JP2007019438A

JP2007019438A - チップコイル

Info

Publication number: JP2007019438A
Application number: JP2005202316A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sugiyama; 雄二杉山
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】フェライト層を用いても歩留まりを低下させることなく、しかもコイル特性を向上させることができるチップコイルを提供する。
【解決手段】チップコイル１０は、絶縁体基板１１上に、電極パターン１２、フェライト層１３及び絶縁層１４が繰り返し積層して形成されており、電極パターン１２はフェライト層１３と同一層として形成され、且つ、上下の電極パターン１２層間には絶縁層１４のみが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器や通信機器等に使用されるチップコイルに関し、更に詳しくは、コイル特性を向上させることができると共に、生産性を高めることができるチップコイルに関するものである。

従来からコイル特性を改善した種々のコイル部品が提案されている。例えば、特許文献１には、結合係数を大きくして伝送損失を低減した平面型トランスが提案されている。このトランスは、絶縁体と、絶縁体上に形成された磁性体層と、磁性体層上に形成されコイルパターンと、コイルパターンを覆う絶縁層と、絶縁層上に形成されたコイルパターン及びコイルパターンを覆う磁性体層と、を有し、コイルパターンが絶縁層を介して対向配置されている。上下のコイルパターンは、磁性体層を介することなく、絶縁層を介して対向しているため、上下のコイルパターン間を通る磁束が低減し、結合係数が大きくなって、伝送損失が低減している。

また、特許文献２には、導体パターンの直流抵抗が小さく、かつ、導体パターンの寸法精度のばらつきが小さい小型の電子部品が提案されている。この電子部品を製造する場合には、基板上に付与されたポジ型感光性絶縁材料をフォトマスクを通して露光した後、現像してポジ型感光性絶縁材料の露光部分を除去し、スパイラル溝を有するライン間絶縁層を形成する。ライン間絶縁層の上及びスパイラル溝内にネガ型感光性導電材料を膜状に付与して同じフォトマスクを用いて露光して未露光部分を除去し、コイル導体パターンを形成している。

特開平０５−１３５９５１特開２０００−４０６３３

しかしながら、特許文献１に記載の技術の場合には、絶縁基板全面に磁性体層を形成し、この磁性体層の上にコイルパターンを形成しているため、特に磁性体層としてフェライトを用いているため、焼成後の絶縁基板の反りが大きく、加工性が悪くなる。また、フェライト層は、表面が粗いため、磁性体層上にコイルパターンを印刷する時の解像度が悪く、コイル部品が小型、低背化するほどコイルパターンの加工精度が悪くなり、益々歩留まり低下する。

一方、特許文献２に記載に技術の場合には、フォトリソグラフィ技術を用いて、基板全面に形成された絶縁層にスパイラル溝を設け、この溝内にコイル導体パターンを形成しているため、コイル導体パターンを絶縁層に対して高精度に形成することができるが、この引用文献にはフェライト層等の磁性体層についての記載がなく、況して上述のような技術的課題についても記載されていない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、フェライト層を用いても歩留まりを低下させることなく、しかもコイル特性を向上させることができるチップコイルを提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のチップコイルは、絶縁体基板上に、フェライト層、電極パターン及び絶縁層が繰り返し積層して形成されているチップコイルにおいて、上記電極パターンは上記フェライト層と同一層として形成され、且つ、上下の電極パターン層間には上記絶縁層のみが形成されていることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、フェライト層を用いても歩留まりを低下させることなく、しかもコイル特性を向上させることができるチップコイルを提供することができる。

以下、図１〜図６を参照しながら本発明のチップコイルについて説明する。

本実施形態のチップコイル１０は、例えば図１、図２に示すように、絶縁体基板１１と、絶縁体基板１１の上面に同一層として形成された電極パターン１２及びフェライト層１３と、これら両者１２、１３の上面に形成された絶縁層１４と、を備え、電極パターン１２及びフェライト層１３の両者が同一層として形成された合体層と絶縁層１４が複数回繰り返し積層して形成された構造になっている。電極パターン１２とフェライト層１３からなる合体層の上面は絶縁層１４によって被覆されている。そして、最上層の絶縁層１４が保護層として形成されている。層間絶縁層１４にはビアホールが形成され、このビアホールにはビア導体１５が充填されている。このビア導体１５は、絶縁層１４を介して形成された上下の電極パターン１２を電気的に接続している。チップコイル１０の両端面には最上層及び最下層の電極パターン１２にそれぞれ形成された引き出し電極に外部電極が電気的に接続され、これらの外部電極にはメッキ処理が施されている。

