JP2016072407A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、コイルを内蔵し、内磁路が設けられた電子部品の製造方法において、従来の電子部品の製造方法と比較してより高いインダクタンス値を有する電子部品の製造方法を提供することである。
【解決手段】電子部品1は、絶縁体基板16及び絶縁体層11〜14が積層されてなる積層体10、絶縁体基板16上に設けられたコイル導体32,36を含むコイル30、及び絶縁体基板16を貫く内磁路40を有する。そして、電子部品1の製造方法は、複数の絶縁体基板16の集合体であるマザー絶縁体基板116上にコイル導体32,36及び犠牲導体140を同時に設ける工程と、コイル導体32,36を覆うようにマザー絶縁体基板116上に絶縁体層12,13となるべき絶縁体シート112,113を積層する工程と、絶縁体シート112,113の一部を除去し、犠牲導体140を露出させる工程を備えている。
【選択図】図10

Description

本発明は、電子部品の製造方法、特に、コイルを内蔵し、内磁路が設けられた電子部品の製造方法に関する。
コイルを内蔵し、内磁路が設けられた電子部品として、特許文献1に記載のコイル部品が知られている。この種の電子部品の製造方法(以下で、従来の電子部品の製造方法と称す)では、例えば、図20に示すように、まず、絶縁体基板511を準備する。そして、図21に示すように、絶縁体基板511に内磁路形成用の孔H500を形成する。その後、図22に示すように、絶縁体基板511の上面及び下面にコイル導体512,513をフォトリソ等により設ける。このとき、絶縁体基板511に対する孔H500の位置の公差、及び絶縁体基板511に対するコイル導体512,513の位置の公差の合計を考慮して、コイル導体512,513と孔H500との間にある程度の距離が必要となる。これにより、孔H500の断面積は、孔H500の位置の公差及びコイル導体512,513の位置の公差分だけ小さくなる。結果として、従来の電子部品の製造方法により製造された電子部品は、内磁路の断面積が小さくなり、高いインダクタンス値を得ることが困難だった。
特開2013−225718号公報
本発明の目的は、コイルを内蔵し、内磁路が設けられた電子部品の製造方法において、従来の電子部品の製造方法と比較して、より高いインダクタンス値を有する電子部品を得ることができる電子部品の製造方法を提供することである。
本発明の一の形態に係る電子部品の製造方法は、
絶縁体基板及び絶縁体層が積層されてなる積層体、該絶縁体基板上に設けられたコイル導体を含むコイル、及び該絶縁体基板を貫く内磁路を有する電子部品の製造方法であって、
前記絶縁体基板上に、前記コイル導体及び該絶縁体基板の内磁路となるべき部分に設けられる犠牲導体を同時に設ける導体形成工程と、
前記コイル導体及び前記犠牲導体を覆うように前記絶縁体基板上に前記絶縁体層を積層する積層工程と、
前記絶縁体基板上に積層された前記絶縁体層の一部を除去し、前記犠牲導体を露出させる露出工程と、
を備えること、
を特徴とする。
本発明の一の形態に係る電子部品の製造方法では、コイル導体と絶縁体基板の内磁路となるべき部分に設けられる犠牲導体を同時に設けている。このとき、コイル導体及び犠牲導体は共に導体であるから、1つの工程で形成することが可能である。そして、絶縁体層の積層後に犠牲導体を露出させることにより、内磁路を形成するための貫通孔を設けるべき部分を把握することができる。従って、本発明の一の形態に係る電子部品の製造方法では、従来の電子部品の製造方法において2つの工程に基づいて行われていた内磁路用の孔の形成及びコイル導体の形成を、1つの工程に基づいて行うことができる。これにより、本発明の一の形態に係る電子部品の製造方法では、絶縁体基板に対する内磁路用の孔の位置の公差及びコイル導体の位置の公差の合計は、従来の電子部品の製造方法と比較して小さい。結果として、本発明の一の形態に係る電子部品の製造方法により製造された電子部品は、従来の電子部品の製造方法により製造された電子部品と比較して、内磁路の断面積を大きくでき、より高いインダクタンス値を得ることができる。
本発明によれば、従来の電子部品の製造方法と比較して、より高いインダクタンス値を有する電子部品を得ることができる。
