JP2016139786A - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ビアが形成される面に平坦性が与えられ、ビアの不めっき不良を防ぐことができるコイル部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】ビアパッド１１１〜１１１”を含む多層構造のコイル導体１１０と、各層のビアパッド間を連結するビア１１２〜１１２”と、を含み、且つ、隣接する二つの層のビアパッド１１１〜１１１”は一部または全部が重なり、ビアパッド１１１〜１１１”を介して連続する二つの層のビア１１２〜１１２”は互いにずれて配置される。【選択図】図１
Description
本発明は、コイル部品に関するもので、より詳細には、ノイズフィルタとして動作するコイル部品及びその製造方法に関する。
技術の発展に伴い、携帯電話、家電製品、ＰＣ、ＰＤＡ、ＬＣＤなどのような電子機器がアナログ方式からデジタル方式に変化し、処理するデータ量を増加することによって高速化を実現している。
これにより、高速信号送信インターフェースとしてＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０及び高精細度マルチメディアインターフェース（ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＨＤＭＩ（登録商標））が広範囲で普及され、これらインターフェースは現在個人用コンピュータ及びデジタル高画質テレビのような多くのデジタルデバイスで用いられている。
これら高速インターフェースは、長い間一般的に用いられたシングルエンド（ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄ）送信システムとは異なって、一対の信号線を用いて差動信号（差動モード信号）を送信する差動信号システムを採用する。しかし、デジタル化且つ高速化する電子機器は、外部からの刺激に敏感であるため高周波ノイズによる信号歪曲が度々発生している。
このようなノイズを除去するために電子機器内にフィルタが設置されている。特に、高速差動信号線などには、コモンモードノイズ（Ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｎｏｉｓｅ）を除去するためのコイル部品としてコモンモードフィルタ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が広く用いられている。
コモンモードノイズは差動信号線で発生するノイズであり、コモンモードフィルタは従来のフィルタでは除去することができないコモンモードノイズを除去する。
このようなコモンモードフィルタをはじめ多様なコイル製品は、高いインダクタンスを得るために、コイルのターン数を増加させるとともに、より多くの層数でコイル層を積層している。
このとき、コイル層の層間を連結するためには、ビアという垂直構造の金属が必要となる。しかし、ビアは、絶縁層の厚さに相応するだけ陥没された構造を有し、このようなビアが同一の位置に累積される場合、ビアの不めっき不良が発生するという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、連続する二つの層のビアを互いにずらして配置させることにより、同一の位置にビアが累積されないコイル部品及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一側面によれば、ビアパッドを含む多層構造のコイル導体、及び各層の上記ビアパッド間を連結するビアを含み、且つ、隣接する二つの層の上記ビアパッドは一部または全部が重なり、上記ビアパッドを介して連続する二つの層の上記ビアは互いにずれて配置されるコイル部品を提供する。
ここで、各層の上記ビアは、ジグザグ型で配置されるか、階段型で配置されることができ、上記ビアが階段型で配置される場合、隣接する二つの層の上記ビアパッドにおいて重なり領域の幅は上記ビアの幅と同一である。また、上記ビアがジグザグ型で配置される場合、偶数層に位置する上記ビアまたは奇数層に位置する上記ビアは同一の垂直線上に配置される。
本発明のコイル部品によると、ビアが形成される面に平坦性が与えられるため、ビアの不めっき不良を防ぐことができる。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図１は本発明の第１実施形態によるコイル部品の断面図である。
図１を参照すると、本実施形態によるコイル部品１００は、多層構造で形成されたコイル導体１１０を基本構造として有する。
コイル導体１１０は、絶縁層１２０の内部に埋め込まれる形態で設置されることができ、絶縁層１２０は剛性のベース基材１３０上に備えられることができる。
