专利名称：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使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，人们进行了可小型化、低高度化的芯片型线圈部件的研究开发。作为芯片型线圈部件，大家知道的有在铁氧体等磁性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。
在专利文献1～3中公开了作为薄膜型线圈部件的共态扼流线圈。图10是用含有线圈导体59、61的中心轴的平面切断后的共态扼流线圈51的剖视图。如图10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。在绝缘层57中埋入有隔着绝缘膜相向配置、并形成螺旋状的线圈导体59、61。绝缘层57和线圈导体59、61，利用薄膜形成技术依次形成。
在螺旋状的线圈导体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上形成有粘接层69，将磁性基板55粘接住。
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、粘接层69、磁性基板55、粘接层69及开口部65的磁性层67。粘接层69虽然是非磁性的，但由于它是数μm左右的薄膜，故该部分基本上不会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的差动传送(平衡传送)特性，要求减小线圈导体59、61间所产生的电容(杂散电容)C。电容C是和线圈导体59、61的电感并联寄生的。因此，产生比较大的电容C时，共态扼流线圈51的阻抗在高频区域使电容C成为支配性的。电容C所引起的阻抗与频率成反比，所以共态扼流线圈51的阻抗减小，使差动传送特性变差。
这里，假设线圈导体59、61的层间距离为d、相向面积为S、线圈导体59、61间的介电率(绝缘层7的介电率)为ε，则线圈导体59、61间的电容C可用C＝ε×(S/d)表示。线圈导体59、61的线圈截面形成为矩形，故线圈导体59、61的相向面积S比较大。又，为了使共态扼流线圈51的高度降低、或确保规定的共态滤波特性，线圈导体59、61的层间距离d形成得非常短。因此，在线圈导体59、61间产生比较大的电容C，使得差动传送特性变差。
另外，专利文献4中公开了具有相向配置、且将角部形成得较圆的线圈截面形状的一组线圈。与如线圈导体59、61那样线圈截面为矩形形状的线圈相比，线圈截面的角部形成得较圆的该线圈，以最短的层间距离相向的面积减小，故上下线圈间的电容少许减小。但是，即使线圈截面的角部形成得较圆，上下线圈以最短的层间距离相向的平面部的面积也比较大，故不能充分提高差动传送特性。
专利文献5～7中，公开了薄膜磁头中相向配置的一组线圈之截面形状。该线圈的截面，其相向面弯曲或形成为梯形。但是，这种截面形状是为了取得缩短薄膜磁头之磁极的磁路长度的效果，故上下线圈的导体部配置在彼此的导体部之间，也包括串联和并联等上下线圈之间的布线的不同，与共态扼流线圈51的构造根本不同。
特开2003-133135号公报[专利文献2]特开11-54326号公报[专利文献3]特愿2003-307372号[专利文献4]特许2011372号[专利文献5]特许2677415号[专利文献6]特开2000-182213号[专利文献7]特许第3086212号为了使共态轭流圈51的高度低和确保规定的共态滤波特性，必须缩短线圈导体59、61的层间距离d。因此，在线圈导体59、61之间产生较大的电容C，存在着难以充分提高差动传送特性的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种差动传送特性优良的小型、低高度的线圈部件及其制造方法。
上述目的是通过这种线圈部件来达到的，该线圈的特征是具有形成于磁性基板上的第一线圈导体和第二线圈导体，该第二线圈导体隔着绝缘膜形成于上述第一线圈导体的正上方，线圈截面底部的宽度与上述第一线圈导体的线圈截面上部的宽度不同。
上述本发明线圈部件的特征是，上述第一线圈导体的上述线圈截面上部的中央是凸形的。
上述本发明的线圈部件的特征是，上述第一线圈导体的上述线圈截面上部是平坦的形状。
上述本发明线圈部件的特征是，上述第二线圈导体的上述线圈截面底部是平坦的形状。
另外，上述目的是通过这种线圈部件的制造方法来达到的，该方法的特征是在磁性基板上形成第一线圈导体，在上述第一线圈导体上形成绝缘膜，在上述绝缘膜上形成第二线圈导体，其线圈截面底部的宽度与上述第一线圈导体的线圈截面上部的宽度不同。
上述本发明的线圈部件之制造方法的特征是，上述第一和第二线圈导体是用框架镀敷方法形成的。
上述本发明的线圈部件之制造方法的特征是形成光刻胶框架，该光刻胶框架在平行于上述线圈截面的面内具有倾斜了规定角度的侧面，在上述光刻胶框架间形成上述第一或第二线圈导体的至少一方。
上述本发明的线圈部件之制造方法的特征是，上述规定角度为5°～30°。
