JP2014232814A - コイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装の確実性を向上して小型化の要求に対応し得る、コイル部品の新たな製造方法の提供。【解決手段】樹脂層からなる第１層と、樹脂層と帯状導体２１とからなる第２層と、樹脂層と柱状導体３０とからなる第３層と、樹脂層と柱状導体と帯状導体２２とからなる第４層と、樹脂層と柱状導体とからなる第５層と、外部電極５１、５２と、をこの順序で形成し、第１〜５層の樹脂層が一体となって絶縁体１０を構成し、第２〜５層の帯状導体及び柱状導体がコイル状の内部導体２１，２２，３０，４０を構成し、第４〜５層の柱状導体が前記外部電極と接続するように形成する、コイル部品１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部品の製造方法、特に、電気機器等に内蔵される回路基板上に表面実装し得る電子部品としてのコイル部品の製造方法に関する。

従来より、電子機器等にはコイル部品が搭載されており、特に携帯機器で使われるコイル部品はチップ形状を呈し、携帯機器などに内蔵される回路基板上に表面実装される。従来技術の例として、特許文献１では、硬化物からなる絶縁性樹脂の中に、少なくともその一端が外部電極に接続された螺旋状の導体が内蔵され、前記導体の螺旋の方向が実装した基板面と平行になるように形成したチップコイルが提案されている。特許文献１のチップコイルは電子機器の基板に実装した時に、コイルのＱ値（Quality factor)が低下しにくく、インダクタンスが変化しにくいとされている。

特開２００６−３２４４８９号公報

近時、電子機器は小型化・高性能化が要求され、それに伴って、コイル部品についても小型化が求められている。そのような要求をかんがみて、本発明は、特に実装の確実性を向上して小型化の要求に対応し得る、コイル部品の新たな製造方法の提供を課題とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、内部電極、外部電極の新たな形成方法を見出して、以下を特徴とする本発明を完成した。
（１）樹脂からなる絶縁体と、前記絶縁体内に設けられたコイル状の内部導体と、前記内部導体と電気的に接続されている外部電極と、を備えるコイル部品の製造方法であって、樹脂層からなる第１層を形成する工程と、第１層の上に、樹脂層と帯状導体とからなる第２層を形成する工程と、第２層の上に、樹脂層と柱状導体とからなる第３層を形成する工程と、第３層の上に、樹脂層と柱状導体と帯状導体とからなる第４層を形成する工程と、第４層の上に、樹脂層と柱状導体とからなる第５層を形成する工程と、第５層の上に、外部電極を形成する工程と、を有し前記第１〜５層の樹脂層が一体となって絶縁体を構成し、前記第２〜５層の帯状導体及び柱状導体がコイル状の内部導体を構成する、前記製造方法。
（２）前記絶縁体は長さＬ、幅Ｗ、高さＨの直方体状であり、前記Ｌ、Ｗ、ＨについてはＬ＞Ｗ≧Ｈなる関係が成立し、前記外部電極は、絶縁体の高さ方向に垂直な一面において、長さ方向にみて前記一面の両端部近傍に、それぞれ一つずつ導体により形成され、前記コイル状の内部導体は絶縁体の幅方向と略平行なコイル軸を有する、（１）の製造方法。
（３）前記帯状導体、柱状導体及び外部電極をフォトリソグラフィを用いて形成する（１）又は（２）の製造方法。
（４）外部電極が直方体状の絶縁体から外部への突出部分を有する、（２）の製造方法。
（５）外部電極の前記突出部分の突出長さが０．５〜２０μｍである、（４）の製造方法。
（６）外部電極の最外部はＣｕまたはＣｕを含む合金からなる（１）〜（５）のいずれかの製造方法。
（７）外部電極がＣｕまたはＣｕを含む合金からなる厚さ４〜２３．５μｍの層を有する（６）の製造方法。
（８）前記Ｌは０．２〜０．４ｍｍであり、前記Ｗは０．１〜０．２ｍｍであり、前記Ｈは０．１〜０．２ｍｍである（２）、（４）〜（５）のいずれかの製造方法。

