特許 5831498 コイル部品およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5831498

(24)【登録日】2015年11月6日

(45)【発行日】2015年12月9日

(54)【発明の名称】コイル部品およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/00 20060101AFI20151119BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20151119BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/00 B

   H01F17/00 D

   H01F41/04 C

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-108053(P2013-108053)

(22)【出願日】2013年5月22日

(65)【公開番号】特開2014-229739(P2014-229739A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2013年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(74)【代理人】

【識別番号】100130982

【弁理士】

【氏名又は名称】黒瀬 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100127199

【弁理士】

【氏名又は名称】三谷 拓也

(72)【発明者】

【氏名】西川 朋永

(72)【発明者】

【氏名】奥村 武史

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 知一

(72)【発明者】

【氏名】石川 直純

(72)【発明者】

【氏名】松田 沙織

【審査官】 五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９１４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２９０９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １７／００

Ｈ０１Ｆ ４１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つのコイル層を有するコイル部品であって、
前記コイル層は、
開口パターンを有するフレーム層と、
前記フレーム層と同一平面上に形成されたコイルパターンを含む導体層とを備え、
前記開口パターンは、前記コイルパターンのネガパターンを含み、
前記コイルパターンは、前記開口パターンの内部に形成されており、
前記コイルパターンは、
前記開口パターンの少なくとも内側側面を覆うシード層と、
前記シード層の表面に設けられためっき層とを有し、
前記開口パターンの前記内側側面を覆う前記シード層の高さは前記フレーム層の高さの半分以上であり且つ前記フレーム層の高さよりも低いことを特徴とするコイル部品。

【請求項2】

前記シード層は前記めっき層と異なる材料を含む、請求項１に記載のコイル部品。

【請求項3】

前記シード層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｎｉ又はＮｉＣｒからなる接着層と、前記接着層に重ねて設けられた前記めっき層と同一材料からなるめっき下地層とをこの順で形成してなる２層構造を有する、請求項１又は２に記載のコイル部品。

【請求項4】

前記コイルパターンの断面のアスペクト比は１以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項5】

前記フレーム層は樹脂シートからなる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項6】

前記開口パターンの平面形状はスパイラルパターンを含み、
前記コイルパターンはスパイラル導体を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項7】

前記開口パターンの前記内側側面は、前記フレーム層の積層方向の下方から上方に向かって開口幅が狭くなるように傾斜した逆テーパー形状を有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項8】

複数の前記コイル層の積層構造を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル部品。

【請求項9】

フレーム層を形成する工程と、
前記フレーム層と同一平面上にコイルパターンを含む導体層を形成する工程とを備え、
前記フレーム層を形成する工程は、
下地面に樹脂シートを貼り付ける工程と、
前記樹脂シートに前記コイルパターンのネガパターンを含む開口パターンを形成する工程とを含み、
前記導体層を形成する工程は、
前記開口パターンが形成された前記樹脂シートの全面にシード層を形成する工程と、
前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去し、当該シード層を前記開口パターンの少なくとも内側側面に残す工程と、
電解めっきにより前記シード層上にめっき層を形成して前記開口の内部に前記シード層と前記めっき層からなる前記導体層を形成する工程とを含み、
前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去する工程は、イオンの出射方向に対して前記フレーム層の上面を斜めに傾けた状態でイオンミリングすることにより、前記樹脂シートの上面に形成されたシード層と前記開口の内側側面を覆うシード層の上端部とを除去することを特徴とするコイル部品の製造方法。

【請求項10】

前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去する工程においては、当該シード層を前記開口パターンの前記内側側面及び底面に残す、請求項９に記載のコイル部品の製造方法。

【請求項11】

前記コイルパターンの断面のアスペクト比は１以上である、請求項９又は１０に記載のコイル部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイル部品およびその製造方法に関し、特に、平面コイル構造を有するコイル部品およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

表面実装型のコイル部品には小型化および薄型化が可能な平面コイル構造が採用されている（例えば特許文献１参照）。平面コイル構造は、基板上に例えばスパイラル状の平面コイルパターンを形成したものである。近年の製造技術の進歩により、コイルパターンを非常に小型かつ狭ピッチにすることが可能となってきている。しかし、例えばコモンモードフィルタや電源用コイル（パワーインダクタ）にはその直流抵抗が低いことが求められており、コイルパターンの厚さが薄すぎると直流抵抗が増加するため、コイルパターンをできるだけ厚くして直流抵抗を低減することが望まれている。

【0003】

従来、コイルパターンの形成にはいわゆるセミアディティブ法が好ましく採用されている。セミアディティブ法では下地面の全面に薄いシード層を予め形成し、その上にコイルパターンのネガパターンとなるレジストパターンを形成する。次に、シード層の露出面を電解めっきにより成長させて所定の厚さのコイルパターンを形成した後、レジストパターンを除去し、さらにコイルパターン間の余分なシード層をエッチングにより除去し、コイルパターンのみを残す。以上によりコイルパターンが完成する。多層コイル構造の場合、コイルパターンの上に絶縁層を形成した後、上記の工程を繰り返えせばよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１８６９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、セミアディティブ法では液体の感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、これを露光および現像してレジストパターンを形成しているため、レジストパターンを十分に厚く形成することが難しかった。したがって、例えば１００μｍ程度の非常に厚いコイルパターンを形成することが困難であった。

