使用树脂基板，通过电铸来制造线圈元件的方法.pdf

本发明制作一种具有高纵横比的导体图案的线圈零件。本发明提供一种制造线圈元件的方法，该方法的特征在于包括如下步骤：在树脂基板的基板表面形成槽部；形成金属覆膜；以成为所需的厚度T的方式，隔着槽部在基板表面形成作为线圈元件图案的反转图案的抗蚀图案；以抗蚀图案为掩模，通过第1电铸，以成为所需的厚度T以下的高度t的方式，在包含槽部在内的基板表面形成线圈元件的中心导体膜；将抗蚀图案与露出的金属覆膜去除；将中心导体膜作为基底，通过第2电铸形成表面导体膜，从而形成包含中心导体膜与表面导体膜的线圈元件；将线圈元件从树脂基板剥离；以及通过反向场蚀刻将被剥离的线圈元件的中心导体膜内形成于槽部内的部分去除。

权利要求书1.  一种方法，其是使用树脂基板通过电铸来制造线圈元件的方法，所述方法的特征在于包括如下步骤：为了防止所述线圈元件的颠倒或脱落，而在所述树脂基板的基板表面形成槽部；以覆盖形成着所述槽部的所述树脂基板的方式形成成为籽晶层的金属覆膜；以成为所需的厚度T的方式，隔着所述槽部在所述基板表面形成作为线圈元件图案的反转图案的抗蚀图案，所述抗蚀图案用来形成所述线圈元件的所需的纵横比；以所述抗蚀图案为掩模，通过第1电铸以成为所述所需的厚度T以下的高度t的方式，在包含所述槽部在内的所述基板表面形成所述线圈元件的中心导体膜；将所述抗蚀图案与露出的所述金属覆膜去除；将所述中心导体膜作为基底，通过第2电铸形成表面导体膜，从而形成包含所述中心导体膜与所述表面导体膜的所述线圈元件；将所述线圈元件从所述树脂基板剥离；以及通过反向场蚀刻将被剥离的所述线圈元件的所述中心导体膜内形成于所述槽部内的部分去除。2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：将从所述树脂基板剥离的所述线圈元件移植到零件基板。

说明书使用树脂基板,通过电铸来制造线圈元件的方法
技术领域
本发明涉及一种使用树脂基板，通过电铸(也称为电镀(electroplating))来制造线圈(coil)元件的方法。
背景技术
近年来，伴随着智能电话(smartphone)或平板(tablet)终端等移动(mobile)设备的多功能化，小型且能够处理高额定电流的线圈零件(电感器(inductor))的必要性提高。
而且，线圈图案(coil pattern)宽度细、且厚度大的所谓具有高纵横比(high aspect)的导体图案的线圈零件的必要性也高。
作为这种线圈零件的制造方法，在专利文献1中，记载着形成规定图案(pattern)的薄膜导体的方法。
该方法是在包覆绝缘体的镀敷(plating)用基底导电膜上设置经图案化的镀敷用掩模(mask)层，以掩埋该镀敷用掩模层的非掩模部分的方式，通过第1镀敷工序设置镀敷膜，接着，将镀敷用掩模层与露出的镀敷用掩模层去除，通过第2镀敷工序包覆所述镀敷膜的表面而使所述镀敷膜加厚，由此，缩窄导体图案间隔。
而且，在专利文献2中有如下记载：当在基板上形成抗镀图案(plating resist pattern)后，利用电铸法形成卷绕线圈状镀敷导体，将抗镀图案去除之后，转印到片(sheet)状磁性体层上，并经由设置在片状磁性体层的贯穿孔连接多个卷绕线圈状镀敷导体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5-075237号公报
专利文献2：日本专利特开平8-138941号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1所记载的方法涉及如下一种方法，即，不从绝缘体上剥离，而与绝缘体成为一体地形成线圈零件，该方法并非从绝缘体剥离，并通过转印来制作线圈零件。
因此，未对关于防止伴随着剥离转印而产生的导体图案的颠倒或脱落的对策进行任何考虑。
专利文献2所记载的方法是将导体图案从基板剥离，并通过转印形成线圈状镀敷导体，只记载着通过使基板面适度地变粗糙，而提高抗镀图案的密接性，从而辅助性地提高抗镀图案的剥离工序中的导体图案的脱模防止效果，关于积极地防止伴随着剥离/转印而产生的导体图案的颠倒或脱落的方面，未进行任何记载。
这样，在以往的线圈零件的制造方法中，尚未解决防止伴随着导体图案的剥离/转印而产生的导体图案的颠倒或脱落这一问题。
本发明是为了解决所述问题而完成的，其目的在于制作一种线圈零件，该线圈零件防止伴随着导体图案从基板的剥离/转印而产生的导体图案的颠倒或脱落，并且具有高纵横比的导体图案。
