JP5294285B1 - コイル素子、コイル素子集合体及びコイル部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の発明者等は鋭意研究を重ねた結果、転写金型を用いることにより、絶縁基板を使用することなく、コイル部品を作製することができる知見を得、本発明を完成させた。
また、第3の手段においては、前記中心導体膜の前記転写金型からの剥離は、前記絶縁膜上に離形剤膜を形成し、露出した前記中心導体膜表面と前記離形剤膜とを覆うように接着剤膜を被着し、前記接着剤膜と共に前記中心導体膜を前記転写金型から剥離した後、前記接着剤膜を除去することにより行なわれることを特徴とする。
さらに、第3の手段において、前記離形剤膜がシリコーン又はテフロン(登録商標)であり、前記接着剤膜がアクリルであり、前記接着剤膜の除去がMEK、又はアセトンにより行なわれ、前記金属膜がSn,Ni,Ag又はAlのいずれかであることを特徴とする。
また、第1乃至4のいずれかの手段において、前記表面部はNiで、前記剥離膜がPVA、PET、又はPMMAのいずれかであり、前記絶縁膜がSiO2、SOG又は樹脂であり、前記絶縁膜をCVD又はスパッタにより形成することを特徴とする。
また、第1乃至4のいずれかの手段において、前記レジスト膜は、フォトレジスト膜、熱レジスト膜又はグラビアインキ膜のいずれかであり、前記第1の電気めっき及び第2の電気めっきは銅めっきであることを特徴とする。
図18は本発明に用いられる転写金型基板の一例を示す図である。
転写金型基板100は、(A)に示すように複数の転写金型100m,n(m,n=1,2,…)を備えており、これらの転写金型100m,nは通常、行列状に配列されている。そして、これらの転写金型100m,nには(B)に示すような種々の形状のコイル素子パターン100a、100bが食刻されて形成されている。コイル素子パターン100a、100bの形状は直線や曲線を組み合わせて構成することができ、また部分的に線幅を変えたりして、任意の形状に設計することができる。
図19はマスタ金型の作製工程を示す図である。
なお、液体タイプのレジストの場合、レジスト202の塗布前に密着剤を下塗りするとレジスト202の密着性が向上する。次いで(C)に示すように、素子パターンの形成されたフォトマスク204を介してUV露光を行うことにより素子パターンをレジスト202に焼付ける。そして、レジスト202を現像することにより、(D)に示すように素子パターンが形成される。
なお、図19の(E)において、パターンの側壁が傾斜して示されているが、エッチングにドライプロセスを使用すれば、側壁はほぼ重直な形状とすることができる。
ここで、作製されたマスタ金型は高価なものなので、元金型として残し、このマスタ金型からめっき技術を用いて転写、複製によりマザー金型、サン金型を作製する。
マザー金型やサン金型は通常数十枚の複製が可能である。
まず(A)に示すようにマスタ金型300を準備する。次いで、(B)に示すようにめっき技術を用いてマスタ金型300にNiなどの金属を所望の厚さに電着させ、これをマスタ金型300から剥離してマザー金型302を作製する。マスタ金型300とマザー金型302とはパターン形状が反転している。さらに(C)に示すように、マザー金型302にNiなどの金属を電着させ、その後、これをマザー金型302から剥離して(D)に示すように、サン金型304を作製する。マザー金型302とサン金型304とはパターン形状が反転するため、サン金型304のパターン形状はマスタ金型300のパターン形状と同一となる。
以下、このサン金型304を転写金型として用いてコイル素子を製造することになる。
この転写金型400には、その表面部に反転コイル素子パターン402が食刻されて形成されている。転写金型400は全体が金属製であっても良いが、その表面部だけが金属製で、基体部が非金属性の材料であっても良い。次に(B)に示すように、転写金型400の表面に剥離膜404を形成する。これは後に、反転コイル素子パターン402にめっきにより電着された金属の剥離を容易にするためである。剥離膜404としては、通常、転写金型400の材料としてNi(ニッケル)を使用する場合、酸化ニッケル(NiO)が使用される。
NiOはNiを熱酸化することにより容易に形成することができ、また導電性を有しているため、電気めっき時に転写金型400の表面にそのまま残しておくことができるからである。
この場合には、後続のめっき工程による導電膜の電着に備えて、この非導電性膜の材料層上に銅などで金属薄膜を形成しておく必要がある。
この絶縁膜404の成膜には、CVD(Chemical Vapor Deposition)やスパッタを用いることができる。絶縁膜404は後続の工程で反転コイル素子パターンの形成されていない領域408だけに残して導電性を無くし、この領域408にめっきが電着されないようにするために用いられる。
レジスト膜410の形成に当たっては、ロールコートを用いて塗布することにより、領域408上のみに塗布することができる。また、領域408のみにレジスト膜410を塗布することが困難な場合、全面に塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングし、領域408のみにレジスト膜410を残すようにしても良い。
これにより、反転コイル素子パターン402が形成されている領域のみが導電性を有しているようになるため後続のめっき工程により、導電膜が電着される。
その後、(F)に示すようにレジスト膜410を除去する。以上で、前処理工程を終了する。
まず、(A)に示すように、前処理済みの転写金型1000(400)を準備する。
そして、(B)に示すように、第1の電気めっき(電解めっき)により反転コイル素子パターン402の形成されている領域を埋め尽くし、絶縁膜406上にわずかに突出するように中心導体膜412を電着する。通常、この第1の電気めっきは銅めっきであるが、他の金属材料をめっきしても良い。
