JP4317107B2 - 有機材料系絶縁層を有する電子素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機材料系絶縁層を有する電子素子に関し、特に、前記絶縁層の一部が素子表面に露出しているにもかかわらず、耐候性及び信頼性に優れ、さらに製造の容易さ及びリワーク性とを兼ね備えた有機材料系絶縁層を有する電子素子に関する。
パーソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器の小型化に伴い、電子機器の内部に実装されるコイルやコンデンサ等の電子部品は、小型化、薄膜化が要求されている。
例えば、薄膜磁気ヘッドは、磁性膜、絶縁層等の薄膜層が多層に積層され、さらに導体コイルが形成されている。又、薄膜インダクタは、基体の外面に外部回路との接続を行う電極が設けられ、基体内部に自己インダクタンスとして作用する導体が絶縁層で覆われている。
従来、このような薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタにおける絶縁層としては、ＳｉＯ2等の無機物質からなる絶縁層やノボラック樹脂、ポリイミド樹脂等からなる有機材料を用いた絶縁層が知られている（特許文献１）。中でも、特に高温での熱処理が磁性層の比抵抗に影響を与える薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタなどの用途では、比較的低温で、しかも厚い絶縁層を容易に製造できる有機材料を用いた絶縁層が使用されている。
例えば、特許文献２では、ポリイミドを材料とする第１の絶縁層とノボラック系樹脂を材料とする第２の絶縁層とを積層して用いている。ここでは、体積抵抗率の高いポリイミド絶縁層を用いることで、ノボラック系樹脂を単独で使用した場合よりも絶縁特性の向上が図れ、又、ノボラック系樹脂を積層することで、該ノボラック系樹脂の硬化膜形状がなだらかであることから、ポリイミド樹脂単独で用いた場合の絶縁層周縁部での導体コイルの断線の危険性がより少なくなることを開示している。そして、この積層絶縁層上に導体コイルを形成して薄膜磁気ヘッドを製造している。
ところで、導体コイルを構成している金属は、銅（Ｃｕ）等の比較的イオン化しやすい金属材料であるため、導体コイルを覆う絶縁層として感光性ポリイミドを使用する場合、Ｃｕ上をＮｉ等で覆ってから形成しないと、感光性ポリイミド中にＣｕイオンが浸透し、Ｃｕと錯体化するという問題があり、このようなＣｕ錯体が形成されると、露光後の現像時に、現像不良を引き起こし、所望のパターンが得られない。特に、導体上のポリイミド膜にコンタクトホール等のパターンを形成する場合に問題となる。
又、製造過程において、パターンミスなどにより所望のパターンが得られなかった場合、樹脂パターンを引き剥がして、再度樹脂を塗布しパターン化する再工事（リワーク）という手法が採られることがあるが、ポリイミドは、耐候性に優れるが故にリワーク性に劣るという問題がある。
前記特許文献２に示されるように、ポリイミドとノボラック系樹脂との積層構造を用いることで、ポリイミドによる信頼性向上とノボラック系樹脂によるリワーク性とが一応達成される。しかしながら、ノボラック系樹脂が素子表面に露出すると、素子耐候性が著しく低下することを本発明者は見出した。
本発明の目的は、ノボラック系樹脂とポリイミド系樹脂とを絶縁層材料として用い、前記絶縁層の一部が素子表面に露出しているにもかかわらず、耐候性、信頼性に優れ、さらに安価な電子素子を提供することにある。
又、本発明の目的は、ノボラック系樹脂とポリイミド系樹脂とを用い、リワーク性に優れた有機材料系の絶縁層構造を提供することにある。
本発明者は、前記したような、ノボラック系樹脂とポリイミド系樹脂の長所をそれぞれ活かし、又、短所を補うべく、適切な組み合わせで樹脂材料からなる絶縁層を形成するという発想から、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１１）からなる。
（１） 少なくとも素子表面に絶縁層の一部が露出して形成されてなる電子素子であって、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、
前記素子内部の金属導体上に少なくとも形成され、前記金属導体の一部を露出し、かつ、素子外周面に到達しない形状に形成された絶縁層として、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を用い、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層と同層であってその周囲に少なくとも配置され、一部を前記素子外周面に露出させてなる絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を用いたことを特徴とする電子素子。
（１） 少なくとも素子表面に絶縁層の一部が露出して形成されてなる電子素子であって、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、
