TW201435936A - 用樹脂基板並藉由電鑄造而製造線圈元件的方法 - Google Patents

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Abstract

製作具有高寬比大的導體圖樣的線圈零件。製作線圈元件的方法包括：在樹脂基板的基板表面形成溝部；形成金屬披膜；將線圈元件圖樣的反轉圖樣，也就是抗鍍圖樣，以夾住溝部的方式形成於基板表面，並形成所求厚度T；將抗鍍圖樣做為遮罩，藉由第1電鑄造將線圈元件的中心導體膜形成於包含溝部的基板表面，並使高度t在厚度T以下；除去抗鍍圖樣及露出的金屬披膜；以中心導體膜為基底，藉由第2電鑄造形成表面導體膜，形成中心導體膜與表面導體膜構成的線圈元件；從樹脂基板剝離線圈元件；以逆向電場蝕刻除去剝離的線圈元件的中心導體膜內形成於溝部內的部分。

Description

用樹脂基板並藉由電鑄造而製造線圈元件的方法
本發明係有關於使用樹脂基板，以電鑄造(或稱電鍍)的方式製造線圈元件的方法。
伴隨近年來的智慧型手機或平板電腦等的攜帶裝置的多功能化，小型且能夠處理高額定電流的線圈零件(電感器)的必要性提高許多。而具備線圈圖樣寬度細且厚度大的，也就是高寬比大的導體圖樣的線圈元件的必要性也相當高。
這種線圈零件的製造方法，在專利文獻1中記載了形成既定圖樣的薄膜導體的方法。這個方法是在被覆於絕緣體的電鍍用基底導體膜上設置圖樣化的電鍍用遮罩層，首先，在第1電鍍步驟中設置電鍍膜來填補電鍍用遮罩層的非遮罩部分，接著，除去露出的電鍍用遮罩層的部分，在第2電鍍步驟中被覆於該電鍍膜的表面並增加寬度，用以縮窄導體圖樣的間隔。
而專利文獻2記載了在基板上形成抗電鍍膜圖樣後，以電鑄造法形成線圈狀的電鍍導體，除去抗電鍍膜圖樣後，轉印於片狀磁性體層上，透過設置於片狀磁性體層的貫通孔來連接複數的線圈狀電鍍導體。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：特開平5-075237號公報
專利文獻2：特開平8-138941號公報
專利文獻1記載的方法是關於不從絕緣體上剝離而與絕緣體一體形成線圈零件的方法，而非從絕緣體剝離，再透過轉印來製作線圈零件。因此並沒有考慮到防止伴隨著剝離轉印而導致導體圖樣傾倒或脫落的對策。
專利文獻2記載的方法是僅記載將導體圖樣從基板剝離，再透過轉印來形成線圈狀的電鍍導體，藉由適度地粗糙化基板面來提高抗電鍍圖樣的密合性，而在抗電鍍圖樣的剝離步驟中附帶地提昇導體圖樣的離型防止效果。專利文獻2並未任何積極地防止伴隨著剝離、轉印而導致導體圖樣傾倒或脫落的方法。如此一來，習知的線圈零件的製造方法中，都並未解決伴隨著剝離、轉印而導致導體圖樣傾倒或脫落的問題。
本發明為了解決上述的問題，目的是製作一種線圈產品，能夠防止伴隨從導體圖樣的基板剝離、轉移時而導致導體圖樣傾倒或脫落的情況，並且具有大的高寬比的導體圖樣。
上述課題能夠透過以下的本發明達成。本發明的手段是一種用樹脂基板並藉由電鑄造而製造線圈元件的方法，包括：為了防止該線圈元件的傾倒或脫落，在該樹脂基板 的基板表面形成溝部；形成一層薄片層的金屬披膜，覆蓋形成有該溝部的該樹脂基板；將用以形成該線圈元件的所求的高寬比的線圈元件圖樣的反轉圖樣，也就是抗鍍圖樣，以夾住該溝部的方式形成於該基板表面，並使該抗鍍圖樣形成所求厚度T；將該抗鍍圖樣做為遮罩，藉由第1電鑄造將該線圈元件的中心導體膜形成於包含該溝部的該基板表面，並使該中心導體膜的高度t在厚度T以下；除去該抗鍍圖樣及露出的該金屬披膜；以該中心導體膜為基底，藉由第2電鑄造形成表面導體膜，用以形成該中心導體膜與該表面導體膜構成的該線圈元件；從該樹脂基板剝離該線圈元件；以及藉由逆向電場蝕刻除去剝離下來的該線圈元件的該中心導體膜內形成於該溝部內的部分。
本發明的方法更具有將該樹脂基板剝離下來的該線圈元件移植到零件基板的步驟。
根據本發明，為了防止線圈元件的傾倒或脫落而在樹脂基板的基板表面形成溝部，再藉由形成線圈元件的中心導體膜於包含此溝部的該基板表面，而能夠製作出導體圖案不崩塌且高寬比大的線圈元件。
100‧‧‧樹脂基板
102‧‧‧溝部
104‧‧‧金屬披膜
106‧‧‧抗鍍圖樣
108‧‧‧中心導體膜
