(57)【要約】【課題】  安定してアスペクト比が１以上の平面コイルを製造可能な製造方法を提供すること。【解決手段】  この製造方法は、渦巻状にパターン形成されている下地導体層を少なくとも一方の面に有する絶縁基板を準備する準備工程（Ｓ０１〜Ｓ０７）と、絶縁基板をめっき液に浸漬させ、下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する形成工程（Ｓ０８）と、を備え、めっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液であり、形成工程において、めっき液におけるブライトナーの濃度が４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻状にパターン形成されている下地導体層を少なくとも一方の面に有する絶縁基板を準備する準備工程と、
前記絶縁基板をめっき液に浸漬させ、前記下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する形成工程と、を備える平面コイルの製造方法であって、
前記めっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液であり、
前記形成工程において、前記めっき液における前記ブライトナーの濃度が４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理することを特徴とする平面コイルの製造方法。
【請求項２】
前記形成工程において、前記電解めっきの電流密度を１０〜２０Ａ／ｄｍ２とすることを特徴とする請求項１に記載の平面コイルの製造方法。
【請求項３】
前記ポリマーはポリエチレングリコールであり、
前記形成工程において、前記めっき液における前記ポリマーの濃度が１〜６０ｍｌ／ｌとなるように管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の平面コイルの製造方法。
【請求項４】
前記形成工程において、前記めっき液における塩素濃度が３０〜７０ｐｐｍとなるように管理することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面コイルの製造方法。
【請求項５】
前記形成工程において、前記めっき液における硫酸銅濃度が１００〜２００ｇ／ｌとなるように管理することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面コイルの製造方法。
【請求項６】
前記形成工程において、前記硫酸濃度が１５０〜２００ｍｌ／ｌとなるように管理することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の平面コイルの製造方法。
【請求項７】
前記形成工程において形成される前記導体のアスペクト比が１以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の平面コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路素子に用いられる平面コイルの製造方法として、絶縁基板の少なくとも一方の面に下地導体層をコイル状に形成し、そのコイル状の下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する製造方法がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３４２６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の製造方法では、電解めっきを施す際のめっき液として、主成分が硫酸銅、硫酸、エチレングリコールであるめっき液を使用している。この製造方法は、コイル導体のアスペクト比（コイル導体の幅に対する高さの比）を向上させることを目的としており、上記特許文献１には、アスペクト比が１以上のコイル導体が形成されたことが記載されている。
【０００４】
しかしながら、実際にアスペクト比が１以上の高アスペクト比コイル導体を形成しようとすると、コイル導体表面に凹凸が発生し、うねりが生じる場合があるといった解決すべき技術的課題があった。
【０００５】
そこで本発明では、安定してアスペクト比が１以上の平面コイルを製造することができる、平面コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る平面コイルの製造方法は、渦巻状にパターン形成されている下地導体層を少なくとも一方の面に有する絶縁基板を準備する準備工程と、絶縁基板をめっき液に浸漬させ、下地導体層に電解めっきを施してコイル導体を形成する形成工程と、を備え、めっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液であり、形成工程において、めっき液におけるブライトナーの濃度が４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、形成工程においてめっき液中のブライトナーの濃度を４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理するので、絶縁基板に垂直な方向におけるコイル導体の成長速度を安定して高めることができ、コイル導体を異方成長させることができる。
【０００８】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、電解めっきの電流密度を１０〜２０Ａ／ｄｍ２とすることも好ましい。高い電流密度によって電解めっきを行うので、より効果的にコイル導体を異方成長させることができる。
