JP2010087030A - Method of manufacturing coil component, and coil component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタ、コモンモードチョークコイル、トランス等のコイル部品の製造方法およびその方法を用いて製造されたコイル部品に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a coil component such as an inductor, a common mode choke coil, and a transformer, and a coil component manufactured using the method.
近年、電子機器の小型化・軽量化が進んでおり、これに用いられるコンデンサやインダクタ等の受動部品にも小型化の要求が高まってきている。インダクタ、コモンモードチョークコイル、トランス等のコイル部品は、フェライトコアに巻線したものが用いられていた。しかしこれらのコイル部品は小型化・軽量化が難しかった。 In recent years, electronic devices are becoming smaller and lighter, and passive components such as capacitors and inductors used therefor have been increasingly demanded for miniaturization. Coil components such as an inductor, a common mode choke coil, and a transformer are wound around a ferrite core. However, it has been difficult to reduce the size and weight of these coil components.
そこで、特開2007−173384号公報に開示されているように、焼結させたフェライト基板の上に平面コイルを形成し、フェライト粉末を分散させた樹脂でフェライト基板上の平面コイルを覆ったコイル部品が提案されている。このようなコイル部品は、小型化・軽量化が容易である。また、単一の平面コイル部品を積層すれば、コモンモードチョークコイルやトランス等の、複数のコイルを有するコイル部品についても小型化・軽量化が容易になる。 Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-173384, a coil in which a planar coil is formed on a sintered ferrite substrate and the planar coil on the ferrite substrate is covered with a resin in which ferrite powder is dispersed. Parts are proposed. Such a coil component can be easily reduced in size and weight. If a single planar coil component is laminated, coil components having a plurality of coils such as a common mode choke coil and a transformer can be easily reduced in size and weight.
このようなコイル部品は、フェライト基板の上に電解メッキ等の方法で導電金属膜を形成するステップと、フォトレジスト等でパターニングして導電金属膜をエッチングすることによりコイル導体を形成するステップと、このコイル導体上にスクリーン印刷等によりフェライト粉末を分散させた硬化性樹脂を塗布して硬化させるステップと、を経て製造される。この場合、コイル導体の導体間に硬化性樹脂を充填させることが必要である。硬化性樹脂の充填が足りなくて空隙が生じると、空隙の透磁率が低いために、コイル部品の電気特性が低下することがある。また、空隙部分でマイグレーションが発生して、コイル導体に短絡部分が生じることにより、コイル導体の実質的な巻数が減少して、コイル部品の電気特性が低下することがある。 Such a coil component includes a step of forming a conductive metal film on a ferrite substrate by a method such as electrolytic plating, a step of forming a coil conductor by patterning with a photoresist or the like and etching the conductive metal film, The coil conductor is manufactured by applying and curing a curable resin in which ferrite powder is dispersed by screen printing or the like. In this case, it is necessary to fill a curable resin between the conductors of the coil conductor. If the gap is generated because the curable resin is not sufficiently filled, the magnetic properties of the coil component may be deteriorated due to the low permeability of the gap. Moreover, migration occurs in the gap portion and a short-circuit portion is generated in the coil conductor, so that the substantial number of turns of the coil conductor is reduced, and the electrical characteristics of the coil component may be deteriorated.
コイル部品の小型化が進んでいくと、コイル導体の導体間の間隔が狭くなっていく。コイル導体の導体間の間隔が狭くなると、コイル導体の導体間に硬化性樹脂が入りにくくなってくる。コイル部品がミクロンさらにはサブミクロンのレベルになってくると、さらに入りにくくなる。そのため、上記特許文献1に記載の方法では、コイル導体の導体間に硬化性樹脂を充填させることが困難になってくる。
As miniaturization of coil components progresses, the spacing between the coil conductors becomes narrower. When the interval between the conductors of the coil conductor becomes narrow, it becomes difficult for the curable resin to enter between the conductors of the coil conductor. When the coil parts are at the micron or submicron level, it becomes more difficult to enter. Therefore, in the method described in
本発明では、コイル部品の小型化が進んでも、コイル導体間に空隙が生じにくいコイル部品の製造方法を提案するものである。また、この製造方法によって製造されたコイル部品を提案するものである。 The present invention proposes a method of manufacturing a coil component that is less likely to cause a gap between coil conductors even if the coil component is further miniaturized. Moreover, the coil component manufactured by this manufacturing method is proposed.
