特開 2020-92255 コイル電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-92255(P2020-92255A)

(43)【公開日】2020年6月11日

(54)【発明の名称】コイル電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20200515BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20200515BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20200515BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/04 A

   H01F17/00 B

   H01F17/04 F

   H01F41/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-182606(P2019-182606)

(22)【出願日】2019年10月3日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0157290

(32)【優先日】2018年12月7日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】キム、ユ ジョン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジョン ミン

【テーマコード（参考）】

5E062

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E062DD01

5E070AA01

5E070AB01

5E070BB03

5E070CB02

5E070CB06

5E070CB12

5E070CB17

5E070DA13

5E070EA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】支持基板に貫通孔を形成する際に、支持基板などに加わる加工衝撃を低減させることができ、コイルパターンの間隔を減らして小型化する場合でも、十分な性能を確保することができるコイル電子部品を提供する。
【解決手段】コイル電子部品１００は、支持基板１０２と、支持基板上に配置されたコイルパターン１０３と、支持基板１０２及びコイルパターン１０３の少なくとも一部を封止する封止材１０１と、封止材１０１の外部に配置され、コイルパターン１０３と連結された外部電極１０５、１０６と、を含む。コイルパターン１０３の厚さは１．５μｍ以下であるシード層１０３ａ及びシード層上に配置されためっき層１０３ｂを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板と、
前記支持基板に配置されたコイルパターンと、
前記支持基板及びコイルパターンの少なくとも一部を封止する封止材と、
前記封止材の外部に配置され、前記コイルパターンと連結された外部電極と、を含み、
前記コイルパターンは、厚さ１．５μｍ以下であるシード層、及び前記シード層上に配置されためっき層を含む、コイル電子部品。

【請求項2】

前記シード層は０．５μｍ以上の厚さを有する、請求項１に記載のコイル電子部品。

【請求項3】

前記コイルパターンは、複数のターンを形成し、互いに隣接するターンは３５μｍ以下のピッチで離隔される、請求項１または２に記載のコイル電子部品。

【請求項4】

前記支持基板は２０μｍ以上４０μｍ以下の厚さを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のコイル電子部品。

【請求項5】

前記めっき層は、前記シード層上に配置された第１めっき層、及び前記第１めっき層をカバーする第２めっき層を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル電子部品。

【請求項6】

前記第１めっき層は、パターンめっき層であり、前記シード層と同一の幅を有する、請求項５に記載のコイル電子部品。

【請求項7】

前記第２めっき層は、前記第１めっき層の上面及び側面、ならびに前記シード層の側面をカバーする、請求項５または６に記載のコイル電子部品。

【請求項8】

前記第２めっき層は等方めっき層である、請求項７に記載のコイル電子部品。

【請求項9】

前記めっき層は前記第２めっき層の上部に配置された第３めっき層をさらに含む、請求項７または８に記載のコイル電子部品。

【請求項10】

前記第３めっき層は異方めっき層である、請求項９に記載のコイル電子部品。

【請求項11】

前記封止材の厚さは０．６５ｍｍ以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコイル電子部品。

【請求項12】

前記シード層はＣｕ層である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコイル電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイル電子部品に関するものである。

【背景技術】

【0002】

デジタルＴＶ、モバイルフォン、ノートブックなどのような電子機器の小型化及び薄型化に伴い、かかる電子機器に適用されるコイル部品にも小型化及び薄型化が求められている。また、このようなニーズに符合するために、多様な形態の巻線型又は薄膜型のコイル部品に対する研究開発が活発に行われている。

【0003】

コイル電子部品の小型化及び薄型化による主なイシューは、かかる小型化及び薄型化にもかかわらず、従来と同一の特性を実現することである。このような要求を満たすためには、磁性物質が充填されるコアにおける磁性物質の割合を増加させる必要があるが、インダクタ本体の強度、絶縁性に応じた周波数特性の変化などの理由でその割合を増加させるには限界がある。

【0004】

かかるコイル電子部品の場合、最近のセットの複合化、多機能化、スリム化などの変化に伴い、チップの厚さをさらに薄くする試みが続けられている。そこで、当技術分野では、かかるチップのスリム化の中でも高性能及び信頼性を確保することができる方法が要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的のうちの一つは、コイルパターンの間隔を減らして小型化する場合でも、十分な性能を確保することができるコイル電子部品を提供することである。また、支持基板に貫通孔を形成する際に、支持基板などに加わる加工衝撃を低減させることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するための方法として、本発明は、一実施形態を通じてコイル電子部品の新規の構造を提案する。具体的には、支持基板と、上記支持基板上に配置されたコイルパターンと、上記支持基板及びコイルパターンの少なくとも一部を封止する封止材と、上記封止材の外部に配置され、上記コイルパターンと連結された外部電極と、を含み、上記コイルパターンの厚さが１．５μｍ以下であるシード層、及び上記シード層上に配置されためっき層を含む。

