JP2001203109A

JP2001203109A - 平面コイルおよびその製造方法ならびにトランス

Info

Publication number: JP2001203109A
Application number: JP2000013033A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kajino; 隆楫野; Manabu Ota; 学太田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁基板の両面にコイル導体線条を有し、こ
れらがスルーホール導体を介して直列接続されている平
面コイルにおいて、小径のスルーホールであっても厚い
スルーホール導体を形成することを可能とし、これによ
りスルーホール導体と基板上の導体（ランド部導体）と
の膜厚差を小さくする。【解決手段】コイル導体線条４、スルーホール導体４
１およびランド部導体４２が電気めっき法により一体的
に形成され、コイル導体線条が、首部とその上に張り出
した頭部とを有するものであり、スルーホール導体の厚
さをＴｔ、ランド部導体の厚さをＬｔとしたとき、０．
５≦Ｔｔ／Ｌｔ≦１．５であり、スルーホール２１の直
径をＴｄ、絶縁基板２の厚さをＳｔとしたとき、０．０
７≦Ｓｔ／Ｔｄ≦２であり、前記頭部の高さをＨｈ、幅
をＨｗとし、前記首部の幅をＮｗとしたとき、１．４≦
Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）≦２０である平面コイル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁基板上に螺旋
状の導体線条を設けた平面コイルおよびその製造方法
と、この平面コイルを利用したトランスとに関する。

【０００２】

【従来の技術】平面コイルは、絶縁基板上に導体線条を
螺旋状に形成したものであり、デジタルオーディオディ
スクの二軸アクチュエータ、モバイルコンピュータのＣ
ＰＵの電源用コイル、平面ディスプレイ（液晶ディスプ
レイ等）などの電源用または信号用のコイルとして広く
用いられている。

【０００３】平面コイルとしては、幅が細くかつ厚い、
いわゆるハイアスペクト導体線条が狭い間隔で配列した
ものが要求されるようになってきている。導体線条をハ
イアスペクトパターンとすることにより、直流抵抗が小
さくなる。本出願人は、細幅で厚い、断面マッシュルー
ム状のハイアスペクト導体線条を有する平面コイルおよ
びその製造方法を、特開平１１−２０４３３７号および
特開平１１−２０４３６１号公報で提案している。

【０００４】平面コイルでは、絶縁基板の両面にコイル
導体線条を形成し、これらを直列に接続した構造のもの
が多く利用されている。この構造の平面コイルは、通
常、以下のようにして製造される。まず、絶縁基板にス
ルーホールを設けた後、スルーホールの内壁面を含む絶
縁基板の全表面に無電解めっき層を形成する。次いで、
スルーホール開口付近を除き、絶縁基板両面に螺旋状の
レジストパターンを設け、電気めっきを行う。この電気
めっきにより、コイル導体線条が形成されると共にスル
ーホールの内壁面にスルーホール導体が形成され、ま
た、スルーホール開口付近に、コイル導体線条およびス
ルーホール導体の両者に一体化されたランド部導体が形
成される。

【０００５】しかし、この方法では、スルーホール導体
を十分な厚さに形成することが難しく、スルーホール導
体の厚さ（スルーホール内壁面から測定した厚さ）がコ
イル導体線条の厚さに比べ著しく薄くなってしまう。ス
ルーホール導体が薄いと抵抗値が高くなってしまい、ま
た、機械的強度も不十分となる。特に、ランド部導体と
スルーホール導体とで厚さが著しく異なると、応力集中
により断線しやすくなるため、信頼性を確保することが
難しい。具体的には、導体と絶縁基板とは熱膨張係数が
異なるため、はんだ付けの際の熱衝撃により応力が生
じ、導体が破壊されやすい。また、モータに適用する場
合には、回転の際のトルク反力により破壊されやすい。

【０００６】そこで、例えば特公平７−８５６３０号公
報では、絶縁層の両面に複数個のほぼ同形の渦巻状コイ
ル導体を有し、これらが前記絶縁層を貫通するスルーホ
ールにより導通されており、前記スルーホールの内壁部
において、前記絶縁層がスルーホール中央に向かって凸
状に張り出し、前記凸状の絶縁層を、凹状の導電体が密
着して覆っている小型モータ用両面厚膜ファインコイル
を提案している。同公報には、凹状の導電体の厚さを実
質的に均一にできる旨が記載されている。