即ち、本実施形態は、コイル導体１１０が内設された絶縁層１２０、または絶縁層１２０がベース基材１３０上に積層された構造体が一つの単位素子となるコイル部品に関し、２０１２（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ×１．２ｍｍ）、１００５（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）、０６０３（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）、０４０３（０．４ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）などの多様なサイズに製作されることができる。
ベース基材１３０は、フェライト素材からなる板状の焼結体で、電流印加時に発生する磁束（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）の移動通路になる。したがって、ベース基材１３０は、所定のインダクタンスを得ることができる限り任意の磁性材料、例えば、Ｆｅ２Ｏ３及びＮｉＯを主成分とするＮｉ系フェライト材料、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＺｎＯを主成分とするＮｉ−Ｚｎ系フェライト材料、及びＦｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯを主成分とするＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料から選択されるいずれか一つ以上の磁性材料を用いて形成することができる。
図面にはこのようなフェライト素材のベース基材１３０が絶縁層１２０の一方の面にだけ備えられるように示されているが、本実施形態は、磁束の流れをより円滑にさせるために、ベース基材１３０のようなフェライト焼結体が絶縁層１２０の両方の面にすべて形成されたコイル部品を提供することができる。この他にも、本実施形態は、絶縁層１２０の下部面にモジュラス（Ｍｏｄｕｌｕｓ）が高いフェライト焼結体が備えられ、上部面に磁性粉末と高分子樹脂をミーリングして製造したペーストを塗布して形成したフェライト−樹脂複合体が備えられたコイル部品を提供することもできる。
絶縁層１２０は、コイル導体１１０を覆うように形成されることにより、コイル導体１１０の層間絶縁性を確保し、湿気や熱などの外部環境からコイル導体１１０を保護する機能を行う。
したがって、絶縁層１２０の構成材質としては、絶縁性だけでなく耐熱性、耐湿性の特性に優れた高分子樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
具体的には、絶縁層１２０は、ベース基材１３０との絶縁性を確保し、ベース基材１３０の表面凹凸を抑制して平坦性を与える下部絶縁層が先に形成され、その上にコイル導体１１０を覆蓋するビルドアップ絶縁層が順に積層されることにより形成される。但し、高温・高圧の積層過程において各層間の境界は区分されず、図面に示されているように一体化されることができる。
コイル導体１１０は、平面上に形成されるコイル形状の金属配線で、電気伝導性に優れた銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、または白金（Ｐｔ）からなる群より選択される少なくとも１種以上の金属からなることができる。
コイル導体１１０は複数個が所定の間隔を置いて厚さ方向に積層された多層構造で形成され、各層のコイル導体１１０はビア１１２を通じて層間連結されて電磁気的に結合する１次コイルと２次コイルを形成することができる。
図２及び図３はコイルの連結構造を説明するためにコイル導体１１０を層別に分解して示す斜視図である。図２に示されているように、１層のコイル導体１１０は２層に形成されたビアパッド１１１と３層に形成されたビアパッド１１１を経て４層のコイル導体１１０と連結され、２層のコイル導体１１０は３層のコイル導体１１０と連結される。
または、図３に示されているように、１層のコイル導体１１０は２層に形成されたビアパッド１１１を経て３層のコイル導体１１０と連結され、２層のコイル導体１１０は３層に形成されたビアパッド１１１を経て４層のコイル導体１１０と連結されることもできる。
これにより、本実施形態にかかるコイル部品１００は、１次コイルと２次コイルに同一方向の電流が印加されると磁束が補強されてコモンモードインピーダンスが増加し、反対方向の電流が流れると磁束が互いに相殺されてディファレンシャルモードインピーダンスが減少するコモンモードフィルタ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）として動作することができる。