本発明は第一の解決手段として、磁性体基板と、該磁性体基板上に形成されている樹脂層と、該樹脂層に埋め込まれて形成された平面コイル導体と、を有するコイル部品の製造方法において、前記磁性体基板を用意するステップと、前記磁性体基板上に前記樹脂層を形成するステップと、前記樹脂層に、コイル状の凸部を有する金型を押し付けて、コイル状の溝を形成するステップと、前記溝内に導電性金属を充填させて前記平面コイル導体を形成するステップと、を有するコイル部品の製造方法を提案する。 As a first solution, the present invention provides a coil component having a magnetic substrate, a resin layer formed on the magnetic substrate, and a planar coil conductor embedded in the resin layer. In the method, the step of preparing the magnetic substrate, the step of forming the resin layer on the magnetic substrate, and pressing a mold having a coil-shaped convex portion against the resin layer, the coil-shaped groove And a step of forming the planar coil conductor by filling the groove with a conductive metal.
上記第一の解決手段は、金型を押し付けてパターンを形成するいわゆるインプリント法を用いてコイル導体となる溝を形成するものである。このインプリント法については、近年ナノオーダーでパターンを形成することができるいわゆるナノインプリント技術が確立されてきている。また、上記第一の解決手段では、メッキ法、蒸着法またはCVD法によって導電性金属膜を形成して、余分な導電性金属膜を除去することにより、溝内に導電性金属を充填させる。メッキ法、蒸着法またはCVD法は、分子レベルで導電性金属膜を形成するため、ナノレベルの溝内に導電性金属を容易に充填させることができる。従って、第一の解決手段によれば、コイル導体間に空隙が生じにくい小型のコイル部品を容易に得ることができる。 The first solving means is to form a groove to be a coil conductor by using a so-called imprint method in which a mold is pressed to form a pattern. As for this imprint method, a so-called nanoimprint technique capable of forming a pattern on the nano order has been established in recent years. In the first solution, the conductive metal film is formed by a plating method, a vapor deposition method, or a CVD method, and the conductive metal film is removed, thereby filling the groove with the conductive metal. In the plating method, the vapor deposition method, or the CVD method, a conductive metal film is formed at the molecular level, and therefore, the conductive metal can be easily filled in the nano-level groove. Therefore, according to the first solution, it is possible to easily obtain a small coil component in which a gap is not easily generated between the coil conductors.
また、本発明は第二の解決手段として、上記第一の解決手段に加えて、前記樹脂層に前記金型を押し付けるときに、前記金型の前記凸部を前記磁性体基板に突き当てるようにして押し付けるコイル部品の製造方法を提案する。 According to the present invention, as a second solution, in addition to the first solution, when the mold is pressed against the resin layer, the convex portion of the mold is abutted against the magnetic substrate. The manufacturing method of the coil components pressed is proposed.
金型の凸部を磁性体基板に突き当てるように押し付けると、樹脂層を貫通して基板に達する溝が形成される。この溝に導電性金属を充填すると、磁性体基板に接触するコイル導体が形成される。樹脂層は磁性体の粉末を樹脂中に分散させたものなので、同じ磁性体材料を用いた場合、磁性体基板に比べて透磁率が低くなる傾向がある。コイル導体を磁性体基板に接触させれば、透磁率が高い磁性体基板に磁界を形成しやすくなるので、より高い電気特性を得ることが可能になる。 When the mold is pressed so as to abut against the magnetic substrate, a groove reaching the substrate through the resin layer is formed. When this groove is filled with a conductive metal, a coil conductor in contact with the magnetic substrate is formed. Since the resin layer is obtained by dispersing magnetic powder in the resin, when the same magnetic material is used, the magnetic permeability tends to be lower than that of the magnetic substrate. If the coil conductor is brought into contact with the magnetic substrate, a magnetic field can be easily formed on the magnetic substrate having a high magnetic permeability, so that higher electrical characteristics can be obtained.