108a‧‧‧中心導體膜內形成於溝部的部分
110‧‧‧表面導體膜
112‧‧‧線圈元件
200‧‧‧零件基板
500m,n‧‧‧線圈元件
502‧‧‧肋部
504‧‧‧閘部
506‧‧‧道部
508‧‧‧孔
510‧‧‧插銷
600‧‧‧上部芯
602‧‧‧下部芯
604‧‧‧突起部
606‧‧‧電極拉出部
608‧‧‧切割線
610‧‧‧外部電極
612‧‧‧絕緣物質
700‧‧‧切割器
1000‧‧‧線圈元件集合體
3000‧‧‧線圈零件
第1圖係本發明的線圈元件的製作步驟圖。
第2圖係使用本發明的消耗型金屬模基板製作的線圈元件集合體的平面圖。
第3圖係顯示積層複數線圈元件集合體的狀態圖。
第4圖係用以說明積層複數線圈元件集合體，連接各層的線圈元件來形成線圈的圖。
第5圖係顯示使用上部芯與下部芯將線圈密閉的狀態圖。
第6圖係顯示將絕緣物質填充於線圈內的狀態圖。
第7圖係顯示將積層的線圈元件集合體以線圈單位進行切割的切割步驟。
第8圖係顯示安裝外部電極於電極拉出部，形成線圈元件的步驟。
以下，將按照圖式詳細說明本發明。第1圖係本發明的線圈元件的製作步驟圖。本發明中，使用樹脂基板，在此基板上製造線圈元件。形成於此樹脂基板的線圈元件透過轉印而從樹脂基板剝離，因為線圈元件剝離後的樹脂基板不再使用，所以這種樹脂基板能夠稱為消耗型金屬模。
首先，如第1a圖所示，準備樹脂基板100，為了防止形成於此樹脂基板100上的線圈元件在後面的步驟傾倒或脫落，在基板表面形成溝部102。溝部102的形狀並沒有特別限制，可形成複數個任意形狀的溝部。然而，單純對基板表面進行粗糙加工的話，防止傾倒或脫落的效果小，因此必須形成具有充分高低差的溝部。
接著，準備在後續的步驟的電鑄造(電鍍)處理，形成一層薄片層的金屬披膜104，覆蓋形成溝部102的樹脂基板的表面。此金屬披膜104的形成能夠藉由無電解電鍍銅或鎳等來進行，也可藉由蒸鍍來進行。
接著，將用以形成線圈元件的所求高寬比的線圈元件圖樣的反轉圖樣，也就是抗鍍圖樣106，以夾住溝部102形成於基板表面，使其成為所求厚度T。此時，假設抗鍍圖樣106的側壁相對於基板表面重直，能夠進一步提昇圖樣密度。
接著，將此抗鍍圖樣106做為遮罩，藉由電鑄造來電鍍例如銅(Cu)，在包含溝部102的基板表面形成線圈元件的中心導體膜108，使其高度t在厚度T以下。以這種方式控制高度t是為了防止若中心導體膜108電鍍超過抗鍍圖樣106的厚度T的話，中心導體膜108的上部會突出。接著，如第1b圖所示，除去抗鍍圖樣106，露出的金屬披膜104也如第1c圖所示地除去。
接著，如第1d圖所示，以中心導體膜108為基底，藉由電鑄造的方式在中心導體膜108的表面電鍍上例如一層銅(Cu)來做為表面導體膜110。這個處理也稱為膨脹電鍍，利用這個電鍍能夠將中心導體膜108與表面導體膜110所構成的線圈元件112的圖樣間隔縮窄。然後，如第1e圖所示，線圈元件112藉由轉印移植到零件基板200，或者是如第1f圖所示，單純從樹脂基板上剝離取下。其中在利用轉印來進行移植時，能夠透過接著劑移植到零件基板200，也可以不透過接著劑而移植到綠板(未圖示)上。
取下的線圈元件112的中心導體膜108內的形成於溝部102的部分108a突出溝部的形狀。因此，為了除去這個部分108a，進行反向電場蝕刻。反向電場蝕刻是指使電場方向反向，逆蝕刻電鍍的金屬，將其取下的處理。在此，電場比起其 他部分來說更集中於部分108a，因此蝕刻速度上升，進行選擇性的蝕刻。結果如第1g圖所示，形成沒有突出部且形狀均一的線圈元件112。這樣一來，就能製造出具有任意高寬比且圖樣間隔細的線圈零件。
以上的說明中，說明了製作一個線圈元件的情況，但統一製作具有複數線圈元件的線圈元件集合體時，也能夠使用形成有複數反轉線圈元件圖樣的樹脂基板，以同樣的方式製作。接著，說明使用以這種方式製作的線圈元件集合體來製作線圈零件的方法。如後所述，線圈零件是以積層複數層線圈元件集合體的方式製作而成。因此，為了接合各層的線圈元件，必須預先在線圈元件的周圍形成接合膜。