【０００７】しかし、同公報に記載されたコイルは、製
造方法が複雑であり、製造に要する時間も長くなる。し
かも、同公報には凹状の導電体の厚さを実質的に均一に
できる旨が記載されているが、同公報記載の製造方法を
利用する限り、凹状の導電体は膜厚が著しく不均一とな
るはずであり、このことは同公報の第１図からも明らか
である。

【０００８】また、特公平６−５２８２３号公報には、
基板表面とスルーホール内とで導体厚さがほぼ等しいプ
リント厚膜微細パターン導体が記載されている。同公報
の実施例１では、厚さ２５μmのポリイミドフィルムの
両面に厚さ５μmの接着剤を塗布してなる基板（合計厚
さ３５μm）を用い、そこに直径７００μmのスルーホー
ルを形成して電気めっきを行っている。このようにスル
ーホール径が相対的に大きいと、スルーホール内壁面に
厚い導体を容易に形成できる。しかし、このようにスル
ーホール径を大きくすると、電子部品の平面寸法を小さ
くすることができなくなり、また、絶縁基板の強度が低
くなってしまうという問題もある。なお、同公報には、
スルーホール径を大きくする手段のほかには、スルーホ
ール内における導体厚さを大きくする手段はいっさい記
載されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
基板の両面にコイル導体線条を有し、これらがスルーホ
ール導体を介して直列接続されている平面コイルにおい
て、比較的小径のスルーホールであっても比較的厚いス
ルーホール導体を形成することを可能とし、これにより
スルーホール導体と基板上の導体（ランド部導体）との
膜厚差をできるだけ小さくすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
〜（４）の本発明によって達成される。（１）スルーホールを備える絶縁基板を有し、この絶
縁基板の両面にそれぞれ螺旋状のコイル導体線条が形成
されており、スルーホールの内壁面にスルーホール導体
が存在し、スルーホール開口付近にランド部導体が存在
し、コイル導体線条、スルーホール導体およびランド部
導体が電気めっき法により一体的に形成されたものであ
り、コイル導体線条の延びる方向に垂直な断面における
コイル導体線条断面の形状が、矩形の首部と、この首部
上に張り出した頭部とを有するものであり、スルーホー
ル内壁面から測定したスルーホール導体の厚さをＴｔ、
絶縁基板表面から測定したランド部導体の厚さをＬｔと
したとき、０．５≦Ｔｔ／Ｌｔ≦１．５であり、スルーホールの直径をＴｄ、絶縁基板の厚さを
Ｓｔとしたとき、０．０７≦Ｓｔ／Ｔｄ≦２であり、前記断面において、前記頭部の高さをＨｈ、幅
をＨｗとし、前記首部の幅をＮｗとしたとき、１．４≦Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）≦２０である平面コイル。（２）スルーホールがスルーホール導体により塞がれ
ている上記（１）の平面コイル。（３）上記（１）または（２）の平面コイルを製造す
る方法であって、絶縁基板両面のコイル導体線条、スル
ーホール導体およびランド部導体を電気めっき法により
同時に形成するに際し、複数の孔が設けられた板状体で
ある攪拌子を、アノードとカソードとの間に配置すると
共に、アノードとカソードとを結ぶ方向に対しほぼ垂直
な面内で揺動させながら電気めっきを行う平面コイルの
製造方法。（４）上記（１）または（２）の平面コイルを複数積
層して構成されるトランス。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の平面コイルの構成例を、
図１（Ｃ）に断面図として示す。この平面コイルは、ス
ルーホール２１を備える絶縁基板２を有し、この絶縁基
板２の両面にそれぞれ螺旋状のコイル導体線条４が形成
されており、スルーホール２１の内壁面にスルーホール
導体４１が存在し、スルーホール２１開口付近に、コイ
ル導体線条４およびスルーホール導体４１の両者に一体
化されたランド部導体４２が存在する。

【００１２】本発明では、スルーホール２１内壁面から
測定したスルーホール導体４１の厚さをＴｔ、ランド部
導体４２の絶縁基板２表面から測定した厚さをＬｔとし
たとき、０．５≦Ｔｔ／Ｌｔ≦１．５とし、好ましくは０．７≦Ｔｔ／Ｌｔ≦１とする。Ｔｔ／Ｌｔを上記範囲とすることにより、スル
ーホール導体４１の厚さがランド部導体４２の厚さに近
くなるので、信頼性が高くなる。

