JP2006310705A - Process for manufacturing planar coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面コイルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a planar coil.
回路素子に用いられる平面コイルの製造方法として、絶縁基板の少なくとも一方の面に下地導体層をコイル状に形成し、そのコイル状の下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する製造方法がある(例えば、下記特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載の製造方法では、電解めっきを施す際のめっき液として、主成分が硫酸銅、硫酸、エチレングリコールであるめっき液を使用している。この製造方法は、コイル導体のアスペクト比(コイル導体の幅に対する高さの比)を向上させることを目的としており、上記特許文献1には、アスペクト比が1以上のコイル導体が形成されたことが記載されている。 In the manufacturing method described in Patent Document 1, a plating solution whose main component is copper sulfate, sulfuric acid, or ethylene glycol is used as a plating solution for performing electrolytic plating. This manufacturing method is intended to improve the aspect ratio of the coil conductor (the ratio of the height to the width of the coil conductor). In Patent Document 1, a coil conductor having an aspect ratio of 1 or more is formed. Is described.
しかしながら、実際にアスペクト比が1以上の高アスペクト比コイル導体を形成しようとすると、コイル導体表面に凹凸が発生し、うねりが生じる場合があるといった解決すべき技術的課題があった。 However, when a high aspect ratio coil conductor having an aspect ratio of 1 or more is actually formed, there is a technical problem to be solved that irregularities are generated on the surface of the coil conductor and undulation may occur.
そこで本発明では、安定してアスペクト比が1以上の平面コイルを製造することができる、平面コイルの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a planar coil manufacturing method that can stably manufacture a planar coil having an aspect ratio of 1 or more.
本発明に係る平面コイルの製造方法は、渦巻状にパターン形成されている下地導体層を少なくとも一方の面に有する絶縁基板を準備する準備工程と、絶縁基板をめっき液に浸漬させ、下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する形成工程と、を備え、めっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液であり、形成工程において、めっき液におけるブライトナーの濃度が4〜25ml/lとなるように管理することを特徴とする。 The method for manufacturing a planar coil according to the present invention includes a preparation step of preparing an insulating substrate having a base conductor layer patterned in a spiral shape on at least one surface, a step of immersing the insulating substrate in a plating solution, Forming a coil conductor by performing electrolytic plating, and the plating solution is a copper sulfate-based plating solution containing a polymer and a brightener. In the forming step, the concentration of the brightener in the plating solution is 4 to 4. It is characterized by being managed so as to be 25 ml / l.
本発明によれば、形成工程においてめっき液中のブライトナーの濃度を4〜25ml/lとなるように管理するので、絶縁基板に垂直な方向におけるコイル導体の成長速度を安定して高めることができ、コイル導体を異方成長させることができる。 According to the present invention, since the brightener concentration in the plating solution is managed to be 4 to 25 ml / l in the forming process, the growth rate of the coil conductor in the direction perpendicular to the insulating substrate can be stably increased. The coil conductor can be anisotropically grown.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、電解めっきの電流密度を10〜20A/dm2とすることも好ましい。高い電流密度によって電解めっきを行うので、より効果的にコイル導体を異方成長させることができる。 Moreover, in the manufacturing method of the planar coil which concerns on this invention, it is also preferable that the electric current density of electrolytic plating shall be 10-20 A / dm < 2 > in a formation process. Since electrolytic plating is performed with a high current density, the coil conductor can be more anisotropically grown.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、ポリマーはポリエチレングリコールであり、形成工程において、めっき液におけるポリマーの濃度が1〜60ml/lとなるように管理することも好ましい。ポリマーの濃度を1〜60ml/lとなるように管理するので、コイル導体を均一に生成することができる。 