第1実施例である電子部品の製造方法により製造された電子部品の外観図である。 第1実施例である電子部品の製造方法により製造された電子部品の分解斜視図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第1実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第2実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 第2実施例である電子部品の製造方法の工程を示す図である。 従来の電子部品の製造方法の工程を示す図である。 従来の電子部品の製造方法の工程を示す図である。 従来の電子部品の製造方法の工程を示す図である。
(電子部品の構成、図1及び図2参照)
第一実施例である電子部品の製造方法により製造された電子部品1について図面を参照しながら説明する。以下で、電子部品1の底面と直交する方向をz軸方向と定義する。また、z軸方向から平面視したとき、電子部品1の長辺に沿った方向をx軸方向と定義し、電子部品1の短辺に沿った方向をy軸方向と定義する。さらに、z軸方向の負方向側の面を下面と称し、z軸方向の正方向側の面を上面と称す。なお、x軸、y軸及びz軸は互いに直交している。
電子部品1は、積層体10、外部電極20,25、コイル30及び内磁路40を備えている。また、電子部品1は、図1に示すように、略直方体状を成している。
積層体10は、図2に示すように、絶縁体層11〜14、絶縁体基板16から構成されている。また、積層体10において、z軸方向の正方向側から負方向側に向かって、絶縁体層11,12、絶縁体基板16、絶縁体層13,14の順に積層されている。
絶縁体層11,14は、磁性粉入りの樹脂等から成る。なお、磁性粉としてフェライトや金属磁性体(Fe,Si,Cr等)、樹脂としてポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。ここで、本実施例では、電子部品1のL値及び直流重畳特性を考慮して、絶縁体層11,14は、磁性粉を90wt%以上含んでいる。また、絶縁体層11は、積層体10のz軸方向の正方向側の端部に位置している。そして、絶縁体層14は、電子部品1のz軸方向の負方向側の端部に位置し、絶縁体層14のz軸方向の負方向側の面である底面S1は、電子部品1を回路基板に実装する際の実装面である。
絶縁体層12,13は、エポキシ樹脂等から成る。また、絶縁体層12は、絶縁体層11に対してz軸方向の負方向側に位置し、絶縁体層13は、絶縁体層14に対して、z軸の正方向側に位置する。なお、絶縁体層12,13の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。さらに、電子部品1における浮遊容量の発生を抑制するために、絶縁体層12,13の材料の比誘電率は4以下が望ましい。
絶縁体基板16は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリント配線基板であり、z軸方向において絶縁体層12と絶縁体層13との間に挟まれている。また、絶縁体基板16の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。なお、絶縁体基板16は、電子部品1の厚みの低減及びインダクタンス値の取得効率向上のため、可能な限り薄いことが好ましい。具体的には、60μm以下が好ましい。
外部電極20は、図1に示すように、積層体20のx軸方向の正方向側の表面及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。また、外部電極25は、積層体20のx軸方向の負方向側の表面及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。なお、外部電極20,25に用いることが可能な材料として、Au,Ag,Pd,Ni,Cu等が挙げられる。
コイル30は、積層体10の内部に位置し、Au,Ag,Cu,Pd,Ni等の導電性材料から成る。また、コイル30は、図2に示すように、コイル導体32,36及びビア導体34から構成されている。
コイル導体32は、絶縁体基板16の上面に設けられている。また、コイル導体32は、z軸方向の正方向側から平面視したときに、反時計回りに旋回しながら中心から遠ざかる渦巻き状の線状導体である。そして、コイル導体32の一端は、絶縁体基板16のx軸方向の正方向側の外縁から積層体10の表面に露出し、外部電極20と接続されている。さらに、コイル導体32の他端は、絶縁体基板16をz軸方向に貫通するビア導体34と接続されている。
