JP5488566B2 - コモンモードフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、コモンモードフィルタに関し、特に、薄膜コモンモードフィルタの構造に関するものである。

近年、高速な信号伝送インターフェースとしてＵＳＢ規格やＩＥＥＥ１３９４規格が広く普及し、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなど数多くのデジタル機器に用いられている。これらのインターフェースでは一対の信号線を用いて差動信号（ディファレンシャル信号）を伝送する差動伝送方式が採用されており、従来のシングルエンド伝送方式よりも高速な信号伝送が実現されている。

高速差動伝送路上のノイズを除去するためのフィルタにはコモンモードフィルタが広く使用されている。コモンモードフィルタは、一対の信号線を伝わる信号の差動成分に対するインピーダンスが低く、同相成分（コモンモードノイズ）に対するインピーダンスが高いという特性を有している。そのため、一対の信号線上にコモンモードフィルタを挿入することにより、ディファレンシャルモード信号を実質的に減衰させることなくコモンモードノイズを遮断することができる。

従来のコモンモードフィルタは、例えば特許文献１に記載のように、フェライト等の磁性セラミックからなる上下の磁性基板の間にコモンモードフィルタ素子を形成したものが知られている。コモンモードフィルタ素子は、一対の平面スパイラル導体を上下方向に重ねて互いに磁気結合させたものであり、非常に薄型で高性能な素子を実現することができる。

特許文献２には、磁性セラミック材料からなる上下の磁性基板のうちの一方を省略し、その代わりに磁性粉を含有する樹脂層を設けるとともに、外部端子電極としてバンプ電極を用いたコモンモードフィルタが記載されている。この構成によれば、個々のチップ部品の表面に微小な平面電極をスパッタリング等で形成する必要がなく、端子電極を高精度に形成することが可能である。

特許文献３には、２つのスパイラル導体の直列接続パターンからなるフィルタ部を上下方向に重ねて磁気結合させることにより、２つのコモンモードフィルタ素子の直列接続をワンチップ化したものが提案されている。この構成によれば、２つのコモンモードフィルタ素子が一体化されていることから、部品点数の増大や特性のばらつきを生じることなく、良好な周波数特性を得ることが可能である。

特開２００９−２１８６４４号公報 特開２０１１−１４７４７号公報 特開２００７−１８１１６９号公報

特許文献３に記載された従来のコモンモードフィルタは、一つのチップの限られた平面領域内に２つのスパイラル導体を並べて配置しているので、スパイラル導体のループサイズが小さくなるという問題がある。特に、スパイラル導体の外周端と外部端子電極とを接続するための引き出し導体がスパイラル導体と同じ平面上に設けられているため、コイル形成領域の一部が占有され、ループサイズを大きくすることができないという問題がある。さらに、上下のスパイラル導体の重ならない部分の面積が大きく、漏れインダクタンスが大きいという問題もある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、２つのスパイラル導体の直列接続パターンを効率よくレイアウトし、これによりループサイズを維持しながらコイル形成領域を縮小することが可能なコモンモードフィルタを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上下のスパイラル導体が重ならない部分の面積を減らすことができ、漏れインダクタンスを減らすことが可能なコモンモードフィルタを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるコモンモードフィルタは、基板と、前記基板上に設けられた薄膜コイル層と、前記薄膜コイル層の表面に設けられた第１乃至第４のバンプ電極と、前記薄膜コイル層の前記表面であって前記第１乃至第４のバンプ電極を除いた領域に設けられた樹脂層とを備え、前記薄膜コイル層は、互いに直列接続された第１及び第２のスパイラル導体を含む第１の平面コイル層と、前記第１の平面コイル層と異なる層に設けられ、互いに直列接続された第３及び第４のスパイラル導体を含む第２の平面コイル層と、前記第１及び第２の平面コイル層よりも前記第１乃至第４のバンプ電極に近接して設けられ、第１乃至第４の引き出し導体を含む引き出し導体層を含み、前記第１のスパイラル導体と前記第３のスパイラル導体は互いに磁気結合しており、前記第２のスパイラル導体と前記第４のスパイラル導体は互いに磁気結合しており、前記第１乃至第４のスパイラル導体の内周端は、前記第１乃至第４の引き出し導体を介して、前記第１乃至第４のバンプ電極にそれぞれ接続されており、前記第１及び第２のスパイラル導体の外周端どうしは互いに接続されており、前記第３及び第４のスパイラル導体の外周端どうしは互いに接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、２つのスパイラル導体の直列接続パターンを効率よくレイアウトすることができ、これによりループサイズを維持しながらコイル形成領域を縮小することができる。したがって、コイル形成領域が縮小されたことによって生じる余白領域を活かしてループサイズを大きくすることができ、あるいは、余白領域の分だけ省面積化（素子の小型化）を図ることができる。また、引き出し導体を介してスパイラル導体の内周端と端子電極とを接続することができるので、適切な位置に適切な大きさのバンプ電極を形成することができる。また、上下のスパイラル導体が重ならない部分の面積を減らすことができ、これにより漏れインダクタンスを減らすことできる。さらに、本発明によれば、２つのスパイラル導体の直列接続によってスパイラル導体の寄生容量を小さくすることができ、これにより高周波帯域でのコモンモードノイズ抑制効果を向上させることができる。