Moreover, in the manufacturing method of the planar coil which concerns on this invention, a polymer is polyethyleneglycol, It is also preferable to manage so that the density | concentration of the polymer in a plating solution may be 1-60 ml / l in a formation process. Since the polymer concentration is controlled to be 1 to 60 ml / l, the coil conductor can be uniformly formed.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、めっき液における塩素濃度が30〜70ppmとなるように管理することも好ましい。塩素濃度を30〜70ppmとなるように管理するので、ポリマーを有効に機能させることができる。 Moreover, in the manufacturing method of the planar coil which concerns on this invention, it is also preferable to manage so that the chlorine concentration in a plating solution may be 30-70 ppm in a formation process. Since the chlorine concentration is controlled to be 30 to 70 ppm, the polymer can function effectively.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、めっき液における硫酸銅濃度が100〜200g/lとなるように管理することも好ましい。硫酸銅濃度を100〜200g/lとなるように管理するので、コイル導体のパターンにうねりが発生するのを抑制することが出来ると共に、コイル導体の膜質が粗くなるのを抑制できる。 Moreover, in the manufacturing method of the planar coil which concerns on this invention, it is also preferable to manage so that the copper sulfate density | concentration in a plating solution may be 100-200 g / l in a formation process. Since the copper sulfate concentration is controlled to be 100 to 200 g / l, it is possible to suppress the occurrence of waviness in the coil conductor pattern and to suppress the film quality of the coil conductor from becoming coarse.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、硫酸濃度が150〜200ml/lとなるように管理することも好ましい。硫酸濃度を150〜200ml/lとなるように管理するので、コイル導体のパターンにうねりが発生するのを抑制することが出来ると共に、コイル導体の膜質が粗くなるのを抑制できる。 Moreover, in the manufacturing method of the planar coil which concerns on this invention, it is also preferable to manage so that a sulfuric acid concentration may be 150-200 ml / l in a formation process. Since the sulfuric acid concentration is controlled to be 150 to 200 ml / l, it is possible to suppress the occurrence of waviness in the coil conductor pattern and to suppress the film quality of the coil conductor from becoming rough.
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において形成される導体のアスペクト比は1以上である。 In the planar coil manufacturing method according to the present invention, the aspect ratio of the conductor formed in the forming step is 1 or more.
本発明によれば、形成工程において絶縁基板に垂直な方向にコイル導体を安定して異方成長させることができるので、安定してアスペクト比が1以上の平面コイルを製造することができる。 According to the present invention, since the coil conductor can be stably anisotropically grown in the direction perpendicular to the insulating substrate in the forming step, a planar coil having an aspect ratio of 1 or more can be manufactured stably.
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 The teachings of the present invention can be readily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown for illustration only. Subsequently, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明の実施形態である平面コイルの製造方法を説明するのに先立って、その平面コイルが用いられるコイル素子について説明する。図1は、コイル素子1aの斜視図である。コイル素子1aは表面実装型のコイル素子である。コイル素子1aは、平板状のコア構造体10と、他の基板と電気的に接続される外部端子20とを備えている。コア構造体10は、ブリッジ型フェライトコア11及び突起型フェライトコア12から構成されており、ブリッジ型フェライトコア11と突起型フェライトコア12が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。
Prior to describing a method for manufacturing a planar coil according to an embodiment of the present invention, a coil element using the planar coil will be described. FIG. 1 is a perspective view of the
コイル構造体10の分解斜視図を図2に示す。ブリッジ型フェライトコア11は、矩形平板状の平板部111と、その平板部111に対して垂直に延びる脚部112とを有している。脚部112は一対設けられており、一方の脚部112は平板部111の一辺から、他方の脚部112はその一辺と平行な辺から、それぞれ同じ方向に延びている。従って、脚部112が突起型フェライトコア12に立脚するようにブリッジ型フェライトコア11を配置すると、ブリッジ型フェライトコア11の平板部111と突起型フェライトコア12との間に空隙部分が形成される。