根据本发明，可制造差动传送特性优良的小型、低高度的线圈部件。
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是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的第一变形例，是用包含线圈导体9、11之中心轴的平面切断后的剖视图，图8是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的第二变形例，是用包含线圈导体9、11之中心轴的平面切断后的剖视图，图9是本发明一实施方式的共态扼流线圈1的第三变形例，是用包含线圈导体9、11之中心轴的平面切断后的剖视图，图10是现有技术的共态扼流线圈51的剖视图。
具体实施例方式
用图1～图9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的构成作说明。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；由聚酰亚胺树脂形成的绝缘膜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、11的与电流流动方向垂直的面(线圈截面)的形状，整体地看呈梯形，线圈截面上部形成为中央部突出的凸状，线圈截面底部形成为平坦形状。而且，线圈截面上部的宽度比线圈截面底部的宽形成得宽。因此，线圈导体9、11的层间距离在线圈导体9的线圈截面上部的凸部处成为最短距离，从凸部向两侧渐渐变长。由此，线圈导体9、11间产生的电容(杂散电容)减小，差动传送(平衡传送)特性提高。
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，为了在改善线圈导体9与线圈导体11相互间的磁结合度的同时，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入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上形成有粘接层19，将由铁氧体所形成的磁性基板5粘接起来。
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、粘接层19、磁性基板5、粘接层19、开口部15之磁性层17的顺序(或逆顺序)依次通过。虽然粘接层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。
接着，用图2对线圈截面形状、与线圈导体之间的电容的关系作说明。图2表示3种线圈截面的形状。图2(a)所示为本实施方式的线圈截面，图2(b)所示为后面将要说明的本实施方式的第二变形例的形成为梯形形状的线圈截面，图2(c)所示为现有技术的形成为矩形形状的线圈截面。图2中，为使电阻值相等，3种线圈截面具有同样的截面积。
如图2(b)所示，线圈导体9、11的线圈截面，由于是线圈截面上部的宽度为W1、线圈截面底部的宽度为W2(W2＜W1)的梯形形状，故以层间距离d而相向的导体宽度为W2。这里，设图的法线方向的线圈导体9、11的长度为L，线圈导体9、11间的介电率为ε时，线圈导体9、11间的电容C’可表示为C’＝(ε×L/d)×W2。
对此，如图2(c)所示，现有技术的线圈导体59、61的线圈截面为矩形，故以层间距离d而相向的导体宽度为W1。这里，设图的法线方向的线圈导体59、61的长度为L、线圈导体59、61间的介电率为ε时，线圈导体59、61间的电容C可表示为C＝(ε×L/d)×W1。
这样，由于线圈导体间的电容与以层间距离d而相向的导体宽度成比例，故将线圈导体9、11的线圈截面设成梯形，因此电容减小。例如，设W1＝103.5，W2＝53.6，d＝50时，电容之比C’/C为C’/C＝0.777/1.786，通过将线圈截面设成梯形可使电容减小约57％。又，如图2(a)所示，将线圈截面上部的形状设成凸形时，以层间距离d而相向的宽度仅为凸部的顶点，线圈导体9、11的层间距离从凸部向两侧渐渐变长。由此，该线圈截面所产生的电容比梯形截面所产生的电容C’更小，使得差动传送特性进一步提高。
这样，即使线圈导体9、11的层间距离d缩短，但，通过将线圈导体9、11的线圈截面形成为上部突出成凸状的大致梯形，也可使线圈间产生的电容C’减小。由此，线圈导体1即使对于高频信号具有足够的阻抗，也可提高差动传送特性，并可进一步小型化、低高度化。
下面，用图3～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3～图6，是用包含线圈导体9、11之中心轴的平面切断之后的共态扼流线圈1的制造工序剖视图。另外，与图1所示的共态扼流线圈1的构成部分具有同样作用和功能的构成部分标注同一标记并省略其说明。
首先，如图3(a)所示，在用铁氧体所形成的磁性基板3上涂敷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)来形成镀敷膜的方法，该模是制作布线图案而形成了光刻胶层的模。