本発明において、第１のスパイラル導体の巻回方向は第２のスパイラル導体と逆であり、第３のスパイラル導体の巻回方向は第４のスパイラル導体と逆であり、第１のスパイラル導体の巻回方向は第３のスパイラル導体と同じであり、第２のスパイラル導体の巻回方向は第４のスパイラル導体と同じであることが好ましい。この構成によれば、互いに直列接続された２つのスパイラル導体の両端がともに内周端となるように構成された平面コイルパターンを容易に形成することができる。したがって、スパイラル導体の外周端と端子電極とを接続するための引き出し導体を省略することができ、コイル形成領域を縮小することができる。さらに、上下のスパイラル導体の重ならない部分の面積を減らすことができ、これにより漏れインダクタンスを減らすことができる。

本発明において、前記薄膜コイル層は、順に積層された第１乃至第３の絶縁層と、前記第２及び第３の絶縁層を貫通する第１及び第２のコンタクトホール導体と、前記第３の絶縁層を貫通する第３及び第４のコンタクトホール導体とをさらに備え、前記第１の絶縁層の表面に前記第１の平面コイル層が設けられ、前記第２の絶縁層の表面に前記第２の平面コイル層が設けられ、前記第３の絶縁層の表面に前記引き出し導体層が設けられ、前記第１乃至第４のスパイラル導体の内周端は、前記第１乃至第４のコンタクトホール導体及び前記第１乃至第４の引き出し導体を介して、前記第１乃至第４のバンプ電極にそれぞれ接続されていることが好ましい。

本発明において、前記第１乃至第４のバンプ電極の各々は、前記基板の主面と平行な第１の露出面と、前記基板の主面と直交する第２の露出面を有することが好ましい。

本発明において、前記基板の材料はフォルステライトであることが好ましい。この構成によれば、基板の所望の機械的強度を確保しつつ誘電率を下げることができ、これによりスパイラル導体の寄生容量を小さくすることができる。

本発明によれば、２つのスパイラル導体の直列接続パターンを効率よくレイアウトし、これによりループサイズを維持しながらコイル形成領域を縮小することが可能なコモンモードフィルタを提供することができる。また、本発明の他の目的は、上下のスパイラル導体が重ならない部分の面積を減らすことができ、漏れインダクタンスを減らすことが可能なコモンモードフィルタを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコモンモードフィルタ１００の構成を示す略斜視図である。 図２は、コモンモードフィルタ１００の構成を示す回路図である。 図３は、コモンモードフィルタ１００の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。 図４は、第１及び第２の平面コイル層２１Ａ，２１Ｂの略平面図であって、（ａ）は第１の平面コイル層２１Ａの略平面図、（ｂ）は第２の平面コイル層２１Ｂの略平面図である。 図５は、２つのスパイラル導体の直列接続回路を示す回路図である。 図６は、コモンモードフィルタの自己共振周波数を説明するための図である。 図７は、コモンモードフィルタ１００の製造工程を示すフローチャートである。 図８は、本発明の第２の実施の形態によるコモンモードフィルタ２００の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。 図９は、引き出し導体２６ａ〜２６ｄ及びバンプ電極１３ａ〜１３ｄを示す略平面図である。 図１０は、バンプ電極の変形例を示す略平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコモンモードフィルタ１００の構成を示す略斜視図である。

図１に示すように、コモンモードフィルタ１００は、基板１１と、基板１１の一方の主面に設けられた薄膜コイル層１２と、薄膜コイル層１２の主面に設けられた４つのバンプ電極１３ａ〜１３ｄと、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの形成位置を除いた薄膜コイル層１２の主面に設けられた磁性樹脂層１４とを備えている。

コモンモードフィルタ１００は略直方体状の表面実装型チップ部品であり、上面１０ａ、底面１０ｂ及び４つの側面１０ｃ〜１０ｆ（外周面）を有している。なお、図１のコモンモードフィルタ１００は底面１０ｂ（実装面）が上向きの状態であり、実際の実装時には上下反転し、バンプ電極１３ａ〜１３ｄ側を下向きにして使用されるものである。

基板１１は、コモンモードフィルタ１００の機械的強度を確保すると共に、磁性体を用いた場合にはコモンモードフィルタの閉磁路としての役割を果たすものである。基板１１の材料としては、フォルステライトを用いてもよい。フォルステライトの比誘電率ε＝７であり、フェライト（ε＝１４）よりも低誘電率であるため、フォルステライトを用いた場合には寄生容量成分を低下させることができ、これにより自己共振周波数（Self-Resonant Frequency：ＳＲＦ）を上昇させることができる。比誘電率が１０以下の低誘電率の基板としてアルミナ基板等を用いてもよい。特に限定されるものではないが、チップサイズが０．９×０．７×０．４（ｍｍ）であるとき、基板１１の厚さは０．２５〜０．３ｍｍ程度とすることができる。