図２は、チップコイル１０の各層を分解して示す斜視図である。図２からも明らかなように電極パターン１２はコイルパターンとして形成され、この電極パターン１２と同一層となるフェライト層１３には電極パターン１２と同一パターンの透孔パターン１３Ａが形成されている。そして、電極パターン１２は、透孔パターン１３Ａに隙間なく埋めてフェライト層１３と一体化し、平坦な一つの合体層を形成する。そして、電極パターン１２とフェライト層１３の合体層の上面全面が絶縁層１４によって被覆されている。この絶縁層１４の上面には一層目の電極パターン１２とは異なるコイルパターンからなる電極パターン１２がフェライト層１３との合体層として形成されている。合体層と絶縁層１４は、チップコイル１０の性能に合わせた必要な層数だけ繰り返し積層されている。従って、本実施形態のチップコイル１０は、上下の電極パターン１２間には絶縁層１４のみが介在し、フェライト層１３は介在していない。尚、チップコイル１０の製造方法については後述する。

絶縁体基板１１は、例えばアルミナ等の絶縁性材料によって形成され、電極パターン１２及びビア導体１５は、それぞれＡｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等を主成分とする導体材料によって形成され、絶縁層１４はＳｉＯ_２等のガラス成分によって形成されており、いずれも従来公知の材料を用いることができる。

電極パターン１２は、図１に示すように絶縁体基板１１及び絶縁層１４それぞれの上面に形成され、フェライト層１３の上面には形成されていない。絶縁層１４は、フェライト層１３と比較して表面が平滑であるため、本実施形態のように電極パターン１２を絶縁層１４上に形成することにより、電極パターン１２の加工精度が高く、電極パターン１２が微細化しても高精度に形成することができる。

また、フェライト層１３は、電極パターン１２で埋められる透孔パターン１３Ａが形成され、電極パターン１２の面積に相当する部分だけ面積が減少するため、特に、多数のチップコイル１０を一枚の絶縁体基板１１上に同時に形成する場合には、絶縁体基板１１上面における焼成後のフェライト層１３に起因する絶縁体基板１１の反りを抑制することができ、チップコイル１０の加工性を高めることができ、延いては歩留まりの低下を抑制することができる。

而して、本実施形態のチップコイル１０は、例えばフォトリソグラフィ技術によって作製することができる。フォトリソグラフィ技術を用いることによって電極パターン１２の微細化を促進し、チップコイル１０の更なる小型を実現することができる。そこで、図３〜５を参照しながらチップコイルの製造方法について説明する。尚、製造工程ではチップコイル１０の各構成部分の材料にはそれぞれの番号に１００を加算した番号で説明する。

絶縁体基板として、例えばアルミナ基板を用意し、このアルミナ基板１１上に図３の（ａ）に示すように感光性導電ペースト１１２Ａを印刷等の手法で塗布し、感光性導電ペースト１１２Ａを乾燥させる。その後、同図に（ｂ）に示すようにフォトマスク（図示せず）を介して感光性導電ペースト１１２Ａを露光、現像してパターニングを行って電極パターン１１２を形成した後、このアルミナ基板１１を所定の温度で焼成して同図の（ｃ）に示すようにアルミナ基板１１上に電極パターン１２を形成する。尚、感光性導電ペーストとしては、ポジ型、ネガ型いずれであっても良い。

次いで、図３の（ｄ）に示すようにフェライト粉末を主成分、ガラス成分を副成分とする感光性フェライトペースト１１３Ａをアルミナ基板１１の上面に印刷等の手法で塗布し、アルミナ基板１１及び電極パターン１２を感光性フェライトペースト１１３Ａで被覆し、乾燥させる。その後、フォトマスク（図示せず）を介して感光性フェライトペースト１１３Ａを露光、現像してパターニングを行って、電極パターン１２に対応する部分の感光性フェライトペースト１１３Ａを除去し、アルミナ基板１１の露呈部分のみ感光性フェライトペースト１１３Ａを残した後、このアルミナ基板１１を所定の温度で焼成してフェライト層１３を形成すると、同図の（ｅ）に示すようにアルミナ基板１１上で電極パターン１２とフェライト層１３とが同一層になった合体層を形成する。電極パターン１２とフェライト層１３は、同一の厚みで上面が平坦に形成されている。尚、感光性フェライトペースト１１３Ａとしては、ポジ型、ネガ型いずれであっても良い。感光性導電ペーストとしてネガ型を使用すれば、感光性フェライトペーストとしてポジ型を使用することにより、一つのフォトマスクを共用することができる。

