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JP7582944B2 - High density coil design and processing - Google Patents

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JP7582944B2 JP2021531026A JP2021531026A JP7582944B2 JP 7582944 B2 JP7582944 B2 JP 7582944B2 JP 2021531026 A JP2021531026 A JP 2021531026A JP 2021531026 A JP2021531026 A JP 2021531026A JP 7582944 B2 JP7582944 B2 JP 7582944B2
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エイ. クレイブンス、フォレスト
エイ. ピーター、トッド
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Description

本発明は、一般的に、コイル構造およびその製造処理に関する。 The present invention generally relates to coil structures and manufacturing processes.

リード(lead)、トレース、ビア相互接続(via interconnect)などの銅または銅合金の回路構造などの構造を製造するための電気メッキ処理(electroplating process)は、一般に知られており、例えば、Fine-Line Circuit Fabrication and Photoresist Application Thereforと題されたCastellaniらの特許文献1に開示されている。これらのタイプの処理は、例えば、以下の特許文献に開示されているディスクドライブヘッドサスペンションの製造に関連して使用されている。Benninらの特許文献2(名称:Low Resistance Ground Joints for Dual Stage Actuation Disk Drive Suspensions)。Riceらの特許文献3(名称:Integrated Lead Suspension with Multiple Trace Configurations)。Hentgesらの特許文献4(名称:Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions)。Hentgesらの特許文献5(名称:Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions)。Swansonらの特許文献6(Method for Making Noble Metal Conductive Leads for Suspension Assemblies)。Peltomaらの特許文献7(Plated Ground Features for Integrated Lead Suspensions)などがある。これらのタイプの処理は、例えば、Millerの特許文献8(Camera Lens Suspension with Polymer Bearings)に開示されているように、カメラレンズサスペンションの製造にも使用されている。 Electroplating processes for fabricating structures such as copper or copper alloy circuit structures, such as leads, traces, via interconnects, etc., are generally known and are disclosed, for example, in U.S. Patent No. 5,399,433 to Castellani et al., entitled Fine-Line Circuit Fabrication and Photoresist Application Therefor. These types of processes have been used in connection with the manufacture of disk drive head suspensions, as disclosed, for example, in U.S. Patent No. 5,399,433 to Bennin et al., entitled Low Resistance Ground Joints for Dual Stage Actuation Disk Drive Suspensions. U.S. Patent No. 5,333,436 to Rice et al., entitled "Integrated Lead Suspension with Multiple Trace Configurations," U.S. Patent No. 5,333,436 to Hentges et al., entitled "Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions," and U.S. Patent No. 5,333,436 to Hentges et al., entitled "Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions." Swanson et al., U.S. Patent No. 6,363,436 (Method for Making Noble Metal Conductive Leads for Suspension Assemblies); Peltoma et al., U.S. Patent No. 6,363,436 (Plated Ground Features for Integrated Lead Suspensions). These types of processes have also been used to manufacture camera lens suspensions, as disclosed, for example, in Miller, U.S. Patent No. 6,363,436 (Camera Lens Suspension with Polymer Bearings).

スーパーフィリングおよびスーパーコンフォーマルメッキの処理および組成物も知られており、例えば以下の論文である非特許文献1、非特許文献2、および非特許文献3に開示されている。これらの処理では、トレンチ(例えば、電気メッキされる構造のためのスペースを区画するフォトレジストマスクトレンチ)内の電気メッキは、底部で優先的に行われる。これによって、堆積(deposited)した構造のボイドを回避することができる。上述の特許文献および非特許文献(論文)のすべては、その全体およびすべての目的のために、参照によってここに組み込まれる。 Superfilling and superconformal plating processes and compositions are also known and are disclosed, for example, in the following articles: "Electroplating in a trench (e.g., a photoresist masked trench defining a space for a structure to be electroplated)" (J. Appl. Phys. 2003, 143:1311-1323, 2003). In these processes, electroplating in a trench (e.g., a photoresist masked trench defining a space for a structure to be electroplated) occurs preferentially at the bottom. This avoids voids in the deposited structure. All of the above-mentioned patents and articles are incorporated herein by reference in their entirety and for all purposes.

米国特許第4315985号明細書U.S. Pat. No. 4,315,985 米国特許第8885299号明細書U.S. Pat. No. 8,885,299 米国特許第8169746号明細書U.S. Pat. No. 8,169,746 米国特許第8144430号明細書U.S. Pat. No. 8,144,430 米国特許第7929252号明細書U.S. Pat. No. 7,929,252 米国特許第7388733号明細書U.S. Pat. No. 7,388,733 米国特許第7384531号明細書U.S. Pat. No. 7,384,531 米国特許第9366879号明細書U.S. Pat. No. 9,366,879

Vereeckenら、”The chemistry of additives in damascene copper plating,” IBM J. of Res. & Dev., vol. 49, no. 1, January 2005Vereecken et al., “The chemistry of additives in damascene copper plating,” IBM J. of Res. &Dev. , vol. 49, no. 1, January 2005 Andricacosら、”Damascene copper electroplating for chip interconnections,” IBM J. of Res. & Dev., vol. 42, no. 5, September 1998Andricos et al., “Damascene copper electroplating for chip interconnections,” IBM J. of Res. &Dev. , vol. 42, no. 5, September 1998 Moffatら, “Curvature Enhanced adsorbate coverage mechanism for bottom-up superfilling and bump control in damascene processing,” Electrochimica Acta 53, pp.145-154, 2007Moffat et al., “Curvature enhanced adsorbage mechanism for bottom-up superfilling and bump control in damascene process ng,” Electrochimica Acta 53, pp. 145-154, 2007

強化された回路構造に対する継続的なニーズが存在する。また、回路構造およびその他の構造を製造するための、電気メッキ処理を備えている、効率的かつ効果的な処理も引き続き必要とされている。 There is a continuing need for enhanced circuit structures. There is also a continuing need for efficient and effective processes, including electroplating processes, for producing circuit structures and other structures.

高アスペクト比電気メッキ構造を備えている装置および高アスペクト比電気メッキ構造を形成する方法について説明する。金属構造を製造する方法は、高さ対幅のアスペクト比を特徴とする金属ベースを有する基板を提供する工程と、金属ベースのアスペクト比よりも大きい高さ対幅のアスペクト比を有する金属構造を形成するために金属ベース上に金属クラウンを電気メッキする工程とを備えている。 An apparatus including a high aspect ratio electroplated structure and a method for forming the high aspect ratio electroplated structure are described. The method for producing a metal structure includes providing a substrate having a metal base characterized by a height-to-width aspect ratio and electroplating a metal crown onto the metal base to form a metal structure having a height-to-width aspect ratio greater than the aspect ratio of the metal base.

本発明の実施形態の他の特徴および利点は、添付の図面および以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明の実施形態は、限定するものではなく例示として、添付の図面の図に示されており、その中で、同様の参照は同様の要素を示しており、以下の通りである。
Other features and advantages of the embodiments of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and from the detailed description that follows.
Embodiments of the present invention are illustrated by way of example, and not by way of limitation, in the figures of the accompanying drawings in which like references indicate similar elements and in which:

現在のプリント回路技術を用いて製造されたコイルを示す。1 shows a coil manufactured using current printed circuit technology. 一実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルを示す図。FIG. 1 illustrates a high density precision coil with high aspect ratio electroplated structures according to one embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルによって生成される電磁力を表すために使用される図。FIG. 2 is used to represent the electromagnetic force generated by a high density precision coil comprising high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. リニアモータタイプのアプリケーション用に構成された、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の複数層を備えている装置を示す図。FIG. 1 illustrates an apparatus including multiple layers of high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment configured for a linear motor type application. いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示す図。1 illustrates a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示している。1 illustrates a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示す図。1 illustrates a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. いくつかの実施形態による、高密度の断面積を有する複数層の高アスペクト比電気メッキ構造を有する装置を示す。1 illustrates a device having multiple layer, high aspect ratio electroplated structures with dense cross-sectional areas according to some embodiments. 実施形態による高電流密度メッキ技術中および低電流密度メッキ技術中のSPS被覆率を示すグラフである。1 is a graph showing SPS coverage during high current density plating techniques and low current density plating techniques according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示す図。1 illustrates a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の斜視図。1 is a perspective view of a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された高密度精密コイルを示す図。1 illustrates a high density precision coil formed using a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された高密度精密コイルを示す図。1 illustrates a high density precision coil formed using a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment. 実施形態による高解像度積層導体層を備えている高アスペクト比電気メッキ構造を示す図。1 illustrates a high aspect ratio electroplated structure with high resolution laminate conductor layers according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルを示す図。1 illustrates a high density precision coil with high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 別の実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。4 illustrates a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to another embodiment. 別の実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。4 illustrates a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to another embodiment. 別の実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。4 illustrates a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to another embodiment. 一実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の選択的形成を示す図。1 illustrates selective formation of high aspect ratio electroplated structures according to one embodiment. トレース上に選択的に形成された金属クラウン部を有するように形成された、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の斜視図を示す。1 illustrates a perspective view of a high aspect ratio electroplated structure formed with a metal crown selectively formed on a trace, according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているハードドライブディスクサスペンションフレクシャを示す。1 illustrates a hard drive disk suspension flexure with high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 図19に示されたハードディスクドライブサスペンションフレクシャの断面図。20 is a cross-sectional view of the hard disk drive suspension flexure shown in FIG. 19. コンフォーマルメッキ処理中にフォトレジストを使用して、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1C illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures using photoresist during a conformal plating process according to an embodiment. コンフォーマルメッキ処理中にフォトレジストを使用して、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1C illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures using photoresist during a conformal plating process according to an embodiment. 様々な実施形態による、初期金属層を形成する処理、標準/コンフォーマルメッキ処理、およびクラウンメッキ処理に使用される例示的な化学物質を示す図。1A-1C illustrate exemplary chemistries used in processes for forming an initial metal layer, standard/conformal plating processes, and crown plating processes, according to various embodiments. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルの上面の斜視図。1 is a top perspective view of an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment; 図23に示された誘導結合コイルの実施形態の裏面の斜視図。FIG. 24 is a perspective view of the back side of the embodiment of the inductively coupled coil shown in FIG. 23 . 無線周波数識別チップに結合された実施形態による誘導結合コイル2502の上面の斜視図。FIG. 25 is a top perspective view of an inductively coupled coil 2502 according to an embodiment coupled to a radio frequency identification chip. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造から形成された誘導結合コイルを形成する方法を示す図。1A-1C illustrate a method of forming an inductively coupled coil formed from high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているハードディスクドライブ用サスペンションのためのフレクシャの平面図。2 is a plan view of a flexure for a hard disk drive suspension having high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment; FIG. 図27に示されているように、線Aに沿って取られたギャップ部におけるフレクシャのギャップ部の断面図。A cross-sectional view of the gap of the flexure at the gap taken along line A as shown in FIG. 27. 実施形態による質量構造を有するジンバル部を示す図。1 illustrates a gimbal portion having a mass structure according to an embodiment. 図27に示されているように、線Bに沿って取られた、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているフレクシャの中間部の断面図。28 is a cross-sectional view of a mid-portion of a flexure with high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment taken along line B as shown in FIG. 27. FIG. 図27に示された線Cに沿って取られた、実施形態による高アスペクト比構造を備えているフレクシャの近位部の断面図。28 is a cross-sectional view of a proximal portion of a flexure with high aspect ratio structures according to an embodiment taken along line C shown in FIG. 27. 実施形態による高アスペクト比構造を備えているフレクシャの近位部の平面図。13 is a plan view of a proximal portion of a flexure comprising a high aspect ratio structure according to an embodiment. FIG. 実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す図。1A-1D illustrate a process for forming high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment. 図33を参照して説明したタイプと同様の、より詳細な処理を示す図。FIG. 34 shows a more detailed process similar to the type described with reference to FIG. 33. 本明細書に記載された処理を使用して製造された実施形態によるコイルを示す図。1 illustrates a coil according to an embodiment manufactured using processes described herein. 図37に示されたコイルの断面を示す。38 shows a cross section of the coil shown in FIG. 37. 実施形態による複数のコイルセクションを備えているC字型コイル構成を示す図。1 illustrates a C-coil configuration with multiple coil sections, according to an embodiment. 実施形態によるC字型コイル構成を示す図。1 illustrates a C-coil configuration according to an embodiment. 実施形態による成形可能/Z平面成形コイル構造を示す図。FIG. 13 illustrates a formable/Z-plane shaped coil structure according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造を示す図。1 illustrates a C-coil structure with a bridge according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造を示す図。1 illustrates a C-coil structure with a bridge according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造の実施形態を示す図。1 illustrates an embodiment of a C-coil structure with a bridge, according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造の実施形態を示す図。1 illustrates an embodiment of a C-coil structure with a bridge, according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造の実施形態を示す図。1 illustrates an embodiment of a C-coil structure with a bridge, according to an embodiment. 実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造を示す図。1 illustrates a C-coil structure with a bridge according to an embodiment. 図45に示された実施形態によるC字型コイル構造のブリッジの断面を示す図。46 shows a cross section of a bridge of a C-shaped coil structure according to the embodiment shown in FIG. 45. 複数の個別部分から形成された実施形態によるコイル構造を示す図。1 illustrates a coil structure according to an embodiment formed from multiple individual sections. 複数の個別部分を備えている実施形態によるコイル構造を示す図。1 illustrates a coil structure according to an embodiment comprising multiple individual sections. 実施形態によるコイル構造のうちの少なくとも一部分の代替形状を示す図。11A-11C illustrate alternative shapes for at least a portion of a coil structure according to an embodiment. 実施形態によるコイル構造を形成するための表面実装コイルを示す図。1A-1C illustrate surface mount coils for forming a coil structure according to an embodiment. 表面実装コイルが、実施形態による基板上に配置されるように構成されていることを示している。1 illustrates a surface mounted coil configured to be disposed on a substrate according to an embodiment. 実施形態に従って複数の表面実装コイルが取り付けられた基板の上面図。2 is a top view of a substrate having multiple surface mounted coils attached thereto in accordance with an embodiment. 実施形態による一体化トレースジャンパを備えている表面実装コイルを示す図。1 illustrates a surface mount coil with integrated trace jumpers according to an embodiment. 実施形態による複数の表面実装コイル部を示す図。1 illustrates multiple surface mounted coil sections according to an embodiment. 実施形態によるコイル構造を形成するためにコイル部を実装するように構成された回路基板を示す図。1 illustrates a circuit board configured to mount coil portions to form a coil structure according to an embodiment. 実施形態によるコイル構造の複数の図。1A-1D are multiple views of a coil structure according to an embodiment. 実施形態による表面実装コイルを備えているコイル構造の複数の図を示す。1A-1C show multiple views of a coil structure comprising a surface mounted coil according to an embodiment. 実施形態によるコイル部を示す図。FIG. 4 illustrates a coil portion according to an embodiment. 1つまたは複数の表面実装コイルを取り付けるための半田接合部を備えている、実施形態によるコイル構造を示す図。1 illustrates a coil structure according to an embodiment including solder joints for attaching one or more surface mounted coils. 実施形態によって表面実装回路を、構造に機械的および電気的結合するための半田接合部を備えている構造の上面図。1 illustrates a top view of a structure with solder joints for mechanically and electrically coupling a surface mounted circuit to the structure according to an embodiment. 表面実装回路を、図60の構造に機械的および電気的結合するための半田接合部を備えている構造の底面図。61 is a bottom view of a structure with solder joints for mechanically and electrically coupling a surface mounted circuit to the structure of FIG. 60. FIG. 実施形態による半田接合部を備えている構造を示す図。1 illustrates a structure including solder joints according to an embodiment. 実施形態による半田接合部を示す図。1A and 1B are diagrams illustrating solder joints according to an embodiment. 実施形態による半田接合部の断面図。1 is a cross-sectional view of a solder joint according to an embodiment. 実施形態による半田接合部を用いた製造処理のフロー図。1 is a flow diagram of a manufacturing process using solder joints according to an embodiment. 実施形態によるコイル構造を示す図。1A and 1B are diagrams illustrating a coil structure according to an embodiment. 実施形態によるコイル構造を示す図。1A and 1B are diagrams illustrating a coil structure according to an embodiment.

本発明の実施形態に基づく高アスペクト比電気メッキ構造(High-aspect ratio electroplated structure)およびその製造方法について説明する。高アスペクト比電気メッキ構造は、現行技術よりもタイトな導体ピッチを提供する。例えば、様々な実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造は、導体スタックの断面積が50%よりも大きい導体スタックを備えている。さらに、高アスペクト比電気メッキ構造は、実施形態によれば、複数の導体層を可能にする。さらに、様々な実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造は、層から層への精密なアライメントを可能にする。例えば、高アスペクト比電気メッキ構造は、層から層への0.030mm未満のアライメントを有することができる。様々な実施形態によると、高アスペクト比電気メッキ構造は、全体のスタック高さを低減することを可能にする。 High-aspect ratio electroplated structures and methods for fabrication thereof according to embodiments of the present invention are described. High-aspect ratio electroplated structures provide tighter conductor pitch than current technology. For example, high-aspect ratio electroplated structures according to various embodiments include conductor stacks with cross-sectional areas of the conductor stacks greater than 50%. Additionally, high-aspect ratio electroplated structures according to embodiments allow for multiple conductor layers. Additionally, high-aspect ratio electroplated structures according to various embodiments allow for precise alignment from layer to layer. For example, high-aspect ratio electroplated structures can have layer-to-layer alignment of less than 0.030 mm. According to various embodiments, high-aspect ratio electroplated structures allow for a reduction in overall stack height.

各実施形態の高アスペクト比電気メッキ構造では、高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成されたコイルと磁石との間の誘電体を薄くすることができる。これによってコイルは、図1に示したような現在のプリント回路コイルよりも、強い電界を発生させることができる。このように、高アスペクト比電気メッキ構造は、現在の技術に比べて、費用対効果が高く、より高性能な装置が得られ、装置のフットプリントを削減することができる。 The high aspect ratio electroplated structures of the embodiments allow for a thinner dielectric between the coil and magnet formed using the high aspect ratio electroplated structures. This allows the coil to generate a stronger electric field than current printed circuit coils such as that shown in FIG. 1. Thus, the high aspect ratio electroplated structures provide a more cost-effective, higher performance device and reduced device footprint compared to current technology.

図2は、一実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイル(high-density precision coil)を示す。高アスペクト比電気メッキ構造202は、各列と各高アスペクト比電気メッキ構造204との間に誘電体材料を挟んで一列に形成されている。高密度精密コイルは、ヘリカルコイルまたは他のコイルタイプとして形成することができる。 Figure 2 shows a high-density precision coil with high-aspect ratio electroplated structures according to one embodiment. The high-aspect ratio electroplated structures 202 are formed in a row with a dielectric material between each row and each high-aspect ratio electroplated structure 204. The high-density precision coil can be formed as a helical coil or other coil types.

