WO2014068612A1 - コイル素子の製造方法 - Google Patents

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resin mold
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佐野　孝史
常徳 寺田
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株式会社Ｌｅａｐ
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49021—Magnetic recording reproducing transducer [e.g., tape head, core, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a coil element, and more particularly to a method of manufacturing a coil element using a resin mold that can be dissolved in an organic solvent.
  • a plating resist pattern is formed on a substrate, a coil element pattern is formed by electroplating, the plating resist pattern is removed, and then transferred onto a sheet-like magnetic layer.
  • a coil element pattern is formed by electroplating, the plating resist pattern is removed, and then transferred onto a sheet-like magnetic layer.
  • Patent Document 1 also describes a method using a resin mold without using a metal mold. In this method, the coil element formed in the resin mold is used as it is without being transferred.
  • Patent Document 2 a coil conductor composed of a conductor main portion and a conductor shade portion embedded in a photosensitive insulating resin portion is formed on a metal substrate, and then the metal plate is peeled off to form a coil conductor. Is described.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can use a resin mold to produce a coil element without peeling and transferring, and to reduce the thickness of the coil element. It aims at providing the manufacturing method of a coil element.
  • the first means of the present invention relates to a method of manufacturing a coil element using a resin mold that can be dissolved in an organic solvent, the step of preparing a resin mold having a reverse coil element pattern engraved on the surface, A step of forming a metal seed film on the surface of the resin mold; a step of removing the metal seed film in a region where the inversion coil element pattern is not formed; and a first electroplating process using the metal seed film as a base.
  • the method includes a step of forming a central conductor film that fills a region where the inversion coil element pattern is engraved, and a step of dissolving the resin mold and taking out the central conductor film.
  • the second means of the present invention relates to a method of manufacturing a coil element using a resin mold that can be dissolved in an organic solvent, the step of preparing a resin mold having a reverse coil element pattern engraved on the surface thereof, Forming a metal seed film on the surface of the resin mold; forming an insulating film in a region where the reversal coil element pattern is not formed; and reversing by first electroplating using the metal seed film as a base. Filling a region engraved with a coil element pattern and forming a central conductor film so as to remain in the insulating film; removing the insulating film; dissolving the resin mold; and Removing the metal seed film; and removing the metal seed film.
  • a third means of the present invention relates to a method of manufacturing a coil element using a resin mold that can be dissolved in an organic solvent, and a depth at which a bottom surface of an inverted coil element pattern does not reach the metal substrate on the surface.
  • a step of preparing a resin mold engraved on the thickness, a step of etching until the bottom surface of the reversal coil element pattern reaches the metal substrate and removing the resin under the bottom surface, and the metal substrate as a base Filling a region where the reversal coil element pattern is engraved by first electroplating, forming a central conductor film so as to remain in the resin mold, melting the resin mold, and the metal Separating the central conductor film from the substrate.
  • a fourth means of the present invention relates to a method of manufacturing a coil element using a resin mold that can be dissolved in an organic solvent, and the first mold on which a coil element pattern is engraved is placed on a metal substrate in close contact with the coil element.
  • Preparing the second mold injecting a resin into the second mold, filling and curing the first mold, removing the first mold, A step of producing a resin mold on which an inversion coil element pattern is formed, and a central conductor film is formed so as to fill a region in which the inversion coil element pattern is formed by first electroplating with the metal substrate as a base. And a step of dissolving the resin mold, and a step of peeling the central conductor film from the metal mold.
  • a surface conductor film that covers the center conductor film is formed by second electroplating using the extracted center conductor film as a base, and the center conductor film and the The method further includes the step of forming a coil element including the surface conductor film.
  • a resin mold having a reverse coil element pattern engraved on the surface is manufactured by imprinting or hot pressing.
  • the resin mold is made of a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is any one of PMMA, PC, and COP.
  • the metal seed film is made of any one of Cu, Ni, Sn, or Al, and the metal seed film is formed by any of vapor deposition, sputtering, or CVD.
  • the first electroplating is copper plating
  • the second electroplating is copper plating.
  • the removal of the metal seed film in the region where the inversion coil element pattern is not formed is performed by a damascene method or polishing.
  • the etching is dry etching, the etching is wet etching, and the first resin on the upper layer side and the first resin on the lower layer side in which the resin mold is laminated in two layers.
  • the first resin is made of PP, and the second resin is made of PMMA or PET.
  • the metal substrate is made of Ni, SUS, or Ni alloy.
  • the first mold is made of Si.
  • the resin mold used for manufacturing the coil element is dissolved and removed by the organic solvent after the coil element is formed, the thickness of the coil element to be manufactured can be easily reduced. it can.
  • FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a coil element according to the first embodiment of the present invention.
  • the coil element is manufactured using a resin mold that is soluble in an organic solvent.
  • the coil element formed in the resin mold is removed by melting the resin mold after the formation. Therefore, such a resin mold can be called a consumable mold.
  • a resin mold 100 having a reverse coil element pattern 102 engraved on its surface is prepared.
  • the resin mold 100 may be made of any material that can be dissolved in an organic solvent, and a thermoplastic resin such as PMMA, PC, or COP can be used.
  • the inverted coil element pattern 102 is produced on the surface of the resin mold 100 by imprinting or hot pressing.
  • a metal seed film 104 is formed so as to cover the surface of the resin mold 100 as shown in FIG.