薄膜コイル層１２は、コモンモードフィルタ素子を含む層であり、基板１１と磁性樹脂層１４との間に設けられている。詳細は後述するが、薄膜コイル層１２は絶縁層と導体パターンとを交互に積層して形成された多層構造を有している。このように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００はいわゆる薄膜タイプであって、磁性コアに導線を巻回した構造を有する巻線タイプとは区別されるものである。

バンプ電極１３ａ〜１３ｄは、コモンモードフィルタ素子の外部端子電極であり、基板１１、薄膜コイル層１２及び磁性樹脂層１４からなる積層体の底面１０ｂのみならず外周面からも露出するように形成されている。このうち、２つのバンプ電極１３ａ，１３ｃは、積層体の長手方向と平行な第１の側面１０ｃから露出しており、他の２つのバンプ電極１３ｂ，１３ｄは、第１の側面１０ｃと対向する第２の側面１０ｄから露出している。このように、第１〜第４のバンプ電極１３ａ〜１３ｄの各々は、積層体の主面（底面）と平行な第１の露出面と、積層体の主面と直交する第２の露出面を有している。

なお、本明細書において「バンプ電極」とは、フリップチップボンダーを用いてＣｕ，Ａｕ等の金属ボールを熱圧着することにより形成されるものとは異なり、めっき処理により形成された厚膜めっき電極を意味する。特に限定されるものではないが、バンプ電極の材料としてはＣｕを用いることが好ましい。バンプ電極の厚さは、磁性樹脂層１４の厚さと同等かそれ以上であり、０．０８〜０．１ｍｍ程度とすることができる。すなわち、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの厚さは薄膜コイル層１２内の導体パターンよりも厚く、特に、薄膜コイル層１２内の導体パターンの５倍以上の厚さを有している。

磁性樹脂層１４は、コモンモードフィルタ１００の実装面（底面）を構成する層であり、基板１１と共に薄膜コイル層１２を保護すると共に、コモンモードフィルタを構成するコイルの閉磁路としての役割を果たすものである。ただし、磁性樹脂層１４の機械的強度は基板１１よりも小さいため、強度面では補助的な役割を果たす程度である。磁性樹脂層１４は、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの周囲を埋めるように設けられている。磁性樹脂層１４としては、フェライト粉を含有するエポキシ樹脂（複合フェライト）を用いることができる。特に限定されるものではないが、チップサイズが０．９×０．７×０．４（ｍｍ）であるとき、磁性樹脂層１４の厚さは０．０８〜０．１３ｍｍ程度とすることができる。

図２は、コモンモードフィルタ１００の構成を示す回路図である。

図２に示すように、コモンモードフィルタ１００は、４つのインダクタ素子１７ａ〜１７ｄを備えている。第１及び第２のインダクタ素子１７ａ，１７ｂは互いに直列接続されており、第３及び第４のインダクタ素子１７ｃ，１７ｄもまた互いに直列接続されている。

第１及び第３のインダクタ素子１７ａ，１７ｃは互いに磁気結合しており、第１のコモンモードフィルタ素子１６Ａを構成している。また、第２及び第４のインダクタ素子１７ｂ，１７ｄも互いに磁気結合しており、第２のコモンモードフィルタ素子１６Ｂを構成している。以上の構成により、コモンモードフィルタ１００は、第１のコモンモードフィルタ素子１６Ａと第２のコモンモードフィルタ素子１６Ｂとの直列接続を構成している。

第１〜第４のインダクタ素子１７ａ〜１７ｄの一端は、第１〜第４の端子電極１８ａ〜１８ｄにそれぞれ接続されている。なお、第１〜第４の端子電極１８ａ〜１８ｄは、図１における第１〜第４のバンプ電極１３ａ〜１３ｄにそれぞれ対応している。

図３は、コモンモードフィルタ１００の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。

図３に示すように、薄膜コイル層１２は、基板１１側から磁性樹脂層１４側に向かって順に積層された第１〜第４の絶縁層２０ａ〜２０ｄと、第１の絶縁層２０ａ上に形成された第１の平面コイル層２１Ａと、第２の絶縁層２０ｂ上に形成された第２の平面コイル層２１Ｂと、第３の絶縁層２０ｃ上に設けられた引き出し導体層２１Ｃとを備えている。引き出し導体層２１Ｃの上面は第４の絶縁層２０ｄに覆われている。