An exploded perspective view of the
突起型フェライトコア12は、矩形平板状の平板部121と、その平板部121の中央部分から突出する突起部122を有している。突起部122は、角柱形状をなしている凸部である。突起型フェライトコア12の平板部121にブリッジ型フェライトコア11の脚部112の先端面を突き合わせてコア構造体10を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に突起部122が配されることになる。尚、ブリッジ型フェライトコア11及び突起型フェライトコア12の細部構造については以降適宜説明する。
The protruding
図1の状態から外部端子20を取り除いた状態の斜視図を図3に示す。図3に示すように、コア構造体10を構成するブリッジ型フェライトコア11と突起型フェライトコア12との間における空隙部分にコイル基板30(平面コイル)が納められ、接着剤40で固定されている。コア構造体10の空隙部分が臨む端面からは、コイル基板30の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁基板31、導出端電極32、及び保護樹脂層33が露出している。絶縁基板31はコイル基板30を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極32は後述するコイル導体に電気的に接続されており、図1に示した外部端子20とも電気的に接続される部分である。保護樹脂層33はコイル基板30を保護するために設けられている樹脂層である。
FIG. 3 shows a perspective view of the state where the
コイル基板30について図4を参照しながら説明する。図4はコイル基板30の平面図である。コイル基板30の中央部分には穴35が形成されている。穴35を囲むようにコイル導体34が形成されている。コイル導体34は、穴35に望む部分から外側に向かって、穴35を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル導体34はコイル基板30の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極32に電気的に接続されている。
The
コイル基板30の一方の面に形成されているコイル導体34が接続されている導出端電極32と、他方の面に形成されているコイル導体34が接続されている導出端電極32とは、それぞれコイル基板30の対向する辺に設けられている。また、コイル基板30の両面に設けられているコイル導体34は、穴35の周縁部に形成された表裏コンタクト部36によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板30の一方の辺に設けられている導出端電極32と、他方の辺に設けられている導出端電極32との間に電圧を印加すると、コイル基板30の一方の面に形成されているコイル導体34から、他方の面に形成されているコイル導体34へと流れる電流が生じる。
The lead-out
コイル基板30の穴35には突起型フェライトコア12の突起部122が挿入される。この様子を説明するために、図3における突起型フェライトコア12の突起部122近傍での断面図を図5に示す。図5に示すように、突起型フェライトコア12の突起部122はコイル基板30の穴35に挿入されている。ブリッジ型フェライトコア11の脚部112よりも、突起型フェライトコア12の突起部122は僅かに短く形成されている。従って、突起部122の先端とブリッジ型フェライトコア11との間には空隙が生じ、微小ギャップ41を形成できる。この微小ギャップ41は、コイル基板30のコイル導体34に流れる電流で、ブリッジ型フェライトコア11及び突起型フェライトコア12が磁気飽和するのを防止するために設けられている。コア構造体10は、その一辺が数mm以下の超小型形状をしていることから、微小ギャップ41の寸法(突起部122の先端とブリッジ型フェライトコア11との間の距離)は好ましくは0.1〜100μm、更に好ましくは0.1〜50μmに設定される。
The
引き続いて、本実施形態におけるコイル基板30(平面コイル)の製造方法について図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、本実施形態における製造方法の手順を示す図である。図7及び図8は、コイル基板30の製造方法を説明するための図であって、コイル基板30の一部分に相当する部分の断面を図示するものとする。図6に従って製造方法の手順を説明しながら適宜図7及び図8を参照する。
Subsequently, a manufacturing method of the coil substrate 30 (planar coil) in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing the procedure of the manufacturing method in the present embodiment. 7 and 8 are views for explaining a method of manufacturing the
まず、絶縁基板31を準備する(図6の工程S01、図7の(A)参照)。この絶縁基板31は板厚が60μmのものであって、ガラスクロスにBTレジンが含浸されており、既に穴35が形成されているものとする(図7においては示さない)。
First, the insulating
続いて、絶縁基板31の表面及び裏面に下地導体層60を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する(図6の工程S02、図7の(B)参照)。この絶縁基板31の表面及び裏面に同時に形成した下地導体層61それぞれの上にフォトレジスト層61をそれぞれ同時に電着成膜する(図6の工程S03、図7の(C)参照)。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層61において、コイル導体(図4参照)を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部611を形成する(図6の工程S04、図7の(D)参照)。
Subsequently, the
このようにパターン形成したフォトレジスト層61をめっきマスクとして、図7の(D)における除去部611に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル導体用めっき層62を形成する(図6の工程S05、図8の(A)参照)。このコイル導体用めっき層62を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層61を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する(図6の工程S06、図8の(B)参照)。
Using the
図8の(B)に示した状態から、コイル導体用めっき層62が形成されている部分以外の下地導体層60をエッチングして除去し、下地導体層60aをコイル導体用メッキ層62と絶縁基板31との間に残す(図6の工程S07、図8の(C)参照)。尚、本実施形態では、工程S01〜S07(準備工程)を経ることによって、図8の(C)に示すようなパターン形成された下地導体層60aを有する絶縁基板31を形成したが、予めこれらの工程を経た絶縁基板を準備しておいてもよい。
From the state shown in FIG. 8B, the