コイル導体36は、絶縁体基板16の下面つまり、絶縁体層13の上面に設けられている。また、コイル導体36は、z軸方向の正方向側から平面視したときに、時計回りに旋回しながら中心から遠ざかる渦巻き状の線状導体である。そして、コイル導体36の一端は、絶縁体基板16のx軸方向の負方向側の外縁から積層体10の表面に露出し、外部電極25と接続されている。さらに、コイル導体36の他端は、ビア導体34と接続されている。
内磁路40は、図2に示すように、積層体10の内部の略中央、z軸方向から見たときに、コイル30の内周側に位置する磁性粉入りの樹脂である。また、内磁路40は、絶縁体層12,13及び絶縁体基板16をz軸方向に貫き、断面が略オーバル状の柱状を成している。なお、内磁路40に用いられる磁性粉としてフェライトや金属磁性体(Fe,Si,Cr等)、樹脂としてポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。ここで、本実施例では、電子部品1のL値及び直流重畳特性を考慮して、内磁路40は、磁性粉を90wt%以上含んでいる。さらに、内磁路40への充填性を高めるため、粒度の異なる2種類の粉体を混在させている。
以上のように構成された電子部品1は、外部電極20又は外部電極25から入力された信号が、コイル30を経由して、外部電極25又は外部電極20から出力されることで、インダクタとして機能する。
(第1実施例 図3〜図18参照)
以下に、第1実施例である電子部品の製造方法について説明する。製造方法の説明の際に用いられるz軸方向は、該製造方法で製造される電子部品1のz軸方向に対応している。
まず、図3に示すように、複数の絶縁体基板16となるべきマザー絶縁体基板116を用意する。そして、図4に示すように、マザー絶縁体基板116にビア導体34を設けるためのスルーホールH1をレーザ加工等により形成する。さらに、スルーホールH1の形成によって発生したスミアを除去するために、デスミア処理を行う。
次に、図5に示すように、スルーホールH1が形成されたマザー絶縁体基板116の上面及び下面に無電解Cuめっきを施す。この無電解Cuめっきは、その後のCu電解めっきのためのシード層の形成を目的とする。
そして、図6に示すように、マザー絶縁体基板116の上面及び下面に感光性レジストR1を付与する。なお、感光性レジストR1の付与は、ドライフィルムレジストをマザー絶縁体基板116の上面及び下面へ貼り付けることで行ってもよいし、液状レジストをマザー絶縁体基板116の上面及び下面に塗布することで行ってもよい。
感光性レジストR1の付与が終了すると、マザー絶縁体基板116に対して露光を行い、さらに現像を行う。これにより、マザー絶縁体基板116の上面及び下面に、図7に示すような、コイル導体32,36、内磁路40を形成するためのレジストパターンR2が形成される。
そして、図8に示すように、レジストパターンR2の開口部に対してCu電解めっきを施す。このとき、スルーホールH1がCuで満たされ、ビア導体34が形成される。
次に、図9に示すように、レジストパターンR2を有機溶剤、アルカリ溶剤等により除去する。さらに、Cu電解めっきのために設けられたシード層を硫酸系エッチャントやリン酸系エッチャントを用いて除去することにより、図10に示すように、複数のコイル導体32,36が形成される。このとき、マザー絶縁体基板116上の内磁路40に対応する部分にも導体層(以下で、犠牲導体140と称す)が形成される。
複数のコイル導体32,36及び犠牲導体140の形成後、さらに追加のCuめっきを施す。これは、図11に示すように、複数のコイル導体32,36を太くすることで各導体間の距離を狭めるためである。
そして、複数のコイル導体32,36及び犠牲導体140が形成されたマザー絶縁体基板116を、図12に示すように、複数の絶縁体層12,13となるべき絶縁体シート112,113でz軸方向から挟み込む。このとき、真空多段プレス機等を用いることで、図13に示すように、コイル導体間の狭い隙間にも、絶縁体シート112,113が入り込む。
その後、図14に示すように、絶縁体シート112,113における犠牲導体140を覆っている部分をレーザ加工やドライエッチング法により除去し、犠牲導体140を露出させる。そして、犠牲導体140が露出した状態のマザー絶縁体基板116をエッチング溶液に浸漬する。これにより、図15に示すように、犠牲導体140が除去され、絶縁体基板116における内磁路40となるべき部分が露出する。なお、エッチング溶液に塩化第2鉄を用いることで、Cuで構成された犠牲導体140を素早く除去することが可能である。また、絶縁体シート112,113における犠牲導体140を覆っている部分は、犠牲導体140が存在することにより他の部分よりも膨らんでいる、若しくは、他の部分と色が異なる。従って、その膨らみ等を目印としてレーザ加工やドライエッチング法により、絶縁体シート112,113における犠牲導体140を覆っている部分を除去することが可能である。