【0007】

一実施形態において、シード層は、０．５μｍ以上の厚さを有することができる。

【0008】

一実施形態において、コイルパターンは複数のターンを形成し、互いに隣接するターンは３５μｍ以下のピッチで離隔されることができる。

【0009】

一実施形態において、上記支持基板は、２０μｍ以上４０μｍ以下の厚さを有することができる。

【0010】

一実施形態において、上記めっき層は、上記シード層上に配置された第１めっき層、及び上記第１めっき層をカバーする第２めっき層を含むことができる。

【0011】

一実施形態において、上記第１めっき層は、パターンめっき層であり、上記シード層と同一の幅を有することができる。

【0012】

一実施形態において、上記第２めっき層は、上記第１めっき層の上面及び側面、ならびに上記シード層の側面をカバーすることができる。

【0013】

一実施形態において、上記第２めっき層は、等方めっき層であってもよい。

【0014】

一実施形態において、上記めっき層は、上記第２めっき層の上部に配置された第３めっき層をさらに含むことができる。

【0015】

一実施形態において、上記第３めっき層は異方めっき層であってもよい。

【0016】

一実施形態において、上記封止材の厚さは０．６５ｍｍ以下であってもよい。

【0017】

一実施形態において、シード層はＣｕ層であってもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一実施形態によるコイル電子部品の場合、薄いシードパターンを用いてコイルパターンを実現することにより、コイルパターンの間隔を減らすことができる。これにより、小型化した場合でも、高い性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態によるコイル電子部品を概略的に示す透過斜視図である。

【図2】図１のＩ−Ｉ'線に沿った断面図である。

【図3】図１のＩＩ−ＩＩ''線に沿った断面図である。

【図4】図１のコイル電子部品におけるコイルパターンを形成する方法の一例を示す図である。

【図5】図１のコイル電子部品におけるコイルパターンを形成する方法の一例を示す図である。

【図6】変形された実施形態によるコイル電子部品を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。

【0021】

図１は本発明の一実施形態によるコイル電子部品を概略的に示す透過斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、図３は図１のＩＩ−ＩＩ''線に沿った断面図である。

【0022】

上記図面を参照すると、本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００は、封止材１０１と、支持基板１０２と、コイルパターン１０３と、外部電極１０５、１０６と、を含み、コイルパターン１０３は、シード層１０３ａ、及びその上に配置されためっき層１０３ｂを含む。ここで、シード層１０３ａの厚さｔ１は１．５μｍ以下に薄く形成される。これにより、シード層１０３ａをシードにして、コイルパターン１０３の形状に合わせてエッチングするめっき層１０３ｂが過エッチングしない。これについての詳細は後述する。

【0023】

封止材１０１は、支持基板１０２及びコイルパターン１０３の少なくとも一部を封止し、コイル電子部品１００の外観を形成することができる。本実施形態の場合、封止材１０１の長さ（図１のＸ方向の長さ）は、厚さ（図１のＺ方向の長さ）よりも大きくてよく、さらに、封止材１０１の長さに対する厚さの比は約０．６以下であることができる。このように、厚さが低減した形のコイル電子部品１００は、いわゆる、低勾配（Ｌｏｗ Ｐｒｏｆｉｌｅ）部品に該当する。この場合、封止材１０１の厚さＴは０．６５ｍｍ以下であることができる。かかる低勾配形態のコイル電子部品１００の場合、コイルパターン１０３のサイズを増加させるには限界があり、電気的及び磁気的特性を向上させることは困難となり得る。本実施形態では、シード層１０３ａの厚さを薄くする方法などを活用し、コイルパターン１０３の間隔を減らすことで、コイル電子部品１００が小型化してもインダクタンスなどの特性が十分に確保されるようにした。

【0024】

封止材１０１においてコイルパターン１０３をカバーする領域をカバー部としたとき、カバー部の厚さはコイルパターン１０３の厚さよりも小さくてよい。さらに、コイルパターン１０３の厚さは、カバー部の厚さの２倍以上であってもよい。このように、支持基板１０２をカバー部と比較してコイルパターン１０３の厚さを増加させることで、コイル電子部品１００の直流抵抗特性及びＬｓ特性を向上させることができる。

