JP5082282B2

JP5082282B2 - インダクタンス部品とその製造方法

Info

Publication number: JP5082282B2
Application number: JP2006113152A
Authority: JP
Inventors: 仁石本; 伸哉松谷; 浩司下山; 美智央大庭
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-04-17
Also published as: JP2007287905A

Description

本発明は、例えば携帯電話の電源回路に用いられるインダクタンス部品に関するものである。

従来この種のインダクタンス部品は、図３５に示すごとく、シート状の素体１内にはコイル２が形成され、このコイル２には端子３が電気的に接続されており、素体１の上面、下面には磁性体層４が形成されていた。

そして、この磁性体層４および素体１全体を覆うように絶縁体５を設けることにより、他の部品との電気的接続を防止していた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−３２５８７号公報

このような従来のインダクタンス部品はその信頼性の悪さが問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、半田実装時等における熱により、素体１と絶縁体５との熱収縮率の違いから、磁性体層４に対して局所的に応力が加わり、その結果として信頼性が悪くなっていた。

そこで本発明は、磁性体層を有するインダクタンス部品において、その信頼性を向上させることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、フォトレジストで形成された素体と、この素体内に形成されたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子とを備え、前記素体内には前記コイルの巻回平面に略並行に配置された磁性体層を形成し、この磁性体層および前記コイルはそれぞれ前記素体にその全体を覆われているインダクタンス部品としたものである。

本発明のインダクタンス部品は、磁性体層を素体内に形成する構成としたため、磁性体層の全体が熱収縮率の均一な材料で覆われることとなり、半田実装時等、熱がコイル部品全体に加わるような状況下においても、応力が磁性体層に対して局所的にかかることがなく、高い信頼性を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品について図面を参照しながら説明する。

図１において、シート状の素体６内にはコイル７Ａを形成し、このコイル７Ａの最外周部には図２に示すごとく端子７Ｂ、７Ｃを形成している。そして、図１に示すごとく、コイル７Ａを構成する平面コイル７ＡＡ、７ＡＢ間にはビア７Ｄを素体６内に形成するとともに、コイル７Ａの上方には磁性体層８Ａを、コイル７Ａの下方には磁性体層８Ｂをそれぞれ素体６内に形成している。

ここで、磁性体層８Ａ、８Ｂはコイル７Ａの巻回平面に対して略並行に配置している。コイル７Ａから発生する磁束の通り道に高透磁率の磁性体層８Ａ、８Ｂを配置するためである。

ここで、コイル７Ａは一層でも構わないが、本実施の形態においては２層の平面コイル７ＡＡ、７ＡＢにより構成している。上層の平面コイル７ＡＡは端子７Ｂから内周方向へ渦巻状に巻回し、この平面コイル７ＡＡの最内周部と下層の平面コイル７ＡＢの最内周部とをビア７Ｄにより接続し、この平面コイル７ＡＢを端子７Ｃへ向かう方向（外周方向）へ渦巻状に巻回してコイル７Ａを構成している。

ここで、平面コイル７ＡＡ、７ＡＢは互いに同方向に巻回することが望ましい。これは、平面コイル７ＡＡで発生した磁束と、平面コイル７ＡＢで発生した磁束とを打ち消し合わせることなく、大きなインダクタンス値を実現するためである。

ここで、各磁性体層８Ａ、８Ｂの厚みは、渦電流の発生を抑制するために、スキンデプスの２倍未満の厚みにしている。

このように、磁性体層８Ａ、８Ｂをそれぞれ素体６内に形成する構成、即ち、各磁性体層８Ａ、８Ｂが熱収縮率の均一な素体６にその全体を覆われるような構成とすることにより、半田実装時等、コイル部品全体に熱が加わるような状況下においても、磁性体層８Ａ、８Ｂに対して応力が局所的にかかることがなく、高い信頼性を得ることができる。

