JP2021052076A - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】コイルパターンと導体ポストが磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、導体ポストと磁性素体の接触によって生じる問題を解決する。【解決手段】コイル部品1は、磁性粉を含有する樹脂からなる磁性素体Mと、磁性素体Mに埋め込まれたコイル部Cと、磁性素体Mに埋め込まれ、一端がコイル部Cに接続され、他端が磁性素体Mから露出する導体ポストBP1,BP2と、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間に設けられた絶縁層65と、コイル部Cと磁性素体Mの間に設けられた絶縁層61〜64とを備える。このように、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間に絶縁層65が設けられていることから、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間の絶縁性を確保することができるとともに、両者間における剥離を防止することが可能となる。【選択図】図2

Description

本発明はコイル部品及びその製造方法に関し、特に、コイルパターンが磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品及びその製造方法に関する。
チップ型のコイル部品においては、インダクタンスを高めるため、コイルパターンが磁性素体の内部に埋め込まれることがある。例えば、特許文献1〜3には、スパイラル状のコイルパターンが磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品が開示されている。
しかしながら、磁性素体を構成する材料は、樹脂材料などと比べると絶縁性が不十分である。このため、コイルパターンを磁性素体によって直接覆うのではなく、コイルパターンを樹脂材料からなる絶縁層などで覆い、さらにその表面を磁性素体で覆う構造が採られる。
特開2017−183529号公報 特開2017−11185号公報 特開2018−160610号公報
ところが、コイルパターンと外部端子を接続する導体ポストについては、製造工程上、絶縁層で覆われることなく磁性素体と直接接する構造となるため、場合によっては導体ポストと磁性素体の間の絶縁性が不十分となるおそれがある。また、導体ポストを構成する金属材料(主にCu)と磁性素体は熱膨張係数が異なることから、両者の界面において剥離が生じやすいという問題もあった。特に、導体ポストの表面に比較的サイズの大きな磁性フィラーが存在する場合には、導体ポストと磁性素体の間に隙間が生じやすく、これによって剥離が発生するという問題があった。
したがって、本発明は、コイルパターンと導体ポストが磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品において、導体ポストと磁性素体の接触によって生じる問題を解決することを目的とする。また、本発明は、このようなコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明によるコイル部品は、磁性粉を含有する樹脂からなる磁性素体と、磁性素体に埋め込まれたコイル部と、磁性素体に埋め込まれ、一端がコイル部に接続され、他端が磁性素体から露出する導体ポストと、導体ポストと磁性素体の間に設けられた第1の絶縁層と、コイル部と磁性素体の間に設けられた第2の絶縁層とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、導体ポストと磁性素体の間に第1の絶縁層が設けられていることから、導体ポストと磁性素体の間の絶縁性を確保することができるとともに、両者間における剥離を防止することが可能となる。
本発明において、第1の絶縁層と第2の絶縁層は、互いに同じ樹脂材料からなるものであっても構わない。これによれば、製造プロセスの複雑化が防止されるとともに、製品の信頼性も高められる。
本発明において、第1の絶縁層は、第2の絶縁層よりも膜厚が大きくても構わない。これによれば、導体ポストと磁性素体の間の絶縁性がより高められる。
本発明において、コイル部と導体ポストは第1の絶縁層を貫通して設けられたビア導体を介して接続されており、ビア導体は、導体ポストと接する部分における径よりも、コイル部と接する部分における径の方が大きくても構わない。これによれば、コイル部の熱をより効率的に放熱することが可能となる。
本発明において、導体ポストは、コイル部の一端に接続された第1の導体ポストと、コイル部の他端に接続された第2の導体ポストを含み、磁性素体は、コイル軸方向における一方側に位置する第1の表面と、コイル軸方向における他方側に位置する第2の表面を有し、第1の導体ポストは磁性素体の第1の表面から露出し、第2の導体ポストは磁性素体の第2の表面から露出するものであっても構わない。本発明によれば、コイル部品を多層基板の内部に埋め込んで使用する場合に、上下方向から接続を取ることが可能となる。
この場合、第1の絶縁層は、第1の導体ポストと磁性素体の間に設けられることなく、第2の導体ポストと磁性素体の間に設けられていても構わない。これによれば、第1の導体ポストの製造工程が簡素化される。また、導体ポストは、コイル部の一端に接続された第3の導体ポストをさらに含み、第3の導体ポストは磁性素体の第2の表面から露出するものであっても構わない。これによれば、コイル部の一端に接続された導体ポストを両面から露出させることが可能となる。
本発明によるコイル部品の製造方法は、導体ポスト、第1の犠牲パターン、並びに、導体ポストと第1の犠牲パターンを分離する第1の絶縁層を含む第1層を支持体上に形成する工程と、一端が導体ポストの一端に接続されたコイルパターン、第1の犠牲パターンに接続された第2の犠牲パターン、並びに、コイルパターンと第2の犠牲パターンを分離する第2の絶縁層を含む第2層を形成する工程と、第1及び第2の犠牲パターンを除去することによって、コイルパターンの内径領域及び外側領域に空間を形成する工程と、磁性粉を含有する樹脂からなる磁性素体を空間に形成する工程と、導体ポストの他端を露出させる工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、第1層に位置する導体ポストと磁性素体の間に第1の絶縁層が設けられることから、導体ポストと磁性素体の間の絶縁性を確保することができるとともに、両者間における剥離を防止することが可能となる。
