磁性素子の製造方法及び磁性素子

【課題】厚さが薄く、高インダクタンスを有し、且つコイル材料が制限されない磁性素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの凹溝４３を有する磁性基板４１を形成するステップ、及び前記凹溝４３に少なくとも一つのコイル４２を設置するステップを含む磁性素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性素子の製造方法及び磁性素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性素子は、既に電子製品に必要なインダクタ、或いはノイズフィルターなどに広く応用されている。従来の磁性素子は、エナメル銅線で磁心に巻き線を施す方式で製作されるが、その体積が製造機械の能力、銅線の線径と、磁心のサイズによって制限されることから、小型化の限界を有する。従来の巻き線方式と比べて、マイクロ製造の方式を用いることで、既に市場にある、マイクロ製造の方式で製造されたコモンモードノイズフィルターのように、より体積の小さなインダクタ、或いはノイズフィルターを製造できる。
【０００３】
一般の製造プロセスは、高周波の操作に適用するフェライトを基板とし、その上にマイクロ製造の方式で製作されたコイルを施して、インダクタとして機能する磁性素子を形成する。図１に示されるように、コイル１３と二つの結合材料１４、１５を二つのフェライト基板１１、１２で挟み、磁性素子１を形成する。しかし、前記磁性素子１の表面が平坦化に達する必要があることから、前記結合材料１４、１５は、不可欠なものとなり、且つ一定の厚さ以上を達し、全体の素子の厚さを厚くする必要がある。この他に、前記コイル１３の周囲が前記結合材料１４、１５に覆われることから、前記磁性素子１のインダクタンスを低下させる。
【０００４】
図２に示されるように、スクリーン印刷の方式で基板２１にフェライト２２、コイル２３、もう一つのフェライト２４と、二つの外部電極２５を順次に形成し、続いて焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）を行い、磁性素子２を形成する。前記磁性素子２の前記コイル２３は、直接、フェライト２２、２４より覆われているため、比較的薄い厚さと比較的高いインダクタンスを有することができるが、しかし、焼結の温度が１０００〜１２００℃に達することから、前記コイル２３の材料を選択する時に制限される。例えば、アルミ二ウムでは、前記コイル２３の材料とすることができない。
【０００５】
図３に示されるように、電気メッキの方式で基板３１にフェライト３２、シード層３５、コイル３３、もう一つのフェライト３４と保護層３６を順次に形成し、磁性素子３を形成する。前記磁性素子３の前記コイル３３は、前記フェライト３２、３４により直接覆われているため、比較的薄い厚さと比較的高いインダクタンスを有することができるが、しかし、電気メッキから製作された前記フェライト３２、３４の磁気的性質は、焼結で製作されたフェライトと比べることができないため、前記磁性素子３のインダクタンス、或いは品質係数（Ｑ）のいずれも比較的悪い。
【０００６】
よって、上述の問題を解決するには、コイルの材料を制限せずに、且つ厚さが薄く、高インダクタンスを有することができる磁性素子及びその製造方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の課題に鑑み、本発明の目的は、厚さが薄く、高インダクタンスを有し、且つコイル材料が制限されない磁性素子の製造方法及び磁性素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明に基づく磁性素子の製造方法は、少なくとも一つの凹溝を有する磁性基板を形成するステップ、及び前記凹溝に少なくとも一つのコイルを設置するステップを含む。
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明に基づく磁性素子は、磁性基板と少なくとも一つのコイルを含む。前記磁性基板は、少なくとも一つの凹溝を有し、前記凹溝に前記コイルを設置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の磁性素子とその製造方法は、まず、前記磁性基板を形成する。前記磁性基板は、前記凹溝を有し、前記コイルを収容する。従来技術と比べて、本発明の前記コイルは、前記磁性基板により直接覆われるため、比較的厚さが薄く、高インダクタンスを有することができる。また、本発明は、まず、前記磁性基板を形成してから、前記コイルを形成するので、仮に、焼結、或いは固化を選択して、製造された前記磁性基板は、相当良好な磁気的性質を有することができ、且つ前記コイルの材料も製造プロセスの温度による制限を受けないことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【００１２】
