WO2021166763A1 - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

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WO2021166763A1
WO2021166763A1 PCT/JP2021/004965 JP2021004965W WO2021166763A1 WO 2021166763 A1 WO2021166763 A1 WO 2021166763A1 JP 2021004965 W JP2021004965 W JP 2021004965W WO 2021166763 A1 WO2021166763 A1 WO 2021166763A1
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川口 裕一
朋永 西川
拓也 竹内
光夫 名取
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Tdk株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a coil component and a method for manufacturing the same, and more particularly to a coil component having a structure in which spiral coil patterns are laminated and a method for manufacturing the same.
  • the coil component described in Patent Document 1 As a coil component having a structure in which spiral coil patterns are laminated, the coil component described in Patent Document 1 is known.
  • the coil component described in Patent Document 1 has a structure in which a coil pattern is embedded by a first magnetic resin layer containing a spherical magnetic filler and the coil pattern is sandwiched in a stacking direction by a second magnetic resin layer containing a flat magnetic filler. have.
  • Patent Document 1 since the second magnetic resin layer is further arranged outside the first magnetic resin layer, there is a problem that the entire thickness of the coil component becomes large.
  • an object of the present invention is to obtain a high inductance value while reducing the overall thickness in a coil component having a structure in which spiral coil patterns are laminated and a method for manufacturing the same.
  • the coil component according to the present invention includes a coil portion having a structure in which a plurality of interlayer insulating films and a plurality of coil patterns wound in a spiral shape are alternately laminated in the axial direction, and a magnetic element in which the coil portion is embedded.
  • the plurality of interlayer insulating films are the first interlayer insulating film that covers the first coil pattern located at one end in the axial direction from one end side in the axial direction among the plurality of coil patterns, and the remaining of the plurality of coil patterns. It has a second interlayer insulating film that covers the coil pattern, and the first interlayer insulating film is characterized by having a higher magnetic permeability than the second interlayer insulating film.
  • the first coil pattern located at the end is covered with the first interlayer insulating film having high magnetic permeability, it is possible to obtain a high inductance value while keeping the overall thickness thin. It will be possible.
  • the magnetic element may have a higher magnetic permeability than the first interlayer insulating film. According to this, it is possible to obtain a higher inductance value. Moreover, if a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the magnetic element is used as the material of the first interlayer insulating film, it is possible to prevent peeling at the interface between the first interlayer insulating film and the magnetic element.
  • the first interlayer insulating film may be made of the same magnetic material as the magnetic element. According to this, since the coefficient of thermal expansion of the first interlayer insulating film and the magnetic element match, it is possible to more effectively prevent peeling at the interface between the first interlayer insulating film and the magnetic element. Become.
  • the first interlayer insulating film is made of a magnetic resin material in which a magnetic filler is added to the resin material, and the maximum particle size of the magnetic filler may be smaller than the pattern spacing of the first coil pattern. According to this, since the magnetic filler enters between the patterns of the first coil pattern, it is possible to obtain a higher inductance value.
  • the magnetic filler may contain a nanofiller made of a metallic magnetic material having an average particle size of 1 ⁇ m or less. According to this, the magnetic filler is more likely to enter between the patterns of the first coil pattern.
  • the cross section of the first coil pattern may have a tapered shape that narrows toward one end side in the axial direction. According to this, the magnetic filler is more likely to enter between the patterns of the first coil pattern.
  • the coil portion includes an electrode pattern located in the same conductor layer as the first coil pattern, and the electrode pattern may be in contact with the first interlayer insulating film and may be exposed from the magnetic element. .. According to this, the heat dissipation of the coil component is improved.
  • the plurality of interlayer insulating films further include a third interlayer insulating film that covers the second coil pattern located at the other end in the axial direction from the other end side in the axial direction among the plurality of coil patterns.
  • the third interlayer insulating film may have a higher magnetic permeability than the second interlayer insulating film. According to this, since the third coil pattern located at the end is covered with the third interlayer insulating film having high magnetic permeability, it is possible to obtain a high inductance value while keeping the overall thickness thin. It becomes.
  • the method for manufacturing a coil component according to the present invention includes a first step of forming a coil portion by alternately laminating a plurality of interlayer insulating films and a plurality of coil patterns wound in a spiral shape in the axial direction, and a coil portion.
  • the plurality of coil patterns include the first coil pattern to be formed last and the remaining second coil pattern, and the plurality of interlayer insulating films are the first and the first.
  • the first step includes a step of alternately forming a second coil pattern and a second interlayer insulating film, and a first coil pattern after forming the first coil pattern.
  • the first interlayer insulating film includes a step of covering with a first interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film is characterized by having a higher magnetic permeability than the second interlayer insulating film.
  • the first coil pattern located at the end is covered with the first interlayer insulating film having a high magnetic permeability, a coil component having a thin overall thickness and a high inductance value can be manufactured. It becomes possible.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the coil component 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the coil portion C.
  • FIG. 3 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 4 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 5 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 6 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 7 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 8 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 9 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the coil component 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the coil portion C.
  • FIG. 3
  • FIG. 10 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 11 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 12 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 13 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 14 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 15 is a process diagram for explaining a manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 16 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 17 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 18 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 19 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 20 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 21 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 22 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 23 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 24 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 25 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 26 is a process diagram for explaining a method of manufacturing the coil component 1.
  • FIG. 27 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the coil component 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the coil component 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the coil component 1 is a surface mount type chip component suitable to be used as an inductor for a power supply circuit, and as shown in FIG. 1, magnetic elements M1 to M3 and magnetic elements.
  • a coil portion C embedded in M1 to M3 is provided.