本発明によるコイル部品の製造方法は、磁性素体を形成した後、コイルパターンの他端に接続された別の導体ポストを磁性素体から見て導体ポストとは反対側の面に形成する工程をさらに備えていても構わない。これによれば、2つの導体ポストを両面から露出させることが可能となる。
本発明によるコイル部品の製造方法は、空間を形成する前に、コイルパターンの他端に接続された別の導体ポストを磁性素体から見て導体ポストとは反対側の面に形成する工程と、導体ポストをレジスト膜で覆う工程とをさらに備え、空間を形成する工程は、導体ポストをレジスト膜で覆った状態で行っても構わない。この方法によっても、2つの導体ポストを両面から露出させることが可能となる。
このように、本発明によれば、コイルパターンと導体ポストが磁性素体に埋め込まれた構造を有するコイル部品及びその製造方法において、導体ポストと磁性素体の接触によって生じる諸問題を解決することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態によるコイル部品1の外観を示す略斜視図である。 図2は、図1に示すA−A線に沿った略断面図である。 図3は、図1に示すB−B線に沿った略断面図である。 図4は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図5は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図6は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図7は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図8は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図9は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図10は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図11は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図12は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図13は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図14は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図15は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図16は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図17は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図18は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図19は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図20は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図21は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図22は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図23は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図24は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図25は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図26は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図27は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図28は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図29は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図30は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図31は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図32は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図33は、導体層50のパターン形状を示す平面図である。 図34は、絶縁層65のパターン形状を示す平面図である。 図35は、導体層40のパターン形状を示す平面図である。 図36は、絶縁層64のパターン形状を示す平面図である。 図37は、導体層30のパターン形状を示す平面図である。 図38は、絶縁層63のパターン形状を示す平面図である。 図39は、導体層20のパターン形状を示す平面図である。 図40は、絶縁層62のパターン形状を示す平面図である。 図41は、導体層10のパターン形状を示す平面図である。 図42は、絶縁層61のパターン形状を示す平面図である。 図43は、変形例によるコイル部品1Aの構造を説明するための略断面図である。 図44は、本発明の第2の実施形態によるコイル部品2の構造を説明するための略断面図である。 図45は、コイル部品2の製造方法を説明するための工程図である。 図46は、コイル部品2の製造方法を説明するための工程図である。 図47は、コイル部品2の製造方法を説明するための工程図である。 図48は、コイル部品2の製造方法を説明するための工程図である。 図49は、本発明の第3の実施形態によるコイル部品3の構造を説明するための略断面図である。 