前記素子内部の金属導体上に少なくとも形成され、前記金属導体の一部を露出し、かつ、素子外周面に到達しない形状に形成された絶縁層として、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を用い、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層と同層であってその周囲に少なくとも配置され、一部を前記素子外周面に露出させてなる絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を用いたことを特徴とする電子素子。
（２） 前記電子素子は、磁性材料からなる層で挟まれた絶縁層を有し、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、該絶縁層中に、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体が埋め込まれた薄膜磁気素子であることを特徴とする（１）に記載の電子素子。
（３） 前記薄膜磁気素子は、薄膜インダクタである（２）に記載の電子素子。
前記薄膜磁気素子は、薄膜磁気ヘッドである（２）に記載の電子素子。
前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、磁性材料で形成された第１の磁性基板と、前記第１の磁性基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層中に埋め込まれ、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体と、前記コイル導体の内周側及び外周側の絶縁層に形成された開口部と、少なくとも前記開口部を埋め込んで形成された磁性層と、前記磁性層上に固着され、磁性材料で形成された第２の磁性基板と、前記コイル導体の端子部に接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って配置された電極端子とを有し、少なくとも前記第２の絶縁層が、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含むことを特徴とする（２）に記載の電子素子。
（６） 前記（５）に記載の電子素子において、前記コイル導体の上層及び下層の少なくとも一方に、前記コイル導体と前記電極端子との電気的接続を行うための引き出し電極が設けられ、前記コイル導体と引き出し電極との間に、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層が介在し、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層に形成されたコンタクトホールにより前記コイル導体と引き出し電極とが接続されることを特徴とする電子素子。
（７） 前記（１）ないし（６）に記載の電子素子において、前記金属導体は、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層で覆われていることを特徴とする電子素子。
（８） 少なくとも素子表面に絶縁層の一部が露出して形成されてなる電子素子の製造方法であって、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、
前記素子内部の金属導体上に前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を少なくとも形成し、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層の一部を除去して前記金属導体を露出すると共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状に形成する工程と、
前記形状に形成されたノボラック系樹脂からなる絶縁層を覆って、前記素子表面に露出する絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする製造方法。
前記素子内部の金属導体上に前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を少なくとも形成し、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層の一部を除去して前記金属導体を露出すると共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状に形成する工程と、
前記形状に形成されたノボラック系樹脂からなる絶縁層を覆って、前記素子表面に露出する絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする製造方法。
（９） 前記電子素子は、磁性材料からなる層で挟まれた絶縁層を有し、該絶縁層が前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、該絶縁層中に、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体が埋め込まれた薄膜磁気素子であることを特徴とする（８）に記載の電子素子の製造方法。
（１０） 前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に第１の引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び第１の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上、コンタクトホール内及び前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、第２の引き出し電極を形成する工程、