ここで、中心導体膜412を絶縁膜406上にわずかに突出させるのは、後続の工程で、粘着シートなどを中心導体膜412に貼り付けるのを容易にするためである。また、中心導体膜412を絶縁膜406上にわずかに突出させると、中心導体膜412の端部413がわずかに絶縁膜406上に乗り掛かるように張り出す。
なお、中心導体膜412の形成に際して、絶縁膜406上への突出を無くし、矩形状の中心導体膜とし、これを転写金型400から剥離するためには、以下のような種々の方法がある。
まず、(A)に示すように、前処理済みの転写金型1000(400)を準備する。
そして(B)に示すように、第1の電気めっきにより反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、絶縁膜406内に留まるように中心導体膜412aを電着する。
このようにすると、中心導体膜412aは絶縁膜406内に留まって上部に突出することがないため、中心導体膜412aの形状は上面が平坦な矩形状となる。
すると、中心導体膜412aは、上面が剥離膜404の上面よりわずかに上方に突出した状態となる。そこで、中心導体膜412aの上面に粘着シート414を貼り付け引きはがす。その後、(D)に示すように粘着シート414を取り外す。
第1の方法と同様に、(A)に示すように前処理済みの転写金型1000(400)を準備する。そして、(B)に示すように第1の電気めっきにより反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、転写金型400内に留まるように中心導体膜412bを電着する。このようにすると、中心導体膜412bは転写金型400内に留まって上部に突出することがないため、中心導体膜412bの形状は上面が平坦な矩形状となる。
この点では第1の方法の場合と同様であるが、第1の方法に比較してコイル素子のアスペクト比が若干小さくなる。
次いで、(D)に示すように、露出した中心導体膜412bの表面と離形剤膜420とを覆うようにアクリルなどの接着剤を被着させ、接着剤膜422を形成する。これにより、中心導体膜412bは接着剤膜422と強固に接着される。
この状態で、(E)に示すように、接着剤膜422と共に中心導体膜412bを転写金型400から剥離する。その後、(F)に示すように、接着剤膜422をMEKやアセトンなどの有機溶剤によって溶解させて除去する。
(A)、(B)に示すように、中心導体膜412bを転写金型400内に留まるように電着する工程までは、図4(A)、(B)に示す第2の方法と同一である。
その後、図5(C)に示すように、露出した中心導体膜412bの表面と絶縁膜406とを覆うように金属膜430を被着する。金属膜430の被着は、めっき又はスパッタなどの方法で行うことができる。
被着する金属膜430としては、Sn、Ni、Ag、Alなどの金属が使用できる。好ましくは、中心導体膜412bとの密着性が良く、かつ、中心導体膜412bの金属との間で選択エッチング可能な金属が良い。
第4の方法は特に図示しないが、図1に示す前処理工程で、(E)に示すようにエッチングで絶縁膜406を除去した後、レジスト膜410を着けたままで、図2の(B)に示す第1の電気めっきを行い、その後、レジスト膜410を除去すればよい。この方法によれば、コイル素子のアスペクト比が高くなる。
なお、電解逆めっき処理とは、電界方向を逆にし、めっきされた金属を逆エッチングして取り除く処理をいう。ここで端部413には、他の部分に比較して電界が集中するため、エッチング速度が上がり、選択的にエッチングが行なわれる。
その結果(B)に示すように、均一な形状の中心導体膜412が形成される。
このような中心導体膜412を下地として第2の電気めっきにより、この中心導体膜412を均一に被覆するように表面導体膜416を形成する。これは太らせめっきと呼ばれるもので、この太らせめっきも本実施例の場合、第1の電気めっきと同様に銅めっきである。
中心導体膜412の周囲に、全体的に21μmの厚さに第2の電気めっき処理を施すと、導体膜の高さ(H)は192μm、幅(W)92μm、導体間隔は8μmとなり、ハイアスペクトで高定格電流を扱うことのできるコイル素子が形成される。
次に、このように作製されたコイル素子集合体を用いてコイル部品を作製する方法について説明する。後述するように、コイル部品はコイル素子集合体を複数枚積層して作製される。
そこで、各層のコイル素子同士を接合して接続するために、予めコイル素子の周囲に接合膜を形成しておく必要がある。
なお、導体間隔がこの第3の電気めっきによって狭くなりすぎる恐れのある場合、第2のめっきでの表面導体膜416の厚さを少し減らすようにしても良い。
このような高さ(H)の異なるコイルパターンの同一層中での作製は、転写金型に形成される食刻パターンの深さを接続部分において深くし、フィールドビア用の特殊な銅めっき液を用いることで、深くなった部分を、選択的に充填めっきを行ったり、マスクを2回用いて銅めっきを行ったりすることで実現できる。
最後に、図17に示すように、電極引出し部606にはんだディップ法などの方法により、外部電極610を取付け、その後のはんだ付けのための前処理としてはんだ上げを行い、コイル部品3000を完成する。
202:レジスト
206:反転素子パターン
300:マスタ金型
302:マザー金型
304:サン金型
400:転写金型
402:反転コイル素子パターン
404:剥離膜
406:絶縁膜
408:反転コイル素子パターンの形成されていない領域
410:レジスト膜
412:中心導体膜
413:中心導体膜の端部
416:表面導体膜
418:接合膜
600:上部コア
602:下部コア
604:突起部
606:電極引出し部
608:ダイシングライン
610:外部電極
1000:前処理済みの転写管型
2000:コイル素子集合体
3000:コイル部品
Claims (26)
- 少なくとも表面部が金属性の転写金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
前記表面部に反転コイル素子パターンが食刻された前記転写金型を準備するステップと、
