JP2005110237A - Ｌｒ複合部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 抵抗値調整を高精度に行え、抵抗値のばらつきのないＬＲ複合部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 絶縁基板１の上面に抵抗体からなる被膜２０による凸型形状のクロス電極３を形成し、さらに、そのクロス電極３上の所定位置に、導電材料によって一対の電極３ａ，３ｂを形成する。これら一対の電極３ａ，３ｂ間における抵抗値の測定値が、当該ＬＲ複合部品の抵抗２の抵抗値であるとともに、その抵抗２が絶縁基板１上の最下層に位置するため、抵抗２に損傷を与えることなくレーザーによる抵抗値調整を高精度に行える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、携帯電話機等の移動通信機器、小型電子機器等に使用するＬＲ複合部品およびその製造方法に関するものである。

近年における電子機器の小型、軽量化に伴い、それに使用される電子部品にも小型化の要請が強まっている。このような電子機器の回路基板には、多数の部品を高密度に実装するため、抵抗素子とインダクタンス素子を１つのチップに内蔵して小型化した、フィルタ等として機能するＬＲ複合部品が従来より使用されている。

例えば、特許文献１には、小型低背でチップ外形寸法のばらつきが小さく、高密度実装に適したチップ型のＬＲフィルタが開示されている。また、特許文献２には、インダクタンス値を大きくでき、かつ、小型化が可能なＬＲ複合部品が開示されている。

特開平８−１７６３７号公報 特開２００３−５９７２５号公報

上記従来の部品は、いずれもコイル（インダクタンス素子）と抵抗（抵抗素子）が直列回路となるように構成したＬＲ複合部品であるが、抵抗体の部分は、チップの最上層に形成されている。そのため、抵抗体の形状精度（膜厚やパターン形状等）を一定のレベルに保って、その抵抗値を定めるようにしているが、この方法では、抵抗値のばらつきを小さくするには限界がある。

また、抵抗体をレーザーカットして、その抵抗値を調整（トリミング）する場合、抵抗体部分が最上層にあるため、抵抗層の下層に形成された絶縁層が損傷を受け、その絶縁層の下に形成されているコイルパターンと短絡（ショート）してしまう可能性がある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、抵抗値の調整が容易で、かつ、その調整を精度良く行えるＬＲ複合部品およびその製造方法を提供することである。

かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明は、抵抗素子とインダクタンス素子を異なる層に配したＬＲ複合部品であって、上記抵抗素子が絶縁性基板上に形成され、上記インダクタンス素子を構成するコイルパターンが、絶縁層を介して上記抵抗素子の上層に配されていることを特徴とする。

例えば、上記抵抗素子上に一対の電極を形成したことを特徴とする。

例えば、上記一対の電極の一方が、上記コイルパターンの一端部に接続され、上記一対の電極の他方が当該ＬＲ複合部品の上面電極となることを特徴とする。

また、例えば、上記コイルパターンの上層に保護膜が形成され、上記保護膜上の端部に当該ＬＲ複合部品における上記抵抗素子とインダクタンス素子の配置を認識可能とするマークが形成されていることを特徴とする。

例えば、上記絶縁性基板の表面に上記抵抗素子を構成するＮｉＣｒ系材料からなる被膜を形成し、その被膜の上に上記電極を構成するＣｕ系の被膜を形成することを特徴とする。また、例えば、上記抵抗素子は、上記コイルパターンの中心部分を横切らない位置に配されていることを特徴とする。

上述した課題を解決する他の手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明に係るＬＲ複合部品の製造方法は、絶縁性基板の表面上に抵抗体を形成するステップと、上記抵抗体上に一対の電極を形成するステップと、上記一対の電極間において上記抵抗体の抵抗値測定および抵抗値調整を行うステップと、上記抵抗体の上層に絶縁層を介してコイルパターンを形成するステップと、上記コイルパターンの上層に保護膜を形成するステップとを備えることを特徴とする。

