JP2015185589A - インダクタ、コイル基板及びコイル基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
図1に示すように、コイル基板10は、例えば、平面視矩形状に形成されている。コイル基板10は、複数の個別領域A1が設けられたブロック11と、ブロック11よりも外側に突出して形成された外枠13とを有している。ブロック11は、例えば、平面視略矩形状に形成されている。ブロック11には、複数の個別領域A1がマトリクス状(ここでは、2×6)に設けられている。ここで、個別領域A1は、最終的に破線に沿って切断されて個片化され、各々個別の単位コイル基板(コイル基板)20となる領域である。すなわち、ブロック11は、個々のコイル基板20となる個別領域A1を複数有する領域である。
図2に示すように、各個別領域A1に設けられたコイル基板20は、例えば、平面視略長方形状に形成されている。本例のコイル基板20の平面形状は、長方形の角部が面取りされるように形成され、さらに長方形の短辺から外側(図中上側及び図中下側)に突出する突出部21,22が形成されている。コイル基板20の平面形状は、図2に示した形状に限定されず、任意の形状とすることができる。また、コイル基板20の平面形状は、任意の大きさとすることができる。例えば、コイル基板20の平面形状は、当該コイル基板20を用いて図8(b)に示すインダクタ90を製造した際に、そのインダクタ90の平面形状が1.6mm×0.8mm程度の略矩形状となる程度の大きさとすることができる。コイル基板20の厚さは、例えば、0.5mm程度とすることができる。
絶縁層51は、基板30の下面30Aに積層されている。絶縁層51には、当該絶縁層51を厚さ方向に貫通する貫通孔51Xが形成されている。貫通孔51Xは、基板30の貫通孔30Xと連通するように形成されている。すなわち、貫通孔51Xは、貫通孔30Xと平面視で重複する位置に形成されている。このように連通する貫通孔30X,51X内には、ビア配線V1が形成されている。ビア配線V1は、貫通孔30X,51Xを充填するように形成されている。ビア配線V1は、配線61と電気的に接続されている。なお、ビア配線V1の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。
図4に示すように、基板30の上面30Bには、接着層71が積層されている。接着層71には、当該接着層71を厚さ方向に貫通して、基板30の貫通孔30Xと連通する貫通孔71Xが形成されている。
構造体42には、絶縁層52及び配線62を厚さ方向に貫通して、接着層71の貫通孔71Xと連通する貫通孔42Xが形成されている。連通する貫通孔42X,71X内には、ビア配線V2が充填されている。このビア配線V2は、基板30の貫通孔30X及び絶縁層51の貫通孔51Xに充填されたビア配線V1と電気的に接続されている。そして、2層目の配線62は、ビア配線V1,V2からなる貫通電極を介して、1層目の配線61と直列に接続されている。ここで、ビア配線V1,V2からなる貫通電極は、絶縁層51と、基板30と、接着層71と、配線62と、絶縁層52とを貫通して形成されている。また、構造体42には、絶縁層52を厚さ方向に貫通して、配線62の上面の一部を露出する貫通孔42Yが形成されている。貫通孔42Yには、ビア配線V3が充填されている。配線62は、ビア配線V3と電気的に接続されている。なお、ビア配線V2,V3の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。
図3に示すように、連結部12を構成する基板30の下面30Aには、絶縁層51と、金属層81とが順次積層されている。また、連結部12を構成する基板30の上面30Bには、接着層71、金属層82、絶縁層52、接着層72、金属層83、絶縁層53、接着層73、金属層84、絶縁層54、接着層74、金属層85、絶縁層55、接着層75、金属層86、絶縁層56、接着層76、金属層87、及び絶縁層57が順に積層されている。図4に示すように、金属層81は金属層61D及び接続部61Aと電気的に接続され、金属層82は金属層62Dと電気的に接続され、金属層83は金属層63Dと電気的に接続され、金属層84は金属層64Dと電気的に接続されている。また、金属層85は金属層65Dと電気的に接続され、金属層86は金属層66Dと電気的に接続され、金属層87は金属層67D及び接続部67Aと電気的に接続されている。なお、金属層81〜87の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。
