して寸法精度を向上でき、有機材料を用いれば、離型性を向上することができる。
【0056】
特に、金属材料の表面に有機材料を被覆したものにおいては、上記の両方の特性を兼ね備えることができる。
【0057】
このように本発明の実施の形態によれば、アスペクト比の高い、断面積の大きなコイルを作製することができ、コイル部6の電気抵抗が低く、また大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上することができる。
【0058】
また、図4〜図6に示すように、コイル部6を形成した絶縁素体2を積層する場合は、一方の絶縁素体2に対しては、絶縁素体形成工程(図4(a))、空隙部形成工程(図4(b))、導体層形成工程(図4(c))、コイル部形成工程(図4(d))と、図1と同様な製造工程を途中まで施す。
【0059】
他方の絶縁素体2に対しては、まず、絶縁素体形成工程(図5(a))、空隙部形成工程(図5(b))を施す。次に、絶縁素体2を貫通するようにスルーホール7を形成する(スルーホール形成工程)(図5(c))。そして、空隙部4、絶縁素体2の上面、スルーホール7に無電解メッキを施した後、電解メッキを施して導体層5を形成する(導体層形成工程)(図5(d))。最後に、絶縁素体2の上面に形成した導体層5を絶縁素体2の上面まで研磨し、この研磨によって、導体層5に螺旋状導体からなるコイル部6を形成する(コイル部形成工程)(図5(e))。
【0060】
そして、コイル部6を形成した一方の絶縁素体2の上に、コイル部6を形成した他方の絶縁素体2を積層するとともに、他方の絶縁素体2のスルーホール7に形成した導体層5を介して、上下に積層した一方と他方の絶縁素体2のコイル部6を電気的に導通させる(スルーホール導通工程)(図6(a))。この際、一方と他方の絶縁素体2は、互いに貼り合わせることによって、容易に積層することができる。
【0061】
最後に、コイル部6を形成した上層の絶縁素体2の上面に、絶縁素体形成工程を施し、コイル部6を複数積層したコイル部品を完成する(完成工程)(図6(b))。
【0062】
なお、未焼成の絶縁素体2を用いてもよく、この場合、空隙部形成工程後、絶縁素体2を焼成する焼成工程を設ければ、特に、低周波数領域で磁気特性の高いフェライト材料等を使用することができ、インダクタンス値の高いコイル部品を得ることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コイル部の電気抵抗が低く、また、大電流を通電しても短絡や抵抗損失等が生じず、信頼性を向上したコイル部品及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造工程を示す工程図
【図2】同コイル部品の斜視図
【図3】同コイル部品の断面図
【図4】他の実施の形態におけるコイル部品の製造工程の一部を示す工程図
【図5】同コイル部品の製造工程の一部を示す工程図
【図6】同コイル部品の製造工程の一部を示す工程図
【図7】従来のコイル部品の製造工程を示す工程図
【符号の説明】
1 絶縁芯部
2 絶縁素体
3 絶縁層
4 空隙部
5 導体層
6 コイル部
7 スルーホール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coil component used for various electronic devices and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional coil component will be described with reference to the drawings.
[0003]
7A to 7D are process diagrams showing a conventional coil component manufacturing process.
[0004]
7A to 7D, a conventional coil component is formed by forming a
[0005]
The
[0006]
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-141235
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional configuration, since the insulating
[0009]
The present invention solves the above problems, and provides a coil component with improved reliability, in which the electric resistance of the coil portion is low, short-circuit and resistance loss do not occur even when a large current is applied, and a method of manufacturing the same. It is aimed at.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0011]
In particular, the invention according to claim 1 of the present invention includes a step of forming a helical gap above the insulating body, a step of forming a conductor layer at least in the gap, and a step of forming a conductor layer. And a coil part forming step of forming a coil part made of a spiral conductor on the conductor layer.
[0012]
With the above configuration, a coil having a high aspect ratio and a large cross-sectional area can be manufactured, the electric resistance of the coil portion is low, and short-circuiting and resistance loss do not occur even when a large current is applied, thereby improving reliability. Can be improved.
[0013]
The invention according to
[0014]
According to the above configuration, when forming a spiral void in the upper part of the insulating body, a portion corresponding to the upper part of the insulating body is provided with an insulating layer formed by covering the insulating core. The insulating layer can absorb the distortion or bending of the insulator that is likely to occur during the formation of the portion, and suppresses the influence on the insulating core, thereby deteriorating the characteristics due to the distortion or bending of the insulator. Can be prevented.
[0015]
In the invention according to claim 3 of the present invention, in particular, in the gap forming step, a mold having a spiral uneven portion is superimposed on the upper surface of the insulating body and pressed upward to form the spiral gap. This is a configuration in which a forming process is performed.
[0016]
With the above-described configuration, a spiral gap can be formed by simply stacking a mold having a spiral uneven portion on the upper surface of the insulating body and pressing the mold upward, as compared with laser processing, mechanical processing, photolithography, or the like. Therefore, the formation is simple and easy.
[0017]
The invention according to
[0018]
With the above configuration, a ferrite material or the like having high magnetic characteristics in a low frequency region can be used, and a coil component having a high inductance value can be obtained.