本発明によれば、フォトリソグラフィを用いて絶縁体および内部導体を形成した後に外部電極を形成するので、外部電極の構造の自由度が大きく、例えば、外部電極に突出部分を付与することが容易になり、構造的に実装しやすい外部電極を作りやすくなる。また、本発明の製造方法によれば、製造過程において外部電極側にベース板がなく、外部電極の最外部（実装側）が樹脂や接着剤等に接することが無いため、実装の際の半田濡れ性がより確実になるコイル部品が得られる。

好適態様によれば、内部電極が形作るコイルは絶縁体の長手方向（Ｌ方向）に大きく形成されるため、相対的にコイルの周回数を少なくすることができ、結果として、特許文献１の構造と比較して隣り合う導体間の間隔を大きく設定することができることから絶縁信頼性が向上する。このため、コイル部品のさらなる小型化を図ることができる。コイルの周回数が少ないことは、導体の折れ曲がりの個数を減らすことを意味し、この結果、信頼性の向上、電流集中の緩和も期待される。別の好適態様によれば、帯状導体と柱状導体との接続がより確実になる。さらに別の好適態様によれば、外部電極の構造や材質に起因して実装性が向上し、いわゆる半田食われを軽減することができる。

本発明で製造されるコイル部品の模式透視斜視図である。 本発明の製造方法における各工程を模式的に表す。 本発明のコイル部品の側面図である。

図面を適宜参照しながら本発明を詳述する。但し、本発明は図示された態様に限定されるわけでなく、また、図面においては発明の特徴的な部分を強調して表現することがあるので、図面各部において縮尺の正確性は必ずしも担保されていない。

図１は本発明で製造されるコイル部品の模式透視斜視図である。本発明で製造されるコイル部品１は絶縁体１０とコイル状の内部導体２１、２２、３０、４０と外部電極５１、５２とを備える。内部導体２１、２２、３０、４０は絶縁体１０の内部に設けられる。外部電極５１は内部導体２１、２２、３０、４０と電気的に接続している。

絶縁体１０は樹脂からなり、この樹脂は熱、光、化学反応等により硬化したものが好ましく用いられ、具体例として、ポリイミド、エポキシ樹脂、液晶性ポリマーなどが非限定的に挙げられる。

絶縁体は好適には直方体状である。図１には方向性の説明のために、長さＬ、幅Ｗ、高さＨの方向を矢印で示している。後述するように、本発明では、図１における紙面上側から順に高さ方向Ｈを紙面下方に向かって順々に層を形成することにより、コイル部品１が製造される。なお、図１におけるＬ、Ｗ、Ｈの方向を示す矢印については、使用時におけるコイル部品の配置を特定するものではなく、構造・製法の説明のために付したものである。

絶縁体が直方体状である場合に、好ましくは、Ｌ、Ｗ、ＨについてはＬ＞Ｗ≧Ｈなる関係が成立する。すなわち、最も長い辺の長さを直方体の長さＬであると定義することができる。幅Ｗと高さＨが同一の長さである場合は、幅Ｗと高さＨの特定は任意であるが、以降の説明では、高さ方向に垂直な面に外部電極が形成されるものとして、幅Ｗと高さＨとを定義する場合がある。なお、前記「高さ方向に垂直な面」を、以後、ＬＷ面と表記することがあり、同様に、他の面についてもＬＨ面あるいはＨＷ面などと表記することがある。

本発明により製造されるコイル部品は小型のものであってもよく、前記Ｌ、Ｗ、Ｈについて、Ｌは好ましくは０．２〜０．４ｍｍであり、Ｗは好ましくは０．１〜０．２ｍｍであり、Ｈは好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。なお、これらの数値はほぼコイル部品の寸法に相当するものである。

図示されるように、外部電極５１、５２は、好ましくはＬＷ面に形成される。ＬＷ面を長さＬ方向にみて、一端の近傍に一つの外部電極５１が形成され、他端近傍にもう一つの外部電極５２が形成されることが好ましい。