  • a metal used for the metal seed film 104 Cu, Sn, Ni, Ag, Al, or the like is used.
  • the metal seed film 104 can be formed by electroless plating such as copper (Cu) or nickel (Ni), or by vapor deposition, sputtering, or CVD.
  • the metal seed film 104 in the region where the reverse coil element pattern 102 is not formed on the surface of the resin mold 100 is removed. This is to prevent electrodeposition in a region where the inverted coil element pattern 102 is not formed by subsequent solder plating.
  • the removal can be performed by a well-known damascene method or polishing.
  • copper (Cu) is electrodeposited so as to fill the region where the inverted coil element pattern 102 is engraved by electroforming (electroplating) as shown in FIG.
  • a central conductor film 106 is formed. The electrodeposition of copper is performed until the region where the inversion coil element pattern 102 is engraved is filled, and the surface thereof coincides with the surface of the resin mold 100 and becomes flat.
  • the resin mold 100 is dissolved with an organic solvent, and the coil element 108 composed of the central conductor film 106 and the metal seed film 104 is taken out.
  • the extracted coil element 108 can be used by being transplanted to a component board (not shown) or can be used by laminating a plurality of coil elements.
  • FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a coil element according to the second embodiment of the present invention.
  • the metal seed film is not removed in the middle, but is removed after being taken out from the resin mold together with the central conductor film.
  • a resin mold 200 having a reverse coil element pattern 202 engraved on its surface is prepared.
  • a metal seed film 204 is formed so as to cover the surface of the resin mold 200.
  • the material of the resin mold 200 and the material and forming method of the metal seed film 204 are the same as those in the first embodiment.
  • an insulating film 206 is formed using an electrically insulating material in a region where the inverted coil element pattern 202 is not formed.
  • the central conductor film 208 is formed so as to fill the region where the inversion coil element pattern 202 is engraved by electroplating copper (Cu) with the metal seed film 204 as a base and to remain in the insulating film 206.
  • the resin mold 200 is dissolved with an organic solvent in the same manner as in the first embodiment, and the central conductor film 208 and the metal seed film 208 are bonded as shown in FIG. Take out in the state.
  • the metal seed film 204 is removed as shown in FIG. 2e to form a coil element.
  • the metal seed film 204 can be removed by selective wet etching. However, since the metal seed film 204 is very thin, the central conductor film 208 is hardly etched without using a selective etchant. Can be removed.
  • FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a coil element according to the third embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is characterized in that a metal seed film is not used and a resin mold is formed on a metal substrate and then formed by dry etching.
  • a resin 302 that can be dissolved in the same organic solvent as used in Examples 1 and 2 is laminated on a metal substrate 300 made of Ni, SUS, Ni alloy, or the like.
  • the reverse coil element pattern 304 is imprinted to a depth at which the bottom surface 304a does not reach the metal substrate 300 by UV imprinting or hot pressing. Thereby, a resin mold is formed. Next, etching is performed until the bottom surface 304a of the reversal coil element pattern 304 reaches the metal substrate 300, and the resin under the bottom surface 304a is removed. At this time, by using dry etching such as RIE, the side surface 304b of the reversal coil element pattern 304 can be patterned so as to be substantially perpendicular to the metal substrate 300 as shown in FIG.
  • dry etching such as RIE
  • the central conductor film is formed so as to fill the region where the inversion coil element pattern 304 is engraved by electroplating copper (Cu) with the metal substrate 300 as a base, and stay in the resin mold 302. 306 is formed. Thereafter, when the resin mold 302 is dissolved with an organic solvent in the same manner as in Examples 1 and 2, the central conductor film 306 is placed on the metal substrate 300 as shown in FIG. Finally, as shown in FIG. 3f, the central conductor film 306 is peeled from the metal substrate 300 to form a coil element.
  • Cu copper
  • FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a coil element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is characterized in that a metal seed film is not used and a resin mold is formed on a metal substrate and then formed by wet etching.
  • a metal substrate 400 made of Ni, SUS, Ni alloy or the like
  • two layers of resins 401 and 402 that are soluble in the same organic solvent as used in Examples 1 and 2 are laminated. To do.
  • the upper layer resin 401 is made of PP
  • the lower layer resin 402 is made of PMMA or PET.
  • a double-sided tape with an adhesive applied on the upper and lower surfaces is used as the lower layer resin 402.
  • the reverse coil element pattern 404 is imprinted to a depth at which the bottom surface 404a reaches the lower layer resin 402 by UV imprinting or hot pressing. Thereby, a resin mold is formed.
  • etching is performed until the bottom surface 404a of the reversal coil element pattern 404 reaches the metal substrate 400, and the resin under the bottom surface 404a is removed.
  • wet etching as shown in FIG. 3C, the side wall 402 a of the resin 402 is also etched, so that the resin 401 protrudes in a bowl shape on the resin 402.
  • the side surface 404b of the reversal coil element pattern 404 is slightly curved and widened at the portion in contact with the metal substrate 400.
  • the region where the inversion coil element pattern 404 is engraved is filled by electroplating of copper (Cu) with the metal substrate 400 as a base, and the center so as to remain in the resin molds 401 and 402.
  • a conductor film 406 is formed.
  • the central conductor film 406 is placed on the metal substrate 400 as shown in FIG. Finally, as shown in FIG. 4f, the central conductor film 406 is peeled from the metal substrate 400 to form a coil element.
  • FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a coil element according to the fifth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a method called a resin casting (casting) melting method, which does not use a metal seed film, and when a resin mold is formed on a metal substrate, the mold on which a coil element pattern is engraved is used as a metal substrate. It is characterized in that it is placed in close contact with the resin, and a resin is poured into the mold (casting) and cured, and then the mold is removed to form a resin mold.
  • a resin casting (casting) melting method which does not use a metal seed film, and when a resin mold is formed on a metal substrate, the mold on which a coil element pattern is engraved is used as a metal substrate. It is characterized in that it is placed in close contact with the resin, and a resin is poured into the mold (casting) and cured, and then the mold is removed to form a resin mold.
  • an Si mold die 502 (first die) on which a coil element pattern 502a is engraved is placed on a metal substrate 500 made of Ni, SUS, Ni alloy, or the like. To do.
  • the member 504 is placed in close contact on the metal substrate 500, thereby forming a mold (second mold).
  • a resin 506 that can be dissolved in the same organic solvent as used in Examples 1 to 3 is injected into the second mold and filled in the first mold 502. Harden. If a heat polymerization resin is used as the resin 506, it can be easily cured by heating after the injection.
  • a resin mold 506 in which the inverted coil element pattern 502b is formed is produced.
  • sufficient curing is performed, and then the central conductor film is formed.
  • the central conductor film 508 is formed so as to fill the region where the inverted coil element pattern 502b is not formed by the first electroplating (Cu plating) with the metal substrate 500 as a base.
  • the central conductor film 508 is placed on the metal substrate 500 as shown in FIG.
  • the central conductor film 508 is peeled from the metal substrate 500 to form a coil element.
  • thickening plating is performed by second electroplating, and the surface conductor film 510 is electrodeposited on the surface of the center conductor film 508.
  • FIG. 6 is a plan view of a coil element assembly 1000 manufactured using a resin mold substrate.
  • the resin mold substrate for producing the coil element assembly 1000 has the same shape as this shape.
  • a rib 602, a gate 604, and a runner 606 are provided.
  • holes 608 are provided at the four corners of the rib 602, and the positions of the conductor patterns of the coil elements 600m, n formed in each layer of the plurality of coil element assemblies 1000 using the pins 610 passing through the holes 608. Align.
  • a plurality of coil element assemblies 1000-1, 1000-2,... 1000-N are aligned via pins 610 so that corresponding coil elements in each coil element assembly are aligned with each other.
  • the tin plating constituting the bonding film is melted and acts as solder to join the coil elements of the respective layers.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining that a plurality of coil element assemblies are stacked and the coil elements of each layer are connected to form a coil.
  • the example shown in FIG. 8 shows a case where six layers of coil element assemblies are stacked and the coil elements in each layer are connected to produce one coil.
  • Corresponding coil elements in the plurality of coil element assemblies can be configured to include different coil patterns.
  • the first layer (Layer (1), the third layer (Layer 3), and the sixth layer (Layer ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 6) have different coil patterns, respectively, and the second layer (Layer 2) and The fourth layer (Layer 4) has the same coil pattern, and the third layer (Layer 3) and the fifth layer (Layer 5) have the same coil pattern.
  • (B) and (C) six layers of coil element assemblies were laminated, joined so that corresponding coil elements in each layer were aligned, and the coil elements were connected to form one coil. It shows the state.
  • the connection part of each layer uses what differs in height.
  • the height (H) is 100 ⁇ m in the normal coil element pattern, but the height (H) is 150 ⁇ m in the connection portion between the layers.
  • Such coil patterns with different heights (H) are produced in the same layer by increasing the depth of the etching pattern formed in the resin mold at the connection portion, and a special copper plating solution for field vias. By using this, it is possible to selectively fill the deepened portion, or to perform copper plating using the mask twice.
  • the coil elements are formed by connecting the coil elements of the respective layers as described above, as shown in FIG. 9, the upper core of the magnetic body having the protruding portion 704 penetrating through the central portion of the coil as shown in FIG. Using 700 and the lower core 702, the electrode lead-out portion 706 is exposed to the outside to seal the coil. At this time, the upper core 700 and the lower core 702 are attached so as to dodge the gate 604 for pattern reinforcement shown in FIG. The upper core 700 and the lower core 702 are cut along the dicing line 708 in a subsequent dicing process. Next, as shown in FIG. 10, an insulating material 712 is filled from a gap (not shown) between the upper core 700 and the lower core 702, and the coil is fixed.
  • the laminated coil element assemblies are cut in units of coils using a cutter 800.
  • A shows a coil element assembly
  • B shows one coil component
  • the electrode lead-out portion 706 is formed as a part of the first layer (Layer 1).
  • the external electrode 710 is attached to the electrode lead-out portion 706 by a method such as a solder dipping method, and soldering is performed as a pretreatment for the subsequent soldering to complete the coil component 2000. .

