JPH07101652B2 - 高周波コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上にコイル導体を形成してなる高周波コ
イルに関し、特にコイル導体の幅及び隣合うコイル導体
の間隔を小さくすることによりコイルの小型化をはか
り、かつコイル導体の厚みを大きくすることによりコイ
ルのＱを向上できるようにした構造及びその製造方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来から、コイルとして、金属導体を螺旋状に巻回して
なる空心コイル及びフェライトやアルミナ等のボビンに
巻線を施してなるボビン巻線コイル等がある。しかしこ
の両コイルは形状が大きく，特性が不安定であることか
ら、高周波領域では採用できない。これに対して絶縁体
基板の表面に金属薄膜からなる帯状のコイル導体を形成
してなる高周波コイルは、部品形状を小型化できるとと
もに、マイクロ波帯の高周波領域に採用できる。この高
周波コイルを製造する場合は、従来、以下の方法が採用
されている。例えばガラス，セラミックス製基板の表面
全面にスパッタリングあるいは蒸着法等によりAg等の金
属薄膜を形成し、該薄膜の上面にコイルパターンに応じ
た形状のレジスト膜を形成し、これにより上記薄膜の不
要部分をウェットエッチング（化学エッチング）により
除去してコイル導体を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記従来の高周波コイルにおいては、コイル
導体をスパッタリング等の薄膜技術により形成すること
から、このコイル導体の厚みが薄い分導体抵抗が大きく
なり、Ｑが低いという問題があり、このＱの向上が要請
されている。

ここで、上記Ｑを向上させるには、コイル導体の幅ある
いは厚みの少なくとも一方を大きくして導体抵抗を小さ
くしてやればよいことが知られている。しかし、コイル
導体の幅を大きくすれば、コイル形状が大きくなってし
まうという別の問題が発生して好ましくない。そこで、
コイル導体の厚みのみを大きくすること、すなわち上記
薄膜技術により形成されたコイル導体の上面に、さらに
コイル導体を重ねて形成して厚みを大きくすることが考
えられる。しかしながら、線幅，間隔が数十μｍと非常
に細いコイル導体の上面に寸法精度よく同一のコイル導
体を形成することは困難である。

ここで、本件発明者らは、予め大きなＱが得られるよう
に厚みの大きな導体膜を形成しておき、これをウエット
エッチクングしてコイル導体を形成する方法を検討し
た。しかしながら、導体膜の上面にコイル導体に応じた
形状のレジスト膜を形成した後、これを薬品溶液中に浸
漬してエッチングするウエットエッチングでは、コイル
導体のエッジ部分や厚み方向の側面が侵食されてギザギ
ザになり易く、加工精度が悪化するため、例えばコイル
導体の幅を10μｍに設計した場合、コイル導体の厚みを
２μｍより大きくすることができなかった。これを、コ
イル導体の幅と厚みの関係で示すと、幅と厚みの比率
（厚み／幅）を0.2以上にすることができなかった。つ
まり、ウエットエッチングによる方法では、コイル導体
の厚みを大きくしてＱを大きくするという目的は達成で
きないのである。

本発明の目的は、上記厚膜化した導体膜を精度良く加工
できるエッチング方法を見出し、コイルの小型化をはか
り、かつＱを向上できる高周波コイル及びその製造方法
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、基板の表面に導体膜を形成し、該導体
膜の表面を覆うように上記基板の上面にレジスト膜を形
成し、該レジスト膜の不要部分をエッチング法により除
去してコイル導体に対応するマスクを形成し、しかる後
該マスクの開口部分の導体膜をドライエッチング法によ
り除去して幅と厚みの比率が0.2以上5.0以下のコイル導
体を形成したことを特徴としている。

ここで、上記ドライエッチングとしては、イオンビーム
エッチング，スパッタエッチング，プラズマエッチング
が採用できる。

また、上記導体膜の形成方法としては、スパッタリン
グ，蒸着，イオンプレーティング，あるいは電解，無電
解メッキ法が採用でき、これらの方法により一層，ある
いは複数層からなる導体膜を形成すればよい。

さらに、本発明の高周波コイルには、基板上にコイル導
体及び絶縁膜を一層だけ形成してなる単層のもの、コイ
ル導体と絶縁膜を交互に積層してなる多層のものが含ま
れる。

さらにまた、本発明のコイル導体の形状としては、例え
ばスパイラルタイプ，ミアンダタイプ等が考えられ、特
に限定されるものではない。

〔作用〕

本発明に係る高周波コイルの製造方法によれば、基板に
形成された導体膜の不要部分を、ドライエッチングによ
り除去してコイル導体を形成したので、ウェットエッチ
ングによる場合の加工精度の悪化を回避でき、寸法精度
が高く、かつ幅に対して厚みの大きなコイル導体を形成
でき、小型でかつＱの大きなコイルを形成することがで
きる。このドライエッチング法は、導体膜の不要部分を
薬品溶液で溶かすという方法ではなく、例えば不活性ガ
ス，イオン等を打ち込んで削り取る方法であるから、高
い加工精度が得られる。その結果、幅と厚みの比率を0.
2以上に形成した場合にも、厚み方向の側面を精度良く
垂直にでき、導体抵抗を小さくしてＱを向上できる。た
だし、幅と厚みの比率が5.0を超えると、コイル導体の
形成は困難である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による高周波コ
イルの製造方法を説明するための図である。