図3は、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルによって生成される電磁力(electro-magnetic force)を表現するために使用される図である。この図は、磁石304に近接したコイル断面302を備えている。最も高い電磁力306は、磁石304に近いコイル層308にある。磁石304から遠いコイル層310は、より小さな力を加える。力に影響を与える主な要因は、ローレンツ方程式:F(Fの直上に→を表記)=J(Jの直上に→を表記)×B(Bの直上に→を表記)に由来する。B(Bの直上に→を表記)の大きさの強さは、コイルと磁石との間の距離に応じて減少するので、J(Jの直上に→を表記)は銅を流れる電流となる。コイル断面302のうちの導体ではない部分は、力(Fの直上に→を表記)に寄与しない。 Figure 3 is a diagram used to represent the electro-magnetic force generated by a high density precision coil with a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment. The diagram shows a coil cross section 302 in close proximity to a magnet 304. The highest electromagnetic force 306 is at the coil layer 308 closest to the magnet 304. The coil layer 310 farther from the magnet 304 exerts a smaller force. The main factor influencing the force comes from the Lorentz equation: F (with → just above F) = J (with → just above J) x B (with → just above B). The magnitude of B (with → just above B) decreases with the distance between the coil and the magnet, so J (with → just above J) is the current flowing through the copper. The non-conducting portions of the coil cross section 302 do not contribute to the force (with → just above F).

コイルの力に影響を与える主な要因としては、磁場内のターン数(磁石の極に近いターンが最も大きな力を発揮する)、磁石からのコイルの距離(磁石に近い層がより大きな力を発揮する)、磁場内の銅の断面積の合計割合などがある。いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を採用することで、現在のコイル技術を用いたコイルと比較して、これらの点が改善される。 The main factors that affect the force of a coil include the number of turns in the magnetic field (turns closest to the poles of the magnet exert the most force), the distance of the coil from the magnet (layers closer to the magnet exert more force), and the percentage of the total cross-sectional area of copper in the magnetic field. The high aspect ratio electroplated structures of some embodiments provide improvements in these areas compared to coils using current coil technology.

例えば、現行技術による2層構造のコイルは、全体の厚さが約210μm、導体ピッチが38μm、銅の断面積割合が約20%、推定抵抗値が3.1Ω、推定力比が1.0(推定B比が1.0、推定J比が1.0)、推定電力比が1.0となっている。これに比べて、様々な実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルは、全体の厚さが約116μm、導体ピッチが40μm、銅の断面積割合が約60%、推定抵抗値が5.5Ω、推定力比が1.2(推定B比が1.5、推定J比が0.8)、推定電力比が0.71となっている。このように、様々な実施形態による、高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルは、より高性能な装置であると言える。そこで、いくつかの実施形態によると、そのような高密度精密コイルは、現在の最新技術を用いたコイルの半分の厚さで、30%少ない電力で20%多い力を提供する。 For example, a current technology two-layer coil has a total thickness of about 210 μm, a conductor pitch of 38 μm, a copper cross-sectional area percentage of about 20%, an estimated resistance of 3.1 Ω, an estimated force ratio of 1.0 (estimated B ratio of 1.0, estimated J ratio of 1.0), and an estimated power ratio of 1.0. In comparison, a high-density precision coil with a high aspect ratio electroplated structure according to various embodiments has a total thickness of about 116 μm, a conductor pitch of 40 μm, a copper cross-sectional area percentage of about 60%, an estimated resistance of 5.5 Ω, an estimated force ratio of 1.2 (estimated B ratio of 1.5, estimated J ratio of 0.8), and an estimated power ratio of 0.71. Thus, the high-density precision coil with a high aspect ratio electroplated structure according to various embodiments can be said to be a higher performance device. Thus, according to some embodiments, such a high-density precision coil is half the thickness of a coil using the current state of the art, and provides 20% more force with 30% less power.

図4は、リニアモータタイプのアプリケーション用に構成された実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の複数層を備えている装置を示す。現在の技術に比べて寸法的に有利であるため、高アスペクト比電気メッキ構造の各層402a~402dは、図1に図示されているような現在の技術で可能な場合よりも磁石404に近接している。さらに、各層402a~402dが磁石404に近接することで、体積B(直上に→)の場(磁束密度)を利用して、リニアモータの力の能力(force capability)が向上する。このように、多層高アスペクト比電気メッキ構造をリニアモータに使用すると、現在の技術を使用した場合よりも少ない層数で済むことになる。また、このような構造によれば、低抵抗などの電気的特性を得るための自由度も高い。 Figure 4 shows an apparatus with multiple layers of high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment configured for a linear motor type application. Due to dimensional advantages over current technology, each layer 402a-402d of the high aspect ratio electroplated structure is closer to the magnet 404 than is possible with current technology as shown in Figure 1. Furthermore, the proximity of each layer 402a-402d to the magnet 404 improves the force capability of the linear motor by utilizing the field (magnetic flux density) of volume B (directly above). Thus, the use of multi-layer high aspect ratio electroplated structures in linear motors requires fewer layers than current technology. Such structures also provide greater freedom to achieve electrical properties such as low resistance.

図5は、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の製造処理中の段階を示している。製造処理中のこの段階での高アスペクト比電気メッキ構造602の層は、セミ添加剤(semi-additive)技術を用いて形成され、初期の高さと幅のアスペクト比(A/B)が約1対1である微細ピッチでレジスト区画(resist defined)された導体を作成する。例えば、高アスペクト比電気メッキ構造は、高さが20μm、幅が20μmであることがある。いくつかの実施形態では、この時点でメッキ処理を停止して、フォトレジストマスクなどの区画作業(defining work)とシード層(seed layers、種層)を、当技術分野で知られている技術を使用して除去する。 Figure 5 illustrates a stage in the manufacturing process of a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments. The layers of the high aspect ratio electroplated structure 602 at this stage in the manufacturing process are formed using semi-additive techniques to create fine pitch resist defined conductors with an initial height to width aspect ratio (A/B) of about 1:1. For example, the high aspect ratio electroplated structure may be 20 μm high and 20 μm wide. In some embodiments, the plating process is stopped at this point and the defining work, such as the photoresist mask and seed layers, are removed using techniques known in the art.

図6は、製造処理中の別の段階における、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示している。製造処理中のこの段階での高アスペクト比電気メッキ構造702の層は、クラウンメッキ(crown plate)技術を用いて形成され、セミ添加剤導体を高アスペクト比、高パーセンテージの金属導体回路に変換する。例えば、高アスペクト比電気メッキ構造は、1対1よりも大きい最終高さ対幅比(A/S)を有する。最終高さ対幅比は、様々な実施形態によれば、1.2~3.0を備えている範囲であってもよい。他の実施形態は、3.0よりも大きい最終高さ対幅比を備えている。しかし、当業者であれば、本明細書に記載された技術を用いて、設計および性能基準を満たすために、任意の最終高さ対幅比を得ることができることを理解するであろう。図5に示す前段階から形成された図6のような形成段階では、様々な実施形態で開示されている高アスペクト比電気メッキ構造の最終的な高さには特に制限はない。 Figure 6 shows a high aspect ratio electroplated structure according to some embodiments at another stage in the manufacturing process. The layer of high aspect ratio electroplated structure 702 at this stage in the manufacturing process is formed using crown plate techniques to convert semi-additive conductors into high aspect ratio, high percentage metal conductor circuits. For example, the high aspect ratio electroplated structure has a final height to width ratio (A/S) greater than 1:1. The final height to width ratio may range from 1.2 to 3.0 according to various embodiments. Other embodiments have a final height to width ratio greater than 3.0. However, one skilled in the art will appreciate that any final height to width ratio can be obtained using the techniques described herein to meet design and performance criteria. At the stage of formation as shown in Figure 6 formed from the previous stage shown in Figure 5, there is no particular limit to the final height of the high aspect ratio electroplated structure disclosed in various embodiments.

図7は、製造処理中のさらに別の段階における、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示す図である。製造処理中のこの段階での高アスペクト比電気メッキ構造802a,802bの層は、高アスペクト比電気メッキ構造の複数層をセミ添加剤技術を用いて積層して後続の層を形成できるように変換するために、平坦化技術を用いて形成される。図8は、いくつかの実施形態による、導体断面積901の割合が高い高アスペクト比電気メッキ構造の複数層を有する装置を示している。 Figure 7 illustrates a high aspect ratio electroplated structure at yet another stage in the manufacturing process, according to some embodiments. At this stage in the manufacturing process, the layers of high aspect ratio electroplated structures 802a, 802b are formed using planarization techniques to convert the multiple layers of high aspect ratio electroplated structures to be stacked using semi-additive techniques to form subsequent layers. Figure 8 illustrates a device having multiple layers of high aspect ratio electroplated structures with a high percentage of conductor cross-sectional area 901, according to some embodiments.

図5に示したような構造から高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために使用される方法は、低電流密度メッキ技術(low current density plating technique)を使用することを備えている。このメッキ技術は、高アスペクト比電気メッキ構造同士の間に所望のスペースが得られるまで、側壁をメッキする。高アスペクト比電気メッキ構造同士の間のスペースが十分に狭くならないと、様々な実施形態において、上部で望ましくないピンチが発生する可能性がある。ピンチ(Pinching)は、隣接する構造の上縁同士が一緒に成長して隙間を挟み込むことで発生し、その結果、短絡が発生する。様々な実施形態において、低電流密度メッキ処理は、十分な流体交換によって強化され、銅メッキが行われている表面に新鮮なメッキ浴が継続的に利用できるようになる。さらに、高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための方法には、高電流密度メッキ技術が含まれる。この高電流密度メッキ技術は、物質移動限界(mass transfer limit)の高い割合で実行される。これによって、高アスペクト比電気メッキ構造を形成する導電材料の上に、主にまたは単独でメッキが施される。高電流密度メッキ処理は、電流密度を正確に制御することで向上する。図9は、実施形態による高電流密度メッキ技術中の高いSPS被覆率(SPS coverage)を示す上側の線1002と、実施形態による低電流密度メッキ技術中の低い、非常に均一な、加速器被覆率(accelerator coverage)を示す下側の線1004とを有するグラフを示す。 The method used to form the high aspect ratio electroplated structures from structures such as that shown in FIG. 5 includes using a low current density plating technique that plates the sidewalls until the desired spacing between the high aspect ratio electroplated structures is achieved. If the spacing between the high aspect ratio electroplated structures is not narrowed sufficiently, in various embodiments, undesirable pinching can occur at the top. Pinching occurs when the top edges of adjacent structures grow together and pinch the gap, resulting in a short circuit. In various embodiments, the low current density plating process is enhanced by sufficient fluid exchange to ensure that fresh plating bath is continually available to the surface where the copper plating is occurring. Additionally, the method for forming the high aspect ratio electroplated structures includes a high current density plating technique that is performed at a high percentage of the mass transfer limit. This results in plating primarily or solely on the conductive material forming high aspect ratio electroplating structures. High current density plating processes are enhanced by precisely controlling the current density. FIG. 9 shows a graph with an upper line 1002 showing high SPS coverage during a high current density plating technique in accordance with an embodiment, and a lower line 1004 showing low, highly uniform, accelerator coverage during a low current density plating technique in accordance with an embodiment.

図10a~図10fは、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。図10aは、処理の時刻T1においてレジスト能力の厚さ限界で形成されたトレース1102を示す。いくつかの実施形態では、事前にメッキされた従来のトレースは、ダマシン処理(damascene process)などの処理を使用して、または当技術分野で知られているものを備えているエッチングおよび堆積技術を使用して、銅で形成される。図10bは、低電流密度またはコンフォーマルメッキ処理(conformal plating process)中の時刻T2における高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示す図である。一実施形態によるコンフォーマルメッキ処理は、トレースのすべての表面をほぼ同じ速度で成長させる。さらに、コンフォーマルメッキ処理は、メッキ速度論(plating kinetics)を抑制する(低加速器被覆率)。また、コンフォーマルメッキ処理は、補うために高い均一な抑制被覆率を持つ、かなり均一な金属濃度を提供する。このようなメッキ速度論抑制効果は、メッキ浴にレベラーを含めることで高めることができる。均一な金属濃度と高い均一な抑制被覆率とを得るためには、より低い電流密度が必要である。いくつかの実施形態によれば、1平方デシメートル当たり2アンペアを使用するコンフォーマルなメッキ処理が、銅、光沢剤添加剤、メッキ器の温度および流体力学などのメッキのために使用される。このようなコンフォーマルメッキ処理の例としては、低電流密度メッキ処理が挙げられるが、これに限定されるものではない。低電流密度では、メッキ浴が均一な抑制状態を維持するので、コンフォーマルなメッキを行うことができる。別の実施形態では、メッキ浴にレベラーを追加することで、より高い電流密度で高速なメッキを行うことができる。さらに別の実施形態では、電流密度をさらに高めるために、銅の含有量をメッキ浴中の硫酸銅の溶解限界近くまで増やすことができる。これによって、同じコンフォーマルメッキの品質を得るために、電流密度を2倍以上にすることができる。例えば、銅の含有量は、一般的なイオン効果を防止するために酸の含有量を減らして、1リットルあたり40グラムと高くしてもよい。 10a-10f illustrate a process for forming a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment. FIG. 10a illustrates a trace 1102 formed at the thickness limit of resist capability at time T1 of the process. In some embodiments, pre-plated conventional traces are formed of copper using a process such as a damascene process or using etching and deposition techniques comprising those known in the art. FIG. 10b illustrates the formation of a high aspect ratio electroplated structure at time T2 during a low current density or conformal plating process. A conformal plating process according to an embodiment grows all surfaces of the trace at approximately the same rate. Additionally, the conformal plating process inhibits plating kinetics (low accelerator coverage). Also, the conformal plating process provides a fairly uniform metal concentration with high uniform inhibition coverage to compensate. Such plating kinetic inhibition effects can be increased by including a leveller in the plating bath. A lower current density is required to obtain uniform metal concentration and high uniform inhibition coverage. According to some embodiments, a conformal plating process using 2 amps per square decimeter is used to plate copper, brightener additives, plater temperature and fluid dynamics, etc. Examples of such conformal plating processes include, but are not limited to, low current density plating processes. At low current densities, the plating bath maintains a uniform inhibition state, allowing conformal plating. In another embodiment, the addition of a leveller to the plating bath allows for faster plating at higher current densities. In yet another embodiment, to further increase the current density, the copper content can be increased to near the solubility limit of copper sulfate in the plating bath. This allows the current density to be more than doubled to obtain the same conformal plating quality. For example, the copper content can be as high as 40 grams per liter with a reduced acid content to prevent general ionic effects.

いくつかの実施形態では、低電流密度メッキ処理(low current density plate process)は、銅などの導電性材料をトレース1102の上部および側壁に堆積させ、例えば、T2は、低電流密度メッキ処理中の処理の約5分後である(T1+5分)。図10cは、低電流密度メッキ処理中の処理に入った時点T3での高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示している。実施形態の場合、低電流密度メッキ処理は、銅などの導電性材料をトレース1102の上部および側壁に堆積させ、例えばT3は、低電流密度メッキ処理中の処理に入ってから約5分である(T1+15分)。 In some embodiments, the low current density plate process deposits a conductive material, such as copper, on the top and sidewalls of the traces 1102, e.g., T2 is about 5 minutes into the low current density plate process (T1+5 minutes). FIG. 10c shows the formation of a high aspect ratio electroplated structure at time T3 into the low current density plate process. For embodiments, the low current density plate process deposits a conductive material, such as copper, on the top and sidewalls of the traces 1102, e.g., T3 is about 5 minutes into the low current density plate process (T1+15 minutes).

図10dは、高電流異方性スーパーメッキ処理などのクラウンメッキ処理中の処理に入った時点T4での高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示している。例えば、T4は、処理開始から約15分10秒(T1+15分10秒)である。いくつかの実施形態では、高電流異方性スーパーメッキ処理はクラウンメッキである。クラウンメッキは、以下の要因同士の間の相互作用のバランスをとることに基づいている。溶液中の金属濃度;光沢剤添加剤(brightener additive);抑制剤添加剤(suppressor additive);表面への物質移動-流体交換速度(mass transfer-fluid exchange rate to surface);レベラー(leveler);および基板における電流密度。溶液中の金属濃度は、銅を備えていていてもよいが、これに限定されない。光沢剤添加剤は、SPS(ビス(3-スルホプロピル)ジスルフィド)、DPS(3-N,N-ジメチルアミノジチオカルバモイル-1-プロパンスルホン酸)、およびMPS(メルカプトプロピルスルホン酸)を備えていてもよいが、これらに限定されない。抑制添加剤としては、当業者に知られているものを備えている様々な分子量のストレートPEG、ポロキサミン、BASF pluronic f127などの様々な商品名で知られる水溶性ポロキサマーなどのポリエチレンとポリプロピレングリコールのコブロックポリマー、DOW(登録商標)UCONファミリーの高性能流体などのランダムコポリマーなど、やはりモノマーの様々な比率や様々な分子量、様々な分子量のポリビニルピロリドンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 10d illustrates the formation of high aspect ratio electroplated structures at time T4 into the process during a crown plating process, such as a high current anisotropic super plating process. For example, T4 is about 15 minutes and 10 seconds into the process (T1+15 minutes and 10 seconds). In some embodiments, the high current anisotropic super plating process is crown plating. Crown plating is based on balancing the interactions between the following factors: metal concentration in solution; brightener additive; suppressor additive; mass transfer-fluid exchange rate to surface; leveler; and current density at the substrate. The metal concentration in the solution may include, but is not limited to, copper. Brightener additives may include, but are not limited to, SPS (bis(3-sulfopropyl) disulfide), DPS (3-N,N-dimethylaminodithiocarbamoyl-1-propanesulfonic acid), and MPS (mercaptopropylsulfonic acid). Suppressor additives include, but are not limited to, straight PEG of various molecular weights, poloxamines, coblock polymers of polyethylene and polypropylene glycol such as water-soluble poloxamers known under various trade names such as BASF pluronic f127, random copolymers such as the DOW® UCON family of high performance fluids, again with various ratios of monomers and various molecular weights, polyvinylpyrrolidone of various molecular weights, etc., including those known to those skilled in the art.

いくつかの実施形態による高電流異方性スーパーメッキ処理は、加速電流の1%である抑制された交換電流を備えている。さらに、形成される高アスペクト比電気メッキ構造の側壁は、ほぼゼロの加速器被覆率を有する。加速器被覆率がほぼゼロであることは、銅蒸着のためのネルンスト電位を抑制被覆率に有利になるようにシフトすることで達成される。さらに、高いオーバーポテンシャルと銅の利用可能性(輸送現象)とによって、形成される構造の上部で高い加速器被覆率(accelerator coverage)が得られる。また、銅バルク濃縮液(cupper bulk concentrate)は、処理中にほぼゼロの加速器被覆率をサポートするように調整されてもよい。例えば、高電流異方性スーパーメッキ処理のための銅バルク濃縮液は、1リットルあたり14グラム以下である。いくつかの実施形態では、銅バルク濃縮液は、特定の流体力学に依存する。処理の様々な実施形態は物質移動限界の高い割合で実行されるので、メッキされる物品全体の流体速度の小さな違いは、物質移動限界が何であるかに影響を与えている。よって、メッキされる物品のすべての領域にわたる流体速度の高度な制御なしには、メッキライン間のギャップの十分な制御を達成することは困難である。いくつかの実施形態による高電流異方性スーパーメッキ処理は、形成される構造の側壁上のメッキを最小化または排除するために、加速器の被覆を敗北させるレベラー添加剤を備えている。他の実施形態では、レベラー添加剤を使用せずにメッキ浴を使用する。 The high current anisotropic super plating process according to some embodiments has a suppressed exchange current that is 1% of the accelerating current. Additionally, the sidewalls of the high aspect ratio electroplated structures formed have near zero accelerator coverage. Near zero accelerator coverage is achieved by shifting the Nernst potential for copper deposition to favor suppressed coverage. Additionally, high overpotential and copper availability (transport phenomenon) provide high accelerator coverage at the top of the structures formed. Additionally, the copper bulk concentrate may be adjusted to support near zero accelerator coverage during the process. For example, the copper bulk concentrate for the high current anisotropic super plating process is 14 grams per liter or less. In some embodiments, the copper bulk concentrate depends on the specific fluid dynamics. Since various embodiments of the process are performed at a high percentage of mass transport limit, small differences in fluid velocity across the article being plated will affect what the mass transport limit is. Thus, without advanced control of the fluid velocity over all areas of the article being plated, it is difficult to achieve sufficient control of the gap between plating lines. The high current anisotropic super plating process according to some embodiments includes a leveler additive that defeats the accelerator coating to minimize or eliminate plating on the sidewalls of the structures being formed. In other embodiments, plating baths are used without the use of a leveler additive.

