CN1661738A - 线圈部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作为共态扼流线圈和变压器的主要部件等用的线圈部件及其制造方法，目的在于提供一种共态滤波特性良好的小型、低高度的线圈部件及其制造方法。共态扼流线圈(1)具有在相向配置的磁性基板(3、5)之间按绝缘膜(7a)、线圈导体(9)、绝缘膜(7b)、线圈导体(11)及绝缘膜(7c)的顺序依次层叠的结构。线圈导体(9)上部形成为凸状，绝缘膜(7b)以仿照线圈导体(9)上部形状的方式形成，线圈导体(11)的底部以仿照绝缘膜(7b)上部形状的方式形成为凹形。

Description

线圈部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及作为共态扼流线圈和变压器的主要部件等用的线圈部件及其制造方法。

背景技术

随着个人计算机和移动电话机等电子设备的小型化，要求安装在电子设备内的内部电路中的线圈和电容器等电子部件小型化和部件厚度的薄型化(低高度化)。

但是，将铜线等卷绕在铁氧体磁心上的绕线型线圈因受构造上的制约，故存在着难以小型化的问题。因此，人们进行了小型化、低高度化的芯片型线圈部件的研究开发。芯片型线圈部件，大家知道的有：在铁氧体等磁性体片表面形成线圈导体图案，并将该磁性片层叠而成的层叠型线圈部件；以及用薄膜形成技术使绝缘膜和金属薄膜的线圈导体交替地形成的薄膜型线圈部件。

关于薄膜型线圈部件，人们知道的有共态扼流线圈。图7是用包含线圈导体59、61的中心轴的平面切断后的共态扼流线圈51的剖视图。图7(a)表示具有线圈截面的上部弯曲成凸状的线圈导体59、61的共态扼流线圈51，图7(b)表示具有线圈截面形状呈矩形的线圈导体59、61的共态扼流线圈51。如图7(a)及图7(b)所示，共态扼流线圈51具有在相向配置的铁氧体基板(磁性基板)53、55之间层叠绝缘膜而形成的绝缘层57。绝缘层57中埋入有隔着绝缘膜相向配置、并形成为螺旋状的线圈导体59、61。用薄膜形成技术依次形成绝缘层57和线圈导体59、61。

在螺旋状线圈导体59、61的内周侧，去除绝缘层57而形成开口部63。在线圈导体59、61的外周侧，去除绝缘层57而形成开口部65。另外，将开口部63、65埋入而形成磁性层67。在磁性层67和绝缘层57上形成有粘结层69，将磁性基板55粘结住。

使线圈导体59、61通电，由此，在包含线圈导体59、61之中心轴的截面上形成磁路M，该磁路通过磁性基板53、开口部63的磁性层67、粘结层69、磁性基板55、粘结层69及开口部65的磁性层67。粘结层69虽然是非磁性的，但由于它是数μm左右的薄膜，故该部分基本不发生泄漏磁力线的现象，可将磁路M大致看作闭磁路。

为了提高共态扼流线圈51的共态滤波特性，要求线圈导体59、61之间进行强磁耦合。为了加强线圈导体59、61的磁耦合，必须增加线圈59、61的圈数、缩短磁路M的磁路长度、以及缩短线圈导体59、61的层间距离并使其均等。为了在限定的区间内增加线圈导体59、61的圈数，要考虑减小线圈导体59、61的导体宽度和相邻导体的间隔，以减小节距。但是，减小导体宽度会增大线圈导体59、61的电阻值。因此，通过提高线圈截面的高度与宽度之比(纵横尺寸比)，即使节距减小也可将线圈导体59、61的线圈截面的面积基本保持一定，可使电阻值不增大。

[专利文献1]特开2003-133135号公报

[专利文献2]特开平11-54326号公报

[专利文献3]特愿2003-307372号公报

[专利文献4]特许第2011372号公报

但是，如图7(a)所示，用镀敷法形成纵横尺寸比为0.5以上的线圈导体59、61时，线圈导体59、61的线圈上面弯曲成凸状、底面成为平坦的形状。因此，线圈导体59、61的层间距离在线圈导体59的线圈上面凸部处最短，从凸部向两侧渐渐变长。由此，线圈导体59、61间的电容(杂散电容)减小，线圈导体59、61的磁耦合度降低，存在着共态滤波特性劣化的问题。