【００１３】本発明では、図２に示すようにスルーホー
ル導体４１がスルーホール２１を埋め尽くす構成として
もよい。この構成とすれば、スルーホール導体４１形成
後に絶縁樹脂やフォトレジスト等の液状物質を塗布する
際に、液状物質がスルーホールを通って反対面に漏れ出
す不都合が生じない。また、製造工程内での基板の搬送
などに際しては、通常、バキュームチャックを用いる
が、スルーホールが埋められた状態であれば、スルーホ
ールを塞ぐエアー漏れ止め用テープ等を設けることなし
にバキュームチャックを使用することができる。

【００１４】本発明では、スルーホール２１の直径をＴ
ｄ、絶縁基板２の厚さをＳｔとしたとき、０．０７≦Ｓｔ／Ｔｄ≦２とし、好ましくは０．２≦Ｓｔ／Ｔｄ≦１とする。スルーホール導体４１とランド部導体４２とを
電気めっき法により同時に形成する場合においてＴｔ／
Ｌｔを１に近づけるためには、スルーホール内において
めっき液の流動性を十分に確保することが必要である。
スルーホール導体のアスペクト比を表すＳｔ／Ｔｄを小
さくすれば、すなわち、スルーホール径Ｔｄを相対的に
大きくすれば、スルーホール内におけるめっき液の流動
性が良好となるので、Ｔｔ／Ｌｔを１に近づけることが
容易となる。ただし、スルーホール径Ｔｄを大きくしす
ぎると、前述したように電子部品の平面寸法を小さくす
ることができなくなり、また、絶縁基板の強度が低くな
ってしまう。そのため、Ｓｔ／Ｔｄの下限は上記値とす
る。通常の電気めっき法により導体を形成した場合に
は、Ｓｔ／Ｔｄが０．０７以上、特に０．２以上である
と、Ｔｔ／Ｌｔを本発明で限定する範囲内にすることが
難しい。しかし、後述する攪拌子を用いて電気めっきを
行えば、Ｓｔ／Ｔｄが上記範囲であっても、すなわち、
スルーホール径Ｔｄが相対的に大きくても、Ｔｔ／Ｌｔ
を本発明で限定する範囲内にすることが容易である。

【００１５】本発明では、ランド部導体４２の絶縁基板
２表面から測定した厚さをＬｔ、コイル導体線条４の絶
縁基板２表面から測定した高さをＦｈ（図３参照）とし
たとき、０．３≦Ｌｔ／Ｆｈ≦２であることが好ましい。後述するように本発明では、コ
イル導体線条４、スルーホール導体４１およびランド部
導体４２を、電気めっきにより同時に形成するので、Ｌ
ｔとＦｈとはほぼ同じとなる。ただし、めっき条件によ
っては、ＬｔとＦｈとが異なることもある。その場合で
も、ＬｔとＦｈとが著しく異なると、コイル導体線条４
とランド部導体４２との境界付近に応力が集中し、好ま
しくない。また、Ｆｈに対しＬｔが薄すぎると、基板両
面のコイル導体線条を高抵抗で接続することになり、好
ましくない。したがって、Ｌｔ／Ｆｈは上記範囲内であ
ることが好ましい。

【００１６】図３は、コイル導体線条４の延びる方向に
垂直な断面において、コイル導体線条４付近を拡大して
示した断面図である。同図に示されるように、コイル導
体線条４の断面形状は、矩形の首部４Ａと、この首部４
Ａ上に張り出した頭部４Ｂとを有するマッシュルーム状
であり、前記特開平１１−２０４３３７号および特開平
１１−２０４３６１号公報に記載された平面コイルにお
けるものと同様である。首部４Ａの下には土台部３が存
在する。この土台部３は、コイル導体線条４を電気めっ
きにより形成する際に下地層となった領域であり、金属
から構成される。