そして、露出した内磁路40となるべき部分に対して、レーザ加工やドリル加工を施す。これにより、図16に示すように、マザー絶縁体基板116を貫通する貫通孔H2が形成される。なお、本工程は、上述の絶縁体シート112,113における犠牲導体140を覆っている部分を除去する工程と同時に行ってもよい。
貫通孔H2の形成後、絶縁体シート112、マザー絶縁体基板116及び絶縁体シート113の順で積層された積層体を、絶縁体層11,14に対応する金属磁性粉入り樹脂シート111,114で、z軸方向から挟み、圧着する。この圧着により、図17に示すように、複数の貫通孔H2に対して、金属磁性粉入り樹脂シート111,114が入り込み、内磁路40が設けられる。その後、オーブン等の恒温槽を用いて熱処理を施し硬化させる。これにより、複数個の電子部品1の集合体であるマザー基板101が完成する。
次に、マザー基板101を複数の電子部品に分割する。具体的には、ダイサー等でマザー基板101をカットし、マザー基板101を複数の電子部品に分割する。
最後に、外部電極20,25を形成する。まず、Agを主成分とする導電性材料からなる電極ペーストをマザー基板101から分割された電子部品の表面に塗布する。次に、塗布した電極ペーストを、例えば、80〜200℃の温度下で5〜12分間熱処理する。これにより、外部電極20,25の下地電極が形成される。そして、下地電極の表面にNi/Snめっきを施すことにより、外部電極20,25が形成される。以上の工程により、電子部品1が完成する。
(効果)
第1実施例である電子部品の製造方法では、コイル導体32,36と絶縁体基板16の内磁路40となるべき部分に設けられる犠牲導体140を同時に設けている。このとき、コイル導体32,36及び犠牲導体140は共にCuにより構成される導体であるから、1つの工程で形成することが可能である。そして、絶縁体層12,13の積層後に犠牲導体140を露出させることにより、内磁路40を形成するための貫通孔H2を設けるべき部分を把握することができる。従って、第1実施例である電子部品の製造方法では、従来の電子部品の製造方法において2つの工程に基づいて行われていた内磁路用の孔の形成及びコイル導体の形成を、1つの工程に基づいて行うことができる。これにより、第1実施例である電子部品の製造方法では、絶縁体基板16に対する内磁路を形成するための孔H2の位置の公差及びコイル導体32,36の位置の公差の合計は、従来の電子部品の製造方法と比較して小さい。従って、孔H2とコイル導体32,36との間に、大きな距離を設ける必要がない。結果として、第1実施例である電子部品の製造方法により製造された電子部品1は、従来の電子部品の製造方法により製造された電子部品と比較して、内磁路の断面積を大きくでき、より高いインダクタンス値を得ることができる。
(第2実施例 図18及び図19参照)
第2実施例である電子部品の製造方法と第1実施例である電子部品の製造方法とは、主として、Cuめっきを施す工程及び犠牲導体140を露出させる工程に違いがある。具体的に以下で説明する。
第2実施例である電子部品の製造方法では、複数のコイル導体32,36及び犠牲導体140のCuめっきを施す際、めっき電流密度及びめっき液の攪拌条件を調整し、図18に示すように、犠牲導体140の高さをコイル導体32,36の高さよりも高くしている。その後、複数のコイル導体32,36に対し、更に追加のCuめっきを施して、各導体間の距離を狭める。
また、第2実施例である電子部品の製造方法では、 犠牲導体140を絶縁体シート112,113の表面に露出させる際に、グラインダ、バフ研磨、ラップ研磨等の研磨加工を絶縁体シート112,113の表面に対して行う。このとき、犠牲導体140の高さは、コイル導体32,36の高さより高いため、図19に示すように、犠牲導体140のみが露出する。その後、第1実施例である電子部品の製造方法と同様に犠牲導体140をエッチングにより除去し、貫通孔H2を形成し、内磁路40を設ける。