例えば、さらに、上記保護膜上の端部にＬＲ複合部品における抵抗とコイルパターンの配置を認識可能とするマークを形成するステップを備えることを特徴とする。

本発明によれば、抵抗値の調整を高精度に行え、ばらつきのないＬＲ複合部品およびその製造方法を提供可能となる。

また、本発明によれば、ＬＲ複合部品における抵抗値の調整を容易、かつ確実に行うことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品の電極および抵抗体構造の一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示す構造に対して、さらに絶縁層４、コイルパターン７、保護コート膜１０、マーク１５より構成されるＬＲ複合部品を、矢視Ａ−Ａ’で切断したときの断面構造を示す図である。

図３は、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品の製造工程を示すフローチャートである。また、図４、および図５は、図３に示す各製造工程に対応するＬＲ複合部品の外観斜視図である。

最初に、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品の製造工程について詳細に説明する。図３に示すＬＲ複合部品の製造工程のうち、最初のステップＳ１１において、図４（ａ）に示す絶縁基板（アルミナ基板）１の上面に、例えば、スパッタリング法等の薄膜形成法を用いて、図４（ｂ）に示すように、ＮｉＣｒ等の抵抗材料からなる被膜（抵抗体被膜）２０を形成する。この被膜２０は、後述するようにパターニングされて、ＬＲ複合部品を構成する抵抗２となる。なお、ステップＳ１１の前工程において、絶縁基板１の裏面側には裏面電極（図２において、符号５５，５６で示す）が形成される。裏面電極５５，５６は、Ａｇ系、Ａｇ−Ｐｄ系の電極材料をスクリーン印刷等の方法を用いて印刷し、焼成することにより形成される。また、ここでの説明に用いる図面は、単体のチップ部品の状態のものを示しているが、実際には、多数個取りが可能な大判基板を用いて製造される。

さらに、ステップＳ１２で、図４（ｃ）に示すように、ＮｉＣｒ等の被膜２０の上に、銅（Ｃｕ）等の導電材料からなる被膜（導電体被膜）３０を、例えば、スパッタリング法等の薄膜形成法を用いて形成する。なお、この被膜３０は、後にパターニングされて、電極３ａ，３ｂ，３ｃとなる。

上述した抵抗材料からなる被膜２０や、導電材料からなる被膜３０を形成するための方法としては、上記のスパッタリング法に限らず、例えば、蒸着等による薄膜形成法を用いてもよいし、スクリーン印刷等の厚膜形成法を用いてもよい。また、抵抗材料として、窒化タンタル、カーボン等を用いてもよい。なお、後述するように被膜２０は、パターニングされて抵抗２を構成するが、かかる被膜２０はこれ以外に、Ｃｕ材料を用いた被膜３０を絶縁基板１に定着しやすくするという目的をも有している。すなわち、絶縁基板１として用いたアルミナと、Ｃｕ系の材料は密着性が悪いため、絶縁基板とＣｕ系材料が剥がれて製品不良の原因となるおそれがある。そこで、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品では、絶縁基板１の表面にＮｉＣｒ系材料からなる被膜２０を形成し、これに対してＣｕ系の薄膜を形成することで、そのような問題を解消している。

絶縁基板１は、上述したアルミナ基板以外にも、その材料として、例えば、ガラス、ガラスセラミックス、フェライト、ケイ素（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等を使用することができる。

ステップＳ１３において、ステップＳ１１で形成した、抵抗材料からなる被膜２０、および、ステップＳ１２で形成した、導電材料からなる被膜３０をパターニングする。すなわち、最初に、図４（ｄ）に示すように被膜３０をパターニングして、チップ（ＬＲ複合部品）の両端部分に一対の電極３ｂ，３ｃを形成するとともに、これらの電極３ｂ，３ｃ間に、独立した電極３ａを形成する。

次に、図４（ｅ）に示すように、抵抗材料からなる被膜２０をパターニングして、電極３ａ，３ｂが抵抗材料によって導通するように、凸型形状（図１に示すクロス電極３の形状をいう）に成形する。つまり、電極３ａ，３ｂ間の抵抗材料の被膜が、図１、図４（ｅ）等に示す抵抗２となる。また、電極３ａ，３ｃ間の抵抗材料、および、電極３ｂ，３ｂ間の抵抗材料は、除去される。