【００１７】本発明では、コイル導体線条４の前記断面
において、前記頭部の高さをＨｈ、幅をＨｗとし、前記
首部の幅をＮｗとしたとき、１．４≦Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）とし、好ましくは２≦Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）とする。コイル導体線条４を電気めっきにより形成する
場合、Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）は、電気めっきの際
の異方性成長の度合いを表す。Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎ
ｗ）＝１である場合、コイル導体線条は等方的に成長し
たことになる。Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）が大きいほ
ど、すなわちコイル導体線条４のアスペクト比が高いほ
ど、平面コイル断面に占めるコイル導体線条４の断面積
の比率（占積率）を高くできる。これに対しＨｈ／０．
５（Ｈｗ−Ｎｗ）が小さすぎると、占積率を高くするこ
とができない。一方、電気めっきの際に成長の異方性を
著しく高くすることは困難であり、通常、Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）≦２０となる。

【００１８】本発明では、後述する攪拌子を用いて電気
めっきを行うことにより、基板の両面においてめっき層
を異方的に成長させ、かつ、スルーホール内においてめ
っき層をほぼ等方的に成長させることが容易となる。す
なわち、コイル導体線条４のアスペクト比を高くし、し
かも、スルーホール導体４１の厚さをランド部導体４２
の厚さと同じにできる。したがって、本発明では、高性
能でかつ信頼性の高い平面コイルが実現する。

【００１９】土台部３は、コイル導体線条４の接着性が
確保できる範囲において、できるだけ薄くすることが好
ましい。具体的には、前記断面において、土台部３の高
さをＢｈとし、頭部４Ｂの高さをＨｈとしたとき、好ま
しくは０．００１≦Ｂｈ／Ｈｈ≦１／３である。ただし、Ｂｈは０．３μm以上であることが好
ましい。Ｂｈ／Ｈｈが大きすぎると、絶縁基板２が反り
やすくなる。一方、Ｂｈ／ＨｈまたはＢｈが小さすぎる
と、コイル導体線条４の接着性が不十分となりやすい。

【００２０】また、図示する断面において、首部４Ａの
幅をＮｗ、頭部４Ｂの幅をＨｗとしたとき、好ましくは１．２≦Ｈｗ／Ｎｗ≦１０であり、より好ましくは２≦Ｈｗ／Ｎｗ≦５である。Ｈｗ／Ｎｗが小さすぎると、すなわち、首部４
Ａの幅が相対的に広すぎると、コイル導体線条４を形成
する際に生じた応力により絶縁基板２が反りやすくな
る。一方、Ｈｗ／Ｎｗが大きすぎると、すなわち首部４
Ａに対し頭部４Ｂが大きくなりすぎると、首部４Ａの機
械的強度が低くなって、製造プロセスにおいて取り扱う
際にコイル導体線条４の剥離が生じやすくなり、また、
最終製品における強度も低くなる。

【００２１】絶縁基板２の厚さＳｔが小さいほど平面コ
イルの全厚を薄くできるが、製造工程において取り扱い
が難しくなり、また、基板に反りが発生しやすくなる。
一方、コイル導体線条４の高さＦｈが大きいほど直流抵
抗を低くでき、また、コイル導体線条４の占積率を高く
できるので好ましいが、この場合も、絶縁基板２に反り
が発生しやすくなる。このような理由から、コイル導体
線条４の高さＦｈを基準とした絶縁基板２の相対的な厚
さを示すＳｔ／Ｆｈは、好ましくは０．１≦Ｓｔ／Ｆｈ≦２とし、より好ましくは０．１≦Ｓｔ／Ｆｈ≦１とする。

【００２２】首部４Ａの高さは、コイル導体線条４の占
積率を高くするため、および、機械的強度を確保するた
めに、低いほど好ましい。具体的には、頭部４Ｂの高さ
Ｈｈの好ましくは０．３倍以下、より好ましくは０．２
倍以下とする。ただし、後述するように首部４Ａの高さ
はフォトレジストからなるマスクパターンの厚さに依存
するため、通常、０．５μm未満とすることは困難であ
る。

【００２３】コイル導体線条の高さＦｈは、通常、１０
μm以上、好ましくは４０〜３００μmである。コイル導
体線条４が高すぎると、薄型化できるという平面コイル
の特徴をいかせなくなる。