図50は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図51は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図52は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図53は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図54は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図55は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図56は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図57は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図58は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図59は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図60は、コイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。 図61は、導体層50のパターン形状を示す平面図である。 図62は、絶縁層65のパターン形状を示す平面図である。 図63は、絶縁層61のパターン形状を示す平面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態によるコイル部品1の外観を示す略斜視図である。また、図2は図1に示すA−A線に沿った略断面図であり、図3は図1に示すB−B線に沿った略断面図である。
本実施形態によるコイル部品1は、電源回路用のインダクタとして用いることが好適な表面実装型のチップ部品であり、図1〜図3に示すように、磁性素体Mと、磁性素体Mに埋め込まれたコイル部Cと、一対の導体ポストBP1,BP2とを備える。コイル部Cの構成については後述するが、本実施形態においてはスパイラル状のコイルパターンを有する導体層が4層積層され、これによって1つのコイル導体が形成される。そして、コイル導体の一端が導体ポストBP1に接続され、コイル導体の他端が導体ポストBP2に接続される。
図1〜図3に示す例では、導体ポストBP1,BP2の端部が完全に露出しているが、本発明においてこの点は必須でなく、図1に示す領域E1,E2に導電性ペーストなどを形成することによって、導体ポストBP1,BP2の端部を覆っても構わない。
磁性素体Mは、磁性粉を含有する樹脂からなる複合部材であり、コイルに電流を流すことによって生じる磁束の磁路を構成する。磁性粉としては、鉄(Fe)やパーマロイ系材料などの磁性金属や、フェライトなどの磁性酸化物を用いることができる。樹脂としては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることができる。
図2に示すように、コイル部品1に含まれるコイル部Cは磁性素体Mに埋め込まれており、絶縁層61〜65と導体層10,20,30,40,50が交互に積層された構成を有している。導体層10,20,30,40はそれぞれスパイラル状のコイルパターンCP1〜CP4を有しており、コイルパターンCP1〜CP4の上面、下面及び側面は絶縁層61〜65で覆われている。導体層10,20,30,40にはダミーパターンDP1〜DP4も存在するが、図2に示す断面においてはダミーパターンDP2,DP3のみが現れている。ダミーパターンDP1〜DP4の上面、下面及び側面についても、絶縁層61〜65で覆われている。また、導体層50には導体ポストBP1,BP2が形成されている。導体ポストBP1,BP2の下面及び側面は、絶縁層65で覆われている。ここで、上面及び下面とはコイル軸に対して垂直な面を指し、側面とはコイル軸に対して水平な面を指す。
コイルパターンCP1〜CP4は、絶縁層62〜64に形成されたスルーホールを介して互いに接続されることにより、コイル導体を構成している。導体層10,20,30,40,50の材料としては、銅(Cu)を用いることが好ましい。コイルパターンCP1〜CP4の内径領域及び外側領域にも、磁性素体Mが埋め込まれている。絶縁層61〜65のうち、少なくとも絶縁層62〜64については非磁性材料が用いられる。最下層に位置する絶縁層61及び最上層に位置する絶縁層65については、磁性材料を用いても構わない。
導体層10は、最下層に位置する導体層であるが、後述するように、本実施形態によるコイル部品1の製造工程においては、図2に示す方向とは上下反転して導体層50側から積層されることから、製造時においては導体層10が最上層に位置する。導体層10には、スパイラル状に約5/8ターン巻回されたコイルパターンCP1と、ダミーパターンDP1(図2には現れない)と、2つの電極パターン11,12が設けられている。コイルパターンCP1、ダミーパターンDP1及び電極パターン11,21の下面及び側面は絶縁層61で覆われ、上面は絶縁層62で覆われている。図2に示すように、所定の断面においては、コイルパターンCP1の一端と電極パターン11が接続されている。これに対し、電極パターン12はコイルパターンCP1とは独立して設けられている。
導体層20は、導体層10の上面に絶縁層62を介して形成された2層目の導体層である。導体層20には、スパイラル状に約5/8ターン巻回されたコイルパターンCP2と、ダミーパターンDP2と、2つの電極パターン21,22が設けられている。コイルパターンCP2、ダミーパターンDP2及び電極パターン21,22の下面及び側面は絶縁層62で覆われ、上面は絶縁層63で覆われている。コイルパターンCP2の一端は、絶縁層62に形成されたスルーホールを介してコイルパターンCP1の他端に接続されている。電極パターン21,22は、いずれもコイルパターンCP2とは独立して設けられており、絶縁層62に形成されたスルーホールを介してそれぞれ電極パターン11,12に接続されている。
導体層30は、導体層20の上面に絶縁層63を介して形成された3層目の導体層である。導体層30には、スパイラル状に約5/8ターン巻回されたコイルパターンCP3と、ダミーパターンDP3と、2つの電極パターン31,32が設けられている。コイルパターンCP3、ダミーパターンDP3及び電極パターン31,31の下面及び側面は絶縁層63で覆われ、上面は絶縁層64で覆われている。コイルパターンCP3の一端は、絶縁層63に形成されたスルーホールを介してコイルパターンCP2の他端に接続されている。電極パターン31,32は、いずれもコイルパターンCP3とは独立して設けられており、絶縁層63に形成されたスルーホールを介してそれぞれ電極パターン21,22に接続されている。