導体２１、２２、３０は一体となってコイル状を呈しており、導体４０はこのコイルから外部電極５１、５２への引出部を担っている。導体２１、２２、３０によるコイル状の内部電極のコイル軸は絶縁体１０の幅方向（図１におけるＷ方向）と好ましくは略平行である。このような構成により、内部電極が形作るコイルは絶縁体の長手方向（Ｌ方向）に大きく形成されるため、相対的にコイルの周回数を少なくすることができ、結果として、隣り合う導体間の間隔を大きく設定することができることから絶縁信頼性が向上する。このため、コイル部品のさらなる小型化を図ることができる。コイルの周回数が少ないことは、導体の折れ曲がりの個数を減らすことを意味し、この結果、信頼性の向上、電流集中の緩和も期待される。

図２は本発明の製造方法における各工程を模式的に表す。図２（Ａ）〜（Ｅ）は後述する第１層〜第５層をそれぞれ表し、図２（Ｆ）は外部電極近傍を表す。図２の各図は図１におけるＷＬ面に平行である。図２における（Ａ）から（Ｆ）の順序は、図１における紙面上方から下方への順序に相当する。

本発明によれば、樹脂層からなる第１層が形成される。図２（Ａ）は第１層の平面図である。好適には、第１層形成前の準備工程として、シリコン、ガラス、サファイア等からなるベース板（図示せず）の上に剥離用樹脂を所定厚さにて塗布して硬化させる。剥離用樹脂は公知のものを特に限定せずに用いることができ、非限定的にシリコーン粘着剤などが例示される。剥離用樹脂の塗布手段は特に限定無く、スピンコータの利用などが例示される。第１層形成前に剥離用樹脂を形成させることによって、後の工程において絶縁体をベース板から容易に剥がすことができる。

第１層としての樹脂層１１の形成にあたっては、絶縁体１０の一部になるべき樹脂がベース板又は剥離用樹脂に塗布され、硬化処理が行われる。樹脂の前処理、塗布、硬化の処理については従来技術を適宜援用することができ、例えば、塗布にあたってはスピンコータによる厚み調整を行ってもよいし、硬化後に研磨剤又は研磨液の化学的作用により行われる化学機械研磨処理（ＣＭＰ処理）に供してもよい。

第１層の上に第２層を形成する。ここで、「上」という方向は、層構造を順々に形成していく方向を表す趣旨であり、図１に示された形態における紙面の「上下方向」とは逆である。図２（Ｂ）は第２層の平面図である。第２層は樹脂層１２と帯状導体２１とからなる。樹脂層１２は絶縁体１０の一部になるべき樹脂からなり、好適には、第１層における樹脂層１１と同じ材質からなる。帯状導体２１はコイル状の内部導体の一部になるべき導体である。絶縁体１０が直方体状である場合、帯状導体２１の長手方向は前記直方体状における長さ方向Ｌと平行であることが好ましい。より好ましくは、帯状導体２１は矩形状である。帯状導体２１は好ましくはめっきにより形成される。樹脂層１２と帯状導体２１の具体的な製法については特に限定無く、好適にはフォトリソグラフィが挙げられる。フォトリソグラフィの具体的な実施については特に限定は無く、スパッタリングによりシード層を形成し、次いで帯状導体２１に相当するレジスト膜を形成し、シード層の表面にめっき処理を施して帯状導体２１を形成し、レジスト膜およびシード層を除去してから樹脂層１２の材料である樹脂で全面を覆った後に、研磨処理によって前述の帯状導体２１を露出させる方法が挙げられる。

シード層の材質としてはＴｉ、Ｃｕ、Ｗ（タングステン）やＴａなどが非限定的に挙げられる。シード層の形成方法としてはスパッタリングなどが非限定的に挙げられる。レジスト膜の形成方法は特に限定無く、スピンコータによるレジスト材料の塗布、それに次ぐプリベーク、パターンマスクを用いた露光処理、ＴＭＡＨ等の有機現像液による現像、ならびに、デスカム処理などが非限定的に挙げられる。デスカム処理は、プラズマ照射などによりレジスト膜の残渣を除去する処理である。