【００２４】本発明の平面コイルを積層することにより
トランスが得られる。

【００２５】次に、本発明の平面コイルを製造する方法
の一例を説明する。この方法における工程の流れを図１
に示す。

【００２６】図１に示される方法は、（Ａ）絶縁基板２
の表面およびスルーホール２１の内壁面に下地層３Ａを
設け、その上にポジ型フォトレジストからなるマスクパ
ターン１１を形成する工程、（Ｂ）下地層３Ａの露出部
およびこれに近接したマスクパターン１１上に、断面マ
ッシュルーム状のコイル導体線条４、スルーホール導体
４１およびランド部導体４２を一体的に同時形成し、さ
らに、これらの導体を保護層５で被覆する工程、（Ｃ）
活性線を全面照射したのち現像することにより、コイル
導体線条４間に露出しているマスクパターン１１を除去
し、さらに、下地層３Ａの露出部だけを選択的にエッチ
ング処理して除去する工程を順次有する。この方法は、
前記特開平１１−２０４３６１号公報に開示されている
方法である。以下、図１を参照して、この方法を詳細に
説明する。

【００２７】（Ａ）工程では、絶縁基板２上に下地層３
Ａを設ける。絶縁基板２の構成材料としては、ガラスエ
ポキシ、プラスチック、水晶等の単結晶、ＳｉＯ₂、Ａ
ｌ₂Ｏ ₃、フェライト等の各種絶縁体セラミックスなど、
これまで平面コイルの基板に普通に用いられていたもの
の中から任意に選択することができる。絶縁基板２の厚
さは、通常、１０〜５００μmの範囲から選択すればよ
い。下地層３Ａの構成材料としては、電気めっきにおけ
る下地層として機能するものであれば特に限定されず、
例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、
Ａｕ、Ａｇ、またはこれらの少なくとも１種を含有する
合金のいずれであってもよい。また、下地層３Ａは、単
層であっても、組成の異なる２種以上の層を積層したも
のであってもよい。下地層３Ａの形成には、蒸着、スパ
ッタリング、イオンプレーティング等の真空成膜法、無
電解めっき法、金属箔の張り付けなど任意の手段を利用
することができ、下地層３Ａを積層構造とする場合に
は、最下層を形成する場合を除き電気めっき法も利用で
きる。下地層３Ａの厚さは、真空成膜法やめっき法を使
う場合には０．５〜１０μmの範囲が適当であり、箔を
張り付ける場合には５〜１８μmの範囲が適当である。

【００２８】次いで、下地層３Ａ上に、ポジ型フォトレ
ジスト層を形成する。ここで例示する方法では、後続の
工程において、ポジ型フォトレジスト層から得たマスク
パターン１１の一部をさらに露光処理して除去する必要
があるため、いったん露光した後では選択的な除去が不
可能なネガ型フォトレジストを用いることはできず、ポ
ジ型フォトレジストを用いることが必要である。ポジ型
フォトレジスト層は、紫外線、電子線、Ｘ線、レーザビ
ームなどの活性線の照射により可溶化するレジストから
構成される。この方法で用いるポジ型フォトレジストの
種類は特に限定されず、公知のもの、例えば、ポリメチ
ルビニルケトン、ポリビニルフェニルケトン、ポリスル
ホン、ポリオレフィン−スルホン、ポリ（ヘキサメチレ
ン−α−トルキシリルアミド）、ポリメタクリル酸メチ
ル系フォトレジスト、ノボラック−ジアゾキノン系フォ
トレジストなどから選択すればよい。ポジ型フォトレジ
スト層１１Ａの厚さは、０．５〜５０μmとすることが
好ましい。この厚さが０．５μm未満であると、ピンホ
ール等の欠陥が生じやすくなり、エッチングに際し、下
地層３Ａを完全に保護することが困難となる。一方、こ
の厚さが５０μmを超えると、レジストパターンを形成
する際の露光に長時間を要し、作業効率が低下する。ま
た、首部が高くなるため、コイル導体線条の占積率が小
さくなってしまう。ポジ型フォトレジスト層は、慣用さ
れている方法、例えばドクターナイフ法やスピンコート
法を用いて形成することができる。なお、ポジ型フォト
レジスト層の厚さを変更することにより、後続工程で形
成される首部４Ａの長さを制御することができる。具体
的には、ポジ型フォトレジスト層１１Ａを薄くすれば首
部４Ａを短くすることができ、厚くすれば首部を長くす
ることができる。