【0025】

一方、封止材１０１は、引き出しパターンＬの一部の領域が外部に露出するように形成することができる。封止材１０１は、磁性粒子を含むことができ、かかる磁性粒子の間には絶縁性樹脂が介在することができる。また、上記磁性粒子の表面は絶縁膜によりコーティングされることができる。封止材１０１に含まれ得る磁性粒子は、フェライトや金属などがあり、金属の場合には、例えば、Ｆｅ系合金などからなることができる。具体的には、磁性粒子は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ組成のナノ結晶粒界合金やＦｅ−Ｎｉ系合金などで形成することができる。例えば、Ｆｅ系合金粒子の粒径は０．１μｍ以上２０μｍ以下であってもよく、エポキシ樹脂またはポリイミドなどの高分子上に分散された形で含まれることができる。このように、Ｆｅ系合金で磁性粒子を実現する場合、透磁率などの磁気的特性には優れるが、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）には弱くなる可能性があるため、コイルパターン１０３と磁性粒子の間には、追加の絶縁構造が介在することができる。また、図示された形のように、封止材１０１は、コイルパターン１０３において隣接するパターン間の領域を満たすことができる。

【0026】

支持基板１０２は、コイルパターン１０３を支持し、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）基板、フェライト基板、または金属系軟磁性基板などで形成することができる。図示された形のように、支持基板１０２の中央部は貫通されて貫通孔が形成され、かかる貫通孔には、封止材１０１が充填されて磁気コア部Ｃを形成することができる。本実施形態の場合、支持基板１０２の厚さｔ２は２０μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。これは、従来のコイル電子部品で用いられたものよりも薄い。支持基板１０２の厚さｔ２を従来に比べて低減させることにより、コイルパターン１０３の厚さを増加させ、封止材１０１においてコイルパターン１０３の間の領域に満たされる量を増加させることができる。したがって、同一の厚さの部品を基準に、コイルパターン１０３の厚さが増加する分だけ直流抵抗（Ｒｄｃ）特性が向上するとともに、封止材１０１に含まれる磁性粒子の量が増え、Ｌｓ特性も向上することができる。

【0027】

コイルパターン１０３は、支持基板１０２において互いに対向する第１面（図２を基準に上面）及び第２面（図２を基準に下面）のうち少なくとも一つに配置される。本実施形態のように、支持基板１０２の第１面及び第２面の両方にコイルパターン１０３が配置されてもよく、これとは異なり、支持基板１０２の一つの面のみに配置されてもよい。コイルパターン１０３は、パッド領域Ｐを含むことができ、支持基板１０２の第１面及び第２面に形成された各コイルパターン１０３は、支持基板１０２を貫通するビアＶを介して互いに連結されることができる。支持基板１０２を貫通するビアＶは、レーザー加工などで貫通孔を形成し、これを導電性物質で充填して形成することができる。但し、レーザー加工時の支持基板１０２に加工衝撃が加わることがある。上述のように、支持基板１０２が２０〜４０μｍの薄い厚さを有する場合、レーザー加工エネルギーが低減することができ、支持基板１０２に加わる可能性のある加工衝撃が減少することができる。また、支持基板１０２に形成されるビアＶのサイズが減少し、コイル電子部品１００の小型化に有利となり得る。さらに、かかるレーザー加工は、シード層１０３ａが形成された状態で行われることができ、本実施形態のように、１．５μｍ以下の薄いシード層１０３ａを用いる場合には、レーザー加工による衝撃はさらに低減することができる。

【0028】

上述のように、コイルパターン１０３は、厚さｔ１が１．５μｍ以下のシード層１０３ａ、及びその上のめっき層１０３ｂを含む。この場合、シード層１０３ａは、０．５μｍ以上の厚さを有することができる。シード層１０３ａは、Ｃｕ薄膜などの形であるＣｕ層であってもよい。但し、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉなどの他の金属成分を含んでもよく、Ｃｕを含まなくてもよい。シード層１０３ａを従来よりも薄い厚さを有するように形成することにより、コイルパターン１０３においてターン間の間隔を減らすことができる。これにより、コイルパターン１０３のターン数や磁気コア部Ｃのサイズなどが増加することができる。そして、コイルパターン１０３のターン数や磁気コア部Ｃのサイズなどの増加は、コイル電子部品１００のインダクタンス特性などの向上をもたらすことができる。具体的には、図２を参照すると、コイルパターン１０３は、複数のターンを形成し、互いに隣接するターンは３５μｍ以下のピッチｄの分だけ離隔することができる。

【0029】

図４及び図５を参照して、薄いシード層１０３ａによりファインピッチ（ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈ）が実現されることについて説明する。図４は支持基板１０２にシード層１０３ａ'とめっき層１０３ｂ'が順に形成された状態を示す図である。めっき層１０３ｂ'はシード層１０３ａ'をシードにして形成されたパターンめっき層であることができ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉなどの成分を含むことができる。図４のシード層１０３ａ'は、支持基板１０２の表面全体に形成されるため、これをコイルパターン１０３の形状に合わせてエッチングする必要がある。シード層１０３ａ'をエッチングする場合、めっき層１０３ｂ'がともにエッチングされる。図５はエッチング工程が完了した状態を示す図であって、点線はエッチング前のシード層１０３ａ'及びめっき層１０３ｂ'の外側線に該当する。かかるエッチング工程により、シード層１０３ａ及びめっき層１０３ｂは同一の幅を有することができる。