図４Ａに示されるように、本発明の好ましい実施例の磁性素子４は、磁性基板４１と少なくとも一つのコイル４２を含む。前記磁性基板４１は、焼結、或いは固化方式で成型され、その内の一つ側は、少なくとも一つの凹溝４３を有し、前記凹溝４３は、前記コイル４２を収容する。前記磁性基板４１が焼結方式で成型される場合、その材料はフェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）を選択して、高分子材料と混合する。前記磁性基板４１が固化方式で成型される場合、その材料は、金属系軟磁性粉末を選択して、高分子材料と混合する。フェライトは、例えば、ニッケル亜鉛フェライト（ＮｉＺｎｆｅｒｒｉｔｅ）、マンガン亜鉛フェライト（ＭｎＺｎｆｅｒｒｉｔｅ）である。前記コイル４２の材料は、金属、或いは合金であり、例えば銅、アルミニウムなどである。
【００１３】
本実施例では、前記磁性素子４は、いくつかの変化を有することができ、以下は、図４Ｂ〜図４Ｆを例に説明する。もちろん、その他にも更に多くの変化を有することができる。
【００１４】
図４Ｂに示されるように、磁性素子４ａの前記磁性基板４１Ａは、円柱状の磁心からなり、前記凹溝４３Ａは、前記磁心の外表面に位置し、前記コイル４２Ａは、前記凹溝４３Ａ内に収容される。
【００１５】
図４Ｃに示されるように、前記磁性素子４ｂの前記凹溝４３、４３Ｂは、前記磁性基板４１Ｂの相対する二つ側、すなわち両側面に位置し、前記コイル４２、４２Ｂは、前記凹溝４３、４３Ｂ内にそれぞれ設置することで、二つの側にいずれも前記コイル４２、４２Ｂの前記磁性素子４ｂを形成する。
【００１６】
図４Ｄに示されるように、前記磁性素子４ｃは、前記磁性基板４１と前記コイル４２の上に形成された結合材料４４を更に含み、前記コイル４２を前記結合材料４４と前記磁性基板４１の間に位置させる。前記磁性素子４ｃは、前記結合材料４４と結合したもう一つの磁性基板４５を更に含み、前記結合材料４４の材料は、酸化物、窒化物、スピンオンガラス、高分子材料、エポキシ樹脂、或いはその他の接着効果、或いは絶縁効果を有する材料であることができ、前記磁性基板４５を前記結合材料４４によって、前記磁性基板４１に接着し、且つ前記磁性基板４５の材料が前記コイル４２の短絡を招くリスクを防ぐ。また、前記磁性基板４５を増設することによって、前記磁性素子４ｃのインダクタンスを増加し、且つインダクタの損耗を下げることができる。
【００１７】
図４Ｅに示されるように、前記磁性素子４ｄは、二つの磁性素子４によって、互いに結合して形成する。二つの磁性素子４間は、結合材料４４によって、接合し、且つ隔てることができる。
【００１８】
図４Ｆに示されるように、前記磁性素子４ｅは、前記磁性素子４ｂにより上、下側にもう一つの磁性基板４５をそれぞれ接着して、成型される。前記結合材料４４によって、前記磁性基板４５を接着することができる。
【００１９】
上述の片側コイルを有する前記磁性素子４、４ａ、４ｃは、インダクタ、或いは片側コイルだけを必要とする電子素子に応用することができる。両側コイルを有する前記磁性素子４ｂ、４ｄ、４ｅは、フィルター、変圧器、二重層インダクタ構造、或いは両側コイルを必要とする電子素子に応用することができる。
【００２０】
図５Ａ〜図５Ｄを参照下さい。以下は、前記磁性素子４、４ｃで本発明の好ましい実施例の磁性素子の製造方法を説明する。
【００２１】
まず、図５Ａに示されるように、磁性基板を焼結、或いは固化して、磁性基板４１を形成する。前記磁性基板４１は、少なくとも一つの凹溝４３を有する。続いて、図５Ｂに示されるように、凹溝４３に金属層４６を形成する。さらに図５Ｃに示されるように、前記金属層４６の一部を取り除き、前記コイル４２を形成する。これによって、前記磁性素子４を製作することができる。前記金属層４６は、電気メッキ、化学メッキ、或いは堆積方式で形成、或いは銅ぺースト、銀ぺーストを印刷した後に固化して形成することができる。尚、堆積方式は具体的な方法として、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）がある。また、前記金属層４６の一部は、半導体製造プロセスにおけるエッチング方式、微小電気機械製造プロセスにおけるエッチング方式、或いは研磨によって、除去することができる。
【００２２】