導体層40は、導体層30の上面に絶縁層64を介して形成された4層目の導体層である。導体層40には、スパイラル状に約5/8ターン巻回されたコイルパターンCP4と、ダミーパターンDP4(図2には現れない)と、2つの電極パターン41,42が設けられている。コイルパターンCP4、ダミーパターンDP4及び電極パターン41,42の下面及び側面は絶縁層64で覆われ、上面は絶縁層65で覆われている。コイルパターンCP4の一端は、絶縁層64に形成されたスルーホールを介してコイルパターンCP3の他端に接続されている。図2に示すように、所定の断面においては、コイルパターンCP4の他端と電極パターン42が接続されている。これに対し、電極パターン41はコイルパターンCP4とは独立して設けられている。電極パターン41,42は、絶縁層64に形成されたスルーホールを介してそれぞれ電極パターン31,32に接続されている。
導体層50は、導体層40の上面に絶縁層65を介して形成された最上層の導体層である。導体層50には、導体ポストBP1,BP2が形成されている。導体ポストBP1,BP2の下面及び側面は、絶縁層65で覆われている。そして、導体ポストBP1は、絶縁層65に形成されたスルーホールを介して電極パターン41に接続され、導体ポストBP2は、絶縁層65に形成されたスルーホールを介して電極パターン42に接続される。これにより、コイルパターンCP1〜CP4によって2.5ターンのコイル導体が形成され、その一端が導体ポストBP1に接続され、他端が導体ポストBP2に接続された構成となる。導体ポストBP1,BP2は、積層方向における高さがコイルパターンCP1〜CP4のそれぞれの高さよりも高く、一端がコイル部Cに接続され、他端が磁性素体Mから露出している。
本実施形態によるコイル部品1は、導体層10,20,30,40に形成されたコイル部Cが絶縁層61〜65で覆われているのみならず、導体層50に形成された導体ポストBP1,BP2の側面が絶縁層65で覆われている。これにより、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間の絶縁性を確保することができるとともに、両者間における剥離を防止することが可能となる。導体ポストBP1,BP2の側面が絶縁層65で覆われていない場合、導体ポストBP1,BP2の表面に比較的サイズの大きな磁性フィラーが存在すると、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間に隙間が生じやすく、これによって剥離が促進されるおそれがあるが、本実施形態においては、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間に絶縁層65が設けられていることから、絶縁層65が緩衝材となり、界面における剥離が生じにくくなる。
剥離をより効果的に防止するためには、絶縁層65の材料として、導体ポストBP1,BP2の熱膨張係数と磁性素体Mの熱膨張係数の間の熱膨張係数を持つ材料を用いることが好ましい。また、絶縁層65の材料は、絶縁層61〜64の材料と同じである必要は無く、絶縁層61〜64とは異なる材料を用いても構わない。但し、絶縁層65の材料として絶縁層61〜64の材料と同じ材料を用いれば、複数の絶縁材料を用意する必要が無いことから、製造プロセスの複雑化が防止されるとともに、製品の信頼性も高められる。さらに、絶縁層65は、絶縁層61〜64よりも膜厚が大きくても構わない。これによれば、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間の絶縁性がより高められる。ここで、導体層50は、コイル部Cが形成された導体層10,20,30,40と比べてパターン密度が低いことから、絶縁層65の膜厚を大きくしても、チップサイズが大型化することもない。
図3に示すように、電極パターン11と電極パターン21を接続するビア導体71、電極パターン21と電極パターン31を接続するビア導体72、電極パターン31と電極パターン41を接続するビア導体73、並びに、電極パターン41と導体ポストBP1を接続するビア導体74は、いずれも上側のパターン(導体ポストBP1に近い側のパターン)と接する部分における径よりも、下側のパターン(導体ポストBP1から遠い側のパターン)と接する部分における径の方が大きい形状を有している。これは、後述する製造プロセスに起因するものであり、図示しない他のビア導体も全て同様の形状を有している。実際には、ビア導体71は電極パターン11の一部であり、ビア導体72は電極パターン21の一部であり、ビア導体73は電極パターン31の一部であり、ビア導体74は電極パターン41の一部である。ビア導体がこのような形状を有していることから、放熱しづらい下層の導体層とビア導体の接触面積が増大し、その結果、コイル部品1の内部の熱をより効率的に放熱することが可能となる。
次に、本実施形態によるコイル部品1の製造方法について説明する。
図4〜図32は、本実施形態によるコイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。図4〜図32に示す工程図は、1個のコイル部品1に対応する断面を示しているが、実際には、集合基板を用いて多数のコイル部品1を同時に作製することによって多数個取りすることができる。
まず、基材81の表面に銅(Cu)などの金属箔82が設けられた支持体80を用意し(図4)、金属箔82の表面に絶縁層83及び金属箔84を形成する(図5)。絶縁層83及び金属箔84の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、金属箔84を除去した後、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S5を形成し、シード層S5上にレジストパターンR5を形成する(図6)。レジストパターンR5は、導体ポストBP1,BP2のネガパターンである。
次に、電解メッキによってシード層S5を成長させることにより、導体層50を形成する(図7)。これにより、レジストパターンR5によって区画された領域に導体ポストBP1,BP2が形成される。この時、導体ポストBP1,BP2の周囲には、犠牲パターンVP5が形成される。次に、レジストパターンR5を剥離した後、レジストパターンR5の剥離部分に露出するシード層S5をエッチングにより除去する(図8)。これにより、導体ポストBP1,BP2と犠牲パターンVP5がスリットSL5によって電気的に分離される。導体層50の平面形状は図33に示すとおりである。