  • the configuration of the coil portion C will be described later, but in the present embodiment, four conductor layers having a spiral coil pattern are laminated via an interlayer insulating film, whereby one coil conductor is formed.
  • the magnetic elements M1 to M3 are composite members including a metallic magnetic filler made of iron (Fe) or a permalloy-based material and a resin binder, and form a magnetic path of magnetic flux generated by passing an electric current through the coil portion C.
  • a metallic magnetic filler made of iron (Fe) or a permalloy-based material
  • a resin binder it is preferable to use a liquid or powder epoxy resin.
  • the materials constituting the magnetic elements M1 to M3 may be the same as each other or may be different from each other.
  • the magnetic element M1 is a portion embedded in the inner diameter region of the coil portion C
  • the magnetic element M2 is a portion that covers the coil portion C from one side (lower side shown in FIG. 1) in the axial direction.
  • the magnetic element M3 is a portion that covers the coil portion C from the other side (upper side shown in FIG. 1) in the axial direction.
  • the coil portion C has a configuration in which the interlayer insulating films 51 to 55 and the conductor layers 10, 20, 30, and 40 are alternately laminated.
  • the conductor layers 10, 20, 30 and 40 have spiral coil patterns CP1 to CP4, respectively, and the upper surface or the lower surface of the coil patterns CP1 to CP4 is covered with the interlayer insulating films 51 to 55.
  • the side surfaces of the coil patterns CP1 to CP4 are covered with a part of the interlayer insulating films 52 to 55, respectively.
  • the upper surfaces and lower surfaces of the coil patterns CP1 to CP4 refer to surfaces perpendicular to the coil shaft, and the side surfaces of the coil patterns CP1 to CP4 refer to surfaces horizontal or inclined with respect to the coil shaft.
  • the coil patterns CP1 to CP4 form one coil conductor by being connected to each other via through holes formed in the interlayer insulating films 52 to 54.
  • Copper (Cu) is preferably used as the material for the conductor layers 10, 20, 30, and 40.
  • a non-magnetic material is used for the interlayer insulating films 51 to 54, and a magnetic material is used for the interlayer insulating film 55 located at the uppermost layer. That is, the interlayer insulating film 55 has a higher magnetic permeability than the interlayer insulating films 51 to 54.
  • the same magnetic material as the interlayer insulating film 55 may be used for the interlayer insulating film 51 located at the bottom layer.
  • the conductor layer 10 is a first-layer conductor layer formed on the upper surface of the magnetic element M2 via an interlayer insulating film 51, and includes a seed layer S1 as a base.
  • the conductor layer 10 is provided with a coil pattern CP1 spirally wound for a plurality of turns and two electrode patterns 11 and 12.
  • the lower surface of the coil pattern CP1 is covered with the interlayer insulating film 51, and the side surfaces and the upper surface of the coil pattern CP1 are covered with the interlayer insulating film 52.
  • the coil pattern CP1 and the electrode pattern 11 are connected in a predetermined cross section.
  • the electrode pattern 12 is provided independently of the coil pattern CP1.
  • the electrode patterns 11 and 12 are exposed from the magnetic elements M1 to M3.
  • the conductor layer 20 is a second conductor layer formed on the upper surface of the conductor layer 10 via an interlayer insulating film 52, and includes a seed layer S2 as a base.
  • the conductor layer 20 is provided with a coil pattern CP2 spirally wound for a plurality of turns and two electrode patterns 21 and 22.
  • the lower surface of the coil pattern CP2 is covered with the interlayer insulating film 52, and the side surface and the upper surface of the coil pattern CP2 are covered with the interlayer insulating film 53.
  • the electrode patterns 21 and 22 are provided independently of the coil pattern CP2.
  • the electrode patterns 21 and 22 are exposed from the magnetic elements M1 to M3.
  • the conductor layer 30 is a third conductor layer formed on the upper surface of the conductor layer 20 via an interlayer insulating film 53, and includes a seed layer S3 as a base.
  • the conductor layer 30 is provided with a coil pattern CP3 spirally wound for a plurality of turns and two electrode patterns 31 and 32.
  • the lower surface of the coil pattern CP3 is covered with the interlayer insulating film 53, and the side surface and the upper surface of the coil pattern CP3 are covered with the interlayer insulating film 54.
  • the electrode patterns 31 and 32 are both provided independently of the coil pattern CP3.
  • the electrode patterns 31 and 32 are exposed from the magnetic elements M1 to M3.
  • the conductor layer 40 is a fourth conductor layer formed on the upper surface of the conductor layer 30 via an interlayer insulating film 54, and includes a seed layer S4 as a base.
  • the conductor layer 40 is provided with a coil pattern CP4 spirally wound for a plurality of turns and two electrode patterns 41 and 42.
  • the lower surface of the coil pattern CP4 is covered with the interlayer insulating film 54, and the side surfaces and the upper surface of the coil pattern CP4 are covered with the interlayer insulating film 55.
  • the coil pattern CP4 and the electrode pattern 42 are connected in a predetermined cross section.
  • the electrode pattern 41 is provided independently of the coil pattern CP4.
  • the electrode patterns 41 and 42 are exposed from the magnetic elements M1 to M3.
  • the inner peripheral end of the coil pattern CP1 and the inner peripheral end of the coil pattern CP2 are a part of the conductor layer 20 and are connected via a via conductor provided so as to penetrate the interlayer insulating film 52.
  • the outer peripheral end of the coil pattern CP2 and the outer peripheral end of the coil pattern CP3 are a part of the conductor layer 30 and are connected via a via conductor provided so as to penetrate the interlayer insulating film 53.