また、磁性体層８Ａ、８Ｂを設けることにより、インダクタンス値の高いインダクタンス部品を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、コイル７Ａの上方、下方にそれぞれ１枚の磁性体層８Ａ、８Ｂを配置する構成としているが、それ以上の層数で構成することにより、磁束飽和密度を向上させることができるとともに、高いインダクタンス値を得ることができる。また、コイル７Ａの上方と下方とで、形成する磁性体層の層数を異ならせてもかまわないが、コイル７Ａの上方、下方の一方に磁束が流れにくい部分があるとインダクタンス値が下がるため、同じ厚みの磁性体層を用いるのであれば、コイル７Ａの上方、下方とも同じ層数に、異なる厚みの磁性体層を用いるのであれば、その厚みの合計がコイル７Ａの上方と下方とで等しくなるように配置することが望ましい。

なお、コイル７Ａは単層でも構わないが、本実施の形態の図１に示すごとく平面コイル７ＡＡ、７ＡＢを２層以上積層させた構造とすることにより、より大きなインダクタンス値を実現することができ望ましい。

なお、コイル７Ａの断面は方形ではなく円形でもかまわないが、方形の方がコイル断面積を大きくとることができるため、銅損を低減することができるため望ましい。

なお、平面コイル７ＡＡ、７ＡＢの厚みを１０μｍ以上とすることにより大電流に対応することができ望ましい。

なお、磁性体層８Ａ、８Ｂには、ＦｅまたはＦｅ合金からなる組成の金属磁性材料を用いることが磁束密度、磁気損失の観点から好ましい。この磁性体層８Ａ、８ＢにＦｅ合金を用いた場合、Ｆｅの組成比が３０質量％以上であることが望ましい。これは磁性体層８Ａ、８Ｂに含まれるＦｅの含有量を３０質量％以上にすることで高飽和磁束密度を有し、かつ低保磁力を有するという磁気特性の向上を実現することができるためである。また、ニッケル量を８０％付近にすると高透磁率となり、大きなインダクタンス値を得ることができる。

また、磁性体層８Ａ、８Ｂに用いるＦｅ合金としてはＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＣｏのうちいずれか一つを含む組成からなる金属磁性材料が高磁束密度、低磁気損失の観点からより好ましい。

磁性体層８Ａ、８Ｂの作製には例えば電気めっき法が使用できる。

このとき、電気めっき工程に用いるめっき浴にはＦｅイオンあるいはその他の金属イオンを含有させておく。

なお、めっき浴の各種添加剤として、応力緩和剤、ピット防止剤、錯化剤を入れておくことが好ましい。この応力緩和剤としては例えばサッカリンが挙げられる。サッカリンは、スルホン酸塩を含有する物質であるため、その効果を発揮することができる。このような応力緩和剤を入れることで、磁性体層８Ａ、８Ｂを厚く形成してもクラックが発生しない均一性に優れた磁性体層８Ａ、８Ｂを形成することができる。例えば、応力緩和剤としてサッカリンを用いた場合、めっき浴中に０．１〜５ｇ／Ｌ含有させておくことでその効果は見られるが、電流密度等のめっき条件によって応力緩和作用を発揮する量は変化するので適宜条件設定をすることで制御することが可能である。

また、錯化剤としては各種金属イオンを安定化させるためにアミノ酸、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸をはじめとした有機分子や無機分子を含有させることで金属イオンと安定な錯体を形成することができる。

このようなめっき浴を用いて通常の電解めっき法によって鉄合金膜を形成するが、陽極を分離しためっき装置や磁場中でめっきを行う等の工夫をすることにより磁気特性に優れた鉄合金膜を形成することが可能となる。

次に、このインダクタンス部品の製造方法について説明する。

まず、図３に示すごとく、シリコン等の基板９を用意する。

次に、図４に示すごとく、この基板９上に、フォトレジストにより絶縁層１０を形成する。

その後、図５に示すごとく、絶縁層１０の上面全体を露光する。

次に、図６に示すごとく、絶縁層１０の上面全体に、フォトレジストにより絶縁層１１を形成する。

その後、図７に示すごとく、絶縁層１１において磁性体層形成部１１Ａを除いた素体形成部１１Ｂの上面を露光する。ここで、磁性体層形成部１１Ａの面積をより広く取ることで、高いインダクタンス値を有するインダクタンス部品を実現することができる。

次に、図８に示すごとく、図７に示した磁性体層形成部１１Ａを現像により除去する。

その後、図９に示すごとく、絶縁層１０及び素体形成部１１Ｂの露出する表面全体に下地電極層（図示せず）を無電解めっきなどにより形成し、この下地電極層（図示せず）を供給層として電気めっきにより磁性体１２を形成する。