高電流異方性スーパーメッキ処理で使用されるような高い電流密度では、いくつかの実施形態によれば、3重の(threefold)フィードバックメカニズムが作用する。物質移動効果によって、トレース同士間のスペースの銅が減少する。さらに、高い電流密度は、加速器(例えば、SPS)が支配する表面をサポートする。抑制された側壁を維持するために、銅の物質移動効果によってネルンスト電位を下げるように物質移動を調整している。例えば、流体境界層の厚さや各トレースの間隔は、ネルンスト電位を下げるように設計されている。 At high current densities, such as those used in high current anisotropic super plating processes, a threefold feedback mechanism operates according to some embodiments. Mass transport effects reduce copper in the spaces between the traces. Additionally, high current densities support accelerator (e.g., SPS) dominated surfaces. To maintain suppressed sidewalls, mass transport effects of copper are tuned to lower the Nernst potential. For example, the thickness of the fluid boundary layer and the spacing of each trace are engineered to lower the Nernst potential.

さらに、いくつかの実施形態による高電流異方性スーパーメッキ処理は、これらの差が4倍以上の濃度差を生み出すことができる銅濃度で動作することを備えている。このような条件の間、銅濃度とネルンスト電位の低下は、メッキ速度の低下に寄与する。例えば、ネルンスト電位が約50ミリボルト(以下、mV)から約60mVの範囲で変化した場合、メッキ速度は20倍も低下することになる。このような条件はターフェル速度論(Tafel kinetics)を引き起こし、銅メッキの場合、整流器の電圧ではなく印加電圧が120mV変化するごとに、電流が10倍変化する。低い側壁電流は拡散長が短い形成中の構造物の上面にフィードバックされ、これによってメッキ浴(溶液)から表面への金属のより速い送出が促進され、抑制ではなく高い加速器被覆率と高いネルンスト電位とが得られる。いくつかの実施形態では、2つの添加剤システム(例えば、光沢剤と抑制)が使用される。レベラーは、メッキされたフィーチャの上面でSPSの作用をブロックすることで、フィードバックメカニズムを弱める。 Additionally, some embodiments of the high current anisotropic super plating process are provided to operate with copper concentrations where these differences can produce a concentration difference of 4 times or more. During such conditions, the reduction in copper concentration and Nernst potential contributes to a reduction in plating rate. For example, a change in Nernst potential from about 50 millivolts (hereafter mV) to about 60 mV can result in a 20 times reduction in plating rate. Such conditions trigger Tafel kinetics, where for copper plating, the current changes 10 times for every 120 mV change in applied voltage, not the rectifier voltage. The low sidewall current is fed back to the top surface of the forming structure, which has a short diffusion length, thereby promoting faster delivery of metal from the plating bath (solution) to the surface, resulting in high accelerator coverage and high Nernst potential, not inhibition. In some embodiments, a two-additive system (e.g., brightener and inhibition) is used. The leveler counteracts the feedback mechanism by blocking the action of SPS at the top surface of the plated feature.

金属導体同士またはトレース同士の間隔が縮小し続けると、金属導体同士のスペースの高さと幅のアスペクト比が大幅に増加する。いくつかの実施形態によれば、本明細書で提供される電気メッキ処理の方法は、7:1以上のアスペクト比で金属導体同士の間隔でメッキを実現する。 As the spacing between metal conductors or traces continues to shrink, the aspect ratio of the height to width of the spaces between the metal conductors increases significantly. According to some embodiments, the electroplating process methods provided herein achieve plating at spaces between metal conductors with aspect ratios of 7:1 or greater.

いくつかの実施形態によれば、高アスペクト比電気メッキ構造を形成する方法は、選択的な位置または領域における金属クラウンメッキの選択的な形成を提供する。一つの例示的な実施形態では、金属クラウンの選択的な形成は、関係C/(C∞)≦0.33に従って電気メッキ処理を実施することで達成される。ここで、Cはメッキが行われる場所の金属(この例では銅)の濃度であり、C∞はメッキ浴のバルク濃度である。この関係は、C/(C∞)が物質移動限界の67%以上となる電気メッキ処理を実施すると表現することもできる。他の実施形態によれば、金属クラウンの選択的な形成は、関係C/(C∞)≦0.2に従って電気メッキ処理を実施することで達成される。すなわち、C/(C∞)は物質移動限界の80%以上である。別の態様では、金属クラウンの選択的な形成は、関係i/(i限界)≧0.8に従って電気メッキ処理を実施することで達成される。ここで、iは電流密度であり、(i限界)は電流密度限界である。 According to some embodiments, a method for forming high aspect ratio electroplated structures provides for selective formation of metal crown plating at selective locations or regions. In one exemplary embodiment, the selective formation of metal crown is achieved by performing an electroplating process according to the relationship C/(C∞)≦0.33, where C is the concentration of the metal (copper in this example) where plating is occurring, and C∞ is the bulk concentration of the plating bath. This relationship can also be expressed as performing an electroplating process where C/(C∞) is 67% or greater than the mass transport limit. According to other embodiments, the selective formation of metal crown is achieved by performing an electroplating process according to the relationship C/(C∞)≦0.2, i.e., C/(C∞) is 80% or greater than the mass transport limit. In another aspect, the selective formation of metal crown is achieved by performing an electroplating process according to the relationship i/(i limit)≧0.8, where i is the current density and (i limit) is the current density limit.

図10eは、高電流異方性スーパーメッキ処理中の時刻T5における高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示している。例えば、T5は、処理開始から約15分30秒(T1+15分30秒)である。別の実施形態では、図10eに図示されているような高アスペクト比電気メッキ構造の形成は、時刻T5=T1+5分で起こる。図10fは、高電流異方性スーパーメッキ処理中の時刻T6における高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示す。これは、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の形成を最終的に行うクラウンメッキ処理の終了を示す。例えば、T6は、処理開始からの約20分後である(T1+20分)。別の実施形態については、図10fに示されるような高アスペクト比電気メッキ構造の形成は、時刻T6=T1+10分で起こる。 Figure 10e illustrates the formation of high aspect ratio electroplated structures at time T5 during the high current anisotropic super plating process. For example, T5 is about 15 minutes 30 seconds from the start of the process (T1 + 15 minutes 30 seconds). In another embodiment, the formation of high aspect ratio electroplated structures as illustrated in Figure 10e occurs at time T5 = T1 + 5 minutes. Figure 10f illustrates the formation of high aspect ratio electroplated structures at time T6 during the high current anisotropic super plating process. This illustrates the end of the crown plating process that ultimately results in the formation of high aspect ratio electroplated structures according to some embodiments. For example, T6 is about 20 minutes from the start of the process (T1 + 20 minutes). For another embodiment, the formation of high aspect ratio electroplated structures as illustrated in Figure 10f occurs at time T6 = T1 + 10 minutes.

いくつかの実施形態について、高アスペクト比電気メッキ構造を形成する方法は、本明細書に記載のコンフォーマルメッキおよび異方性メッキを備えている処理を使用する。いくつかの実施形態によれば、コンフォーマルメッキ処理は、全メッキ時間の2/3を使用する。他の実施形態では、コンフォーマルメッキ処理は、総メッキ時間の1/3を使用する。さらに、コンフォーマルメッキ処理は、低金属メッキ浴の場合には2アンペア/平方デシメートル(「ASD」)で、高金属メッキ浴の場合には4ASDで開始する。例えば、メッキ浴には、1リットルあたり12グラムの銅と、1.85モル(モル/リットル)の硫酸が含まれている。あるいは、コンフォーマルメッキ処理は、毎分0.4~1.2μmの速度でメッキする処理である。実施形態によるコンフォーマルメッキ処理は、トレース同士間のスペースが6~8μmを含む範囲になるまで続ける。電流密度は、形成される構造の表面積が大きくなるにつれて徐々に減少する。しかし、この処理は、形成されるすべての表面の均一な電流密度および成長率を達成する。いくつかの実施形態では、形成される高アスペクト比構造の表面積が増加するにつれて、電流密度を維持するために電流を増加させることができる。 For some embodiments, the method of forming high aspect ratio electroplated structures uses a process comprising conformal plating and anisotropic plating as described herein. According to some embodiments, the conformal plating process uses 2/3 of the total plating time. In other embodiments, the conformal plating process uses 1/3 of the total plating time. Furthermore, the conformal plating process starts at 2 amps per square decimeter ("ASD") for low metal plating baths and 4 ASD for high metal plating baths. For example, the plating baths include 12 grams of copper per liter and 1.85 moles (moles/liter) of sulfuric acid. Alternatively, the conformal plating process is a process that plates at a rate of 0.4 to 1.2 μm per minute. According to embodiments, the conformal plating process continues until the spacing between the traces is in the range of 6 to 8 μm. The current density gradually decreases as the surface area of the structure being formed increases. However, the process achieves a uniform current density and growth rate on all surfaces being formed. In some embodiments, the current can be increased to maintain the current density as the surface area of the high aspect ratio structures formed increases.

いくつかの実施形態による異方性メッキ処理は、高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために、全メッキ時間の1/3を使用する。異方性メッキ処理は、ASDを7ASD(コンフォーマルメッキ処理の電流の3.5倍)に増加させるが、形成される金属構造の上部では平均して2倍になる。また、コンフォーマルメッキ処理と同じ流体流れを維持することができる。例えば、メッキ速度は、形成される構造の上部では毎分3μmであり、構造の側壁ではメッキ速度がほぼゼロになる。構造が成長するにつれ、平均電流は半分に落ちるが、ピーク電流密度は、実施形態によれば、構造の上部で約14ASDに維持される。例えば、ピーク電流密度は上面では物質移動限界の50%強であり、側壁が1リットルあたり約3グラムの銅にさらされても、側壁は物質移動限界の10%未満、または5:1のメッキ速度でメッキされる。物質移動限界のより高い分率では、より高いメッキ速度比を得ることができる。 An anisotropic plating process according to some embodiments uses 1/3 of the total plating time to form high aspect ratio electroplated structures. Anisotropic plating increases the ASD to 7 ASD (3.5 times the current of conformal plating), but on average doubles it on the top of the metal structure being formed. Also, the same fluid flow as the conformal plating process can be maintained. For example, the plating rate is 3 μm per minute on the top of the structure being formed, and the plating rate is nearly zero on the sidewalls of the structure. As the structure grows, the average current drops by half, but the peak current density is maintained at about 14 ASD on the top of the structure according to embodiments. For example, the peak current density is just over 50% of the mass transport limit on the top surface, and even though the sidewalls are exposed to about 3 grams of copper per liter, the sidewalls are plated at less than 10% of the mass transport limit, or a plating rate of 5:1. At a higher fraction of the mass transport limit, a higher plating rate ratio can be obtained.

高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための方法の実施形態は、異なる特性を備えている高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための上述のものに対する変形を備えている。例えば、異方性浴として構成されたメッキ浴中の銅含有量は、上述した1リットル当たり13.5グラムとは異なることができる。同じ電流密度を使用しながら平坦トレース浴中の銅含有量を変化させることは、高アスペクト比電気メッキ構造同士の間隔を制御するために使用することができる。本明細書に記載の方法の別の実施形態は、1リットル当たり12グラムの銅含有量を有する平坦トレース浴を使用して、8μm間隔で配置された高アスペクト比電気メッキ構造を形成することを備えている。本明細書に記載の方法のさらに別の実施形態は、4μm間隔で配置された高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために、1リットルあたり15グラムの銅含有量を有する平坦トレース浴を使用することを備えている。したがって、当業者であれば、本明細書に記載の方法の他のパラメータを調整することで、高アスペクト比電気メッキ構造の特性を変えることができることを理解するであろう。本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態は、物質移動速度、メッキ浴に含まれる金属、流体速度、銅濃度、使用される添加剤、および温度などの現在のメッキ装置の条件に合わせて電流密度を調整することを備えている。 Embodiments of the method for forming high aspect ratio electroplated structures include variations on those described above to form high aspect ratio electroplated structures with different properties. For example, the copper content in a plating bath configured as an anisotropic bath can be different from the 13.5 grams per liter described above. Varying the copper content in the flat trace bath while using the same current density can be used to control the spacing between the high aspect ratio electroplated structures. Another embodiment of the method described herein includes using a flat trace bath with a copper content of 12 grams per liter to form high aspect ratio electroplated structures spaced 8 μm apart. Yet another embodiment of the method described herein includes using a flat trace bath with a copper content of 15 grams per liter to form high aspect ratio electroplated structures spaced 4 μm apart. Thus, one skilled in the art will appreciate that other parameters of the method described herein can be adjusted to vary the properties of the high aspect ratio electroplated structures. Some embodiments of the method described herein include adjusting the current density to match the conditions of the current plating equipment, such as mass transfer rate, metals contained in the plating bath, fluid velocity, copper concentration, additives used, and temperature.

高アスペクト比電気メッキ構造を形成する方法は、薄い誘電体処理を使用することも備えている。いくつかの実施形態によれば、感光性ポリイミドが、各高アスペクト比電気メッキ構造同士の間の誘電体として使用される。液状感光性ポリイミドは、小径ビアの実現、高アスペクト比導体同士間の良好な被覆率(coverage)、良好なレジストレーション/マージンの実現、高信頼性材料であること、銅に近い熱膨張係数(「CTE」)を有することなどが特徴である。液状感光性ポリイミドは、高アスペクト比電気メッキ構造同士の間のギャップを容易に埋めることができる。いくつかの実施形態では、感光性ポリイミドを使用して、0.030mmのビアアクセスを実現している。使用可能な他の誘電体には、KMPRおよびSU-8が含まれるが、これらに限定されない。 The method of forming high aspect ratio electroplated structures also includes using a thin dielectric process. According to some embodiments, a photosensitive polyimide is used as the dielectric between each of the high aspect ratio electroplated structures. Liquid photosensitive polyimide provides small diameter vias, good coverage between high aspect ratio conductors, good registration/margins, is a highly reliable material, and has a coefficient of thermal expansion ("CTE") close to that of copper. Liquid photosensitive polyimide can easily fill the gaps between the high aspect ratio electroplated structures. In some embodiments, photosensitive polyimide is used to provide 0.030 mm via access. Other dielectrics that can be used include, but are not limited to, KMPR and SU-8.

図11は、本明細書に記載された方法を用いて形成された、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を示す。各高アスペクト比電気メッキ構造1202は、電気メッキ処理がどのように進行して構造を形成するかを示す複数のグレインライン(grain line)1204を備えている。薄い誘電体1206は、高アスペクト比電気メッキ構造1202同士の間に形成され、高アスペクト比電気メッキ構造1202上に配置される。図12は、本明細書に記載の方法を用いて形成された、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造1302の斜視図である。 11 illustrates high aspect ratio electroplated structures according to some embodiments formed using methods described herein. Each high aspect ratio electroplated structure 1202 includes a number of grain lines 1204 that indicate how the electroplating process progresses to form the structure. A thin dielectric 1206 is formed between and over the high aspect ratio electroplated structures 1202. FIG. 12 illustrates a perspective view of a high aspect ratio electroplated structure 1302 according to some embodiments formed using methods described herein.

本明細書に記載の方法は、高密度精密コイルを形成する高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために使用することができる。図13aは、一実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された高密度精密コイルを示す。コイル1402は、本明細書に記載されているような高アスペクト比電気メッキ構造で形成される。高密度精密コイルはまた、センターコイルビア1404を備えている。センターコイルビア1404は、本明細書で説明する製造工程中、コイル全体の電圧降下を低減する。さらに、センターコイルビア1404は、本明細書で説明する異方性メッキ処理中の電圧降下および電流のより良い制御を通じて、コイル内のピッチの変動をより良く制御する能力を可能にする。また、センターコイルビア1404は、形成された高密度精密コイルの電圧降下をよりよく制御することを可能にする。図13bは、本明細書で説明した高密度精密コイルの一部としてのセンターコイルビア1404の断面を示している。 The methods described herein can be used to form high aspect ratio electroplated structures that form high density precision coils. FIG. 13a shows a high density precision coil formed using a high aspect ratio electroplated structure according to one embodiment. A coil 1402 is formed with a high aspect ratio electroplated structure as described herein. The high density precision coil also includes a center coil via 1404. The center coil via 1404 reduces the voltage drop across the coil during the manufacturing process described herein. Additionally, the center coil via 1404 allows for the ability to better control pitch variations within the coil through better control of voltage drop and current during the anisotropic plating process described herein. The center coil via 1404 also allows for better control of the voltage drop of the formed high density precision coil. FIG. 13b shows a cross section of the center coil via 1404 as part of a high density precision coil as described herein.

図14は、一実施形態による高解像度積層導体層を備えている高アスペクト比電気メッキ構造を示す。第1導体層1502aは、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成された高アスペクト比電気メッキ構造1504を備えている。第1誘電体層1508は、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、薄い誘電体処理を用いて形成される。第1誘電体層1508は、第1導体層1502aの高アスペクト比電気メッキ構造同士の間のすべてのスペースを満たし、高アスペクト比電気メッキ構造1504の上にコーティングを形成する。第1誘電体層1508は、当技術分野で知られている技術を用いて平坦化される。第2導体層1502bは、第1誘電体層1508の平坦化された表面上に形成された高アスペクト比電気メッキ構造1506を備えている。第2誘電体層1510は、第2導体層1502bの高アスペクト比電気メッキ構造1506同士の間のすべてのスペースを埋め、高アスペクト比電気メッキ構造1506の上にコーティングを形成するために、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して薄い誘電体処理を使用して形成される。また、第2誘電体層1510を平坦化することもできる。高アスペクト比電気メッキ構造を備えている追加の層は、本明細書に記載の技術を使用して形成することができる。 14 illustrates high aspect ratio electroplated structures comprising high resolution stacked conductor layers according to one embodiment. The first conductor layer 1502a comprises high aspect ratio electroplated structures 1504 formed using techniques including those described herein. The first dielectric layer 1508 is formed using a thin dielectric process using techniques including those described herein. The first dielectric layer 1508 fills all spaces between the high aspect ratio electroplated structures of the first conductor layer 1502a and forms a coating on the high aspect ratio electroplated structures 1504. The first dielectric layer 1508 is planarized using techniques known in the art. The second conductor layer 1502b comprises high aspect ratio electroplated structures 1506 formed on the planarized surface of the first dielectric layer 1508. The second dielectric layer 1510 is formed using a thin dielectric process using techniques including those described herein to fill all spaces between the high aspect ratio electroplated structures 1506 of the second conductor layer 1502b and form a coating over the high aspect ratio electroplated structures 1506. The second dielectric layer 1510 may also be planarized. Additional layers comprising high aspect ratio electroplated structures may be formed using techniques described herein.