上述した、抵抗材料からなる被膜２０、および、導電材料からなる被膜３０それぞれのパターニングは、フォトリソグラフィ法を用いて行う。このフォトリソグラフィ法を用いた具体的な工程としては、以下のものがある。すなわち、導電材料からなる被膜３０の上にフォトレジスト膜を形成し、その上面に、電極３ａ，３ｂ，３ｃと同一のパターンが形成されたガラスマスクを被せ、紫外線等を照射してフォトレジスト膜の所定部分（電極パターンに対応した部分）を硬化させる。その後、硬化した部分を残してフォトレジスト膜を除去し、露出部分の銅被膜をエッチングにより除去することで、図１に示す電極のパターンが形成される。

このように電極のパターニングを行った後、抵抗材料をパターニングするために、再度、フォトレジスト膜を形成する。そして、その上面に、図１に示すクロス電極３となる凸型形状、および他端の電極３ｃに対応した形状と同一のパターンが形成されたガラスマスクを被せ、紫外線等を照射してフォトレジスト膜の所定部分を硬化させる。その後、硬化した部分を残してフォトレジスト膜を除去し、露出部分の抵抗被膜をエッチングにより除去する。その結果、図１、図４（ｅ）に示すパターンが形成される。

上記の工程を経ることで、図１に示すように、電極３ａ，３ｂ，３ｃ、および、電極３ａ，３ｂ間に抵抗２が形成される。また、フォトレジスト膜については、上記のようにネガレジストを用いる他、ポジレジストを用いてもよい。なお、以上のようにパターニングを行って、電極３ａ，３ｂ，３ｃ、および抵抗２を形成した後、約３８０℃で熱処理される。

なお、ステップＳ１３の後の工程において、ＬＲ複合部品の抵抗２の抵抗値を電極３ａ，３ｂ間で測定して、その値をもとに、電極３ａ，３ｂ間に位置する抵抗２に対してレーザー等により切れ込みを入れることによって、抵抗２の抵抗値のトリミング（調整）を行う。図１等に示すトリミング痕４０は、ＬＲ複合部品の抵抗２の抵抗値調整を行った痕跡の一例である。

ステップＳ１４では、上記のクロス電極３の上に絶縁層４を形成する。絶縁層４は、ポリイミド樹脂等の有機絶縁材料やガラスペースト等を用いて、スピンナーを用いたり、スクリーン印刷により形成する他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等の無機絶縁材料を用いてスパッタリング等の方法で形成することもできる。本実施の形態例では、まず、感光性ポリイミド樹脂材料を用いてクロス電極３上側の絶縁基板１の全面に、スピンナーを用いたスピンコートにより絶縁層を形成する。次に、乾燥工程、所定のパターン形状にするための露光工程、現像工程を経て、絶縁層４の不要な部分を除去し、さらに絶縁層４の硬化のための乾燥を行う。パターニングされた絶縁層４は、図５（ｆ）に示すように、凸型形状のクロス電極３の先端部分に配した電極３ａが露出するようにビアホール８が設けられ、また、電極３ｂおよび電極３ｃの上面部分が露出するようにパターニングされている。

次のステップＳ１５において、図５（ｇ）に示すように、上記の絶縁層４の上に、例えば、スパッタリングによってＣｕ材料の薄膜からなるシード層５を形成する。続くステップＳ１６で、そのシード層５の上に、スピンコート等を用いてレジストを形成する。このレジストを、フォトリソグラフィ法によってパターニングし、所定のコイルパターン形状に対応する部分のレジスト材料を除去して、シード層を露出させる。その後、露出したシード層に、銅（Ｃｕ）等の導体材料をめっきする（これが、コイルパターンとなる）。次いで、残ったレジストを除去し、このレジストの除去によって露出したシード層をエッチングする。以上の方法で、図５（ｈ）に示すようにコイルパターン７を形成する。