【０００９】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、ポリマーはポリエチレングリコールであり、形成工程において、めっき液におけるポリマーの濃度が１〜６０ｍｌ／ｌとなるように管理することも好ましい。ポリマーの濃度を１〜６０ｍｌ／ｌとなるように管理するので、コイル導体を均一に生成することができる。
【００１０】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、めっき液における塩素濃度が３０〜７０ｐｐｍとなるように管理することも好ましい。塩素濃度を３０〜７０ｐｐｍとなるように管理するので、ポリマーを有効に機能させることができる。
【００１１】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、めっき液における硫酸銅濃度が１００〜２００ｇ／ｌとなるように管理することも好ましい。硫酸銅濃度を１００〜２００ｇ／ｌとなるように管理するので、コイル導体のパターンにうねりが発生するのを抑制することが出来ると共に、コイル導体の膜質が粗くなるのを抑制できる。
【００１２】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において、硫酸濃度が１５０〜２００ｍｌ／ｌとなるように管理することも好ましい。硫酸濃度を１５０〜２００ｍｌ／ｌとなるように管理するので、コイル導体のパターンにうねりが発生するのを抑制することが出来ると共に、コイル導体の膜質が粗くなるのを抑制できる。
【００１３】
また本発明に係る平面コイルの製造方法では、形成工程において形成される導体のアスペクト比は１以上である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、形成工程において絶縁基板に垂直な方向にコイル導体を安定して異方成長させることができるので、安定してアスペクト比が１以上の平面コイルを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１６】
本発明の実施形態である平面コイルの製造方法を説明するのに先立って、その平面コイルが用いられるコイル素子について説明する。図１は、コイル素子１ａの斜視図である。コイル素子１ａは表面実装型のコイル素子である。コイル素子１ａは、平板状のコア構造体１０と、他の基板と電気的に接続される外部端子２０とを備えている。コア構造体１０は、ブリッジ型フェライトコア１１及び突起型フェライトコア１２から構成されており、ブリッジ型フェライトコア１１と突起型フェライトコア１２が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。
【００１７】
コイル構造体１０の分解斜視図を図２に示す。ブリッジ型フェライトコア１１は、矩形平板状の平板部１１１と、その平板部１１１に対して垂直に延びる脚部１１２とを有している。脚部１１２は一対設けられており、一方の脚部１１２は平板部１１１の一辺から、他方の脚部１１２はその一辺と平行な辺から、それぞれ同じ方向に延びている。従って、脚部１１２が突起型フェライトコア１２に立脚するようにブリッジ型フェライトコア１１を配置すると、ブリッジ型フェライトコア１１の平板部１１１と突起型フェライトコア１２との間に空隙部分が形成される。
【００１８】
突起型フェライトコア１２は、矩形平板状の平板部１２１と、その平板部１２１の中央部分から突出する突起部１２２を有している。突起部１２２は、角柱形状をなしている凸部である。突起型フェライトコア１２の平板部１２１にブリッジ型フェライトコア１１の脚部１１２の先端面を突き合わせてコア構造体１０を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に突起部１２２が配されることになる。尚、ブリッジ型フェライトコア１１及び突起型フェライトコア１２の細部構造については以降適宜説明する。
【００１９】
図１の状態から外部端子２０を取り除いた状態の斜視図を図３に示す。図３に示すように、コア構造体１０を構成するブリッジ型フェライトコア１１と突起型フェライトコア１２との間における空隙部分にコイル基板３０（平面コイル）が納められ、接着剤４０で固定されている。コア構造体１０の空隙部分が臨む端面からは、コイル基板３０の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁基板３１、導出端電極３２、及び保護樹脂層３３が露出している。絶縁基板３１はコイル基板３０を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極３２は後述するコイル導体に電気的に接続されており、図１に示した外部端子２０とも電気的に接続される部分である。保護樹脂層３３はコイル基板３０を保護するために設けられている樹脂層である。
【００２０】
コイル基板３０について図４を参照しながら説明する。図４はコイル基板３０の平面図である。コイル基板３０の中央部分には穴３５が形成されている。穴３５を囲むようにコイル導体３４が形成されている。コイル導体３４は、穴３５に望む部分から外側に向かって、穴３５を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル導体３４はコイル基板３０の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極３２に電気的に接続されている。
【００２１】
コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル導体３４が接続されている導出端電極３２と、他方の面に形成されているコイル導体３４が接続されている導出端電極３２とは、それぞれコイル基板３０の対向する辺に設けられている。また、コイル基板３０の両面に設けられているコイル導体３４は、穴３５の周縁部に形成された表裏コンタクト部３６によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板３０の一方の辺に設けられている導出端電極３２と、他方の辺に設けられている導出端電極３２との間に電圧を印加すると、コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル導体３４から、他方の面に形成されているコイル導体３４へと流れる電流が生じる。
【００２２】
コイル基板３０の穴３５には突起型フェライトコア１２の突起部１２２が挿入される。この様子を説明するために、図３における突起型フェライトコア１２の突起部１２２近傍での断面図を図５に示す。図５に示すように、突起型フェライトコア１２の突起部１２２はコイル基板３０の穴３５に挿入されている。ブリッジ型フェライトコア１１の脚部１１２よりも、突起型フェライトコア１２の突起部１２２は僅かに短く形成されている。従って、突起部１２２の先端とブリッジ型フェライトコア１１との間には空隙が生じ、微小ギャップ４１を形成できる。この微小ギャップ４１は、コイル基板３０のコイル導体３４に流れる電流で、ブリッジ型フェライトコア１１及び突起型フェライトコア１２が磁気飽和するのを防止するために設けられている。コア構造体１０は、その一辺が数ｍｍ以下の超小型形状をしていることから、微小ギャップ４１の寸法（突起部１２２の先端とブリッジ型フェライトコア１１との間の距離）は好ましくは０．１〜１００μｍ、更に好ましくは０．１〜５０μｍに設定される。
【００２３】
引き続いて、本実施形態におけるコイル基板３０（平面コイル）の製造方法について図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、本実施形態における製造方法の手順を示す図である。図７及び図８は、コイル基板３０の製造方法を説明するための図であって、コイル基板３０の一部分に相当する部分の断面を図示するものとする。図６に従って製造方法の手順を説明しながら適宜図７及び図８を参照する。
【００２４】
まず、絶縁基板３１を準備する（図６の工程Ｓ０１、図７の（Ａ）参照）。この絶縁基板３１は板厚が６０μｍのものであって、ガラスクロスにＢＴレジンが含浸されており、既に穴３５が形成されているものとする（図７においては示さない）。
【００２５】
続いて、絶縁基板３１の表面及び裏面に下地導体層６０を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する（図６の工程Ｓ０２、図７の（Ｂ）参照）。この絶縁基板３１の表面及び裏面に同時に形成した下地導体層６１それぞれの上にフォトレジスト層６１をそれぞれ同時に電着成膜する（図６の工程Ｓ０３、図７の（Ｃ）参照）。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層６１において、コイル導体（図４参照）を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部６１１を形成する（図６の工程Ｓ０４、図７の（Ｄ）参照）。
【００２６】
このようにパターン形成したフォトレジスト層６１をめっきマスクとして、図７の（Ｄ）における除去部６１１に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル導体用めっき層６２を形成する（図６の工程Ｓ０５、図８の（Ａ）参照）。このコイル導体用めっき層６２を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層６１を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する（図６の工程Ｓ０６、図８の（Ｂ）参照）。
【００２７】
図８の（Ｂ）に示した状態から、コイル導体用めっき層６２が形成されている部分以外の下地導体層６０をエッチングして除去し、下地導体層６０ａをコイル導体用メッキ層６２と絶縁基板３１との間に残す（図６の工程Ｓ０７、図８の（Ｃ）参照）。尚、本実施形態では、工程Ｓ０１〜Ｓ０７（準備工程）を経ることによって、図８の（Ｃ）に示すようなパターン形成された下地導体層６０ａを有する絶縁基板３１を形成したが、予めこれらの工程を経た絶縁基板を準備しておいてもよい。
【００２８】
その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル導体用めっき層６２を電着により更に成長形成させる（図６の工程Ｓ０８）。これにより、コイル導体３４としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル導体間のギャップが１５μｍ以下になるまで高密度にコイル導体３４を成長形成させることができる。これは、高さ方向には電気量に比例しめっき層が形成されていくのに対し、幅（ギャップ）方向にはギャップが狭くなるにつれてめっき層が形成されていく速度が遅くなることによる。
【００２９】
工程Ｓ０８について更に説明する。工程Ｓ０８における電流密度は、１０〜２０Ａ／ｄｍ２としている。電流密度を高く保つことにより、コイル導体用めっき層６２を絶縁基板３１の垂直方向に異方成長させるためである。工程Ｓ０８において用いられるめっき液は、ポリマー及びブライトナーを含む硫酸銅系めっき液である。本実施形態においては更に、レベラー及び塩素も含んでいる。
【００３０】
工程Ｓ０８において、めっき液における硫酸銅濃度は、１００〜２００ｇ／ｌとなるように管理される。また、めっき液における硫酸濃度は、１５０〜２００ｍｌ／ｌとなるように管理される。硫酸銅濃度が１００ｇ／ｌを下回ると、銅の供給が不足し、コイル導体３４にうねりが発生する。一方、硫酸銅濃度が２００ｇ／ｌを上回ると、銅の供給が過剰となり、コイル導体３４表面の膜質が粗くなる。