図15は、高解像度積層導体層を備えている実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えている高密度精密コイルを示す。第1導体層1602aは、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成された高アスペクト比電気メッキ構造を備えている。第1誘電体層1608は、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、薄い誘電体処理を用いて形成される。第1誘電体層1608は、第1導体層1602aの高アスペクト比電気メッキ構造同士の間のすべてのスペースを埋めるとともに、高アスペクト比電気メッキ構造の上にコーティングを形成する。第1誘電体層1608は、当技術分野で知られている技術を用いて平坦化される。第2導体層1602bは、第1誘電体層1608の平坦化された表面の上に形成された高アスペクト比電気メッキ構造を備えている。第2誘電体層1610は、第2導体層1602bの高アスペクト比電気メッキ構造同士の間のすべてのスペースを埋めるとともに、高アスペクト比電気メッキ構造の上にコーティングを形成するために、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して薄い誘電体処理を使用して形成される。また、第2誘電体層1610は、平坦化することができる。高アスペクト比電気メッキ構造を備えている追加の層は、本明細書に記載の技術を使用して形成することができる。 15 shows a high density precision coil with high aspect ratio electroplated structures according to an embodiment with high resolution laminate conductor layers. The first conductor layer 1602a includes high aspect ratio electroplated structures formed using techniques including those described herein. The first dielectric layer 1608 is formed using a thin dielectric process using techniques including those described herein. The first dielectric layer 1608 fills all spaces between the high aspect ratio electroplated structures of the first conductor layer 1602a and forms a coating over the high aspect ratio electroplated structures. The first dielectric layer 1608 is planarized using techniques known in the art. The second conductor layer 1602b includes high aspect ratio electroplated structures formed on the planarized surface of the first dielectric layer 1608. The second dielectric layer 1610 is formed using a thin dielectric process using techniques including those described herein to fill all spaces between the high aspect ratio electroplated structures of the second conductor layer 1602b and form a coating over the high aspect ratio electroplated structures. The second dielectric layer 1610 can also be planarized. Additional layers comprising high aspect ratio electroplated structures can be formed using the techniques described herein.

高密度精密コイルは、第1導体層1602aの高アスペクト比電気メッキ構造と、第2導体層1602bの高アスペクト比電気メッキ構造との間に、第1距離1614を有するように形成される。様々な実施形態について、第1距離1614は、0.020mm未満である。別の実施形態では、第1距離1614は0.010mmである。高密度精密コイルは、第2誘電体層1610の表面1618と、第1導体層1602aの高アスペクト比電気メッキ構造との間に第2距離1616を有するように形成される。様々な実施形態について、第2距離1616は、0.010mm未満である。いくつかの実施形態について、第2距離1616は、0.005mmである。いくつかの実施形態について、第2距離1616は、開始ギャップから最終的な所望のギャップを引いたものを2で割ったものとすることができる。高密度精密コイルは、第1導体層1602aの高アスペクト比電気メッキ構造と第1誘電体層1622の表面との間に第3距離1620を有するように形成される。様々な実施形態について、第3距離1620は、0.020mm未満である。いくつかの実施形態について、第3距離1620は、0.015mm未満である。別の実施形態では、第3距離1620は0.010mmである。様々な実施形態について、第1誘電体層は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、基板1624上に形成される。いくつかの実施形態については、基板1624は、ステンレス鋼層である。当業者であれば、基板1624は、鋼合金、青銅などの銅合金、純銅、ニッケル合金、ベリリウム銅合金、および当該技術分野で知られているものを備えている他の金属を含むが、これらに限定されない他の材料を形成することができることを理解するであろう。 The high density precision coil is formed having a first distance 1614 between the high aspect ratio electroplated structures of the first conductor layer 1602a and the high aspect ratio electroplated structures of the second conductor layer 1602b. For various embodiments, the first distance 1614 is less than 0.020 mm. In another embodiment, the first distance 1614 is 0.010 mm. The high density precision coil is formed having a second distance 1616 between the surface 1618 of the second dielectric layer 1610 and the high aspect ratio electroplated structures of the first conductor layer 1602a. For various embodiments, the second distance 1616 is less than 0.010 mm. For some embodiments, the second distance 1616 is 0.005 mm. For some embodiments, the second distance 1616 can be the starting gap minus the final desired gap divided by two. The high density precision coil is formed having a third distance 1620 between the high aspect ratio electroplated structure of the first conductor layer 1602a and the surface of the first dielectric layer 1622. For various embodiments, the third distance 1620 is less than 0.020 mm. For some embodiments, the third distance 1620 is less than 0.015 mm. In another embodiment, the third distance 1620 is 0.010 mm. For various embodiments, the first dielectric layer is formed on a substrate 1624 using techniques including those described herein. For some embodiments, the substrate 1624 is a stainless steel layer. Those skilled in the art will appreciate that the substrate 1624 can be formed of other materials including, but not limited to, steel alloys, copper alloys such as bronze, pure copper, nickel alloys, beryllium copper alloys, and other metals comprising those known in the art.

本明細書に記載の高アスペクト比電気メッキ構造を用いて装置を形成することの他の利点は、高い構造強度、高い信頼性、および高い放熱能力を有する装置を備えている。高い構造強度は、装置のすべての層に金属高アスペクト比電気メッキ構造を非常に高密度に形成する能力によってもたらされる。さらに、本稿で紹介する金属高アスペクト比電気メッキ構造を形成する処理では、層から層への構造の横方向の配列が可能であり、高い構造強度を実現している。本明細書に記載されている金属高アスペクト比電気メッキ構造を形成する処理を使用して形成された装置の高い構造強度は、構造への感光性ポリイミド層などの誘電体層材料の良好な接着の結果でもある。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の技術を用いて形成された高アスペクト比電気メッキ構造は、誘電体層の接着性を高めるために非磁性ニッケル層でコーティングされる。これによって、本明細書に記載された高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された最終装置の高い構造強度をさらに高めることができる。 Other advantages of forming devices using the high aspect ratio electroplated structures described herein include devices with high structural strength, high reliability, and high heat dissipation capabilities. High structural strength is provided by the ability to form very dense metal high aspect ratio electroplated structures on all layers of the device. Additionally, the processes for forming metal high aspect ratio electroplated structures described herein allow for lateral alignment of structures from layer to layer, providing high structural strength. The high structural strength of devices formed using the processes for forming metal high aspect ratio electroplated structures described herein is also a result of good adhesion of dielectric layer materials, such as photosensitive polyimide layers, to the structures. In some embodiments, the high aspect ratio electroplated structures formed using the techniques described herein are coated with a non-magnetic nickel layer to enhance adhesion of the dielectric layer. This can further enhance the high structural strength of the final devices formed using the high aspect ratio electroplated structures described herein.

本明細書に記載された高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された装置の信頼性は、誘電体層に感光性ポリイミドなどの高信頼性材料を使用しているためにも高く、堅牢な電気的性能が得られる。本明細書に記載されている技術を使用することで、より少ない誘電体材料で装置を形成する機能を提供し、形成された装置の全体的な厚さを減らすことができる。そのため、現在の処理技術を使用した装置よりも熱伝導性が高まり、熱放散が増加する。 The reliability of devices formed using the high aspect ratio electroplated structures described herein is also high due to the use of highly reliable materials, such as photosensitive polyimide, for the dielectric layer, resulting in robust electrical performance. Use of the techniques described herein provides the ability to form devices using less dielectric material, reducing the overall thickness of the formed devices, thereby providing greater thermal conductivity and increased heat dissipation over devices using current processing techniques.

図16a~図16cは、別の実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。図16aは、サブトラクティブエッチ(subtractive etch)を使用して基板1804上に形成されたトレース1802を示す。いくつかの実施形態によれば、基板1804上に形成された金属層がある。フォトレジスト層は、当技術分野で知られているものを含む技術を用いて、金属層の上に形成される。いくつかの実施形態では、フォトレジスト層は、液体の形態で金属層上に堆積された感光性ポリイミドである。フォトレジストは、当技術分野で知られている技術を用いてパターニングされ、現像される。次に、当技術分野で知られている技術を用いて、金属層をエッチングする。エッチング処理の後、トレース1802が形成される。 Figures 16a-c show a process for forming a high aspect ratio electroplated structure according to another embodiment. Figure 16a shows traces 1802 formed on a substrate 1804 using a subtractive etch. According to some embodiments, there is a metal layer formed on the substrate 1804. A photoresist layer is formed on the metal layer using techniques including those known in the art. In some embodiments, the photoresist layer is a photosensitive polyimide deposited in liquid form on the metal layer. The photoresist is patterned and developed using techniques known in the art. The metal layer is then etched using techniques known in the art. After the etching process, the traces 1802 are formed.

図16bは、本明細書に記載されているようなコンフォーマルメッキ処理を使用した高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示す図である。図16cは、本明細書に記載されているようなクラウンメッキ処理を使用した高アスペクト比電気メッキ構造の形成を示す図である。様々な実施形態では、高アスペクト比電気メッキ構造は、図16bを参照して説明したようなコンフォーマルメッキ処理を使用せずに形成される。代わりに、図16cを参照して説明したようなクラウンメッキ処理が、図16aに示されているようなトレース1802の形成後に使用される。 16b illustrates the formation of a high aspect ratio electroplated structure using a conformal plating process as described herein. FIG. 16c illustrates the formation of a high aspect ratio electroplated structure using a crown plating process as described herein. In various embodiments, the high aspect ratio electroplated structure is formed without using a conformal plating process as described with reference to FIG. 16b. Instead, a crown plating process as described with reference to FIG. 16c is used after the formation of the trace 1802 as shown in FIG. 16a.

図17は、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の選択的形成を示す。本明細書に記載されたものを含む技術を使用してトレース1902が形成されると、形成されたトレース1902の1つまたは複数のセクション(部分)上にフォトレジスト層1904が形成される。フォトレジスト層1904は、感光性ポリイミドとすることができ、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて堆積および形成される。金属クラウン1906は、本明細書に記載のコンフォーマルメッキ処理およびクラウンメッキ処理の一方または両方を使用して、トレース1902上に形成される。図18は、トレース上に選択的に形成された金属クラウン部を用いて形成された実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造の斜視図である。いくつかの実施形態によれば、トレース上に金属クラウン部を選択的に形成することは、高アスペクト比電気メッキ構造の構造的特性を改善し、高アスペクト比電気メッキ構造の電気的性能を改善し、熱伝達特性を改善し、高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成される装置のカスタム寸法要件を満たすために使用される。電気的性能の向上の例としては、高アスペクト比電気メッキ構造のキャパシタンス、インダクタンス、抵抗特性などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、トレース上に金属クラウン部を選択的に形成することで、高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成された回路の機械的または電気的特性を調整することができる。 17 illustrates selective formation of high aspect ratio electroplated structures according to embodiments. Once the traces 1902 are formed using techniques including those described herein, a photoresist layer 1904 is formed on one or more sections of the formed traces 1902. The photoresist layer 1904 can be a photosensitive polyimide and is deposited and formed using techniques including those described herein. A metal crown 1906 is formed on the traces 1902 using one or both of the conformal plating and crown plating processes described herein. FIG. 18 illustrates a perspective view of a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment formed with a metal crown portion selectively formed on the trace. According to some embodiments, selectively forming a metal crown portion on the trace is used to improve structural properties of the high aspect ratio electroplated structure, improve electrical performance of the high aspect ratio electroplated structure, improve heat transfer properties, and meet custom dimensional requirements of devices formed with the high aspect ratio electroplated structure. Examples of improved electrical performance include, but are not limited to, capacitance, inductance, and resistance properties of the high aspect ratio electroplated structure. Additionally, selective formation of metal crowns on the traces can be used to tailor the mechanical or electrical properties of circuits formed using high aspect ratio electroplated structures.

図19は、本明細書に記載されているような選択的形成を用いて形成された、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているハードドライブディスクサスペンションフレクシャ(hard drive disk suspension flexure)2102を示す。図20は、線A-Aに沿って取った、図19に示されたハードディスクドライブサスペンションフレクシャの断面図である。ハードドライブディスクサスペンションフレクシャ2102の断面は、高アスペクト比電気メッキ構造2104およびトレース2106を備えている。高アスペクト比電気メッキ構造2104は、本明細書に記載されるような選択的形成技術を用いて形成される。高アスペクト比電気メッキ構造2104を形成して、フレクシャの所定領域に導体として使用することで、直流抵抗の低減を実現することができる。これによって、直流抵抗の設計要件を満たしつつ、フレクシャの必要な箇所に微細なラインやスペースを設けることができ、フレクシャの電気的性能を向上させることができる。 19 illustrates a hard drive disk suspension flexure 2102 with high aspect ratio electroplated structures according to embodiments formed using selective formation as described herein. FIG. 20 illustrates a cross-sectional view of the hard drive suspension flexure shown in FIG. 19 taken along line A-A. The cross-section of the hard drive disk suspension flexure 2102 includes high aspect ratio electroplated structures 2104 and traces 2106. The high aspect ratio electroplated structures 2104 are formed using selective formation techniques as described herein. The high aspect ratio electroplated structures 2104 can be formed to serve as conductors in predefined areas of the flexure to achieve reduced DC resistance. This allows fine lines and spaces to be provided where needed in the flexure while still meeting DC resistance design requirements, improving the electrical performance of the flexure.

図21a、図21bは、コンフォーマルメッキ処理中にフォトレジストを使用して、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。図21aは、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、基板2304上に形成されたトレース2302を示す。図21bは、本明細書に記載されているようなメッキ処理を使用して、高アスペクト比電気メッキ構造を形成する様子を示す。フォトレジスト部2306は、本明細書で説明したものを備えている堆積およびパターニング技術を使用して、基板2304上に形成される。フォトレジスト部2306が形成されると、トレース2302上に金属部2308を形成するために、コンフォーマルメッキ処理およびクラウンメッキ処理の一方または両方が実行される。フォトレジスト部2306は、高アスペクト比電気メッキ構造同士の間隔をより明確にするために使用することができる。 21a-b show a process for forming high aspect ratio electroplated structures using photoresist during a conformal plating process according to an embodiment. FIG. 21a shows traces 2302 formed on a substrate 2304 using techniques including those described herein. FIG. 21b shows the formation of high aspect ratio electroplated structures using a plating process as described herein. Photoresist portions 2306 are formed on the substrate 2304 using deposition and patterning techniques including those described herein. Once the photoresist portions 2306 are formed, one or both of a conformal plating process and a crown plating process are performed to form metal portions 2308 on the traces 2302. The photoresist portions 2306 can be used to provide more defined spacing between the high aspect ratio electroplated structures.

図22は、様々な実施形態による、初期金属層を形成する処理、標準/コンフォーマルメッキ処理、およびクラウンメッキ処理に使用される例示的な化学物質を示す。
図23は、集積同調コンデンサ(integrated tuning capacitor)を備えた実施形態に従って、高アスペクト比電気メッキ構造2504から形成された誘導結合コイル2502の上面2501の斜視図である。誘導結合コイルを形成するために高アスペクト比電気メッキ構造を使用することで、コイルを形成するために現在の技術を使用する誘導結合コイルと比較して、誘導結合コイルのフットプリントを低減することができる。これによって、誘導結合コイル2502は、スペースが限られたアプリケーションで使用することができる。さらに、誘導結合コイルに集積されたコンデンサを使用することで、表面実装技術(「SMT」)コンデンサなどのディスクリートコンデンサを収容するための余分なスペース要件が不要になるため、誘導結合コイルのフットプリントがさらに減少する。
FIG. 22 illustrates exemplary chemistries used in processes for forming the initial metal layer, standard/conformal plating processes, and crown plating processes, according to various embodiments.
23 is a perspective view of a top surface 2501 of an inductively coupled coil 2502 formed from a high aspect ratio electroplated structure 2504 according to an embodiment with an integrated tuning capacitor. The use of a high aspect ratio electroplated structure to form the inductively coupled coil allows the footprint of the inductively coupled coil to be reduced as compared to inductively coupled coils using current technology to form the coil. This allows the inductively coupled coil 2502 to be used in applications where space is limited. Additionally, the use of an integrated capacitor in the inductively coupled coil further reduces the footprint of the inductively coupled coil by eliminating the extra space requirements to accommodate a discrete capacitor, such as a surface mount technology ("SMT") capacitor.

図24は、図23に示された誘導結合コイル2502の実施形態の裏面2604の斜視図を示す。図25は、無線周波数識別(「RFID」)チップ2704に結合された実施形態による誘導結合コイル2502の上面の斜視図を示す。 FIG. 24 shows a perspective view of the backside 2604 of an embodiment of the inductively coupled coil 2502 shown in FIG. 23. FIG. 25 shows a perspective view of the top side of the inductively coupled coil 2502 according to an embodiment coupled to a radio frequency identification ("RFID") chip 2704.

図26a~図26jは、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造2504から形成される誘導結合コイル2502を形成する方法を示す。様々な実施形態によれば、誘導結合コイルは、集積同調コンデンサを備えている。図26aは、当技術分野で既知のものを含む技術を用いて形成された基板2802を示す。いくつかの実施形態では、基板2802は、ステンレス鋼で形成される。基板に使用できる他の材料には、鋼合金、銅、銅合金、アルミニウムが含まれたり、プラズマ蒸着、化学蒸着、および無電解化学蒸着を含む技術を使用して金属化することができる非導体材料が含まれたりするが、これらに限定されない。シャドウマスク2804は、基板2802の上に形成される。シャドウマスク2804は、いくつかの実施形態によれば、高K誘電体である。使用することができる高K誘電体の例としては、二酸化チタン(TiO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タンタル(TaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、ポリイミド、SU-8、KMPR、および他の高誘電率誘電体材料が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態によると、シャドウマスク2804は、当技術分野で知られているものを含む技術を使用してスパッタ処理を用いて形成される。いくつかの実施形態について、シャドウマスク2804は、500から1000オングストロームを含む範囲の厚さを有するように形成される。他の実施形態については、シャドウマスク2804は、高誘電率(high-permittivity)インクのスクリーン印刷を用いて形成される。高誘電率インクの例としては、二酸化チタン(TiO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タンタル(TaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、ポリイミド、および他の高誘電率誘電材料のうちの1つまたは複数から作られた粒子をロードしたエポキシを備えているインクがある。さらに他の実施形態では、シャドウマスク2804は、高Kフィラーをドープした光画像化可能な誘電体のスロットダイ(slot die)アプリケーションを使用して形成される。高Kフィラーの例としては、二酸化ジルコニウム(ZrO2)が挙げられる。 26a-26j illustrate a method of forming an inductively coupled coil 2502 formed from high aspect ratio electroplated structures 2504 according to an embodiment. According to various embodiments, the inductively coupled coil includes an integrated tuning capacitor. FIG. 26a illustrates a substrate 2802 formed using techniques including those known in the art. In some embodiments, the substrate 2802 is formed of stainless steel. Other materials that can be used for the substrate include, but are not limited to, steel alloys, copper, copper alloys, aluminum, and non-conductive materials that can be metallized using techniques including plasma deposition, chemical vapor deposition, and electroless chemical vapor deposition. A shadow mask 2804 is formed over the substrate 2802. The shadow mask 2804 is a high K dielectric according to some embodiments. Examples of high-K dielectrics that can be used include, but are not limited to, titanium dioxide (TiO2), niobium oxide (Nb2O5), tantalum oxide (TaO), aluminum oxide (Al2O3), silicon dioxide (SiO2), polyimide, SU-8, KMPR, and other high-k dielectric materials. According to some embodiments, the shadow mask 2804 is formed using a sputtering process using techniques including those known in the art. For some embodiments, the shadow mask 2804 is formed to have a thickness ranging from 500 to 1000 angstroms, inclusive. For other embodiments, the shadow mask 2804 is formed using screen printing of a high-permittivity ink. Examples of high-k inks include inks comprising epoxies loaded with particles made from one or more of titanium dioxide (TiO2), niobium oxide (Nb2O5), tantalum oxide (TaO), aluminum oxide (Al2O3), silicon dioxide (SiO2), polyimide, and other high-k dielectric materials. In yet another embodiment, the shadow mask 2804 is formed using a slot die application of a photoimageable dielectric doped with a high-K filler. An example of a high-K filler includes zirconium dioxide (ZrO2).