为了抑制线圈上面形状所引起的磁耦合度的降低，有如图7(b)所示的方法，用化学上的机械研磨法(CMP法)等使线圈导体59、61的上面变平坦，将线圈截面设成矩形。但是，在这种情况下，需要有使线圈导体59、61的上面变平坦的工序，制造成本会增加。

像这样，为了提高共态滤波特性而增加线圈导体59、61的圈数，或缩短磁路长度来增强线圈导体59、61间的磁耦合度时，线圈导体59、61间产生的电容减小，不能充分提高磁耦合度。而且，为了增加线圈导体59、61之间的耦合电容而使线圈导体59、61的上面变平坦时，会增加制造工序，存在着制造费用增加，使得共态扼流线圈51的成本升高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共态滤波特性优良的小型、低高度的线圈部件及其制造方法。

上述目的通过下述线圈部件来达到，该线圈部件的特点是具有：上部弯曲而形成的第一线圈导体；以仿照上述第一线圈导体的上部形状的方式形成于上述第一线圈导体上的绝缘膜；形成于上述绝缘膜上，以仿照上述绝缘膜的上部形状的方式而形成底部的第二线圈导体。

上述本发明的线圈部件，其特征在于上述第一线圈导体的线圈截面上部中央是凸形的。

上述本发明的线圈部件，其特征在于，上述第二线圈导体隔着上述绝缘膜形成于上述第一线圈导体的正上方。

上述本发明的线圈部件，其特征在于，上述第一或第二线圈导体的至少一方的线圈截面形成为纵横尺寸比在0.5以上。

上述本发明的线圈部件，其特征在于，上述第一及第二线圈导体间的距离基本一定。

上述本发明的线圈部件，其特征在于，上述绝缘是用收缩性光刻胶材料形成的。

另外，上述目的通过一种线圈部件的制造方法来达到，这种制造方法的特征在于，在磁性基板上形成上部弯曲的第一线圈导体，以仿照上述第一线圈导体的上部形状的方式在上述第一线圈导体上形成绝缘膜，在上述绝缘膜上形成具有仿照上述绝缘膜的上部形状的底部的第二线圈导体。

上述本发明的线圈部件的制造方法，其特征在于，对收缩性的光刻胶材料的光刻胶膜进行加热，使其收缩、硬化而形成上述绝缘膜。

上述本发明的线圈部件的制造方法，其特征在于，上述光刻胶膜形成得比上述第一线圈导体的最上部高出上述第一线圈导体高度的20％～50％。

本发明的线圈部件的制造方法，其特征在于，用框架镀敷法形成上述第一和第二线圈导体。

上述本发明的线圈部件之制造方法，其特征在于，在上述绝缘膜的凸部上形成上述第二线圈导体。

上述本发明的线圈部件之制造方法，其特征在于，上述第一或第二线圈导体的至少一方的线圈截面，按纵横尺寸比为0.5以上的比例形成。

根据本发明，可制造共态滤波特性良好的小型、低高度的线圈部件。

附图说明

图1是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的剖视图，

图2是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的制造工序剖视图，

图3是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的制造工序剖视图，

图4是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的制造工序剖视图，

图5是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的制造工序剖视图，

图6是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的制造工序剖视图，

图7是现有技术的共态扼流线圈51的剖视图。

具体实施方式

用图1～图6对本发明的一实施方式的线圈部件及其制造方法作说明。本实施方式中，作为线圈部件，以抑制平衡传送方式中的成为电磁干扰的原因的共态电流的共态扼流线圈为例进行说明。首先，用图1对共态扼流线圈1作说明。图1所示为用包含线圈导体9、11之中心轴的平面切断后的共态扼流线圈1的截面。

如图1所示，本实施方式的共态扼流线圈1具有按以下顺序层叠而成的结构：用聚酰亚胺树脂在由铁氧体形成的磁性基板3上形成的绝缘膜7a；由导电性材料形成的螺旋状线圈导体(第一线圈导体)9；用收缩性光刻胶材料形成的绝缘膜7b；由导电性材料形成的螺旋状线圈导体(第二线圈导体)11；由聚酰亚胺树脂形成的绝缘膜7C。这样，线圈导体9、11便被埋入由绝缘膜7a～7c构成的绝缘层7中。