前記転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め尽くし、前記絶縁膜上にわずかに突出するように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記中心導体膜を前記転写金型から剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜とからなるコイル素子を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 少なくとも表面部が金属性の転写金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
前記表面部に反転コイル素子パターンが食刻された前記転写金型を準備するステップと、
前記転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、前記絶縁膜内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記絶縁膜を除去した後、前記中心導体膜を前記転写金型から剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜とからなるコイル素子を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 少なくとも表面部が金属性の転写金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
前記表面部に反転コイル素子パターンが食刻された前記転写金型を準備するステップと、
前記転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、前記転写金型内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記中心導体膜を前記転写金型から剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜とからなるコイル素子を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 少なくとも表面部が金属性の転写金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
前記表面部に反転コイル素子パターンが食刻された前記転写金型を準備するステップと、
前記転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域に、レジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め尽くし、前記レジスト膜内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記中心導体膜を前記転写金型から剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜とからなるコイル素子を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記絶縁膜上にわずかに突出した前記中心導体膜の端部を電解逆めっき処理により除去することを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記中心導体膜の前記転写金型からの剥離は、
前記絶縁膜上に離形剤膜を形成し、
露出した前記中心導体膜表面と前記離形剤膜とを覆うように接着剤膜を被着し、前記接着剤膜と共に前記中心導体膜を前記転写金型から剥離した後、
前記接着剤膜を除去することにより行なわれることを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記中心導体膜の前記転写金型からの剥離は、
露出した前記中心導体膜表面と前記絶縁膜とを覆うように金属膜を被着し、前記金属膜と共に前記中心導体膜を前記転写金型から剥離した後、前記金属膜を除去することにより行なわれることを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記離形剤膜がシリコーン又はテフロン(登録商標)であることを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記接着剤膜がアクリルであり、前記接着剤膜の除去がMEK、又はアセトンにより行なわれることを特徴とする方法。 - 請求項7に記載の方法において、
前記金属膜がSn,Ni,Ag又はAlのいずれかであることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記転写金型は、マスタ金型からマザー金型を経て転写により作製されることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記表面部はNiで、前記剥離膜がNiOであることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記表面部はNiで、前記剥離膜がPVA、PET、又はPMMAのいずれかであることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記絶縁膜がSiO2、SOG又は樹脂であることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記絶縁膜をCVD又はスパッタにより形成することを特徴とする方法。 - 請求項1、2又は4のいずれかに記載の方法において、
前記中心導体膜の前記転写金型からの剥離は、UVシート、熱剥離シート、バキュームチャック又は静電チャックのいずれかを用いて行なわれることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記レジスト膜は、フォトレジスト膜、熱レジスト膜又はグラビアインキ膜のいずれかであることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法において、