なお、コイルパターン７の材料としては、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｕ、Ｔａ₂Ｎ、Ｃ等の抵抗体材料や感光性抵抗体材料ペースト等を使用できる。あるいは、その抵抗体材料に代えて、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ等の導電性材料を使用してもよい。

ステップＳ１８では、上記のステップで形成したコイルパターン７の上に、図５（ｉ）に示すように、例えば、スクリーン印刷やスピンコート等の方法を用いて保護コート膜（保護膜）１０を形成する。なお、スピンコートで形成した場合は、フォトリソグラフィ法等を用いて保護コート膜をパターニングして、電極３ｂおよび電極３ｃを露出させる工程が必要である。この保護コート膜１０は、コイルパターン７を保護するとともに、その絶縁を目的として形成されるものであり、それに使用する材料が感光性の保護コート材であれば、より寸法精度を向上させた保護コート膜の形成が可能である。

ステップＳ１９では、図５（ｊ）に示すように、ＬＲ複合部品の最上部の一端部に方向性指示マーク１５を形成する。このマークは、ＬＲ複合部品を実際の回路に組み込む際、あるいは基板上に搭載する際に、そのＬＲ複合部品におけるインダクタ（コイル）と抵抗体の配置が判るようにするためのものである。

図２に示す例では、方向性指示マーク１５は、インダクタ（コイル）が形成されている側（電極３ｃ側）を指し示している。なお、この方向性指示マーク１５の形成にも、上記の保護コート膜１０と同様、印刷やスピンコート等の方法を用いる。スピンコートで方向性指示マーク１５を形成する場合は、フォトリソグラフィ法等を用いてパターニングする必要がある。方向性指示マーク１５を形成した後、大判基板である絶縁基板１を一次分割する。この分割工程により、大判基板は、絶縁基板１の端面が露出した短冊状の基板となる。かかる短冊状とされた絶縁基板の端面にスパッタリングにより金属薄膜を形成し、図２における端部電極５３，５４を形成する。端部電極５４により電極３ｃと裏面電極５５が接続され、端部電極５３により電極３ｂと裏面電極５６が接続される。

最後のステップＳ２０において、短冊状とされた絶縁基板１を二次分割してチップ状の個片としてから、図２、および図５（ｊ）に示すように、ＮｉめっきおよびＳｎめっきを行って、電極３ｂ、端部電極５３および裏面電極５６の表面を被覆した外部電極５１、および、電極３ｃ、端部電極５４および裏面電極５５の表面を被覆した外部電極５２を形成する。以上により、本発明に係るＬＲ複合部品が製造される。

図６は、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品のコイルパターン７の一例を示している。また、図７は、ＬＲ複合部品の層構造を示す分解図である。図６、および図７に示すように、螺旋形状を有するコイルパターン７の一方の端部７１は、絶縁層４に設けたビアホール８を介して、上述したクロス電極３の先端に配された電極３ａに接続されている。また、コイルパターン７の他端は、絶縁基板１上に配された電極３ｃに接続されている。

すなわち、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品において、クロス電極３上に配された電極３ａは、コイルパターン７の一方の端部７１との接続に使用され、電極３ｂ，３ｃは、ＬＲ複合部品の上面電極として機能する。その結果、ＬＲ複合部品は、コイルパターン７と抵抗２とが直列に接続された構成を有することになる。

図２に示す断面構造、および図７に示す層構造より明らかなように、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品の抵抗２は、絶縁基板１上に形成されている。つまり、抵抗２は、絶縁基板１上の最下層に位置するため、上述したレーザーによる抵抗値の調整の際、ＬＲ複合部品の他の構成部分に対して損傷を与えることがない。なお、図１、および図２では、抵抗２に対してレーザーによる抵抗値調整を行った様子が、レーザートリミング痕４０として示されている。また、抵抗２は、渦巻状のコイルパターン７の中心部分を横切らないように形成している。かかる構成により、抵抗２がコイルによる磁束の妨げとなることを抑制し、インダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。