図26bは、シャドウマスク2804の上に形成された金属コンデンサプレート2806を示す。金属コンデンサプレート2806および基板2802は、集積コンデンサの2つのコンデンサプレートを形成する。シャドウマスク2804の厚さを利用して、集積コンデンサの実効容量(effective capacitance)を設定することができる。さらに、シャドウマスク2804を形成するために使用される高K誘電体の純度は、集積コンデンサの実効容量を設定するために使用することができる。また、金属コンデンサプレート2806の表面積も、集積コンデンサの実効容量を設定するために使用することができる。 Figure 26b shows a metal capacitor plate 2806 formed on a shadow mask 2804. The metal capacitor plate 2806 and the substrate 2802 form the two capacitor plates of the integrated capacitor. The thickness of the shadow mask 2804 can be used to set the effective capacitance of the integrated capacitor. Additionally, the purity of the high-K dielectric used to form the shadow mask 2804 can be used to set the effective capacitance of the integrated capacitor. The surface area of the metal capacitor plate 2806 can also be used to set the effective capacitance of the integrated capacitor.

図26cは、シャドウマスク2804と、金属コンデンサプレート2806と、基板2802の少なくとも一部との上に形成されたベース誘電体層2808を示す。いくつかの実施形態によると、ベース誘電体層2808は、当技術分野で知られているものを含む技術を使用して、誘電体材料を堆積させ、誘電体材料をパターニングし、誘電体材料を硬化させることで形成される。使用可能な誘電体材料の例としては、ポリイミド、SU-8、KMPRが挙げられたり、IBM(登録商標)から販売されているようなハードベークド(hard baked)フォトレジストが挙げられたりするが、これらに限定されない。ベース誘電体層2808は、パターニングまたはエッチングしてビア(via)を形成してもよい。例えば、ジャンパビア(jumper via)2812とシャントコンデンサビア2810がベース誘電体層2808に形成される。シャントコンデンサビア2810は、集積コンデンサを、形成される回路の残りの部分に相互接続するために形成される。同様に、ジャンパビア2812は、形成されるべき回路要素を基板2802に相互接続するために使用される。 26c shows a base dielectric layer 2808 formed over the shadow mask 2804, the metal capacitor plate 2806, and at least a portion of the substrate 2802. In some embodiments, the base dielectric layer 2808 is formed by depositing a dielectric material, patterning the dielectric material, and curing the dielectric material using techniques including those known in the art. Examples of dielectric materials that can be used include, but are not limited to, polyimide, SU-8, KMPR, or hard baked photoresist such as those available from IBM®. The base dielectric layer 2808 may be patterned or etched to form vias. For example, jumper vias 2812 and shunt capacitor vias 2810 are formed in the base dielectric layer 2808. The shunt capacitor vias 2810 are formed to interconnect the integrated capacitors to the remainder of the circuit being formed. Similarly, jumper vias 2812 are used to interconnect the circuit elements to be formed to the substrate 2802.

図26dは、本明細書に記載されたものを含む技術を使用してコイルを形成するために、高アスペクト比電気メッキ構造を使用して、ベース誘電体層2808上に形成されたコイル2814を示す。いくつかの実施形態では、コイル2814は、単層コイルである。コイル2814は、シャントコンデンサビア2810の1つと、集積コンデンサの金属コンデンサプレート2806に電気的接触しているジャンパビア2812の1つとに接続するセンターコネクト部2816を備えている。また、コイル2814は、コイル2814を、集積コンデンサの下部プレートとして構成された基板2802に電気的接触しているシャントコンデンサビア2810の他方に接続するコンデンサ接続部2818を備えている。様々な実施形態によると、端子パッド2820は、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、高アスペクト比電気メッキ構造で形成される。端子パッド2820は、コイル2814を形成するために使用される同じ処理中に形成することができる。 26d shows a coil 2814 formed on a base dielectric layer 2808 using high aspect ratio electroplating structures to form the coil using techniques including those described herein. In some embodiments, the coil 2814 is a single layer coil. The coil 2814 includes a center connect portion 2816 that connects one of the shunt capacitor vias 2810 to one of the jumper vias 2812 that is in electrical contact with the metal capacitor plate 2806 of the integrated capacitor. The coil 2814 also includes a capacitor connection portion 2818 that connects the coil 2814 to the other of the shunt capacitor vias 2810 that is in electrical contact with the substrate 2802 that is configured as the bottom plate of the integrated capacitor. According to various embodiments, a terminal pad 2820 is formed with high aspect ratio electroplating structures using techniques including those described herein. The terminal pad 2820 can be formed during the same process used to form the coil 2814.

図26eは、誘導結合コイルのコイル側を包囲するために、コイル2814の上、端子パッド2820の上、およびベース誘電体層2808の上に形成されたカバーコート2822を示す。カバーコート2822は、当技術分野で知られているものを含む蒸着、エッチング、およびパターニングの工程を用いて形成される。カバーコート2822は、例えば、ポリイミド半田マスク、SU-8、KMPR、またはエポキシから形成することができる。 Figure 26e shows a covercoat 2822 formed over the coil 2814, over the terminal pads 2820, and over the base dielectric layer 2808 to enclose the coil side of the inductively coupled coil. The covercoat 2822 is formed using deposition, etching, and patterning processes including those known in the art. The covercoat 2822 can be formed, for example, from polyimide solder mask, SU-8, KMPR, or epoxy.

図26fは、実施形態に従って形成される誘導結合コイルの裏面を示す。少なくとも第1半田パッド2824および第2半田パッド2826が、コイル2814からの基板2802の反対側の側面として形成される。いくつかの実施形態によると、第1半田パッド2824および第2半田パッド2826は、当技術分野で知られているものを備えている蒸着およびパターニング技術を用いて金で形成される。第1半田パッド2824および第2半田パッド2826は、RFIDチップなどの集積回路チップを基板2802に取り付けるための電気接点を提供するように形成される。 Figure 26f shows a backside of an inductively coupled coil formed in accordance with an embodiment. At least a first solder pad 2824 and a second solder pad 2826 are formed on the opposite side of the substrate 2802 from the coil 2814. According to some embodiments, the first solder pad 2824 and the second solder pad 2826 are formed of gold using deposition and patterning techniques comprising those known in the art. The first solder pad 2824 and the second solder pad 2826 are formed to provide electrical contacts for attaching an integrated circuit chip, such as an RFID chip, to the substrate 2802.

図26gは、実施形態に従って形成される誘導結合コイルの裏面に形成される裏面誘電体層2828を示す。誘導結合コイルを形成する方法は、任意に、基板2802上に裏面誘電体層2828を形成することを備えていてもよい。裏面誘電体層2828は、ベース誘電体層2808を形成する技術と同様の技術を用いて形成される。いくつかの実施形態によれば、裏面誘電体層2828は、基板2802と、取り付けられた集積回路チップとの間の短絡を防止するようにパターン化される。様々な実施形態による裏面誘電体層2828は、後続の工程でジャンパ経路(jumper path)を形成するために基板2802をエッチングするためのジャンパパターン2830を提供するようにパターン化される。裏面誘電体の他のパターンは、基板2802の他の部分をエッチングするためにも形成することができる。 26g illustrates a backside dielectric layer 2828 formed on the backside of an inductively coupled coil formed according to an embodiment. The method of forming the inductively coupled coil may optionally include forming a backside dielectric layer 2828 on the substrate 2802. The backside dielectric layer 2828 is formed using a technique similar to that of forming the base dielectric layer 2808. According to some embodiments, the backside dielectric layer 2828 is patterned to prevent shorts between the substrate 2802 and an attached integrated circuit chip. The backside dielectric layer 2828 according to various embodiments is patterned to provide a jumper pattern 2830 for etching the substrate 2802 to form a jumper path in a subsequent process. Other patterns of the backside dielectric may also be formed to etch other portions of the substrate 2802.

図26hは、最終的な形状へと形成された、実施形態による誘導結合コイル2834を示す。裏面誘電体層2828によって覆われていない基板2802の部分は、エッチングされる。エッチングされたこのような部分は、ジャンパ経路2832を形成するためのジャンパパターン2830を備えている。エッチングは、当技術分野で知られているものを含む技術を用いて行われる。当業者であれば、基板2802の他の部分をエッチングして、ジャンパ経路2832と同様の他の導電経路を形成することができることを理解するであろう。図26iは、ジャンパ経路2832を備えている、一実施形態による誘導結合コイル2834のコイル側を示す。 Figure 26h shows an inductively coupled coil 2834 according to an embodiment formed into its final shape. Portions of the substrate 2802 not covered by the backside dielectric layer 2828 are etched. Such etched portions include a jumper pattern 2830 to form a jumper path 2832. Etching is performed using techniques including those known in the art. Those skilled in the art will appreciate that other portions of the substrate 2802 may be etched to form other conductive paths similar to the jumper path 2832. Figure 26i shows the coil side of the inductively coupled coil 2834 according to an embodiment, including the jumper path 2832.

図26jは、誘導コイルの裏側に取り付けられた集積チップ2836を備えている、一実施形態による誘導結合コイル2834のコイル側を示す図である。誘導結合コイル2834を形成する方法は、当技術分野で知られているものを含む技術を使用して、RFIDチップなどの集積チップ2836を誘導結合コイル2834に取り付ける工程を任意に備えていることができる。このような集積チップ2836は、導電性エポキシ、半田、および電気的接続に使用される他の材料を含むがこれらに限定されない接着剤を使用して取り付けられる。 Figure 26j illustrates the coil side of an inductively coupled coil 2834 according to one embodiment, with an integrated chip 2836 attached to the back side of the inductive coil. The method of forming the inductively coupled coil 2834 can optionally include attaching an integrated chip 2836, such as an RFID chip, to the inductively coupled coil 2834 using techniques including those known in the art. Such integrated chips 2836 can be attached using adhesives including but not limited to conductive epoxies, solders, and other materials used for electrical connections.

高アスペクト比電気メッキ構造を備えている装置にコンデンサを集積することで、高アスペクト比電気メッキ構造を使用することで実現される小さなフットプリント要件の利点を利用することができる。誘導結合コイルの他の実施形態には、複数の集積コンデンサを有する誘導結合コイルが含まれる。集積コンデンサは、当技術分野で知られているように、並列または直列に接続することができる。高アスペクト比電気メッキ構造を備えている他の装置であって、集積コンデンサを備えている可能性もあるものには、降圧トランス、信号調整装置、同調装置、および1つまたは複数のインダクタと1つまたは複数のコンデンサとを備えているであろう他の装置があるが、これらに限定されない。 Integrating capacitors into devices that include high aspect ratio electroplated structures can take advantage of the small footprint requirements that are realized by using high aspect ratio electroplated structures. Other embodiments of inductively coupled coils include inductively coupled coils with multiple integrated capacitors. The integrated capacitors can be connected in parallel or in series as known in the art. Other devices that include high aspect ratio electroplated structures that may also include integrated capacitors include, but are not limited to, step-down transformers, signal conditioners, tuning devices, and other devices that may include one or more inductors and one or more capacitors.

本明細書に記載された実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造は、性能を最適化し、小さなフットプリントを達成するために、装置を形成するため、または装置の一部を形成するために使用することができる。そのような装置には、電力変換器(例えば、降圧トランス、分圧器、ACトランス)、アクチュエータ(例えば、リニア、VCM)、アンテナ(例えば、RFID、バッテリ充電用のワイヤレス給電、セキュリティチップなど)、ワイヤレスパッシブコイル、充電機能付き携帯電話医療機器用バッテリ、近接センサ、圧力センサ、非接触コネクタ、マイクロモータ、マイクロフルイディクス、パッケージ上の冷却放熱器、エアコアの静電容量インダクタンスを持つ細長いフレキシブル回路(カテーテル用など)、デジタイズされた音響波トランスデューサ、触覚バイブレータ、インプラント用機器(ペースメーカ、刺激装置、骨成長装置など)、処置(食道、大腸内視鏡など)のための磁気共鳴画像化(「MRI」)装置、その他の触覚(衣類、手袋など)、検出/フィルターリリースのための表面コーティング、セキュリティシステム、高エネルギー密度バッテリ、誘導加熱装置(小さな局所領域用)、チャネルパルスによる流体/薬物の分散および投与のための磁場、追跡および情報装置(例えば農業、食品、貴重品など)、クレジットカードのセキュリティ、サウンドシステム(スピーカーコイル、もしくはヘッドフォンやイヤフォンの充電機構など)、熱転写、機械的熱的導電性シール、エネルギーハーベスタ、(面ファスナのような)インターロック形状などがある。また、高アスペクト比電気メッキ構造は、高帯域で低インピーダンスの相互接続を形成するために使用できる。高アスペクト比電気メッキ構造を相互接続に使用することで、電気的特性(抵抗、インダクタンス、キャパシタンスなど)の向上、熱伝導特性の向上、寸法要件のカスタマイズ(厚さ制御)などが可能になる。本明細書に記載されている高アスペクト比電気メッキ構造を備えている相互接続は、所定周波数範囲に対する1つまたは複数の回路の帯域幅を調整するために使用することができる。また、高アスペクト比電気メッキ構造を備えている他の相互接続アプリケーションは、様々な電流(例えば信号と電力)の1つまたは複数の回路を集積することができる。高アスペクト比電気メッキ構造を使用することで、異なる断面を持つ回路や、より多くの電流を流すことができる回路を近接して製造することができ、全体のパッケージサイズを小さくすることができる。また、高アスペクト比電気メッキ構造は、機械的な目的のために相互接続に使用することもできる。例えば、回路の一部の領域を他の領域よりも突出させて、機械的なストップ、ベアリング、電気的なコンタクトゾーンとして機能させたり、剛性を高めたりすることが望ましい場合がある。 High aspect ratio electroplated structures according to embodiments described herein can be used to form devices or form part of devices to optimize performance and achieve small footprints. Such devices include power converters (e.g., step-down transformers, voltage dividers, AC transformers), actuators (e.g., linear, VCM), antennas (e.g., RFID, wireless power for battery charging, security chips, etc.), wireless passive coils, mobile phones with charging capabilities, batteries for medical devices, proximity sensors, pressure sensors, contactless connectors, micromotors, microfluidics, on-package cooling sinks, elongated flexible circuits with air-core capacitance-inductance (e.g., for catheters), digitized acoustic wave transducers, tactile vibrators, implantable devices (pacemakers, stimulators, bone growth devices, etc.). Applications include medical devices, such as medical devices, medical equipment, medical devices ... Other interconnect applications with high aspect ratio electroplated structures can integrate one or more circuits of different currents (e.g., signal and power). Using high aspect ratio electroplated structures, circuits with different cross sections or circuits capable of carrying more current can be fabricated in close proximity, reducing the overall package size. High aspect ratio electroplated structures can also be used in interconnects for mechanical purposes. For example, it may be desirable to have some areas of a circuit protrude beyond other areas to act as mechanical stops, bearings, electrical contact zones, or to provide additional rigidity.

図27は、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているハードディスクドライブ用サスペンションのためのフレクシャの平面図である。フレクシャ2900は、遠位部2901、ジンバル部2902、中間部2904、ギャップ部2906、および近位部2908を備えている。回転するディスク媒体上に遠位部2901が延びるように、近位部2908は、ベースプレートに取り付けられるように構成されている。いくつかの実施形態によれば、ジンバル部2902は、圧電モータなどの1つまたは複数のモータと、ディスク媒体に対する読取りまたは書込みのためのヘッドスライダや熱アシスト磁気記録(「HAMR」)/温度アシスト磁気記録(「TAMR」)またはマイクロ波アシスト磁気記録(「MAMR」)のための部品などの1つまたは複数の電気部品とを備えているように構成される。1つまたは複数のモータおよび1つまたは複数の電気部品は、フレクシャ2900の遠位部2901から中間部2904を通ってギャップ部2906を超えて、近位部2908を超えて延びるフレクシャの導体層に形成された1つまたは複数のトレースを介して、他の回路に電気的接続される。ギャップ部2906は、ステンレス鋼層などの基材層が部分的または完全に除去されたフレクシャの部分である。したがって、フレクシャの導体層の1つまたは複数のトレースは、支持体なしでギャップ部2906を超えて延びる。当業者であれば、フレクシャがフレクシャに沿った任意の位置に1つまたは複数のギャップ部2906を有してもよいことを理解するであろう。 27 is a plan view of a flexure for a hard disk drive suspension having a high aspect ratio electroplating structure according to an embodiment. The flexure 2900 includes a distal portion 2901, a gimbal portion 2902, an intermediate portion 2904, a gap portion 2906, and a proximal portion 2908. The proximal portion 2908 is configured to be attached to a base plate such that the distal portion 2901 extends above a rotating disk medium. According to some embodiments, the gimbal portion 2902 is configured to include one or more motors, such as a piezoelectric motor, and one or more electrical components, such as a head slider for reading or writing to the disk medium or components for thermally assisted magnetic recording ("HAMR")/temperature assisted magnetic recording ("TAMR") or microwave assisted magnetic recording ("MAMR"). The motor(s) and electrical component(s) are electrically connected to other circuitry via one or more traces formed in the conductor layer of the flexure that extend from the distal portion 2901 of the flexure 2900 through the intermediate portion 2904, across the gap portion 2906, and across the proximal portion 2908. The gap portion 2906 is a portion of the flexure where a substrate layer, such as a stainless steel layer, has been partially or completely removed. Thus, the trace(s) in the conductor layer of the flexure extend across the gap portion 2906 without support. One skilled in the art will appreciate that a flexure may have one or more gap portions 2906 at any location along the flexure.

図28は、図27に示されているように、線Aに沿って取られたギャップ部でのフレクシャのギャップ部の断面を示している。ギャップ部2906は、誘電体層3004の上に配置されたトレース3002を備えている。ポリイミド層などの誘電体層は、ステンレス鋼層などの基板3006の上に配置されている。基板3006および誘電体層3004は、トレース3002が空隙(void)3008上に延びるように、空隙3008を規定する。トレース3002は、高アスペクト比構造を形成するための金属クラウン部を備えている。金属クラウン部は、本明細書に記載の技術を用いて、トレース3002上に選択的に形成される。金属クラウン部は、空隙3008の領域で相互接続を伴って電気的結合するために使用される場合、空隙3008を跨ぐための追加の強度を提供するべくトレース3002上に形成される。 28 shows a cross section of the gap of the flexure at the gap taken along line A as shown in FIG. 27. The gap 2906 includes a trace 3002 disposed on a dielectric layer 3004. The dielectric layer, such as a polyimide layer, is disposed on a substrate 3006, such as a stainless steel layer. The substrate 3006 and the dielectric layer 3004 define a void 3008 such that the trace 3002 extends over the void 3008. The trace 3002 includes a metal crown to form a high aspect ratio structure. The metal crown is selectively formed on the trace 3002 using techniques described herein. The metal crown is formed on the trace 3002 to provide additional strength to span the void 3008 when used to electrically couple with an interconnect in the region of the void 3008.

