CN109524212B - 电感器部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能够提高线圈特性的电感器部件。电感器部件的制造方法具有：准备包括由石英构成的填充材料、玻璃材料以及树脂材料的感光性的绝缘膏和导电膏的工序；涂覆绝缘膏来形成第一绝缘层的工序；在利用掩模对第一绝缘层的第一部分进行了遮光的状态下曝光第一绝缘层的工序；除去第一绝缘层的第一部分来在与第一部分对应的位置形成槽的工序；在槽内涂覆导电膏来在槽内形成线圈导体层的工序；以及在第一绝缘层上以及线圈导体层上涂覆绝缘膏来形成第二绝缘层的工序。
Description
技术领域
本发明涉及电感器部件及其制造方法。
背景技术
以往，作为电感器部件，存在日本特开2014-207280号公报(专利文献1)所记载的电感器部件。电感器部件具有包括玻璃材料的基体和设置于基体内的线圈。基体包括多个绝缘层。线圈包括在绝缘层上平面卷绕的线圈导体层。
专利文献1：日本特开2014-207280号公报
然而，在上述现有的电感器部件中，由于线圈导体层的纵横比很小，所以无法增大线圈导体层的截面积，无法增多流过线圈的电流。鉴于此，为了增大纵横比而使两层的线圈导体层面接触。
但是，由于使两层的线圈导体层面接触，所以在面接触的两层线圈导体层的侧面形成有多个突起，由于该多个突起导致了线圈特性降低。
这里，本申请的发明人着眼于在现有的电感器部件的制造方法中，由于通过光刻法在绝缘层形成槽，并在该槽内形成线圈导体层，所以通过将槽形成得很深来增大线圈导体层的纵横比。
然而，本申请的发明人发现了在现有的制造方法中存在以下问题。即，绝缘层除了包括玻璃材料之外，为了确保强度还包括由氧化铝构成的填充材料。由于填充材料的氧化铝的折射率很高，所以在对负型的感光性的绝缘层进行曝光来形成槽时，曝光所使用的光在绝缘层内散射，无法将光照射至绝缘层内的更深的部分。因此，槽很浅，难以形成纵横比很大的线圈导体层。
发明内容
鉴于此，本发明的课题在于，提供能够提高线圈特性的电感器部件及其制造方法。
为了解决上述课题，本发明的电感器部件的制造方法具备：
准备包括由石英构成的填充材料、玻璃材料以及树脂材料的感光性的绝缘膏和导电膏的工序；
涂覆上述绝缘膏来形成第一绝缘层的工序；
在利用掩模对上述第一绝缘层的第一部分进行了遮光的状态下对上述第一绝缘层进行曝光的工序；
将上述第一绝缘层的上述第一部分除去来在与上述第一部分对应的位置形成槽的工序；
在上述槽内涂覆上述导电膏来在上述槽内形成线圈导体层的工序；以及
在上述第一绝缘层上以及上述线圈导体层上涂覆上述绝缘膏来形成第二绝缘层的工序。
根据本发明的电感器部件的制造方法，由于使用包括由石英构成的填充材料和玻璃材料的绝缘膏，所以能够使填充材料与玻璃材料的折射率近似。由此，在通过曝光对第一绝缘层形成槽时，能够防止曝光所使用的光在第一绝缘层内散射，能够将光照射至第一绝缘层内的更深的部分。由此，能够增大线圈导体层的纵横比，能够增大线圈导体层的截面积。因此，不需要使多个线圈导体层面接触来进行层叠，能够将线圈导体层的侧面的形状形成得圆滑，因而能够进一步提高Q值，能够提高线圈特性。
另外，在电感器部件的制造方法的一个实施方式中，在上述曝光工序中，利用不包括350nm以下的波长的光来进行曝光。
根据上述实施方式，由于利用不包括350nm以下的波长的光来进行曝光，所以能够去掉容易散射的短波长，能够进一步可靠地形成深的槽。
另外，在电感器部件的制造方法的一个实施方式中，在上述第二绝缘层的形成工序之后，利用800℃以上1000℃以下的温度进行烧制。
根据上述实施方式，由于在第二绝缘层的形成工序之后，利用800℃以上1000℃以下的温度进行烧制，所以玻璃材料熔化而填充材料不熔化，能够进行烧制。
另外，在电感器部件的制造方法的一个实施方式中，在准备上述绝缘膏与上述导电膏的工序中，上述填充材料相对于上述玻璃材料的含有率为20vol％以上50vol％以下。
根据上述实施方式，由于填充材料相对于玻璃材料的含有率为20vol％以上50vol％以下，所以能够满足高纵横比与烧结性。
另外，在电感器部件的一个实施方式中，具备：
基体，通过层叠多个绝缘层而成；和
线圈，设置于上述基体内，
上述绝缘层包括由石英构成的填充材料和玻璃材料，