【0006】

また、コイルパターンの底面はスパッタリング等で形成されたシード層からなり、下地面との密着性が高いが、コイルパターンの側面は電解めっきにより成長した部分からなり、当該コイルパターンを形成した後に形成された絶縁樹脂材料と接しているため、コイルパターンの側面と絶縁樹脂材料との密着性が悪いという問題がある。コイルパターンには大電流が流れるので発熱によって熱膨張しやすいが、コイルパターンの側面と絶縁樹脂材料との密着性が悪いとコイルパターンが熱膨張と収縮を繰り返したときに絶縁樹脂材料から剥離しやすく、コイルパターンと絶縁樹脂材料との隙間に水分が侵入してコイルパターンのマイグレーションが生じるおそれがある。このような問題はコイル導体の断面がハイアスペクトであるほど顕著である。

【0007】

また、セミアディティブ法では、コイルパターンの形成時に使用したレジストパターンが除去され、コイルパターン間のスペースには新たな絶縁樹脂材料がスピンコート法により充填される。しかし、コイルパターンをハイアスペクトにするとその上方を覆う絶縁樹脂材料の上面の凹凸が激しくなり、多層コイル構造において上層のコイルパターンの加工精度が大幅に低下するという問題がある。

【0008】

したがって、本発明の目的は、コイルパターンをハイアスペクトにしても熱剥離やマイグレーションを防止することができ、高性能で信頼性の高いコイル部品およびその製造方法を提供することにある。

【0009】

また、本発明の他の目的は、ハイアスペクトなコイルパターンであっても上面の平坦性を確保することができ、コイル層を積み重ねやすいコイル部品およびその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明によるコイル部品は、少なくとも一つのコイル層を有し、前記コイル層は、開口パターンを有するフレーム層と、前記フレーム層と同一平面上に形成されたコイルパターンを含む導体層とを備え、前記開口パターンは、前記コイルパターンのネガパターンを含み、前記コイルパターンは、前記開口パターンの内部に形成されており、前記コイルパターンは、前記開口パターンの少なくとも内側側面を覆うシード層と、前記シード層の表面に設けられためっき層とを有することを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、コイルパターンのシード層がフレーム層の内側側面に接して設けられているので、フレーム層との接着力を高めることができる。したがって、コイルパターンをアイアスペクトにしても熱剥離やマイグレーションを防止することができ、高性能で信頼性の高いコイル部品を提供することができる。

【0012】

本発明において、前記シード層は前記めっき層と異なる材料を含むことが好ましい。この場合、前記シード層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｎｉ又はＮｉＣｒからなる接着層と、前記接着層に重ねて設けられた前記めっき層と同一材料からなるめっき下地層とをこの順で形成してなる２層構造を有することが特に好ましい。このようなシード層を有するコイルパターンによれば、フレーム層との接着性を高めることができ、高性能で信頼性の高いコイル部品を実現することができる。

【0013】

前記コイルパターンの断面のアスペクト比は１以上であることが好ましい。また、前記開口パターンの前記内側側面を覆う前記シード層の高さは前記フレーム層の高さの半分以上であることが好ましい。コイルパターンのアスペクト比が１以上であれば小型で直流抵抗が低いコイルを実現できる反面、コイルパターンの熱剥離やマイグレーションが発生しやすい。しかし、上記構成によればかかる問題を解決することができ、シード層の高さがフレーム層の高さの半分以上であれば本発明におけるコイルパターンの側面とフレーム層との接着性を高める効果を確実に得ることができる。

【0014】

前記フレーム層は樹脂シートからなることが好ましい。コイルパターンをハイアスペクトにすると直流抵抗を低減でき、高性能なコイル部品を実現できるが、コイルパターンの熱剥離やマイグレーションが発生しやすい。さらに、スパイラルパターンの上面の凹凸が激しくなり、その上層にコイルパターンを積層する場合に下地面の平坦性の確保が難しい。しかし、フレーム層に樹脂シートを用いた場合にはかかる問題を容易に解決することができ、多層構造のコイル部品を容易に製造することができる。

【0015】

前記開口パターンの平面形状はスパイラルパターンを含み、前記コイルパターンはスパイラル導体を含むことが好ましい。コイルパターンがハイアスペクトなスパイラル導体である場合、熱剥離やマイグレーションの問題が発生しやすい。さらに、スパイラルパターンの上面の凹凸が激しくなり、その上層にコイルパターンを積層する場合にその下地面の平坦性の確保が難しい。しかし、本発明によればかかる問題を解決することができ、信頼性の高いコイル部品を実現することができる。

【0016】

前記開口パターンの前記内側側面は、前記フレーム層の積層方向の下方から上方に向かって開口幅が狭くなるように傾斜した逆テーパー形状を有することが好ましい。この構成によれば、コイルパターンのシード層がフレーム層の内側側面に接して設けられた構造のコイル部品を例えばイオンミリング法を用いて容易に製造することができる。