如图3(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的下层形成提高其与绝缘膜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层粘接层。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3(c)所示，在整个面上涂敷正性光刻胶形成光刻胶层21a，并根据需要对光刻胶层21a进行预烘焙处理。接着，隔着描绘有线圈导体9的图案的掩膜23对线圈导体9照射曝光光，使光刻胶层21a曝光。如后面将要说明的那样，以光刻胶框架21b的侧面在平行于线圈截面的面内倾斜规定角度的方式，使例如曝光条件最佳化，对光刻胶层21a进行曝光。
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。用纯水等清洗液对光刻胶层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(d)所示，形成描绘成线圈导体9的形状的光刻胶框架21b。这里，假设磁性基板3的平面与法线方向的角度为0°、光刻胶框架21b侧面朝向与磁性基板3平面相反侧的方向(图中向上的方向)为正，则光刻胶框架21b是使其侧面倾斜5°～30°(本实施方式约为30°)而形成的。
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使清洗液干燥。然后，将磁性基板3浸渍在镀敷槽中的镀敷液中，将光刻胶框架21b制成模进行镀敷处理，如图4(a)所示在光刻胶框架21b间形成镀敷膜9b。镀敷膜9b的截面成为上部中央突出成凸状的大致梯形。接着，如图4(b)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(c)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、线圈截面呈大致梯形的线圈导体9。另外，通过电极膜9a的干蚀刻，在开口部13、15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5(a)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7b并硬化。绝缘膜7b，其上表面呈平坦的形状，且开口而形成开口部13、15。然后，用框架镀敷法在绝缘膜7b上形成线圈导体11。如图5b所示，在整个面上形成电极膜11a。接着，在整个面上涂正性光刻胶，用描绘有线圈导体11的图案的掩膜(未图示)制作布线图案，形成制作有线圈导体11的形状的光刻胶框架25。与光刻胶框架21b一样，光刻胶框架25是使侧面倾斜5°～30°(本实施方式中约30°)而形成的。另外，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，在线圈导体9的邻接导体之间和开口部13、15处形成光刻胶框架25。
下面，如图5(c)所示，将磁性基板3浸渍在镀敷槽内的镀敷液中，以光刻胶框架25为模来进行镀敷处理，在光刻胶框架25之间形成镀敷膜11b。绝缘膜7b上面为平坦形状，光刻胶框架25侧面倾斜，故镀敷膜11b的截面呈大致梯形，其上部中央突出成凸状。接着，如图6(a)所示，用有机溶剂将光刻胶框架25从电极膜11a上剥离，然后，将镀敷膜11b做成掩膜，并通过干蚀刻和湿蚀刻方法去除电极膜11a。这样，便形成由电极膜11a及镀敷膜11b构成的、线圈截面呈大致梯形的线圈导体11。线圈导体9的线圈截面上部为凸状，线圈导体11的线圈截面底部平坦而且短，故以线圈导体9、11之间的最短距离相向的导体面减小。另外，通过电极膜11a的干蚀刻，磁性基板3在开口部13、15处露出。
下面，如图6(b)所示，在整个面上涂聚酰亚胺树脂制作布线图案，形成绝缘膜7c并进行硬化。绝缘膜7c开口而形成有开口部13、15。这样，便形成由埋入有线圈导体9、11的绝缘膜7a～7c构成的绝缘层7。
接着，形成磁性层17，该磁性层是将省略了图示的、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上涂敷粘接剂形成粘接层19。接着，将磁性基板5粘在粘接层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。
如上所述，根据本实施方式的共态扼流线圈1的制造方法，通过使用侧面倾斜规定角度的光刻胶框架21b、25，便可形成具有上部中央突出成凸状的大致梯形的线圈截面的线圈导体9、11。这样，线圈导体9、11的层间距离d缩短，而且相隔层间距离d而相向的导体面减小，故线圈导体9、11间产生的电容C’减小，可形成差动传送特性优良的共态扼流线圈1。
