JPWO2009057276A1 - インダクタンス部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
絶縁材料からなる素体（１）と、素体（１）の内部に埋設したコイル部（２０）と、コイル部（２０）の端部に電気的に接続した外部電極端子（５）と、を備えたインダクタンス部品であって、素体（１）と外部電極端子（５）との表出した界面に応力緩衝部（６）を設けた構成とすることにより、温度変化による熱膨張係数差により生じる応力を緩和することが可能となり、熱衝撃に対する信頼性を向上させることができる。
Description
本発明は、携帯電話等の電子機器に用いられるチップ型のインダクタンス部品およびその製造方法に関する。
従来、この種のチップ型のインダクタンス部品は、セラミック素体の内部に銀あるいは銅などの導電性に優れた電極材料を印刷技術によって形成した後、焼結したセラミック電子部品が知られていた。図１２は従来のインダクタンス部品の断面図である。図１２において、小型化と高精度化を目的として、絶縁材料からなる素体２５と、めっき技術とフォトリソ技術を用いて素体の内部にコイル部２１を形成し、コイル部２１の端部に接続された外部電極端子２３、２４とにより、従来のインダクタンス部品が構成されていた。
これらのチップ型のインダクタンス部品は、小型化と高Ｑ特性が強く要望されている。そして、これを実現するためにはコイル部２１の積層数を多くする、あるいは導体部の占積率を高めることが重要である。なお、これらの技術内容は特許文献１に開示されている。
上記従来の構成では、小型のインダクタンス部品において、インダクタンス値を大きくするためにはコイル部２１の積層数を多くする必要があり、高Ｑ特性を実現するためには導体部の占積率を高める必要がある。しかしながら、このような構造を有するチップ型のインダクタンス部品を回路基板などに実装したとき、温度変化による回路基板のたわみ応力が外部電極端子２３，２４近傍に集中する。そのため、素体２５を構成する絶縁材料に応力がかかり、はんだ接続部にクラックが入るおそれがある。
特開２００５−３１７６０４号公報
本発明は、積層数あるいは占積率に影響されることなく、熱衝撃などの温度変化によるはんだ接続部に対するチップ型のインダクタンス部品としての信頼性を向上させることができるインダクタンス部品およびその製造方法を提供する。
本発明は、絶縁材料からなる素体と、素体の内部に埋設したコイル部と、コイル部の端部に電気的に接続した外部電極端子と、を備えたインダクタンス部品であって、素体と外部電極端子との表出した界面に応力緩衝部を設けたものである。
本発明のインダクタンス部品およびその製造方法は、コイルパターンの積層数あるいは導体部の占積率による内部応力によるはんだ実装時における加熱および冷却時によるインダクタンス部品自身の内部応力による反り、あるいは回路基板へ実装した時に起こる熱膨張係数の差による回路基板の反りに起因した外部応力を、外部電極端子の近傍に設けた応力緩衝部によって応力緩和し、素体の内部に形成したコイル部への応力集中を分散させることができる。これによって、応力によるコイル部の断線、あるいはコイル部の一部と素体との界面における剥離等の発生を抑制することが可能となり、コイル部の積層数および／または占積率を高めた小型のチップ形状のインダクタンス部品を実現し、その実用信頼性を向上させることができるものである。
１ 素体
２０ コイル部
２０ａ コイルパターン
３，３０ ビア電極
４ａ，４０ａ 第１の外部電極
４ｂ，４０ｂ 第２の外部電極
５，１５ 外部電極端子
６ 応力緩衝部
１０ 基板
１１ エポキシ樹脂
１２ 犠牲層
１３ 銅電極パターン
１４ 間隙
２０ コイル部
２０ａ コイルパターン
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１２ 犠牲層
１３ 銅電極パターン
１４ 間隙
（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およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
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およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の斜視図である。図２は図１の２−２部における断面図である。図１、図２において、感光性樹脂を硬化した絶縁性樹脂からなる素体１の内部に、コイルパターン２０ａがビア電極３を介して螺旋形状になるように、めっき技術とフォトリソ技術を用いて積層しながらコイル部２０を形成している。