【0017】

本発明によるコイル部品は、複数の前記コイル層の積層構造を有することが好ましい。コイルパターンがハイアスペクトである場合、スパイラルパターンの上面の凹凸が激しくなり、その上層にコイルパターンを積層する場合に下地面の平坦性の確保が難しい。しかし、本発明によればかかる問題を解決することができ、信頼性の高いコイル部品を実現することができる。

【0018】

また、本発明によるコイル部品の製造方法は、フレーム層を形成する工程と、前記フレーム層と同一平面上にコイルパターンを含む導体層を形成する工程とを備え、前記フレーム層を形成する工程は、樹脂シートを貼り付ける工程と、前記樹脂シートに前記コイルパターンのネガパターンを含む開口パターンを形成する工程とを含み、前記導体層を形成する工程は、前記開口パターンが形成された前記樹脂シートの全面にシード層を形成する工程と、前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去し、当該シード層を前記開口パターンの少なくとも内側側面に残す工程と、電解めっきにより前記シード層上にめっき層を形成して前記開口の内部に前記シード層と前記めっき層からなる前記導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする。

【0019】

本発明によれば、樹脂シートをコイル間絶縁材料（永久材）として用いるので、ハイアスペクトなコイルパターンを確実に形成することができ、またコイルパターンとフレーム層との密着性を高めることができる。また、樹脂シートを用いることでコイルパターンの上面の平坦性を高めることができ、その上層に積み上げられるコイルパターンの加工精度を高めることができる。したがって、多層構造のコイル部品の信頼性を高めることができる。

【0020】

前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去する工程においては、当該シード層を前記開口パターンの前記内側側面及び底面に残すことが好ましい。これによれば、開口パターンの内部にコイル層を確実に形成することができる。

【0021】

本発明において、前記コイルパターンの断面のアスペクト比は１以上であることが好ましい。また、前記樹脂シートの上面に形成されたシード層を選択的に除去する工程は、イオンの出射方向に対して前記フレーム層の上面を斜めに傾けた状態でイオンミリングすることにより行うことが好ましい。これによれば、ハイアスペクトなコイルパターンを有する多層構造のコイル部品を容易に製造することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、コイルパターンをハイアスペクトにしても熱剥離やマイグレーションを防止することができ、高性能で信頼性の高いコイル部品およびその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、ハイアスペクトなコイルパターンであっても上面の平坦性を確保することができ、コイル層を積み重ねやすいコイル部品およびその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の外観構造を示す略斜視図である。

【図2】図２は、コイル部品１の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。

【図3】図３は、機能層１１の略側面断面図であるである。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の製造方法を模式的に示す略断面図である。

【図5】図５は、コイル部品１の製造工程の一工程である、斜めミリング法を説明するための模式図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品１の製造方法を模式的に示す断面図である。

【図7】図７は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品２の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。

【図8】図８は、本発明の第３の実施の形態によるコイル部品３の層構造を詳細に示す略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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

【0025】

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の外観構造を示す略斜視図である。

【0026】

図１に示すように、本実施形態によるコイル部品１は４端子構造を有するコモンモードフィルタであって、基板１０と、基板１０の上面に設けられた機能層１１と、機能層１１の上面に設けられた第１〜第４バンプ電極１２ａ〜１２ｄと、バンプ電極１２ａ〜１２ｄの形成位置を除いた機能層１１の上面に設けられたカバー層１３とを備えている。

【0027】

図示のように、コイル部品１は略直方体状の表面実装型チップ部品であり、上面１ａ、底面１ｂ、Ｘ方向と平行な２つの側面１ｃ，１ｄ、Ｙ方向と平行な２つの側面１ｅ，１ｆを有している。なお、図１のコイル部品１は実装面が上向きの状態であり、実装時には上下反転し、バンプ電極１２ａ〜１２ｄ側を下向きにして使用される。

【0028】

基板１０は、コイル部品１の機械的強度を確保する役割を果たすものである。基板１０の材料としては例えば焼結フェライト等の磁性セラミック材料を用いてもよく、アルミナや非磁性フェライト等の非磁性セラミック材料を用いてもよい。磁性セラミック材料を用いた場合には基板１０をコイル素子の閉磁路として機能させることができる。特に限定されるものではないが、チップサイズが０．６５×０．５０×０．３０（ｍｍ）であるとき、基板１０の厚さは０．２ｍｍ程度とすることができる。

【0029】

機能層１１は、基板１０とカバー層１３との間に設けられたコイル素子を含む層である。詳細は後述するが、機能層１１は絶縁層と導体層とを交互に積層してなる多層構造を有している。このように、本実施形態によるコイル部品１はいわゆる薄膜タイプであって、磁性コアに導線を巻回した構造を有する巻線タイプとは区別されるものである。

【0030】

第１〜第４のバンプ電極１２ａ〜１２ｄは、コイル素子の外部端子電極である。第１および第２のバンプ電極１２ａ、１２ｂはコイル部品１の上面１ａと一方の側面１ｃに露出面を有するＬ字電極を構成しており、第３および第４のバンプ電極１２ｃ、１２ｄはコイル部品１の上面１ａと反対側の側面１ｄに露出面を有するＬ字電極を構成している。