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Abstract

　樹脂金型を使用し、剥離・転写を伴うことなくコイル素子の厚さを薄くすることの可能なコイル素子の製造方法を提供する。有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型を準備するステップと、樹脂金型の表面に金属シード膜を形成するステップと、反転コイル素子パターンが形成されていない領域の金属シード膜を除去するステップと、金属シード膜を下地として第１の電気めっきにより反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋める中心導体膜を形成するステップと、樹脂金型を溶解させ中心導体膜を取出すステップと、を有する。

Description

コイル素子の製造方法
　本発明はコイル素子の製造方法に係り、特に有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法に関する。
　近年のスマートフォンやタブレット端末などのモバイル機器の多機能化に伴い、小型で高い定格電流を扱うことの出来るコイル部品（インダクタ）の必要性が高まっている。
　このようなコイル部品の製造方法としては、転写用金属金型を用いるものが知られており、この方法は、表面に反転コイル素子パターンが刻印された金属金型を使用し、電気めっきによりこの金属金型内にコイル素子を形成した後、この金属金型からコイル素子を剥離して、部品基板に転写させるものである。
　金属金型を用いない方法としては、基板上にメッキレジストパターンを形成した後、電気めっきによりコイル素子パターンを形成し、メッキレジストパターンを除去した後に、シート状磁性体層上に転写するものが知られている。
　上記の方法はいずれも転写によってコイル素子を形成するため、コイル素子の剥離・転写に伴う導体パターンの転倒や脱落が発生し易いという問題点がある。
　一方、金属金型を用いないで、樹脂金型を用いる方法も特許文献１に記載されている。この方法は、この樹脂金型内に形成されたコイル素子を転写することなくそのまま使用するものである。
　また、特許文献２には、感光性絶縁樹脂部に埋設した導電体主部と導電体笠部とからなるコイル導電体を金属基板上に形成した後、この金属板を剥離することによりコイル導体を製造することが記載されている。
特開２００５－１９１４０８号公報 特開２００６－３３２１４７号公報
　上述した特許文献１，２に記載されたコイル部品の製造方法は、いずれも、コイル素子パターンの剥離・転写を伴わないため導体パターンの転倒や脱落の問題は発生しない。
　しかし、特許文献１に記載された方法では、コイル部品の形成後に樹脂金型をそのまま使用するため単一コイル部品の厚さが厚くなり、特に積層されたコイル部品を作製した場合、部品体積が大きくなってしまうという課題を有している。
　また、特許文献２に記載された方法でも、絶縁性樹脂部の内層部に感光性絶縁部に埋設した導電体主部を形成するため、やはり単一コイル部品の厚さが厚くなるという課題を有している。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、樹脂金型を使用し、剥離・転写を伴うことなくコイル素子を作製でき、かつ、コイル素子の厚さを薄くすることの可能なコイル素子の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題は、以下の本発明によって達成することができる。
　本発明の第１の手段は、有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法に係り、表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型を準備するステップと、前記樹脂金型の表面に金属シード膜を形成するステップと、前記反転コイル素子パターンが形成されていない領域の前記金属シード膜を除去するステップと、前記金属シード膜を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋める中心導体膜を形成するステップと、前記樹脂金型を溶解させ前記中心導体膜を取出すステップと、を有することを特徴とする。
　本発明の第２の手段は、有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法に係り、表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型を準備するステップと、前記樹脂金型の表面に金属シード膜を形成するステップと、前記反転コイル素子パターンが形成されていない領域に絶縁膜を形成するステップと、前記金属シード膜を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋め、前記絶縁膜内に留まるよう中心導体膜を形成するステップと、前記絶縁膜を除去するステップと、前記樹脂金型を溶解させ前記中心導体膜と前記金属シード膜を取出すステップと、前記金属シード膜を除去するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明の第３の手段は、有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法に係り、金属基板上に表面に反転コイル素子パターンの底面が前記金属基板に届かない深さに刻印された樹脂金型を準備するステップと、前記反転コイル素子パターンの前記底面が前記金属基板に到達するまでエッチングして前記底面下の樹脂を除去するステップと、前記金属基板を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋め、前記樹脂金型内に留まるように中心導体膜を形成するステップと、前記樹脂金型を溶解させるステップと、前記金属基板から前記中心導体膜を剥離するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明の第４の手段は、有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法に係り、コイル素子パターンが刻印された第１の金型を金属基板上に密着載置した第２の金型を準備するステップと、前記第２の金型内に樹脂を注入し、前記第１の金型内に充填させ硬化させるステップと、前記第１の金型を除去し、反転コイル素子パターンが形成された樹脂金型を作製するステップと、前記金属基板を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが形成されている領域を埋めるように中心導体膜を形成するステップと、前記樹脂金型を溶解させるステップと、前記金属金型から前記中心導体膜を剥離するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明の第１乃至４のいずれかの手段において、取出された前記中心導体膜を下地として第２の電気めっきにより前記中心導体膜を被覆する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を更に有することを特徴とする。
