JP2000124024A - フラットコイルおよびこの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直線状の複数の主パターンを螺旋状に形成した
場合、隣接する主パターンの対向端部の角部がなくなり
全体のパターン幅の均一化が可能なフラットコイルを提
供する。 【解決手段】基板４の面上に、縦方向の直線状の第１主
パターン６と横方向の直線状の第２主パターン８とが交
互に配置されて平面視螺旋形とされてなる連続コイルパ
ターン１０を備え、隣接する両パターン６，８の対向端
部間に斜め方向に延びる補助パターン１８を介在させた
構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットコイルに
かかり、より詳しくは、それ単体でも、また電磁石、リ
レー等の電子部品に内蔵されて用いられても、あるいは
抵抗加熱用電子部品等として用いられても好適なフラッ
トコイルおよびこの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットコイルは、絶縁性の基板上に導
電性材料例えば銅箔が所定のパターン幅で鉄芯挿通用の
貫通孔周囲に螺旋状に形成されて構成されている。この
ようなフラットコイルは、周知の半導体製造技術である
エッチングレジスト塗布、感光剤塗布、露光の各処理工
程を経て基板上の銅箔のうち不要な銅箔が化学的にエッ
チング（腐食）されて形成される。

【０００３】こうした半導体製造技術分野では、前記エ
ッチングをマイクロコンピュータ等のデジタル制御の印
刷および画像技術に従って行うようになっているため
に、このようなフラットコイルを構成するパターンの形
状を二値あるいは多値画像構成した場合、曲線形状で螺
旋形状を構成させた場合には、パターンの内外周縁が滑
らかにエッチングされず階段状、ギザギザ形状にエッチ
ングされた形状となる。こうしたパターンの内外周縁の
形状はパターン幅を所期の幅から外れたものとなりパタ
ーン全体における抵抗値ばらつきを発生させ、フラット
コイルの製造上の歩留まり低下の要因となり不具合であ
る。特に電子部品が超小型化され、それに内蔵されるフ
ラットコイルもより小型化が求められ、必然的にそのパ
ターン幅が極細となってくるような場合には、わずかば
かりのパターン幅の所期幅からのずれも、その電子部品
の性能に多大な影響を及ぼし大きな問題となってしま
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来のフラッ
トコイルには図８で示されるような形状としたものがあ
る。図８（ａ）はその平面図であり、図８（ｂ）は図８
（ａ）のＡーＡ線に沿う断面図である。図８を参照し
て、このフラットコイル２は、絶縁性の基板４の面上
に、縦方向に直線状に延びる第１主パターン６と横方向
に直線状に延びる第２主パターン８とが交互に配置され
てなる連続コイルパターン１０が螺旋形状となって貫通
孔１２の周囲に形成されている。このようにパターンを
直線状とした場合では、デジタル制御でエッチングを施
した場合、パターンの内外周縁を比較的滑らかにするこ
とができ、パターンの幅を所期の幅にすることができ
る。

【０００５】ところで、このフラットコイル２では、直
線状の主パターン６，８を直交させるから前記エッチン
グ工程でエッチングするに際して両主パターン６，８が
交差する角部１４のパターン幅がどうしても不均一にエ
ッチングされてしまうのは不可避となる。これを図８の
要部の拡大図である図９を参照して説明すると、前記角
部１４の内側は、狭くなっているために物理的にエッチ
ング液が流れにくいために所期通りに除去されず所期の
幅位置よりも内側にずれて太ったようなパターンとな
る。一方、角部１４外側は銅体積の割りにエッチング液
に触れる面積が大きいために所期の幅位置よりも外側に
ずれて細ったようなパターンとなる。その結果、その角
部１４ではパターン幅が不均一でばらばらのような状態
となって全体としてみると抵抗値のばらつきとなり不具
合である。また、螺旋される回数が増大し、角部１４の
数が増加すると、その角部１４でのパターン幅の不均一
が全体に及ぼす影響はきわめて大きくなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、基板
の絶縁面上に導電性材料でもって螺旋パターンが形成さ
れてなるフラットコイルにおいて、前記螺旋パターン
が、少なくとも、螺旋状に配置された直線状の複数の主
パターンと、隣接する主パターンどうしの対向端部間に
配置されかつ前記両主パターンの交差方向とは異なる方
向に延びる補助パターンとによって形成されていること
によって上述の課題を解決している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明におい
ては、フラットコイル単体に適用して説明するが、本発
明はフラットコイル単体に限定されるものではなく、プ
リント配線板上に他の電子部品とともに構成されるフラ
ットコイルにも適用することができる。したがって、本
実施の形態のフラットコイルを一箇所あるいは複数箇所
に備えたプリント配線板も本発明の範囲に含まれる。