【0031】

カバー層１３は、コイル部品１の実装面を構成する層であり、基板１０と共に機能層１１を機械的および電気的に保護する。ただし、カバー層１３の機械的強度は基板１０よりも小さいため、強度面では補助的な役割を果たすものである。さらにカバー層１３は、第１〜第４のバンプ電極１２ａ〜１２ｄを機械的に支持する役割を果たす。カバー層１３としては、フェライト粉を含有するエポキシ樹脂（複合フェライト）を用いてもよく、フェライト粉を含有しないエポキシ樹脂を用いてもよい。複合フェライトを用いた場合にはカバー層１３をコイル部品１の閉磁路として機能させることができる。

【0032】

図２は、コイル部品１の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。

【0033】

図２に示すように、機能層１１は、基板１０からカバー層１３に向かって順に積層された絶縁層１５ａ〜１５ｅと、絶縁層１５ａ〜１５ｄ上にそれぞれ形成されたフレーム層１６ａ〜１６ｄと、フレーム層１６ａとともに絶縁層１５ａ上に形成された第１のスパイラル導体１９を含む導体層１７ａと、フレーム層１６ｂとともに絶縁層１５ｂ上に形成された第２のスパイラル導体２０を含む導体層１７ｂと、フレーム層１６ｃとともに絶縁層１５ｃ上に形成された第３のスパイラル導体２１を含む導体層１７ｃと、フレーム層１６ｄとともに絶縁層１５ｄ上に形成された第４のスパイラル導体２２を含む導体層１７ｄとを備えている。

【0034】

絶縁層１５ａ〜１５ｅは、異なる導体層に設けられた導体パターン間を絶縁すると共に、導体パターンが形成される下地面の平坦性を確保する役割を果たす。特に、絶縁層１５ａは、基板１０の表面の凹凸を吸収し、導体パターンの加工精度を高める役割を果たす。絶縁層１５ａ〜１５ｅの材料としては、電気的絶縁性に優れ、加工が容易な感光性樹脂を用いることが好ましく、特に限定されるものではないが、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いることができる。絶縁層の厚さは５〜１０μｍであることが好ましい。

【0035】

フレーム層１６ａ〜１６ｄは、同一平面上に形成される導体パターンと同一形状の開口パターン（ネガパターン）を有する絶縁樹脂層である。フレーム層１６ａ〜１６ｄは、導体パターンの側面を支持する役割を果たすものであり、そのため導体パターン間の隙間を埋めるように設けられている。フレーム層１６ａ〜１６ｄの材料としては、電気的絶縁性に優れ、加工が容易な感光性樹脂シートを用いることが好ましく、特に限定されるものではないが、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いることができる。フレーム層１６ａ〜１６ｄの厚さは例えば１００μｍとすることができる。

【0036】

絶縁層１５ａ上には第１のスパイラル導体１９とともに第１の引き出し導体２３および内部端子電極２９ａ〜２９ｄが設けられており、絶縁層１５ｂ上には第２のスパイラル導体２０とともに第２の引き出し導体２４および内部端子電極２９ａ〜２９ｄが設けられている。絶縁層１５ｃ上には第３のスパイラル導体２１とともに第３の引き出し導体２５および内部端子電極２９ａ〜２９ｄが設けられており、絶縁層１５ｄ上には第４のスパイラル導体２２とともに第４の引き出し導体２６および内部端子電極２９ａ〜２９ｄが設けられている。内部端子電極２９ａ〜２９ｄは、絶縁層１５ｂ〜１５ｅを貫通するように設けられたスルーホール電極である。

【0037】

第１のスパイラル導体１９の外周端は第１の引き出し導体２３を介して第１の内部端子電極２９ａに接続されており、第２のスパイラル導体２０の外周端は第２の引き出し導体２４を介して第３の内部端子電極２９ｃに接続されている。さらに、第１および第２のスパイラル導体１９，２０の内周端どうしは絶縁層１５ｂを貫通する第１のスルーホール導体２７を介して互いに接続されている。そのため、第１および第２のスパイラル導体１９，２０は２つのコイルの直列回路からなる単一のインダクタを構成している。

【0038】

第３のスパイラル導体２１の外周端は第３の引き出し導体２５を介して第２の内部端子電極２９ｂに接続されており、第４のスパイラル導体２２の外周端は第４の引き出し導体２６を介して第４の内部端子電極２９ｄに接続されている。さらに、第３および第４のスパイラル導体２１，２２の内周端どうしは絶縁層１５ｄを貫通する第２のスルーホール導体２８を介して互いに接続されている。そのため、第３および第４のスパイラル導体２１，２２は２つのコイルの直列回路からなる単一のインダクタを構成している。