なお、磁性体１２をスパッタで形成する場合には、下地電極層（図示せず）は不要となる。ただし、電気めっき法を用いると、被形成体である絶縁層１０及び素体形成部１１Ｂの露出する表面の形状によらず、均一に磁性体１２を形成することができ、且つ製膜スピードが速いといったメリットがある。

次に、図１０に示すごとく、図９に示した磁性体１２を上方から研磨し、素体形成部１１Ｂを上面に露出させる。このとき、図７に示した磁性体層形成部１１Ａに該当する部分には磁性体１２が入り込んでおり、これが、図１に示す磁性体層８Ｂとなる。この研磨方法としては、切削やＣＭＰ法を用いることにより、平坦な素体形成部１１Ｂを形成することができる。

その後、図１１に示すごとく、磁性体層８Ｂ、素体形成部１１Ｂの上面全体に、フォトレジストにより絶縁層１３を形成する。フォトレジストを用いることにより、平面均一性に優れ、且つ１０μｍ〜２０μｍ程度の薄い絶縁層１３を形成することができる。

次に、図１２に示すごとく、絶縁層１３の上面全体を露光する。

その後、図１３に示すごとく、絶縁層１３の上面全体に、フォトレジストにより絶縁層１４を形成する。

次に、図１４に示すごとく、絶縁層１４におけるコイル形成部１４Ａ、端子形成部１４Ｂを除いた素体形成部１４Ｃの上面を露光する。

その後、図１５に示すごとく、図１４に示したコイル形成部１４Ａ、端子形成部１４Ｂを現像により除去する。

次に、図１６に示すごとく、絶縁層１３、素体形成部１４Ｃの露出する表面全体に下地電極層（図示せず）を無電解めっきなどにより形成し、この下地電極層（図示せず）を給電層として電気めっきにより導体１５を形成する。

なお、導体１５をスパッタで形成する場合には、下地電極層（図示せず）は不要となる。ただし、電気めっき法を用いると、被形成体である絶縁層１３、素体形成部１４Ｃの露出する表面の形状によらず、均一に磁性体１２を形成することができ、且つ製膜スピードが速いといったメリットがある。

その後、図１７に示すごとく、図１６に示した導体１５を上方から研磨し、素体形成部１４Ｃを上面に露出させる。このとき、図１４に示したコイル形成部１４Ａ、端子形成部１４Ｂに該当する部分には導体１５が入り込んでおり、これらがそれぞれ図１に示す平面コイル７ＡＢ、端子７Ｃとなる。この研磨方法としては、切削やＣＭＰ法を用いることにより、平坦な素体形成部１４Ｃを形成することができる。

次に図１８に示すごとく、平面コイル７ＡＢ、端子７Ｃ、及び素体形成部１４Ｃの上面全体に絶縁層１６を形成する。

その後、図１９に示すごとく、絶縁層１６におけるビア形成部１６Ａを除いた素体形成部１６Ｂの上面を露光する。

次に、図２０に示すごとく、ビア形成部１６Ａ、素体形成部１６Ｂの上面全体に、フォトレジストにより絶縁層１７を形成する。

その後、図２１に示すごとく、絶縁層１７におけるコイル形成部１７Ａ、端子形成部１７Ｂを除いた素体形成部１７Ｃの上面を露光する。

次に、図２２に示すごとく、図２１に示したビア形成部１６Ａ、コイル形成部１７Ａ、端子形成部１７Ｂを現像により除去する。

その後、図２３に示すごとく、図２２に示した素体形成部１６Ｂ、１７Ｃの露出する表面に無電解めっき等により下地層（図示せず）を形成した後、電気めっきにより導体１８を形成する。

なお、導体１８をスパッタで形成する場合には、下地電極層（図示せず）は不要となる。ただし、電気めっき法を用いると、被形成体である素体形成部１６Ｂ、１７Ｃの露出する表面の形状によらず、均一に磁性体１２を形成することができ、且つ製膜スピードが速いといったメリットがある。