线圈导体11隔着绝缘膜7b相向配置在线圈导体9的正上方。线圈导体9的与电流流动方向垂直的面(线圈截面)的形状，形成为线圈截面上部的中央突出的凸状。又，线圈导体9的线圈截面的高度与宽度之比(纵横尺寸比＝高度/宽度)形成为0.5以上。本实施方式中，例示了线圈截面的纵横尺寸比大约为1的线圈导体9。形成于线圈导体9上的绝缘膜7b，通过热收缩而仿照线圈导体9的上部(上面)形状并使其硬化，故绝缘膜7b的上部(上面)总体地看呈螺旋状的凹凸形状。

线圈导体11的纵横尺寸比也形成为0.5以上。本实施方式中例示了线圈截面的纵横尺寸比大约为1的线圈导体11。线圈导体11，形成于仿照线圈导体9的上面形状而形成的绝缘膜7b上面的凹凸形状的凸状部上。因此，线圈导体11的底部(底面)仿照绝缘膜7b的上面形状而形成为凹形。于是，线圈导体11的底面形状是隔着绝缘膜7b仿照线圈9的上面形状而形成的，线圈导体9、11间的距离大致一定。另外，线圈导体9、11间的绝缘膜7b也形成为大致一定的膜厚。

在线圈导体9、11的内周侧上，去除绝缘层7而形成有开口部13。在线圈导体9、11的外周侧上，去除绝缘层7而形成有开口部15。又，为了改善线圈导体9与线圈导体11相互间的磁耦合度的同时增加共态阻抗而使阻抗特性提高，将开口部13、15埋入而形成磁性层17。磁性层17，是用在聚酰亚胺树脂内混了铁氧体磁粉的复合铁氧体形成的。而且，在磁性层17及绝缘膜9c上形成有粘结层19，将铁氧体所形成的磁性基板5粘结起来。

下面，对本实施方式的共态扼流线圈1的动作进行说明。使线圈导体9、11通电，于是如图1所示那样，在包含线圈导体9、11的中心轴的截面上，形成磁路M，该磁路按磁性基板3、开口部13的磁性层17、粘结层19、磁性基板5、粘结层19、开口部15之磁性层17的顺序(或逆顺序)依次通过。虽然粘结层19是非磁性的、但因为是数μm左右厚的薄膜，故这部分几乎不产生漏磁力线的现象，磁路M大体可看作闭磁路。

磁路M的磁路长度，通过减小线圈导体9、11之间的间隔来缩短。由此，提高线圈导体9、11的磁耦合度，使消除规定频率的噪音成分的共态滤波特性提高。又，因具有高纵横尺寸比的线圈截面形状，故线圈导体9、11成为低电阻、也可适用于使共态扼流线圈1流着较大电流的用途。

另外，线圈导体11的截面底部，隔着膜厚大致一定的绝缘膜7b仿照线圈导体9的截面上部的凸形而形成为凹形，故可使线圈导体9、11间的距离大致保持一定，由此，线圈导体9、11间产生的电容可增大，可使线圈导体9、11的磁耦合度提高，并可使共态滤波特性进一步提高。

这样，共态扼流线圈1通过具有高纵横尺寸比的线圈截面的线圈导体9、11缩短了磁路长度，同时使线圈导体11的底面仿照线圈导体9的上面而缩短线圈导体9、11间的距离且使其保持一定，从而可提高磁耦合度。由此，可提高共态扼流线圈1的共态滤波特性，进而可小型化、低高度化。

下面，用图2～图6对本实施方式的共态扼流线圈1的制造方法作说明。图2～图6是用包含线圈导体9、11的中心轴的平面切断后的共态扼流线圈1的制造工序剖视图。与图1所示的共态扼流线圈1的构成要素具有同样作用、功能的构成要素，标注同一标记并省略说明。

首先，如图2(a)所示，在用铁氧体形成的磁性基板3上涂7～8μm厚的聚酰亚胺树脂制作布线图案，形成绝缘膜7a。绝缘膜7a开口而形成开口部13、15。然后，用框架镀敷法形成线圈导体9。框架镀敷法是用模(框架)来形成镀膜的方法，该模是制作布线图案而形成了光刻胶层的模。