めっき処理を行う場合の具体的な方法は特に限定はなく従来技術を適宜援用することができ、めっき金属としてはＣｕ、Ａｇなどが挙げられる。レジスト膜およびシード層の除去方法は特に限定はなく、例えば、剥離液を用いてレジスト膜を除去し、酸やアルカリでシード層を除去することなどが挙げられる。樹脂の塗布後に帯状導体２１を露出させる方法としては、例えば、上述のＣＭＰ処理などが挙げられる。

第２層の上に第３層を形成する。図２（Ｃ）は第３層の平面図である。第３層は樹脂層１３と柱状導体３０、４１とからなる。樹脂層１３は絶縁体１０の一部になるべき樹脂からなり、好適には、第１層における樹脂層１１と同じ材質からなる。柱状導体３０、４１はコイル状の内部導体の一部になるべき導体である。柱状導体３０、４１は好ましくはめっきにより形成される。樹脂層１３と帯状導体４１の具体的な製法については特に限定無く、例えば、上述した第２層における樹脂層１２と帯状導体２１との製法を援用することも可能であり、その場合の好適態様についても上述した第２層の製法の場合と同様である。

好適には、第３層における柱状導体３０、４１は全て第２層の帯状導体２１と直接に結合するように形成される。さらに、第３層における柱状導体のうちの２つ（符号４１）は、好ましくは、後述の第４層における帯状導体２２とは直接に結合せずに第４層の柱状導体４２と直接に結合する。好ましくは、第３層における上記２つの柱状導体４１以外の柱状導体３０は後述の第４層における帯状導体２２と直接に結合する。

第３層の上に第４層を形成する。図２（Ｄ）は第４層の平面図である。第４層は樹脂層１４と帯状導体２２と柱状導体４２とからなる。樹脂層１４は絶縁体１０の一部になるべき樹脂からなり、好適には、第１層における樹脂層１１と同じ材質からなる。帯状導体２２と柱状導体４２はコイル状の内部導体の一部になるべき導体である。帯状導体２２および柱状導体４２は好ましくはめっきにより形成される。樹脂層１４と各導体２２、４２の具体的な製法については特に限定無く、例えば、上述した第２層における樹脂層１２と帯状導体２１との製法を援用することも可能であり、その場合の好適態様についても上述した第２層の製法の場合と同様である。

好適には、第４層に形成される柱状導体４２は第３層の柱状導体４１と後述の第５層の柱状導体４３とを直接に連結するように形成される。第４層における帯状導体２２は、好ましくは、第２層の帯状導体２１とは高さ方向に投影して非平行に形成される。より好ましくは、第２層における隣り合う２つの帯状導体２１のそれぞれ一つずつの端部を高さ方向に投影した位置を結ぶように、第４層の帯状導体２２が形成される。これにより、内部電極としては、第２層の帯状導体２１の一端から第３層の柱状導体３０を介して第４層の帯状導体２２の一端に至り、さらに、当該帯状導体２２の他端を経て、第３層の前記とは別の柱状導体３０を介して第２の帯状導体２１（前述の導体の隣の導体）の一端へと到達する、コイル状の周回部が形成される。

第４層の上に第５層を形成する。図２（Ｅ）は第５層の平面図である。第５層は樹脂層１５と柱状導体４３とからなる。樹脂層１５は絶縁体１０の一部になるべき樹脂からなり、好適には、第１層における樹脂層１１と同じ材質からなる。柱状導体４３はコイル状の内部導体の一部であって後述する外部電極に直結すべき導体である。柱状導体４３は好ましくはめっきにより形成される。樹脂層１５と柱導体４３の具体的な製法については特に限定無く、例えば、上述した第２層における樹脂層１２と帯状導体２１との製法を援用することも可能であり、その場合の好適態様についても上述した第２層の製法の場合と同様である。