上述线圈包括在上述绝缘层上卷绕的线圈导体层，
上述线圈导体层的纵横比为1.0以上，
在与上述线圈导体层的延伸方向正交的横截面中，上述线圈导体层的侧面具有一个突起或者是平滑的。
这里，线圈导体层的纵横比是指(线圈导体层的线圈轴向的厚度)/(线圈导体层的宽度)。此外，线圈的轴向是指与线圈被卷绕的螺旋的中心轴平行的方向。另外，线圈导体层的宽度是指与线圈导体层的延伸方向正交的截面中的与线圈的轴向正交的方向的宽度。
根据上述实施方式，能够增大线圈导体层的纵横比，能够将线圈导体层的侧面的形状形成得圆滑，能够提高线圈特性。
另外，在电感器部件的一个实施方式中，上述线圈导体层的纵横比为2.0以下。
根据上述实施方式，由于线圈导体层的纵横比为2.0以下，所以能够稳定地形成纵横比高的线圈导体层。
另外，在电感器部件的一个实施方式中，在上述横截面中，上述线圈导体层包括主体部和与上述主体部连接的头部，上述头部的宽度比上述主体部的宽度宽，上述头部的厚度具有比上述主体部的厚度薄的部分。
根据上述实施方式，由于头部的宽度方向的端部构成突起，头部的厚度很薄，所以能够防止线圈特性的降低。能够增大掩模的开口来进行曝光，以便形成线圈导体层的头部，即便产生曝光偏差也能够可靠地形成线圈导体层。
根据本发明的电感器部件及其制造方法，能够提高线圈特性。
附图说明
图1是表示本发明的电感器部件的第一实施方式的透视立体图。
图2是电感器部件的分解立体图。
图3是电感器部件的剖视图。
图4是线圈导体层的剖视图。
图5A是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图5B是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图5C是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图5D是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图5E是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图5F是对电感器部件的制造方法进行说明的说明图。
图6是表示本发明的电感器部件的第二实施方式的剖视图。
图7是线圈导体层的图像图。
附图标记说明：
1…电感器部件；10…基体；11…绝缘层；20…线圈；25、25A…线圈导体层；25a…侧面；26…通孔(via)导体层；30…第一外部电极；33…第一外部电极导体层；40…第二外部电极；43…第二外部电极导体层；250…突起；251…主体部(body portion)；252…头部；A…层叠方向；L…轴向；t…线圈导体层的厚度；w…线圈导体层的宽度
具体实施方式
以下，利用图示的实施方式对本发明详细进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示电感器部件的第一实施方式的透视立体图。图2是电感器部件的分解立体图。图3是电感器部件的剖视图。如图1、图2以及图3所示，电感器部件1具有基体10、设置于基体10的内部的螺旋状的线圈20、以及设置于基体10并与线圈20电连接的第一外部电极30和第二外部电极40。在图1中，基体10被描绘成透明，以便能够容易地理解构造。图3是图1的III-III截面。
电感器部件1经由第一外部电极30、第二外部电极40与未图示的电路基板的配线电连接。电感器部件1例如被使用为高频电路的阻抗匹配用线圈(matching coil)，在个人计算机、DVD播放器、数码相机、TV、移动电话、汽车电子、医疗用/工业用机械等的电子设备中使用。但是，电感器部件1的用途并不局限于此，例如还能够在调谐电路、滤波电路、整流平滑电路等中使用。
基体10通过层叠多个绝缘层11而构成。基体10形成为大致直六面体状。基体10的表面具有第一端面15、与第一端面15对置的第二端面16、连接在第一端面15与第二端面16之间的底面17、以及与底面17对置的顶面18。第一端面15、第二端面16、底面17以及顶面18成为与绝缘层11的层叠方向A平行的面。这里，本申请中的“平行”并不限定于精确的平行关系，考虑到现实的偏差的范围，也包含实质的平行关系。此外，基体10存在因烧制等而多个绝缘层11彼此的界面不明确的情况。