ビア１１２は、各層に形成されたビアパッド１１１の間に備えられる。即ち、ビアパッド１１１はビア１１２の連結信頼性を確保するために形成された比較的広い面積を有するランド部で、ビア１１２はこのような各層のビアパッド１１１の間を垂直方向に連結する。明確な説明のために、図面にはビアパッド１１１とビア１１２を区分して示されているが、ビアパッド１１１とビア１１２は、同一金属で形成されるもので、その間の境界が区分されずに一体で形成されることができる。
ここで、隣接する二つの層のビアパッド１１１、例えば、図１において、ビアパッド１１１'とビアパッド１１１''は、一部の領域が垂直方向に重なり、一ビアパッド１１１'を介して連続する二つの層のビア１１２、例えば、ビアパッド１１１'の上下面にそれぞれ接するビア１１２'とビア１１２''は垂直方向に互いに重ならずにずれて配置される。
図４は図１のＡ領域の拡大図であり、コイル導体１１０を形成するためのめっき過程においてビアパッド１１１とビアパッド１１１の下面に接するビア１１２が同時に形成される。これにより、例えば、図４のビアパッド１１１'において、ビア１１２'に対応する部分は一定の高さまでめっきされずに陥没した形態になる。
このような形態のビアパッド１１１'において、次のめっき工程を通じて形成されるビア１１２''はビア１１２'とずれて配置されることにより、ビアパッド１１１'の平坦面に備えられ、その結果、ビアの不めっきによるオープン（ｏｐｅｎ）不良を防ぐことができる。これに対する説明は、本実施形態の製造方法において後述する。
全層のビア１１２は、互いに異なる垂直線上に配置されることができる。このとき、図１のように、ビアパッド１１１の一部が重なる実施形態において、その重なった領域の幅Ｗはビア１１２と同一の幅を有するように設定することができる。即ち、各層のビア１１２は、ビアパッド１１１の重なり領域に形成され、これにより、ビア１１２の側端とビアパッド１１１の側端は一直線上に位置するようになる。
ここで、ビア１１２の幅は、ビアパッド１１１の幅の半分になるように設定することができる。例えば、図１において、ビアパッド１１１'の左側の半分はビア１１２'が形成される領域になり、ビアパッド１１１'の右側の半分はビア１１２''が形成される領域になる。
このように、ビア１１２の幅がビアパッド１１１の幅の半分になる場合、ビアパッド１１１の製造時に用いられる金属量を最小化することができるため、製品単価を大きく減らすことができる。
図５は本発明の第２実施形態によるコイル部品の断面図である。
図５を参照すると、本発明の第２実施形態によるコイル部品１００において、各層のビアパッド１１１は全領域が垂直方向に重なり、その間を垂直連結するビア１１２は全層で互いに異なる垂直線上に配置される。この場合、ビアパッド１１１の位置整列が容易になるため工程収率が向上する。
図６は本発明の第３実施形態によるコイル部品の断面図である。
図６を参照すると、本発明の第３実施形態によるコイル部品１００は、上述の実施形態のように、一ビアパッド１１１を介して連続する二つの層のビア１１２、即ち、一ビアパッド１１１の上下面にそれぞれ接する二つのビア１１２は垂直方向に互いに重ならずにずれて配置される。
また、最下層のビア１１２から最上層のビア１１２までを順に第１ビア１１２ａ、第２ビア１１２ｂ、第３ビア１１２ｃとするとき、第２ビア１１２ｂは第１ビア１１２ａの左側に位置し、第３ビア１１２ｃは再び第２ビア１１２ｂの右側に位置する。
即ち、本実施形態において、ビア１１２はジグザグ型で配置される構造を有する。このような構造は、各層のビアパッド１１１が一部だけ重なる場合だけでなく、全部が重なる場合でも可能となる。
図６の実施形態は、ビアパッド１１１が全部重なる場合である。ここで、奇数層に位置する第１及び第３ビア１１２ａ、１１２ｃは同一の垂直線Ｌ上に配置され、第１及び第３ビア１１２ａ、１１２ｃの側端とビアパッド１１１の側端が一直線上に位置することができる。また、偶数層に位置する第２ビア１１２ｂは同一の垂直線上に配置されることができる。
このような構造で、ビア１１２の幅がビアパッド１１１の幅の半分になる場合、コイル導体１１０でビアパッド１１１が占める面積を最小化することができるため、コイル導体１１０のターン（ｔｕｒｎ）数を増やすことができる。
これは、図１に示されたコイル導体１１０のターン数と図６に示されたコイル導体１１０のターン数を比較すると確認できる。図６の場合、ビアパッド１１１の周囲のＢ領域により多くの配線が形成されて、全体のコイルのターン数が図１に比べて二つのターンだけさらに増加したことが確認できる。
以下では、コイル部品１００の製造方法について説明する。