また、上記第一および第二の解決手段によって得られたコイル部品は、小型軽量で単位体積当りの電気特性が従来よりも高いものが得られる。 In addition, the coil component obtained by the first and second solving means is small and light and has a higher electrical characteristic per unit volume than before.
本発明によれば、コイル導体間に空隙が生じにくいコイル導体を形成することができるので、ミクロンレベルさらにはナノレベルの微細なコイル導体を有するコイル部品を容易に得ることができる。また、こうして得られたコイル部品は、コイル導体間に空隙が生じにくいので、マイグレーションによる電気特性の低下を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to form a coil conductor in which a gap is not easily generated between the coil conductors. Therefore, it is possible to easily obtain a coil component having a fine coil conductor at a micron level or a nano level. Moreover, since the coil component obtained in this way is less likely to generate a gap between the coil conductors, it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics due to migration.
本発明のコイル部品およびその製造方法に係る第一の実施形態について、図面に基づいて説明する。 A coil component according to a first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
まず、図1に示すように、磁性体基板としてフェライト基板1を用意する。このフェライト基板1は、Ni−Znフェライト、Mn−Znフェライト等のフェライト材料を有機バインダーと混合してシート状に成形したものを焼成したものである。このフェライト基板1は、通常は格子状に切断分割して複数の個別部品を取りだせるように、集合基板の形で用意される。なお、以下の説明では単一のコイル部品を製造する工程として説明を行う。また、ここでは磁性体基板としてフェライト基板を用いているが、例えば鉄、ニッケルやコバルト等の磁性体金属の表面に絶縁膜を付与した磁性体粉末をプレス成形して得られるメタルコンポジット基板を用いても良い。
First, as shown in FIG. 1, a
続いて図2に示すように、フェライト基板1上に、フェライト粉末をフィラーとして分散した樹脂層2を形成する。この樹脂層2は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂のような熱硬化性または光硬化性の樹脂に、Ni−Znフェライト、Mn−Znフェライト等のフェライト材料をフィラーとして分散させたものを、スピンコート法やスクリーン印刷法等によって塗布して成膜する。樹脂層2は、成膜した後樹脂を完全には硬化させず、半硬化状態にしておく。なお、ここでは樹脂層2に分散させるフィラーとして、フェライト粉末を用いたが、例えば鉄、ニッケルやコバルト等の磁性体金属に絶縁膜を付与した磁性体粉末をフィラーとして用いても良い。また、用途によってはアルミナのような絶縁体粉末をフィラーとして用いても良いし、フィラー無しでも良い。
Subsequently, as shown in FIG. 2, a
続いて図3に示すように、コイル状の凸部STTを有する金型STを樹脂層2に押し付けて、図4に示すように、樹脂層2にコイル状の溝3を形成する。なお図3においては、金型STは便宜上フェライト基板1よりも小さく描かれている。実際には、例えばフェライト基板1を収容可能な凹部または枠を有する下金型を用いて樹脂層2が形成されたフェライト基板1を固定し、その上から上金型となる金型STをプレス機で押し付ける方法が用いられる。そのため、フェライト基板1と金型STとは略同じ大きさになることがある。
Subsequently, as shown in FIG. 3, a mold ST having a coiled convex portion STT is pressed against the
まず図3(b)に示すように、凸部STTをフェライト基板1に突き当てるようにして、金型STを押し付ける。樹脂層2は半硬化状態なので、凸部STTが樹脂層2に食い込む。図3(b)の樹脂層2は、図3(a)の金型STのA−A線における断面形状が転写されている。次に樹脂層2を完全に硬化させ、その後金型STを除去すると、図4に示すように、コイル状の溝3が形成される。なお、樹脂層2の硬化より先に金型STの除去を行っても良い。
First, as shown in FIG. 3B, the mold ST is pressed so that the convex portion STT abuts against the