好適には、第５層の柱状導体４３は第４層の柱状導体４２と直接に結合するように形成される。さらに好ましくは、第３層における柱状導体のうちの２つ（符号４１）、第４層の柱状導体４２および第５層の柱状導体４３が一体となって、第２層の帯状導体２１と後述する外部電極とを介する導体（図１における符号４０）を構成する。

第５層の上に外部電極を形成する。図２（Ｆ）は外部電極を含む層の平面図である。外部電極５１、５２の形成方法は特に限定はなく、好適にはフォトリソグラフィが挙げられる。フォトリソグラフィの具体的な実施については特に限定は無く、スパッタリングによりシード層を形成し、次いで外部電極５１、５２の形状に相当するレジスト膜を形成し、シード層の表面にめっき処理を施して外部電極５１、５２を形成し、レジスト膜およびシード層を除去する方法が挙げられる。
なお、第１層から第５層については、各層の工程は１回に限らず、必要に応じ複数回に分けて行っても良い。このようにすることで、導体の形状を複数組み合わせることなど、複雑な導体形成も可能となる。

シード層の材質としてはＴｉ、Ｃｕ、Ｗ（タングステン）やＴａなどが非限定的に挙げられる。シード層の形成方法としてはスパッタリングなどが非限定的に挙げられる。レジスト膜の形成方法は特に限定無く、スピンコータによるレジスト材料の塗布、それに次ぐプリベーク、パターンマスクを用いた露光処理、ＴＭＡＨなどの有機現像液による現像、ならびに、上述したデスカム処理などが非限定的に挙げられる。

めっき処理を行う場合の具体的な方法は特に限定はなく従来技術を適宜援用することができ、めっき金属としてはＣｕ、Ａｇなどが挙げられる。レジスト膜およびシード層の除去方法は特に限定はなく、例えば、剥離液を用いてレジスト膜を除去し、酸やアルカリでシード層を除去することなどが挙げられる。

外部電極は同一面上に２つ形成されることが好ましく、外部電極５１、５２は、それぞれ、第５層に形成された柱状電極４３の一つずつと直接に結合する。外部電極５１、５２は、好ましくは、絶縁体１０が形作る直方体から突出して形成されることが好ましい。突出の態様については後述する。

このようにしてコイル部品の集合体が作られ、この後に各コイル部品に分割するようにカットが行われコイル部品を製造することができる。各層で形成した樹脂層１１〜１５は一体となって絶縁体１０を構成する。この絶縁体１０の内部にコイル状の内部電極が形成される。内部電極は、第２層の帯状導体２１、第３層の柱状導体３０及び第４層の帯状導体２２が一体となってコイルの周回構造を構成する。第３層の柱状導体の一部４１、第４層の柱状導体４２および第５層の柱状導体４３が一体となって、外部電極５１、５２への引出部としての導体４０を構成する。

図３は本発明のコイル部品の側面図（ＬＨ面）である。外部電極５１、５２は直方体状の絶縁体１０から外部に突出するように形成することが好ましい。突出部分の突出長さが図３において符号Ｔで表され、Ｔは好ましくは０．５〜２０μｍである。このような突出部分の存在により、コイル部品１の実装がより確実になる。特に、Ｔが上述の範囲であると、コイル部品１全体が不所望に反り返るような実装態様をとる場合であっても実装の安定性が確保される。図３の形態では外部電極５１、５２の全体が「突出部分」になっており、本発明ではこのような形態であってもよいし、外部電極の一部のみが突出部分を構成していてもよい。本発明の製造方法によれば、絶縁体１０および内部導体を形成した後に外部電極５１、５２を形成するので、図３のように外部電極に突出部分を付与することが極めて容易である。また、本発明の製造方法によれば、外部電極５１、５２の特に最外部（実装側）が樹脂や接着剤等に接することが無いため、実装の際の半田濡れ性がより確実になる。