【０００８】図１を参照して本実施の形態に係るフラッ
トコイルを説明する。図１（ａ）はその平面図であり、
図１（ｂ）はそのＢーＢ線に沿う断面図である。図１に
おいて、このフラットコイル１６は、基板４の絶縁性を
有する面上に、所定方向として例えば縦方向に延びる第
１主パターン６と、前記所定方向と異なる方向として例
えば横方向に延びる第２主パターン８とが交互に配置さ
れて螺旋状とされてなる螺旋パターン１０を備えてい
る。そして、このフラットコイル１６には、隣接する前
記両主パターン６，８の対向端部間において前記所定方
向に対して斜め方向に直線に延びる補助パターン１８が
形成されて介在されている。こうしたフラットコイル１
６によれば、従来では両主パターン６，８が直交してそ
の両対向端部が交差する角部１４がなくなり、これに代
えて前記対向端部間には前記交差方向とは異なる方向で
ある斜め方向に延びる直線状の補助パターン１８となっ
ているので、補助パターン１８は第１および第２両主パ
ターン６，８と同様にエッチングされた場合、全体のパ
ターン幅が均一化される結果、フラットコイル１６全体
の抵抗値のばらつきが大きく低減される。

【０００９】なお、補助パターン１８を直線状とした場
合、補助パターン１８の両端部それぞれは、第１と第２
両主パターン６，８それぞれの端部との交差角度が直角
以上となるが、ある程度の交差角度が付いている。その
ため、図１のフラットコイル１６では図８のフラットコ
イル２と比較すると全体の抵抗値のばらつきが低減する
という効果は大きいものの、そのばらつき低減に限度が
ある。そこで、補助パターン１８を図２で示すように、
曲線状として構わない。こうした曲線状の場合では、全
体の抵抗値のばらつきを一層低減できる。ただし、エッ
チングをデジタル制御で行うために多少の前述したギザ
ギザ形状となるが、従来のように両主パターン６，８の
交差角度が直角となる角部よりも全体の抵抗値のばらつ
きを低減できるようにエッチング可能となる。

【００１０】また基板４は、図１と同様の鉄芯挿通用の
貫通孔１２を有しており、その貫通孔１２の平面視形状
は円形となっているが、その貫通孔１２を図３で示すよ
うに第１主パターン６に沿う辺と、第２主パターン８に
沿う辺とを有する平面視四角形に形成されても構わな
い。図１および図２の貫通孔１２と、図３の貫通孔１２
とを比較した場合、図３の方が貫通孔１２の面積を大き
くすることができるので、この貫通孔１２を挿通させる
鉄芯の断面積を大きくでき、これによって、パターン
６，８に通電させたときの鉄芯を通る磁束を大きくする
ことができる。

【００１１】本実施の形態では、図４で示すように、第
１主パターン６どうしの離間間隔ｂまたは第２主パター
ン８どうしの離間間隔ｃと補助パターン１８どうしの離
間間隔ａとが略等しくされている。こうした離間間隔の
関係がない第１の場合（間隔ａ＜＜間隔ｂまたはｃ）を
図５で、そのような関係がある第２の場合（間隔ａ≒間
隔ｂ≒間隔ｃ）を図６で示してそれぞれについて説明す
る。ここで図５（ａ）および図６（ａ）は補助パターン
１８における断面図、図５（ｂ）および図６（ｂ）は第
１主パターン６または第２主パターン８における断面図
である。また、２０はエッチングレジストである。この
ようにエッチングレジストが残るまでの半導体製造工程
について簡単に説明しておくと、まず、基板上の全面パ
ターン（例えば銅）張り部分上にコイルパターン形状に
対応してエッチングレジストを塗布し、次いで全面に感
光剤を塗布して露光した後、エッチングすると、エッチ
ングレジストが塗布された箇所を除く他の箇所のパター
ンは剥離除去される。その結果、図５および図６で示す
ように基板４上にはエッチングレジスト２０が乗ったパ
ターン６，８，１８となる。こうしたエッチングにおい
ては、サイドエッチングといって、各パターン６，８，
１８それぞれのサイドもエッチングされて湾曲状とな
る。

【００１２】このようなサイドエッチングにおいて、前
記第１の場合つまり従来例による場合、補助パターン１
８のサイドエッチング量は図５（ａ）のように小さく、
第１主パターン６または第２主パターン８のサイドエッ
チング量は図５（ｂ）のように大きくなって、サイドエ
ッチング量が相違している。