绝缘层11包括由石英构成的填充材料和玻璃材料。石英是结晶石英，石英的结晶度并不特别限定。玻璃材料是硼硅酸玻璃。此外，作为玻璃材料，除了硼硅酸玻璃以外，例如也可以是包括SiO2、B2O3、K2O、Li2O、CaO、ZnO、Bi2O3以及/或Al2O3等的玻璃，例如是SiO2-B2O3-K2O系玻璃、SiO2-B2O3-Li2O-CaO系玻璃、SiO2-B2O3-Li2O-CaO-ZnO系玻璃、以及Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3系玻璃。这些无机成分可以组合2种以上。
第一外部电极30以及第二外部电极40例如由Ag或Cu等导电性材料以及玻璃粒子构成。第一外部电极30横跨第一端面15与底面17设置且呈L字形状。第二外部电极40横跨第二端面16与底面17设置且呈L字形状。
线圈20例如由与第一外部电极30、第二外部电极40同样的导电性材料以及玻璃粒子构成。线圈20沿绝缘层11的层叠方向A卷绕成螺旋状。线圈20的第一端与第一外部电极30连接，线圈20的第二端与第二外部电极40连接。此外，在本实施方式中，线圈20与第一外部电极30、第二外部电极40一体化，不存在明确的边界，但并不局限于此，线圈与外部电极也可以通过不同种类材料、不同种方法形成，由此存在边界。
线圈20从轴向L观察形成为大致长圆形，但并不限定于该形状。线圈20的形状例如可以是圆形、椭圆形、长方形、其他多边形等。线圈20的轴向L是指与线圈20被卷绕的螺旋的中心轴平行的方向。线圈20的轴向L与绝缘层11的层叠方向A是指同一方向。
线圈20包括在绝缘层11上卷绕的多个线圈导体层25。沿层叠方向A相邻的线圈导体层25经由在厚度方向贯通绝缘层11的通孔导体层26串联电连接。这样，多个线圈导体层25相互串联电连接并构成螺旋。具体而言，线圈20具有相互串联电连接且卷绕数不足1圈的多个线圈导体层25层叠的结构，线圈20呈螺旋形状(helical shape)。
如图4所示，线圈导体层25的纵横比(aspect ratio)为1.0以上。线圈导体层25的纵横比是指(线圈导体层25的轴向L的厚度t)/(线圈导体层25的宽度w)。线圈导体层25的宽度w是指与线圈导体层25的延伸方向正交的截面中的与线圈20的轴向L正交的方向的宽度。线圈导体层25的厚度t例如为50μm，线圈导体层25的宽度w例如为25μm。
在图4中，线圈导体层25的截面呈矩形状，但在实际的线圈导体层25中，存在不呈矩形状的情况。即便在该情况下，线圈导体层25的纵横比也能够根据线圈导体层25的截面积与线圈导体层25的轴向的最大厚度计算。具体而言，只要上述厚度t为线圈导体层25的轴向L的最大厚度，上述宽度w是将线圈导体层25的截面积除以线圈导体层25的最大厚度所得的值即可。由此，即便在线圈导体层25的内表面、外表面形成有凹凸，也能够容易地求出纵横比。这样，线圈导体层25的截面形状并不局限于矩形，也包含椭圆形、多边形以及使它们凹凸的形状等。
如图4所示，在与线圈导体层25的延伸方向正交的横截面中，线圈导体层25的侧面25a平滑。线圈导体层25的侧面25a位于宽度方向的两侧，沿轴向延伸。平滑是指无突起的状态，并不局限于平面，包括曲面。
根据上述电感器部件1，能够增大线圈导体层25的纵横比，能够将线圈导体层25的侧面25a的形状形成得圆滑，能够提高线圈特性。与此相对，过去若要形成相同的纵横比，则需要使多个线圈导体层面接触而进行层叠，由于在多个线圈导体层的侧面形成多个突起，所以线圈特性劣化。
优选上述电感器部件1的线圈导体层25的纵横比为2.0以下。因此，能够稳定地形成纵横比高的线圈导体层25。
接下来，对上述电感器部件1的制造方法进行说明。
首先，准备负型的感光性的绝缘膏与导电膏。绝缘膏包括由石英构成的填充材料、玻璃材料以及树脂材料。
如图5A所示，涂覆绝缘膏来形成外侧绝缘层11a。对外侧绝缘层11a涂覆绝缘膏来形成第一绝缘层11b。绝缘膏例如通过丝网印刷来涂覆。
如图5B所示，在利用掩模110对第一绝缘层11b的第一部分111(用双点划线表示)进行了遮光的状态下，对第一绝缘层11b进行曝光。如图5C所示，通过显影将第一绝缘层11b的第一部分111除去，在与第一部分111对应的位置形成槽112。