図3に示すように、外枠13は、基板30のみによって構成されている。外枠13は、例えば、基板30の両端領域に形成されている。例えば、外枠13は、個別領域A1及び連結部12を構成する基板30が連結部12よりも外側に延在して形成されている。すなわち、基板30のみが連結部12よりも外側に張り出すように形成されている。そして、外枠13を構成する基板30に、上述したスプロケットホール13Xが形成されている。すなわち、スプロケットホール13Xは、基板30を厚さ方向に貫通するように形成されている。
図8(b)に示すように、インダクタ90は、コイル基板20を封止樹脂91で封止し、電極92,93を形成したチップインダクタである。インダクタ90の平面形状は、例えば、1.6mm×0.8mm程度の略矩形状とすることができる。インダクタ90の厚さは、例えば、1.0mm程度とすることができる。インダクタ90は、例えば、小型の電子機器の電圧変換回路等に用いることができる。
なお、電極92,93は、ダミーパターンである金属層61D〜67Dとも接続されている。但し、金属層61D〜67Dは、配線61〜67及び他の金属層と電気的に接続されておらず、電気的に孤立している。このため、金属層61D〜67D及び電極92,93に起因して配線61〜67等が短絡することはない。
まず、図9に示す工程では、基板100を用意する。基板100は、ブロック11と外枠13とを有する基板30が複数個連設された構造を有している。各ブロック11には、複数の個別領域A1が設けられ、それら複数の個別領域A1を囲むように連結部12が設けられている。また、外枠13は、基板100の短手方向又は各基板30の長手方向(つまり、図中上下方向)の両端領域に設けられている。この外枠13には、基板30を厚さ方向に貫通するスプロケットホール13Xが、基板100の長手方向(つまり、図中左右方向)に沿って略一定間隔で連続的に形成されている。スプロケットホール13Xは、例えば、プレス加工法やレーザ加工法を用いて形成することができる。なお、スプロケットホール13Xは、コイル基板10を製造する過程で基板100が各種製造装置等に装着された際に、モータ等により駆動されるスプロケットのピンと噛み合って、基板100をピッチ送りするための貫通孔(つまり、搬送用の貫通孔)である。
次に、図10(a)及び図10(b)に示す工程では、外枠13を除く領域(つまり、ブロック11)に位置する基板30の下面30Aに、半硬化状態の絶縁層51を積層する。絶縁層51は、例えば、ブロック11に位置する基板30の下面30A全面を被覆するように形成される。例えば、絶縁層51の材料としてフィルム状の絶縁性樹脂を用いる場合には、基板30の下面30Aにフィルム状の絶縁性樹脂をラミネートする。但し、この工程では、フィルム状の絶縁性樹脂の熱硬化は行わず、B−ステージ状態(半硬化状態)にしておく。なお、絶縁層51を真空雰囲気中でラミネートすることにより、絶縁層51中へのボイドの巻き込みを抑制することができる。一方、絶縁層51の材料として液状又はペースト状の絶縁性樹脂を用いる場合には、基板30の下面30Aに液状又はペースト状の絶縁性樹脂を、例えば、印刷法やスピンコート法により塗布する。その後、塗布した液状又はペースト状の絶縁性樹脂をプリベークしてB−ステージ状態にする。
まず、図18(a)に示す工程では、接着層73を準備し、その接着層73を厚さ方向に貫通する貫通孔73Xを形成する。続いて、図13(b)に示した工程と同様に、構造体43の絶縁層53上に、接着層73を介して構造体44及び支持フィルム104を積層する。すなわち、構造体43と構造体44とを接着層73を介して対向配置し、構造体41及び支持フィルム104が外側に配置されるように、構造体44を構造体43上に積層する。このとき、貫通孔44Xと、貫通孔73Xと、貫通孔43Yとが連通する。このため、貫通孔44X,73Xの底部には、貫通孔43Yに充填されたビア配線V5が露出される。次いで、支持フィルム104を構造体44の絶縁層54から剥離する。