　本発明の第１乃至３のいずれかの手段において、前記表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型がインプリント又は熱プレスによって作製されることを特徴とする。
　また、本発明の第１又は２の手段において、前記樹脂金型が熱可塑性樹脂によって作製され、前記熱可塑性樹脂が、ＰＭＭＡ，ＰＣ又はＣＯＰのいずれかであることを特徴とする。
　本発明の第１又は２の手段において、前記金属シード膜は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ，又はＡｌのいずれかからなり、前記金属シード膜は、蒸着、スパッタ又はＣＶＤのいずれかにより形成することを特徴とする。
　また、本発明の第１乃至４のいずれかの手段において、前記第１の電気めっきは銅めっきであり、前記第２の電気めっきは銅めっきであることを特徴とする。
　本発明の第１の手段において、前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域の前記金属シード膜の除去はダマシン法又は研磨にて行われることを特徴とする。
　また、本発明の第３の手段において、前記エッチングがドライエッチングであり、前記エッチングがウェットエッチングであり、前記樹脂金型が２層に積層された上層側の第１の樹脂と下層側の第２の樹脂中に作製され、前記第１の樹脂がＰＰからなり、前記第２の樹脂がＰＭＭＡ又はＰＥＴからなることを特徴とする。
　さらに、本発明の第３又は４の手段において、前記金属基板がＮｉ、ＳＵＳ、又はＮｉ合金からなることを特徴とする。
　また、本発明の第４の手段において、前記第１の金型はＳｉからなることを特徴とする。
　本発明によれば、コイル素子の製造に使用される樹脂金型をコイル素子の形成後に有機溶剤によって溶解して取り除くため、作製されるコイル素子の厚さを薄く、かつ安易に製造することができる。
本発明の第１の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図。 本発明の第２の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図。 本発明の第３の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図。 本発明の第４の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図。 本発明の第５の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図。 本発明による消耗型金型基板を用いて作製されたコイル素子集合体の平面図。 複数枚のコイル素子集合体を積層した状態を示す図。 複数枚のコイル素子集合体を積層し、各層のコイル素子同士を接続してコイルを形成する説明図。 上部コアと下部コアとを用いてコイルを密閉した状態を示す図。 コイル内に絶縁物質を充填した状態を示す図。 積層されたコイル素子集合体を、コイル単位で切断するダイシングを示す図。 電極引出し部に外部電極を取り付けコイル部品を形成する工程を示す図。
　以下、添付図面に従って、本発明を詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図である。
　本発明では、有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する。この樹脂金型内に形成されたコイル素子は、その形成後に樹脂金型が溶解されることによって取り除かれる。従って、このような樹脂金型は消耗型金型と呼ぶことができる。
　まず、図１ａに示すように、表面に反転コイル素子パターン１０２が刻印された樹脂金型１００を準備する。樹脂金型１００の材料としては、有機溶剤で溶解可能なものであれば良く、ＰＭＭＡ，ＰＣ，ＣＯＰなどの熱可塑性樹脂を使用することができる。
　また、反転コイル素子パターン１０２は、樹脂金型１００の表面にインプリント又は熱プレスによって作製される。
　次に、後続工程での電気鋳造（電気めっき）処理に備えて、図１ｂに示すように、樹脂金型１００の表面を覆うように金属シード膜１０４を形成する。金属シード膜１０４に用いる金属としてはＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌなどが用いられる。
　この金属シード膜１０４の形成は、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）などを無電解めっきすることによっても行なうことができるし、蒸着やスパッタ又はＣＶＤによって形成しても良い。
　次いで、図１ｃに示すように樹脂金型１００の表面の、反転コイル素子パターン１０２が形成されていない領域の金属シード膜１０４を除去する。
　これは後続のはんだめっきによって、反転コイル素子パターン１０２が形成されていない領域に電着がされないようにするためである。
　除去は、周知のダマシン法、又は研磨によって行なうことができる。
　次に、この残存する金属シード膜１０４を下地として図１ｄに示すように電鋳（電気めっき）により反転コイル素子パターン１０２が刻印されている領域を埋めるように銅（Ｃｕ）を電着させ、中心導体膜１０６を形成する。
　銅の電着は、反転コイル素子パターン１０２が刻印されている領域を埋め尽くし、その表面が樹脂金型１００の表面と一致し、平坦となるまで行なわれる。
　ついで、図１ｅに示すように、樹脂金型１００を有機溶剤で溶解させ、中心導体膜１０６と金属シード膜１０４から構成されるコイル素子１０８を取出す。