如图5D所示，向槽112内涂覆导电膏，如图5E所示，在槽112内形成线圈导体层25。具体而言，如图5D所示，通过丝网印刷向第一绝缘层11b上以及槽112内涂覆感光性的导电膏。此时，将线圈导体层25的上部的宽度形成得比线圈导体层25的槽112内的宽度大。然后，经由掩模110向槽112内的导电膏照射紫外线等，利用碱性溶液等显影液进行显影，除去线圈导体层25的未曝光部分25a。由此，如图5E所示，线圈导体层25形成于槽112内。
如图5F所示，在第一绝缘层11b上以及线圈导体层25上涂覆绝缘膏，形成第二绝缘层11c。多次重复以上的工序，来形成层叠体，然后，进行烧制，制造电感器部件1。
根据上述电感器部件1的制造方法，由于使用包括由石英构成的填充材料与玻璃材料的绝缘膏，所以能够使填充材料与玻璃材料的折射率近似。由此，在通过曝光对第一绝缘层11b形成槽112时，能够防止曝光所使用的光在第一绝缘层11b内散射，能够将光照射至第一绝缘层11b内的更深的部分。因此，能够增大线圈导体层25的纵横比，能够增大线圈导体层25的截面积，结果，能够增多流过线圈20的电流，能够提高线圈特性。
另外，由于能够增大线圈导体层25的纵横比，所以不需要使多个线圈导体层25面接触来进行层叠，能够将线圈导体层25的侧面25a的形状形成得圆滑，能够提高线圈特性。
石英的粒径为0.1μm以上5μm以下。优选石英的粒径为0.9μm。通过石英的粒径为0.1μm以上，使得作为绝缘膏容易分散，另一方面，通过石英的粒径为5μm以下，使得折射率的变化很小，槽112的形状难以变形，因而优选。
优选填充材料与玻璃材料的折射率之差的绝对值为0.1以下。由此，能够进一步防止曝光所使用的光的散射。
线圈20所包括的玻璃粒子的粒径为0.1μm以上5μm以下。优选玻璃粒子的粒径为0.9μm。若玻璃粒子的粒径小于0.1μm，则导电膏的分散变困难，另一方面，若玻璃粒子的粒径大于5μm，则折射率变化而线圈的形状变形，不优选。
优选在上述曝光工序中，使用滤光器等，利用不包括350nm以下的波长的光进行曝光。因此，能够去掉容易散射的短波长，能够进一步可靠地形成深的槽112。例如，去掉卤素灯的光源的短波长。或者，也可以使用LED那样的具有单一波长的光源。
优选利用800℃以上1000℃以下的温度进行烧制。由此，玻璃材料熔化而填充材料不熔化，能够进行烧制。
优选在准备绝缘膏与导电膏的工序中，填充材料相对于玻璃材料的含有率为20vol％以上50vol％以下。因此，能够满足高纵横比与烧结性。与此相对，若填充材料的含有率过少，则对高纵横比不利，若填充材料的含有率过多，则烧结性降低。
(电感器部件的实施例)
在电感器部件的实施例中，电感器部件的W尺寸为200±10μm，电感器部件的L尺寸为400±10μm，电感器部件的T尺寸为200μm以上320μm以下。槽的深度为20μm，槽的宽度为25μm，线圈导体层的厚度为25μm。线圈的匝数为1～10匝。
在电感器部件的现有例中，电感器部件的W尺寸为200±10μm，电感器部件的L尺寸为400±10μm，电感器部件的T尺寸为200μm以上320μm以下。槽的深度为10μm，槽的宽度为25μm，线圈导体层的厚度为10μm。线圈的匝数为1～10匝。
而且，当在测定频率为6.1GHz、L值为3.6nH的条件下进行了Q值的测定时，现有例的Q值为18，相对于此，实施例的Q值为24，Q值提高至1.25倍以上。
(折射率的测定方法)
折射率的测定方法使用组成分析方法。将电感器部件的截面研磨至L方向的中央，使用EDX来实施Ag以外的玻璃部分的整体的组成分析。根据其结果，判明组成比率，类推折射率。玻璃的折射率的范围根据玻璃的组成的比率与折射率的对应表来进行类推。
(石英填充材料占基体的截面积的比例)
将电感器部件的截面研磨至L方向的中央，使用EDX、SEM来确定球状的石英填充材料。基于测定区域的信息来计算其面积比率。引100条线，来测定石英与硼硅酸玻璃各自的长度，通过平均化来求出。
(石英填充材料的粒径的测定方法)
将电感器部件的截面研磨至L方向的中央，对不溶解的填充物各自的最大长度进行测定。确定填充物，来测量最大长度。求出10个的平均。
(第二实施方式)