第１〜第４の絶縁層２０ａ〜２０ｄは、異なる層に設けられた導体パターン間を絶縁分離すると共に、導体パターンが形成される平面の平坦性を確保する役割を果たす。特に、第１の絶縁層２０ａは、基板１１の表面の凹凸を吸収し、スパイラル導体パターンの加工精度を高める役割を果たす。絶縁層２０ａ〜２０ｄの材料としては、電気的及び磁気的な絶縁性に優れ、加工の容易な樹脂を用いることが好ましく、特に限定されるものではないが、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いることができる。

図４は、第１及び第２の平面コイル層２１Ａ，２１Ｂの略平面図であって、（ａ）は第１の平面コイル層２１Ａの略平面図、（ｂ）は第２の平面コイル層２１Ｂの略平面図である。

図４（ａ）に示すように、第１の平面コイル層２１Ａは、互いに直列接続された第１及び第２のスパイラル導体２２，２３を含む。第１及び第２のスパイラル導体２２，２３は、図２における第１及び第２のインダクタ素子１７ａ，１７ｂにそれぞれ対応している。

第１のスパイラル導体２２の内周端２２ａは、第２及び第３の絶縁層２０ｂ，２０ｃを貫通する第１のコンタクトホール導体２７ａを介して第１の引き出し導体２６ａの一端に接続されており、第１の引き出し導体２６ａの他端は、絶縁層２０ｄを貫通する第１の端子電極２８ａに接続されている。

第２のスパイラル導体２３の内周端２３ａは、第２及び第３の絶縁層２０ｂ，２０ｃを貫通する第２のコンタクトホール導体２７ｂを介して第２の引き出し導体２６ｂの一端に接続されており、第２の引き出し導体２６ｂの他端は、絶縁層２０ｄを貫通する第２の端子電極２８ｂに接続されている。

第１のスパイラル導体２２の内側にはコンタクトパッド２２ｂが設けられており、第２のスパイラル導体２３の内側にはコンタクトパッド２３ｂが設けられている。コンタクトパッド２２ｂは第３のコンタクトホール導体２７ｃの直下に位置し、両者は平面視にて重なり合っているが、電気的には接続されていない。同様に、コンタクトパッド２３ｂは第４のコンタクトホール導体２７ｄの直下に位置し、両者は平面視にて重なり合っているが、電気的には接続されていない。これらのコンタクトパッド２２ｂ，２３ｂは、それらを覆うように形成される絶縁層２０ｂ，２０ｃの平坦性を高めるために設けられている。コンタクトパッド２２ｂ，２３ｂがない場合、その分だけ絶縁層の上面に段差が生じるが、コンタクトパッド２２ｂ、２３ｂを設けた場合には、そのような段差を抑えることができ、絶縁層の上面の平坦性を確保することができる。

第１のスパイラル導体２２と第２のスパイラル導体２３の外周端どうしは点Ｐの位置で互いに接続されており、これにより、両者は直列接続されている。ただし、第１及び第２のスパイラル導体２２，２３は継ぎ目のない連続的なパターンである。第１のスパイラル導体２２と第２のスパイラル導体２３は近接しており、両者の距離はスパイラルパターンのピッチと等しい。このように、第１及び第２のスパイラル導体２２，２３が非常に近接して配置されているので、コモンモードフィルタ素子の省面積化を図ることができる。

図４（ｂ）に示すように、第２の平面コイル層２１Ｂは、互いに直列接続された第３及び第４のスパイラル導体２４，２５を含む。第３及び第４のスパイラル導体２４，２５は、図２における第３及び第４のインダクタ素子１７ｃ，１７ｄにそれぞれ対応している。

第３のスパイラル導体２４の内周端２４ａは、第３の絶縁層２０ｃを貫通する第３のコンタクトホール導体２７ｃを介して第３の引き出し導体２６ｃの一端に接続されており、第３の引き出し導体２６ｃの他端は、絶縁層２０ｄを貫通する第３の端子電極２８ｃに接続されている。

第４のスパイラル導体２５の内周端２５ａは、第３の絶縁層２０ｃを貫通する第４のコンタクトホール導体２７ｄを介して第４の引き出し導体２６ｄの一端に接続されており、第４の引き出し導体２６ｄの他端は、絶縁層２０ｄを貫通する第４の端子電極２８ｄに接続されている。

第３のスパイラル導体２４と第４のスパイラル導体２５の外周端どうしは点Ｐの位置で互いに接続されており、これにより、両者は直列接続されている。なお、第３及び第４のスパイラル導体２４，２５は継ぎ目のない連続的なパターンである。第３のスパイラル導体２４と第４のスパイラル導体２５は近接しており、両者の距離はスパイラルパターンのピッチと等しい。このように、第３及び第４のスパイラル導体２４，２５が非常に近接して配置されているので、コモンモードフィルタ素子の省面積化を図ることができる。

第１及び第３のスパイラル導体２２，２４は実質的に同一の平面形状を有しており、しかも平面視にて同じ位置に設けられている。第１及び第３のスパイラル導体２２，２４は平面視にて互いに重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、第１及び第３のスパイラル導体２２，２４は、図２に示した第１のコモンモードフィルタ素子１６Ａを構成している。