　このようにして、取出されたコイル素子１０８は部品基板（図示しない）に移植して使用したり、複数のコイル素子を積層して使用することができる。
　なお、取出されたコイル素子１０８のパターン間隔を狭めて高密度のコイル素子を作製したい場合には、図１ｆに示すように、中心導体膜１０６及び金属シード膜１０４を下地として、電鋳により例えば銅（Ｃｕ）を表面に表面導体膜１１０として電着させ、コイル素子１１２とすることができる。この処理は、太らせめっきとも呼ばれる。
　図２は、本発明の第２の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図である。
　本実施例では、金属シード膜を途中で除去せず、中心導体膜と共に樹脂金型から取出した後に除去することを特徴とする。
　まず、図２ａに示すように、表面に反転コイル素子パターン２０２が刻印された樹脂金型２００を準備する。そして、樹脂金型２００の表面を覆うように金属シード膜２０４を形成する。樹脂金型２００の材料及び金属シード膜２０４の材料及び形成方法は実施例１の場合と同様である。
　次に、図２ｂに示すように、反転コイル素子パターン２０２が形成されていない領域に電気絶縁性材料を用いて絶縁膜２０６を形成する。
　次いで、図２ｃに示すように、金属シード膜２０４を下地として銅（Ｃｕ）の電気めっきにより反転コイル素子パターン２０２が刻印されている領域を埋め、絶縁膜２０６内に留まるよう中心導体膜２０８を形成する。
　その後、絶縁膜２０６をエッチングなどで除去した後、樹脂金型２００を実施例１の場合と同様に有機溶剤で溶解させ、図２ｄに示すように、中心導体膜２０８と金属シード膜２０８が結合された状態で取出す。
　最後に、金属シード膜２０４を図２ｅに示すように除去してコイル素子を形成する。
　なお、金属シード膜２０４の除去は、選択性ウェットエッチングにより行うことができるが、金属シード膜２０４は非常に薄いため、選択性エッチャントを使用しなくても中心導体膜２０８をほとんどエッチングすることなく除去することができる。
　図３は、本発明の第３の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図である。
　本実施例では、金属シード膜を使用せず、また樹脂金型を金属基板上に形成した後、ドライエッチングにより成形することを特徴とする。
　まず、図３ａに示すように、Ｎｉ、ＳＵＳ又はＮｉ合金等からなる金属基板３００上に、実施例１，２で使用したと同様の有機溶剤で溶解可能な樹脂３０２を積層する。
　次いで、ＵＶインプリント又は熱プレスによって、図３ｂに示すように、底面３０４ａが金属基板３００に届かない深さに反転コイル素子パターン３０４を刻印する。これにより、樹脂金型が形成される。
　次に、反転コイル素子パターン３０４の底面３０４ａが金属基板３００に到達するまでエッチングして底面３０４ａ下の樹脂を除去する。この時、ＲＩＥなどのドライエッチングを用いることにより、図３ｃに示すように、反転コイル素子パターン３０４の側面３０４ｂが金属基板３００に対し、ほぼ垂直となるようパターン化できる。
　次に、図３ｄに示すように、金属基板３００を下地として銅（Ｃｕ）の電気めっきにより反転コイル素子パターン３０４が刻印されている領域を埋め、樹脂金型３０２内に留まるように中心導体膜３０６を形成する。
　その後、樹脂金型３０２を実施例１，２の場合と同様に有機溶剤で溶解させると、図３ｅに示すように中心導体膜３０６が金属基板３００上に載置された状態となる。
　最後に、図３ｆに示すように、金属基板３００から中心導体膜３０６を剥離してコイル素子を形成する。
　図４は、本発明の第４の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図である。本実施例は、金属シード膜を使用せず、また樹脂金型を金属基板上に形成した後、ウェットエッチングにより成形することを特徴とする。
　まず、図４ａに示すように、Ｎｉ、ＳＵＳ又はＮｉ合金等からなる金属基板４００上に、実施例１、２で使用したと同様の有機溶剤で溶解可能な樹脂４０１、４０２を二層に積層する。
　上層の樹脂４０１はＰＰからなり、下層の樹脂４０２はＰＭＭＡ又はＰＥＴからなる。
　本実施例の場合、下層の樹脂４０２として上下面に接着剤が塗布された両面テープを使用している。
　次いで、ＵＶインプリント、又は熱プレスによって図４ｂに示すように、底面４０４ａが下層の樹脂４０２中に到達する深さに反転コイル素子パターン４０４を刻印する。これにより、樹脂金型が形成される。
　次に、反転コイル素子パターン４０４の底面４０４ａが金属基板４００に到達するまでエッチングして底面４０４ａ下の樹脂を除去する。この時、ウェットエッチングを用いることにより、図３ｃに示すように、樹脂４０２の側壁４０２ａもエッチングされるため、樹脂４０１が樹脂４０２上に屁状に張り出す形となる。
　これは、ウェットエッチングがドライエッチングとは異なり、等方性エッチングであるためである。その結果、反転コイル素子パターン４０４の側面４０４ｂが金属基板４００に接する部分でわずかに湾曲して広がった形状となる。
　次に、図４ｄに示すように、金属基板４００を下地として銅（Ｃｕ）の電気めっきにより反転コイル素子パターン４０４が刻印されている領域を埋め、樹脂金型４０１、４０２内に留まるように中心導体膜４０６を形成する。
　その後、樹脂金型４０１、４０２を実施例１乃至３の場合と同様に有機溶剤で溶解させると、図４ｅに示すように中心導体膜４０６が金属基板４００上に載置された状態となる。
　最後に、図４ｆに示すように、中心導体膜４０６を金属基板４００から剥離してコイル素子を形成する。
　図５は、本発明の第５の実施例に係るコイル素子の作製工程を示す図である。
　本実施例は、樹脂流し込み（キャスティング）溶解方式と呼ばれる方法で、金属シード膜を使用せず、また樹脂金型を金属基板上に形成するに際し、コイル素子パターンが刻印された金型を金属基板上に密着載置し、この金型内に樹脂を流し込んで（キャスティング）、硬化させた後にこの金型を除去して樹脂金型とすることを特徴とする。
　まず、図５ａに示すように、Ｎｉ、ＳＵＳ又はＮｉ合金等からなる金属基板５００上に、コイル素子パターン５０２ａが刻印されたＳｉモールド金型５０２（第１の金型）を密着させて載置する。なお、金属基板５００上には部材５０４が同様に密着載置されており、これにより金型（第２の金型）が形成されている。