図29は、実施形態による質量構造(mass structure)3102を有するジンバル部2902を示す。質量構造3102は、本明細書に記載の技術を用いて高アスペクト比電気メッキ構造を用いて形成される。いくつかの実施形態では、質量構造3102は、ジンバル部2902の共振を調整するための重りとして使用される。したがって、質量構造3102の形状、サイズ、および位置を決定して、ジンバル部2902の共振を調整し、ハードドライブサスペンションの性能を高めることができる。高アスペクト比構造を形成するために使用される本明細書に記載の処理は、共振を微調整できるように高アスペクト比構造のサイズを維持するために使用することができる。さらに、この処理は、現在のリソグラフィ処理の能力を超える寸法で高アスペクト比構造を形成することが可能であり、形成される最終構造をより細かく制御することができる。 29 illustrates a gimbal portion 2902 having a mass structure 3102 according to an embodiment. The mass structure 3102 is formed using a high aspect ratio electroplating structure using techniques described herein. In some embodiments, the mass structure 3102 is used as a weight to tune the resonance of the gimbal portion 2902. Thus, the shape, size, and location of the mass structure 3102 can be determined to tune the resonance of the gimbal portion 2902 and improve the performance of the hard drive suspension. The process described herein used to form the high aspect ratio structure can be used to maintain the size of the high aspect ratio structure so that the resonance can be fine-tuned. Additionally, the process is capable of forming high aspect ratio structures with dimensions beyond the capabilities of current lithographic processes, allowing for greater control over the final structure formed.

質量構造3102は、メカニカルストップとして使用するように構成することもできる。例えば、1つまたは複数のメカニカルストップを任意の形状に形成して、バックストップとして機能させ、かつ/またはジンバル部2902またはフレクシャの他の部分への部品の取り付けを整える(align)ために使用することができる。 The mass structure 3102 can also be configured for use as a mechanical stop. For example, one or more mechanical stops can be formed in any shape to act as a backstop and/or be used to align the attachment of a component to the gimbal portion 2902 or other portion of the flexure.

図30は、図27に示されているように線Bに沿って取られた、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を備えているフレクシャの中間部(近位部)の断面を示す。中間部2904は、誘電体層3004の上に配置されたトレース3002a,3002b,3002c,3002dを備える導体層を備えている。誘電体層3004は、基板3006の上に配置されている。カバー層3001は、導体層および誘電体層の上に配置される。導体層は、従来のトレース3002a,3002bと、本明細書に記載の技術を用いて高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために金属クラウン部3202a,3202bを備えているトレースのうちの少なくとも一部で形成されたトレース3002c,3002dとを備えている。トレース3002a,3002b,3002c,3002dの1つまたは複数の部分を、金属クラウン部3202a,3202bを備えているように形成して、各トレースのインピーダンスを調整することができる。例えば、トレースの抵抗は、所望の性能特性を満たすために必要に応じて調整することができる。別の例は、金属クラウン部を使用して、隣接するトレース3002a,3002b,3002c,3002d同士間の距離を縮めることで、インピーダンスを調整することができる。 30 shows a cross-section of a middle (proximal) portion of a flexure with a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment taken along line B as shown in FIG. 27. The middle portion 2904 includes a conductor layer with traces 3002a, 3002b, 3002c, 3002d disposed on a dielectric layer 3004. The dielectric layer 3004 is disposed on a substrate 3006. A cover layer 3001 is disposed on the conductor layer and the dielectric layer. The conductor layer includes conventional traces 3002a, 3002b and traces 3002c, 3002d formed with at least a portion of the traces having metal crowns 3202a, 3202b to form a high aspect ratio electroplated structure using the techniques described herein. One or more portions of the traces 3002a, 3002b, 3002c, 3002d can be formed with metal crowns 3202a, 3202b to adjust the impedance of each trace. For example, the resistance of the traces can be adjusted as needed to meet desired performance characteristics. Another example is that the metal crowns can be used to reduce the distance between adjacent traces 3002a, 3002b, 3002c, 3002d to adjust the impedance.

図31は、図27に示されるように線Cに沿って取られた、実施形態による高アスペクト比構造を備えているフレクシャの近位部の断面を示す。フレクシャの近位部は、誘電体層3004上に配置された少なくともトレース3002を備えている導体層を備えている。誘電体層3004は、基板3006上に配置されている。さらに、本明細書に記載の技術を用いて高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために金属クラウン部を備えているように形成された上に、カバー層3001が配置されている。トレース3002は、高アスペクト比構造として構成され、トレースのインピーダンスを終端コネクタと整合させ、トレース3002とコネクタとを電気的結合する接合部に強度を与える。図32は、一実施形態による高アスペクト比構造を備えているフレクシャの近位部2908の平面図である。フレクシャでの使用を参照して説明した高アスペクト比構造の使用は、他の回路基板技術にも適用可能であり、例えば、マイクロ回路および無線周波数(「RF」)回路での使用にも適用可能である。 31 shows a cross-section of a proximal portion of a flexure with a high aspect ratio structure according to an embodiment taken along line C as shown in FIG. 27. The proximal portion of the flexure includes a conductor layer including at least a trace 3002 disposed on a dielectric layer 3004. The dielectric layer 3004 is disposed on a substrate 3006. A cover layer 3001 is disposed thereon, which is further formed with a metal crown to form a high aspect ratio electroplated structure using the techniques described herein. The trace 3002 is configured as a high aspect ratio structure to match the impedance of the trace with a terminating connector and to provide strength to the joint electrically coupling the trace 3002 to the connector. FIG. 32 is a plan view of a proximal portion 2908 of a flexure with a high aspect ratio structure according to an embodiment. The use of high aspect ratio structures described with reference to their use in flexures is applicable to other circuit board technologies, for example, for use in microcircuits and radio frequency ("RF") circuits.

図33は、実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するための処理を示す。図示されているように、銅層3318が基板として使用される。しかし、他の導電性材料を基板として使用することができる。3301では、誘電体層3320は、本明細書に記載されているような銅層3318上に配置され、マーキングおよびパンチングされる。誘電体層3320は、光画像化可能または非光画像化可能な材料、ポリマー、セラミック、および他の絶縁材料を備えているがこれらに限定されない材料を用いて形成することができる。銅層3318は、いくつかの実施形態については、本明細書に記載されているような銅合金層である。いくつかの実施形態について、1つまたは複数の貫通孔またはビア3322は、銅層3318を露出させるために、誘電体層にマークされ、打ち抜かれる。いくつかの実施形態によれば、誘電体層3320は、光画像化可能な誘電体材料であり、1つまたは複数の貫通孔またはビア3322は、本明細書に記載されているものを備えているパターニングおよび現像技術を使用して作成される。他の実施形態には、1つまたは複数の貫通孔またはビア3322を作成するために、誘電体層3320をレーザー、ドリル、またはエッチングすることを使用することが含まれる。いくつかの実施形態では、銅合金層は、15μm~40μmを備えている範囲の厚さを有する。3302において、トレース3324または他の導電性特徴(conductive feature)は、銅層3318とは反対側の誘電体層の側で、誘電体層3320上に配置される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、シード層(種層)をスパッタリングして誘電体層3320上にパターンを形成する。他の実施形態は、シード層を形成するために無電解メッキを使用することを備えている。本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、1つまたは複数のトレース3324および導電性特徴を所望の厚さに形成するために、本明細書に記載されたものを備えているメッキ処理が使用される。 FIG. 33 illustrates a process for forming a high aspect ratio electroplated structure according to an embodiment. As shown, a copper layer 3318 is used as the substrate. However, other conductive materials can be used as the substrate. In 3301, a dielectric layer 3320 is placed on the copper layer 3318 as described herein, marked and punched. The dielectric layer 3320 can be formed using materials including, but not limited to, photoimageable or non-photoimageable materials, polymers, ceramics, and other insulating materials. The copper layer 3318 is, for some embodiments, a copper alloy layer as described herein. For some embodiments, one or more through holes or vias 3322 are marked and punched in the dielectric layer to expose the copper layer 3318. According to some embodiments, the dielectric layer 3320 is a photoimageable dielectric material and the one or more through holes or vias 3322 are created using patterning and development techniques including those described herein. Other embodiments include using a laser, drilling, or etching the dielectric layer 3320 to create one or more through holes or vias 3322. In some embodiments, the copper alloy layer has a thickness in the range comprising 15 μm to 40 μm. At 3302, traces 3324 or other conductive features are disposed on the dielectric layer 3320 on the side of the dielectric layer opposite the copper layer 3318. In some embodiments, a seed layer is sputtered to form a pattern on the dielectric layer 3320 using techniques including those described herein. Other embodiments include using electroless plating to form the seed layer. A plating process including those described herein is used to form one or more traces 3324 and conductive features to a desired thickness using techniques including those described herein.

3304において、本明細書に記載されているものなどのコンフォーマルメッキ処理は、本明細書に記載されているものなどの技術を使用して、銅層3318とは反対側の誘電体層3320の側で、1つまたは複数のトレースおよび導電性特徴の厚さを増加させるか、または形状をさらに強化させるべく、1つまたは複数のトレースおよび導電性特徴を構築するために使用される。いくつかの実施形態では、3304において、銅層3318とは反対側の誘電体層3320の側でコンフォーマルメッキ処理に加えて、本明細書に記載されたものなどのクラウンメッキ処理が使用される。いくつかの実施形態では、コンフォーマルメッキ処理の代わりにクラウンメッキ処理が使用される。 At 3304, a conformal plating process such as those described herein is used to build up one or more traces and conductive features to increase their thickness or further enhance their shape on the side of the dielectric layer 3320 opposite the copper layer 3318 using techniques such as those described herein. In some embodiments, at 3304, a crown plating process such as those described herein is used in addition to the conformal plating process on the side of the dielectric layer 3320 opposite the copper layer 3318. In some embodiments, a crown plating process is used instead of a conformal plating process.

3306において、カバーコートなどの誘電体層3326が、本明細書に記載されているものを含む技術を使用して、銅層3318とは反対側の誘電体層の側で、1つまたは複数のトレース3324および導電性特徴上に配置される。いくつかの実施形態では、カバーコートは含まれない。例えば、形成された1つまたは複数のトレース3324および導電性特徴は、金層でメッキされ得る。3308では、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、銅層3318をエッチングしてパターンを形成する。いくつかの実施形態では、銅層3318は、1つまたは複数のトレース3328および/または1つまたは複数の導電性特徴を形成するためにエッチングされる。 At 3306, a dielectric layer 3326, such as a cover coat, is disposed over the one or more traces 3324 and conductive features on the side of the dielectric layer opposite the copper layer 3318, using techniques including those described herein. In some embodiments, a cover coat is not included. For example, the formed one or more traces 3324 and conductive features may be plated with a gold layer. At 3308, the copper layer 3318 is etched to form a pattern, using techniques including those described herein. In some embodiments, the copper layer 3318 is etched to form one or more traces 3328 and/or one or more conductive features.

3310において、本明細書に記載されているものなどのコンフォーマルメッキ処理は、本明細書に記載されているものなどの技術を使用して、銅層3318に形成された1つまたは複数のトレース3328および導電性特徴の厚さを増加させるか、または形状をさらに強化するために、1つまたは複数のトレース3328および導電性特徴を構築するために使用される。いくつかの実施形態では、3310において、銅層3318上のコンフォーマルメッキ処理に加えて、本明細書に記載のものなどのクラウンメッキ処理が使用される。いくつかの実施形態では、コンフォーマルメッキ処理の代わりにクラウンメッキ処理が使用される。 At 3310, a conformal plating process such as those described herein is used to build up one or more traces 3328 and conductive features formed in the copper layer 3318 to increase their thickness or further enhance their shape using techniques such as those described herein. In some embodiments, at 3310, a crown plating process such as those described herein is used in addition to the conformal plating process on the copper layer 3318. In some embodiments, a crown plating process is used instead of a conformal plating process.

3312において、カバーコートなどの誘電体層3330が、本明細書に記載されたものを含む技術を使用して、1つまたは複数のトレース3328および銅層3318から形成された導電性特徴上に配置される。いくつかの実施形態では、カバーコートは含まれない。例えば、形成された1つまたは複数のトレース3328および導電性特徴は、金層でメッキされ得る。いくつかの実施形態について、この処理は、単一の基板上で複数の回路または装置を製造するために使用される。3316において、そのような実施形態のために、回路または装置は単数化され、任意に、当技術分野で知られているものを含む技術を使用してパッケージ化されてもよい。いくつかの実施形態では、回路および/または装置は、レーザーアブレーション、フラクチャリング、カッティング、エッチングなどを備えているがこれらに限定されない技術を使用して単数化される。いくつかの実施形態について、本明細書に記載のカバーコートは、本明細書に記載のパターニング技術を用いてパターニングされ得る。例えば、カバーコートは、ブランケット層で塗布される。いくつかの実施形態によれば、カバーコートは、光画像化可能な誘電体材料を塗布するために、スロットダイコートを用いて塗布される。ローラーコート、スプレーコート、ドライフィルムラミネーション、または光画像化可能または非光画像化可能な材料を適用するための他の既知の方法などの他の技術が使用され得る。材料が非光画像化可能な場合には、他の方法を使用してパターン化することができる(例えば、レーザーまたはエッチング)。いくつかの実施形態では、一方または両方の誘電体層/カバーコートが、例えば他の構造または基板への取り付けを助けるために、表面仕上げを有するように形成され得る。いくつかの実施形態では、表面仕上げは、誘電体層/カバーコートをテクスチャリングまたはパターニングすることで、誘電体層/カバーコート上に形成される。 At 3312, a dielectric layer 3330, such as a cover coat, is disposed over the one or more traces 3328 and conductive features formed from the copper layer 3318 using techniques including those described herein. In some embodiments, a cover coat is not included. For example, the one or more traces 3328 and conductive features formed may be plated with a gold layer. For some embodiments, this process is used to fabricate multiple circuits or devices on a single substrate. At 3316, for such embodiments, the circuits or devices may be singularized and optionally packaged using techniques including those known in the art. In some embodiments, the circuits and/or devices are singularized using techniques including, but not limited to, laser ablation, fracturing, cutting, etching, and the like. For some embodiments, the cover coat described herein may be patterned using patterning techniques described herein. For example, the cover coat is applied in a blanket layer. According to some embodiments, the cover coat is applied using a slot die coat to apply the photoimageable dielectric material. Other techniques may be used, such as roller coating, spray coating, dry film lamination, or other known methods for applying photoimageable or non-photoimageable materials. If the material is non-photoimageable, it may be patterned using other methods (e.g., laser or etching). In some embodiments, one or both dielectric layers/covercoats may be formed with a surface finish, for example to aid in attachment to other structures or substrates. In some embodiments, the surface finish is formed on the dielectric layer/covercoat by texturing or patterning the dielectric layer/covercoat.

3314では、いくつかの実施形態について、金層でメッキされたニッケル端子などの端子パッド3332が、無電解メッキを使用して銅層(基板)3318上に形成され、半田を備えることができる。いくつかの実施形態によれば、上面および/または下面に配置された露出した銅層に形成された表面仕上げは、ニッケル、金、または他の業界標準の表面仕上げの無電解または電解メッキを使用してメッキされる。また、これらの部分には、半田を塗布することができる。 At 3314, for some embodiments, terminal pads 3332, such as nickel terminals plated with a gold layer, are formed on the copper layer (substrate) 3318 using electroless plating and may include solder. According to some embodiments, the surface finish formed on the exposed copper layer disposed on the top and/or bottom surfaces is plated using electroless or electrolytic plating of nickel, gold, or other industry standard surface finishes. Solder may also be applied to these portions.

図34は、いくつかの実施形態による高アスペクト比電気メッキ構造を形成するために使用される、図33を参照して説明したタイプと同様のより詳細な処理を示す。
図35は、本明細書に記載の処理を使用して製造されたコイルを示す。コイル3501は、コイル3501を形成するために電気的結合された複数のコイル部、例えば3つ以上のコイル部を備えている。図35に例示されているようないくつかの実施形態では、外方コイル部3504のターン数は、2つの外方コイル部3504の間の内方コイル部3502と同じである。いくつかの実施形態では、内方コイル部3502は、外方コイル部3504よりも多くのターンを備えている。他の実施形態は、複数のコイル部のサブセットが電気的結合された複数のコイル部を備えており、例えば、図35を参照すると、複数のコイル部のうちの2つが電気的結合され、残りのコイル部は他の2つのコイル部に電気的結合されていない。このように、任意の数のコイル部が他のコイル部のいずれかに電気的結合された任意の数のコイル部の任意の組み合わせを備えていることができる。
FIG. 34 illustrates a more detailed process similar to the type described with reference to FIG. 33 that is used to form high aspect ratio electroplated structures according to some embodiments.
FIG. 35 illustrates a coil fabricated using the processes described herein. Coil 3501 comprises multiple coil sections, e.g., three or more coil sections, electrically coupled to form coil 3501. In some embodiments, as illustrated in FIG. 35, the outer coil section 3504 has the same number of turns as the inner coil section 3502 between the two outer coil sections 3504. In some embodiments, the inner coil section 3502 comprises more turns than the outer coil section 3504. Other embodiments comprise multiple coil sections where a subset of the multiple coil sections are electrically coupled, e.g., referring to FIG. 35, two of the multiple coil sections are electrically coupled and the remaining coil sections are not electrically coupled to the other two coil sections. In this manner, any combination of any number of coil sections may comprise any number of coil sections electrically coupled to any of the other coil sections.

本明細書に記載の技術を用いて製造されたトレースおよび導電性特徴のいずれか1つまたは複数を備えている複数層は、各層を積層することで形成することができ、各層間の接続は、導電性接着剤などの導電性材料で充填された層を通るビア(via)を用いて行うことができる。 Multiple layers containing any one or more of the traces and conductive features manufactured using the techniques described herein can be formed by laminating the layers together, with connections between the layers being made using vias through the layers filled with a conductive material, such as a conductive adhesive.

いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載された処理は、例えば、抵抗温度検出器(RTD)、歪みゲージ、および他のセンサなどの他の回路部品と一緒に組み込まれたコイルを形成するために使用される。 According to some embodiments, the processes described herein are used to form coils that are integrated with other circuit components, such as, for example, resistance temperature detectors (RTDs), strain gauges, and other sensors.