ビア電極３は複数のコイルパターン２０ａの層間接続部分に相当する。複数層で形成されたコイルパターン２０ａは、所定の位置に形成されたビア電極３を介して螺旋状もしくはコイル状に接続されている。このとき、インダクタンス値を大きくする場合には、コイルパターン２０ａの積層数を多くすることによって実現している。また、Ｑ値を高くするためにはコイルパターン２０ａの断面形状を大きくすることが不可欠であり、インダクタンス部品の小型化を実現するためには導体部の占める割合である占積率を高くする必要がある。
コイルパターン２０ａとしては螺旋形状の他に、渦巻き形状、ミアンダ形状などを用いることが可能であり、コイルパターン２０ａの形状はどのようなパターンでも用いることができる。また、螺旋状に形成されたコイルパターン２０ａの両端は、両側にある第１の外部電極４ａに各々接続されている。第１の外部電極４ａは、回路基板の接続端子などへの実装性を高めるために、はんだ、または錫などのはんだ濡れ性に優れた第２の外部電極４ｂにより被覆されている。そして、外部電極端子５は、第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂとで構成されている。
ここで、この外部電極端子５と素体１とが表出した界面において、所定の空間を有した応力緩衝部６としての機能を果たす間隙を設けている。この応力緩衝部６を設けることによって、熱膨張率の差によるインダクタンス部品自体あるいは回路基板へはんだ実装した時に起こる回路基板などの反りが、弾性変形により吸収される。その結果コイル部２０への応力による悪影響を阻止し、チップ部品としての総合的な実装信頼性が向上する。特に、インダクタンス部品の素体１に感光性樹脂よりなる絶縁性樹脂材料を使用することにより、素体１の弾性変形をさらに容易にし、内部応力を高めることなく、応力を緩和させることが可能となる。
例えば、回路基板として一般的なガラスエポキシ材料であれば、その熱膨張係数は１５ｐｐｍ/℃程度、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の熱膨張係数は５０ｐｐｍ/℃程度である。従って、１００℃〜２００℃の温度差が発生すれば、応力緩衝部６を形成しない従来の構造を有するインダクタンス部品をはんだ実装した場合、１ＧＰａを超える内部応力が生じる。
そこで、外部電極端子５と素体１とが表出した界面に沿って応力緩衝部６を設けることによって、その内部応力、特にインダクタンス部品の性能を支配するコイル部への内部応力を大幅に緩和することができる。
応力緩衝部６はインダクタンス部品の下層部（回路基板へはんだ実装したときの回路基板に対向した面側）に設けることによって応力緩和性を発揮させることができる。回路基板にはんだ実装したとき、この下層部に最も大きな応力がかかるからである。少なくとも、回路基板に対向するインダクタンス部品の下層部に応力緩衝部６を設けることによってその効果を発揮することができる。ここで、下層部とは、回路基板へはんだ実装したときの回路基板に対向した面側をいう。なお、インダクタンス部品の上面側と下面側の両面に応力緩衝部６を設けた時には、その応力緩和を最大限に発揮させることができる。
以上のような構成により、本発明に係るインダクタンス部品の熱衝撃などに対する信頼性を大きく向上させることができる。また、このインダクタンス部品の製造工程における熱処理時、あるいは実装後にセット内で発生した熱がこのインダクタンス部品に伝わるような場合においても、応力緩衝部６が応力を吸収するように作用することによって、高信頼性を実現できることが可能となる。なお、図２に示すように、応力緩衝部を界面にほぼ平行な形状とすることにより、応力緩衝の効果を局所的ではなく界面における広い範囲で得ることができ、望ましい。
応力緩衝部６の断面形状をほぼＶ字状とすることによって、応力緩衝部６を間隙で形成したとき、湿度、腐食ガスなどの素体１の内部への侵入を抑制し、且つ間口を広く設けることによって応力を吸収できるインダクタンス部品とすることができる。また、応力緩衝部６の断面形状をほぼＵ字状とすることによって、応力緩衝部６を間隙で形成したとき、角部を有しないことから応力の一カ所への集中を抑制し、機械的破壊の起点となることを抑制することができるインダクタンス部品とすることができる。
さらに、この応力緩衝部６は弾性を有する材料を充填することによっても実現することができる。この場合、間隙が無くなるので、湿度、腐食ガスなどが内部に入り込むことがなく、インダクタンス部品の信頼性をより高めることができる。この応力緩衝部６に充填する材料としては、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂およびゴムなどのエラストマー樹脂が好ましい。