【００３１】
ポリマーは、銅析出を抑制するために含有され、分極効果によりコイル導体３４を均一に成膜させるためのものである。ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロプレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリオキシアルキレングリコールといったポリエーテル化合物が用いられる。これらのポリマーの中では、ポリエチレングリコールを用いることが特に好ましい。工程Ｓ０８において、めっき液におけるポリマーの濃度は、１〜６０ｍｌ／ｌとなるように管理される。
【００３２】
塩素は、ポリマーを機能させるために含有されるものである。工程Ｓ０８において、めっき液における塩素の濃度は、３０〜７０ｐｐｍとなるように管理される。塩素濃度が３０ｐｐｍを下回ると、ポリマーが十分に機能できず、ピットが発生する。一方、塩素濃度が７０ｐｐｍを上回ると、塩素濃度が過剰になりポリマーの機能が阻害され、枝状の異常成長が発生する。
【００３３】
ブライトナーは、銅析出を促進するために含有され、復極効果によりコイル導体３４を十分に厚く形成するためのものである。ブライトナーとしては、３−メルカプトプロピルスルホン酸（又はそのナトリウム塩）、ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィド（又はその２ナトリウム塩、以下総称してＳＰＳとする）、Ｎ，Ｎ−ジメチルジチオカルバミン酸（３−スルホプロピル）エステル（又はそのナトリウム塩）といった硫黄化合物が用いられる。特に、ＳＰＳを用いることが好ましい。工程Ｓ０８において、めっき液におけるブライトナーの濃度は、４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理される。
【００３４】
ブライトナーの濃度管理は、ハルセル試験やＣＶＳ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｉｃ  Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）法によって行われ、特にＣＶＳ法によることが好ましい。ＣＶＳ法の原理は次の通りである。めっき液に浸漬した電極の電位を周期的に変化させることで、電極の表面に銅を周期的に析出させると共に、析出した銅を陽極溶解させる。析出した銅が陽極溶解する際のピーク電流より求められる電気量は、析出した銅の質量に対応するため、析出速度とこの電気量は比例関係にある。そこで、この電気量を測定することにより、ブライトナーが析出速度に及ぼす影響に基づいてその濃度を求める。
【００３５】
ブライトナーとして、ＳＰＳを用いると、その一部が還元されてチオール化合物（以下、ＭＰＳ）に変質する。ＭＰＳは更に強く還元分解されて脱硫黄化される。また、ＳＰＳは、酸化分解されてスルホン酸、アルコールとなる。従って、ＣＶＳ法によって濃度測定すると、ＳＰＳ及びＭＰＳを足し合わせた濃度が求められることとなる。尚、本実施形態においては、ＦＣＩテクノロジー社製「ＱＵＡＬＩＢ  ＱＬ−５」を用いて、ＣＶＳ法によりＳＰＳ（ＭＰＳを含む）濃度を管理している。
【００３６】
レベラーは、銅析出を抑制するために含有され、コイル導体３４表面を平滑化させるためのものである。レベラーとしては、フェナジン化合物、サフラニン化合物、ポリアルキレンイミン、チオ尿素誘導体、ポリアクリル酸アミドといった窒素化合物が用いられる。特にフェナジン化合物が用いられることが好ましい。
【００３７】
コイル導体用めっき層６２の形成完了によりコイル導体３３を絶縁基板３１の両面に形成し終えた後、保護樹脂層３３（ソルダーレジスト）を絶縁基板３１の両面に印刷し、保護樹脂層３３でコイル導体３４を被覆して保護することでコイル基板３０が完成する。
【００３８】
本実施形態におけるコイル基板３０（平面コイル）の製造方法によれば、形成工程である工程Ｓ０６においてめっき液中のブライトナーの濃度を４〜２５ｍｌ／ｌとなるように管理するので、絶縁基板３１に垂直な方向におけるコイル導体３４の成長速度を安定して高めることができ、コイル導体３４を異方成長させることができる。従って、図８に示すようなアスペクト比（コイル導体の幅に対する高さの比）が１以上の平面コイルを、安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態である製造方法によって製造されるコイル基板を含むコイル素子の外観を示す図である。
【図２】図１のコア構造体を示す図である。
【図３】図１のコイル素子から外部端子を取った様子を示す図である。
【図４】図３のコイル基板の平面図である。
【図５】図１のコイル素子の中央付近における断面図である。
【図６】本発明の実施形態である製造方法の手順を示す図である。
【図７】本発明の実施形態である製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態である製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ…コイル素子、１０…コア構造体、１１…ブリッジ型フェライトコア、１２…突起型フェライトコア、２０…外部端子、３０…コイル基板、３１…絶縁基板、３２…導出端電極、３３…保護樹脂層、３４…コイル導体、３６…表裏コンタクト部、４０接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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