また、図５Ｄに示されるように、製造方法は、コイル４２の片側に結合材料４４を形成するステップを更に含み、前記コイル４２を結合材料４４と前記磁性基板４１との間に位置させる。続いて、もう一つの磁性基板４５を更に設置して、前記結合材料４４と接合することによって、前記磁性素子４ｃを製作することができる。前記結合材料４４は、堆積、或いは塗布によって形成することができ、前記磁性基板４５は、接着、或いは係合によって、前記結合材料４４と接合することができる。
【００２３】
また、前記磁性素子４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅも上述の製造方法に沿って、成型することができる。注意すべきことは、前記磁性素子４ａの前記磁性基板４１Ａが磁心であることから、前記金属層を形成する時に、前記磁性基板４１Ａを同時に回転することができ、前記金属層を均一に形成する。これは前記磁性基板４１Ａは、円柱形の基板であり、磁性基板４１Ａの軸心に従って回転することで、金属層を均一に形成できる。前記磁性素子４ｂの凹溝は、二つ側、すなわち両面側に位置しているため、二つの金属層を形成する必要がある。前記磁性素子４ｄは、二つの前記磁性素子４を製作した後に、前記結合材料４４によって接着し、形成することができる。前記磁性素子４ｅは、前記磁性素子４ｂと前記磁性素子４ｃの製造プロセスを結合して製造することができる。
【００２４】
上述の各実施例では、前記磁性基板４１の凹溝４３は、いくつかの方式で形成することができる。以下、図６Ａ〜図６Ｃを参照に、第一の形成方式を説明する。
【００２５】
図６Ａに示されるように、まず、磁性粉末を金型５に入れる。前記金型５は、前記凹溝４３に対応する構造を有し、続いて、前記金型５によって、磁性粉末を加圧し、磁性基板４７を形成する。前記金型５の前記凹溝４３に対応する構造は、一般の機械加工、エッチング、放電加工、或いはＵＶＬＩＧＡのマイクロ電鋳方式によって製作することができる。尚、ＵＶＬＩＧＡ（ＵＶ−ＬＩＧＡ）のマイクロ電鋳方式とは、ＵＶ光またはＸ線により厚膜フォトレジストに対して露光を行い、更に露出されている部分にマイクロ電鋳によって金属膜を成膜して、金型５を形成することであり、いわゆる「ロールオーバー（ｒｏｌｌｏｖｅｒ）」である。磁性粉末の材料は、フェライトと高分子材料の混合、或いは金属系軟磁性粉末と高分子材料の混合であることができる。続いて、図６Ｂに示されるように、前記金型５を取り除き、最後に、図６Ｃに示されるように、前記磁性基板４７を加温焼結（フェライト粉末などの場合）、或いは固化（金属系軟磁性粉末などの場合）し、前記凹溝４３を有する前記磁性基板４１を形成する。注意すべきことは、この方式で前記凹溝４３を形成するのは、焼結、或いは固化を行う前である。
【００２６】
図７Ａ〜図７Ｃを参照下さい。以下は、前記凹溝４３の第二の形成方式を説明する。
【００２７】
図７Ａに示されるように、まず、未焼結、或いは未固化の磁性基板４７Ａを提供する。続いて、図７Ｂに示されるように、前記磁性基板４７に前記凹溝４３を形成する。本実施例では、前記凹溝４３は、旋削加工、微小電気機械製造プロセス、半導体製造プロセス、インプリンティング、或いは研磨の方式によって形成することができる。前記微小電気機械製造プロセス、或いは前記半導体製造プロセスは、前記磁性基板４７Ａにフォトレジスト層の塗布を含むことができる。尚、インプリンティングは、凸起部のある金型によって、焼結されていないまたは固化されていない磁性基板４７Ａ（図７参照）に刷り込むことで、コイルパターン（凹溝４３）を形成するものである。続いて、前記凹溝４３を有するパターンのマスクを前記フォトレジスト層に設置し、続いて、マスクによって、フォトレジスト層に、露光と現像を行った後、前記磁性基板４７Ａにエッチングを行う。最後に、フォトレジスト層にフォトレジストの除去を行い、前記凹溝４３を得る。図７Ｃに示されるように、前記磁性基板４７Ａに焼結、或いは固化を行い、前記凹溝４３を有する前記磁性基板４１を形成する。この方式で前記凹溝４３を形成するのも、焼結、或いは固化を行う前である。
【００２８】
図８Ａ〜図８Ｃを参照下さい。以下は、前記凹溝４３の第三の形成方式を説明する。
【００２９】
図８Ａに示されるように、まず、磁性基板を焼結、或いは固化し、磁性基板４１を形成する。続いて、図８Ｂに示されるように、前記磁性基板４１に前記凹溝４３を形成する。前記凹溝４３は、フライス加工、放電加工、レーザー加工、半導体製造プロセス、或いは微小電気機械製造プロセスによって、前記磁性基板４１に形成することができる。前記微小電気機械製造プロセス、或いは前記半導体製造プロセスは、前記磁性基板４１にフォトレジスト層ＰＲの塗布を含むことができ、続いて、前記凹溝４３を有するパターンのマスクを前記フォトレジスト層ＰＲに設置した後、前記マスクによって、前記フォトレジスト層ＰＲに、露光と現像を行い、さらに、前記磁性基板４１に、エッチングを行う（図８Ｂの如く）。最後に、前記フォトレジスト層ＰＲにフォトレジストの除去を行い、前記凹溝４３を得る（図８Ｃの如く）。注意すべきことは、この方式で前記凹溝４３を形成するのは、焼結、或いは固化を行った後である。