まず、図20(a)に示す工程では、接着層74を準備し、その接着層74を厚さ方向に貫通する貫通孔74Xを形成する。続いて、図13(b)に示した工程と同様に、構造体44の絶縁層54上に、接着層74を介して構造体45及び支持フィルム105を積層する。すなわち、構造体44と構造体45とを接着層74を介して対向配置し、構造体41及び支持フィルム105が外側に配置されるように、構造体45を構造体44上に積層する。このとき、貫通孔45Xと、貫通孔74Xと、貫通孔44Yとが連通する。このため、貫通孔45X,74Xの底部には、貫通孔44Yに充填されたビア配線V7が露出される。次いで、支持フィルム105を構造体45の絶縁層55から剥離する。
図21(a)に示す工程では、まず、図12に示した工程と同様に、支持フィルム106の下面106Aに、絶縁層56と配線66とを有する構造体46を積層する。この積層体では、支持フィルム106、絶縁層56及び配線66を厚さ方向に貫通する貫通孔46Xが形成され、支持フィルム106及び絶縁層56を厚さ方向に貫通して配線66の上面を露出する貫通孔46Yが形成されている。また、絶縁層56の下面には、配線66と、金属層66Dと、金属層86とが形成されている。配線66と金属層86とは溝部66Yによって分離されて形成されている。また、配線66には、後工程でコイル基板を成形する際に、コイルを構成する渦巻き形状を形成しやすくするための溝部66Zが形成されている。本工程で形成される配線66(第2金属層)は、例えば、図7に示した配線66(つまり、螺旋状のコイルの一部を構成する形状の配線66)よりも平面形状が大きく形成されている。そして、この配線66は、最終的に成形(型抜き等)されて、コイルの一部となる6層目の配線(1巻の約3/4)となる部位である。なお、構造体46は、構造体42と同一の構造である。図21では図示されていないが、構造体46には、開口部202Yと同様の位置に開口部が形成されている。
次に、図21(b)に示す工程では、図13(b)に示した工程と同様に、構造体45の絶縁層55上に、接着層75を介して構造体46及び支持フィルム106を積層する。すなわち、構造体45と構造体46とを接着層75を介して対向配置し、構造体41及び支持フィルム106が外側に配置されるように、構造体46を構造体45上に積層する。このとき、貫通孔46Xと、貫通孔75Xと、貫通孔45Yとが連通する。このため、貫通孔46X,75Xの底部には、貫通孔45Yに充填されたビア配線V9が露出される。続いて、支持フィルム106を構造体46の絶縁層56から剥離する。次いで、貫通孔46X,75Xを充填するビア配線V10を形成するとともに、貫通孔46Yを充填するビア配線V11を形成する。これにより、配線66と配線65とがビア配線V9,V10を介して直列に接続され、配線66がビア配線V11と電気的に接続される。本工程では、例えば、ビア配線V10,V11は、その上面が絶縁層56の上面と略面一になるように形成される。ビア配線V10,V11は、例えば、金属層81及び配線61を給電層に利用する電解めっき法や金属ペーストの充填等の方法により形成することができる。
次に、図22に示す工程では、支持フィルム107の下面107Aに、絶縁層57と配線67とを有する構造体47を積層する。本工程は、図12に示した工程と同様に行うことができるため、製造方法の説明を割愛し、図22に示した構造体の構造について説明する。
以上の製造工程により、各個別領域A1に、基板30の下面30Aに構造体41が積層され、基板30の上面30Bに複数の構造体42〜47が順に積層された積層体23を製造することができる。
次に、インダクタ90の製造方法について説明する。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)螺旋状のコイルの一部となる配線61〜67と、絶縁層51〜57とを有する構造体41〜47を、基板30の上下両面に積層し、上下に隣接する配線61〜67同士をビア配線V1〜V12を介して直列に接続して、1本の螺旋状のコイルを作製するようにした。これにより、基板30の上下両面に積層する構造体の積層数を調整することで、平面形状を変更することなく任意の巻き数のコイルを作製することができる。このため、従来のサイズ(例えば、平面形状が1.6mm×1.6mm)よりも小さいサイズ(例えば、平面形状が1.6mm×0.8mm)のコイルを容易に作製することができる。