  • the inner peripheral end of the coil pattern CP3 and the inner peripheral end of the coil pattern CP4 are connected via a via conductor which is a part of the conductor layer 40 and is provided so as to penetrate the interlayer insulating film 54.
  • the coil patterns CP1 to CP4 are connected in series to form a coil conductor composed of a plurality of turns. Further, the electrode patterns 11, 21, 31 and 41 are used as one external terminal, and the electrode patterns 12, 22, 32 and 42 are used as the other external terminal.
  • the above is the structure of the coil component 1 according to this embodiment.
  • the coil portion C is embedded by the magnetic elements M1 to M3, the magnetic elements M1 to M3 become magnetic paths, and a high inductance value can be obtained. It becomes.
  • the interlayer insulating film 55 covering the coil pattern CP4 on the uppermost layer is made of a magnetic material, the inductance value can be further increased without adding another magnetic layer or the like.
  • the interlayer insulating film 55 has a protruding portion 55a protruding into the inner diameter region, this portion may become a magnetic resistance and the inductance value may decrease.
  • the inductance value may decrease. Since the interlayer insulating film 55 is made of a magnetic material, it is possible to suppress a decrease in the inductance value even when the interlayer insulating film 55 has a protruding portion 55a. Further, if a magnetic material similar to that of the interlayer insulating film 55 is used as the material of the interlayer insulating film 51 located at the bottom layer, it is possible to suppress a decrease in the inductance value due to the protruding portion 51a.
  • the interlayer insulating film 55 a magnetic resin material in which a magnetic filler is added to the resin material can be used. According to this, the magnetic characteristics and the insulating property can be adjusted depending on the type of magnetic filler, the amount added, the particle size, and the like.
  • a metallic magnetic filler made of iron (Fe), a permalloy-based material, or the like may be added as in the magnetic elements M1 to M3, but the interlayer insulating film 55 has a coil pattern. Since it is in direct contact with CP4, it is required to have higher insulating properties than the magnetic elements M1 to M3.
  • the amount of the magnetic filler added to the resin material is smaller than that of the magnetic elements M1 to M3, or the particle size of the magnetic filler added to the resin material is changed to the magnetic element.
  • Examples thereof include a method of making the body smaller than the bodies M1 to M3.
  • the magnetic permeability of the interlayer insulating film 55 is lower than the magnetic permeability of the magnetic elements M1 to M3, but a higher magnetic permeability can be obtained as compared with a general resin material using a non-magnetic material. It is possible to increase the inductance value. Further, as long as the insulating property is ensured, the interlayer insulating film 55 may be made of the same magnetic material as the magnetic elements M1 to M3.
  • the interlayer insulating film 55 is made of the same material as the magnetic elements M1 and M3, the difference in the coefficient of thermal expansion can be suppressed. This makes it possible to prevent peeling at the interface between the interlayer insulating film 55 and the magnetic elements M1 and M3.
  • the coefficients of thermal expansion of both are completely the same, so that peeling at the interface between the two is extremely unlikely to occur.
  • the maximum particle size of the magnetic filler contained in the interlayer insulating film 55 is preferably smaller than the pattern spacing of the coil pattern CP4. According to this, since the magnetic filler enters between the patterns of the coil pattern CP4, it is possible to obtain a higher inductance value. In particular, if a nanofiller made of a metallic magnetic material having an average particle size of 1 ⁇ m or less is added, the nanofiller easily enters between the patterns of the coil pattern CP4.
  • the cross section of the coil pattern CP4 may have a tapered shape as shown in FIG. 2 which is a partial cross-sectional view. That is, when the pattern spacing at the bottom portion in contact with the interlayer insulating film 54 is W2 and the pattern spacing at the upper portion on the opposite side of the bottom portion is W1, W1> W2 and a tapered shape that narrows from the bottom to the top. You just have to have it.
  • the other coil patterns CP1 to CP3 may also have a tapered shape.
  • FIGS. 3 to 27 are process diagrams for explaining the manufacturing method of the coil component 1 according to the present embodiment.
  • the process diagrams shown in FIGS. 3 to 27 show a cross section corresponding to one coil component 1, but in reality, a large number of coil components 1 are taken by simultaneously manufacturing a large number of coil components 1 using an assembly substrate. can do.
  • a support 60 provided with metal foils 62 and 63 such as copper (Cu) on the surface of the base material 61 is prepared (FIG. 3).
  • a release layer is provided at the interface between the metal foil 62 and the metal foil 63.
  • a protrusion 63a is formed on the metal foil 63 (FIG. 4).
  • the interlayer insulating film 51 and the metal foil 64 are formed on the surface of the metal foil 63 provided with the protrusion 63a (FIG. 5).
  • the interlayer insulating film 51 and the metal foil 64 can be formed by a laminating method.
  • the shape of the protrusion 63a is transferred to the interlayer insulating film 51, and the interlayer insulating film 51 is formed with a thick region 51A and a thin interlayer 51B.
  • the seed layer S1 is formed on the surface of the interlayer insulating film 51 by electroless plating (FIG. 7).
  • the metal foil 64 may be used as it is as the seed layer, but since it is desirable that the seed layer S1 is as thin as possible, after removing the metal foil 64, the thinner seed layer S1 is used. It is preferable to form a new film.
  • a resist pattern R1 is formed on the surface of the seed layer S1 (FIG. 8).
  • the resist pattern R1 is a negative pattern of the conductor layer 10.
  • the conductor layer 10 is formed by growing the seed layer S1 by electrolytic plating (FIG. 9).
  • the sacrificial pattern VP1 is formed in the inner diameter region of the coil pattern CP1.