第２及び第４のスパイラル導体２３，２５は実質的に同一の平面形状を有しており、しかも平面視にて同じ位置に設けられている。第２及び第４のスパイラル導体２３，２５は平面視にて互いに重なり合っていることから、両者の間には強い磁気結合が生じている。以上の構成により、第２及び第４のスパイラル導体２３，２５は、図２に示した第２のコモンモードフィルタ素子１６Ｂを構成している。

第１〜第４のスパイラル導体２２〜２５の外形は共に長円形スパイラルである。長円形スパイラルは矩形スパイラルよりも高周波での減衰が少ないため、高周波用インダクタンスとして好ましく用いることができる。なお、本実施形態によるスパイラル導体の外径は真円パターンであってもよく、楕円パターンであってもよい。また、矩形パターンとしてもかまわない。

本実施形態において、第１のスパイラル導体２２の巻回方向は第２のスパイラル導体２３と逆であり、第３のスパイラル導体２４の巻回方向は第４のスパイラル導体２５と逆である。この構成によれば、互いに直列接続された２つのスパイラル導体の両端がともに内周端となるように構成された平面コイルパターンを容易に形成することができる。また、第１及び第２のスパイラル導体２２，２３からなる平面コイルパターンと第３及び第４のスパイラル導体２４，２５からなる平面コイルパターンとの重なりをできるだけ増やすことができ、両者の磁気結合を高めることができる。さらに、第１及び第３のスパイラル導体２２，２４によって生じる磁束の方向と、第２及び第４のスパイラル導体２３，２５によって生じる磁束の方向が互いに逆となることから、磁束を打ち消し合うことがない。

第１及び第２の平面コイル層２１Ａ，２１Ｂの平面コイルパターンの両端はスパイラル導体の内周端として構成されており、それらは引き出し導体層２１Ｃの引き出し導体２６ａ〜２６ｄを介してバンプ電極１３ａ〜１３ｄに接続されている。そのため、第１の絶縁層２０ａ上において、第１及び第２のスパイラル導体２２，２３からなる平面コイルパターンの外側に引き出し導体や端子電極等の他の導体パターンを設ける必要はない。同様に、第２の絶縁層２０ｂ上において、第３及び第４のスパイラル導体２４，２５からなる導体パターンの外側に引き出し導体や端子電極等の他の導体パターンを設ける必要はない。その結果、平面コイルパターンの外側に広い余白領域を確保することができ、或いは、各スパイラル導体のループサイズを大きくすることができる。また、スパイラル導体の線幅やピッチを広くすることができ、スパイラル導体の線幅を広げた場合には直流抵抗Ｒｄｃを低下させることができる。また、スパイラル導体２２，２３のターン数を増やすことも可能であり、この場合にはコモンモードインピーダンスＺｃを大きくすることができる。

第１〜第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄは、薄膜コイル層１２の第３の絶縁層２０ｃの表面に形成されている。第１〜第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄは、第４の絶縁層２０ｄを貫通する第１〜第４の端子電極２８ａ〜２８ｄを介して、第１〜第４のバンプ電極１３ａ〜１３ｄにそれぞれ接続されている。

図５は、２つのスパイラル導体の直列接続回路を示す回路図である。

図５に示すように、インダクタンスＬを２つのインダクタ素子の直列接続によって構成する場合、各インダクタを原因とする寄生容量も直列接続となり、合成容量はＣ／２となる。このように、１つの大きなスパイラル導体ではなく、２つの小さなスパイラル導体の直列接続によってキャパシタンスの低減を図ることができる。

図６は、コモンモードフィルタの自己共振周波数を説明するための図である。

図６に示すように、コモンモードフィルタの自己共振周波数は、インダクタンス成分の特性グラフ（ラインＬ１）とキャパシタンス成分の特性グラフ（ラインＣ１）との合成から求めることができる。ここで、コモンモードフィルタのキャパシタンス成分を小さくすると、その特性グラフＣ１は上方に移動し、両者の交点は右側、つまり高周波側にシフトする。インダクタンス成分を小さくすることで両者の交点を高周波側にシフトさせることもできるが、この場合、インピーダンスも一緒に低下してしまう。しかし、キャパシタンス成分を小さくする場合、インピーダンスを低下させることなくコモンモードフィルタの自己共振周波数を高くすることができる。

以上説明したように、本実施形態においては、１つの大きなループサイズのスパイラル導体からなる平面コイルパターンを形成するのではなく、２つの小さなスパイラル導体の直列接続からなる平面コイルパターンを形成することにより、インダクタンスを変えずにキャパシタンスを低減し、これにより直列共振周波数の向上を図ることができる。

次に、コモンモードフィルタ１００の製造方法について説明する。コモンモードフィルタ１００の製造では、一枚の大きな基板（ウェーハ）上に多数のコモンモードフィルタ素子（コイル導体パターン）を形成した後、各素子を個別に切断することにより多数のチップ部品を製造する量産プロセスが実施される。