前記第２の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする（９）に記載の電子素子の製造方法。
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に第１の引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び第１の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上、コンタクトホール内及び前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、第２の引き出し電極を形成する工程、
前記第２の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする（９）に記載の電子素子の製造方法。
（１１） 前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に下部引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び下部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、前記下部引き出し電極層と接続される上部引き出し電極を形成する工程、
前記上部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする（９）に記載の電子素子の製造方法。
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に下部引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び下部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、前記下部引き出し電極層と接続される上部引き出し電極を形成する工程、
前記上部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする（９）に記載の電子素子の製造方法。
本発明では、素子完成時には、最終的に素子表面となる絶縁層部分がポリイミド膜となることから耐候性、信頼性に優れ、又、安価で取り扱い性に優れたノボラック系樹脂を絶縁層の一部に用いたことで、素子の製造が容易となる。
又、精緻なパターンを必要とする部位、特に金属導体上に形成されるコンタクトホール等のパターン部位にノボラック系樹脂を用いることで、現像不良が発生せず、又、ノボラック系樹脂がリワーク性に優れることから、容易にリワークでき、歩留まりを向上することができる。
本発明で使用するノボラック系樹脂とは、代表的にはフェノールとホルムアルデヒドとの縮合により得られる樹脂であり、フェノール部分に様々な置換基を導入した樹脂を総称するものである。本発明では、パターン形成が容易な感光性のあるノボラックレジストを好適に使用することができる。
本発明で使用するポリイミド系樹脂とは、ポリイミド前駆体（ポリアミド酸）を熱硬化してポリイミド環を形成するものであり、非感光性ポリイミド、感光性基を導入した感光性ポリイミド、可溶性ポリイミド等の種類がある。感光性ポリイミドには、ポリイミド前駆体のカルボキシル基に感光基がエステル結合しているエステル結合型感光性ポリイミドと、感光基がポリイミド前駆体のカルボキシル基にイオン結合しているイオン結合型感光性ポリイミドとがある。銅との錯体化により現像不良が懸念されるのは、イオン結合型感光性ポリイミドである。エステル結合型感光性ポリイミドは応力が大きく、厚膜化した場合にクラック等が発生する場合がある。しかしながら、ポリイミド系樹脂としても、感光性ポリイミドを用いることで、製造工程が容易となることから、ここでもノボラック系樹脂との組み合わせを最適化することで、それぞれのポリイミド系樹脂の長所を引き出すことができる。
本発明が適用可能な電子素子としては、不純物拡散等の比較的高温での処理が必要な素子には、樹脂材料の耐熱性の観点から採用できない場合がある。本発明では特に、磁性材料を用いる電子素子、例えば、薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタ等の薄膜磁気素子に適用すると好ましい結果が得られる。
以下、本発明を、薄膜磁気素子の一種であるコモンモードチョークコイルの製造に適用して説明する。
図１は、本発明の一実施形態になるチップ型コモンモードチョークコイルの製造工程を説明する断面工程図であり、実際の製造時には、複数個の部品を同時に作製するが、本実施形態では、１素子分で説明する。
図１は、本発明の一実施形態になるチップ型コモンモードチョークコイルの製造工程を説明する断面工程図であり、実際の製造時には、複数個の部品を同時に作製するが、本実施形態では、１素子分で説明する。