まず、本発明の一実施例による高周波コイルの構造につ
いて説明する。

絶縁膜の導体表面より上側部分を除去した状態を示す第
１図において、１は本実施例のチップ型の高周波コイル
であり、これはガラス又はセラミックスからなる絶縁体
基板２の上面の中央部に、膜厚２〜50μm,線幅10μm,間
隔10μｍの金属膜からなるスパイラル状のコイル導体４
をパターン形成するとともに、上記基板２上面の左，右
縁部に端子電極3a,3bを形成して構成されている。ま
た、上記コイル導体４の外端部4aは図面左側の端子電極
3aに接続されており、内端部4bは後述するリード電極８
を介して図面右側の端子電極3bに接続されている。

上記コイル導体４及び端子電極3a,3bは、上記基板２の
上面に、Ti,Cr,Pd等からなる金属膜、及びこれの表面に
Ni,Cu,Ag,Al等からなる金属膜を蒸着，スパッタリング
あるいはイオンプレーティング等により形成し、さらに
該金属膜の表面に電解，又は無電解メッキによりAg,Cu,
Au等を被覆して厚さが２μｍ以上になるように導体膜を
形成し、この導体膜の不要部分をドライエッチングによ
り除去して形成されたものである。

また、上記コイルの断面を示す第２図において、上記基
板２の各端子電極3a,3bを除くコイル導体４の上面には
ポリイミドあるいはポリアミド等からなる樹脂製絶縁膜
５がコーティングされており、この絶縁膜５の上記コイ
ル導体４の内端部4b部分にはスルーホール６が形成され
ている。また、上記絶縁膜５の上面には帯状のリード電
極８が形成されており、該電極８の一端は上記スルーホ
ール６を介して内端部4bに接続され、他端は端子電極3b
に接続されている。これにより本実施例の高周波コイル
１が構成されている。なお、電極８を保護、絶縁するた
めに、絶縁膜５及び電極８の上面に、さらに絶縁膜を形
成してもよい。

次に、本発明の一実施例による上記高周波コイル１の製
造方法を説明する。

第３図（ａ）ないし第３図（ｈ）は本実施例の製造工程
を示す断面図であり、この各図は第２図の中央部分を示
す。

まず、鏡面研磨が施された厚さ0.6mmのガラス基板
２の上面全面に、密着性を向上させるためのTi膜7aをス
パッタリング法により形成し、次に該Ti膜7aの表面にT
i,Agを同時に２元スパッタリングすることによりTi-Ag
膜7bを形成し、続いてこのTi-Ag膜7bの表面に導電性の
良いAg膜7cを同じくスパッタリングにより形成して、３
層構造の第１金属膜７を形成する（第３図（ａ））。

次に、上記第１金属膜７の表面に、電解，又は無電
解メッキにより第２金属膜９を形成する。これにより、
厚さ２〜50μｍ程度の導体膜10を形成する（第３図
（ｂ））。

上記導体膜10の表面に感光性ポリイミド樹脂からな
るレジスト膜11をコーティングし、これを乾燥させる
（第３図（ｃ））。そして、上記レジスト膜11のコイル
導体４及び端子電極3a,3b部分以外の不要部分をマスク
で覆い、これを露光する。次に、これを現像（エッチン
グ）する。すると、コイル導体４及び端子電極3a,3b部
分の上面のみレジスト膜11が残ることになる。これによ
り、コイル導体4,端子電極3a,3bに対応した開口12aを有
するマスク12が形成されることとなる（第３図
（ｄ））。

次に、上記ガラス基板２の上面にドライエッチング
を施す。このドライエッチングは、ECRプラズマエッチ
ング，希ガスイオンビームエッチング，あるいは希ガス
逆スパッタリングエッチングを採用する。例えば反応性
ECRプラズマエッチングは、減圧したガスに高周波電界
をかけて放電を起こし、この低温のプラズマ中に存在す
る化学的に活性な原子，電子，イオンと、上記不要部分
の導電膜10との化学反応でエッチングするものである。

これにより、上記マスク12の開口12a部分の導体膜10が
削り取られ、線幅10μm,間隔10μｍのコイル導体４及び
端子電極3a,3bが形成される（第３図（ｅ））。しかる
後、上記マスク12を剥離，除去する。