[0019]
In the invention according to
[0020]
According to the above configuration, since the conductor layer formed on the upper surface of the insulator is polished to the upper surface of the insulator, the coil portion having good dimensional accuracy and high flatness accuracy can be easily formed at low cost.
[0021]
The invention according to
[0022]
With the above structure, a thick conductor layer can be easily formed even on an insulating body that is not electrically conductive, as compared with a sputtering method or a vapor deposition method.
[0023]
In particular, the invention according to
[0024]
According to the above configuration, the coil portion can be formed in multiple layers, and the inductor value can be increased.
[0025]
The invention according to claim 8 of the present invention provides, in particular, a step of forming a through-hole penetrating the insulator before forming the conductor layer, and forming a conductor layer in the through-hole in the conductor layer forming step. And a step of stacking the insulating element formed with the coil part vertically, and electrically connecting the coil part of the insulating element stacked vertically through the conductor layer formed in the through hole. Configuration.
[0026]
According to the above configuration, the coil portion can be formed in multiple layers, and the inductor value can be increased.
[0027]
The invention according to
[0028]
With the above configuration, high frequency characteristics can be improved by using an organic material, and low frequency characteristics can be improved by using an inorganic material.
[0029]
The invention according to claim 10 of the present invention is particularly configured such that the insulating core portion is made of an organic material or an inorganic material.
[0030]
With the above configuration, high frequency characteristics can be improved by using an organic material, and low frequency characteristics can be improved by using an inorganic material.
[0031]
The invention according to claim 11 of the present invention is particularly configured such that the insulating layer is made of an organic material or an inorganic material.
[0032]
With the above configuration, high frequency characteristics can be improved by using an organic material, and low frequency characteristics can be improved by using an inorganic material.
[0033]
In the invention according to claim 12 of the present invention, in particular, the mold having the helical unevenness is formed of a metal material or an organic material.
[0034]
According to the above configuration, when a metal material is used, even if the insulating body is an inorganic material, it is possible to improve abrasion resistance and suppress thermal expansion, thereby improving dimensional accuracy. Can be improved.
[0035]
In particular, in the case where the surface of a metal material is coated with an organic material, both of the above characteristics can be provided.
[0036]
In the invention according to claim 13 of the present invention, in particular, the void portion is formed by stacking a mold having a spiral uneven portion on the upper surface of the insulating body and pressing the mold upward, and the coil portion is formed in a spiral shape. This is a configuration in which at least the conductor layer is formed by plating the gap.
[0037]
With the above configuration, a coil having a high aspect ratio and a large cross-sectional area can be manufactured, the electric resistance of the coil portion is low, and short-circuiting and resistance loss do not occur even when a large current is applied, thereby improving reliability. Can be improved.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a coil component according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of a coil component in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the coil component, and FIG. 3 is a sectional view of the coil component.
[0040]
1 to 3, a method for manufacturing a coil component according to an embodiment of the present invention is as follows.
[0041]
First, the insulating
[0042]
Second, a mold having a helical uneven portion is overlapped on the upper surface of the insulating
[0043]
Third, the
[0044]
Fourth, the
[0045]
Fifth, an insulating element forming step (FIG. 1A) and a void forming step (FIG. 1B) are repeatedly performed on the upper surface of the insulating
[0046]
Sixth, the conductor layer forming step (FIG. 1 (c)) and the coil part forming step (FIG. 1 (d)) are performed again on the upper insulating
[0047]
Seventh, the upper surface of the upper insulating
[0048]
As a result, the insulating
[0049]
According to the above configuration, a coil having a high aspect ratio and a large cross-sectional area can be manufactured, the electric resistance of the
[0050]
Further, when forming the spiral
[0051]
In particular, as compared with laser processing, mechanical processing, photolithographic processing, or the like, the
[0052]
Furthermore, since the
[0053]
Then, it is easy to stack the insulating
[0054]
As for the materials, high frequency characteristics can be improved by using an organic material for the insulating
[0055]
If a metal material is used as a mold having a spiral uneven portion, even if the insulating
[0056]
In particular, in the case where the surface of a metal material is coated with an organic material, both of the above characteristics can be provided.
[0057]
As described above, according to the embodiment of the present invention, a coil having a high aspect ratio and a large cross-sectional area can be manufactured, and the electric resistance of the
[0058]
In addition, as shown in FIGS. 4 to 6, in a case where the
[0059]
First, an insulating element forming step (FIG. 5A) and a void forming step (FIG. 5B) are performed on the other insulating
[0060]
Then, the other insulating
[0061]
Finally, an upper surface of the upper insulating
[0062]
In addition, an unfired
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a coil component having improved reliability, in which the electric resistance of the coil portion is low, short-circuit and resistance loss do not occur even when a large current is applied, and a method of manufacturing the same. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of a coil component according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the coil component. FIG. 3 is a cross-sectional view of the coil component. FIG. 5 is a process diagram showing a part of the manufacturing process of the coil component in FIG. 5 FIG. 5 is a process diagram showing a part of the manufacturing process of the coil component FIG. 6 is a process diagram showing a part of the manufacturing process of the coil component Process diagram showing the process of manufacturing a conventional coil component.
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2002
- 2002-12-13 JP JP2002362036A patent/JP2004193469A/en active Pending
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