下面，用图7对本实施方式的第一变形例作说明。在上述实施方式的线圈部件及其制造方法中，线圈导体9、11具有上部中央突出成凸状的、大致梯形的线圈截面。对此，本变形例所具有特征在于线圈导体9、11具有上部中央突出成凸状的大致矩形的线圈截面这一点。图7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7所示，线圈导体9的线圈截面的上部形成为中央突出成凸状、且弯曲的形状。对此，线圈导体11的线圈截面底部形成为平坦的形状。因此，线圈导体9、11由于相隔最短的层间距离而相向的导体面减小，故可取得同样的效果。
下面，用图8对本实施方式的第二变形例进行说明。在上述实施方式的线圈部件及其制造方法，线圈导体9、11具有上部中央突出成凸状的大致梯形线圈截面。对此，本实施例的特征在于在线圈导体9、11具有梯形的线圈截面这一点。图8表示用包含线圈导体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8所示，线圈导体9、11的线圈截面上部的宽度形成得比底部的宽度宽。而且，线圈导体9、11的线圈截面上部及底部均形成为平坦的形状。线圈导体9、11的线圈截面上部，可用化学上的机械研磨法(CPM法)、或将规定的添加剂添加到镀敷槽内的镀敷液中，这样便可使其平坦。如用图2(b)所说明那样，线圈截面呈梯形的线圈导体9、11因相隔层间距离d而相和的导体面小，故可取得同样的效果。
下面，用图9对本实施方式的第三变形例作说明。在上述实施方式的线圈部件及其制造方法中，线圈导体9、11具有上部中央突出成凸状的大致梯形的线圈截面。而，本变形例的特征在于在线圈导体9、11具有与第二变形例相反方向的梯形线圈截面这一点。图9是表示用包含线圈导体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9所示，线圈导体9、11的线圈截面的上部之宽度比底部的宽度形成得窄。通过采用负性光刻胶使曝光条件等最佳化，可形成具有向磁性基板3平面侧倾斜的侧面的光刻胶框架。由此，可将线圈导体9、11的线圈截面做成上部的长度比底部的长度短的梯形。而且，用和第二变形例同样的方法使线圈导体9、11的线圈截面上部形成为平坦的形状。线圈导体9的线圈截面上部与线圈导体11的线圈截面底部相向，以最短的层间距离而相向的导体面小，故可取得同样的效果。
本发明不局限于上述实施方式，可进行各种变形。
在上述实施方式及第一～第三变形例中，线圈导体9、11的线圈截面形成为同一形状，但本发明不局限于此。只要线圈导体9、11的各电阻值比规定的值小、线圈导体9、11的导体部之间相向、线圈导体9的上部宽度与线圈导体11的底部宽度形成为不同宽度，则线圈导体9、11的线圈截面的形状不同也没关系。
例如，如上述实施方式和第一变形例所述，线圈导体11的上部也可以不是凸状而是平坦形状。又，如上述实施方式和第二变形例所示，线圈导体9的底部也可以不是短的。即使在这种情况下，也可取得和上述实施方式同样的效果。
权利要求
1.一种线圈部件，其包括第一线圈导体，形成于磁性基板上；第二线圈导体，隔着绝缘膜而形成于上述第一线圈导体的正上方、线圈截面底部的宽度与上述第一线圈导体的线圈截面上部的宽度不同。
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上述线圈截面上部的中央为凸形形状。
3.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上述线圈截面上部为平坦的形状。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于，上述第二线圈导体的上述线圈截面底部是平坦的形状。
5.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，在磁性基板上形成第一线圈导体；在上述第一线圈导体上形成绝缘膜；在上述绝缘膜上形成第二线圈导体，该线圈导体的线圈截面底部的宽度与上述第一线圈导体的线圈截面上部的宽度不同。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，形成有光刻胶框架，该光刻胶框架具有在平行于上述线圈截面的面内倾斜规定角度的侧面，在上述光刻胶框架之间形成有上述第一或第二线圈导体中的至少一方。
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，上述规定的角度为5°～30°。
全文摘要
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，目的在于提供一种差动传送特性良好的小型、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)、(11)的线圈截面形状，整体来看呈梯形，线圈截面上部形成为中央部突出的凸形，线圈截面底部形成为平坦的形状。
文档编号H01F30/00GK1661737SQ200510051690
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者吉田诚, 奥泽信之, 伊藤知一, 菱村由缘, 佐藤庆一 申请人:Tdk株式会社