图6是表示本发明的电感器部件的第二实施方式的剖视图。第二实施方式与第一实施方式的线圈导体层的结构不同。以下对该不同的结构进行说明。
如图6所示，在第二实施方式的电感器部件中，在横截面，线圈导体层25A包括主体部251和与主体部251连接的头部252。图7中表示通过电子显微镜拍摄到的线圈导体层25A的图像图。
头部252位于主体部251的层叠方向A的上侧。头部252的宽度w2比主体部251的宽度w1宽。头部252的厚度t2具有比主体部251的厚度t1薄的部分。优选头部252的厚度t2为整体的厚度的30％以下。
线圈导体层25A的两侧面25a分别具有一个突起250。即，突起250相当于头部252的宽度方向的端部。如图5D所示，通过使掩模110的开口大于槽112的开口而形成头部252。这样，通过增大掩模110的开口，即便产生掩模110的偏差，也能够可靠地形成线圈导体层25A。
因此，头部252的宽度方向的端部构成突起250，但由于头部252的厚度t2很薄，所以能够防止线圈特性的降低。另外，能够增大掩模110的开口来进行曝光，以便形成线圈导体层25A的头部252，即便产生曝光偏差也能够可靠地形成线圈导体层25A。此外，也可以仅在线圈导体层25A的一个侧面25a设置突起250。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内进行设计变更。例如，可以将第一实施方式与第二实施方式各自的特征点进行各种组合。
在上述实施方式中，可以对基体放入钴等着色材料，减少产品的透过率，能够减少内部的线圈的可视性。
在上述实施方式中，外部电极形成为L字形状，但并不局限于此，也可以仅形成于基体的底面。
在上述实施方式中，线圈成为层叠有卷绕数不足1圈的多个线圈导体层的构成，但线圈导体层的卷绕数也可以为1圈以上。即，线圈导体层也可以呈平面螺旋形状。
Claims (8)
1.一种电感器部件的制造方法，其特征在于，具备：
准备包括由石英构成的填充材料、玻璃材料以及树脂材料的感光性的绝缘膏和导电膏的工序；
涂覆所述绝缘膏来形成第一绝缘层的工序；
在利用掩模对所述第一绝缘层的第一部分进行了遮光的状态下对所述第一绝缘层进行曝光的工序；
将所述第一绝缘层的所述第一部分除去来在与所述第一部分对应的位置形成槽深度比槽宽度大的槽的工序；
在所述槽内涂覆所述导电膏来在所述槽内形成线圈导体层的工序；以及
在所述第一绝缘层上以及所述线圈导体层上涂覆所述绝缘膏来形成第二绝缘层的工序。
2.根据权利要求1所述的电感器部件的制造方法，其特征在于，
在所述曝光工序中，利用不包括350nm以下的波长的光来进行曝光。
3.根据权利要求1或2所述的电感器部件的制造方法，其特征在于，
在所述第二绝缘层的形成工序之后，利用800℃以上1000℃以下的温度进行烧制。
4.根据权利要求1或2所述的电感器部件的制造方法，其特征在于，
在准备所述绝缘膏和所述导电膏的工序中，所述填充材料相对于所述玻璃材料的含有率为20vol％以上50vol％以下。
5.根据权利要求3所述的电感器部件的制造方法，其特征在于，
在准备所述绝缘膏和所述导电膏的工序中，所述填充材料相对于所述玻璃材料的含有率为20vol％以上50vol％以下。
6.一种电感器部件，其特征在于，具备：
基体，通过层叠多个绝缘层而成；和
线圈，设置于所述基体内，
所述绝缘层包括由石英构成的填充材料和玻璃材料，
所述线圈包括在所述绝缘层上卷绕的线圈导体层，
所述线圈导体层的纵横比为1.0以上，
在与所述线圈导体层的延伸方向正交的横截面中，所述线圈导体层的侧面具有一个突起或者是平滑的，
所述多个绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，
所述第一绝缘层具有槽深度比槽宽度大的槽，
所述线圈导体层设置在所述槽内，
所述第二绝缘层设置在所述第一绝缘层上以及所述线圈导体层上。
7.根据权利要求6所述的电感器部件，其特征在于，
所述线圈导体层的纵横比为2.0以下。
8.根据权利要求6或7所述的电感器部件，其特征在于，
在所述横截面中，所述线圈导体层包括主体部和与所述主体部连接的头部，所述头部的宽度比所述主体部的宽度宽，所述头部的厚度比所述主体部的厚度薄。
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