  • the position of the resist pattern R1 is adjusted so that the thin region 51A of the interlayer insulating film 51 completely overlaps and the thick region 51B partially overlaps.
  • the seed layer S1 exposed on the peeled portion of the resist pattern R1 is removed by etching (FIG. 11).
  • the coil pattern CP1 and the sacrificial pattern VP1 are electrically separated by the spiral slit SL.
  • an interlayer insulating film 52 and a metal foil 65 are formed on the surface of the conductor layer 10 so as to fill the slit SL (FIG. 12).
  • the interlayer insulating film 52 and the metal foil 65 can be formed by a laminating method.
  • a resist pattern R2 is formed on the surface of the metal foil 65 (FIG. 13), and the metal foil 65 is etched using the resist pattern R2 as a mask (FIG. 14). As a result, the metal foil 65 at the portion overlapping the sacrificial pattern VP1 is removed.
  • the sacrificial pattern VP1 is exposed by blasting with the metal foil 65 as a mask (FIG. 16).
  • an opening 52a is formed in the interlayer insulating film 52 by laser processing (FIG. 18).
  • the conductor layer 20, the interlayer insulating film 53, the conductor layer 30, the interlayer insulating film 54, and the conductor layer 40 are sequentially formed (FIG. 19).
  • the conductor layers 20, 30 and 40 include sacrificial patterns VP2 to VP4 that overlap with the sacrificial pattern VP1.
  • the interlayer insulating film 55 that covers the conductor layer 40 is formed (FIG. 20).
  • the interlayer insulating film 55 can be formed by applying a resin material containing a magnetic filler.
  • the sacrificial pattern VP4 is exposed by patterning the interlayer insulating film 55 (FIG. 21).
  • the sacrificial patterns VP1 to VP4 are removed (FIG. 22). Since the coil patterns CP1 to CP4 are covered with the interlayer insulating films 51 to 55, they are not etched. As a result, a space S is formed in the inner diameter region of the coil patterns CP1 to CP4.
  • the magnetic elements M1 and M3 that fill this space S are formed (FIG. 23).
  • the support 60 is removed by peeling the interface between the metal foil 62 and the metal foil 63, the support 70 is attached by turning it upside down (FIG. 24), and then the metal foil 63 is removed by etching (FIG. 24). FIG. 25).
  • the film thickness of the interlayer insulating film 51 is reduced as a whole (FIG. 26). The amount of decrease in film thickness is adjusted so that all the thin region 51B is removed and the thick region 51A remains. As a result, the magnetic element M1 embedded in the inner diameter region of the coil portion C is exposed.
  • the magnetic element M2 is formed so as to cover the interlayer insulating film 51 (FIG. 27). Then, when the support 70 is peeled off and separated into individual pieces by dicing, the coil component 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is completed.
  • the interlayer insulating film 55 is formed by applying the resin material containing the magnetic filler, the interlayer insulating films 51 to 55 are all made of a non-magnetic material. In comparison, it is possible to obtain a high inductance value without increasing the overall thickness.