次に、図２４に示すごとく、図２３に示した導体１８を上方から研磨し、素体形成部１７Ｃを上面に露出させる。このとき、図２１に示したコイル形成部１７Ａ、端子形成部１７Ｂ、ビア形成部１６Ａに該当する部分に入り込んだ導体１８が、それぞれ図１に示す平面コイル７ＡＡ、端子７Ｂ、ビア７Ｄとなる。

次に、図２５に示すごとく、平面コイル７ＡＡ、端子７Ｂ、素体形成部１７Ｃの上面全体に、フォトレジストにより絶縁層１９を形成する。

その後、図２６に示すごとく、絶縁層１９の上面を露光する。

次に、図２７に示すごとく、絶縁層１９の上面全体に、フォトレジストにより絶縁層２０を形成する。

その後、図２８に示すごとく、絶縁層２０における磁性体層形成部２０Ａを除いた素体形成部２０Ｂの上面を露光する。ここで、磁性体層形成部２０Ａの面積をより広く取ることで、高いインダクタンス値を有するインダクタンス部品を実現することができる。

次に、図２９に示すごとく、図２８に示した磁性体層形成部２０Ａを現像により除去する。

その後、図３０に示すごとく、図２９に示した絶縁層１９、素体形成部２０Ｂの露出する表面に無電解めっき等により下地層（図示せず）を形成した後、電気めっきにより磁性体２１を形成する。

なお、磁性体２１をスパッタで形成する場合には、下地電極層（図示せず）は不要となる。ただし、電気めっき法を用いると、被形成体である絶縁層１９、素体形成部２０Ｂの露出する表面の形状によらず、均一に磁性体１２を形成することができ、且つ製膜スピードが速いといったメリットがある。

次に、図３１に示すごとく、図３０に示した磁性体２１を上方から研磨し、素体形成部２０Ｂを上面に露出させる。このとき、図２８に示した磁性体層形成部２０Ａに該当する部分には磁性体２１が入り込んでおり、これが、図１に示す磁性体層８Ａとなる。この研磨方法としては、切削やＣＭＰ法を用いることにより、平坦な素体形成部２０Ｂを形成することができる。

その後、図３２に示すごとく、磁性体層８Ａと素体形成部２０Ｂの上面全体にフォトレジストにより絶縁層２２を形成する。

次に、図３３に示すごとく、絶縁層２２の上面全体を露光する。

その後、図３４に示すごとく、フッ酸処理等により基板９を除去する。

次に、図１に示すごとく、樹脂と金属の混合物からなるペーストを外部電極７ＣＣ、７ＢＢとし、端子７Ｃ、７Ｂにそれぞれ電気的に接続する。

このようにして、磁性体層８Ａ、８Ｂを素体６内に形成する構成の、高い信頼性を実現したインダクタンス部品を得ることができる。

本発明のインダクタンス部品は、信頼性が高いという特徴を有し、各種電気機器において有用である。

本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の分解斜視図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造工程を示す断面図従来のインダクタンス部品の断面図

符号の説明

６素体
７Ａコイル
７Ｂ、７Ｃ端子
８Ａ、８Ｂ磁性体層

Claims

フォトレジストで形成された素体と、この素体内に形成されたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子とを備え、前記素体内には前記コイルの巻回平面に略並行に配置された磁性体層を形成し、この磁性体層および前記コイルはそれぞれ前記素体にその全体を覆われているインダクタンス部品。
フォトレジストで形成された素体と、この素体内に形成されたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子とを備え、前記素体内には前記コイルの巻回平面に略並行に配置された磁性体層を形成し、この磁性体層および前記コイルはそれぞれ前記素体にその全体を覆われているインダクタンス部品の製造方法であって、
前記磁性体層を製造する工程は、
フォトレジストを用いて第１の絶縁層を形成する第１の工程と、
前記第１の絶縁層上にフォトレジストを用いて第２の絶縁層を形成する第２の工程と、
前記第２の絶縁層の一部を除去してなる第１の磁性体層形成部と、前記第２の絶縁層から前記第１の磁性体層形成部を除去した第１の素体形成部とを形成する第３の工程と、
前記第１の磁性体層形成部に第１の磁性体層を形成する第４の工程と、
前記第１の素体形成部と前記第１の磁性体層上にフォトレジストを用いて第３の絶縁層を形成する第５の工程とを含む、
前記インダクタンス部品の製造方法。