図１（Ｋ）に示すように、本実施形態になるチップ型コモンモードチョークコイルは、第１磁性基板１の主面上にインピーダンス値調整用絶縁層２，第１引き出し電極層３、絶縁層４，第１コイル導体層（スパイラル状コイル導体パターン）５、絶縁層６，第２コイル導体層（スパイラル状コイル導体パターン）８、絶縁層９，第２引き出し電極層１０，絶縁層１１，磁性層１２，及び第２磁性基板１３の順で積層一体化して構成されており、側面に電極１４が設けられている。
第１磁性基板１及び第２磁性基板１３は、焼結フェライト、複合フェライト等であり、インピーダンス値調整用絶縁層２は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れ、加工性の良い材料から構成される。絶縁層４，９はノボラック系樹脂、絶縁層６，１１は、ポリイミドから構成される。第１及び第２の引き出し電極層３，１０やスパイラル状コイル導体パターンである第１及び第２コイル導体層５，８は、金属を真空成膜法（蒸着、スパッタ法等）やメッキ法にて成膜して形成され、導電性及び加工性よりＣｕ、Ａｌ等が好ましく、特にＣｕ及びその合金が好ましく使用できる。本実施形態ではＣｕを用いている。磁性層１２は、フェライト等の磁粉をエポキシ樹脂などの樹脂に混入したものが使用される。
上記チップ型コモンモードチョークコイルの製造は、図１（Ａ）に示すように、第１磁性基板１の主面全面に絶縁樹脂からなるインピーダンス値調整用絶縁層２を１〜２０μｍの膜厚で形成する。形成方法としては、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、印刷法等の塗布法、あるいは薄膜形成工法が採用される。特に薄膜形成工法を用いることによりインピーダンス値調整用絶縁層２として、バラツキの小さい高精度のものが成膜できる。この結果、インピーダンス値のバラツキが抑えられる。
次に、インピーダンス値調整用絶縁層２上に金属膜を真空成型法あるいはメッキ法にて成膜し、所望の形状のパターンを有する第１引き出し電極３を形成する。パターニングには、インピーダンス値調整用絶縁層２上に金属膜を全面に成膜した後、公知のフォトリソグラフィーを用いたエッチング法にて所望のパターンを形成する方法、あるいは、インピーダンス値調整用絶縁層２上にレジスト膜を成膜し、公知のフォトリソグラフィーを用いてパターンを形成した後、パターン内に金属を成膜するアディティブ法などが採用できる。
次に、第１引き出し電極３上に、ノボラック系樹脂からなる絶縁層４をパターン状に形成する。このパターンは、次の工程で形成する第１コイル導体５のスパイラル状パターンの中央部及び外周領域、並びに引き出し電極３と第１コイル導体５とを接続するためのコンタクトホールを形成する（図１（Ｂ））。
続いて、スパイラル状コイル導体パターンである第１コイル導体５を形成する（図１（Ｃ））。形成方法は、第１引き出し電極３と同様の方法である。
次に、素子表面全面にポリイミド系絶縁層６を成膜し（図１（Ｄ））、第１コイル導体５のスパイラル状パターンの中央部及び外周領域（不図示）の一部を除去し、樹脂除去部７を形成する（図１（Ｅ））。
パターニングしたポリイミド系絶縁層６の上に、スパイラル状コイル導体パターンである第２コイル導体８を形成する（図１（Ｆ））。
次に、前記図１（Ｂ）と同様に、ノボラック系樹脂からなる絶縁層９をパターン状に形成し（図１（Ｇ））、前記図１（Ａ）と同様に第２引き出し電極１０を形成する（図１（Ｈ））。
前記図１（Ｄ），（Ｅ）と同様に、ポリイミド系絶縁層１１を成膜、パターン化し、絶縁層１１の上面より、磁粉含有の樹脂（硬化して磁性層１２となる）を印刷法により塗布し、樹脂除去部にも埋め込む。図１（Ｉ）では、磁性層１２を絶縁層１１が露出するまで研磨しているが、これに限定されず、絶縁層１１上に磁性層１２が残っていても何ら問題はない。
この磁性層１２及び絶縁層１１の上面に、第２磁性基板１３を不図示の接着層を介して貼り付ける（図１（Ｊ））。
最後に、図１（Ｋ）に示すように、側面に電極１４を形成し、コモンモードチョークコイルが完成する。
通常は、上記図１（Ｊ）までの工程は、複数のチップを１枚の基板上に形成し、１素子形状のチップに切断後、図１（Ｋ）の工程が実施される。
この第１の実施形態では、ノボラック系樹脂からなる絶縁層は素子表面には露出することがなく、又、ポリイミドについても、パターン形成は金属導体上から離れた領域でのみ実施しており、現像不良を引き起こすことはない。
図２は、本発明の第２の実施形態になるチップ型コモンモードチョークコイルの製造工程を説明する断面工程図である。この実施形態では、導体コイル２５，２７周囲の絶縁層２４，２６，２８をノボラック系樹脂とし、最後にポリイミド系樹脂３０にて素子全体を覆っている。
図２（Ａ）〜（Ｃ）までは、図１（Ａ）〜（Ｃ）と同じであり、２１は第１磁性基板、２２はインピーダンス値調整用絶縁層、２３は下部引き出し電極層、２４はノボラック系樹脂からなる絶縁層、２５は第１コイル導体である。
次に、図２（Ｄ）に示すように、コイル導体２５上に再度ノボラック系樹脂を塗布し、パターン化し、絶縁層２６を形成する。続いて、図２（Ｃ）同様に、第２コイル導体２７を形成し（図２（Ｅ））、その上にノボラック系樹脂からなる絶縁層２７を所望のパターン状に形成する（図２（Ｆ））。図２（Ｇ）に示すように、上部引き出し電極層２９を形成する。