  • the interlayer insulating film 51 is laminated on the surface of the metal foil 63 provided with the protrusion 63a, the shape of the protrusion 63a is transferred to the interlayer insulating film 51. As a result, a thick region 51A and a thin region 51B are formed in the interlayer insulating film 51, so that the thickness of the interlayer insulating film 51 can be further reduced by the ashing treatment shown in FIG. It becomes. As a result, the height of the coil component 1 can be reduced.

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Abstract

【課題】スパイラル状のコイルパターンが積層された構造を有するコイル部品において、全体の厚みを薄くしつつ、高いインダクタンス値を得る。 【解決手段】コイル部品1は、層間絶縁膜51~55とスパイラル状に巻回されたコイルパターンCP1~CP4が軸方向に交互に積層された構造を有するコイル部Cと、コイル部Cを埋め込む磁性素体M1~M3とを備える。軸方向における一端に位置するコイルパターンCP4を軸方向における一端側から覆う層間絶縁膜55は、他の層間絶縁膜51~54よりも透磁率が高い。このように、端部に位置するコイルパターンCP4が透磁率の高い層間絶縁膜55で覆われていることから、全体の厚みを薄くしたまま、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。

Description

コイル部品及びその製造方法
 本発明はコイル部品及びその製造方法に関し、特に、スパイラル状のコイルパターンが積層された構造を有するコイル部品及びその製造方法に関する。
 スパイラル状のコイルパターンが積層された構造を有するコイル部品としては、特許文献1に記載されたコイル部品が知られている。特許文献1に記載されたコイル部品は、球状磁性フィラーを含有する第1磁性樹脂層によってコイルパターンを埋め込むとともに、扁平磁性フィラーを含有する第2磁性樹脂層によってコイルパターンを積層方向に挟み込んだ構造を有している。
 このように、特許文献1に記載されたコイル部品は、コイルパターンが磁性樹脂層に埋め込まれていることから、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
特開2019-140202号公報
 しかしながら、特許文献1においては、第1磁性樹脂層の外側にさらに第2磁性樹脂層を配置していることから、コイル部品の全体の厚みが大きくなるという問題があった。
 したがって、本発明は、スパイラル状のコイルパターンが積層された構造を有するコイル部品及びその製造方法において、全体の厚みを薄くしつつ、高いインダクタンス値を得ることを目的とする。
 本発明によるコイル部品は、複数の層間絶縁膜とスパイラル状に巻回された複数のコイルパターンが軸方向に交互に積層された構造を有するコイル部と、コイル部を埋め込む磁性素体とを備え、複数の層間絶縁膜は、複数のコイルパターンのうち軸方向における一端に位置する第1のコイルパターンを軸方向における一端側から覆う第1の層間絶縁膜と、複数のコイルパターンのうち残りのコイルパターンを覆う第2の層間絶縁膜とを有し、第1の層間絶縁膜は、第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とする。
 本発明によれば、端部に位置する第1のコイルパターンが透磁率の高い第1の層間絶縁膜で覆われていることから、全体の厚みを薄くしたまま、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
 本発明において、磁性素体は第1の層間絶縁膜よりも透磁率が高くても構わない。これによれば、より高いインダクタンス値を得ることが可能となる。しかも、第1の層間絶縁膜の材料として、熱膨張係数が磁性素体に近い材料を用いれば、第1の層間絶縁膜と磁性素体の界面における剥離を防止することも可能となる。
 本発明において、第1の層間絶縁膜は磁性素体と同じ磁性材料からなるものであっても構わない。これによれば、第1の層間絶縁膜と磁性素体の熱膨張係数が一致することから、第1の層間絶縁膜と磁性素体の界面における剥離をより効果的に防止することが可能となる。
 本発明において、第1の層間絶縁膜は樹脂材料に磁性フィラーが添加された磁性樹脂材料からなり、磁性フィラーの最大粒径は、第1のコイルパターンのパターン間隔よりも小さくても構わない。これによれば、第1のコイルパターンのパターン間に磁性フィラーが入り込むことから、より高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
 本発明において、磁性フィラーは、平均粒径が1μm以下の金属磁性体からなるナノフィラーを含んでいても構わない。これによれば、第1のコイルパターンのパターン間に磁性フィラーがより入り込みやすくなる。
 本発明において、第1のコイルパターンの断面は、軸方向における一端側に向かって細くなるテーパー形状を有していても構わない。これによれば、第1のコイルパターンのパターン間に磁性フィラーがより入り込みやすくなる。
 本発明において、コイル部は第1のコイルパターンと同じ導体層に位置する電極パターンを含み、電極パターンは、第1の層間絶縁膜と接し、且つ、磁性素体から露出していても構わない。これによれば、コイル部品の放熱性が向上する。
 本発明において、複数の層間絶縁膜は、複数のコイルパターンのうち軸方向における他端に位置する第2のコイルパターンを軸方向における他端側から覆う第3の層間絶縁膜をさらに有し、第3の層間絶縁膜は、第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高くても構わない。これによれば、端部に位置する第3のコイルパターンが透磁率の高い第3の層間絶縁膜で覆われていることから、全体の厚みを薄くしたまま、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
 本発明によるコイル部品の製造方法は、複数の層間絶縁膜とスパイラル状に巻回された複数のコイルパターンを軸方向に交互に積層することによってコイル部を形成する第1の工程と、コイル部を磁性素体によって埋め込む第2の工程とを備え、複数のコイルパターンは、最後に形成する第1のコイルパターンと残りの第2のコイルパターンを含み、複数の層間絶縁膜は、第1及び第2の層間絶縁膜を含み、第1の工程は、第2のコイルパターンと第2の層間絶縁膜を交互に形成する工程と、第1のコイルパターンを形成した後、第1のコイルパターンを第1の層間絶縁膜で覆う工程とを含み、第1の層間絶縁膜は、第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とする。
 本発明によれば、端部に位置する第1のコイルパターンが透磁率の高い第1の層間絶縁膜で覆われることから、全体の厚みが薄く、且つ、インダクタンス値の高いコイル部品を作製することが可能となる。