なお、上記ポリイミドが非感光性の場合は、ポジ形レジ
ストを塗布した後、絶縁膜11の残さない部分を露光して
エッチングすればよい。

次に、上記コイル導体4,端子電極3a,3bのガラス基
板２上面全面に感光性ポリイミド樹脂をコーティングし
て絶縁膜５を形成し、乾燥させる（第３図（ｆ））。そ
して、マスクをかけてこの絶縁膜５の上記端子電極3a,3
b（第２図参照），及びスルーホール６対応部分を除く
以外の部分について、上記工程と同様の方法にて露光
−現像を行う。すると、上記端子電極3a,3b（第２図参
照）部分が露出されるとともに、内端部4b部分にスルー
ホール６が形成されることになる（第３図（ｇ））。

最後に、上記絶縁膜５の上面にスパッタリングによ
り金属膜を形成し、これの不要部分をエッチングして、
上記内端部4bと端子電極3bとを接続するリード電極８を
形成する（第３図（ｈ））。これにより、本実施例の1.
6×3.2×0.8mmからなる大きさの高周波コイル１が製造
される（第１図及び第２図参照）。

なお、上記工程では、コイル導体４の内端部4bと端子
電極3bとをリード電極８で接続したが、上記両者4b,3b
をAu線によるワイヤボンディングにより接続し、これを
ナイロン，エポキシ樹脂系の接着剤で固定してもよい。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例の高周波コイル１によれば、基板２の上面に導
体膜10を形成し、該導体膜10の表面を覆うように上記基
板２の上面にレジスト膜11を形成し、該レジスト膜11の
不要部分をエッチングにより除去してコイル導体４、端
子電極3a,3bに対応するマスク12を形成し、しかる後マ
スク12の開口12a部分の導体膜10をドライエッチング法
により除去したので、加工精度の良い垂直な側面を有す
る幅と厚みの比率が0.2以上のコイル導体４が形成で
き、それだけ導体抵抗を小さくでき、Ｑを向上できる。
これにより、高周波領域,GHZ帯まで自己共振しない小型
の平面コイルが得られる。

また、本実施例によれば、レジスト膜11,絶縁膜５にポ
リイミドあるいはポリアミド樹脂を採用することによ
り、マスク12やスルーホール６を形成する際の微細加工
を可能にでき、寸法精度に対する信頼性を向上できると
ともに、耐熱性，耐薬剤性，耐湿性に優れ、かつヒート
ショック性，耐振動性特性にも優れた部品が得られる。

なお、上記実施例では、ガラス基板２上に、コイル導体
４及び絶縁膜５を一層形成した場合を例にとって説明し
たが、本発明は上記実施例のコイル１において、上記絶
縁膜５の上面にさらにコイル導体，絶縁膜を繰り返し形
成してなる多層コイルにも適用でき、また上記基板２を
挟んだ両表面にコイルを形成してなるものにも適用でき
る。

また、上記実施例では、第１金属膜７の上面に第２金属
膜９を形成して導体膜10を形成した場合を例にとって説
明したが、この導体膜10の形成方法はこれに限られるも
のではなく、例えばスパッタリング，あるいは電解，無
電解メッキだけで導体膜10を形成してもよい。

さらに、上記実施例ではスパイラル状のコイルを例にと
って説明したが、本発明は勿論これに限られるものでは
ない。例えば、第４図に示すようなミアンダタイプのコ
イル導体20にも適用でき、この場合も上記実施例と同様
の効果が得られる。

さらにまた、上記実施例では高周波コイル１を例にとっ
たが、本発明はコイルとコンデンサとを組み合わせてな
るLCフィルタや、トランスなどにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る高周波コイルの製造方法によ
れば、基板上に形成された導体膜をドライエッチングで
処理してコイル導体を形成したので、加工精度を向上し
て寸法精度に優れ、かつ幅に対して厚みの大きなコイル
パターンが形成できるとともに、Ｑを向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による高周波コ
イルの製造方法を説明するための図であり、第１図はそ
の平面図、第２図はその断面図、第３図（ａ）ないし第
３図（ｈ）はそれぞれ製造工程を示す断面図、第４図は
上記実施例の変形例を示す斜視図である。 図において、１は高周波コイル、２はガラス基板（基
板）、４はコイル導体、10は導体膜、11はレジスト膜、
12はドライエッチング用マスク、12aはドライエッチン
グ用マスクの開口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の表面に、蒸着，スパッタリング，イ
   オンプレーテイングにより第１導体膜を形成し、該第１
   導体膜上に電解メッキまたは無電解メッキにより第２導
   体膜を形成し、該第２導体膜の表面を覆うように上記基
   板の上面にレジスト膜を形成し、該レジスト膜の不要部
   分をエッチング法により除去してコイル導体に対応する
   マスクを形成し、しかる後該マスクの開口部分の導体膜
   をドライエッチング法により除去して上記導体膜の幅と
   厚みの比率（厚み／幅）が0.2以上5.0以下のコイル導体
   を形成したことを特徴とする高周波コイルの製造方法。