図８は、本実施の形態例に係るＬＲ複合部品の等価回路である。このＬＲ複合部品は、図６、図７に示すように、コイルパターン７の一端と、抵抗２の一端に配された電極３ａとがビアホール８を介して接続され、コイルパターン７の他端が上面電極３ｃに接続され、かつ、抵抗２の他端が上面電極３ｂに接続される構成を有する。その結果、ＬＲ複合部品の回路は、図８に示すように、コイルと抵抗とが等価的に直列に接続された回路構成となる。

以上説明したように、本実施の形態例によれば、絶縁基板の上面に抵抗体被膜によるクロス電極を形成し、さらに、そのクロス電極上の所定位置に導電材料によって一対の電極を形成することで、これら一対の電極間における抵抗値の測定値が、そのままＬＲ複合部品の抵抗の抵抗値となるので、抵抗値の測定を容易、かつ確実に行える。

また、ＬＲ複合部品の抵抗が絶縁基板上の最下層に位置するので、その抵抗に対して直接、レーザーによる抵抗値の調整が可能となり、しかも、かかる抵抗値調整の際、ＬＲ複合部品の他の構成部分に対して損傷を与えることがないため、抵抗のトリミングを高精度に行え、抵抗値のばらつきを抑えることができる。

なお、絶縁基板上における電極と抵抗の配置は、図１等に示す例に限定されるものではなく、一対の電極間に配された抵抗（抵抗体被膜）に対して、レーザー等によるトリミングにより抵抗値の調整が可能な構造であればよい。図９は、上記実施の形態例の変形例に係るＬＲ複合部品の構造の一例を示す斜視図である。また、図１０は、図９に示すＬＲ複合部品の層構造を示す分解図である。

図９、および図１０に示すＬＲ複合部品では、絶縁基板１０１の上面に形成した、抵抗材料からなる被膜を、図示した形状にパターニングして抵抗６２を形成した後、この抵抗材料からなる被膜の上に形成した、導電材料からなる被膜をパターニングして、一対の電極６１ｂ，６１ｃを形成する。

なお、この変形例に係るＬＲ複合部品における、これらの被膜を形成する方法やパターニングの方法は、上述した実施の形態例におけるものと同じである。また、この変形例に係るＬＲ複合部品の抵抗６２については、電極６１ａ，６１ｂ間でその抵抗値を測定し、その値をもとにレーザー等により抵抗６２に切れ込み（図９に示すトリミング痕６０）を入れることによって、抵抗値の調整を行う。

一方、図１０に示すように、抵抗６２の一方の端部に配した電極６１ａと、第１のコイルパターン１０７の一方の端部１５３とが、第１の絶縁層１０４に空けたビアホール１０８を介して接続され、さらに、第１のコイルパターン１０７の他方の端部１５５と、第２のコイルパターン１１７の一方の端部１５１とが、それらのパターン間に介在する第２の絶縁層１１４に空けたビアホール１１８を介して接続点を確保している。かかる構成により、本変形例に係るＬＲ複合部品は、第１、第２のコイルパターン１０７，１１７が直列に接続され、そのコイルに対して、さらに抵抗６２が直列に接続された構造を有することになる。

なお、本変形例に係るＬＲ複合部品において、第２のコイルパターン１１７の上には、パターン保護等のため保護コート膜１１０が形成され、最上部の一端部にも、上述した実施の形態例と同様に方向性指示マーク１１５が形成される。また、上記第１、第２のコイルパターン１０７，１１７、および第１、第２の絶縁層１０４，１１４の形成方法や材料等も、上述した実施の形態例における方法等と同じである。

本変形例に係るＬＲ複合部品では、抵抗６２が、電極６１ｂの側から電極６１ｃ側の近傍にわたって形成されており、その先端部分に電極６１ａが形成されている。このため、図１に示す、上述した実施の形態例に係るＬＲ複合部品の抵抗２に比べて抵抗体部分の長さ寸法が大きく、より高抵抗値範囲での抵抗値の設定が可能となる。