　次に、図５ｂに示すように、実施例１乃至３で使用したと同様の有機溶剤で溶解可能な樹脂５０６を第２の金型内に注入し、第１の金型５０２に充填させて硬化させる。なお、樹脂５０６として熱重合型レジンを用いれば、注入後に加熱することにより容易に硬化させることができる。
　その後、第１の金型５０２を除去し、部材５０４も除去すれば、図５ｃに示すように、反転コイル素子パターン５０２ｂが形成された樹脂金型５０６が作製される。この状態で十分なキュアを行い、ついで中心導体膜の形成を行う。
　図５ｄに示すように、金属基板５００を下地として第１の電気めっき（Ｃｕめっき）により反転コイル素子パターン５０２ｂが形成されていない領域を埋めるように、中心導体膜５０８を形成する。
　その後、樹脂金型５０６を実施例１乃至４の場合と同様に有機溶剤で溶解させると、図５ｅに示すように、中心導体膜５０８が金属基板５００上に載置された状態となる。
　次いで、図５ｆに示すように、中心導体膜５０８を金属基板５００から剥離してコイル素子を形成する。
　なお、高密度のコイル素子を作製する場合には、図５ｇに示すように、第２の電気めっきによる太らせめっきを行い、中心導体膜５０８の表面に表面導体膜５１０を電着させる。
　以上の説明では、一個の樹脂金型に着眼して、一個のコイル素子を作製する場合を説明したが、複数のコイル素子を有するコイル素子集合体を一括して作製する場合には、それぞれに反転コイル素子パターンが食刻された複数の樹脂金型を備えた樹脂金型基板を用いて、同様に作製することができる。
　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。
　図６は、樹脂金型基板を用いて作製されたコイル素子集合体１０００の平面図である。このコイル素子集合体１０００を作製するための樹脂金型基板も、この形状と同一の形状となっている。複数のコイル素子６００ｍ，ｎ（ｍ，ｎ＝１，２…）の導体パターンを補強するため、リブ６０２、ゲート６０４、ランナ６０６が設けられている。また、リブ６０２の４隅には孔６０８が設けられ、この孔６０８を貫通するピン６１０を用いて、複数枚のコイル素子集合体１０００各層に形成されたコイル素子６００ｍ，ｎの導体パターンの位置合わせを行う。
　図７に示すように複数枚のコイル素子集合体１０００－１、１０００－２、…１０００－Ｎを、ピン６１０を介して、各コイル素子集合体中の対応するコイル素子同士が整合するように積層し、加熱及び／又は加熱して互いに接合し、各層のコイル素子同士を接続してコイルを形成する。加熱及び／又は加熱することで、結合膜を構成する錫めっきが溶融し、はんだとして作用して各層のコイル素子同士が接合される。
　図８は、複数枚のコイル素子集合体を積層し、各層のコイル素子同士を接続してコイルを形成することを説明する図である。図８に示す実施例では、６層のコイル素子集合体を積層して、各層中のコイル素子同士を接続して、１個のコイルを作製する場合を示している。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は互いに異なるコイルパターンを含むように構成することができる。
　図８に示す例では、第１層（Ｌａｙｅｒ １）、第３層（Ｌａｙｅｒ ３）、及び第６層（Ｌａｙｅｒ ６）はそれぞれ相異なるコイルパターンとなっており、第２層（Ｌａｙｅｒ ２）と第４層（Ｌａｙｅｒ ４）とは同一コイルパターン及び第３層（Ｌａｙｅｒ ３）と第５層（Ｌａｙｅｒ５）とはそれぞれ同一コイルパターンとなっている。（Ｂ）、（Ｃ）は、６層のコイル素子集合体を積層し、各層中の対応するコイル素子同士が整合するように接合し、コイル素子同士を接続して１個のコイルを形成した状態を示したものである。
　なお、前述の説明におけるコイル素子の作製においては、コイル素子を構成する中心導体層の高さ（Ｈ）を揃えているようなイメージで説明をしたが、実際には図８（Ａ）に示すように各層の接続部においては高さの異なるものを使用している。（Ａ）に示す例では、通常のコイル素子のパターンにおいては高さ（Ｈ）は１００μｍであるが、層間の接続部分においては、高さ（Ｈ）は１５０μｍとなっている。
　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、樹脂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。
　以上のようにして、各層のコイル素子同士を接続してコイルを形成した後は、図９に示すように、いずれか一方にコイルの中心部を貫通する突起部７０４を有する磁性体の上部コア７００と下部コア７０２とを用いて電極引出し部７０６を外部に露出させてコイルを密閉する。この際、上部コア７００と下部コア７０２とは図６に示すパターン補強のためのゲート６０４をかわすように取り付ける。なお、上部コア７００と下部コア７０２とは後続のダイシング工程でダイシングライン７０８に沿って切断される。次いで、図１０に示すように上部コア７００と下部コア７０２との隙間（図示せず）から絶縁物質７１２を充填し、コイルを固定する。
　次いで、図１１に示すように積層されたコイル素子集合体をコイル単位でカッター８００を用いて切断する。（Ａ）はコイル素子集合体を、（Ｂ）は１個のコイル部品を示すもので、電極引出し部７０６は、第１層（Ｌａｙｅｒ １）の一部として形成されている。
　最後に、図１２に示すように、電極引出し部７０６にはんだディップ法などの方法により、外部電極７１０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２０００を完成する。
　　　１００：樹脂金型
　　　１０２：反転コイル素子パターン
　　　１０４：金属シード膜
　　　１０６：中心導体膜
　　　１０８：コイル素子
　　　１１０：表面導体膜
　　　２００：樹脂金型
　　　２０２：反転コイル素子パターン
　　　２０４：金属シード膜
　　　２０６：絶縁膜
　　　２０８：中心導体膜
　　　３００：金属基板
　　　３０２：有機溶剤で溶解可能な樹脂
　　　３０４：反転コイル素子パターン
　　　３０６：中心導体膜
　　　４００：金属基板
　　　４０１：上層の樹脂
　　　４０２：下層の樹脂
　　　４０４：反転コイル素子パターン
　　　４０６：中心導体膜
　　　５００：金属基板
　　　５０２：Ｓｉモールド金型（第１の金型）
　　　５０２ａ：コイル素子パターン
　　　５０２ｂ：反転コイル素子パターン
　　　５０４：部材
　　　５０６：有機溶剤で溶解可能な樹脂