【0039】

第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２は実質的に同一の平面形状を有しており、しかも平面視で同じ位置に設けられて互いに重なり合っている。第１のスパイラル導体１９はその外周端から内周端に向かって時計回りであり、第２のスパイラル導体２０は逆にその内周端から外周端に向かって時計回りであるので、内部端子電極２９ａから内部端子電極２９ｃに電流を流すとき、第１および第２のスパイラル導体１９、２０にそれぞれ流れる電流により発生する磁束の向きは同じになる。同様に、内部端子電極２９ｂから内部端子電極２９ｄに電流を流すとき、第３および第４のスパイラル導体２１，２２にそれぞれ流れる電流により発生する磁束の向きは互いに同じになり、さらに上記第１および第２のスパイラル導体１９、２０による磁束の向きとも同じになる。したがって、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２間には強い磁気結合が生じている。

【0040】

第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２の外形は円形スパイラルである。円形スパイラル導体は高周波での減衰が少ないため、高周波用インダクタンスとして好ましく用いることができる。なお、スパイラル導体は真円であってもよく、長円であってもよく、楕円であってもよい。また、略矩形であってもかまわない。なお、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２の上下方向の位置関係は特に限定されず、例えば第１および第２のスパイラル導体１９，２０を第３および第４のスパイラル導体２１，２２よりも上層に配置してもかまわない。

【0041】

絶縁層１５ｄ上には第１〜第４のバンプ電極１２ａ〜１２ｄがそれぞれ設けられている。第１〜第４のバンプ電極１２ａ〜１２ｄは内部端子電極２９ａ〜２９ｄにそれぞれ接続されている。なお、本明細書において「バンプ電極」とは、フリップチップボンダーを用いてＣｕ，Ａｕ等の金属ボールを熱圧着することにより形成されるものとは異なり、めっき処理により形成された厚膜めっき電極を意味する。特に限定されるものではないが、バンプ電極の材料としてはＣｕを用いることが好ましい。バンプ電極の厚さは、カバー層１３の厚さと同等かそれ以上であり、０．０８〜０．１ｍｍ程度とすることができる。

【0042】

図３は、図２のＹ_０−Ｙ_０線に沿った機能層１１の側面断面図である。

【0043】

図３に示すように、機能層１１は、第１〜第４のコイル層１４ａ〜１４ｄをこの順で積層してなる多層構造を有しており、第１のコイル層１４ａは絶縁層１５ａ、フレーム層１６ａおよび導体層１７ａからなり、第２のコイル層１４ｂは絶縁層１５ｂ、フレーム層１６ｂおよび導体層１７ｂからなり、第３のコイル層１４ｃは絶縁層１５ｃ、フレーム層１６ｃおよび導体層１７ｃからなり、第４のコイル層１４ｄは絶縁層１５ｄ、フレーム層１６ｄおよび導体層１７ｄからなる。

【0044】

第１〜第４の絶縁層１５ａ〜１５ｄの上面にはフレーム層１６ａ〜１６ｄがそれぞれ設けられており、フレーム層１６ａ〜１６ｄには開口パターン１８ａ〜１８ｄがそれぞれ形成されている。開口パターン１８ａ〜１８ｄは第１〜第４のスパイラル導体１９〜２１等の導体パターンのネガパターンであり、開口パターン１８ａ〜１８ｄの内部に導体層１７ａ〜１７ｄの導体パターンが形成されている。

【0045】

第２のスパイラル導体２０の内周端は、絶縁層１５ｂを貫通するスルーホール導体２７を介して第１のスパイラル導体１９の内周端に接続されており、第４のスパイラル導体２２の内周端は、第４の絶縁層１５ｄを貫通するスルーホール導体２８を介して第３のスパイラル導体２１の内周端に接続されている。導体層１７ｂ〜１７ｄの内部端子電極２９ａ〜２９ｄはその下地面を構成する絶縁層１５ｂ〜１５ｄを貫通して下層の内部端子電極２９ａ〜２９ｄに接続されており、さらにバンプ電極１２ａ〜１２ｄは第５の絶縁層１５ｅを貫通して対応する内部端子電極２９ａ〜２９ｄにそれぞれ接続されている。

【0046】

直流抵抗を低減するため、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２はできるだけ厚いほうがよく、その断面のアスペクト比は１以上であることが好ましい。具体的には、スパイラル導体の厚さを１００μｍとし、幅を２０μｍとすることができる。アスペクト比が高いスパイラル導体を高精度に形成するためには、直立するスパイラル導体の側面がしっかりと支持されている必要があり、本実施形態ではスパイラル導体１９〜２２の側面がフレーム層１６ａ〜１６ｄよって支持されている。

【0047】

スパイラル導体１９〜２２を含む各導体層１７ａ〜１７ｄの導体パターンは、シード層３０とめっき層３１の積層構造を有し、シード層３０は開口パターン１８ａ〜１８ｄの底面のみならず内側側面も覆っている。シード層３０はその下地面に密着する緻密な導体層であるため、下地面との密着性が高く、導体パターンの熱剥離やマイグレーションが生じにくい。

【0048】

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１は、スパイラル導体１９〜２２を含む導体パターンがシード層３０とめっき層３１からなり、シード層３０は開口パターンの底面と内側側面の両方を覆っているので、アスペクト比が高いスパイラル導体１９〜２２を容易に形成することができる。また、導体パターンのマイグレーションや熱剥離の問題がなく、高性能で信頼性の高いコイル部品を実現することができる。