次に、スリットSL5を埋めるよう、導体層50の表面に絶縁層65を形成する(図9)。絶縁層65の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層65をパターニングすることによって、導体ポストBP1,BP2及び犠牲パターンVP5の一部を露出させる(図10)。絶縁層65のパターン形状は、図34に示すとおりであり、導体ポストBP1,BP2と重ならない位置に開口部65a,65bが設けられ、導体ポストBP1と重なる位置に開口部65cが形成され、導体ポストBP2と重なる位置に開口部65dが形成される。
次に、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S4を形成し、シード層S4上にレジストパターンR4を形成する(図11)。レジストパターンR4は、コイルパターンCP4、ダミーパターンDP4(断面図には現れない)及び電極パターン41,42のネガパターンである。次に、電解メッキによってシード層S4を成長させることにより、導体層40を形成する(図12)。これにより、レジストパターンR4によって区画された領域にスパイラル状のコイルパターンCP4及びダミーパターンDP4が形成されるとともに、電極パターン41,42が形成される。この時、コイルパターンCP4及びダミーパターンDP4の内径領域及び外側領域には、犠牲パターンVP4が形成される。
次に、レジストパターンR4を剥離した後、レジストパターンR4の剥離部分に露出するシード層S4をエッチングにより除去する(図13)。これにより、コイルパターンCP4及び電極パターン41,42と犠牲パターンVP4及びダミーパターンDP4がスリットSL4によって電気的に分離される。導体層40の平面形状は図35に示すとおりであり、スパイラル状に巻回されたコイルパターンCP4及びダミーパターンDP4と、コイルパターンCP4及びダミーパターンDP4の外側領域に位置する2つの電極パターン41,42と、コイルパターンCP4及びダミーパターンDP4の内径領域及び外側領域に位置する犠牲パターンVP4からなる。図35に示すように、コイルパターンCP4の一端は、電極パターン42に接続されている。ダミーパターンDP4は、コイルパターンCP4とは分離され、且つ、その延長線上に位置するパターンであり、段差を低減するために設けられる。以下に説明するダミーパターンDP1〜DP3の役割についても同様である。
次に、スリットSL4を埋めるよう、導体層40の表面に絶縁層64を形成する(図14)。絶縁層64の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層64をパターニングすることによって、コイルパターンCP4、電極パターン41,42及び犠牲パターンVP4の一部を露出させる(図15)。絶縁層64のパターン形状は、図36に示すとおりであり、コイルパターンCP4の内径領域に対応する位置に開口部64aが設けられ、コイルパターンCP4の外側領域に対応する位置に開口部64bが設けられ、電極パターン41,42及びコイルパターンCP4の他端と重なる位置にそれぞれ開口部64c〜64eが形成される。
次に、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S3を形成し、シード層S3上にレジストパターンR3を形成する(図16)。レジストパターンR3は、コイルパターンCP3、ダミーパターンDP3及び電極パターン31,32のネガパターンである。次に、電解メッキによってシード層S3を成長させることにより、導体層30を形成する(図17)。これにより、レジストパターンR3によって区画された領域にスパイラル状のコイルパターンCP3及びダミーパターンDP3が形成されるとともに、電極パターン31,32が形成される。この時、コイルパターンCP3及びダミーパターンDP3の内径領域及び外側領域には、犠牲パターンVP3が形成される。
次に、レジストパターンR3を剥離した後、レジストパターンR3の剥離部分に露出するシード層S3をエッチングにより除去する(図18)。これにより、コイルパターンCP3及び電極パターン31,32と犠牲パターンVP3及びダミーパターンDP3がスリットSL3によって電気的に分離される。導体層30の平面形状は図37に示すとおりであり、スパイラル状に巻回されたコイルパターンCP3及びダミーパターンDP3と、コイルパターンCP3及びダミーパターンDP3の外側領域に位置する2つの電極パターン31,32と、コイルパターンCP3及びダミーパターンDP3の内径領域及び外側領域に位置する犠牲パターンVP3からなる。また、コイルパターンCP3の一端は、絶縁層64に設けられた開口部64eを介してコイルパターンCP4の他端に接続される。
次に、スリットSL3を埋めるよう、導体層30の表面に絶縁層63を形成する(図19)。絶縁層63の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層63をパターニングすることによって、コイルパターンCP3、電極パターン31,32及び犠牲パターンVP3の一部を露出させる(図20)。絶縁層63のパターン形状は、図38に示すとおりであり、コイルパターンCP3の内径領域に対応する位置に開口部63aが設けられ、コイルパターンCP3の外側領域に対応する位置に開口部63bが設けられ、電極パターン31,32及びコイルパターンCP3の他端と重なる位置にそれぞれ開口部63c〜63eが形成される。
次に、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S2を形成し、シード層S2上にレジストパターンR2を形成する(図21)。レジストパターンR2は、コイルパターンCP2、ダミーパターンDP2及び電極パターン21,22のネガパターンである。次に、電解メッキによってシード層S2を成長させることにより、導体層20を形成する(図22)。これにより、レジストパターンR2によって区画された領域にスパイラル状のコイルパターンCP2及びダミーパターンDP2が形成されるとともに、電極パターン21,22が形成される。この時、コイルパターンCP2及びダミーパターンDP2の内径領域及び外側領域には、犠牲パターンVP2が形成される。