解决问题的技术手段
所述问题可通过以下本发明而达成。
本发明的方案是一种方法，使用树脂基板，通过电铸来制造线圈元件，该方法的特征在于包括如下步骤：为了防止所述线圈元件的颠倒或脱落，而在所述树脂基板的基板表面形成槽部；以覆盖形成着所述槽部的所述树脂基板的方式形成成为籽晶层的金属覆膜；以成为所需的厚度T的方式，隔着所述槽部在所述基板表面形成作为线圈元件图案的反转图案的抗蚀图案(resist pattern)，该抗蚀图案用来形成所述线圈元件的所需的纵横比(aspect ratio)；以所述抗蚀图案为掩模，通过第1电铸，以成为所述所需的厚度T以下的高度t的方式，在包含所述槽部在内的所述基板表面形成所述线圈元件的中心导体膜；将所述抗蚀图案与露出的所述金属覆膜去除；将所述中心导体膜作为基底，通过第2电铸形成表面导体膜，从而形成包含所述中心导体膜与所述表面导体膜的所述线圈元件；将所述线圈元件从所述树脂基板剥离；以及 通过反向场蚀刻(reverse field etching)将被剥离的所述线圈元件的所述中心导体膜内形成于所述槽部内的部分去除。
本发明的方案中，该方法的特征在于还包括如下步骤：将从所述树脂基板剥离的所述线圈元件移植到零件基板。
发明的效果
根据本发明，为了防止线圈元件的颠倒或脱落，而在树脂基板的基板表面形成槽部，且在包含该槽部在内的所述基板表面形成线圈元件的中心导体膜，由此可使导体图案不变形，而且可制作高纵横比的线圈元件。
附图说明
图1是表示本发明的线圈元件的制作工序的图。
图2是使用本发明的消耗型模具基板而制作的线圈元件集合体的俯视图。
图3是表示将多片线圈元件集合体层叠的状态的图。
图4是将多片线圈元件集合体层叠，并将各层的线圈元件彼此连接而形成线圈的说明图。
图5是表示使用上部芯材(core)与下部芯材来密封线圈的状态的图。
图6是表示在线圈内填充着绝缘物质的状态的图。
图7是表示以线圈为单位来切断所层叠的线圈元件集合体的切割(dicing)的图。
图8是表示在电极引出部安装外部电极而形成线圈零件的工序的图。
具体实施方式
以下，按照附图对本发明进行详细说明。
图1是表示本发明的线圈元件的制作工序的图。
在本发明中，使用树脂基板，在该基板上制造线圈元件。
形成于该树脂基板上的线圈元件是通过转印从树脂基板被剥离，线圈元件剥离后的树脂基板不会再次被使用，所以这种树脂基板可称为消耗型模具。
首先，如图1a所示，准备树脂基板100，为了防止在之后的工序中形成于该树脂基板100上的线圈元件的颠倒或脱落，而在基板表面形成槽部102。 槽部102的形状并无特别制约，也可以形成多个任意形状的槽部。
然而，如果只单纯对基板表面实施粗面加工，那么颠倒或脱落防止效果弱，所以必须形成具有充分阶差的槽部。
接着，防备后续工序中的电铸(电镀)处理，而以覆盖形成着槽部102的树脂基板表面的方式形成成为籽晶层的金属覆膜104。该金属覆膜104的形成既可通过无电解镀敷铜或镍等进行，也可以通过蒸镀等而形成该金属覆膜104。
接着，以成为所需的厚度T的方式，隔着槽部102在基板表面形成作为线圈元件图案的反转图案的抗蚀图案106，该抗蚀图案106用来形成线圈元件的所需的纵横比。此时，如果使抗蚀图案106的侧壁相对于基板表面重直，那么可进一步提高图案密度。
接着，以该抗蚀图案106为掩模，通过电铸使例如铜(Cu)电沉积，从而以成为厚度T以下的高度t的方式，在包含槽部102在内的基板表面形成线圈元件的中心导体膜108。以此方式控制高度t是因为：当使中心导体膜108超过抗蚀图案106的厚度T进行电沉积时，防止在中心导体膜108的上部形成凸起。
接着，如图1b所示，将抗蚀图案106去除，如图1c所示，也将露出的金属覆膜104去除。
接着，如图1d所示，将中心导体膜108作为基底，通过电铸使例如铜(Cu)作为表面导体膜110在中心导体膜108的表面电沉积。
该处理也被称为加厚镀敷，由此，可缩窄包含中心导体膜108与表面导体膜110的线圈元件112的图案间隔。接着，如图1e所示，线圈元件112通过转印被移植到零件基板200，或者如图1f所示，线圈元件112只从树脂基板被剥离而取出。另外，在通过转印进行移植时，既可经由粘合剂而移植到零件基板200，也可以不经由粘合剂而移植到生片(green sheet)(未图示)。
所取出的线圈元件112中，中心导体膜108内的形成于槽部102的部分108a呈槽部的形状突出。