その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル導体用めっき層62を電着により更に成長形成させる(図6の工程S08)。これにより、コイル導体34としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル導体間のギャップが15μm以下になるまで高密度にコイル導体34を成長形成させることができる。これは、高さ方向には電気量に比例しめっき層が形成されていくのに対し、幅(ギャップ)方向にはギャップが狭くなるにつれてめっき層が形成されていく速度が遅くなることによる。
After that, without the selective plating mask, the coil
工程S08について更に説明する。工程S08における電流密度は、10〜20A/dm2としている。電流密度を高く保つことにより、コイル導体用めっき層62を絶縁基板31の垂直方向に異方成長させるためである。工程S08において用いられるめっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液である。本実施形態においては更に、レベラー及び塩素も含んでいる。
Step S08 will be further described. The current density in step S08 is 10 to 20 A / dm 2 . This is because the coil
工程S08において、めっき液における硫酸銅濃度は、100〜200g/lとなるように管理される。また、めっき液における硫酸濃度は、150〜200ml/lとなるように管理される。硫酸銅濃度が100g/lを下回ると、銅の供給が不足し、コイル導体34にうねりが発生する。一方、硫酸銅濃度が200g/lを上回ると、銅の供給が過剰となり、コイル導体34表面の膜質が粗くなる。
In step S08, the copper sulfate concentration in the plating solution is managed to be 100 to 200 g / l. Further, the sulfuric acid concentration in the plating solution is managed to be 150 to 200 ml / l. When the copper sulfate concentration is less than 100 g / l, the supply of copper is insufficient, and the
ポリマーは、銅析出を抑制するために含有され、分極効果によりコイル導体34を均一に成膜させるためのものである。ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロプレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリオキシアルキレングリコールといったポリエーテル化合物が用いられる。これらのポリマーの中では、ポリエチレングリコールを用いることが特に好ましい。工程S08において、めっき液におけるポリマーの濃度は、1〜60ml/lとなるように管理される。
The polymer is contained in order to suppress copper deposition, and is used to uniformly form the
塩素は、ポリマーを機能させるために含有されるものである。工程S08において、めっき液における塩素の濃度は、30〜70ppmとなるように管理される。塩素濃度が30ppmを下回ると、ポリマーが十分に機能できず、ピットが発生する。一方、塩素濃度が70ppmを上回ると、塩素濃度が過剰になりポリマーの機能が阻害され、枝状の異常成長が発生する。 Chlorine is contained to make the polymer function. In step S08, the concentration of chlorine in the plating solution is controlled to be 30 to 70 ppm. If the chlorine concentration is below 30 ppm, the polymer cannot function sufficiently and pits are generated. On the other hand, when the chlorine concentration exceeds 70 ppm, the chlorine concentration becomes excessive, the function of the polymer is inhibited, and branch-like abnormal growth occurs.
ブライトナーは、銅析出を促進するために含有され、復極効果によりコイル導体34を十分に厚く形成するためのものである。ブライトナーとしては、3−メルカプトプロピルスルホン酸(又はそのナトリウム塩)、ビス(3−スルホプロピル)ジスルフィド(又はその2ナトリウム塩、以下総称してSPSとする)、N,N−ジメチルジチオカルバミン酸(3−スルホプロピル)エステル(又はそのナトリウム塩)といった硫黄化合物が用いられる。特に、SPSを用いることが好ましい。工程S08において、めっき液におけるブライトナーの濃度は、4〜25ml/lとなるように管理される。
The brightener is contained to promote copper deposition, and is used to form the
ブライトナーの濃度管理は、ハルセル試験やCVS(Cyclic Voltammetric Stripping)法によって行われ、特にCVS法によることが好ましい。CVS法の原理は次の通りである。めっき液に浸漬した電極の電位を周期的に変化させることで、電極の表面に銅を周期的に析出させると共に、析出した銅を陽極溶解させる。析出した銅が陽極溶解する際のピーク電流より求められる電気量は、析出した銅の質量に対応するため、析出速度とこの電気量は比例関係にある。そこで、この電気量を測定することにより、ブライトナーが析出速度に及ぼす影響に基づいてその濃度を求める。 Brightener concentration control is performed by a Hull cell test or a CVS (Cyclic Voltammetric Stripping) method, particularly preferably a CVS method. The principle of the CVS method is as follows. By periodically changing the potential of the electrode immersed in the plating solution, copper is periodically deposited on the surface of the electrode, and the deposited copper is anodically dissolved. Since the amount of electricity obtained from the peak current when the deposited copper is anodicly dissolved corresponds to the mass of the deposited copper, the deposition rate and this amount of electricity are in a proportional relationship. Therefore, by measuring the amount of electricity, the concentration is determined based on the influence of the brightener on the deposition rate.