次に、レジストパターンR2を剥離した後、レジストパターンR2の剥離部分に露出するシード層S2をエッチングにより除去する(図23)。これにより、コイルパターンCP2及び電極パターン21,22と犠牲パターンVP2及びダミーパターンDP2がスリットSL2によって電気的に分離される。導体層20の平面形状は図39に示すとおりであり、スパイラル状に巻回されたコイルパターンCP2及びダミーパターンDP2と、コイルパターンCP2及びダミーパターンDP2の外側領域に位置する2つの電極パターン21,22と、コイルパターンCP2及びダミーパターンDP2の内径領域及び外側領域に位置する犠牲パターンVP2からなる。また、コイルパターンCP2の一端は、絶縁層63に設けられた開口部63eを介してコイルパターンCP3の他端に接続される。
次に、スリットSL2を埋めるよう、導体層20の表面に絶縁層62を形成する(図24)。絶縁層62の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層62をパターニングすることによって、コイルパターンCP2、電極パターン21,22及び犠牲パターンVP2の一部を露出させる(図25)。絶縁層62のパターン形状は、図40に示すとおりであり、コイルパターンCP2及びダミーパターンDP2の内径領域に対応する位置に開口部62aが設けられ、コイルパターンCP2及びダミーパターンDP2の外側領域に対応する位置に開口部62bが設けられ、電極パターン21,22及びコイルパターンCP2の他端と重なる位置にそれぞれ開口部62c〜62eが形成される。
次に、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S1を形成し、シード層S1上にレジストパターンR1を形成する(図26)。レジストパターンR1は、コイルパターンCP1、ダミーパターンDP1(断面図には現れない)及び電極パターン11,12のネガパターンである。次に、電解メッキによってシード層S1を成長させることにより、導体層10を形成する(図27)。これにより、レジストパターンR1によって区画された領域にスパイラル状のコイルパターンCP1及びダミーパターンDP1が形成されるとともに、電極パターン11,12が形成される。この時、コイルパターンCP1及びダミーパターンDP1の内径領域及び外側領域には、犠牲パターンVP1が形成される。
次に、レジストパターンR1を剥離した後、レジストパターンR1の剥離部分に露出するシード層S1をエッチングにより除去する(図28)。これにより、コイルパターンCP1及び電極パターン11,12と犠牲パターンVP1及びダミーパターンDP1がスリットSL1によって電気的に分離される。導体層10の平面形状は図41に示すとおりであり、スパイラル状に巻回されたコイルパターンCP1及びダミーパターンDP1と、コイルパターンCP1及びダミーパターンDP1の外側領域に位置する2つの電極パターン11,12と、コイルパターンCP1及びダミーパターンDP1の内径領域及び外側領域に位置する犠牲パターンVP1からなる。また、コイルパターンCP1の一端は、絶縁層62に設けられた開口部62eを介してコイルパターンCP2の他端に接続される。図41に示すように、コイルパターンCP1の他端は、電極パターン11に接続されている。
次に、スリットSL1を埋めるよう、導体層10の表面に絶縁層61を形成する(図29)。絶縁層61の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層61をパターニングすることによって、犠牲パターンVP1の一部を露出させる(図30)。絶縁層61のパターン形状は、図42に示すとおりであり、コイルパターンCP1の内径領域に対応する位置に開口部61aが設けられ、コイルパターンCP1の外側領域に対応する位置に開口部61bが設けられる。
この状態でウェットエッチングを行うことにより、犠牲パターンVP1〜VP5を除去する(図31)。コイルパターンCP1〜CP4、ダミーパターンDP1〜DP4、電極パターン11,12,21,22,31,32,41,42及び導体ポストBP1,BP2については、絶縁層61〜65で覆われているため、エッチングされることはない。これにより、コイルパターンCP1〜CP4及びダミーパターンDP1〜DP4の内径領域及び外側領域には、空間SPが形成される。
そして、この空間SPを埋める磁性素体Mを形成した後(図32)、基材81、金属箔82及び絶縁層83を剥離することによって導体ポストBP1,BP2の端部を露出させれば、本実施形態によるコイル部品1が完成する。磁性素体Mの形成は、未硬化又は半効果状態の複合部材を形成した後、熱処理を行うことによって、複合材料に含まれる樹脂を硬化させることによって行うことができる。
このように、本実施形態においては、導体ポストBP1,BP2が形成される導体層50側から順に、複数の導体層を積層することによってコイル部品1を作製していることから、コイル部Cのみならず、導体ポストBP1,BP2についても絶縁層65で覆うことができる。これにより、導体ポストBP1,BP2と磁性素体Mの間に絶縁層65が介在する構造が得られることから、両者間における剥離を防止することが可能となる。
尚、上述したコイル部品1は、導体ポストBP1,BP2の上端面のみが露出しているが、図43に示す変形例によるコイル部品1Aのように、ダイシングラインLに沿って切断することにより、導体ポストBP1,BP2の側面、並びに、電極パターン11,12,21,22,31,32,41,42の側面を磁性素体Mから露出させても構わない。
<第2の実施形態>
図44は、本発明の第2の実施形態によるコイル部品2の構造を説明するための略断面図である。
図44に示すように、本実施形態によるコイル部品2は、導体ポストBP3が追加されている点において、第1の実施形態によるコイル部品1と相違している。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるコイル部品1と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
導体ポストBP3は、導体ポストBP1,BP2とは反対側に設けられており、電極パターン11に接続されている。したがって、導体ポストBP3と導体ポストBP1は、同電位となる。導体ポストBP3は、磁性素体Maに埋め込まれている。磁性素体Maは、磁性素体Mと同じ材料からなるものであっても構わないが、後述するように、磁性素体Mとは異なる工程で形成されるため、両者間には界面が形成される。導体ポストBP1とは異なり、導体ポストBP3の側面は絶縁層を介することなく、磁性素体Maと直接接している。これによる信頼性の低下が懸念される場合には、磁性素体Maの材料として磁性素体Mよりも導電性の低い材料を選択しても構わないし、導体ポストBP3と磁性素体Maの間に絶縁層を介在させても構わない。