図36は、第1誘電体層/カバー層3602、第1銅層3604、第2誘電体層3606、第2銅層3608、および第3誘電体層3610を備えている、図37に示されるコイルの断面を示す。図37は、一実施形態による複数のコイルセクション3702を備えているC字型コイル構造3701を示す。いくつかの実施形態では、複数のコイルセクションはコーナーで接続される。いくつかの実施形態に係るC字型コイル構造3701は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成される。C字型コイル構造3701は、現在のコイルジオメトリよりも製造効率を向上させることができる。図38は、製造効率を可能にする、一実施形態によるC字型コイル構造3701の配置を示す。インターリーブ構成は、製造処理中に、現行のコイル構造よりも多くのコイル構造を製造することを可能にする。 Figure 36 shows a cross section of the coil shown in Figure 37, which includes a first dielectric/cover layer 3602, a first copper layer 3604, a second dielectric layer 3606, a second copper layer 3608, and a third dielectric layer 3610. Figure 37 shows a C-shaped coil structure 3701 including multiple coil sections 3702 according to one embodiment. In some embodiments, the multiple coil sections are connected at corners. The C-shaped coil structure 3701 according to some embodiments is formed using techniques including those described herein. The C-shaped coil structure 3701 can provide improved manufacturing efficiency over current coil geometries. Figure 38 shows an arrangement of the C-shaped coil structure 3701 according to one embodiment that allows for manufacturing efficiency. The interleaved configuration allows for more coil structures to be produced during the manufacturing process than current coil structures.

図39は、実施形態による形成可能な/Z平面形成(例えば、オフセットで形成される)のコイル構造3901を示す。コイル構造3901は、少なくとも1つの部分またはセクション3902が、コイル構造の他のセクション3902とは実質的に異なる平面、例えばX,Y平面の代わりにZ平面にコイルまたはボンドパッドなどの他の特徴を提供するために、回路製造後に部品を形成するために移動できるように構成されている。例えば、Z平面において部品の左側にコイルを提示するために、破線3904に沿ってセクション3902を機械的に形成することができる。 Figure 39 illustrates a formable/Z-plane formed (e.g., formed with offset) coil structure 3901 according to an embodiment. The coil structure 3901 is configured such that at least one portion or section 3902 can be moved to form the component after circuit fabrication to provide other features such as coils or bond pads in a substantially different plane than other sections 3902 of the coil structure, e.g., the Z plane instead of the X, Y planes. For example, section 3902 can be mechanically formed along dashed line 3904 to present the coil on the left side of the component in the Z plane.

図40は、一実施形態によるブリッジを備えているC字型コイル構造4001を示す。ブリッジ4002は、構造に構造的強度を付加して、例えば取扱い中や製造後の処理中の損傷を低減するように構成されている。図41は、図40に示された実施形態によるC字型コイル構造4001におけるブリッジ4002の断面を示す図である。ブリッジの他の実施形態は、C字型コイル構造の部分同士の間の任意の自由空間に形成される構造を備えている。いくつかの実施形態では、ブリッジは、C字型コイル構造のうちの少なくとも一方の側に形成され、接合部(joint)によって接続され、その後、C字型コイル構造の開口部を横切るように接合部において曲げられ、C字型コイル構造の他方の側に取り付けられてブリッジを形成する延長部であり得る。図42~図44は、C字型コイルのうちの少なくとも一方の側に延長部として形成されたブリッジ4202を備えているC字型コイル構造4201の実施形態を示す。ブリッジの厚さは、いくつかの実施形態では、部品の残りの部分よりも薄くなり得る。いくつかの実施形態について、ブリッジは、例えば、コイル構造の取付面と、コイル構造の1つまたは複数の表面を同一平面にするように構成される。他の実施形態では、ブリッジは、コイル構造の1つまたは複数の表面よりも凹んでいるか、または低くなるように構成される。いくつかの実施形態では、ブリッジは、接着剤を使用してコイル構造に取り付けられる。 FIG. 40 illustrates a C-shaped coil structure 4001 with a bridge according to one embodiment. The bridge 4002 is configured to add structural strength to the structure to reduce damage during handling or post-fabrication processing, for example. FIG. 41 illustrates a cross-section of a bridge 4002 in a C-shaped coil structure 4001 according to the embodiment shown in FIG. 40. Other embodiments of the bridge include structures formed in any free space between portions of the C-shaped coil structure. In some embodiments, the bridge can be an extension formed on at least one side of the C-shaped coil structure, connected by a joint, and then bent at the joint to cross the opening of the C-shaped coil structure and attached to the other side of the C-shaped coil structure to form the bridge. FIGS. 42-44 illustrate an embodiment of a C-shaped coil structure 4201 with a bridge 4202 formed as an extension on at least one side of the C-shaped coil. The thickness of the bridge can be less than the remainder of the part in some embodiments. For some embodiments, the bridge is configured to, for example, make one or more surfaces of the coil structure flush with the mounting surface of the coil structure. In other embodiments, the bridge is configured to be recessed or lower than one or more surfaces of the coil structure. In some embodiments, the bridge is attached to the coil structure using an adhesive.

図45は、一実施形態によるブリッジ4502を備えているC字型コイル構造4501を示す。ブリッジ4502は、コイル部4504の間の隙間に剛性構造を作るために配置された接着剤である。接着剤は、塗布して硬化させることができる任意のアタッチメント材料であり得る。いくつかの実施形態では、コイル上に配置された接着剤の一部は、隙間に配置されるよりも薄くなっている。図46は、図45に示された実施形態によるC字型コイル構造4501におけるブリッジ4502の断面を示す図である。 FIG. 45 shows a C-shaped coil structure 4501 with a bridge 4502 according to one embodiment. The bridge 4502 is an adhesive placed in the gap between the coil portions 4504 to create a rigid structure. The adhesive can be any attachment material that can be applied and cured. In some embodiments, the portion of the adhesive placed on the coil is thinner than that placed in the gap. FIG. 46 shows a cross-section of the bridge 4502 in the C-shaped coil structure 4501 according to the embodiment shown in FIG. 45.

図47は、複数の個々のコイル部4702から形成された実施形態によるコイル構造4701を示す。いくつかの実施形態について、各部分は、コイル構造の対応する部分に嵌合するための組立タブ4704を備えている。いくつかの実施形態では、組立タブ4704は、対応する部分に取り付けるための半田ペーストまたは他の接着剤を備えているように構成される。そのようなコイル構造4701は、所定の時間に製造され得るコイル構造の数をさらに最適化し、コストの低下および他の製造効率をさらに高めるであろう。 FIG. 47 illustrates a coil structure 4701 according to an embodiment formed from a plurality of individual coil sections 4702. For some embodiments, each section includes an assembly tab 4704 for mating with a corresponding section of the coil structure. In some embodiments, the assembly tabs 4704 are configured with solder paste or other adhesive for attachment to the corresponding section. Such a coil structure 4701 may further optimize the number of coil structures that can be manufactured at a given time, further reducing costs and enhancing other manufacturing efficiencies.

図48は、コイルのために組み立てられる複数の個別のコイル部4802を備えている、実施形態によるコイル構造4801を示す。図49は、実施形態によるコイル構造4901のうちの少なくとも1つの部分4902の代替形状を示す。したがって、各部分は、任意の形状で構成され、コイル構造を形成するために他の対応する部分に嵌合するように構成され得る。 FIG. 48 illustrates a coil structure 4801 according to an embodiment, comprising a number of individual coil sections 4802 that are assembled into a coil. FIG. 49 illustrates an alternative shape for at least one section 4902 of the coil structure 4901 according to an embodiment. Thus, each section can be configured in any shape and configured to mate with other corresponding sections to form the coil structure.

図50は、実施形態によるコイル構造を形成するための表面実装コイルを示している。いくつかの実施形態について、表面実装コイル5002は、例えば、図51に図示されているように表面実装コイルが取り付けられる前のスティフナ5106を備えている基板5104の上に配置されるように構成されている。図52は、一実施形態による表面実装コイル5204が取り付けられた基板5202の上面図を示す。いくつかの実施形態について、基板5202は、基板5202上に1つまたは複数のトレース5206および任意のスティフナ5106を備えている。いくつかの実施形態によれば、基板は、表面実装コイル5204を別の1つまたは複数の表面実装コイル5204に電気的結合するための1つまたは複数のトレースジャンパ5208を備えている。トレースジャンパ5208は、1つまたは複数の表面実装コイル5204を他の部品に電気的結合するためにも使用され得る。あるいは、トレースジャンパ5208は、例えば、図53に示されるように、表面実装コイル5204に一体化(integrated)され得る。この構成では、いくつかの実施形態によれば、一体化トレースジャンパ5302は、最終的なアセンブリのz高さまたはフットプリントに追加されず、後の工程で追加する必要のあるジャンパを排除することができる。本明細書に記載されているようなスティフナは、いくつかの実施形態によれば、銅、または基板上に配置された半田マスクやポリイミドなどの他の材料とすることができる。基板は、いくつかの実施形態によれば、表面実装コイルを当該コイルの他の部分および/または他の回路に電気的結合するためのコネクタパッドを備えている。個々のコイルは、一般的に、後に3D形状に形成することができる平面表面に、または既に形成された3D形状(3D形状は曲線であってもよい)に、取り付けられる表面実装構造とすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、表面実装構造は、角を丸めて形状に適合させることができ、他の構造(NFC、RFID、変圧器など)と一緒に組み込むか、または他の構造に取り付けることができ、および/または積み重ねることができる。 FIG. 50 illustrates a surface mount coil for forming a coil structure according to an embodiment. For some embodiments, the surface mount coil 5002 is configured to be placed on a substrate 5104 including a stiffener 5106 before the surface mount coil is attached, for example as shown in FIG. 51. FIG. 52 illustrates a top view of a substrate 5202 with a surface mount coil 5204 attached according to an embodiment. For some embodiments, the substrate 5202 includes one or more traces 5206 and an optional stiffener 5106 on the substrate 5202. According to some embodiments, the substrate includes one or more trace jumpers 5208 for electrically coupling the surface mount coil 5204 to another one or more surface mount coils 5204. The trace jumpers 5208 may also be used to electrically couple the one or more surface mount coils 5204 to other components. Alternatively, the trace jumpers 5208 may be integrated into the surface mount coil 5204, for example as shown in FIG. 53. In this configuration, according to some embodiments, the integrated trace jumper 5302 does not add to the z-height or footprint of the final assembly, eliminating the need for jumpers to be added at a later stage. The stiffener as described herein can be copper or other materials such as solder mask or polyimide disposed on a substrate, according to some embodiments. The substrate, according to some embodiments, includes connector pads for electrically coupling the surface mount coil to other portions of the coil and/or other circuitry. The individual coils can generally be surface mount structures attached to a planar surface that can later be formed into a 3D shape, or to an already formed 3D shape (which may be curved). Additionally, in some embodiments, the surface mount structures can have rounded corners to conform to shapes, can be incorporated with or attached to other structures (NFC, RFID, transformers, etc.), and/or can be stacked.

1つまたは複数の表面実装コイルは、ACF(構造的および電気的接続)、超音波金球ボンド、および半田(メッキ、ホットバーリフローなど)を含むがこれらに限定されない接続によって、基板に取り付けることができる。また、表面実装コイルを基板から分離して形成することで、任意の数の形状やサイズのコイル構造を形成することができる。さらに、表面実装コイルを形成することで、例えば、本明細書に記載されている技術を用いて、より多くのコイルを同時に形成することができ、コイルのコストを削減することができ、製造効率を高めることができる。さらに、表面実装コイルの製造は、より高い銅メッキ密度を可能にし、コイル性能に悪影響を与えずに、コイル構造を形成するためのコストを削減するのに役立つ。 The surface mount coil or coils can be attached to the substrate by connections including, but not limited to, ACF (structural and electrical connections), ultrasonic gold ball bonds, and solder (plating, hot bar reflow, etc.). Surface mount coils can also be formed separately from the substrate to form coil structures of any number of shapes and sizes. Furthermore, forming surface mount coils can allow more coils to be formed simultaneously, for example, using the techniques described herein, reducing coil costs and increasing manufacturing efficiency. Additionally, fabrication of surface mount coils allows for higher copper plating density, helping to reduce the cost of forming coil structures without adversely affecting coil performance.

図54は、一実施形態による表面実装コイル部5402を示す。本明細書に記載された表面実装コイル部の他の実施形態と同様に、そのような表面実装コイル部5402は、高密度コイル(1つまたは複数)を回路基板(例えば、FPC)などの基板に直接取り付けることを可能にする。例えば、いくつかのコイル部は、内部電気コネクタパッド5404および/または外部電気コネクタパッド5406を備えていてもよい。図55は、実施形態によるコイル構造を形成するために、本明細書で説明したような表面実装コイルなどのコイル部を実装するように構成された回路基板(circuit board)5501を示す。さらに、コイル構造の組み立て、例えば表面実装コイルを基板に実装することは、現在の製造処理で使用されているようなピックアンドプレース(pick and place)のアセンブリ処理を使用することを備えていることができる。したがって、コイル構造を組み込むための製造コストが削減される。さらに、コイル構造を形成するための表面実装コイルは、追加の基板(FPCに直接設計された回路および支持構造)の必要性を取り除く。 54 shows a surface mount coil section 5402 according to one embodiment. As with other embodiments of surface mount coil sections described herein, such surface mount coil sections 5402 allow for direct attachment of high density coil(s) to a substrate such as a circuit board (e.g., FPC). For example, some coil sections may include internal electrical connector pads 5404 and/or external electrical connector pads 5406. FIG. 55 shows a circuit board 5501 configured to mount coil sections such as surface mount coils as described herein to form a coil structure according to an embodiment. Furthermore, assembly of the coil structure, e.g. mounting the surface mount coil to a substrate, can include using pick and place assembly processes as used in current manufacturing processes. Thus, manufacturing costs for incorporating the coil structure are reduced. Furthermore, surface mount coils to form a coil structure eliminate the need for an additional substrate (circuitry and support structures designed directly into the FPC).

図56は、実施形態によるコイル構造5601の複数の図を示す。図57は、実施形態による複数の表面実装コイルを備えているコイル構造5701の複数の図を示す。
図58は、実施形態によるコイル部を示す図である。コイル部5801は、実質的に台形の形状であって、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成されたコイル5802を備えている。実質的に台形の形状に形成されたコイル5802を有する1つまたは複数のコイル部5801は、本明細書に記載されたものなどのコイル構造で使用することができる。このような、実質的に台形の形状に形成されたコイル5802を有するコイル部5801は、他の形状に形成されたコイルを有する1つまたは複数の他のコイル部と共に使用することができる。さらに、コイル部の他の実施形態は、台形以外の形状で実質的に形成されたコイルを有することを備えている。
Figure 56 shows multiple views of a coil structure 5601 according to an embodiment. Figure 57 shows multiple views of a coil structure 5701 comprising multiple surface mounted coils according to an embodiment.
58 illustrates a coil section according to an embodiment. Coil section 5801 includes coils 5802 that are substantially trapezoidal in shape and formed using techniques including those described herein. One or more coil sections 5801 having coils 5802 formed in a substantially trapezoidal shape can be used in coil configurations such as those described herein. Such coil sections 5801 having coils 5802 formed in a substantially trapezoidal shape can be used with one or more other coil sections having coils formed in other shapes. Additionally, other embodiments of coil sections include having coils formed in shapes other than substantially trapezoidal.

図59は、1つまたは複数の表面実装コイルを取り付けるための半田接合部(solder joint)を備えている、実施形態によるコイル構造を示す。コイル構造5901は、1つまたは複数の表面実装コイル5902を備えている。1つまたは複数の表面実装コイル5902は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成される。コイル構造5901は、1つまたは複数の表面実装コイル5902を、本明細書に記載されているものなどの1つまたは複数のトレース5906および/または1つまたは複数のトレースジャンパ(trace jumper)5908に機械的および電気的結合するための半田接合部5904を備えている。いくつかの実施形態について、表面実装コイル5902は、表面実装コイル5902を半田接合部5904に半田付けする前に、コイル構造に貼り付け(affixed)られる。いくつかの実施形態によれば、表面実装コイル5902は、接着剤を用いてコイル構造に貼り付けられる。いくつかの実施形態については、表面実装コイル5902とコイル構造5901との間にスペーサが配置される。いくつかの実施形態では、スペーサは、表面実装コイル5902を別の部品から所望の距離に配置するための高さを有するように構成される。 FIG. 59 illustrates a coil structure according to an embodiment comprising solder joints for attaching one or more surface mounted coils. The coil structure 5901 comprises one or more surface mounted coils 5902. The one or more surface mounted coils 5902 are formed using techniques including those described herein. The coil structure 5901 comprises solder joints 5904 for mechanically and electrically coupling the one or more surface mounted coils 5902 to one or more traces 5906 and/or one or more trace jumpers 5908, such as those described herein. For some embodiments, the surface mounted coils 5902 are affixed to the coil structure prior to soldering the surface mounted coils 5902 to the solder joints 5904. According to some embodiments, the surface mounted coils 5902 are affixed to the coil structure using an adhesive. For some embodiments, a spacer is disposed between the surface mounted coils 5902 and the coil structure 5901. In some embodiments, the spacer is configured to have a height to position the surface mounted coil 5902 at a desired distance from another component.

図60は、一実施形態による、表面実装回路を構造に機械的および電気的結合するための半田接合部を備えている構造の上面図である。構造6001は、表面実装回路6002を備えている。表面実装回路6002は、任意の回路であってよく、本明細書に記載されているような表面実装コイルに限定されない。表面実装回路6002は、本明細書に記載されているような半田接合部を用いて、構造に機械的および電気的結合されている。いくつかの実施形態によれば、表面実装回路6002は、本明細書に記載されているものを含む技術を使用して、表面実装回路6002を構造の半田接合部に半田付けする前に、接着剤を使用して構造6001に貼り付けられる。 60 is a top view of a structure with solder joints for mechanically and electrically coupling a surface mounted circuit to the structure, according to one embodiment. The structure 6001 includes a surface mounted circuit 6002. The surface mounted circuit 6002 can be any circuit and is not limited to a surface mounted coil as described herein. The surface mounted circuit 6002 is mechanically and electrically coupled to the structure using solder joints as described herein. According to some embodiments, the surface mounted circuit 6002 is affixed to the structure 6001 using an adhesive prior to soldering the surface mounted circuit 6002 to the solder joints of the structure using techniques including those described herein.

図61は、表面実装回路を図60の構造に機械的および電気的結合するための半田接合部を備えている構造の底面図を示す。いくつかの実施形態では、半田接合部は、表面実装回路が配置されている表面としての例えば上面に対して、反対側の表面としての例えば下面である構造6001の表面にアクセスするように形成される。本明細書に記載されたものを含む技術を用いて表面実装回路が構造上に配置されると、半田は、半田接合部6004に配置される。半田は、半田ジェットを用いた塗布、半田ペースト、および手動での塗布を備えているがこれらに限定されない技術を用いて、半田接合部6004に配置され得る。他の実施形態については、表面実装コイルを備えている表面実装回路は、導電性接着剤または抵抗溶接を使用して、半田接合部に結合される。 61 shows a bottom view of a structure with solder joints for mechanically and electrically coupling a surface mounted circuit to the structure of FIG. 60. In some embodiments, the solder joints are formed to access a surface of the structure 6001, e.g., a bottom surface as opposed to a top surface as the surface on which the surface mounted circuit is placed. Once the surface mounted circuit is placed on the structure using techniques including those described herein, solder is placed at the solder joints 6004. Solder may be placed at the solder joints 6004 using techniques including, but not limited to, solder jet application, solder paste, and manual application. For other embodiments, the surface mounted circuit with the surface mounted coil is bonded to the solder joints using conductive adhesive or resistance welding.