また、本構成によれば、従来、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張率差により実装用のはんだフィレット部に発生していたクラックを抑制することが可能となる。従って、インダクタンス部品自身の長寿命化のみならず、本インダクタンス部品を実装した電子回路の長寿命化、高信頼性化を実現できる。
特に、素体１として高分子材料を選択した場合、その効果が大きい。一般的に、コイル部２０および外部電極端子５には、電気伝導性に優れた銅、銅合金あるいは銀等の電極材料などが用いられる。
例えば、コイル部２０に銅を電極材料として用いた場合、その弾性係数は約１３０ＧＰａであるのに対して、高分子材料としてエポキシ樹脂を素体１として構成したとき、その弾性係数は一般的に数ＧＰａ程度である。そこで、外部電極端子５と素体１との界面に応力緩衝部６を設けることによってインダクタンス部品が容易に変形することが可能となり、内部応力緩衝部として有効に作用する。
なお、小型化が要求されるインダクタンス部品において、限られた容積の中で大きなインダクタンス値を実現するためにはコイル部２０の積層数を増大させることによってのみ、インダクタンス値を大きくすることができる。また、Ｑ値を大きくし、直流抵抗を低減するには、インダクタンスを構成する電極パターンの断面積を大きくすることが不可欠である。そのためには、インダクタンス部品内の導電体の占積率を大きくすることが重要である。
図３は本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の他の断面図である。図３において、外部電極端子５が応力緩衝部６に相対する辺と応力緩衝部６の表面形状とにより形成される角度θが、鈍角となることが好ましい。このような構成により、回路基板にはんだ等で本発明に係るインダクタンス部品を実装した際に、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張差によるはんだ部に生じる応力が緩和される。よって、インダクタンス部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。なお、図３においてコイル部２０の図示は省略している。さらに、外部電極端子５が応力緩衝部６と相対する外部電極端子５の断面形状が円弧を形成するような斜辺とすることによって、回路基板にはんだ等で本インダクタンス部品を実装した際に、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張差によるはんだ部と第２の外部電極４ｂとの界面に生じる応力が緩和される。従って、インダクタンス部品のはんだ実装における信頼性を向上させることが可能となり、結果として高信頼性を有する電子回路を製造することが可能となる。なお、角度θを鈍角とするとともに外部電極端子５の断面形状が円弧を形成するような斜辺とすることによって、その効果をより発揮させることができる。
次に、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造方法について図面を用いて詳細に説明する。図４〜図１１は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方法を示す断面図である。
まず始めに、図４において、インダクタンス部品を製造するためのベースキャリアとなる基板１０の上に素体１の構成材料となるエポキシ樹脂１１を塗布形成する。ここでは基板１０としてシリコンウエハーを使用することが、形状、生産性、入手性の観点から好ましい。
エポキシ樹脂１１には感光性を付与しておくことで、一般的なフォトリソグラフィー技術を適用し所望の形状に現像して加工することができる。ここでは、インダクタンス部品の最下層部、即ち回路基板と相対する実装面を形成する。その後、スパッタ法、あるいは蒸着法等を用いて、後工程で除去可能な犠牲層１２を形成する。この犠牲層１２としては導電性を有する金属材料を用いることが好ましい。外部電極端子５およびコイル部２０を構成する電極材料と選択的に除去可能な材料が適切である。この犠牲層１２に用いる金属材料としては、チタンを用いることが好ましい。この犠牲層１２に用いる他の金属材料としては、ニッケル、またはアルミニウムを用いることが可能である。
なお、後工程で詳細に述べるが、コイル部２０を形成する材料として銅を使用した。銅は導電性に優れるとともに、めっき技術を用いて電極パターンを形成することが容易であり、生産性にも優れるからである。