【0049】

次にコイル部品１の製造方法について説明する。

【0050】

図４は、コイル部品１の製造方法を説明するための略断面図である。なお、図４では説明の便宜上、１つのコイル部品だけを示しているが、実際の製造では一枚の大きな集合基板上に複数個のコイル部品を同時に形成する量産工程が採られる。

【0051】

コイル部品１の製造では、まず基板１０を用意し（図４（ａ））、基板１０の上面に機能層１１を形成する（図４（ｂ）〜（ｉ））。機能層１１はいわゆる薄膜工法によって形成される。薄膜工法とは、感光性樹脂を塗布し、これを露光および現像して絶縁層を形成した後、絶縁層の表面に導体パターンを形成する工程を繰り返すことにより、絶縁層および導体層が交互に形成された多層膜を形成する方法である。本実施形態による機能層１１は、第１〜第５の絶縁層１５ａ〜１５ｅと第１〜第４の導体層１７ａ〜１７ｄとをこの順で交互に積層したものである。さらに本実施形態では、第１〜第４の導体層１７ａ〜１７ｄと同一平面上にコイル間絶縁材料（永久材）としての第１〜第４のフレーム層１６ａ〜１６ｄがそれぞれ形成される。

【0052】

機能層１１の形成工程では、まず基板１０の上面の全面に絶縁層１５ａを形成する（図４（ｂ））。絶縁層１５ａは感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、露光することにより形成することができる。

【0053】

次に、絶縁層１５ａの上面にフレーム層１６ａを形成する（図４（ｃ））。フレーム層１６ａは感光性樹脂シートを貼り付けることにより形成することが好ましい。これによれば十分な厚さのフレーム層を形成することができ、またその上面の平坦性を高めることができる。

【0054】

次に、フレーム層１６ａを露光および現像することにより開口パターン１８ａを形成する（図４（ｄ））。この開口パターン１８ａは、絶縁層１５ａ上に形成されるスパイラル導体１９、引き出し導体２３、内部端子電極２９ａ〜２９ｄを含む導体パターンのネガパターンである。

【0055】

次に、パターニングされたフレーム層１６ａの全面にシード層３０を形成する（図４（ｅ））。シード層３０はスパッタリングまたは無電解めっきにより形成することができる。シード層３０はＣｒからなる接着層と、Ｃｕからなるめっき下地層をこの順で成膜してなる２層膜（Ｃｕ／Ｃｒ膜）であることが好ましい。この場合、Ｃｒ膜およびＣｕ膜の厚さはそれぞれ１０ｎｍ（１００Å）および１００ｎｍ（１０００Å）とすることができる。Ｃｒの代わりにＴｉ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ等を用いてもよい。この工程により、シード層３０はフレーム層１６ａの上面Ｓａのみならず開口パターン１８ａの底面Ｓｂや内側側面Ｓｃにも形成される。

【0056】

次に、フレーム層１６ａの上面Ｓａに形成されたシード層３０だけを選択的に除去し、フレーム層１６ａの上面Ｓａを露出させる（図４（ｆ））。この工程は例えばシード層３０が形成されたフレーム層１６ａの上面Ｓａのみを化学的に研磨することにより行ってもよく、あるいは斜めミリング法により行ってもよい。斜めミリング法は図５に示すように、破線の矢印で示すアルゴンイオンの出射方向に対して被研磨面を垂直ではなく斜めに傾けてミリングする方法である。その際、被研磨面の研磨量が面内で均一になるように被研磨面を自転させることが好ましい。斜めミリング法によれば、開口パターン１８ａの内側側面Ｓｃを覆うシード層３０の上端部がわずかに除去されるものの、内側側面Ｓｃの大部分と底面Ｓｂにシード層３０を残すことができる。特にアスペクト比が高い導体パターンにおいてその効果が顕著である。

【0057】

開口パターン１８ａの内側側面Ｓｃを覆うシード層３０の高さは、フレーム層１６ａの高さの半分以上であれば良い。シード層３０の高さがフレーム層１６ａの高さの半分以上であれば、スパイラル導体１９の側面とフレーム層１６ａとの接着性を高める効果を確実に得ることができる。

【0058】

次に、電解銅めっきによりシード層３０上にＣｕからなるめっき層３１を形成し、これにより開口パターン１８ａの内部のシード層３０とめっき層３１からなる導体層１７ａを形成する（図４（ｇ））。導体層１７ａの導体パターンは第１のスパイラル導体１９、第１の引き出し導体２３および第１〜第４の内部端子電極を含むことが好ましい。導体層１７ａの厚さは約１００μｍであることが好ましい。また、第１のスパイラル導体の線幅が例えば１０μｍ程度であり、そのアスペクト比は非常に高いが、第１のスパイラル導体の側面はフレーム層によって支持されているので、アスペクト比が高いスパイラル導体を確実に形成することができる。

【0059】

次に、フレーム層１６ａおよび導体層１７ａからなる下地層の上面に絶縁層１５ｂを形成するとともに、絶縁層１５ｂを貫通するスルーホールを形成する（図４（ｈ））。スルーホールを有する絶縁層１５ｂは、感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、これを露光および現像することにより形成することができる。