【００１３】これに対して、前記第２の場合つまり実施
の形態による場合、補助パターン１８のサイドエッチン
グ量と、第１主パターン６または第２主パターン８のサ
イドエッチング量とは図６（ａ）（ｂ）のように互いに
ほぼ等しくなっている。したがって、実施の形態つまり
図４のように間隔ａ≒間隔ｂ≒間隔ｃ（間隔ａ，ｂ，ｃ
それぞれが互いに実質等距離）の関係にある方が、エッ
チングに際してのより全体の抵抗値のばらつきを、より
低減することができる。

【００１４】なお、上述のフラットコイル１６は、フラ
ットコイル単体の電子部品であったが、大きなプリント
配線板に複数の電子部品が搭載されて、そのプリント配
線板の一部の箇所に前記した第１ないし補助パターンを
形成し、その箇所にフラットコイルを構成しても構わな
い。

【００１５】なお、フラットコイル１６は、基板４の絶
縁面上に全面に設けられている導電性材料上に螺旋パタ
ーン形状にエッチングレジストを塗布し、感光剤塗布、
露光などの処理を経て、エッチング液によりエッチング
レジストが塗布されていない箇所の導電性材料を除去し
て形成されるものであって、前記螺旋パターンを、螺旋
状に配置された複数の直線状の第１および第２両主パタ
ーン６，８と、隣接する主パターン６，８どうしの対向
端部間に配置されかつ前記両主パターン６，８の交差方
向とは異なる方向である斜め方向に延びる補助パターン
１８とによって形成する。

【００１６】図７を参照して上述の実施の形態のフラッ
トコイル１６を用いたリレーの構成について説明する。
図７に示されるリレー２２は、ベース２４、可動接点プ
レート２６、補助ヨーク２８、前記フラットコイル１
６、板状芯体３０、および不図示の絶縁カバーから構成
されている。

【００１７】ベース２４は、ベース本体３２に、一対の
コイル端子３４，３６、可動接点端子３８、固定接点端
子４０をインサート成形し、それぞれの端子部３４ａ，
３６ａ，３８ａ，４０ａ（３４ａ，３６ａは不図示）を
ベース本体３２の外側面まで曲げ起こしたものである。
ベース本体３２の上面に設けた凹所４２の底面隅部から
リング状の可動接点端子３８が露出されている。可動接
点プレート２６は、ベース本体３２の凹所４２に嵌合可
能な平面形状を有する導電性磁性材からなる薄板であ
り、平面Ｃ字形のスリット４４を設けてヒンジ部４６を
形成し、可動接点片４８とヨーク５０とを仕切ってあ
る。

【００１８】可動接点プレート２６は、ベース２４の凹
所４２にはめ込まれ、ヨーク５０を可動接点端子３８に
圧接などで電気的接続し、可動接点片４８がヒンジ部４
６を支点に上下に回動可能に支持されている。補助ヨー
ク２８は、可動接点片４８の回動スペースを確保すると
ともに、磁気抵抗を小さくするためベース本体３２の凹
所４２に嵌合可能な外周形状を有するリング状の磁性材
からなる薄板である。

【００１９】フラットコイル１６は、ベース本体３２の
上面をほぼ被覆できる平面形状を有し上下面に接続導体
５２，５４を設け、ベース２４のコイル端子３４，３
６、固定接点端子４０と対向する位置にそれぞれ端子孔
５６，５８，６０を有している。接続導体５２，５４に
は上下面を電気的に接続するため、スルーホール６２，
６４，６６が設けられている。接続導体５２から延びた
螺旋パターン１０が貫通孔１２を中心に螺旋形にされ、
その先端部がスルーホール６６を介して基板４の裏面の
接続導体（不図示）まで延びているとともに、スルーホ
ール６２から接続導体５４に接続されている。板状芯体
３０は、フラットコイル１６をほぼ被覆可能な平面形状
を有する導電性薄板からなり、鉄芯６８の先端部を固定
接点７０とする。

【００２０】なお、上述の実施の形態においては第１お
よび第２主パターン６，８は縦方向、横方向であった
が、この方向に限定されるものではない。

【００２１】なお、上述の実施の形態におけるフラット
コイルは、リレー用としたが、これに限定されるもので
はなく、電磁石用、あるいはトランスなど磁気電子部品
用としても構わない。このフラットコイルをリレー用あ
るいは電磁石用として用いた場合、パターン幅が均一で
あるために、電流を通電させた場合の磁界分布も均一と
なり、したがって、貫通孔内の鉄芯を通る磁束を精度高
く制御することができるものとなって好ましい。