 このように、本発明によれば、スパイラル状のコイルパターンが積層された構造を有するコイル部品及びその製造方法において、全体の厚みを薄くしつつ、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態によるコイル部品1の構造を説明するための略断面図である。 図2は、コイル部Cの部分断面図である。 図3は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図4は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図5は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図6は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図7は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図8は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図9は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図10は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図11は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図12は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図13は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図14は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図15は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図16は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図17は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図18は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図19は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図20は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図21は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図22は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図23は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図24は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図25は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図26は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。 図27は、コイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。
 以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
 図1は、本発明の一実施形態によるコイル部品1の構造を説明するための略断面図である。
 本発明の一実施形態によるコイル部品1は、電源回路用のインダクタとして用いることが好適な表面実装型のチップ部品であり、図1に示すように、磁性素体M1~M3と、磁性素体M1~M3に埋め込まれたコイル部Cとを備える。コイル部Cの構成については後述するが、本実施形態においてはスパイラル状のコイルパターンを有する導体層が層間絶縁膜を介して4層積層され、これによって1つのコイル導体が形成される。
 磁性素体M1~M3は、鉄(Fe)やパーマロイ系材料などからなる金属磁性フィラーと樹脂バインダーを含む複合部材であり、コイル部Cに電流を流すことによって生じる磁束の磁路を構成する。樹脂バインダーとしては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。磁性素体M1~M3を構成する材料は、互いに同じであっても構わないし、互いに異なっていても構わない。ここで、磁性素体M1はコイル部Cの内径領域に埋め込まれた部分であり、磁性素体M2はコイル部Cを軸方向における一方側(図1に示す下側)から覆う部分であり、磁性素体M3はコイル部Cを軸方向における他方側(図1に示す上側)から覆う部分である。
 図1に示すように、コイル部Cは、層間絶縁膜51~55と導体層10,20,30,40が交互に積層された構成を有している。導体層10,20,30,40はそれぞれスパイラル状のコイルパターンCP1~CP4を有しており、コイルパターンCP1~CP4の上面又は下面が層間絶縁膜51~55で覆われている。コイルパターンCP1~CP4の側面は、それぞれ層間絶縁膜52~55の一部で覆われている。ここで、コイルパターンCP1~CP4の上面及び下面とは、コイル軸に対して垂直な面を指し、コイルパターンCP1~CP4の側面とは、コイル軸に対して水平又は傾斜した面を指す。
 コイルパターンCP1~CP4は、層間絶縁膜52~54に形成されたスルーホールを介して互いに接続されることにより、1つのコイル導体を構成している。導体層10,20,30,40の材料としては、銅(Cu)を用いることが好ましい。本実施形態においては、層間絶縁膜51~55のうち、層間絶縁膜51~54については非磁性材料が用いられ、最上層に位置する層間絶縁膜55については磁性材料が用いられる。つまり、層間絶縁膜55は、層間絶縁膜51~54よりも透磁率が高い。最下層に位置する層間絶縁膜51についても、層間絶縁膜55と同様の磁性材料を用いても構わない。
 導体層10は、磁性素体M2の上面に層間絶縁膜51を介して形成された1層目の導体層であり、下地であるシード層S1を含んでいる。導体層10には、スパイラル状に複数ターン巻回されたコイルパターンCP1と、2つの電極パターン11,12が設けられている。コイルパターンCP1の下面は層間絶縁膜51で覆われ、コイルパターンCP1の側面及び上面は層間絶縁膜52で覆われている。図1に示すように、所定の断面においては、コイルパターンCP1と電極パターン11が接続されている。これに対し、電極パターン12はコイルパターンCP1とは独立して設けられている。電極パターン11,12は磁性素体M1~M3から露出している。
 導体層20は、導体層10の上面に層間絶縁膜52を介して形成された2層目の導体層であり、下地であるシード層S2を含んでいる。導体層20には、スパイラル状に複数ターン巻回されたコイルパターンCP2と、2つの電極パターン21,22が設けられている。コイルパターンCP2の下面は層間絶縁膜52で覆われ、コイルパターンCP2の側面及び上面は層間絶縁膜53で覆われている。電極パターン21,22は、いずれもコイルパターンCP2とは独立して設けられている。電極パターン21,22は磁性素体M1~M3から露出している。
 導体層30は、導体層20の上面に層間絶縁膜53を介して形成された3層目の導体層であり、下地であるシード層S3を含んでいる。導体層30には、スパイラル状に複数ターン巻回されたコイルパターンCP3と、2つの電極パターン31,32が設けられている。コイルパターンCP3の下面は層間絶縁膜53で覆われ、コイルパターンCP3の側面及び上面は層間絶縁膜54で覆われている。電極パターン31,32は、いずれもコイルパターンCP3とは独立して設けられている。電極パターン31,32は磁性素体M1~M3から露出している。