【００２９】次いで、ポジ型フォトレジスト層をパター
ニングする。パターニングに際しては、まず、ポジ型フ
ォトレジスト層に、例えば所定のマスクパターンを担持
した透明板を介して活性線を照射することにより、露光
部分だけを分解して溶剤可溶性とする。次いで、現像処
理を施して露光部分のレジストを除去し、マスクパター
ン１１とする。

【００３０】（Ｂ）工程では、下地層３Ａの露出した領
域を一方の電極として電気めっきを行う。この電気めっ
きにより、下地層３Ａの露出領域を中心として、その近
傍のマスクパターン１１表面にまでまたがっためっき層
が形成され、コイル導体線条４となる。スルーホール２
１内壁面および絶縁基板２のスルーホール開口近傍はマ
スクパターン１１で被覆されていないため、この電気め
っきの際に、スルーホール導体４１およびランド部導体
４２も一体的に形成される。導体は、絶縁基板２の両面
において同時に形成することが好ましい。片面づつ形成
する場合には、一方の面をめっきする際に他方の面をテ
ープ等により被覆する必要があり、そのときスルーホー
ル開口も塞ぐので、スルーホール内においてめっき液の
流動が不十分となる。その結果、スルーホール導体４１
を厚くすることができず、Ｔｔ／Ｌｔを上記範囲とする
ことが困難となってしまう。

【００３１】また、Ｔｔ／Ｌｔを上記範囲とするために
は、本出願人が特願平１０−３２４４６８号において開
示した電気めっき方法を利用することが好ましい。この
方法では、複数の孔が設けられた板状体である攪拌子
を、アノードとカソードとの間に配置すると共に、アノ
ードとカソードとを結ぶ方向に対しほぼ垂直な面内で揺
動させながら電気めっきを行う。

【００３２】図４は、この電気めっき方法におけるめっ
き槽内の構成を説明する図である。図４では、板状のア
ノード１０２と、カソード１０３とがほぼ平行に対向配
置されている。アノード１０２とカソード１０３との間
には、正方形状の孔が並んで設けられた板状体、すなわ
ち格子状の板状体である攪拌子１０４が、アノード１０
２およびカソード１０３とほぼ平行に配置されている。
この方法では、攪拌子１０４をアノード１０２とカソー
ド１０３とを結ぶ方向に対しほぼ垂直な面内で揺動させ
る。これにより、大面積にわたって一様な攪拌が可能と
なるので、大面積にわたって一様な膜質および一様な膜
厚のめっき層を形成することができる。

【００３３】さらに、この方法では、スルーホール内に
おいてめっき液の流動性が極めて良好となり、スルーホ
ール内とスルーホール開口近傍とでめっき層を等方的に
成長させることができるので、Ｔｔ／Ｌｔを１に近づけ
ることが容易となる。一方、絶縁基板２の表面ではマス
クパターン１１の開口部が狭い間隔で並んでいるため、
成長中のコイル導体線条４間ではめっき液が流動しにく
く、その結果、コイル導体線条４は幅方向に比べ高さ方
向に成長しやすい。すなわち、コイル導体線条４が異方
的に成長するので、１．４≦Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎ
ｗ）とすることができる。また、めっき液が流動しにく
くなってコイル導体線条が異方的に成長するのは、コイ
ル導体線条の成長に伴って、隣り合う線条間の距離が小
さくなったときである。すなわち、コイル導体線条４が
異方的に成長した平面コイルでは、隣り合うコイル導体
線条４間の距離Ｇｗが小さく、占積率が高くなってい
る。したがって、この電気めっき方法を利用することに
より、アスペクト比が大きく占積率の高いコイル導体線
条と、厚いスルーホール導体とを有する平面コイル、す
なわち高性能かつ信頼性の高い平面コイル、が容易に実
現できる。

【００３４】攪拌子１０４の揺動の軌跡は、ほぼ円形で
あることが好ましいが、カソード１０３の形状や、カソ
ード１０３と攪拌子１０４との面積比などに応じ、攪拌
の一様性が高くなるように適宜決定すればよく、例えば
軌跡が長円状や８の字状等となるように揺動させてもよ
い。また、揺動による最大移動量（例えば攪拌子の軌跡
が円形である場合にはその直径）は特に限定されず、攪
拌の一様性が高くなるように適宜決定すればよいが、通
常、５〜５０mmの範囲から選択することが好ましい。