(13)上下に隣接する配線62〜67を電気的に接続する貫通電極(ビア配線V2〜V13)を、上下に隣接する構造体のうち下側の構造体に含まれる絶縁層と、上側の構造体に含まれる配線及び絶縁層とを貫通して形成するようにした。このため、構造体42〜47に含まれる絶縁層52〜57には、当該絶縁層52〜57を厚さ方向に貫通する貫通電極(ビア配線V2〜V13)が2箇所に形成される。例えば、絶縁層52にはビア配線V2,V3が形成され、絶縁層53にはビア配線V4,V5が形成され、絶縁層54にはビア配線V6,V7が形成され、絶縁層55にはビア配線V8,V9が形成され、絶縁層56にはビア配線V10,V11が形成され、絶縁層57にはビア配線V12,V13が形成される。これにより、絶縁層52〜57中においてはビア配線V2〜V13が支持体となって剛性を保つため、インダクタ90全体のねじれ等を抑制することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態の製造方法における開口部201Y〜207Yの形成を省略してもよい。この場合には、例えば、金属箔161等をパターニングする工程(例えば、図11(b)に示した工程)において、絶縁層51の下面全面を被覆する金属箔161に溝部61X,61Yのみを形成する。すなわち、この場合には、溝部61X,61Y以外の金属箔161を残し、溝部61X,61Y以外の絶縁層51の下面を被覆する金属層を形成する。なお、他の層についても同様である。例えば、絶縁層52の下面に、貫通孔42X及び溝部62Y,62Z以外の絶縁層52の下面を被覆する金属層を形成する。
・上記実施形態における金属層61D〜67D(ダミーパターン)の形成を省略してもよい。
11 ブロック
12 連結部
13 外枠
20 コイル基板(単位コイル基板)
20X 貫通孔
23 積層体
23X 貫通孔
25 絶縁膜
30 基板
41 構造体(第1構造体)
42〜47 構造体(第2構造体)
51 絶縁層(第1絶縁層)
52〜57 絶縁層(第2絶縁層)
61 配線(第1配線、第1金属層)
61A 接続部(第1接続部)
61X,61Y 溝部
62〜67 配線(第2配線、第2金属層)
67A 接続部(第2接続部)
71〜76 接着層
90 インダクタ
91 封止樹脂
92,93 電極(一対の電極)
102〜107 支持フィルム(支持体)
A1 個別領域(領域)
Claims (10)
- 基板と、前記基板の下面に積層された第1構造体と、前記基板の上面に積層された複数の第2構造体とを有する積層体と、
前記積層体を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記積層体の表面を被覆する絶縁膜と、を有し、
前記第1構造体は、前記基板の下面に積層された第1絶縁層と、前記第1絶縁層の下面に積層され前記積層体の最下層に形成された第1配線とを有し、
前記各第2構造体は、第2絶縁層と、前記第2絶縁層の下面に積層され、側面の一部が前記第2絶縁層により被覆された第2配線とを有し、
前記絶縁膜は、前記貫通孔の内壁面から露出される、前記第1配線の側面及び前記第2配線の側面の一部を被覆するとともに、前記第1配線の下面を被覆し、
前記第1配線の端部に第1接続部が設けられ、
前記積層体の最上層の前記第2配線の端部に第2接続部が設けられ、
前記第1接続部及び前記第2接続部が前記絶縁膜から露出され、
上下に隣接する前記第1配線と前記第2配線とが直列に接続され、上下に隣接する前記第2配線同士が直列に接続されて螺旋状のコイルが形成され、
前記基板の厚さは、前記第1絶縁層よりも厚く、且つ前記各第2絶縁層よりも厚く設定されていることを特徴とするインダクタ。 - 前記第1接続部及び前記第2接続部を除いて前記積層体及び前記絶縁膜を被覆し、前記貫通孔を充填する封止樹脂と、