本発明の好適態様によれば、外部電極５１、５２の最外部はＣｕまたはＣｕを含む合金からなる。外部電極５１、５２の「最外部」とは、絶縁体１０から最も離れた部分であり、図３の態様では、外部電極５１、５２のうち紙面最上部に位置する部分である。より好適には、外部電極５１、５２は、ＣｕまたはＣｕを含む合金からなる厚さ４〜２３．５μｍの層を有する。これにより、いわゆる半田食われが生じにくく、部品を小型化することができる。Ｃｕを含む合金としては、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｗ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金などが非限定的に挙げられる。また、外部電極の最外部はＣｕまたはＣｕを含む合金であるが、用途によっては更にＮｉ、Ｓｎめっきなどの処理を施してもよい。

また、柱状導体４０を絶縁体のＨＷ面に露出させることも可能である。各層に形成する柱状導体４１、４２、４３をカット位置に配置し、柱状導体４１、４２、４３も含め絶縁体をカットすることで、柱状導体４１、４２、４３の露出の部分を絶縁体表面に露出させることができる。この時、柱状導体４３をＷ方向に絶縁体の幅Ｗに近づけるように幅を設定すれば、柱状導体４３の露出の部分は実装の際のフィレット形成に役立ち、実装性をより良くすることができる。

本発明の製法においては、導体の形成手法そのものや、樹脂層の形成手法そのものについては従来技術を適宜援用することができ、このため、当業者であれば、以上の記載及び請求項の記載にもとづいて、本発明の製法により種々の設計のコイル部品を製造することができる。

１：コイル部品
１０：絶縁体
１１〜１５：樹脂層
２１、２２：帯状導体
３０、４０〜４３：柱状導体
５１、５２：外部電極

Claims (8)

1. 樹脂からなる絶縁体と、前記絶縁体内に設けられたコイル状の内部導体と、前記内部導体と電気的に接続されている外部電極と、を備えるコイル部品の製造方法であって、
   樹脂層からなる第１層を形成する工程と、
   第１層の上に、樹脂層と帯状導体とからなる第２層を形成する工程と、
   第２層の上に、樹脂層と柱状導体とからなる第３層を形成する工程と、
   第３層の上に、樹脂層と柱状導体と帯状導体とからなる第４層を形成する工程と、
   第４層の上に、樹脂層と柱状導体とからなる第５層を形成する工程と、
   第５層の上に、外部電極を形成する工程と、を有し
   前記第１〜５層の樹脂層が一体となって絶縁体を構成し、前記第２〜５層の帯状導体及び柱状導体がコイル状の内部導体を構成する、前記製造方法。
2. 前記絶縁体は長さＬ、幅Ｗ、高さＨの直方体状であり、前記Ｌ、Ｗ、ＨについてはＬ＞Ｗ≧Ｈなる関係が成立し、
   前記外部電極は、絶縁体の高さ方向に垂直な一面において、長さ方向にみて前記一面の両端部近傍に、それぞれ一つずつ導体により形成され、
   前記コイル状の内部導体は絶縁体の幅方向と略平行なコイル軸を有する、
   請求項１記載の製造方法。
3. 前記帯状導体、柱状導体及び外部電極をフォトリソグラフィを用いて形成する請求項１又は２記載の製造方法。
4. 外部電極が直方体状の絶縁体から外部への突出部分を有する請求項２記載の製造方法。
5. 外部電極の前記突出部分の突出長さが０．５〜２０μｍである請求項４記載の製造方法。
6. 外部電極の最外部はＣｕまたはＣｕを含む合金からなる請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
7. 外部電極がＣｕまたはＣｕを含む合金からなる厚さ４〜２３．５μｍの層を有する請求項６記載の製造方法。
8. 前記Ｌは０．２〜０．４ｍｍであり、前記Ｗは０．１〜０．２ｍｍであり、前記Ｈは０．１〜０．２ｍｍである請求項２、４〜５のいずれか１項記載の製造方法。