図７はコイル部品１００の製造方法を順に示す流れ図であり、図８から図１７は各段階の工程で示されるコイル部品の工程図である。
図７を参照すると、コイル部品１００の製造方法は、まず、Ｎｉ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、またはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト素材の磁性粉末を一定の条件下において焼結して製作したベース基材１３０を設け、ベース基材１３０上に第１絶縁層１２０ａを形成する段階を行う（Ｓ１００、図８）。
第１絶縁層１２０ａは、コイル導体１１０とベース基材１３０との絶縁性を確保し、ベース基材１３０の表面凹凸を抑制してコイル導体１１０が形成される面に対して平坦性を与えるためのもので、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などの高分子樹脂をスピンコーティングなどの通常のコーティング法で塗布することにより形成することができる。
次に、第１絶縁層１２０ａ上に第１ビアパッド１１１ａを含む第１コイル導体１１０ａを形成し、第１コイル導体１１０ａを覆蓋する第２絶縁層１２０ｂを、１絶縁層１２０ａ上に形成する段階を行う（Ｓ１１０、図９）。
その後、第１ビアパッド１１１ａ上に形成されたビア１１２を通じて層間連結され、第１ビアパッド１１１ａと一部が重なる第２ビアパッド１１１ｂを含む第２コイル導体１１０ｂを、第２絶縁層１２０ｂ上に形成する段階を行う（Ｓ１２０、図１０）。本実施形態では、ビアパッド１１１の一部が重なる構造を基準に説明するが、図５または図６の実施形態によるコイル部品の製造時にビアパッド１１１の全領域が重なるように形成することができる。
ビア１１２をはじめ第１コイル導体１１０ａと第２コイル導体１１０ｂは以下で説明される第３コイル導体（図１６の１１０ｃ）の製造方法と同一の方法で形成されることができる。
第３コイル導体１１０ｃを形成するために、まず、図１１のように第２コイル導体１１０ｂを覆蓋する第３絶縁層１２０ｃを、第２絶縁層１２０ｂ上に形成し、ビア１１２と垂直方向に重ならないビアホールＶＨを第３絶縁層１２０ｃに形成して第２ビアパッド１１１ｂの一部領域を露出させる段階を行う（Ｓ１３０、図１２）。
続いて、ビアホールＶＨの内壁を含む第３絶縁層１２０ｃ上にシード層ｓを形成する（Ｓ１４０、図１３）。シード層ｓは、電解めっきを行うための引込線になるもので、無電解銅めっきを通じて形成されることができる。
その後、シード層ｓ上にレジスト１０を付着した後、レジスト１０をパターニングする（Ｓ１５０、図１４）。レジスト１０は、感光性高分子物質からなる部材で、露光時に光を受けた部分において光反応が生じて現像時に残るネガ型（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）や、光を受けた部分が現像時に除去されるポジ型（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）などを用いることができる。
このような露光、現像のパターニングを通じてレジスト１０に形成されるパターンは、第３コイル導体１１０ｃのパターンとは反対になる。これにより、図１５のように、電解めっきを通じてレジスト１０のパターン間に金属を成長させると、第３コイル導体１１０ｃに対応するパターンのめっき層１１０ｃ'が形成される（Ｓ１６０）。
次に、レジスト１０を除去した後、外部に露出するシード層ｓ、即ち、レジスト１０によってカバーされて、めっき層１１０ｃ'が形成されない部分のシード層ｓをフラッシュエッチングなどを通じて除去すると、第３ビアパッド１１１ｃを含む第３コイル導体１１０ｃが形成される（Ｓ１７０、図１６）。上述の通り、第３コイル導体１１０ｃをはじめ第１コイル導体１１０ａと第２コイル導体１１０ｂは、シード層ｓを含んでいるが、その厚さは全体に比べて非常に薄いため図１６からは省略する。
また、詳細に図示されてはいないが、図１５のめっき過程時にビアホールＶＨの底面から金属が成長するため、第３ビアパッド１１１ｃにおいてビアホールＶＨに対応する部分は一定の高さまでめっきされずに陥没した形態になり、これは同一の方法で形成される第２ビアパッド１１１ｂでも同様である。
即ち、第２ビアパッド１１１ｂにおいてビア１１２に対応する部分は、一定の高さまでめっきされずに陥没した形態になるが、本実施形態においては、ビア１１２と重ならない位置にビアホールＶＨを形成することにより不めっき不良を防ぐことができる。
図１８は従来のコイル部品の製造時に発生する可能性がある不めっき不良を説明するための図面である。