前記封止樹脂を被覆するように形成され、前記第1接続部及び前記第2接続部とそれぞれ電気的に接続された一対の電極と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のインダクタ。 - 前記封止樹脂は、磁性体を含有していることを特徴とする請求項2に記載のインダクタ。
- 上下に隣接する前記第2配線同士は貫通電極を介して電気的に接続され、
前記貫通電極は、上下に隣接する前記第2構造体のうち下側の第2構造体に含まれる第2絶縁層と、上側の第2構造体に含まれる第2配線及び第2絶縁層とを貫通して形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のインダクタ。 - 上下に隣接する前記基板と前記第2構造体とは接着層を介して積層され、上下に隣接する前記第2構造体同士は接着層を介して積層されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のインダクタ。
- 基板と、前記基板の下面に積層された第1構造体と、前記基板の上面に積層された複数の第2構造体とを有する積層体と、
前記積層体を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記積層体の表面を被覆する絶縁膜と、を有する単位コイル基板が形成された領域が複数個配列されたブロックを有し、
前記第1構造体は、前記基板の下面に積層された第1絶縁層と、前記第1絶縁層の下面に積層され前記積層体の最下層に形成された第1配線とを有し、
前記各第2構造体は、第2絶縁層と、前記第2絶縁層の下面に積層され、側面の一部が前記第2絶縁層により被覆された第2配線とを有し、
前記絶縁膜は、前記貫通孔の内壁面から露出される、前記第1配線の側面及び前記第2配線の側面の一部を被覆するとともに、前記第1配線の下面を被覆し、
上下に隣接する前記第1配線と前記第2配線とが直列に接続され、上下に隣接する前記第2配線同士が直列に接続されて螺旋状のコイルが形成され、
前記基板の厚さは、前記第1絶縁層よりも厚く、且つ前記各第2絶縁層よりも厚く設定されていることを特徴とするコイル基板。 - 前記絶縁膜の上面及び下面を被覆し、前記貫通孔を充填する封止樹脂を有することを特徴とする請求項6に記載のコイル基板。
- 前記封止樹脂は、磁性体を含有していることを特徴とする請求項7に記載のコイル基板。
- 前記ブロックよりも外側に張り出して形成された外枠を有し、
前記外枠は、前記基板によって構成され、
前記外枠には、搬送又は位置決めのための貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載のコイル基板。 - 基板を準備する工程と、
前記基板の両端領域を除く領域の下面に、第1金属層を有する第1構造体を積層する工程と、
第2金属層と前記第2金属層の一部を被覆する絶縁層とを有する第2構造体を複数個準備する工程と、
上下に隣接する前記第1金属層と前記第2金属層を直列に接続しながら、且つ上下に隣接する第2金属層同士を直列に接続しながら、前記基板の上面に複数の前記第2構造体を順次積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を成形して、前記第1金属層及び前記各第2金属層をコイルの一部を構成する形状の配線に加工するとともに、前記配線同士が直列に接続された螺旋状のコイルを形成する工程と、を有し、
前記第2構造体を複数個準備する工程では、支持体の両端領域を除く領域に前記第2構造体を積層し、
前記積層体を形成する工程は、
前記基板と前記第2構造体とを接着層を介して対向配置し、前記第1構造体と前記支持体とが外側になるように、前記第2構造体を前記接着層を介して前記基板の上面に積層する工程と、
前記支持体を除去する工程と、
前記第1金属層と前記第2金属層とを直列に接続する工程と、を有し、
前記基板の両端領域及び前記支持体の両端領域には、搬送又は位置決めのための貫通孔が形成され
前記基板の厚さは、前記絶縁層よりも厚く設定されていることを特徴とするコイル基板の製造方法。
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