【００２２】なお、上述の実施の形態におけるフラット
コイルは、リレー用としたが、これに限定されるもので
はなく、貫通孔をなくし（貫通孔はあっても構わな
い。）、抵抗加熱用の電子部品に用いても構わない。抵
抗加熱用の電子部品に用いた場合では、フラットコイル
はそのパターン内の抵抗が均一であるために、例えば半
導体ウエハの熱処理用として用いて好適である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の絶
縁面上に導電性材料でもって螺旋パターンが形成されて
なるフラットコイルにおいて、前記螺旋パターンが、少
なくとも、螺旋状に配置された直線状の複数の主パター
ンと、隣接する主パターンどうしの対向端部間に配置さ
れかつ前記両主パターンの交差方向とは異なる方向に延
びる補助パターンとによって形成されているので、エッ
チングで形成された各主パターンそれぞれの対向端部が
直接交差することによる角部がなくなり、そこでのパタ
ーン幅が補助パターンによって均一となっている。その
ため、全体のパターン各部の抵抗値が均一となり、その
パターンに通電して磁界を発生させる場合に均一な磁界
の発生が可能となるなど好ましいフラットコイルとな
る。したがって、これを内蔵するリレーとか電磁石にと
っても良好な動作を確保できる。また抵抗加熱用として
用いた場合、均一に被加熱物を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るフラットコイルを示
し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＢーＢ線に
沿う断面図

【図２】本発明の他の実施形態に係るフラットコイルの
平面図

【図３】本発明のさらに他の実施形態に係るフラットコ
イルの平面図

【図４】図１および図３の要部を拡大して示す平面図

【図５】図４の間隔ａ，ｂ，ｃの関係が等しくない場合
のサイドエッチング量を説明するための要部断面図

【図６】図４の間隔ａ，ｂ，ｃの関係が等しい場合のサ
イドエッチング量を説明するための要部断面図

【図７】本発明の実施の形態のフラットコイルが組み込
まれたリレーの分解斜視図

【図８】従来のフラットコイルをを示し、（ａ）はその
平面図、（ｂ）は（ａ）のＡーＡ線に沿う断面図

【図９】図８の要部を拡大して示す平面図

【符号の説明】

４ 絶縁性の基板 ６ 第１主パターン ８ 第２主パターン １０ 螺旋パターン １２ 貫通孔 １６ フラットコイル １８ 補助パターン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の絶縁面上に導電性材料でもって螺旋
   パターンが形成されてなるフラットコイルにおいて、 前記螺旋パターンが、少なくとも、 螺旋状に配置された直線状の複数の主パターンと、 隣接する主パターンどうしの対向端部間に配置されかつ
   前記両主パターンの交差方向とは異なる方向に延びる補
   助パターンとによって形成されていることを特徴とする
   フラットコイル。
2. 【請求項２】請求項１のフラットコイルにおいて、 前記補助パターンが直線状とされていることを特徴とす
   るフラットコイル。
3. 【請求項３】請求項１または２のフラットコイルにおい
   て、 前記補助パターンが曲線状とされていることを特徴とす
   るフラットコイル。
4. 【請求項４】請求項１ないし３いずれかのフラットコイ
   ルにおいて、 前記基板は、鉄芯挿通用の貫通孔を有し、各パターンは
   前記貫通孔の周囲に形成されていることを特徴とするフ
   ラットコイル。
5. 【請求項５】請求項１ないし４いずれかにおいて、 前記主パターンが、所定方向に延びる第１主パターン
   と、前記所定方向と直交する方向に延びる第２主パター
   ンとを含み、 前記補助パターンが、前記両主パターンの交差箇所にお
   いて前記所定方向に対し斜め方向に延びる、ことを特徴
   とするフラットコイル。
6. 【請求項６】請求項５のフラットコイルにおいて、 前記貫通孔が、前記各主パターンに沿う辺を有する平面
   視四角形に形成されていることを特徴とするフラットコ
   イル。
7. 【請求項７】請求項１ないし６いずれかのフラットコイ
   ルにおいて、 前記主パターンどうしのパターン離間間隔と前記補助パ
   ターンどうしの離間間隔とが実質等しくされていること
   を特徴とするフラットコイル。
8. 【請求項８】基板の絶縁面上の導電性材料にエッチング
   レジストを平面視螺旋形状に塗布し、前記エッチングレ
   ジストが塗布されてない導電性材料をエッチングにより
   除去して、前記面上に導電性材料による螺旋パターンを
   形成するフラットコイルの製造方法において、 前記螺旋パターンとして、少なくとも、螺旋状に配置さ
   れた直線状の複数の主パターンと、隣接する主パターン
   どうしの対向端部間に配置されかつ前記両主パターンの
   交差方向とは異なる方向に延びる補助パターンとを含む
   ことを特徴とするフラットコイルの製造方法。