このように、本実施形態によるコイル部品2は、コイル軸方向における両側、つまり、コイル軸方向における一方側に位置する磁性素体Mの第1の表面と、コイル軸方向における他方側に位置する磁性素体Maの第2の表面から露出するよう、導体ポストが設けられていることから、例えば、多層基板の内部に埋め込んで使用する場合に、上下方向から接続を取ることが可能となる。尚、図44に示す例では、裏面側に導体ポストBP3のみが設けられているが、導体ポストBP3に加え、電極パターン12に接続された別の導体ポストを裏面側に追加しても構わない。
次に、本実施形態によるコイル部品2の製造方法について説明する。
図45〜図48は、本実施形態によるコイル部品2の製造方法を説明するための工程図である。図45〜図48に示す工程図は、1個のコイル部品2に対応する断面を示しているが、実際には、集合基板を用いて多数のコイル部品2を同時に作製することによって多数個取りすることができる。
まず、図4〜図32を用いて説明した工程を行った後、磁性素体Mを研磨することによって絶縁層61を露出させる(図45)。次に、フォトリソグラフィー法を用いて絶縁層61に開口部61cを形成する(図46)。これにより、電極パターン11の一部が開口部61cを介して露出する。次に、無電解メッキを行うことによって、開口部61cを介して電極パターン11と接するシード層S6を形成した後、シード層S6上にレジストパターンR6を形成する(図47)。レジストパターンR6は、導体ポストBP3のネガパターンである。
次に、電解メッキによってシード層S6を成長させることにより、レジストパターンR6によって区画された領域に導体ポストBP3を形成する(図48)。そして、不要なシード層S6を除去した後、導体ポストBP3の周囲に磁性素体Maを形成し、さらに、基材81、金属箔82及び絶縁層83を剥離すれば、本実施形態によるコイル部品2が完成する。また、図44に示すダイシングラインLに沿って切断することにより、導体ポストBP1〜BP3の側面、並びに、電極パターン11,12,21,22,31,32,41,42の側面を磁性素体M,Maから露出させても構わない。
このように、本実施形態においては、導体ポストBP1,BP2を形成した後、導体ポストBP1,BP2の反対側に導体ポストBP3を形成していることから、両面に導体ポストが設けられた構造を得ることが可能となる。
<第3の実施形態>
図49は、本発明の第3の実施形態によるコイル部品3の構造を説明するための略断面図である。
図49に示すように、本実施形態によるコイル部品3は、導体ポストBP1の代わりに導体ポストBP4が設けられている点において、第1の実施形態によるコイル部品1と相違している。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるコイル部品1と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第2の実施形態によるコイル部品2と同様、導体ポストBP4は、導体ポストBP2とは反対側に設けられており、電極パターン11に接続されている。但し、第2の実施形態によるコイル部品2とは異なり、導体ポストBP4は、磁性素体Mに埋め込まれている。また、導体ポストBP2とは異なり、導体ポストBP4は絶縁層を介することなく、磁性素体Mと直接接している。これによる信頼性の低下が懸念される場合には、導体ポストBP4と磁性素体Mの間に絶縁層を介在させても構わない。
このように、本実施形態によるコイル部品3は、第2の実施形態によるコイル部品2と同様、コイル軸方向における両側、つまり、コイル軸方向における一方側に位置する磁性素体Mの第1の表面と、コイル軸方向における他方側に位置する磁性素体Mの第2の表面から露出するよう、導体ポストが設けられていることから、例えば、多層基板の内部に埋め込んで使用する場合に、上下方向から接続を取ることが可能となる。
次に、本実施形態によるコイル部品2の製造方法について説明する。
図50〜図60は、本実施形態によるコイル部品3の製造方法を説明するための工程図である。図50〜図60に示す工程図は、1個のコイル部品3に対応する断面を示しているが、実際には、集合基板を用いて多数のコイル部品3を同時に作製することによって多数個取りすることができる。
まず、図4〜図5を用いて説明した工程を行い、さらに金属箔84を除去した後、無電解メッキを行うことによって全面にシード層S5を形成し、シード層S5上にレジストパターンR5を形成する(図50)。レジストパターンR5は、導体ポストBP2のネガパターンである。第1の実施形態とは異なり、導体ポストBP1のネガパターンは形成しない。
次に、電解メッキによってシード層S5を成長させることにより、導体層50を形成する(図51)。これにより、レジストパターンR5によって区画された領域に導体ポストBP2が形成される。この時、導体ポストBP2の周囲には、犠牲パターンVP5が形成される。次に、レジストパターンR5を剥離した後、レジストパターンR5の剥離部分に露出するシード層S5をエッチングにより除去する(図52)。これにより、導体ポストBP2と犠牲パターンVP5がスリットSL5によって電気的に分離される。導体層50の平面形状は図61に示すとおりである。
次に、スリットSL5を埋めるよう、導体層50の表面に絶縁層65を形成する(図53)。絶縁層65の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、絶縁層65をパターニングすることによって、導体ポストBP2及び犠牲パターンVP5の一部を露出させる(図54)。絶縁層65のパターン形状は、図62に示すとおりであり、導体ポストBP2と重ならない位置に開口部65a,65bが設けられ、導体ポストBP2と重なる位置に開口部65dが形成される。
その後、図11〜図29を用いて説明した工程を行うことにより、導体層40,30,20,10をこの順に形成する。次に、絶縁層61をパターニングすることによって、電極パターン11及び犠牲パターンVP1の一部を露出させる(図55)。絶縁層61のパターン形状は、図63に示すとおりであり、コイルパターンCP1の内径領域に対応する位置に開口部61aが設けられ、コイルパターンCP1の外側領域に対応する位置に開口部61bが設けられ、電極パターン11と重なる位置に開口部61cが設けられる。