図62は、一実施形態による半田接合部を備えている構造を示す図である。第1半田接合部6204aは、基板半田パッド6206aおよび表面実装回路半田パッド6208aを備えている。基板半田パッド6206aは、導電層6210の一部を露出させるために、構造の基板6212に空隙(void)6214を形成することで形成される。いくつかの実施形態については、空隙6214は、当技術分野で知られているものを含むエッチング技術を用いて、基板(6210)に形成することができる。他の実施形態については、導電層6210の一部を露出させるべく基板(6210)に空隙6214を形成するために、ドリルまたはレーザーアブレーションが使用される。本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、導電層6210は基板上に配置される。空隙6214の形成によって露出した導電層6210の部分は、基板半田パッド6206である。いくつかの実施形態について、半田接合部6204は、データム(datum)6210を備えている。いくつかの実施形態では、データムは、位置合わせに使用されるビア、空隙、導電層、フィデューシャル(fiducial)、または他の基準点である。データムは、表面実装半田パッドを基板半田パッドに対して位置合わせするために使用される。例えば、当技術分野で知られているような光学的検査技術を使用して、空隙6214内のデータム6210を検出し、半田接合部6204に半田を適用する前に、表面実装回路が適切に位置合わせされるようにすることができる。 FIG. 62 illustrates a structure including a solder joint according to one embodiment. The first solder joint 6204a includes a substrate solder pad 6206a and a surface mounted circuit solder pad 6208a. The substrate solder pad 6206a is formed by forming a void 6214 in a substrate 6212 of the structure to expose a portion of the conductive layer 6210. For some embodiments, the void 6214 can be formed in the substrate (6210) using etching techniques, including those known in the art. For other embodiments, drilling or laser ablation is used to form the void 6214 in the substrate (6210) to expose a portion of the conductive layer 6210. The conductive layer 6210 is disposed on the substrate using techniques, including those described herein. The portion of the conductive layer 6210 exposed by the formation of the void 6214 is the substrate solder pad 6206. For some embodiments, the solder joint 6204 includes a datum 6210. In some embodiments, the datum is a via, void, conductive layer, fiducial, or other reference point used for alignment. The datum is used to align the surface mount solder pad to the substrate solder pad. For example, optical inspection techniques as known in the art can be used to detect the datum 6210 in the void 6214 to ensure that the surface mount circuit is properly aligned prior to applying solder to the solder joint 6204.

図63は、実施形態による半田接合部を示す。半田接合部6304は、基板6312の空隙6314を介して露出した、本明細書に記載されているような基板半田パッド6306を備えている。空隙6314は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成される。また、半田接合部6304は、回路半田パッド6308を備えている。回路半田パッド6308は、本明細書に記載されたものなどの半田パッドを備えている。回路半田パッド6308は、表面実装コイルの基板、表面実装回路の基板、または他の部品の基板を含むがこれらに限定されない任意の基板上に、形成することができる。 FIG. 63 illustrates a solder joint according to an embodiment. The solder joint 6304 comprises a substrate solder pad 6306, as described herein, exposed through a gap 6314 in a substrate 6312. The gap 6314 is formed using techniques including those described herein. The solder joint 6304 also comprises a circuit solder pad 6308. The circuit solder pad 6308 comprises a solder pad such as those described herein. The circuit solder pad 6308 can be formed on any substrate, including but not limited to a substrate of a surface mount coil, a substrate of a surface mount circuit, or a substrate of another component.

図64は、一実施形態による半田接合部の断面図である。半田接合部6404は、基板6412内の空隙6414を介して露出された、本明細書に記載のものなどの基板半田パッド6406を備えている。空隙6414は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成される。また、半田接合部6404は、回路半田パッド6408を備えている。回路半田パッド6408は、本明細書で説明したような半田パッドを備えている。回路半田パッド6408は、表面実装コイルの基板、表面実装回路6420の基板、または任意のタイプの部品の基板を含むがこれらに限定されない任意の基板上に、形成することができる。いくつかの実施形態によれば、半田6416は、基板半田パッド6406と回路半田パッド6408とを機械的および電気的結合するために、空隙6414内に配置される。半田6416は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、空隙に配置される。他の実施形態では、導電性接着剤などの接着剤が、空隙6414に配置される。 64 is a cross-sectional view of a solder joint according to one embodiment. The solder joint 6404 comprises a substrate solder pad 6406, such as those described herein, exposed through a void 6414 in a substrate 6412. The void 6414 is formed using techniques including those described herein. The solder joint 6404 also comprises a circuit solder pad 6408. The circuit solder pad 6408 comprises a solder pad as described herein. The circuit solder pad 6408 can be formed on any substrate, including but not limited to a substrate of a surface mount coil, a substrate of a surface mount circuit 6420, or a substrate of any type of component. According to some embodiments, solder 6416 is disposed within the void 6414 to mechanically and electrically couple the substrate solder pad 6406 and the circuit solder pad 6408. The solder 6416 is disposed in the void using techniques including those described herein. In other embodiments, an adhesive, such as a conductive adhesive, is disposed in the gap 6414.

本明細書に記載の実施形態による半田接合部は、半田または導電性接着剤を空隙の領域内に備えていることで、短絡した電気的接続の低減または排除を可能にする。また、表面実装回路や表面実装コイルなどの部品が貼り付けられる反対側の面(opposing surface)に半田接合部の空隙が形成されているので、半田接合部に半田を追加する前に、半田接合部は、表面実装回路や表面実装コイルなどの部品を基板に貼り付けることができる。また、基板と表面実装回路や表面実装コイルなどの部品との間の距離を最短にすることができるので、平坦性が向上し、表面実装コイルと基板との間などの空隙をなくすことができる。基板上に配置された表面実装回路、表面実装コイル、またはその他の部品の平坦性が向上することで、大きな厚み(すなわち、基板からの高さ)を有する部品を使用することが可能になる。いくつかの実施形態によれば、表面実装回路、表面実装コイル、または他の部品の平坦性は、100μm以下である。 The solder joints according to the embodiments described herein can reduce or eliminate shorted electrical connections by providing solder or conductive adhesive in the area of the void. The solder joints can also be used to attach components such as surface mount circuits or coils to a substrate before adding solder to the solder joints because the voids of the solder joints are formed on the opposing surface to which the components such as surface mount circuits or coils are attached. The distance between the substrate and the components such as surface mount circuits or coils can also be minimized, improving flatness and eliminating voids such as between a surface mount coil and a substrate. The improved flatness of the surface mount circuits, coils, or other components disposed on the substrate allows for the use of components having a large thickness (i.e., height from the substrate). According to some embodiments, the flatness of the surface mount circuits, coils, or other components is 100 μm or less.

さらに、空隙は、半田が半田接合部に加えられた後に、半田接合部の視覚的検査を可能にする。これは、電気的接続の検証を助ける。また、空隙によって可能になった半田接合部へのアクセスは、半田接合部の製造後に、半田や接着剤の再塗布など、半田接合部の再加工を可能にする。さらに、必要な半田量やギャップ高さの変化に合わせて寸法を変更することで、業界標準の半田付け処理に適合するように半田接合部を構成することができる。また、この半田接合部は、製造処理における歩留まりを向上させる強固な基板トレースを可能にする。 Additionally, the void allows for visual inspection of the solder joint after solder has been applied to it, which aids in verifying electrical connectivity. Access to the solder joint allowed by the void also allows for rework of the solder joint after it has been manufactured, such as reapplication of solder or adhesive. Additionally, the solder joint can be configured to fit industry standard soldering processes by resizing for changes in required solder volume or gap height. The solder joint also allows for stronger board traces that improve yields in the manufacturing process.

図65は、実施形態による半田接合部を用いた製造処理のフロー図である。この処理は、本明細書に記載されているような基板上に接着剤を塗布(6502)することを備えている。接着剤は、例えば表面実装コイル、表面実装回路、または他の部品などの表面実装部品を基板に貼り付けるために、基板上に配置される。表面実装部品は、例えば、当技術分野で知られているピックアンドプレース技術を用いて、接着剤上に配置される(6504)。当技術分野で知られている技術を含む技術を用いて接着剤を硬化させ(6506)、1つまたは複数の表面実装部品を基板に貼り付ける。本明細書に記載されている技術を含む技術を用いて、本明細書に記載されている実施形態に従って、半田接合部の空隙に半田を配置する(6508)。代わりに、導電性接着剤は、当技術分野で知られているものを含む技術を用いて、本明細書に記載されている実施形態に従って、半田接合部の空隙に配置される。任意で、製造処理は、表面実装部品を試験(6510)することを備えている。そのような試験は、半田接合部の目視検査、表面実装部品の電気的検証や、表面実装部品の追加によって作成された回路の電気的検証、および他の製造試験を含むことができるが、これらに限定されない。 65 is a flow diagram of a manufacturing process using solder joints according to an embodiment. The process includes applying (6502) an adhesive onto a substrate as described herein. The adhesive is placed on the substrate to attach a surface mount component, such as a surface mount coil, a surface mount circuit, or other component, to the substrate. The surface mount component is placed on the adhesive (6504), for example, using pick-and-place techniques known in the art. The adhesive is cured (6506), using techniques including those known in the art, to attach one or more surface mount components to the substrate. Solder is placed in the voids of the solder joints according to an embodiment described herein, using techniques including those described herein. Alternatively, a conductive adhesive is placed in the voids of the solder joints according to an embodiment described herein, using techniques including those known in the art. Optionally, the manufacturing process includes testing (6510) the surface mount components. Such testing may include, but is not limited to, visual inspection of solder joints, electrical verification of surface mount components and circuits created by the addition of surface mount components, and other manufacturing tests.

図66は、一実施形態によるコイル構造を示す図である。コイル構造は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて形成される。コイル構造6601は、表面実装コイル6602を備えている。表面実装コイル6602は、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて、コイル構造6601に貼り付けられる。表面実装コイル6602は、コイル構造6601の中心部6610に配置されている。中心部6610は、1つまたは複数の接続部6608によって外方部6606に取り付けられる。いくつかの実施形態では、表面実装コイル6602を、外方部6606に形成された1つまたは複数の端子パッド6604に電気的結合するべく、中心部6610と外方部6606と少なくとも1つの接続部6608とを備えている基板上に、1つまたは複数のトレースは配置される。 66 illustrates a coil structure according to one embodiment. The coil structure is formed using techniques including those described herein. The coil structure 6601 includes a surface mounted coil 6602. The surface mounted coil 6602 is affixed to the coil structure 6601 using techniques including those described herein. The surface mounted coil 6602 is disposed in a center portion 6610 of the coil structure 6601. The center portion 6610 is attached to an outer portion 6606 by one or more connections 6608. In some embodiments, one or more traces are disposed on a substrate including the center portion 6610, the outer portion 6606, and at least one connection 6608 to electrically couple the surface mounted coil 6602 to one or more terminal pads 6604 formed on the outer portion 6606.

図67は、実施形態によるコイル構造を示す図である。コイル構造6701は、本明細書で説明するものを含む技術を用いて形成される。コイル構造6701は、面内部(in-plane portion)と面外部(out-of-plane portion)とを備えている。複数の面内部6702が実質的に同一平面上に存在するように、複数の面内部6702は配置されている。面内部および面外部はそれぞれ、その上に配置された表面実装コイルなどの表面実装部品を有するように構成されている。面外部6704は、実質的に面内部6702とは別の平面内に存在する。このような構成によって、基板の1つまたは複数の部分が基板の他の部分とは実質的に同一平面上に存在しないような非平面構成のコイル構造を、実現することができる。これによって、コイル構造の使用を可能にしながら、スペースやデザインの要件を満たすことができる。いくつかの実施形態は、複数の非平面部を備えている。 67 illustrates a coil structure according to an embodiment. The coil structure 6701 is formed using techniques including those described herein. The coil structure 6701 includes an in-plane portion and an out-of-plane portion. The in-plane portions 6702 are arranged such that the in-plane portions 6702 are substantially coplanar. The in-plane and out-of-plane portions are each configured to have a surface mounted component, such as a surface mounted coil, disposed thereon. The out-of-plane portion 6704 is substantially in a different plane than the in-plane portions 6702. This configuration allows for a coil structure in a non-planar configuration, where one or more portions of a substrate are not substantially coplanar with other portions of the substrate. This allows for space and design requirements to be met while still allowing the use of the coil structure. Some embodiments include multiple non-planar portions.

本明細書に記載されたコイル構造、表面実装コイル、表面実装回路、およびコイル部のすべては、本明細書に記載されたものを含む技術を用いて製造することができる。
いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載された処理は、機械的構造および電気機械的構造のいずれかの1つまたは複数を形成するために使用される。
All of the coil structures, surface mounted coils, surface mounted circuits, and coil sections described herein can be manufactured using techniques including those described herein.
According to some embodiments, the processes described herein are used to form any one or more of the mechanical and electromechanical structures.

これらの実施形態に関連して説明したが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。
<項目1>
互いに反対側の第1面および第2面を有しているとともに複数の半田接合部を備えている金属基板であって、前記各半田接合部は前記金属基板の前記第1面に形成された空隙を有しており、前記金属基板は前記各空隙に露出した基板半田パッドを有しており、前記複数の半田接合部は少なくとも第1半田接合部および第2半田接合部を備えている、前記金属基板と、および
前記金属基板の前記第2面上に配置された複数の表面実装回路であって、前記複数の表面実装回路は前記各空隙に露出した回路半田パッドを有しており、前記第1半田接合部および前記第2半田接合部は前記複数の表面実装回路のうちの少なくとも1つの表面実装回路に対して電気接点を提供するように形成されている、前記複数の表面実装回路と、
を備えているコイル構造であって、
前記複数の表面実装回路の各々は、前記金属基板の別々の部分上に配置されているとともに、前記複数の半田接合部を介して互いに電気的結合されており、前記各半田接合部は、前記基板半田パッドを前記回路半田パッドに機械的および電気的結合するべく、前記金属基板の前記第1面から前記空隙内に設けられている半田を備えている、
コイル構造。
<項目2>
前記複数の表面実装回路のうちの少なくとも1つは、表面実装コイルである、
項目1に記載のコイル構造。
<項目3>
前記金属基板は、1つまたは複数の接続部によって外方部に結合された中心部を備えており、
前記複数の表面実装回路のうちの少なくとも1つは、前記中心部に配置されている、
項目1に記載のコイル構造。
<項目4>
1つまたは複数の端子パッドは前記外方部に配置されており、
前記1つまたは複数の端子パッドは、前記1つまたは複数の接続部のうちの少なくとも1つに一部が配置された1つまたは複数のトレースによって、前記中心部に配置された前記複数の表面実装回路のうちの少なくとも1つに結合されている、
項目3に記載のコイル構造。
<項目5>
前記金属基板は、前記金属基板が非平面であるように少なくとも1つの面外部を備えている、
項目1に記載のコイル構造。
<項目6>
前記複数の表面実装回路のうちの少なくとも1つは、前記面外部に配置されている、
項目5に記載のコイル構造。
Although described with reference to these embodiments, workers skilled in the art will recognize that changes can be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention.
<Item 1>
a metal substrate having opposed first and second surfaces and including a plurality of solder joints, each of the solder joints having a void formed in the first surface of the metal substrate, the metal substrate having a substrate solder pad exposed in each of the voids, the plurality of solder joints including at least a first solder joint and a second solder joint; and
a plurality of surface mount circuits disposed on the second side of the metal substrate, the plurality of surface mount circuits having circuit solder pads exposed in each of the voids, the first solder joint and the second solder joint configured to provide electrical contact to at least one surface mount circuit of the plurality of surface mount circuits;
A coil structure comprising:
each of the plurality of surface mount circuits is disposed on a separate portion of the metal substrate and is electrically coupled to one another via the plurality of solder joints, each of the solder joints comprising solder disposed from the first side of the metal substrate into the gap to mechanically and electrically couple the substrate solder pad to the circuit solder pad;
Coil structure.
<Item 2>
At least one of the plurality of surface mount circuits is a surface mount coil.
2. The coil structure according to item 1.
<Item 3>
the metal substrate having a central portion coupled to an outer portion by one or more connections;
At least one of the plurality of surface mounted circuits is disposed in the central portion.
2. The coil structure according to item 1.
<Item 4>
one or more terminal pads disposed on said outer portion;
the one or more terminal pads are coupled to at least one of the centrally located surface mount circuits by one or more traces having a portion disposed on at least one of the one or more connections;
4. The coil structure according to item 3.
<Item 5>
the metal substrate having at least one outer surface such that the metal substrate is non-planar;
2. The coil structure according to item 1.
<Item 6>
At least one of the plurality of surface mount circuits is disposed outside the surface.
6. The coil structure according to item 5.

Claims (8)

基板と、
前記基板上に配置された複数のコイル部を備えているコイル構造であって、前記複数のコイル部は第1コイル部、第2コイル部、および第3コイル部、を備えており、前記第1コイル部の第1端部は前記第2コイル部の第1端部に接続されているとともに、前記第3コイル部の第1端部は前記第2コイル部の第2端部に接続されており、前記第2コイル部は前記第1コイル部と前記第3コイル部とに対して垂直に配置されていることでC字型コイル構造を形成しており、前記C字型コイル構造の前記第1コイル部の第2端部と、前記第3コイル部の第2端部と、の間に形成された自由空間にはブリッジが配置されている、前記複数のコイル部を備えている前記コイル構造と、
を備える装置であって、
前記コイル部の各々は、トレースの少なくとも一部上に形成された金属クラウン部を備えており、
前記金属クラウン部は前記トレースの前記一部の上面および側壁上に形成されており、
前記金属クラウン部は前記トレースの初期高さ対幅アスペクト比よりも大きい最終高さ対幅アスペクト比を有する、
装置。
A substrate;
a coil structure including a plurality of coil sections disposed on the substrate , the plurality of coil sections including a first coil section, a second coil section, and a third coil section, a first end of the first coil section being connected to a first end of the second coil section and a first end of the third coil section being connected to a second end of the second coil section, the second coil section being disposed perpendicular to the first coil section and the third coil section to form a C -shaped coil structure, and a bridge being disposed in a free space formed between the second end of the first coil section and the second end of the third coil section of the C- shaped coil structure ;
An apparatus comprising:
Each of the coil portions includes a metallic crown portion formed over at least a portion of the trace;
the metal crown is formed on a top surface and a sidewall of the portion of the trace;
the metal crown portion has a final height-to-width aspect ratio greater than an initial height-to-width aspect ratio of the trace.
Device.
前記コイル部は表面実装コイルである、
請求項1に記載の装置。
The coil portion is a surface mount coil.
2. The apparatus of claim 1.
前記コイル部は、半田接合部を介して前記基板上のトレースに電気的結合されている、
請求項2に記載の装置。
the coil portion being electrically coupled to traces on the substrate via solder joints;
3. The apparatus of claim 2.
前記基板は回路基板である、
請求項1に記載の装置。
The substrate is a circuit board.
2. The apparatus of claim 1.
前記ブリッジは接着剤で形成されている、
請求項1に記載の装置。
The bridge is formed of an adhesive.
2. The apparatus of claim 1.
1つまたは複数の前記コイル部のうちの少なくとも1つは、前記コイル部に一体化したトレースジャンパを備えている、
請求項1に記載の装置。
At least one of the one or more coil sections includes a trace jumper integral to the coil section.
2. The apparatus of claim 1.
前記基板は複数の部分から形成されている、
請求項1に記載の装置。
The substrate is formed from multiple parts.
2. The apparatus of claim 1.
前記複数の部分のうちの少なくとも1つは、組立タブを備えている、
請求項7に記載の装置。
At least one of the portions includes an assembly tab.
8. The apparatus of claim 7.
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