第2圖係使用本發明製作的線圈元件集合體1000的平面圖。用以製作此線圈元件集合體1000的金屬模基板也形成與此形狀相同的形狀。為了補強複數的線圈元件500m,n(m、n=1、2、...)的導體圖樣，設置肋部502、閘部504、道部506。肋部502的4個角落設置孔508，使用通過這個孔的插銷510，將形成於複數線圈元件集合體1000各層的線圈元件500m,n的導體圖樣位置對齊。
如第3圖所示，將複數片線圈元件集合體1000-1、1000-2、...、1000-N透過插銷510積層，使各線圈元件集合體中對應的線圈元件互相整合。再進行加熱及/或加熱將彼此接合，連接各層的線圈元件來形成線圈。加熱及/或利用加熱使構成結合膜的鍍錫熔融，發揮相當焊料的作用將各層的線圈元件接合。
第4圖係用以說明積層複數線圈元件集合體，連接各層的線圈元件來形成線圈的圖。在第4圖所示的實施例中，顯示出積層6層的線圈元件集合體，連接各層中的線圈元件，製作出1個線圈的情況。複數片的線圈元件集合體中對應的線圈元件的構造可以具有彼此不同的線圈圖樣。
在第4圖所示的例子中，第1層(Layer 1)、第3層(Layer 3)及第6層(Layer 6)各自形成不同的線圈圖樣，第2層(Layer 2)與第4層(Layer 4)形成相同線圈圖樣，第3層(Layer 3)與第5層(Layer 5)形成相同線圈圖樣。第4圖(B)、(C)是顯示出積層6層的線圈集合體，並整合各層中對應的線圈元件，連接各線圈元件後形成1個線圈的狀態。
前述的說明的線圈元件的製作中，以構成線圈元件的中心導體層的高度(H)都相同的圖形來說明，實際上如第4(A)圖所示，在各層的連接部處會使用不同的高度。(A)所示的例子中，一般線圈元件的圖樣的高度(H)是100μm，但在層間的連接部分，高度(H)則變為150μm。像這樣高度(H)不同的線圈圖樣在同一層製作，能夠以下述的方式實現：加深形成於轉印金屬模的蝕刻圖樣在連接部分的深度，再使用領域通孔用的特殊銅電鍍液選擇性地填充變深的部分，使用2次遮罩來進行鍍銅。
如以上所述，連接各層的線圈元件形成線圈後，如第5圖所示，使用磁性體的上部芯600與下部芯602(其中任一者具有貫穿線圈中心部的突起部604)將線圈密閉，但使電極拉出部606露出外部。此時，上部芯600與下部芯602以避開 第2圖所示的圖樣補強用的閘部504的方式安裝。上部芯600與下部芯602在後續的切割步驟中沿著切割線608切割。接著，如第6圖所示，從上部芯600與下部芯602間的間隙(未圖示)填入絕緣物質612，將線圈固定。
接著，如第7圖所示，使用切割器700將積層的線圈元件集合體按線圈單位切斷。(A)顯示線圈元件集合體，(B)顯示1個線圈零件，其中電極拉出部606是做為第1層(Level 1)的一部分形成。最後，如第8圖所示，以浸焊料等的方法在電極拉出部606上安裝外部電極610，然後鍍上一層很薄的錫層以做為之後的錫焊的前置處理，完成線圈零件3000。
100‧‧‧樹脂基板
102‧‧‧溝部
104‧‧‧金屬披膜
106‧‧‧抗鍍圖樣
108‧‧‧中心導體膜
108a‧‧‧中心導體膜內形成於溝部的部分
110‧‧‧表面導體膜
112‧‧‧線圈元件
200‧‧‧零件基板

Claims (2)

  1. 一種用樹脂基板並藉由電鑄造而製造線圈元件的方法，包括：為了防止該線圈元件的傾倒或脫落，在該樹脂基板的基板表面形成溝部；形成一層薄片層的金屬披膜，覆蓋形成有該溝部的該樹脂基板；將用以形成該線圈元件的所求的高寬比的線圈元件圖樣的反轉圖樣，也就是抗鍍圖樣，以夾住該溝部的方式形成於該基板表面，並使該抗鍍圖樣形成所求厚度T；將該抗鍍圖樣做為遮罩，藉由第1電鑄造將該線圈元件的中心導體膜形成於包含該溝部的該基板表面，並使該中心導體膜的高度t在厚度T以下；除去該抗鍍圖樣及露出的該金屬披膜；以該中心導體膜為基底，藉由第2電鑄造形成表面導體膜，用以形成該中心導體膜與該表面導體膜構成的該線圈元件；從該樹脂基板剝離該線圈元件；以及藉由逆向電場蝕刻除去被剝離的該線圈元件的該中心導體膜內形成於該溝部內的部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用樹脂基板並藉由電鑄造而製造線圈元件的方法，更包括：將從該樹脂基板剝離下來的該線圈元件移植到零件基板。
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