然る後、図４の（ａ）に示すようにガラス成分を主成分とする絶縁ペースト１１４Ａを電極パターン１２及びフェライト層１３からなる合体層の上面に印刷等の手法で塗布し、合体層全面を絶縁ペースト１１４Ａで被覆し、乾燥させる。その後、フォトマスク（図示せず）を介して絶縁ペースト１１４Ａを露光、現像してパターニングを行ってビアホールＨに相当する部分を除去し、その他の部分を残した後、このアルミナ基板１１を所定の温度で焼成して同図に（ｂ）に示すように絶縁層１４を形成する。

次いで、絶縁層１４の上面に感光性導電ペーストを塗布、乾燥し、コイルパターンをパターニングして焼成し、図４の（ｃ）に示すように電極パターン１２を形成する。この際、絶縁層１４は、フェライト層１３よりも格段に平滑な面として形成されているため、絶縁層１４上でコイルパターンの解像度が良く、高精細な電極パターン１２を形成することができる。そして、この工程で、第１層目の電極パターン１２と第２層目の電極パターン１２がビア導体１５によって電気的に接続される。更に、絶縁層１４及び電極パターン１２の上面に、同図の（ｄ）に示すように感光性フェライトペースト１１３Ａを塗布する。後は、上述した要領で同図の（ｅ）に示すように電極パターン１２とフェライト層１３の合体層を形成する。引き続き、図４の（ａ）〜（ｅ）に示す工程を繰り返して、図５の（ａ）に示すように第２層目の合体層の上面に第２層目の絶縁層１４を形成した後、同図の（ｂ）〜（ｅ）に示すように第３層目の電極パターン１２とフェライト層１３の合体層を形成する。そして、この合体層の上面に絶縁層を形成すると、図１に示すチップコイル１０が得られる。

以上説明したように本実施形態によれば、電極パターン１２はフェライト層１３と同一層に形成され、且つ、上下の電極パターン１２、１２層間には絶縁層１４のみが形成されているため、同一アルミナ基板１１を用いて多数のチップコイル１０を同時に作製する時に、フェライト層１３の面積が電極パターン１２の面積分だけ減少し、アルミナ基板１１の反りを格段に抑制することができ、加工性を向上させることができ、延いてはチップコイル１０の歩留まりを向上させることができる。また、電極パターン１２をフェライト層１３上に形成せず、フェライト層１３より格段に平滑なアルミナ基板１１や絶縁層１４の上面に電極パターン１２を形成するため、フェライト層上に電極パターンが形成された従来のチップコイルと比較してコイルパターンの解像度が格段に向上し、高精細で厚く直流抵抗が低減した電極パターン１２を得ることができ、もってインダクタンス、Ｑ値や透磁率等のコイル特性を向上させることができる。更に、電極パターン１２をフェライト層１３の上面に形成しないため、フェライト層１３の表面粗さに左右されることなく電極パターン１２を形成することができ、感光性フェライトペーストの設計上の自由度を高めることができる。

実施例１
本実施例では、チップコイルを製造する時に発生するアルミナ基板の反りについて検証した。本実施例では、３インチ角のアルミナ基板を用いて上記実施形態で説明した要領で図１に示す構造のチップコイルを作製した後、アルミナ基板の反りを測定し、その結果を図５のグラフに●印で示した。また、比較例として、実施例１と同一大きさのアルミナ基板の上面全面に従来と同様にフェライト層を形成した後、フェライト層の上面に電極パターン及び絶縁層をこの順序で交互に積層し、本実施例のチップコイルと同一数の電極パターンを積層してアルミナ基板の反りを測定し、その結果を図５のグラフに◆印で示した。