因此，为了将该部分108a去除而进行反向场蚀刻。
所谓反向场蚀刻，是指使电场方向相反，对所镀敷的金属进行反向蚀刻(reverse etching)而将其去除的处理。此处，在部分108a，与其他部分相比 电场集中，所以蚀刻速度提升，而选择性地进行蚀刻。
其结果，如图1g所示，形成无突出部的均匀形状的线圈元件112。
以此方式可制作具有任意纵横比且图案间隔细的线圈零件。
在以上的说明中，对制作一个线圈元件的情况进行了说明，但在总括地制作具有多个线圈元件的线圈元件集合体的情况下，可使用形成着多个反转线圈元件图案的树脂基板同样地制作。
接下来，对使用以此方式制作的线圈元件集合体制作线圈零件的方法进行说明。如下所述，线圈零件是将多片线圈元件集合体层叠而制作。
因此，为了将各层的线圈元件彼此接合而连接，必须预先在线圈元件的周围形成接合膜。
图2是利用本发明而制作的线圈元件集合体1000的俯视图。用来制作该线圈元件集合体1000的模具基板也呈与该形状相同的形状。为了加强多个线圈元件500m，n(m，n＝1，2...)的导体图案，而设置着肋(rib)502、浇口(gate)504、浇梁(runner)506。而且，在肋502的四角设置孔508，使用贯穿该孔508的销(pin)510，进行形成于多片线圈元件集合体1000各层的线圈元件500m，n的导体图案的对位。
如图3所示，将多片线圈元件集合体1000-1、1000-2、...1000-N经由销510，以各线圈元件集合体中的对应的线圈元件彼此匹配的方式予以层叠，并进行加热和/或加热而相互接合，从而将各层的线圈元件彼此连接而形成线圈。通过进行加热和/或加热，构成结合膜的镀锡层熔融，作为焊料发挥作用而将各层的线圈元件彼此接合。
图4是对将多片线圈元件集合体层叠，并将各层的线圈元件彼此连接而形成线圈的情况进行说明的图。图4所示的实施例中，表示了将6层的线圈元件集合体层叠，并将各层中的线圈元件彼此连接而制作1个线圈的情况。多片线圈元件集合体中的对应的线圈元件彼此能以包含互不相同的线圈图案的方式构成。
图4所示的例子中，第1层(Layer1)、第3层(Layer3)及第6层(Layer6)分别为互不相同的线圈图案，第2层(Layer2)与第4层(Layer4)为相同的线圈图案，且第3层(Layer3)与第5层(Layer5)分别为相同的线圈图案。(B)、(C)表示如下状态，即，将6层的线圈元件集合体层叠，以各层中的 对应的线圈元件彼此匹配的方式予以接合，并将线圈元件彼此连接而形成1个线圈。
另外，在所述说明中的线圈元件的制作中，以使构成线圈元件的中心导体层的高度(H)一致这样的情况(image)进行了说明，但实际上，如图4(A)所示，在各层的连接部使用高度不同的线圈元件。(A)所示的例子中，在通常的线圈元件的图案中高度(H)为100μm，但在层间的连接部分，高度(H)成为150μm。
这种高度(H)不同的线圈图案在同一层中的制作是通过如下方法而实现：使形成于转印模具的雕刻图案的深度在连接部分变深，使用场通孔(field via)用的特殊镀铜液，由此，对变深的部分选择性地进行填充镀敷，或使用2次掩模进行镀铜。
在以所述方式将各层的线圈元件彼此连接而形成线圈后，如图5所示，使用磁性体的上部芯材600与下部芯材602，使电极引出部606露出于外部地密封线圈，在所述磁性体的上部芯材600与下部芯材602中的任一个上具有贯穿线圈中心部的突起部604。此时，上部芯材600与下部芯材602以避开图2所示的用来加强图案的浇口504的方式安装。另外，上部芯材600与下部芯材602在后续的切割工序中沿着切割线608(dicing line)被切断。然后，如图6所示，从上部芯材600与下部芯材602的间隙(未图示)填充绝缘物质612，并固定线圈。
接着，如图7所示，使用切割器(cutter)700，以线圈为单位切断经层叠的线圈元件集合体。(A)表示线圈元件集合体，(B)表示1个线圈零件，电极引出部606是作为第1层(Layer1)的一部分而形成。
最后，如图8所示，在电极引出部606，利用浸焊(solder dip)法等方法安装外部电极610，作为用于其后的焊接的前处理，进行焊料涂敷，而完成线圈零件3000。
符号的说明
100：树脂基板
102：槽部
104：金属覆膜
106：抗蚀图案
108：中心导体膜
108a：中心导体膜内形成于槽部的部分
110：表面导体膜
112：线圈元件
200：零件基板