 導体層40は、導体層30の上面に層間絶縁膜54を介して形成された4層目の導体層であり、下地であるシード層S4を含んでいる。導体層40には、スパイラル状に複数ターン巻回されたコイルパターンCP4と、2つの電極パターン41,42が設けられている。コイルパターンCP4の下面は層間絶縁膜54で覆われ、コイルパターンCP4の側面及び上面は層間絶縁膜55で覆われている。図1に示すように、所定の断面においては、コイルパターンCP4と電極パターン42が接続されている。これに対し、電極パターン41はコイルパターンCP4とは独立して設けられている。電極パターン41,42は磁性素体M1~M3から露出している。
 そして、コイルパターンCP1の内周端とコイルパターンCP2の内周端は、導体層20の一部であり層間絶縁膜52を貫通して設けられたビア導体を介して接続される。また、コイルパターンCP2の外周端とコイルパターンCP3の外周端は、導体層30の一部であり層間絶縁膜53を貫通して設けられたビア導体を介して接続される。さらに、コイルパターンCP3の内周端とコイルパターンCP4の内周端は、導体層40の一部であり層間絶縁膜54を貫通して設けられたビア導体を介して接続される。これにより、コイルパターンCP1~CP4が直列に接続され、複数ターンからなるコイル導体が形成される。また、電極パターン11,21,31,41は一方の外部端子として用いられ、電極パターン12,22,32,42は他方の外部端子として用いられる。
 以上が本実施形態によるコイル部品1の構造である。このように、本実施形態によるコイル部品1は、コイル部Cが磁性素体M1~M3によって埋め込まれていることから、磁性素体M1~M3が磁路となり、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。しかも、最上層のコイルパターンCP4を覆う層間絶縁膜55は、磁性材料によって構成されているため、別の磁性層など追加することなく、インダクタンス値をより高めることが可能となる。特に、層間絶縁膜55が内径領域に突出する突出部55aを有している場合には、この部分が磁気抵抗となってインダクタンス値が低下することがあるが、本実施形態によるコイル部品1では、層間絶縁膜55が磁性材料からなるため、層間絶縁膜55が突出部55aを有している場合であっても、インダクタンス値の低下を抑えることが可能となる。また、最下層に位置する層間絶縁膜51の材料として、層間絶縁膜55と同様の磁性材料を用いれば、突出部51aに起因するインダクタンス値の低下を抑えることが可能となる。
 層間絶縁膜55としては、樹脂材料に磁性フィラーを添加した磁性樹脂材料を用いることができる。これによれば、磁性フィラーの種類、添加量、粒径などによって、磁気特性や絶縁性を調整することができる。層間絶縁膜55の磁気特性を高めるためには、磁性素体M1~M3と同様、鉄(Fe)やパーマロイ系材料などからなる金属磁性フィラーを添加すれば良いが、層間絶縁膜55はコイルパターンCP4と直接接するため、磁性素体M1~M3よりも高い絶縁性が求められる。層間絶縁膜55の絶縁性を高める方法としては、樹脂材料に添加する磁性フィラーの量を磁性素体M1~M3に比べて少なくする、或いは、樹脂材料に添加する磁性フィラーの粒径を磁性素体M1~M3に比べて小さくするなどの方法が挙げられる。この場合、層間絶縁膜55の透磁率は、磁性素体M1~M3の透磁率よりも低くなるものの、非磁性材料を用いた一般的な樹脂材料に比べれば高い透磁率が得られることから、インダクタンス値を高めることが可能となる。また、絶縁性が確保される限り、層間絶縁膜55は磁性素体M1~M3が同じ磁性材料からなるものであっても構わない。
 また、層間絶縁膜55は、磁性素体M1,M3と同種の材料からなるため、熱膨張係数の差を抑えることができる。これにより、層間絶縁膜55と磁性素体M1,M3の界面における剥離を防止することが可能となる。特に、層間絶縁膜55と磁性素体M1,M3が同じ磁性材料からなる場合には、両者の熱膨張係数が完全に一致することから、両者の界面における剥離は非常に生じにくい。
 ここで、層間絶縁膜55に含まれる磁性フィラーの最大粒径は、コイルパターンCP4のパターン間隔よりも小さいことが好ましい。これによれば、コイルパターンCP4のパターン間に磁性フィラーが入り込むことから、より高いインダクタンス値を得ることが可能となる。特に、平均粒径が1μm以下の金属磁性体からなるナノフィラーを添加すれば、コイルパターンCP4のパターン間にナノフィラーが容易に入り込む。
 コイルパターンCP4のパターン間に磁性フィラーが入り込みやすくするためには、部分断面図である図2に示すように、コイルパターンCP4の断面をテーパー形状とすればよい。つまり、層間絶縁膜54と接する底部におけるパターン間隔をW2とし、底部と反対側の上部におけるパターン間隔をW1とした場合、W1>W2であり、且つ、底部から上部に向かって細くなるテーパー形状を持たせればよい。他のコイルパターンCP1~CP3についてもテーパー形状を有していても構わない。つまり、コイルパターンCP1~CP3の底部におけるパターン間隔をW4とし、コイルパターンCP1~CP3の上部におけるパターン間隔をW3とした場合、W3>W4であっても構わない。この場合であっても、コイルパターンCP4のテーパー形状をより大きく、つまり、(W1-W2)>(W3-W4)とすることにより、コイルパターンCP1~CP3の断面積を十分に確保しつつ、コイルパターンCP4のパターン間に磁性フィラーを入り込みやすくすることが可能となる。
 次に、本実施形態によるコイル部品1の製造方法について説明する。
 図3~図27は、本実施形態によるコイル部品1の製造方法を説明するための工程図である。図3~図27に示す工程図は、1個のコイル部品1に対応する断面を示しているが、実際には、集合基板を用いて多数のコイル部品1を同時に作製することによって多数個取りすることができる。
 まず、基材61の表面に銅(Cu)などの金属箔62,63が設けられた支持体60を用意する(図3)。金属箔62と金属箔63の界面には剥離層が設けられている。次に、金属箔63をパターニングすることによって、金属箔63に突起部63aを形成する(図4)。
 次に、突起部63aが設けられた金属箔63の表面に、層間絶縁膜51及び金属箔64を形成する(図5)。層間絶縁膜51及び金属箔64の形成は、ラミネート法によって行うことができる。これにより、突起部63aの形状が層間絶縁膜51に転写され、層間絶縁膜51には膜厚の厚い領域51Aと膜厚の薄い領域51Bが形成される。
 次に、エッチングにより金属箔64を除去した後(図6)、無電解メッキによって層間絶縁膜51の表面にシード層S1を形成する(図7)。シード層S1を形成する代わりに、金属箔64をそのままシード層として用いても構わないが、シード層S1はできる限り薄いことが望ましいため、金属箔64を除去した後、より薄いシード層S1を新たに成膜することが好ましい。
 次に、シード層S1の表面にレジストパターンR1を形成する(図8)。レジストパターンR1は、導体層10のネガパターンである。この状態で、電解メッキによってシード層S1を成長させることにより、導体層10を形成する(図9)。この時、コイルパターンCP1の内径領域には、犠牲パターンVP1が形成される。犠牲パターンVP1は、層間絶縁膜51のうち膜厚の薄い領域51Aが完全に重なり、且つ、膜厚の厚い領域51Bが一部重なるよう、レジストパターンR1の位置が調整される。