その後、図５に示すように、エポキシ樹脂１１の表面を表出させるように、研削法あるいはＣＭＰ研磨法などを用いて所定の厚みになるように犠牲層１２の不要な部位を除去加工する。このとき、基板１０上の少なくとも素体１で使用されない基板１０の表面及びエポキシ樹脂１１の側面に犠牲層１２となる金属膜が形成が形成された状態となっている。
次に、図６に示すように、第１の外部電極４０ａを形成するために導電性に優れた銅を用いて、めっき技術によって銅電極パターン１３を所定のパターンに形成する。
その後、図７に示すように、再度、感光性のエポキシ樹脂１１を積層するように塗布形成し、所定のパターンとなるようにフォトリソ技術を用いて形成する。
次に、図８に示すように、第１の外部電極４０ａとなる銅電極パターン１３をめっき技術とフォトリソ技術を用いながら積層して形成する。
次に、図９に示すように、上述したような工法を繰り返しながら、コイルパターン２０ａ、ビア電極３０および第１の外部電極４０ａを積層形成していく。コイルパターン２０ａ、ビア電極３および第１の外部電極４０ａは、エポキシ樹脂１１の上に無電解めっきあるいは電解めっき法を用いて形成されることが好ましい。また、この銅電極にかわる電極材としては銀を用いることも可能である。
なお、形成された積層体の最上層においては、犠牲層１２としてチタンを形成しておき、その後銅の第１の外部電極４０ａをめっき技術によって形成している。しかし、最上層の犠牲層１２は必ずしも形成しなくても良い。最上層の犠牲層１２は、チップ形状、積層数、信頼性に対する要求度などによって、適宜形成するか否かを判断すればよい。
その後、図１０に示すように、インダクタンス部品のパターン構造を積層形成した後、例えば弗酸などのエッチング液を使用して、シリコンウエハーからなる基板１０の表面の酸化シリコンを溶解除去することによってキャリアである基板１０から積層体を剥離する。このとき、弗酸は銅を冒さないが、チタンを溶解することができることから、基板１０とインダクタンス部品となる積層体を分離する際、同時に応力緩衝部６の作用を有する間隙１４を形成することができる。ここで、応力緩衝部６は実装面に対向する界面に形成されている。
なお、図１０ではインダクタンス部品の上層部・下層部に間隙１４を形成している。しかし、上層部あるいは下層部のみに形成した場合も同じ方法によって製造することが可能である。これにより、信頼性に優れたインダクタンス部品を製造することができる。
また、金属膜よりなる犠牲層１２を積層する、あるいは、熱可塑性のポリイミド樹脂を積層する、あるいは、エッチング性に優れたアルミニウムなどの材料を分割個片化のパターンに形成しておくことによって、積層体を個片化することが可能である。さらには、切断機を用いて機械的に分割することも可能である。
その後、図１１に示すように、個片化されたインダクタンス部品の第１の外部電極４０ａの表面にはんだまたは錫などのはんだ濡れ性に優れた電極材料をバレルめっき法などによって第２の外部電極４０ｂを形成することにより、実装性に優れた外部電極端子１５を有するインダクタンス部品を製造することができる。
以上説明してきたように、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造方法によって、外部電極端子１５と素体１との界面に所定の応力緩衝部６としての間隙１４を設けることによって、反りなどの応力変化に対する信頼性に優れたインダクタンス部品を製造することができる。
本発明のインダクタンス部品およびその製造方法は、熱衝撃などに起因した応力変化に対する高い信頼性を有することから、各種電子機器に用いるインダクタンス部品とし有用である。
本発明は、携帯電話等の電子機器に用いられるチップ型のインダクタンス部品およびその製造方法に関する。
従来、この種のチップ型のインダクタンス部品は、セラミック素体の内部に銀あるいは銅などの導電性に優れた電極材料を印刷技術によって形成した後、焼結したセラミック電子部品が知られていた。図１２は従来のインダクタンス部品の断面図である。図１２において、小型化と高精度化を目的として、絶縁材料からなる素体２５と、めっき技術とフォトリソ技術を用いて素体の内部にコイル部２１を形成し、コイル部２１の端部に接続された外部電極端子２３、２４とにより、従来のインダクタンス部品が構成されていた。
これらのチップ型のインダクタンス部品は、小型化と高Ｑ特性が強く要望されている。そして、これを実現するためにはコイル部２１の積層数を多くする、あるいは導体部の占積率を高めることが重要である。なお、これらの技術内容は特許文献１に開示されている。