また、本変形例では、図１等に示した抵抗２よりも長尺の抵抗６２とすることにより、より広い抵抗値範囲を確保している。このような抵抗６２および電極６１ａは、基板１０１の端縁に沿った領域に形成している。このため図１０に示すように、コイルの中心部分を避けた位置に抵抗６２を形成することができる。これにより、抵抗６２がコイルによる磁束の妨げとなることを抑制し、インダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。さらに、抵抗６２をコイルパターンの引き回し方向に沿うように形成しているので、第１、第２のコイルパターン１０７，１１７と交差する部分を少なくでき、素子の特性上も好ましい。

本発明の実施の形態例に係るＬＲ複合部品の構造の一例を示す斜視図である。 図１に示すＬＲ複合部品を、矢視Ａ−Ａ’で切断したときの断面構造を示す図である。 実施の形態例に係るＬＲ複合部品の製造工程を示すフローチャートである。 図３に示す各製造工程に対応するＬＲ複合部品の外観斜視図である。 図３に示す各製造工程に対応するＬＲ複合部品の外観斜視図である。 実施の形態例に係るＬＲ複合部品のコイルパターンの一例を示す図である。 実施の形態例に係るＬＲ複合部品の層構造を示す分解図である。 実施の形態例に係るＬＲ複合部品の等価回路を示す図である。 変形例に係るＬＲ複合部品の構造の一例を示す斜視図である。 変形例に係るＬＲ複合部品の層構造を示す分解図である。

符号の説明

１，１０１ 絶縁基板（アルミナ基板）
２，６２ 抵抗
３ クロス電極
３ａ，３ｂ，３ｃ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 電極
４，１０４，１１４ 絶縁層
５ シード層
７，１０７，１１７ コイルパターン
８，１０８，１１８ ビアホール
１０，１１０ 保護コート膜（保護膜）
１５，１１５ 方向性指示マーク
２０，３０ 被膜
４０，６０ トリミング痕
５１，５２ 外部電極
５３，５４ 端部電極
５５，５６ 裏面電極

Claims (8)

1. 抵抗素子とインダクタンス素子を異なる層に配したＬＲ複合部品であって、前記抵抗素子が絶縁性基板上に形成され、前記インダクタンス素子を構成するコイルパターンが、絶縁層を介して前記抵抗素子の上層に配されていることを特徴とするＬＲ複合部品。
2. 前記抵抗素子上に一対の電極を形成したことを特徴とする請求項１記載のＬＲ複合部品。
3. 前記一対の電極の一方が、前記コイルパターンの一端部に接続され、前記一対の電極の他方が当該ＬＲ複合部品の上面電極となることを特徴とする請求項２記載のＬＲ複合部品。
4. 前記コイルパターンの上層に保護膜が形成され、前記保護膜上の端部に当該ＬＲ複合部品における前記抵抗素子とインダクタンス素子の配置を認識可能とするマークが形成されていることを特徴とする請求項３記載のＬＲ複合部品。
5. 前記絶縁性基板の表面に前記抵抗素子を構成するＮｉＣｒ系材料からなる被膜を形成し、その被膜の上に前記電極を構成するＣｕ系の被膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＲ複合部品。
6. 前記抵抗素子は、前記コイルパターンの中心部分を横切らない位置に配されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＲ複合部品。
7. 絶縁性基板の表面上に抵抗体を形成するステップと、
   前記抵抗体上に一対の電極を形成するステップと、
   前記一対の電極間において前記抵抗体の抵抗値測定および抵抗値調整を行うステップと、
   前記抵抗体の上層に絶縁層を介してコイルパターンを形成するステップと、
   前記コイルパターンの上層に保護膜を形成するステップとを備えることを特徴とするＬＲ複合部品の製造方法。
8. さらに、前記保護膜上の端部にＬＲ複合部品における抵抗とコイルパターンの配置を認識可能とするマークを形成するステップを備えることを特徴とする請求項７記載のＬＲ複合部品の製造方法。

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