ブライトナーとして、SPSを用いると、その一部が還元されてチオール化合物(以下、MPS)に変質する。MPSは更に強く還元分解されて脱硫黄化される。また、SPSは、酸化分解されてスルホン酸、アルコールとなる。従って、CVS法によって濃度測定すると、SPS及びMPSを足し合わせた濃度が求められることとなる。尚、本実施形態においては、FCIテクノロジー社製「QUALIB QL−5」を用いて、CVS法によりSPS(MPSを含む)濃度を管理している。 When SPS is used as a brightener, a part thereof is reduced and transformed into a thiol compound (hereinafter referred to as MPS). MPS is further strongly reduced and decomposed and desulfurized. SPS is oxidized and decomposed into sulfonic acid and alcohol. Therefore, when the concentration is measured by the CVS method, a concentration obtained by adding SPS and MPS is obtained. In this embodiment, the SPS (including MPS) concentration is managed by the CVS method using “QUALIB QL-5” manufactured by FCI Technology.
レベラーは、銅析出を抑制するために含有され、コイル導体34表面を平滑化させるためのものである。レベラーとしては、フェナジン化合物、サフラニン化合物、ポリアルキレンイミン、チオ尿素誘導体、ポリアクリル酸アミドといった窒素化合物が用いられる。特にフェナジン化合物が用いられることが好ましい。
The leveler is contained to suppress copper deposition and smoothes the surface of the
コイル導体用めっき層62の形成完了によりコイル導体33を絶縁基板31の両面に形成し終えた後、保護樹脂層33(ソルダーレジスト)を絶縁基板31の両面に印刷し、保護樹脂層33でコイル導体34を被覆して保護することでコイル基板30が完成する。
After the formation of the coil
本実施形態におけるコイル基板30(平面コイル)の製造方法によれば、形成工程である工程S06においてめっき液中のブライトナーの濃度を4〜25ml/lとなるように管理するので、絶縁基板31に垂直な方向におけるコイル導体34の成長速度を安定して高めることができ、コイル導体34を異方成長させることができる。従って、図8に示すようなアスペクト比(コイル導体の幅に対する高さの比)が1以上の平面コイルを、安定して製造することができる。
According to the manufacturing method of the coil substrate 30 (planar coil) in this embodiment, since the concentration of the brightener in the plating solution is controlled to be 4 to 25 ml / l in the step S06 which is a formation step, the insulating
1a…コイル素子、10…コア構造体、11…ブリッジ型フェライトコア、12…突起型フェライトコア、20…外部端子、30…コイル基板、31…絶縁基板、32…導出端電極、33…保護樹脂層、34…コイル導体、36…表裏コンタクト部、40接着剤。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記絶縁基板をめっき液に浸漬させ、前記下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する形成工程と、を備える平面コイルの製造方法であって、
前記めっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液であり、
前記形成工程において、前記めっき液における前記ブライトナーの濃度が4〜25ml/lとなるように管理することを特徴とする平面コイルの製造方法。 A preparation step of preparing an insulating substrate having a base conductor layer patterned in a spiral shape on at least one surface;
Forming a coil conductor by immersing the insulating substrate in a plating solution and subjecting the base conductor layer to electrolytic plating to form a coil conductor,
The plating solution is a copper sulfate-based plating solution containing a polymer and a brightener,
In the forming step, the planar coil manufacturing method is characterized in that the concentration of the brightener in the plating solution is controlled to be 4 to 25 ml / l.
前記形成工程において、前記めっき液における前記ポリマーの濃度が1〜60ml/lとなるように管理することを特徴とする請求項1又は2に記載の平面コイルの製造方法。 The polymer is polyethylene glycol;
The method for producing a planar coil according to claim 1 or 2, wherein in the forming step, the concentration of the polymer in the plating solution is controlled to be 1 to 60 ml / l.
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