【0030】

シード層１０３ａ'が厚く形成される場合、めっき層１０３ｂ'が過エッチングする。その結果、コイルパターン１０３の厚さが薄くなってターン間の間隔は離れるようになる。本発明者の実験結果によると、シード層１０３ａの厚さｔ１を１．５μｍ以下に形成する場合に最小限に抑えることができた。但し、シード層１０３ａの厚さｔ１が薄すぎる場合には、エッチング工程などにより支持基板１０２にリセスが生じる可能性があり、コイルパターン１０３の形成自体が困難になるおそれがある。下記表１は、シード層１０３ａの厚さに応じてファインピッチの実現可否、基板リセスの有無、コイルの実現可否を実験した結果である。ここで、ファインピッチの実現有無とは、コイルパターン１０３において互いに隣接するターンが３５μｍ以下の場合を意味する。

【0031】

【表1】

【0032】

上記実験結果から分かるように、シード層の厚さが１．５μｍを超えると、コイルパターンの間隔が広くなってファインピッチを実現することができなかった。これは、上述のように、シード層をエッチングする過程でコイルパターンが過エッチングするためである。また、シード層の厚さが０．５μｍ未満の場合には、基板にリセスが生じるという問題を発見した。かかる結果から、シード層の厚さは、０．５μｍ以上１．５μｍであることが好ましいことが確認できた。

【0033】

再び図１〜図３を参照して、コイル電子部品１００の残りの構成を説明すると、外部電極１０５、１０６は、封止材１０１の外部に配置され、引き出しパターンＬと連結される。外部電極１０５、１０６は、電気導電性に優れた金属を含むペーストを用いて形成することができ、上記ペーストは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、または銀（Ａｇ）などの単独またはこれらの合金などを含む導電性ペーストであることができる。また、外部電極１０５、１０６上にめっき層をさらに形成することができる。この場合、上記めっき層は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及びスズ（Ｓｎ）からなる群より選択されたいずれか一つ以上を含むことができ、例えば、ニッケル（Ｎｉ）層とスズ（Ｓｎ）層が順に形成されたものであってもよい。

【0034】

引き出しパターンＬは、コイルパターン１０３の最外側に配置され、外部電極１０５、１０６との連結経路を提供し、コイルパターン１０３と一体構造で形成されることができる。この場合、図示された形のように、外部電極１０５、１０６との連結のために、引き出しパターンＬはコイルパターン１０３よりも幅が広い形で実現されることができる。ここで、幅とは、図１を基準にＸ方向の幅に該当する。

【0035】

図６を参照して、変形された例によるコイル電子部品を説明する。図６では、支持基板１０２及びコイルパターン１０３のみを示し、残りの構成要素は上述した実施形態と同一であってもよい。本変形例の場合、コイルパターン１０３は、シード層１０３ａ、及び複数のめっき層１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを含む。複数のめっき層１０３ａ、１０３ｃ、１０３ｄはそれぞれ、第１めっき層１０３ｂ、第２めっき層１０３ｂ、第３めっき層１０３ｄと称する。第１めっき層１０３ｂは、上述のように、シード層１０３ａをシードにして形成されたパターンめっき層であることができ、シード層１０３ａと同一の幅を有することができる。

【0036】

第２めっき層１０３ｃは、第１めっき層１０３ｂの上面及び側面、ならびにシード層１０３ａの側面をカバーすることができる。この場合、第２めっき層１０３ｃは等方めっき層であることができる。第３めっき層１０３ｄは、第２めっき層１０３ｃの上部に配置されることができ、幅方向よりも厚さ方向に成長した異方めっき層であることができる。但し、図６では、第３めっき層１０３ｄが第２めっき層１０３ｃの上面のみをカバーする形を示しているが、第３めっき層１０３ｄは、第２めっき層１０３ｃの側面をカバーすることもできる。本変形例のように、コイルパターン１０３を多層構造に形成することができる。この場合、コイルパターン１０３の縦横比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ）が向上し、コイルパターン１０３の直流抵抗（Ｒｄｃ）特性などを向上させることができる。

【0037】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

【符号の説明】

【0038】

１００ コイル電子部品
１０１ 封止材
１０２ 支持基板
１０３ コイルパターン
１０３ａ シード層
１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ めっき層
１０５、１０６ 外部電極
Ｌ 引き出しパターン
Ｐ パッド
Ｖ ビア
Ｃ 磁気コア部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】