図７は、コモンモードフィルタ１００の製造工程を示すフローチャートである。

図７に示すように、コモンモードフィルタ１００の製造では、基板１１（ウェハー）を用意し（ステップＳ１１）、基板１１上に多数のコモンモードフィルタ素子がレイアウトされた薄膜コイル層１２を形成する（ステップＳ１２〜Ｓ１８）。

薄膜コイル層１２はいわゆる薄膜工法によって形成される。ここで、薄膜工法とは、感光性樹脂を例えばスピンコート法により塗布し、これを露光及び現像して絶縁層を形成した後、絶縁層の表面に導体パターンを形成する工程を繰り返すことにより、絶縁層及び導体層が交互に形成された多層膜を形成する方法である。以下、薄膜コイル層１２の形成工程について詳細に説明する。

薄膜コイル層１２の形成では、まず絶縁層２０ａを形成した後（ステップＳ１２）、絶縁層２０ａの表面に第１及び第２のスパイラル導体２２，２３の直列接続からなる第１の平面コイルパターンを形成する（ステップＳ１３）。導体パターンの材料としてはＣｕ等を用いることができ、蒸着法又はスパッタリング法により導体層を形成した後、その上にパターニングされたレジスト層を形成し、そこに電解めっきを施し、レジスト層等を除去することにより形成することができる。

次に、絶縁層２０ａの表面に絶縁層２０ｂを形成すると共に、絶縁層２０ｂを貫通する２つのコンタクトホールを形成する（ステップＳ１４）。その後、絶縁層２０ｂ上に第３及び第４のスパイラル導体２４，２５の直列接続パターンを形成すると共に、コンタクトホールの内部を導体で埋めてコンタクトホール導体２７ａ，２７ｂを形成する（ステップＳ１５）。

次に、絶縁層２０ｂの表面に絶縁層２０ｃを形成すると共に、絶縁層２０ｃを貫通する４つのコンタクトホールを形成する（ステップＳ１６）。その後、絶縁層２０ｃ上に第１乃至第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄを形成すると共に、コンタクトホールの内部を導体で埋めてコンタクトホール導体２７ａ〜２７ｄを形成する（ステップＳ１７）。

最後に、絶縁層２０ｃの表面に絶縁層２０ｄを形成すると共に、絶縁層２０ｄを貫通する４つの開口パターンを形成して薄膜コイル層１２が完成する（ステップＳ１８）。

次に、薄膜コイル層１２の表層である絶縁層２０ｄ上にバンプ電極１３ａ〜１３ｄを形成する（ステップＳ１９）。バンプ電極１３ａ〜１３ｄの形成方法は、まず絶縁層２０ｄの全面に下地導電膜をスパッタリング法により形成する。下地導電膜の材料としてはＣｕ等を用いることができる。その後、ドライフィルムを貼り付け、露光及び現像することにより、バンプ電極１３ａ〜１３ｄを形成すべき位置にあるドライフィルムを選択的に除去してドライフィルム層を形成し、下地導電膜を露出させる。

次に、電解めっきを行い、下地導電膜の露出面を成長させることにより、肉厚なバンプ電極１３ａ〜１３ｄを形成する。このとき、端子電極２８ａ〜２８ｄを形成するための開口の内部がめっき材料で埋められ、これにより端子電極２８ａ〜２８ｄが同時に形成される（ステップＳ１９）。その後、ドライフィルム層を除去し、全面をエッチングして不要な下地導電膜を除去することにより、略柱状のバンプ電極１３ａ〜１３ｄが完成する。

次に、バンプ電極１３ａ〜１３ｄが形成された薄膜コイル層１２上に複合フェライトのペーストを充填し、硬化させて、磁性樹脂層１４を形成する（ステップＳ２０）。このとき、磁性樹脂層１４を確実に形成するため多量のペーストが充填され、これによりバンプ電極１３ａ〜１３ｄは磁性樹脂層１４内に埋没した状態となる。そのため、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの上面が露出するまで磁性樹脂層１４を研磨して所定の厚さにすると共に表面を平滑化する。さらに、磁性ウェハーについても所定の厚さとなるように研磨する。

さらに、チップ部品のバレル研磨を行ってエッジを除去した後、電気めっきを行い、薄膜コイル層１２の側面に露出するバンプ電極１３ａ〜１３ｄの表面を平滑化する。このように、チップ部品の外表面をバレル研磨することによりチップ欠け等の破損が生じにくいコモンモードフィルタを製造することができる。また、チップ部品の外周面に露出するバンプ電極１３ａ〜１３ｄの表面をめっき処理するため、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの表面を平滑面とすることができる。