【００３５】攪拌子１０４に設ける孔の形状は、方形状
に限らず、一様な攪拌が可能な形状であれば、例えば円
形や長円形等の他の形状であってもよい。孔の径（長
径）は、揺動による攪拌子１０４の移動量よりも小さく
することが好ましい。

【００３６】攪拌子１０４全体の開口率、すなわち全面
積に対する孔の面積の合計の比率は、攪拌の一様性が高
くなるように適宜決定すればよいが、好ましくは５０〜
９９％、より好ましくは５０〜９５％の範囲から選択す
る。

【００３７】図５は、図４に示す配置を、攪拌子１０４
とカソード１０３とを結ぶ方向から見た図である。攪拌
子１０４の形状および寸法は、カソード１０３の形状お
よび寸法に応じ、攪拌の一様性が高くなるように適宜決
定すればよいが、好ましくは、図５に示すように攪拌子
１０４がカソード１０３を完全に覆う形状および寸法と
し、より好ましくは、揺動させたときにも攪拌子１０４
が常にカソード１０３を覆う形状および寸法とする。な
お、例えば、カソード１０３が円形であっても攪拌子１
０４を円形とする必要はなく、図示するような方形状等
の他の形状としてよい。

【００３８】攪拌子１０４の厚さも、一様な攪拌が可能
なように決定すればよいが、攪拌子１０４が薄すぎると
攪拌効果が不十分となりやすく、厚すぎると攪拌むらが
生じやすいため、通常、５〜２０mmの範囲から選択する
ことが好ましい。

【００３９】攪拌子１０４に設ける孔は、均一に分布し
ている必要はない。例えば、同寸法の孔が均等に分布し
ている攪拌子１０４を用ると、めっき層厚が不均一とな
ってしまう場合、攪拌子１０４の面内において開口率
（単位面積当たりの開口面積）に分布をもたせれば、膜
厚を一様にすることが可能である。具体的には、攪拌子
に開口率が相対的に低い領域を設ければ、その領域にお
いてめっき速度が遅くなるため、膜厚の不均一さを補正
することができる。開口率は、孔の分布密度および／ま
たは孔の寸法を変更することにより変えることができ
る。攪拌子１０４における開口率の具体的分布は、カソ
ード１０３の形状および寸法、孔の形状および寸法など
の各種条件や、開口率が均一である場合の膜厚分布など
に応じ、実験的に最適値を決定すればよい。その目安と
しては、まず、開口率が均一である攪拌子を用いてめっ
き層を形成して膜厚分布を測定し、めっき層各部の厚さ
の逆数に比例するように開口率に分布をもたせればよ
い。例えば、カソード外周部での膜厚が中央部での膜厚
の２倍であった場合、攪拌子のカソード外周部に相当す
る領域における開口率を、中央部に相当する領域におけ
る開口率の１／２程度とすればよい。

【００４０】ところで、膜厚補正がなされない場合、め
っき層は一般的にカソード１０３の中央から離れるにし
たがって厚くなり、大面積のカソードほどこの傾向が強
くなる。したがって、通常は、被めっき物であるカソー
ドの外周部を一部覆うような額縁状の遮蔽板をカソード
とアノードとの間に設けることにより、カソード外周部
におけるめっき速度を低下させたり、あるいは、カソー
ドの周囲にこれを包囲するように補助カソードを設けて
実効的なカソード領域を拡張することにより、カソード
外周部におけるめっき層厚の増大を抑えたり、両者を併
用したりすることが一般的である。なお、遮蔽板と補助
カソードとを併用する場合、遮蔽板は補助カソードの外
周部を一部覆うように設けられる。しかし、遮蔽板や補
助カソードを設けるだけでは膜厚分布を完全に解消する
ことは困難である。例えば、遮蔽板を設けた場合には、
カソードの中央部と遮蔽部分との間付近で膜厚が厚くな
ってしまうことがある。これに対し、本発明において攪
拌子の面内で開口率分布を制御すれば、遮蔽板や補助カ
ソードでは補正しきれない膜厚分布を補正することがで
き、一様な厚さのめっき層を得ることができる。