上記従来の構成では、小型のインダクタンス部品において、インダクタンス値を大きくするためにはコイル部２１の積層数を多くする必要があり、高Ｑ特性を実現するためには導体部の占積率を高める必要がある。しかしながら、このような構造を有するチップ型のインダクタンス部品を回路基板などに実装したとき、温度変化による回路基板のたわみ応力が外部電極端子２３，２４近傍に集中する。そのため、素体２５を構成する絶縁材料に応力がかかり、はんだ接続部にクラックが入るおそれがある。
本発明は、積層数あるいは占積率に影響されることなく、熱衝撃などの温度変化によるはんだ接続部に対するチップ型のインダクタンス部品としての信頼性を向上させることができるインダクタンス部品およびその製造方法を提供する。
本発明は、絶縁材料からなる素体と、素体の内部に埋設したコイル部と、コイル部の端部に電気的に接続した外部電極端子と、を備えたインダクタンス部品であって、素体と外部電極端子との表出した界面に応力緩衝部を設けたものである。
本発明のインダクタンス部品およびその製造方法は、コイルパターンの積層数あるいは導体部の占積率による内部応力によるはんだ実装時における加熱および冷却時によるインダクタンス部品自身の内部応力による反り、あるいは回路基板へ実装した時に起こる熱膨張係数の差による回路基板の反りに起因した外部応力を、外部電極端子の近傍に設けた応力緩衝部によって応力緩和し、素体の内部に形成したコイル部への応力集中を分散させることができる。これによって、応力によるコイル部の断線、あるいはコイル部の一部と素体との界面における剥離等の発生を抑制することが可能となり、コイル部の積層数および／または占積率を高めた小型のチップ形状のインダクタンス部品を実現し、その実用信頼性を向上させることができるものである。
（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およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
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およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の斜視図である。図２は図１の２−２部における断面図である。図１、図２において、感光性樹脂を硬化した絶縁性樹脂からなる素体１の内部に、コイルパターン２０ａがビア電極３を介して螺旋形状になるように、めっき技術とフォトリソ技術を用いて積層しながらコイル部２０を形成している。
ビア電極３は複数のコイルパターン２０ａの層間接続部分に相当する。複数層で形成されたコイルパターン２０ａは、所定の位置に形成されたビア電極３を介して螺旋状もしくはコイル状に接続されている。このとき、インダクタンス値を大きくする場合には、コイルパターン２０ａの積層数を多くすることによって実現している。また、Ｑ値を高くするためにはコイルパターン２０ａの断面形状を大きくすることが不可欠であり、インダクタンス部品の小型化を実現するためには導体部の占める割合である占積率を高くする必要がある。
コイルパターン２０ａとしては螺旋形状の他に、渦巻き形状、ミアンダ形状などを用いることが可能であり、コイルパターン２０ａの形状はどのようなパターンでも用いることができる。また、螺旋状に形成されたコイルパターン２０ａの両端は、両側にある第１の外部電極４ａに各々接続されている。第１の外部電極４ａは、回路基板の接続端子などへの実装性を高めるために、はんだ、または錫などのはんだ濡れ性に優れた第２の外部電極４ｂにより被覆されている。そして、外部電極端子５は、第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂとで構成されている。
ここで、この外部電極端子５と素体１とが表出した界面において、所定の空間を有した応力緩衝部６としての機能を果たす間隙を設けている。この応力緩衝部６を設けることによって、熱膨張率の差によるインダクタンス部品自体あるいは回路基板へはんだ実装した時に起こる回路基板などの反りが、弾性変形により吸収される。その結果コイル部２０への応力による悪影響を阻止し、チップ部品としての総合的な実装信頼性が向上する。特に、インダクタンス部品の素体１に感光性樹脂よりなる絶縁性樹脂材料を使用することにより、素体１の弾性変形をさらに容易にし、内部応力を高めることなく、応力を緩和させることが可能となる。