次に、図２（Ｈ）に示すように、基板２１上面にポリイミド系絶縁層３０を形成し、図２（Ｉ）に示すように、コイル導体のスパイラル状パターンの中央部及び外周領域（不図示）の一部を除去して、磁性層３１を埋め込み形成する。この上に、前記図１（Ｊ）、（Ｋ）と同様に、第２の磁性基板３２を貼り付け、最後に、電極３３を形成することで本実施形態になるコモンモードチョークコイルが完成する（図２（Ｊ），（Ｋ））。図３に、第２の実施形態で得られたコモンモードチョークコイルの分解斜視図を、図４に、完成したコモンモードチョークコイルの斜視図を示す。図３では、最終的に形成される電極３３を省略しているが、図４に示すように、電極３３は引き出し電極２３と２９に接触するように４個所形成され、電極３３の形成されていない端面でポリイミド系絶縁層３０が露出することになる。
この第２の実施形態では、ノボラック系樹脂からなる絶縁層は、素子中央部に形成されており、又、コイル導体への電気的接続を図るコンタクトホール等はノボラック系樹脂からなる絶縁層に形成するため、現像不良が防止できる。さらに、素子全体をポリイミド系樹脂からなる絶縁層で覆っているため、耐候性に優れ、信頼性の高い素子が得られる。又、磁性層を埋め込むためのパターン形成も１回で済むため、工程が簡略化される。
上記の実施形態において、コンタクトホール等形成する場合、下層の導体とホール位置とがずれることがある。従来、ポリイミドのみを絶縁層材料として用いていた場合には、リワークが困難なことから、パターンずれを起こした場合には廃棄していた。しかし、本発明では、このようなコンタクトホールを形成する絶縁層としてノボラック系樹脂を使用しているため、パターンずれを起こした場合には、形成したノボラック系絶縁層を専用の剥離液やプラズマアッシング等により容易に除去でき、再度塗布してパターン形成するリワークが容易となる。
以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
以下の実施例において、ポリイミド系樹脂及びノボラック系樹脂による絶縁層の形成は、以下の手法により実施した。
ポリイミド系樹脂絶縁層は、以下の方法で形成した。
感光性ポリイミドとして東レ（株）製商品名「フォトニースUK-5100」をコイル上で例えば８μｍの厚さになるように塗布し、１００℃で１０分間ホットプレート上で加熱してプリベークし、その後、室温まで冷却した。
マスクを介して露光（露光装置：キヤノン製「Canon PLA」、露光波長：Ｈｇ−ブロードバンド）し、マスクパターンを潜像として感光性ポリイミドに転写した。９０℃で３分間ホットプレート上で加熱し、潜像部分を架橋させた。その後、室温まで冷却した。
２−メチルピロリドンからなる現像液にて現像し、イソプロピルアルコールを用いてリンス処理した。
窒素雰囲気中、４００℃で１時間加熱し、硬化膜とした（硬化後の膜厚：コイル上で４μｍ）。
感光性ポリイミドとして東レ（株）製商品名「フォトニースUK-5100」をコイル上で例えば８μｍの厚さになるように塗布し、１００℃で１０分間ホットプレート上で加熱してプリベークし、その後、室温まで冷却した。
マスクを介して露光（露光装置：キヤノン製「Canon PLA」、露光波長：Ｈｇ−ブロードバンド）し、マスクパターンを潜像として感光性ポリイミドに転写した。９０℃で３分間ホットプレート上で加熱し、潜像部分を架橋させた。その後、室温まで冷却した。
２−メチルピロリドンからなる現像液にて現像し、イソプロピルアルコールを用いてリンス処理した。
窒素雰囲気中、４００℃で１時間加熱し、硬化膜とした（硬化後の膜厚：コイル上で４μｍ）。
ノボラック系樹脂の絶縁層は以下の方法で形成した。
ノボラックレジスト（クラリアントジャパン社製商品名「ＡＺ４０００シリーズ」）をコイル上で例えば６μｍの厚さになるように塗布し、１２０℃で３分間、ホットプレート上で加熱してプリベークし、その後、室温まで冷却した。
マスクを介して露光（露光装置：キヤノン製「Canon PLA」、露光波長：Ｈｇ−ブロードバンド）し、マスクパターンを潜像としてノボラックレジストに転写した。
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液からなる現像液にて現像し、純水を用いてリンス処理した。
窒素雰囲気中、３００℃で１時間加熱し、硬化膜とした（硬化後の膜厚：コイル上で４μｍ）。
ノボラックレジスト（クラリアントジャパン社製商品名「ＡＺ４０００シリーズ」）をコイル上で例えば６μｍの厚さになるように塗布し、１２０℃で３分間、ホットプレート上で加熱してプリベークし、その後、室温まで冷却した。
マスクを介して露光（露光装置：キヤノン製「Canon PLA」、露光波長：Ｈｇ−ブロードバンド）し、マスクパターンを潜像としてノボラックレジストに転写した。
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液からなる現像液にて現像し、純水を用いてリンス処理した。
窒素雰囲気中、３００℃で１時間加熱し、硬化膜とした（硬化後の膜厚：コイル上で４μｍ）。
実施例１
図２に示す工程により、チップ型コモンモードチョークコイルを製造した。この例では、ノボラック系樹脂からなる絶縁層は素子表面に露出しておらず、ポリイミド系樹脂からなる絶縁層３０のみが素子表面に露出している。
図２に示す工程により、チップ型コモンモードチョークコイルを製造した。この例では、ノボラック系樹脂からなる絶縁層は素子表面に露出しておらず、ポリイミド系樹脂からなる絶縁層３０のみが素子表面に露出している。
比較例１
図２に示す工程において、絶縁層２６，２８をノボラック樹脂の一部が素子表面に露出するように形成した。