以上説明したように、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００の製造方法は、従来において使用していた上下の基板の一方を省略し、その代わりに磁性樹脂層１４を形成することから、コモンモードフィルタを簡易且つ低コストで製造することができる。また、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの周囲に磁性樹脂層１４を形成しているので、バンプ電極１３ａ〜１３ｄを補強することができ、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの剥離等を防止することができる。また、本実施形態によるコモンモードフィルタ１００の製造方法は、バンプ電極１３ａ〜１３ｄをめっきにより形成しているので、例えばスパッタリングで形成する場合よりも加工精度の高く安定した外部端子電極を提供することができる。

図８は、本発明の第２の実施の形態によるコモンモードフィルタ２００の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。また、図９は、引き出し導体２６ａ〜２６ｄ及びバンプ電極１３ａ〜１３ｄを示す略平面図である。

図８及び図９に示すように、このコモンモードフィルタ２００の特徴は、第４の絶縁層２０ｄが省略され、第３の絶縁層２０ｃの表面にバンプ電極１３ａ〜１３ｄが形成されると共に、第１乃至第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄがバンプ電極１３ａ〜１３ｄと一体的に形成されている点にある。その他の構成は第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施形態によるコモンモードフィルタ２００の製造工程のうち、第３の絶縁層２０ｃを形成する工程（図７のステップＳ１６）までは第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と同じである。次に、第３の絶縁層２０ｃの表面に第１〜第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄとバンプ電極１３ａ〜１３ｄとの合成パターンを形成する。さらに、全面にシートレジストを貼り付け、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの形成領域にあるシートレジストを選択的に除去して下地導電膜を露出させる。次いで、電気メッキを行い、下地導電膜の露出面を成長させることにより、肉厚なバンプ電極１３ａ〜１３ｄを形成する。

バンプ電極１３ａ〜１３ｄ及び引き出し導体２６ａ〜２６ｄは、以下の方法によっても形成することができる。すなわち、第３の絶縁層２０ｃの全面に下地導電膜を形成し、その上にシートレジストを形成し、これをパターニングしてバンプ電極１３ａ〜１３ｄ及び引き出し導体２６ａ〜２６ｄの形成領域にあるシートレジストを選択的に除去して下地導電膜を露出させる。その後、電解めっきを行い、下地導電膜の露出面を成長させることにより、肉厚なバンプ電極１３ａ〜１３ｄを形成すると共に、引き出し導体２６ａ〜２６ｄを形成する。

ここで、引き出し導体２６ａ〜２６ｄもバンプ電極１３ａ〜１３ｄとともにめっき成長するが、バンプ電極１３ａ〜１３ｄに比べてめっき成長面の線幅が狭いため、めっき成長が不完全となり、その高さはバンプ電極１３ａ〜１３ｄよりも低くなる。引き出し導体２６ａ〜２６ｄの高さはその位置により多少異なり、バンプ電極に近づくほど高くなるが、平均的にはバンプ電極の３〜５割程度である。なお、めっき条件を調整することで引き出し導体２６ａ〜２６ｄの高さをバンプ電極１３ａ〜１３ｄに意図的に近づけることは可能であるが、本実施形態においてそのような制御は不要である。

その後、第３の絶縁層２０ｃの表面に磁性樹脂層１４を形成する。このとき、第１〜第４の引き出し導体２６ａ〜２６ｄの高さはバンプ電極１３ａ，１３ｃよりも低いので、磁性樹脂層１４の下に埋まってしまい表面に露出しない。したがって、第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と同等の外観を有する端子電極パターンを提供することができる。

以上説明したように、コモンモードフィルタ２００によれば、第１の実施形態によるコモンモードフィルタ１００と同様の発明の効果に加えて、第４の絶縁層２０ｄを省略することができ、これによりチップの低背化を図ることができる。また、引き出し導体２６ａ〜２６ｄとバンプ電極１３ａ〜１３ｄの両方を同一平面上に形成することができ、工数の低減及び低コスト化を図ることができる。

図１０は、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの変形例を示す略平面図である。

図１０（ａ）に示すバンプ電極１３ａ〜１３ｄは、矩形状の実装領域のコーナー部に設けられており、上面及び直交する２つの側面に露出面を有している。つまり、バンプ電極１３ａの各々は、３面の露出面を有している。そのため、広いフィレット面を確保することができ、半田接合強度を高めることができる。

図１０（ｂ）に示すバンプ電極１３ａ〜１３ｄは、底面にのみ露出面を有しており、チップの側面に露出面を有していない。各バンプ電極１３ａ〜１３ｄの形状は円形であり、磁性樹脂層１４に囲まれているので、バンプ電極の固着強度を高めることができる。

このように、本発明によるコモンモードフィルタは、種々のバンプ電極形状を採用することができるが、スパイラル導体２２〜２５とバンプ電極１３ａ〜１３ｄとの接続が絶縁層２０ｃ上の引き出し導体２６ａ〜２６ｄを介して行われているので、どのような形状のバンプ電極をどの位置に設けたとしても、両者を容易且つ確実に接続することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、第１のスパイラル導体の巻回方向は第２のスパイラル導体と逆であり、第３のスパイラル導体の巻回方向は第４のスパイラル導体と逆である場合を例に挙げたが、第１及び第２のスパイラル導体の巻回方向が同じであり、且つ、第３及び第４のスパイラル導体の巻回方向が同じであるようにしてもかまわない。