次に、無電解メッキを行うことによって、開口部61cを介して電極パターン11と接するシード層S6を形成した後、シード層S6上にレジストパターンR6を形成する(図56)。レジストパターンR6は、導体ポストBP4のネガパターンである。
次に、電解メッキによってシード層S6を成長させることにより、レジストパターンR6によって区画された領域に導体ポストBP4を形成する(図57)。そして、不要なシード層S6を除去した後、導体ポストBP4をレジスト膜R7で覆う(図58)。この状態でウェットエッチングを行うことにより、犠牲パターンVP1〜VP5を除去する(図59)。コイルパターンCP1〜CP4、ダミーパターンDP1〜DP4、電極パターン11,12,21,22,31,32,41,42及び導体ポストBP2,BP4については、絶縁層61〜65又はレジスト膜R7で覆われているため、エッチングされることはない。これにより、コイルパターンCP1〜CP4及びダミーパターンDP1〜DP4の内径領域及び外側領域には、空間SPが形成される。
そして、この空間SPを埋める磁性素体Mを形成した後(図60)、基材81、金属箔82及び絶縁層83を剥離することによって導体ポストBP2の端部を露出させ、さらに、磁性素体Mの上面を研磨することによって導体ポストBP4の端部を露出させれば、本実施形態によるコイル部品3が完成する。また、図60に示すダイシングラインLに沿って切断することにより、導体ポストBP2,BP4の側面、並びに、電極パターン11,12,21,22,31,32,41,42の側面を磁性素体Mから露出させても構わない。
このように、本実施形態においては、導体ポストBP2を形成した後、導体ポストBP2の反対側に導体ポストBP4を形成していることから、両面に導体ポストが設けられた構造を得ることが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
1〜3,1A コイル部品
10,20,30,40,50 導体層
11,12,21,22,31,32,41,42 電極パターン
11,21 電極パターン
61〜65 絶縁層
61a,61b,62a〜62e,63a〜63e,64a〜64e,65a〜65d 開口部
71〜74 ビア導体
80 支持体
81 基材
82 金属箔
83 絶縁層
84 金属箔
BP1〜BP4 導体ポスト
C コイル部
CP1〜CP4 コイルパターン
DP1〜DP4 ダミーパターン
E1,E2 領域
M 磁性素体
R1〜R6 レジストパターン
R7 レジスト膜
S1〜S6 シード層
SL1〜SL5 スリット
SP 空間
VP1〜VP5 犠牲パターン

Claims (10)

  1. 磁性粉を含有する樹脂からなる磁性素体と、
    前記磁性素体に埋め込まれたコイル部と、
    前記磁性素体に埋め込まれ、一端が前記コイル部に接続され、他端が前記磁性素体から露出する導体ポストと、
    前記導体ポストと前記磁性素体の間に設けられた第1の絶縁層と、
    前記コイル部と前記磁性素体の間に設けられた第2の絶縁層と、を備えることを特徴とするコイル部品。
  2. 前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層は、互いに同じ樹脂材料からなることを特徴とする請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記第1の絶縁層は、前記第2の絶縁層よりも膜厚が大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載のコイル部品。
  4. 前記コイル部と前記導体ポストは、前記第1の絶縁層を貫通して設けられたビア導体を介して接続されており、
    前記ビア導体は、前記導体ポストと接する部分における径よりも、前記コイル部と接する部分における径の方が大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコイル部品。
  5. 前記導体ポストは、前記コイル部の一端に接続された第1の導体ポストと、前記コイル部の他端に接続された第2の導体ポストを含み、
    前記磁性素体は、コイル軸方向における一方側に位置する第1の表面と、コイル軸方向における他方側に位置する第2の表面を有し、
    前記第1の導体ポストは前記磁性素体の前記第1の表面から露出し、前記第2の導体ポストは前記磁性素体の前記第2の表面から露出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコイル部品。
  6. 前記第1の絶縁層は、前記第1の導体ポストと前記磁性素体の間に設けられることなく、前記第2の導体ポストと前記磁性素体の間に設けられていることを特徴とする請求項5に記載のコイル部品。
  7. 前記導体ポストは、前記コイル部の前記一端に接続された第3の導体ポストをさらに含み、
    前記第3の導体ポストは前記磁性素体の前記第2の表面から露出することを特徴とする請求項5又は6に記載のコイル部品。
  8. 導体ポスト、第1の犠牲パターン、並びに、前記導体ポストと前記第1の犠牲パターンを分離する第1の絶縁層を含む第1層を支持体上に形成する工程と、
    一端が前記導体ポストの一端に接続されたコイルパターン、前記第1の犠牲パターンに接続された第2の犠牲パターン、並びに、前記コイルパターンと前記第2の犠牲パターンを分離する第2の絶縁層を含む第2層を形成する工程と、
    前記第1及び第2の犠牲パターンを除去することによって、前記コイルパターンの内径領域及び外側領域に空間を形成する工程と、
    磁性粉を含有する樹脂からなる磁性素体を前記空間に形成する工程と、
    前記導体ポストの他端を露出させる工程と、を備えることを特徴とするコイル部品の製造方法。
  9. 前記磁性素体を形成した後、前記コイルパターンの他端に接続された別の導体ポストを前記磁性素体から見て前記導体ポストとは反対側の面に形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のコイル部品の製造方法。
  10. 前記空間を形成する前に、前記コイルパターンの他端に接続された別の導体ポストを前記磁性素体から見て前記導体ポストとは反対側の面に形成する工程と、
    前記導体ポストをレジスト膜で覆う工程と、をさらに備え、
    前記空間を形成する工程は、前記導体ポストをレジスト膜で覆った状態で行うことを特徴とする請求項8に記載のコイル部品の製造方法。
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