【0060】

その後、フレーム層の形成から絶縁層の形成までの一連の工程（図４（ｃ）〜（ｈ））を繰り返すことにより、フレーム層１６ｂ、導体層１７ｂ、絶縁層１５ｃ、フレーム層１６ｃ、導体層１７ｃ、絶縁層１５ｄ、フレーム層１６ｄ、導体層１７ｄおよび絶縁層１５ｅを順に形成する（図４（ｉ））。以上により、機能層１１が完成する。

【0061】

次に、機能層１１の上面にバンプ電極１２ａ〜１２ｄおよびカバー層１３を形成する。バンプ電極１２ａ〜１２ｄはセミアディティブ法により形成することができる。またカバー層１３は樹脂ペーストを充填し、硬化させることにより形成することができる。その後、ダイシング、バレル研磨、バレルめっき等の所定の工程を経てコイル部品１が完成する。

【0062】

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１の製造方法によれば、コイルパターンをめっき成長させる際に用いるフレーム層の材料として樹脂シートを用いるので、ハイアスペクトなコイルパターンを確実に形成することができる。また、導体パターンを電解めっきにより形成した後もフレーム層をコイル間絶縁材料（永久材）としてそのまま使用するので、開口パターンの底面と内側側面の両方にシード層を形成することができ、コイルパターンとフレーム層との密着性を高めることができる。また、樹脂シートを用いることでハイアスペクトなコイルパターンの上面の平坦性を高めることができ、その上層に積み上げられるコイルパターンの加工精度を高めることができる。したがって、多層構造のコイル部品の信頼性を高めることができる。

【0063】

図６は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品１の製造方法を示す略断面図である。

【0064】

図６に示すように、本実施形態によるコイル部品１の製造方法の特徴は、露光時の光の回り込みを利用して開口パターン１８ａ（及び１８ｂ〜１８ｄ）の内側側面が逆テーパー形状となるように形成する点にある。図６（ａ）に示すように、フォトマスク４１を通過した光源４０からの光はわずかに回り込んでフレーム層１６ａ上に照射される。このフレーム層１６ａを現像することにより、図６（ｂ）に示すように、フレーム層１６ａにはその積層方向の下方から上方に向かって開口幅が狭くなるように傾斜した逆テーパー形状の内側側面を有する開口パターン１８ａが形成される。なお、積層方向の下方から上方に向かう方向とは積層方向の順方向であって、フレーム層と垂直な方向のうち基板１０から離れる方向をいう。

【0065】

その後、図６（ｃ）に示すように、開口パターン１８ａが形成されたフレーム層１６ａの全面にシード層３０を形成し、さらに図６（ｄ）で示すように、フレーム層１６ａの上面に形成されたシード層３０を除去する。このとき、フレーム層１６ａの上面を矢印で示すアルゴンイオンの入射方向と垂直に向けてイオンミリングを実施する。開口パターン１８ａの内側側面が下端から上端に向かって開口幅が狭くなるように傾斜した逆テーパー形状を有するので、開口パターン１８ａの内側側面はアルゴンイオンの入射方向に対する影となる。したがって、開口パターン１８ａの内側側面に形成されたシード層３０は除去されず、フレーム層１６ａの上面と開口パターン１８ａの底面に形成されたシード層３０のみが除去される。

【0066】

このように、シード層３０が開口パターン１８ａの底面に形成されず内側側面にのみ形成される場合であっても、開口パターン１８ａの内部に形成された導体パターンは、シード層３０を介して開口パターン１８ａの内側側面と密着しているので、熱剥離等を抑制することができる。以上はコイル層１４ａの説明であるが、コイル層１４ｂ〜１４ｄについても同様である。

【0067】

図７は、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品２の層構造を詳細に示す略分解斜視図である。

【0068】

図７に示すように、本実施形態によるコイル部品２は２端子構造を有する電源用コイルであり、第１および第２のバンプ電極１２ａ，１２ｃを備えるものである。絶縁層１５ａ〜１５ｅ、フレーム層１６ａ〜１６ｄ、導体層１７ａ〜１７ｄの基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２は直列に接続されて単一のインダクタを構成している点が第１の実施形態と異なっている。

【0069】

第１のスパイラル導体１９の外周端は第１の引き出し導体２３を介して第１の内部端子電極２９ａに接続されており、第４のスパイラル導体２２の外周端は第４の引き出し導体２６を介して第２の内部端子電極２９ｃに接続されている。第１および第２のスパイラル導体１９，２０の内周端どうしは絶縁層１５ｂを貫通する第１のスルーホール導体２７を介して互いに接続されている。第３および第４のスパイラル導体２１，２２の内周端どうしは絶縁層１５ｄを貫通する第２のスルーホール導体２８を介して互いに接続されている。さらに、第２および第３のスパイラル導体２０、２１の外周端どうしは絶縁層１５ｃを貫通する第３のスルーホール導体３２を介して互いに接続されている。そのため、第１、第２、第３および第４のスパイラル導体１９，２０，２１，２２は４つのコイルの直列回路からなる単一のインダクタを構成している。第１の内部端子電極２９ａは第１のバンプ電極１２ａに接続されており、第２の内部端子電極２９ｃは第２のバンプ電極１２ｃに絶属されている。