図５に示す結果によれば、従来のチップコイルは、一層目の電極パターンの下地層としてフェライト層をアルミナ基板全面に形成したため、図５に示すように焼成後のアルミナ基板の反りが大きく、露光、現像時のアルミナ基板を吸着することができず、電極パターンに印刷ムラや現像ムラ等の不具合が生じた。また、最上層の絶縁層を加工した後にはアルミナ基板の反りが大きく、その後の工程においても加工が難しくなった。

これに対して、実施例１のチップコイルは、フェライト層をパターニングして電極パターンの面積分だけフェライト層の面積が減少したため、図５に示すように反りを抑制することができ、最上層の絶縁層まで各工程を問題なくこなし、チップコイルの加工性を向上させることができた。

実施例２
本実施例では、感光性導電ペーストの解像性について検証した。即ち、アルミナ基板上にネガ型感光性導電ペーストを１５μｍ厚で印刷し、乾燥させた。次いで、電極パターンのラインとスペースが表１に示すコイルパターンのフォトマスクを用いて露光した後、スプレー現像によって、ライン間のスペースにペースト残渣がなくなるまで、あるいは電極パターンに剥れが発生するまで現像を行った。また、比較例として、従来構造と同様にアルミナ基板に３０μｍ厚のフェライト層を形成し、このフェライト層の上面に上述した要領でネガ型感光性導電ペーストを印刷し、現像した。尚、表１において、○印は現像可能なことを示し、×印は現像時に剥れが発生したことを示す。

表１に示す結果によれば、従来構造のフェライト層は表面が粗いため、ライン（Ｌ）／スペース（Ｓ）＝４０μｍ／１５μｍまでしが解像できず、Ｌ／Ｓ＝３０μｍ／１５μｍ以下のパターンでは電極パターンに剥れが発生した。これに対して、本実施例ではＬ／Ｓ＝１０μｍ／１５μｍまで解像でき、電極パターンを形成することができた。

実施例３
本実施例では、電極パターンの形成可能な厚みについて検証した。即ち、ネガ型感光性導電ペーストの厚みを表２に示すように変化させて、アルミナ基板上にネガ型感光性導電ペーストを印刷し、乾燥させた後、Ｌ／Ｓ＝２０μｍ／１５μｍのコイルパターンのフォトマスクを用いて露光した後、スプレー現像によって、ライン間のスペースにペースト残渣がなくなるまで、あるいは電極パターンに剥れが発生するまで現像を行った。また、比較例として、従来構造と同様にアルミナ基板に３０μｍ厚のフェライト層を形成し、このフェライト層の上面に上述した要領でネガ型感光性導電ペーストを印刷し、現像した。尚、表１において、○印は現像可能なことを示し、×印は現像時に剥れが発生したことを示す。

表２に示す結果によれば、従来構造では１０μｍ以上の厚膜ではライン間のスペースに感光性導電ペーストの残渣があり、コイルパターンを解像ができなかった。これに対して、本実施例では２０μｍの膜厚までライン間のスペースに感光性導電ペーストが残らず、解像することができた。従って、本実施例では、焼成後の絶縁層の表面の粗さを最小限に抑えることができるため、アルミナ基板や絶縁層上に形成する電極パターンの高密度化、厚膜化が可能になり、チップコイルの設計の自由度が向上し、チップコイルのコイル特性を向上させることができる。

尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、要は、電極パターンがフェライト層と同一層に形成され、且つ、上下の電極パターン層間には絶縁層のみが形成されているチップコイルであれば、本発明に包含される。

本発明は、電子機器や通信機器等に使用されるチップコイルに好適に利用することができる。

本発明のチップコイルの一実施形態を示す断面図である。図１に示すチップコイルを示す分解斜視図である。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図１に示すチップコイルの製造工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図１に示すチップコイルの製造工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ図１に示すチップコイルの製造工程を示す断面図である。図１に示すチップコイルと従来のチップコイルそれぞれを製造した時に発生する基板の反りを示すグラフである。

符号の説明

１０チップコイル
１１絶縁体基板
１２電極パターン
１３フェライト層
１４絶縁層

Claims

絶縁体基板上に、フェライト層、電極パターン及び絶縁層が繰り返し積層して形成されているチップコイルにおいて、上記電極パターンは上記フェライト層と同一層として形成され、且つ、上下の電極パターン層間には上記絶縁層のみが形成されていることを特徴とするチップコイル。