【００３０】
上述をまとめると、本発明の磁性素子とその製造方法は、まず、前記磁性基板を形成する。前記磁性基板は、前記凹溝を有し、前記コイルを収容する。従来技術と比べて、本発明の前記コイルは、前記磁性基板により直接覆われるため、比較的厚さが薄く、高インダクタンスを有することができる。また、本発明は、まず、前記磁性基板を焼結、或いは固化してから、前記コイルを形成することから、製造された前記磁性基板は、相当良好な磁気的性質を有することができ、且つ前記コイルの材料も製造プロセスの温度による制限を受けないことができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一の従来磁性素子の概略図である。
【図２】第二の従来磁性素子の概略図である。
【図３】第三の従来磁性素子の概略図である。
【図４Ａ】本発明の各種の好ましい第一の実施例の磁性素子の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の各種の好ましい第二の実施例の磁性素子の概略図である。
【図４Ｃ】本発明の各種の好ましい第三の実施例の磁性素子の概略図である。
【図４Ｄ】本発明の各種の好ましい第四の実施例の磁性素子の概略図である。
【図４Ｅ】本発明の各種の好ましい第五の実施例の磁性素子の概略図である。
【図４Ｆ】本発明の各種の好ましい第六の実施例の磁性素子の概略図である。
【図５】本発明の好ましい実施例に基づいた二つの磁性素子の製造プロセス図である。
【図６】本発明の好ましい実施例に基づいた磁性素子の凹溝の第一の製造プロセス図である。
【図７】本発明の好ましい実施例に基づいた磁性素子の凹溝の第二の製造プロセス図である。
【図８】本発明の好ましい実施例に基づいた磁性素子の凹溝の第三の製造プロセス図である。
【符号の説明】
【００３３】
１磁性素子
１１、１２フェライト基板
１３コイル
１４、１５、４４結合材料
２、３、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ磁性素子
２１、３１基板
２２、２４、３２、３４フェライト
２３、３３、４２、４２Ａ、４２Ｂコイル
２５外部電極
３６保護層
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４５磁性基板
４３、４３Ａ、４３Ｂ凹溝
４６金属層
４７、４７Ａ磁性基板
５金型
ＰＲフォトレジスト層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの凹溝を有する磁性基板を形成するステップ、及び
前記凹溝に少なくとも一つのコイルを設置するステップを含むことを特徴とする磁性素子の製造方法。
【請求項２】
磁性基板は、前記磁性基板を焼結、或いは固化することによって、形成され、且つ前記凹溝は、焼結、或いは固化する前に、或いは焼結、或いは固化した後に前記磁性基板に形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項３】
前記磁性基板を焼結、或いは固化する前に、
前記凹溝に対応する構造を有する金型に磁性粉末を入れるステップ、
前記磁性粉末を、加圧し、前記磁性基板を形成するステップ、及び、
前記金型を取り除くステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項４】
前記磁性基板を焼結、或いは固化する前に、旋削加工、エッチングプロセス、インプリンティング、或いは研磨の方式によって、前記磁性基板に前記凹溝を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項５】
前記磁性基板を形成した後に、
フライス加工、放電加工、レーザー加工、半導体製造プロセス、或いは微小電気機械製造プロセスによって、前記磁性基板に前記凹溝を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項６】
前記微小電気機械製造プロセス、或いは前記半導体製造プロセスは、
前記磁性基板にフォトレジスト層を塗布するステップ、
前記凹溝を有するパターンのマスクを前記フォトレジスト層に設置するステップ、
前記マスクによって、前記フォトレジスト層に、露光と現像を行うステップ、
前記磁性基板に、エッチングを行うステップ、及び