続いて、図5に示すように、樹脂層2上および溝3内に導電性金属膜4を形成する。導電性金属膜4は、CVD法、蒸着法、スパッタリング法または電解メッキ等のメッキ法のようないわゆる薄膜プロセスによって形成される。メッキ法の場合は、まず無電解めっきによって樹脂層2上および溝3内にシード層となる金属膜を形成した後、電解メッキによって導電性金属膜4を形成する。なお、溝3が小さく、無電解メッキのみで溝3に金属が充填される場合は電解メッキを省略しても良い。このようにして導電性金属を溝3内に充填する。導電性金属としてはCuが好適に用いられるが、AgやNi等その他の金属を適宜用いても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a
続いて図6に示すように、余分な導電性金属膜4を除去し、コイル導体5を形成する。図6(a)は平面図、図6(b)はB−B線における断面図である。余分な導電性金属膜を除去する方法としては、エッチングの他、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)が挙げられる。このようにして形成されたコイル導体5は、導体間に樹脂層2の樹脂が充填されて空隙が少ないものとなる。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the excess
続いて図7に示すように、コイル導体5の内側の端部に引出導体を接続するため、コイル導体5を保護する絶縁性保護膜BRを形成する。図7(a)は平面図、図7(b)はB−B線における断面図である。この保護膜BRはスクリーン印刷や、スパッタリング等の方法で形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 7, an insulating protective film BR for protecting the
続いて図8に示すように、引出導体6、6’を形成する。図8(a)は平面図、図8(b)はB−B線における断面図である。引出導体6、6’はスクリーン印刷や、スパッタリング等の方法で形成することができる。コイル導体5の内側の端部に接続する引出導体6は、保護膜BR上を通るように形成される。このようにして、コイル部品10が得られる。このコイル部品10は、図9に示すように、さらにコイル導体5上に絶縁層7を形成し、引出導体6、6’と接続する端子電極8、8’を形成しても良い。絶縁層7は絶縁性の硬化性樹脂をスクリーン印刷法またはスピンコート法等で塗布して形成する。この硬化性樹脂には、フェライト粉末のような磁性体粉末やアルミナのような絶縁体粉末をフィラーとして含有させても良いし、フィラー無しでも良い。端子電極8、8’は熱硬化性樹脂にAg等の導電性金属を分散させた導電性樹脂が好適に用いられる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, lead
上記のようなプロセスによって得られたコイル部品10は、コイル導体幅やコイル導体の間隔がナノレベルのものが得られる。そのため、コイルの巻き数をより増やすことができるようになり、単位体積当りのインダクタンス等の電気特性を向上させることができる。
The
また、図10に示すように、コイル部品10とコイル部品10’とを積み重ねて、積層コイル部品11を得ることができる。この場合、コイル部品10とコイル部品10’とが互いに磁界を打ち消しあう関係にすれば、積層コイル部品10はコモンモードチョークコイルとすることができる。また、コイル部品10とコイル部品10’の巻き数が互いに異なるようにすれば、積層コイル部品10は積層トランスとすることができる。
Further, as shown in FIG. 10, the
次に、本発明のコイル部品およびその製造方法に係る第ニの実施形態について説明する。本実施形態は、フェライト基板1上に樹脂層2を形成し、樹脂層2にインプリント法でコイル状の溝3を形成し、溝3に導電性金属を充填してコイル導体5を形成するステップまでは第一の実施形態と同様である。
Next, a second embodiment according to the coil component and the manufacturing method thereof of the present invention will be described. In the present embodiment, a
続いて、図11に示すように、樹脂層2およびコイル導体5上に、絶縁層7を形成する。この絶縁層7は絶縁性の硬化性樹脂をスクリーン印刷法またはスピンコート法等で塗布して形成する。この硬化性樹脂には、フェライト粉末のような磁性体粉末やアルミナのような絶縁体粉末をフィラーとして含有させても良いし、フィラー無しでも良い。
Subsequently, as shown in FIG. 11, an insulating
続いて、図12に示すように、絶縁層7を貫通してコイル導体5の内側の端部に達するスルーホールSHおよびコイル導体5の外側の端部に達するスルーホールSH’を形成する。スルーホールSH、SH’は、レーザ加工機等を用いて形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 12, a through hole SH reaching the inner end of the
続いて、図13に示すように、コイル導体5の内側の端部からスルーホールSHを通って外部に引出される引出導体9と、コイル導体5の外側の端部からスルーホールSH’を通って外部に引出される引出導体9’とを形成する。この引出導体9、9’は、導電ペーストをスクリーン印刷によって塗布して、スルーホールSH、SH’に充填させて形成される。このようにして、コイル部品10aが得られる。このようなコイル部品10aは、スルーホールで外部との接続を行うので、スルーホール接続を多用する多層配線基板等への組み込みが可能になる。なお、ここではスルーホールSH、SH’を絶縁層7に形成して引出導体9、9’を形成しているが、スルーホールSH、SH’のいずれか一方をフェライト基板1側から形成して引出導体9、9’を形成しても良い。フェライト基板1側から形成した引出導体は、他のコイル部品との連結用の導体に用いることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the lead conductor 9 led out through the through hole SH from the inner end of the