如图2(b)所示，用喷镀法或蒸镀法在整个面上形成电极膜9a。可在电极膜9a的下层形成提高与绝缘膜7a的粘附性用的、例如膜厚50nm的铬(Cr)膜和膜厚100nm的钛(Ti)膜2层粘结层。电极膜9a，只要是具有导电性的材料就没问题，如果可能，希望使用和所镀的金属材料同样的材料。

下面，如图2(c)所示，在整个面上涂敷正性光刻胶形成保护层21a，并根据需要对光刻胶层21a进行预烘焙处理。光刻胶层21a也可用负性光刻胶。接着，隔着描绘有线圈导体9的图案的掩膜23来照射曝光光，使得光刻胶层21a曝光。

接着，根据需要进行热处理后，用碱性显像液显像。碱性显像液采用例如规定浓度的四甲基氢氧化铵(TMAH)。然后，从显像工序继续向清洗工序移动。用清洗液对光刻胶层21a中的显像液进行清洗，使光刻胶层21a的显像溶解反应停止，如图3(a)所示，形成描绘成线圈导体9的形状的光刻胶框架21b。例如用纯水作为清洗液。

清洗完毕后，将清洗液甩掉使其干燥。如果需要，也可加热磁性基板3使清洗干燥。然后，将磁性基板3浸渍在镀敷槽中的镀敷液中，以光刻胶框架21b为模来进行镀敷处理，如图3(b)所示，在光刻胶框架21b间形成镀敷膜9b。镀敷膜9b形成上面中央凸起的截面凸状。接着，如图3(c)所示，根据需要在水洗、干燥之后用有机溶剂将光刻胶框架21b从电极膜9a上剥离。然后，如图4(a)所示将镀敷膜9b做成掩膜，通过干蚀刻[离子蚀刻或反应性离子蚀刻(RIE)等]或湿蚀刻方法去除电极膜9a。于是，形成由电极膜9a和镀敷膜9b构成的上面凸状的线圈导体9。另外，通过电极模9a的干蚀刻，在开口部13、15处露出磁性基板3。

用框架镀敷法形成线圈导体9之后，接着，如图4(b)所示，在整个面上涂敷收缩性大的光刻胶材料来制作布线图案，形成光刻胶膜6。光刻胶膜6开口而形成开口部13、15，成为覆盖线圈导体9的绝缘膜7b。光刻胶膜6，通过涂敷而形成比线圈导体9的最上部高出线圈导体9的高度(厚度)的20％～50％的膜厚。下面，如图4(c)所示，将光刻胶膜6加热至190℃使其热收缩而硬化，形成绝缘膜7b。另外，在使光刻胶膜6硬化时，当然也可同时采用UV照射等。绝缘膜7b，在线圈导体9上具有一致的膜厚，且仿照线圈导体9上面的凸形进行硬化，总体来看成为螺旋状的凹凸形状。因此，在平行于线圈截面的面内，绝缘膜7b上部呈波形。

然后，用框架镀敷法在绝缘膜7b上形成线圈导体11。如图5(a)所示，在整个面上形成电极膜11a。接着，在整个面上涂敷正性光刻胶，用描绘有线圈导体11的图案的掩膜(未图示)制作布线图案，形成描绘有线圈导体11的形状的光刻胶框架25。以隔着绝缘膜7b在线圈导体9的正上方形成线圈导体11的方式，光刻胶框架25形成于线圈导体9的接邻导体之间上方的绝缘膜7b的凹部和开口部13、15处。也可用阴模型光刻胶来形成光刻胶框架25。下面，如图5(b)所示，将磁性基板3浸渍在镀敷槽中的镀敷液内，以光刻胶框架25为模来进行镀敷处理，使得在光刻胶框架25间形成镀敷膜11b。镀敷膜11b的底面是仿照绝缘膜7b上面的凸部形成的，故呈凹形。

接着，如图5(c)所示，用有机溶剂从电极膜11a上剥离光刻胶框架25，然后，以镀敷膜11b为掩膜，用干蚀刻或湿蚀刻工艺去除电极膜11a。这样，便形成了由电极膜11a和镀敷膜11b构成的底部呈凹状的线圈导体11。通过电极膜11a的干蚀刻，在开口部13、15处露出磁性基板3。