前記フォトレジスト層に、フォトレジストの除去を行い、前記凹溝を得るステップを含むことを特徴とする請求項４、或いは請求項５に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項７】
前記コイルを形成するステップは、
前記凹溝に金属層を形成するステップ、及び
前記金属層の一部を取り除いて、前記コイルを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に磁性素子の記載の製造方法。
【請求項８】
前記金属層は、電気メッキ、化学メッキ、堆積方式、或いは銅ぺースト、或いは銀ぺーストを印刷した後に固化して形成されることを特徴とする請求項７に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項９】
前記金属層の一部は、半導体製造プロセス、微小電気機械製造プロセス、或いは研磨によって、除去することを特徴とする請求項７に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項１０】
前記コイルを形成した後、
前記磁性基板と前記コイルに結合材料を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項１１】
前記結合材料は、堆積、或いは塗布によって形成され、前記結合材料の材料は、酸化物、窒化物、スピンオンガラス、高分子材料、エポキシ樹脂、或いは絶縁材料であることを特徴とする請求項１０に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項１２】
前記結合材料と接続、接着、或いは係合するもう一つの磁性基板を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項１３】
前記もう一つの磁性基板は、少なくとも一つの凹溝を有し、前記凹溝に少なくとも一つのコイルが設置されることを特徴とする請求項１２に記載の磁性素子の製造方法。
【請求項１４】
少なくとも一つの凹溝を有する磁性基板、及び
前記凹溝に設置される少なくとも一つのコイルを含むことを特徴とする磁性素子。
【請求項１５】
前記磁性基板が複数の凹溝を有する時、前記凹溝は、前記磁性基板の相対する二つ側、或いはその内の一つ側に位置されることを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項１６】
前記磁性基板のその内の一つ側に設置された前記コイルの前記磁性素子は、インダクタであり、前記磁性基板の相対する二つ側に設置された前記コイルの前記磁性素子は、フィルター、変圧器、或いは二重層インダクタであることを特徴とする請求項１５に記載の磁性素子。
【請求項１７】
前記磁性基板は、磁心、或いは円柱状磁心であり、前記凹溝は、前記磁心の外表面に設置されることを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項１８】
前記磁性基板の材料は、フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、マンガン亜鉛フェライト、或いは金属系軟磁性粉末と高分子材料の混合からなることを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項１９】
前記コイルの材料は、銅、或いはアルミニウムなどの金属、合金であることを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項２０】
前記コイルと前記磁性基板に設置される結合材料を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項２１】
前記コイルは、前記結合材料と前記磁性基板の間に位置されることを特徴とする請求項２０に記載の磁性素子。
【請求項２２】
前記結合材料と結合されるもう一つの磁性基板を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の磁性素子。
【請求項２３】
前記もう一つの磁性基板は、少なくとも一つの凹溝を有し、前記凹溝に少なくとも一つのコイルが設置されることを特徴とする請求項２２に記載の磁性素子。
【請求項２４】
前記磁性基板の相対する二つ側に設置された二つの結合材料を更に含み、二つの磁性基板により前記二つの結合材料と接合されることを特徴とする請求項１４に記載の磁性素子。
【請求項２５】
前記結合材料の材料は、酸化物、窒化物、スピンオンガラス、高分子材料、或いはエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項２０、或いは請求項２４に記載の磁性素子。

【図１】