 次に、レジストパターンR1を剥離した後(図10)、レジストパターンR1の剥離部分に露出するシード層S1をエッチングにより除去する(図11)。これにより、コイルパターンCP1と犠牲パターンVP1がスパイラル状のスリットSLによって電気的に分離される。次に、スリットSLを埋めるよう、導体層10の表面に層間絶縁膜52及び金属箔65を形成する(図12)。層間絶縁膜52及び金属箔65の形成は、ラミネート法によって行うことができる。次に、金属箔65の表面にレジストパターンR2を形成し(図13)、レジストパターンR2をマスクとして金属箔65をエッチングする(図14)。これにより、犠牲パターンVP1と重なる部分の金属箔65が除去される。
 次に、レジストパターンR2を剥離した後(図15)、金属箔65をマスクとしてブラスト加工することにより、犠牲パターンVP1を露出させる(図16)。次に、金属箔65を除去した後(図17)、レーザー加工によって層間絶縁膜52に開口部52aを形成する(図18)。以上の工程により、導体層10及び層間絶縁膜52の形成が完了する。
 その後、図7~図18に示す工程を繰り返すことにより、導体層20、層間絶縁膜53、導体層30、層間絶縁膜54、導体層40を順次形成する(図19)。導体層20,30,40には、犠牲パターンVP1と重なる犠牲パターンVP2~VP4が含まれている。次に、導体層40を覆う層間絶縁膜55を形成する(図20)。層間絶縁膜55の形成は、磁性フィラーが配合された樹脂材料を塗布することによって行うことができる。次に、層間絶縁膜55をパターニングすることによって犠牲パターンVP4を露出させる(図21)。この状態でウェットエッチングを行うことにより、犠牲パターンVP1~VP4を除去する(図22)。コイルパターンCP1~CP4については、層間絶縁膜51~55で覆われているため、エッチングされることはない。これにより、コイルパターンCP1~CP4の内径領域には、空間Sが形成される。
 次に、この空間Sを埋める磁性素体M1,M3を形成する(図23)。次に、金属箔62と金属箔63の界面を剥離することによって支持体60を除去し、上下反転させて支持体70を貼り付けた後(図24)、エッチングにより金属箔63を除去する(図25)。この状態でアッシング処理を行うことにより、層間絶縁膜51の膜厚を全体的に減少させる(図26)。膜厚の減少量は、膜厚の薄い領域51Bが全て除去され、且つ、膜厚の厚い領域51Aが残存する量に調整する。これにより、コイル部Cの内径領域に埋め込まれた磁性素体M1が露出する。
 次に、層間絶縁膜51を覆うように磁性素体M2を形成する(図27)。そして、支持体70を剥離し、ダイシングによって個片化すれば、図1に示した本実施形態によるコイル部品1が完成する。
 このように、本実施形態においては、磁性フィラーが配合された樹脂材料を塗布することによって層間絶縁膜55を形成していることから、層間絶縁膜51~55が全て非磁性材料からなる場合と比べて、全体の厚みを増加させることなく、高いインダクタンス値を得ることが可能となる。
 また、本実施形態においては、突起部63aが設けられた金属箔63の表面に層間絶縁膜51をラミネートしていることから、突起部63aの形状が層間絶縁膜51に転写される。これにより、層間絶縁膜51に膜厚の厚い領域51Aと膜厚の薄い領域51Bが形成されることから、図26に示すアッシング処理によって、層間絶縁膜51の膜厚をより薄くすることが可能となる。これにより、コイル部品1を低背化することができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
1  コイル部品
10,20,30,40  導体層
11,12,21,22,31,32,41,42  電極パターン
51~55  層間絶縁膜
51A  膜厚の厚い領域
51B  膜厚の薄い領域
51a  突出部
52a  開口部
55a  突出部
60  支持体
61  基材
62~65  金属箔
63a  突起部
70  支持体
C  コイル部
CP1~CP4  コイルパターン
M1~M3  磁性素体
R1,R2  レジストパターン
S  空間
S1~S4  シード層
SL  スリット
VP1~VP4  犠牲パターン

Claims (9)

  1.  複数の層間絶縁膜とスパイラル状に巻回された複数のコイルパターンが軸方向に交互に積層された構造を有するコイル部と、
     前記コイル部を埋め込む磁性素体と、を備え、
     前記複数の層間絶縁膜は、前記複数のコイルパターンのうち前記軸方向における一端に位置する第1のコイルパターンを前記軸方向における前記一端側から覆う第1の層間絶縁膜と、前記複数のコイルパターンのうち残りのコイルパターンを覆う第2の層間絶縁膜とを有し、
     前記第1の層間絶縁膜は、前記第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とするコイル部品。
  2.  前記磁性素体は、前記第1の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とする請求項1に記載のコイル部品。
  3.  前記第1の層間絶縁膜は、前記磁性素体と同じ磁性材料からなることを特徴とする請求項1に記載のコイル部品。
  4.  前記第1の層間絶縁膜は、樹脂材料に磁性フィラーが添加された磁性樹脂材料からなり、
     前記磁性フィラーの最大粒径は、前記第1のコイルパターンのパターン間隔よりも小さい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イル部品。
  5.  前記磁性フィラーは、平均粒径が1μm以下の金属磁性体からなるナノフィラーを含むことを特徴とする請求項4に記載のコイル部品。
  6.  前記第1のコイルパターンの断面は、前記軸方向における前記一端側に向かって細くなるテーパー形状を有していることを特徴とする請求項4又は5に記載のコイル部品。
  7.  前記コイル部は、前記第1のコイルパターンと同じ導体層に位置する電極パターンを含み、
     前記電極パターンは、前記第1の層間絶縁膜と接し、且つ、前記磁性素体から露出していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のコイル部品。
  8.  前記複数の層間絶縁膜は、前記複数のコイルパターンのうち前記軸方向における他端に位置する第2のコイルパターンを前記軸方向における前記他端側から覆う第3の層間絶縁膜をさらに有し、
     前記第3の層間絶縁膜は、前記第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のコイル部品。
  9.  複数の層間絶縁膜とスパイラル状に巻回された複数のコイルパターンを軸方向に交互に積層することによってコイル部を形成する第1の工程と、
     前記コイル部を磁性素体によって埋め込む第2の工程と、を備え、
     前記複数のコイルパターンは、最後に形成する第1のコイルパターンと、残りの第2のコイルパターンを含み、
     前記複数の層間絶縁膜は、第1及び第2の層間絶縁膜を含み、
     前記第1の工程は、前記第2のコイルパターンと前記第2の層間絶縁膜を交互に形成する工程と、前記第1のコイルパターンを形成した後、前記第1のコイルパターンを前記第1の層間絶縁膜で覆う工程とを含み、
     前記第1の層間絶縁膜は、前記第2の層間絶縁膜よりも透磁率が高いことを特徴とするコイル部品の製造方法。
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