然后，如图6所示，在整个面上涂敷聚酰亚胺树脂制作布线图案，形成绝缘膜7c，并使其硬化。绝缘膜7c开口而形成开口部13、15。

接着，虽然未图示，但形成磁性层17，该磁性层是将在聚酰亚胺树脂中混入了铁氧体磁粉的复合铁氧体埋入开口部13、15而形成的。然后，在开口部13、15的磁性层17上和绝缘层7c上涂粘结剂形成粘结层19。接着，将磁性基板5粘在粘结层19上。

然后，在磁性基板3、5相向侧面上形成与线圈导体9、11相连接的外部电极(未图示)，该外部电极大致垂直于基板面、且横穿磁性基板3、5之间。这样，便完成了图1所示的共态扼流线圈1。

如以上说明所述，根据本实施方式的共态扼流线圈1的制造方法，形成于线圈导体9、11间的绝缘膜7b使用收缩性大的光刻胶材料，由此可缩短线圈导体9、11间的距离且可保持一定。这样，便可增强线圈导体9、11间的磁耦合，可形成共态滤波特性良好的共态扼流线圈1。而且，即使未把因将线圈截面形状设成高纵横尺寸比所引起的线圈导体9上面的凸状部变平坦，也可以充分加强线圈导体9、11之间的磁耦合。因此，可减少共态扼流线圈1的制造工序，故可降低制造费用而使共态扼流线圈1的成本降低。

本发明不局限于上述实施方式，可进行各种变形。

在上述实施方式中，线圈导体9形成为截面上部中央***的凸形，但，本发明不局限于此。即使截面上部为波形或凹形等，也可仿照线圈导体9上面的形状形成绝缘膜7b，故可使形成于绝缘膜7b上的线圈导体11的底面仿照线圈导体9的上面而形成。因此，线圈导体9、11间的距离可缩短且保持一定，故可取得和上述实施方式同样的效果。

又，上述实施方式中，线圈导体11形成为截面上部中央***的凸形，但本发明不局限于此。线圈导体11上面即使是波形、凹形成平坦形状等，也可取得和上述实施方式同样的效果。

此外，上述实施方式中有埋入开口部13、15中而形成的磁性层17，但，本发明不局限于此。即使是不形成开口部13、15和磁性层17的构造，也可取得和上述实施方式同样的效果。

Claims (12)

1.一种线圈部件，其具有：

上部弯曲而形成的第一线圈导体；

以仿照上述第一线圈导体的上部形状的方式形成于上述第一线圈导体上的绝缘膜；

形成于上述绝缘膜上，以仿照上述绝缘膜的上部形状的方式形成底部的第二线圈导体。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，上述第一线圈导体的线圈截面上部中央是凸形的。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，上述第二线圈导体隔着上述绝缘膜而形成于上述第一线圈导体的正上方。

4.根据权利要求1～3任一项所述的线圈部件，其特征在于，上述第一或第二线圈导体的至少一方的线圈截面的纵横尺寸比形成为0.5以上。

5.根据权利要求1～4任一项所述的线圈部件，其特征在于，上述第一及第二线圈导体间的距离基本一定。

6.根据权利要求1～5任一项所述的线圈部件，其特征在于，上述绝缘膜是用收缩性光刻胶材料形成的。

7.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，在磁性基板上形成上部弯曲的第一线圈导体，

以仿照上述第一线圈导体的上部形状的方式在上述第一线圈导体上形成绝缘膜，

在上述绝缘膜上形成具有仿照上述绝缘膜的上部形状的底部的第二线圈导体。

8.根据权利要求7所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，对收缩性的光刻胶材料的光刻胶膜进行加热，使其收缩、硬化而形成上述绝缘膜。

9.根据权利要求8所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，上述光刻胶膜形成得比上述第一线圈导体的最上部高出上述第一线圈导体高度的20％～50％。

10.根据权利要求7～9任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，用框架镀敷法形成上述第一和第二线圈导体。

11.根据权利要求7～10任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，在上述绝缘膜的凸部上形成上述第二线圈导体。

12.根据权利要求7～11任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，上述第一或第二线圈导体的至少一方的线圈截面按纵横尺寸比为0.5以上的比例形成。

Images