例えば、回路基板として一般的なガラスエポキシ材料であれば、その熱膨張係数は１５ｐｐｍ/℃程度、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の熱膨張係数は５０ｐｐｍ/℃程度である。従って、１００℃〜２００℃の温度差が発生すれば、応力緩衝部６を形成しない従来の構造を有するインダクタンス部品をはんだ実装した場合、１ＧＰａを超える内部応力が生じる。
そこで、外部電極端子５と素体１とが表出した界面に沿って応力緩衝部６を設けることによって、その内部応力、特にインダクタンス部品の性能を支配するコイル部への内部応力を大幅に緩和することができる。
応力緩衝部６はインダクタンス部品の下層部（回路基板へはんだ実装したときの回路基板に対向した面側）に設けることによって応力緩和性を発揮させることができる。回路基板にはんだ実装したとき、この下層部に最も大きな応力がかかるからである。少なくとも、回路基板に対向するインダクタンス部品の下層部に応力緩衝部６を設けることによってその効果を発揮することができる。ここで、下層部とは、回路基板へはんだ実装したときの回路基板に対向した面側をいう。なお、インダクタンス部品の上面側と下面側の両面に応力緩衝部６を設けた時には、その応力緩和を最大限に発揮させることができる。
以上のような構成により、本発明に係るインダクタンス部品の熱衝撃などに対する信頼性を大きく向上させることができる。また、このインダクタンス部品の製造工程における熱処理時、あるいは実装後にセット内で発生した熱がこのインダクタンス部品に伝わるような場合においても、応力緩衝部６が応力を吸収するように作用することによって、高信頼性を実現できることが可能となる。なお、図２に示すように、応力緩衝部を界面にほぼ平行な形状とすることにより、応力緩衝の効果を局所的ではなく界面における広い範囲で得ることができ、望ましい。
応力緩衝部６の断面形状をほぼＶ字状とすることによって、応力緩衝部６を間隙で形成したとき、湿度、腐食ガスなどの素体１の内部への侵入を抑制し、且つ間口を広く設けることによって応力を吸収できるインダクタンス部品とすることができる。また、応力緩衝部６の断面形状をほぼＵ字状とすることによって、応力緩衝部６を間隙で形成したとき、角部を有しないことから応力の一カ所への集中を抑制し、機械的破壊の起点となることを抑制することができるインダクタンス部品とすることができる。
さらに、この応力緩衝部６は弾性を有する材料を充填することによっても実現することができる。この場合、間隙が無くなるので、湿度、腐食ガスなどが内部に入り込むことがなく、インダクタンス部品の信頼性をより高めることができる。この応力緩衝部６に充填する材料としては、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂およびゴムなどのエラストマー樹脂が好ましい。
また、本構成によれば、従来、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張率差により実装用のはんだフィレット部に発生していたクラックを抑制することが可能となる。従って、インダクタンス部品自身の長寿命化のみならず、本インダクタンス部品を実装した電子回路の長寿命化、高信頼性化を実現できる。
特に、素体１として高分子材料を選択した場合、その効果が大きい。一般的に、コイル部２０および外部電極端子５には、電気伝導性に優れた銅、銅合金あるいは銀等の電極材料などが用いられる。
例えば、コイル部２０に銅を電極材料として用いた場合、その弾性係数は約１３０ＧＰａであるのに対して、高分子材料としてエポキシ樹脂を素体１として構成したとき、その弾性係数は一般的に数ＧＰａ程度である。そこで、外部電極端子５と素体１との界面に応力緩衝部６を設けることによってインダクタンス部品が容易に変形することが可能となり、内部応力緩衝部として有効に作用する。
なお、小型化が要求されるインダクタンス部品において、限られた容積の中で大きなインダクタンス値を実現するためにはコイル部２０の積層数を増大させることによってのみ、インダクタンス値を大きくすることができる。また、Ｑ値を大きくし、直流抵抗を低減するには、インダクタンスを構成する電極パターンの断面積を大きくすることが不可欠である。そのためには、インダクタンス部品内の導電体の占積率を大きくすることが重要である。