前記第1の電気めっき及び第2の電気めっきは銅めっきであることを特徴とする方法。 - 転写金型基板を用いてコイル素子集合体を製造する方法であって、
それぞれ表面部に反転コイル素子パターンが食刻された複数の少なくとも前記表面部が金属性の転写金型を備えた転写金型基板を準備するステップと、
前記複数の転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め尽くし、前記絶縁膜上にわずかに突出するように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記中心導体膜を前記複数の転写金型から一体として剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を、第3の電気めっきにより前記表面導体膜を覆う接合膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜と前記接合膜とからなるコイル素子集合体を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 転写金型基板を用いてコイル素子集合体を製造する方法であって、
それぞれ表面部に反転コイル素子パターンが食刻された複数の少なくとも前記表面部が金属性の転写金型を備えた転写金型基板を準備するステップと、
前記複数の転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、前記絶縁膜内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記絶縁膜を除去した後、前記中心導体膜を前記複数の転写金型から一体として剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を、第3の電気めっきにより前記表面導体膜を覆う接合膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜と前記接合膜とからなるコイル素子集合体を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 転写金型基板を用いてコイル素子集合体を製造する方法であって、
それぞれ表面部に反転コイル素子パターンが食刻された複数の少なくとも前記表面部が金属性の転写金型を備えた転写金型基板を準備するステップと、
前記複数の転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め、前記転写金型内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記中心導体膜を前記複数の転写金型から一体として剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を、第3の電気めっきにより前記表面導体膜を覆う接合膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜と前記接合膜とからなるコイル素子集合体を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 転写金型基板を用いてコイル素子集合体を製造する方法であって、
それぞれ表面部に反転コイル素子パターンが食刻された複数の少なくとも前記表面部が金属性の転写金型を備えた転写金型基板を準備するステップと、
前記複数の転写金型の表面に剥離膜と絶縁膜とを重畳して形成するステップと、
前記絶縁膜上の前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域にレジスト膜を形成するステップと、
前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチング除去するステップと、
前記反転コイル素子パターンの形成されている領域を埋め尽くし、前記レジスト膜内に留まるように第1の電気めっきにより中心導体膜を形成するステップと、
前記レジスト膜を除去した後、前記中心導体膜を前記複数の転写金型から一体として剥離し、前記中心導体膜のみを取出すステップと、
前記取出した中心導体膜を下地として第2の電気めっきにより表面導体膜を、第3の電気めっきにより前記表面導体膜を覆う接合膜を形成し、前記中心導体膜と前記表面導体膜と前記接合膜とからなるコイル素子集合体を形成するステップとを有することを特徴とする方法。 - 請求項19乃至22のいずれかに記載の方法において、
前記第1及び第2の電気めっきが銅めっきであり、第3の電気めっきが錫めっきであることを特徴とする方法。 - 請求項19乃至22のいずれかに記載の方法において、
前記複数の転写金型は行列状に配列されていることを特徴とする方法。 - コイル素子集合体を用いてコイル部品を製造する方法であって、
請求項19乃至24のいずれかの方法で製造された複数枚のコイル素子集合体を準備するステップと、
前記複数枚のコイル素子集合体中の対応する前記コイル素子同士が整合するように前記複数枚のコイル素子集合体を積層し、加熱及び/又は加圧して互いに接合し、各層のコイル素子同士を接続してコイルを形成するステップと、
いずれか一方に前記コイルの中心部を貫通する突起部を有する上部コアと下部コアとを用いて電極引出し部を露出させて、前記コイルを密閉するステップと、
前記上部コアと下部コアとの隙間から絶縁物質を充填し、前記コイルを固定するステップと、
前記積層されたコイル素子集合体を前記コイル単位で切断し、前記電極引出し部に外部電極を取付けてコイル部品を形成するステップと、を有することを特徴とする方法。 - 請求項25に記載の方法において、
前記複数枚のコイル素子集合体中の対応するコイル素子同士が、互いに異なるコイルパターンを含むことを特徴とする方法。
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