　　　５０８：中心導体膜
　　　５１０：表面導体膜

Claims (19)

  1. 　有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
    　表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型を準備するステップと、
    　前記樹脂金型の表面に金属シード膜を形成するステップと、
    　前記反転コイル素子パターンが形成されていない領域の前記金属シード膜を除去するステップと、
    　前記金属シード膜を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋める中心導体膜を形成するステップと、
    　前記樹脂金型を溶解させ前記中心導体膜を取出すステップと、を有することを特徴とする方法。
  2. 　有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
    　表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型を準備するステップと、
    　前記樹脂金型の表面に金属シード膜を形成するステップと、
    　前記反転コイル素子パターンが形成されていない領域に絶縁膜を形成するステップと、
    　前記金属シード膜を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋め、前記絶縁膜内に留まるよう中心導体膜を形成するステップと、
    　前記絶縁膜を除去するステップと、
    　前記樹脂金型を溶解させ前記中心導体膜と前記金属シード膜を取出すステップと、
    　前記金属シード膜を除去するステップと、を有することを特徴とする方法。
  3. 　有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、金属基板上に表面に反転コイル素子パターンの底面が前記金属基板に届かない深さに刻印された樹脂金型を準備するステップと、
    　前記反転コイル素子パターンの前記底面が前記金属基板に到達するまでエッチングして前記底面下の樹脂を除去するステップと、
    　前記金属基板を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが刻印されている領域を埋め、前記樹脂金型内に留まるように中心導体膜を形成するステップと、
    　前記樹脂金型を溶解させるステップと、
    　前記金属基板から前記中心導体膜を剥離するステップと、を有することを特徴とする方法。
  4. 　有機溶剤で溶解可能な樹脂金型を用いてコイル素子を製造する方法であって、
    　コイル素子パターンが刻印された第１の金型を金属基板上に密着載置した第２の金型を準備するステップと、
    　前記第２の金型内に樹脂を注入し、前記第１の金型内に充填させ硬化させるステップと、
    　前記第１の金型を除去し、反転コイル素子パターンが形成された樹脂金型を作製するステップと、
    　前記金属基板を下地として第１の電気めっきにより前記反転コイル素子パターンが形成されている領域を埋めるように中心導体膜を形成するステップと、
    　前記樹脂金型を溶解させるステップと、
    　前記金属金型から前記中心導体膜を剥離するステップと、を有することを特徴とする方法。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかに記載の方法において、
    　取出された前記中心導体膜を下地として第２の電気めっきにより前記中心導体膜を被覆する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を更に有することを特徴とする方法。
  6. 　請求項１乃至３のいずれかに記載の方法において、
    　前記表面に反転コイル素子パターンが刻印された樹脂金型がインプリント又は熱プレスによって作製されることを特徴とする方法。
  7. 　請求項１又は２に記載の方法において、
    　前記樹脂金型が熱可塑性樹脂によって作製されることを特徴とする方法。
  8. 　請求項７に記載の方法において、
    　前記熱可塑性樹脂が、ＰＭＭＡ，ＰＣ又はＣＯＰのいずれかであることを特徴とする方法。
  9. 　請求項１又は２に記載の方法において、
    　前記金属シード膜は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ，又はＡｌのいずれかからなることを特徴とする方法。
  10. 　請求項１又は２に記載の方法において、
    　前記金属シード膜は、蒸着、スパッタ又はＣＶＤのいずれかにより形成することを特徴とする方法。
  11. 　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の電気めっきは銅めっきであることを特徴とする方法。
  12. 　請求項５に記載の方法において、
    　前記第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。
  13. 　請求項１に記載の方法において、
    　前記反転コイル素子パターンの形成されていない領域の前記金属シード膜の除去はダマシン法又は研磨にて行われることを特徴とする方法。
  14. 　請求項３に記載の方法において、
    　前記エッチングがドライエッチングであることを特徴とする方法。
  15. 　請求項３に記載の方法において、
    　前記エッチングがウェットエッチングであることを特徴とする方法。
  16. 　請求項３に記載の方法において、
    　前記樹脂金型が２層に積層された上層側の第１の樹脂と下層側の第２の樹脂中に作製されることを特徴とする方法。
  17. 　請求項１６に記載の方法において、
    　前記第１の樹脂がＰＰからなり、前記第２の樹脂がＰＭＭＡ又はＰＥＴからなることを特徴とする方法。
  18. 　請求項３又は４に記載の方法において、
    　前記金属基板がＮｉ、ＳＵＳ、又はＮｉ合金からなることを特徴とする方法。
  19. 　請求項４に記載の方法において、
    　前記第１の金型はＳｉからなることを特徴とする方法。
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