図３は本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の他の断面図である。図３において、外部電極端子５が応力緩衝部６に相対する辺と応力緩衝部６の表面形状とにより形成される角度θが、鈍角となることが好ましい。このような構成により、回路基板にはんだ等で本発明に係るインダクタンス部品を実装した際に、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張差によるはんだ部に生じる応力が緩和される。よって、インダクタンス部品の実装信頼性を向上させることが可能となる。なお、図３においてコイル部２０の図示は省略している。さらに、外部電極端子５が応力緩衝部６と相対する外部電極端子５の断面形状が円弧を形成するような斜辺とすることによって、回路基板にはんだ等で本インダクタンス部品を実装した際に、回路基板とインダクタンス部品との熱膨張差によるはんだ部と第２の外部電極４ｂとの界面に生じる応力が緩和される。従って、インダクタンス部品のはんだ実装における信頼性を向上させることが可能となり、結果として高信頼性を有する電子回路を製造することが可能となる。なお、角度θを鈍角とするとともに外部電極端子５の断面形状が円弧を形成するような斜辺とすることによって、その効果をより発揮させることができる。
次に、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造方法について図面を用いて詳細に説明する。図４〜図１１は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方法を示す断面図である。
まず始めに、図４において、インダクタンス部品を製造するためのベースキャリアとなる基板１０の上に素体１の構成材料となるエポキシ樹脂１１を塗布形成する。ここでは基板１０としてシリコンウエハーを使用することが、形状、生産性、入手性の観点から好ましい。
エポキシ樹脂１１には感光性を付与しておくことで、一般的なフォトリソグラフィー技術を適用し所望の形状に現像して加工することができる。ここでは、インダクタンス部品の最下層部、即ち回路基板と相対する実装面を形成する。その後、スパッタ法、あるいは蒸着法等を用いて、後工程で除去可能な犠牲層１２を形成する。この犠牲層１２としては導電性を有する金属材料を用いることが好ましい。外部電極端子５およびコイル部２０を構成する電極材料と選択的に除去可能な材料が適切である。この犠牲層１２に用いる金属材料としては、チタンを用いることが好ましい。この犠牲層１２に用いる他の金属材料としては、ニッケル、またはアルミニウムを用いることが可能である。
なお、後工程で詳細に述べるが、コイル部２０を形成する材料として銅を使用した。銅は導電性に優れるとともに、めっき技術を用いて電極パターンを形成することが容易であり、生産性にも優れるからである。
その後、図５に示すように、エポキシ樹脂１１の表面を表出させるように、研削法あるいはＣＭＰ研磨法などを用いて所定の厚みになるように犠牲層１２の不要な部位を除去加工する。このとき、基板１０上の少なくとも素体１で使用されない基板１０の表面及びエポキシ樹脂１１の側面に犠牲層１２となる金属膜が形成が形成された状態となっている。
次に、図６に示すように、第１の外部電極４０ａを形成するために導電性に優れた銅を用いて、めっき技術によって銅電極パターン１３を所定のパターンに形成する。
その後、図７に示すように、再度、感光性のエポキシ樹脂１１を積層するように塗布形成し、所定のパターンとなるようにフォトリソ技術を用いて形成する。
次に、図８に示すように、第１の外部電極４０ａとなる銅電極パターン１３をめっき技術とフォトリソ技術を用いながら積層して形成する。
次に、図９に示すように、上述したような工法を繰り返しながら、コイルパターン２０ａ、ビア電極３０および第１の外部電極４０ａを積層形成していく。コイルパターン２０ａ、ビア電極３および第１の外部電極４０ａは、エポキシ樹脂１１の上に無電解めっきあるいは電解めっき法を用いて形成されることが好ましい。また、この銅電極にかわる電極材としては銀を用いることも可能である。
なお、形成された積層体の最上層においては、犠牲層１２としてチタンを形成しておき、その後銅の第１の外部電極４０ａをめっき技術によって形成している。しかし、最上層の犠牲層１２は必ずしも形成しなくても良い。最上層の犠牲層１２は、チップ形状、積層数、信頼性に対する要求度などによって、適宜形成するか否かを判断すればよい。
その後、図１０に示すように、インダクタンス部品のパターン構造を積層形成した後、例えば弗酸などのエッチング液を使用して、シリコンウエハーからなる基板１０の表面の酸化シリコンを溶解除去することによってキャリアである基板１０から積層体を剥離する。このとき、弗酸は銅を冒さないが、チタンを溶解することができることから、基板１０とインダクタンス部品となる積層体を分離する際、同時に応力緩衝部６の作用を有する間隙１４を形成することができる。ここで、応力緩衝部６は実装面に対向する界面に形成されている。