図２に示す工程において、絶縁層２６，２８をノボラック樹脂の一部が素子表面に露出するように形成した。
比較例２
図２に示す工程により、絶縁層３０をノボラック系樹脂で形成した。
図２に示す工程により、絶縁層３０をノボラック系樹脂で形成した。
比較例３
図２に示す工程により、絶縁層全てをポリイミド系樹脂にて製造した。なお、製造の段階で、導体パターン上の絶縁層除去が不良となり、素子形成できない場合があった。信頼性評価には素子形成できたもののみを使用した。
図２に示す工程により、絶縁層全てをポリイミド系樹脂にて製造した。なお、製造の段階で、導体パターン上の絶縁層除去が不良となり、素子形成できない場合があった。信頼性評価には素子形成できたもののみを使用した。
信頼性評価
以上の実施例１及び比較例１〜３で得られたサンプルを温度８５℃、湿度８５％の環境下に１ヶ月放置し、コイル抵抗が１％以上変動しているサンプルを不良とした。サンプルは、１条件あたり１０００個とし、不良率（％）で評価した。
以上の実施例１及び比較例１〜３で得られたサンプルを温度８５℃、湿度８５％の環境下に１ヶ月放置し、コイル抵抗が１％以上変動しているサンプルを不良とした。サンプルは、１条件あたり１０００個とし、不良率（％）で評価した。
リワーク性
コンタクトホールパターン形成後の絶縁層を専用の剥離液あるいはプラズマアッシングにて除去し、その除去性を目視にて観察した。評価は、除去可能：○、除去不完全：×とした。
結果を表１に示す。
コンタクトホールパターン形成後の絶縁層を専用の剥離液あるいはプラズマアッシングにて除去し、その除去性を目視にて観察した。評価は、除去可能：○、除去不完全：×とした。
結果を表１に示す。
表１に示す通り、ノボラック系樹脂が素子表面に露出している比較例１，２では、不良率が格段に高くなることが理解される。又、ポリイミドのみを使用している比較例３ではリワーク性に劣ることが分かる。
上記実施形態では、コモンモードチョークコイルについて説明したが、その他の薄膜磁気素子はもちろん、素子表面に有機系絶縁層が露出するチップ型半導体素子、プリント配線基板など様々な用途への適用が可能である。
１，２１ 第１磁性基板
２，２２ インピーダンス値調整用絶縁層
３ 第１引き出し電極層
４，９，２４，２６，２８ 絶縁層（ノボラック系樹脂）
５，２５ 第１コイル導体
６，１１，３０ 絶縁層（ポリイミド）
７ 樹脂除去部
８，２７ 第２コイル導体
１０ 第２引き出し電極層
１２，３１ 磁性層
１３，３２ 第２磁性基板
１４，３３ 電極
２３ 下部引き出し電極層
２４ 上部引き出し電極層
２，２２ インピーダンス値調整用絶縁層
３ 第１引き出し電極層
４，９，２４，２６，２８ 絶縁層（ノボラック系樹脂）
５，２５ 第１コイル導体
６，１１，３０ 絶縁層（ポリイミド）
７ 樹脂除去部
８，２７ 第２コイル導体
１０ 第２引き出し電極層
１２，３１ 磁性層
１３，３２ 第２磁性基板
１４，３３ 電極
２３ 下部引き出し電極層
２４ 上部引き出し電極層
Claims (11)
- 少なくとも素子表面に絶縁層の一部が露出して形成されてなる電子素子であって、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、
前記素子内部の金属導体上に少なくとも形成され、前記金属導体の一部を露出し、かつ、素子外周面に到達しない形状に形成された絶縁層として、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を用い、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層と同層であってその周囲に少なくとも配置され、一部を前記素子外周面に露出させてなる絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を用いたことを特徴とする電子素子。 - 前記電子素子は、磁性材料からなる層で挟まれた絶縁層を有し、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、該絶縁層中に、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体が埋め込まれた薄膜磁気素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。
- 前記薄膜磁気素子は、薄膜インダクタである請求項２に記載の電子素子。
- 前記薄膜磁気素子は、薄膜磁気ヘッドである請求項２に記載の電子素子。
- 前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、磁性材料で形成された第１の磁性基板と、前記第１の磁性基板上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層中に埋め込まれ、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体と、前記コイル導体の内周側及び外周側の絶縁層に形成された開口部と、少なくとも前記開口部を埋め込んで形成された磁性層と、前記磁性層上に固着され、磁性材料で形成された第２の磁性基板と、前記コイル導体の端子部に接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って配置された電極端子とを有し、少なくとも前記第２の絶縁層が、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含むことを特徴とする請求項２に記載の電子素子。