【0070】

第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２は平面視で同じ位置に設けられて互いに重なり合っている。第１のスパイラル導体１９はその外周端から内周端に向かって時計回りであり、第２のスパイラル導体２０は逆にその内周端から外周端に向かって時計回りであり、第３のスパイラル導体２１はその外周端から内周端に向かって時計回りであり、第４のスパイラル導体２２は逆にその内周端から外周端に向かって時計回りである。そのため、内部端子電極２９ａから内部端子電極２９ｃに電流を流すとき、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２にそれぞれ流れる電流により発生する磁束の向きは同じになる。したがって、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２間には強い磁気結合が生じている。

【0071】

本実施形態においても、第１〜第４の絶縁層１５ａ〜１５ｄの上面にはフレーム層１６ａ〜１６ｄが設けられており、フレーム層１６ａ〜１６ｄには開口パターン１８ａ〜１８ｄがそれぞれ形成されている。そしてスパイラル導体１９〜２２を含む各導体層１７ａ〜１７ｄの導体パターンは、シード層３０とめっき層３１の積層構造を有し、シード層３０は開口パターン１８ａ〜１８ｄの底面のみならず内側側面も覆っている（図３参照）。シード層３０はその下地面に密着する緻密な導体層であるため、下地面との密着性が高く、導体パターンの熱剥離やマイグレーションが生じにくい。したがって、アスペクト比が高いスパイラル導体１９〜２２を容易に形成することができる。また、導体パターンのマイグレーションや熱剥離の問題がなく、高性能で信頼性の高いコイル部品を実現することができる。

【0072】

本実施形態によるコイル部品２は、図４〜図６に示した製造方法で製造することができる。すなわち、コイル部品２の製造では、コイルパターンをめっき成長させる際に用いるフレーム層の材料として樹脂シートを用いるので、ハイアスペクトなコイルパターンを確実に形成することができる。また、導体パターンを電解めっきにより形成した後もフレーム層をコイル間絶縁材料（永久材）としてそのまま使用するので、開口パターンの底面と内側側面の両方にシード層を形成することができ、コイルパターンとフレーム層との密着性を高めることができる。また、樹脂シートを用いることでハイアスペクトなコイルパターンの上面の平坦性を高めることができ、その上層に積み上げられるコイルパターンの加工精度を高めることができる。したがって、多層構造のコイル部品の信頼性を高めることができる。

【0073】

図８は、本発明の第３の実施の形態によるコイル部品３の層構造を詳細に示す略断面図である。

【0074】

図８に示すように、本実施形態によるコイル部品３の特徴は、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２の内側の中空部を貫通する磁性コア３３を備えている点にある。磁性コア３３は、フレーム層１６ａ〜１６ｄ並びに絶縁層１５ｂ〜１５ｅを貫通するように設けられている。このような磁性コア３３が設けられている場合には、第１〜第４のスパイラル導体１９〜２２のインダクタンスを高めることができ、より高性能なコイル部品を提供することができる。

【0075】

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。

【0076】

例えば、上記実施形態ではコイルパターンとしてスパイラル導体を例に挙げたが、例えばミアンダパターン等の他のコイルパターンを用いてもよい。また、上記のコイル部品１は４層のコイル層を有する多層コイル構造であるが、コイル層の総数は特に限定されず、５層以上であってもよく３層以下であってもよく、単層コイル構造であってもよい。ただし、本発明は多層コイル構造において有利な効果を発揮することができる。

【0077】

また、上記実施形態では、絶縁層１５ａの上面にフレーム層１６ａを形成しているが、絶縁層１５ａを省略し、フレーム層１６ａおよび導体層１７ａを基板１０の上面にそれらを直接形成することも可能である。

【符号の説明】

【0078】

１ コイル部品
１ａ コイル部品の上面
１ｂ コイル部品の底面
１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ コイル部品の側面
１０ 基板
１１ 機能層
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ バンプ電極
１３ カバー層
１４ａ コイル層
１４ｂ コイル層
１４ｃ コイル層
１４ｄ コイル層
１５ａ 絶縁層
１５ｂ 絶縁層
１５ｃ 絶縁層
１５ｄ 絶縁層
１５ｅ 絶縁層
１６ａ フレーム層
１６ｂ フレーム層
１６ｃ フレーム層
１６ｄ フレーム層
１７ａ 導体層
１７ｂ 導体層
１７ｃ 導体層
１７ｄ 導体層
１８ａ〜１８ｄ 開口パターン
１９ スパイラル導体
２０ スパイラル導体
２１ スパイラル導体
２２ スパイラル導体
２３ 引き出し導体
２４ 引き出し導体
２５ 引き出し導体
２６ 引き出し導体
２７ スルーホール導体
２８ スルーホール導体
２９ａ 内部端子電極
２９ｂ 内部端子電極
２９ｃ 内部端子電極
２９ｄ 内部端子電極
３０ シード層
３１ めっき層
３２ スルーホール導体
３３ 磁性コア
Ｓａ フレーム層の上面
Ｓｂ 開口パターンの底面
Ｓｃ 開口パターンの内側側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】