なお、図１０ではインダクタンス部品の上層部・下層部に間隙１４を形成している。しかし、上層部あるいは下層部のみに形成した場合も同じ方法によって製造することが可能である。これにより、信頼性に優れたインダクタンス部品を製造することができる。
また、金属膜よりなる犠牲層１２を積層する、あるいは、熱可塑性のポリイミド樹脂を積層する、あるいは、エッチング性に優れたアルミニウムなどの材料を分割個片化のパターンに形成しておくことによって、積層体を個片化することが可能である。さらには、切断機を用いて機械的に分割することも可能である。
その後、図１１に示すように、個片化されたインダクタンス部品の第１の外部電極４０ａの表面にはんだまたは錫などのはんだ濡れ性に優れた電極材料をバレルめっき法などによって第２の外部電極４０ｂを形成することにより、実装性に優れた外部電極端子１５を有するインダクタンス部品を製造することができる。
以上説明してきたように、本実施の形態１におけるインダクタンス部品の製造方法によって、外部電極端子１５と素体１との界面に所定の応力緩衝部６としての間隙１４を設けることによって、反りなどの応力変化に対する信頼性に優れたインダクタンス部品を製造することができる。
本発明のインダクタンス部品およびその製造方法は、熱衝撃などに起因した応力変化に対する高い信頼性を有することから、各種電子機器に用いるインダクタンス部品とし有用である。
１ 素体
２０ コイル部
２０ａ コイルパターン
３，３０ ビア電極
４ａ，４０ａ 第１の外部電極
４ｂ，４０ｂ 第２の外部電極
５，１５ 外部電極端子
６ 応力緩衝部
１０ 基板
１１ エポキシ樹脂
１２ 犠牲層
１３ 銅電極パターン
１４ 間隙
２０ コイル部
２０ａ コイルパターン
３，３０ ビア電極
４ａ，４０ａ 第１の外部電極
４ｂ，４０ｂ 第２の外部電極
５，１５ 外部電極端子
６ 応力緩衝部
１０ 基板
１１ エポキシ樹脂
１２ 犠牲層
１３ 銅電極パターン
１４ 間隙
Claims (12)
- 絶縁材料からなる素体と、
前記素体の内部に埋設したコイル部と、
前記コイル部の端部に電気的に接続した外部電極端子と、を備えた
インダクタンス部品であって、
前記素体と前記外部電極端子との表出した界面に応力緩衝部を設けた
インダクタンス部品。 - 前記応力緩衝部は前記界面に平行な形状とした
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 応力緩衝部を少なくとも実装面に対向する界面に設けた請求項１に記載のインダクタンス部品。
- 前記応力緩衝部を間隙とした
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記応力緩衝部の断面形状をＶ字形状とした
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記応力緩衝部の断面形状をＵ字形状とした
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記外部電極端子が前記応力緩衝部に相対する辺と前記応力緩衝部の表面形状とにより形成される角度が、鈍角である
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記応力緩衝部と相対する前記外部電極端子の辺の断面形状が円弧状である
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記応力緩衝部が前記素体および前記外部電極端子よりも小さい弾性係数を有する緩衝材で構成された
請求項１に記載のインダクタンス部品。 - 前記緩衝材が、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはエラストマー樹脂のいずれか一つを含んだ
請求項９に記載のインダクタンス部品。 - 基板の上に素体を形成する第１のステップと、
前記基板の表面及び前記素体の側面に犠牲層となる金属膜を形成する第２のステップと、
前記外部電極端子に電気的に接続される前記コイル部を形成する第３のステップと、
前記犠牲層の上面に前記外部電極端子を形成する第４のステップと、を有するインダクタンス部品の製造方法であって、
前記基板から前記インダクタンス部品を剥離すると同時に前記犠牲層を除去することによって、前記外部電極端子と前記素体との間に応力緩衝部を形成するステップを、さらに有する
インダクタンス部品の製造方法。 - 前記応力緩衝部に弾性体を埋設するステップをさらに備えた
請求項１１に記載のインダクタンス部品の製造方法。
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