- 請求項５に記載の電子素子において、前記コイル導体の上層及び下層の少なくとも一方に、前記コイル導体と前記電極端子との電気的接続を行うための引き出し電極が設けられ、前記コイル導体と引き出し電極との間に、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層が介在し、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層に形成されたコンタクトホールにより前記コイル導体と前記引き出し電極とが接続されることを特徴とする電子素子。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の電子素子において、前記金属導体は、前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層で覆われていることを特徴とする電子素子。
- 少なくとも素子表面に絶縁層の一部が露出して形成されてなる電子素子の製造方法であって、該絶縁層がノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、
前記素子内部の金属導体上に前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層を少なくとも形成し、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層の一部を除去して前記金属導体を露出すると共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状に形成する工程と、
前記形状に形成されたノボラック系樹脂からなる絶縁層を覆って、前記素子表面に露出する絶縁層として前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする製造方法。 - 前記電子素子は、磁性材料からなる層で挟まれた絶縁層を有し、該絶縁層が前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層とポリイミド系樹脂からなる絶縁層とを含み、該絶縁層中に、スパイラル状に形成された導電性のコイル導体が埋め込まれた薄膜磁気素子であることを特徴とする請求項８に記載の電子素子の製造方法。
- 前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に第１の引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び第１の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上、コンタクトホール内及び前記ポリイミド系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、第２の引き出し電極を形成する工程、
前記第２の引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする請求項９に記載の電子素子の製造方法。 - 前記薄膜磁気素子は、コモンモードチョークコイルであり、
磁性材料で形成された第１の磁性基板に第１の絶縁層を形成する工程、
前記第１の絶縁層上に下部引き出し電極を形成する工程、
前記第１の絶縁層及び下部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記引き出し電極の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第１のコイル導体を形成する工程、
前記第１のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上に金属層を成膜し、少なくともスパイラル状パターンを有する第２のコイル導体を形成する工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層及び第２のコイル導体上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するノボラック系樹脂を成膜し、前記第２のコイル導体の一部を露出するコンタクトホールと共に、該ノボラック系樹脂からなる絶縁層を素子外周面に到達しない形状にパターニングする工程、
前記ノボラック系樹脂からなる絶縁層上及びコンタクトホール内に金属層を成膜し、前記下部引き出し電極層と接続される上部引き出し電極を形成する工程、
前記上部引き出し電極上に、前記第２の絶縁層の一部を構成するポリイミド系樹脂を素子全面に成膜し、前記コイル導体の内周側及び外周側に開口部を形成する工程、
少なくとも前記開口部を埋め込んで磁性層を形成する工程、
前記磁性層上に磁性材料で形成された第２の磁性基板を固着する工程、及び
前記コイル導体と、引き出し電極を介して接続され、前記第１及び第２の磁性基板の側面を横切って電極端子を配置する工程、
とを有することを特徴とする請求項９に記載の電子素子の製造方法。
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