図１８を参照すると、第２ビアパッド１２'は、ビア１３と同時に形成されることにより上部面が陥没した形態になる。これにより、レジスト１をパターニングする過程において第２ビアパッド１２'の上部面にレジスト１の残留物が生じるようになる。その結果、シード層ｓを引込線にして電解めっきを行っても、ビアホールＶＨの内部に金属が成長しないため、ビアの不めっきによるオープン（ｏｐｅｎ）不良が発生するようになる。
図１６のように第３コイル導体１１０ｃが形成されると、第３コイル導体１１０ｃを覆蓋する第４絶縁層１２０ｄを、第３絶縁層１２０ｃ上に形成することにより、本発明のコイル部品を最終的に完成させることができる（Ｓ１８０、図１７）。
本実施形態では、３層構造のコイル導体１１０を基準に説明しているが、求められるスペックによってさらに多くの層数のコイル導体１１０を形成することができ、ビア１１２も階段型の他にジグザグ型で形成することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。
１００ コイル部品
１１０ コイル導体
１１１ ビアパッド
１１２ ビア
１２０ 絶縁層
１３０ ベース基材
１１０ コイル導体
１１１ ビアパッド
１１２ ビア
１２０ 絶縁層
１３０ ベース基材
Claims (14)
- ビアパッドを含む多層構造のコイル導体と、
各層の前記ビアパッド間を連結するビアと、を含み、隣接する二つの層の前記ビアパッドは一部または全部が重なり、前記ビアパッドを介して連続する二つの層の前記ビアは互いにずれて配置される、コイル部品。 - 全層の前記ビアは互いに異なる垂直線上に配置される、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記ビアの側端と前記ビアパッドの側端が一直線上に位置する、請求項１または２に記載のコイル部品。
- 前記ビアの幅は前記ビアパッドの幅の半分である、請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル部品。
- 前記コイル導体は絶縁層に内設され、前記絶縁層はベース基材上に備えられる、請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル部品。
- 前記ベース基材はフェライト焼結体である、請求項５に記載のコイル部品。
- ビアパッドを含む多層構造のコイル導体と、
各層の前記ビアパッド間を連結するビアと、を含み、隣接する二つの層の前記ビアパッドは一部または全部が重なり、前記ビアパッドを介して連続する二つの層の前記ビアは互いにずれて配置され、且つ、偶数層に位置する前記ビアまたは奇数層に位置する前記ビアは同一の垂直線上に配置される、コイル部品。 - 前記ビアの側端と前記ビアパッドの側端が一直線上に位置する、請求項７に記載のコイル部品。
- 前記ビアの幅は前記ビアパッドの幅の半分である、請求項７または８に記載のコイル部品。
- 前記コイル導体は絶縁層に内設され、前記絶縁層はベース基材上に備えられる、請求項７から９のいずれか１項に記載のコイル部品。
- 前記ベース基材はフェライト焼結体である、請求項１０に記載のコイル部品。
- 第１絶縁層上に第１ビアパッドを含む第１コイル導体を形成し、前記第１コイル導体を覆蓋する第２絶縁層を、前記第１絶縁層上に形成する段階と、
前記第１ビアパッド上に形成されたビアを通じて層間連結され、前記第１ビアパッドと一部または全部が重なる第２ビアパッドを含む第２コイル導体を、前記第２絶縁層上に形成する段階と、
前記第２コイル導体を覆蓋する第３絶縁層を、前記第２絶縁層上に形成し、前記ビアと重ならないビアホールを形成して前記第２ビアパッドの一部領域を露出させる段階と、
前記ビアホールにめっきされて形成されたビアを通じて層間連結され、前記第２ビアパッドと一部または全部が重なる第３ビアパッドを含む第３コイル導体を、前記第３絶縁層上に形成し、前記第３コイル導体を覆蓋する第４絶縁層を、前記第３絶縁層上に形成する段階と、を含む、コイル部品の製造方法。 - 前記第３コイル導体を形成する段階は、前記ビアホールの内壁と前記第３絶縁層上にシード層を形成する段階と、前記シード層上にレジスト層を付着した後に前記レジスト層をパターニングする段階と、パターニングされた前記レジストのパターンの間に金属を成長させる段階と、前記レジストを除去した後、外部に露出した前記シード層をエッチングする段階と、を含む、請求項１２に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記第１コイル導体を形成する前に、ベース基材上に前記第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層上に前記第１コイル導体を形成する、請求項１２または１３に記載のコイル部品の製造方法。
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