第2実施例である電子部品の製造方法では、研磨加工により犠牲導体140を露出させることができ、第1実施例である電子部品の製造方法と比較してより簡素である。なお、第2実施例である電子部品の製造方法における他の工程は、第1実施例である電子部品の製造方法と同様である。従って、第2実施例である電子部品の製造方法におけるCuめっきを施す工程及び犠牲導体140を露出させる工程以外の説明は第1実施例である電子部品の製造方法での説明のとおりである。また、第2実施例である電子部品の製造方法により製造される電子部品は、第1実施例である電子部品の製造方法により製造される電子部品1と同じである。
(変形例)
変形例である電子部品の製造方法と第2実施例である電子部品の製造方法とは、貫通孔H2の形成工程に違いがある。具体的には、変形例である電子部品の製造方法では、犠牲導体140をエッチングにより除去せずに、絶縁体シート112,113の表面に露出した犠牲導体140を目印として、これに対して直接、レーザ加工、ドリル加工等を行う。これにより、犠牲導体140の除去と同時に、絶縁体基板116に貫通孔H2を形成する。
変形例である電子部品の製造方法では、犠牲導体140をエッチングする工程を必要としないため、第1実施例である電子部品の製造方法と比較してより簡素である。なお、変形例である電子部品の製造方法における他の工程は、第2実施例である電子部品の製造方法と同様である。従って、変形例である電子部品の製造方法における、貫通孔H2の形成工程以外の説明は第2実施例である電子部品の製造方法での説明のとおりである。また、変形例である電子部品の製造方法により製造される電子部品は、第2実施例である電子部品の製造方法により製造される電子部品と同じである。
(他の実施例)
本発明に係る電子部品の製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、各導体、絶縁体に用いられる材料や熱処理の条件は任意である。また、各実施例及び変形例を組わせてもよい。
以上のように、本発明は、コイルを内蔵し、内磁路が設けられた電子部品の製造方法において、従来の電子部品の製造方法と比較して、より高いインダクタンス値を有する電子部品を得ることができる点で優れている。
H2 貫通孔
1 電子部品
10 積層体
11〜14 絶縁体層
16 絶縁体基板
30 コイル
32,36 コイル導体
40 内磁路
140 犠牲導体

Claims (6)

  1. 絶縁体基板及び絶縁体層が積層されてなる積層体、該絶縁体基板上に設けられたコイル導体を含むコイル、及び該絶縁体基板を貫く内磁路を有する電子部品の製造方法であって、
    前記絶縁体基板上に、前記コイル導体及び該絶縁体基板の内磁路となるべき部分に設けられる犠牲導体を同時に設ける導体形成工程と、
    前記コイル導体及び前記犠牲導体を覆うように前記絶縁体基板上に前記絶縁体層を積層する積層工程と、
    前記絶縁体基板上に積層された前記絶縁体層の一部を除去し、前記犠牲導体を露出させる露出工程と、
    を備えること、
    を特徴とする電子部品の製造方法。
  2. 前記露出工程後に前記犠牲導体をエッチングで除去する工程と、
    前記犠牲導体が除去された部分に対して、積層方向に前記絶縁体基板を貫通する貫通孔を形成する第1の貫通孔形成工程と、
    前記貫通孔に磁性材料を充填し内磁路を形成する内磁路形成工程と、
    を備えること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品の製造方法。
  3. 前記露出工程により露出した前記犠牲導体を目印として、前記絶縁体基板を貫通する貫通孔を形成する第2の貫通孔形成工程をさらに備えること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品の製造方法。
  4. 前記コイル導体をめっきにより太くする工程を更に備えること、
    を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  5. 前記絶縁体基板上に積層された前記絶縁体層の一部の除去は、研磨加工により行われること、
    を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  6. 前記絶縁体層は金属磁性粉を含むこと、
    を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
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