また、上記実施形態においては、第１〜第４の引き出し導体が同一平面上に設けられているが、例えば第１及び第３の引き出し導体の形成層と第２及び第４の引き出し導体の形成層とを異ならせてもよい。

また、上記実施形態においては、バンプ電極１３ａ〜１３ｄの形成位置を除いた薄膜コイル層１２の主面に磁性樹脂層１４を設けているが、磁性を有しない樹脂層を形成してもよい。すなわち、フェライト粉を含有しない非磁性のエポキシ樹脂等を用いることも可能である。

１０ａ 積層体の上面
１０ｂ 積層体の底面
１０ｃ〜１０ｆ 積層体の側面（外周面）
１１ 基板
１２ 薄膜コイル層
１３ａ〜１３ｄ バンプ電極
１４ 磁性樹脂層
１６Ａ コモンモードフィルタ素子
１６Ｂ コモンモードフィルタ素子
１７ａ〜１７ｄ インダクタ素子
１８ａ〜１８ｄ 端子電極
２０ａ〜２０ｄ 絶縁層
２１Ａ，２１Ｂ 平面コイル層
２１Ｃ 引き出し導体層
２２〜２５ スパイラル導体
２６ａ〜２６ｄ 引き出し導体
２７ａ〜２７ｄ コンタクトホール導体
２８ａ〜２８ｄ 端子電極
１００，２００ コモンモードフィルタ

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた薄膜コイル層と、
   前記薄膜コイル層の表面に設けられた第１乃至第４のバンプ電極と、
   前記薄膜コイル層の前記表面であって前記第１乃至第４のバンプ電極を除いた領域に設けられた樹脂層とを備え、
   前記薄膜コイル層は、
   前記基板上に順に積層された第１乃至第３の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の上面に形成され、互いに直列接続された第１及び第２のスパイラル導体と、
   前記第２の絶縁層の上面に形成され、互いに直列接続された第３及び第４のスパイラル導体と、
   前記第３の絶縁層の上面に形成された第１乃至第４の引き出し導体と、
   前記第２及び第３の絶縁層を貫通する第１及び第２のコンタクトホール導体と、
   前記第３の絶縁層を貫通する第３及び第４のコンタクトホール導体と、
   前記第１の絶縁層の上面に形成され、前記第１及び第２のスパイラル導体の内側にそれぞれ設けられた第１及び第２のコンタクトパッドとを含み、
   前記第１のスパイラル導体と前記第３のスパイラル導体は互いに磁気結合しており、
   前記第２のスパイラル導体と前記第４のスパイラル導体は互いに磁気結合しており、
   前記第１乃至第４のスパイラル導体の内周端は、前記第１乃至第４のコンタクトホール導体及び前記第１乃至第４の引き出し導体を介して、前記第１乃至第４のバンプ電極にそれぞれ接続されており、
   前記第１及び第２のスパイラル導体の外周端どうしは互いに接続されており、
   前記第３及び第４のスパイラル導体の外周端どうしは互いに接続されており、
   前記第１のコンタクトパッドは、前記第３のコンタクトホール導体の直下に位置し、当該第３のコンタクトホール導体と電気的に接続されておらず、
   前記第２のコンタクトパッドは、前記第４のコンタクトホール導体の直下に位置し、当該第４のコンタクトホール導体と電気的に接続されていないことを特徴とするコモンモードフィルタ。
2. 前記第１のスパイラル導体の巻回方向は前記第２のスパイラル導体と逆であり、
   前記第３のスパイラル導体の巻回方向は前記第４のスパイラル導体と逆であり、
   前記第１のスパイラル導体の巻回方向は前記第３のスパイラル導体と同じであり、
   前記第２のスパイラル導体の巻回方向は前記第４のスパイラル導体と同じであることを特徴とする請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
3. 前記第１の絶縁層の上面における前記第１及び第２のスパイラル導体の外側の領域及び前記第２の絶縁層の上面における前記第３及び第４のスパイラル導体の外側の領域は、導体パターンの非形成領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンモードフィルタ。
4. 前記第１乃至第４のバンプ電極の各々は、前記基板の主面と平行な第１の露出面と、前記基板の主面と直交する第２の露出面を有し、
   前記第１及び第２のバンプ電極の前記第２の露出面は、前記基板、前記薄膜コイル層及び前記樹脂層からなる積層体の長手方向と平行な第１の側面から露出しており、
   前記第３及び第４のバンプ電極の前記第２の露出面は、前記第１の側面と対向する前記積層体の第２の側面から露出している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モンモードフィルタ。
5. 前記基板の材料はフォルステライトであ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モンモードフィルタ。

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