次に、本発明のコイル部品およびその製造方法に係る第三の実施形態について説明する。前述の第一の実施形態とは、図14に示すように、金型STでコイル状の溝3を形成するステップにおいて、凸部STTをフェライト基板1に突き当てないようにする点が異なる。
Next, a third embodiment according to the coil component and the manufacturing method thereof of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, the first embodiment is different from the first embodiment in that the convex portion STT is not abutted against the
溝3を形成して樹脂層2を硬化させたのち、第一の実施形態と同様にして、導電性金属膜の形成、余分な金属膜の除去を経て、図15に示すように、コイル導体5を形成する。このコイル導体5はフェライト基板1に接触しないように形成される。コイル部品の電気特性によっては、このような構造も有用である。
After the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において、種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it is not limited to the above-mentioned form, A various change is possible within the scope of the present invention.
1 フェライト基板
2 樹脂層
3 コイル状の溝
4 導電性金属膜
5 コイル導体
6、6’ 引出導体
7、7’ 絶縁層
8、8’ 端子電極
9、9’ 引出導体
10、10’、10a コイル部品
11 積層コイル部品
DESCRIPTION OF
7, 7 'Insulating layer 8, 8' Terminal electrode 9, 9 '
Claims (5)
前記磁性体基板を用意するステップと、
前記磁性体基板上に前記樹脂層を形成するステップと、
前記樹脂層に、コイル状の凸部を有する金型を押し付けて、コイル状の溝を形成するステップと、
前記溝内に導電性金属を充填させて前記平面コイル導体を形成するステップと、
を有することを特徴とするコイル部品の製造方法。 In a method of manufacturing a coil component having a magnetic substrate, a resin layer formed on the magnetic substrate, and a planar coil conductor formed by being embedded in the resin layer,
Preparing the magnetic substrate;
Forming the resin layer on the magnetic substrate;
A step of pressing a mold having a coiled convex portion on the resin layer to form a coiled groove;
Filling the groove with a conductive metal to form the planar coil conductor;
The manufacturing method of the coil components characterized by having.
前記平面コイル導体は、コイル状の凸部を有する金型を前記樹脂層に押し付けて形成したコイル状の溝に、導電性金属を充填させて形成した
ことを特徴とするコイル部品。 In a coil component having a magnetic substrate, a resin layer formed on the magnetic substrate, and a planar coil conductor formed embedded in the resin layer,
The planar coil conductor is formed by filling a coiled groove formed by pressing a mold having a coiled convex portion against the resin layer with a conductive metal.
The coil component according to claim 3, wherein the planar coil conductor is formed so as to penetrate the resin layer and contact the magnetic substrate.
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