【００４１】なお、カソード外周部におけるめっき速度
の補正は、遮蔽板や補助カソードを用いずに攪拌子の開
口率分布制御だけによって行うこともできる。また、そ
の変形例として、攪拌子外周部に、開口の存在しない遮
蔽領域を設けることにより、攪拌子に遮蔽板としての機
能をもたせることも可能である。

【００４２】攪拌子１０４は、絶縁性材料から構成して
もよく、導電性材料から構成してもよい。導電性材料か
ら構成すれば攪拌子１０４の全面が等電位となるため、
攪拌子１０４面内の電位分布によるイオン移動への影響
を防ぐことができ、大面積にわたって一様なめっき層を
得やすくなる。導電性材料から構成する場合、攪拌子１
０４を電気的に浮いた状態としてもよく、攪拌子１０４
の電位を積極的に制御してもよい。例えば、攪拌子１０
４にイオン移動を抑制する電位を印加し、その電位を制
御すれば、めっき速度を制御することができる。攪拌子
１０４を構成する絶縁性材料としては、例えば塩化ビニ
ル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの各種樹脂が挙
げられ、導電性材料としては、例えばステンレス（ＳＵ
Ｓ３０４、ＳＵＳ３１６等）、Ｔｉ、Ｐｔなどが挙げら
れる。なお、攪拌子１０４は、芯材の表面に異種材料を
被覆した構成としてもよい。例えば、絶縁性芯材の表面
に導電性被覆を設けたり、Ｔｉ芯材の表面にＰｔ被覆を
設けた構成としてもよい。

【００４３】攪拌子１０４の構造は特に限定されず、通
常の格子のほか、板状体を穿孔したものなどのいずれで
あってもよい。

【００４４】次に、電気めっきの際の具体的条件を説明
する。

【００４５】コイル導体線条４、スルーホール導体４１
およびランド部導体４２の材質は下地層３Ａと同じとす
ることが好ましいが、必要に応じ別の材料を用いてもよ
い。コイル導体線条４の形成に用いるめっき浴の組成例
としては、銅めっき用の場合、ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ１
００〜２００g/lおよびＨ₂ＳＯ₄ ３０〜３００g/lから
なる硫酸銅浴、Ｃｕ（ＢＦ₄）₂ ２５０〜４００g/lお
よびＨＢＦ₄ １〜５g/lからなるホウフッ化銅浴、Ｃｕ
ＣＮ６０〜８０g/l、ＮａＣＮ７０〜９０g/lおよび
ＫＯＨ２０g/lからなるシアン化物浴を、亜鉛めっき
用の場合、ＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ３５０〜４５０g/l、
ＡｌＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ１０〜３０g/l、ＣＨ ₃ＣＯＯＮａ
１０〜２０g/lおよびブドウ糖１００〜１２０g/lか
らなる酸性浴、Ｚｎ（ＣＮ）₂ ５０〜７０g/l、ＮａＣ
Ｎ３０〜５０g/lおよびＮａＯＨ７０〜９０g/lからな
るアルカリ性浴を、スズめっき用の場合、ＳｎＳＯ₄
８０〜１２０g/l、Ｈ₂ＳＯ₄ ８０〜１２０g/l、クレゾ
ールスルホン酸８０〜１２０g/lおよびゼラチン１
〜５g/lからなる硫酸浴、Ｓｎ（ＢＦ₄）₂ １５０〜２
５０g/l、ＨＢＦ₄ ８０〜１２０g/l、Ｈ₃ＢＯ₃ ２０
〜３０g/lおよびゼラチン３〜８g/lからなるホウフッ
化浴などをそれぞれ挙げることができる。電気めっきの
際の条件としては、一般に浴温２５〜６５℃、電流密度
０．５〜１０A/dm²とすればよい。

【００４６】めっき浴中には、光沢剤を含有させること
が好ましい。無光沢めっき浴を用いると、コイル導体線
条４間を狭くした場合に短絡が生じてしまう。用いる光
沢剤は特に限定されないが、好ましくはポリエーテル系
光沢剤を用いる。

【００４７】次いで、コイル導体線条等の導体の露出面
を、保護層５で被覆する。この保護層５は必須ではない
が、設けることが好ましい。保護層５は、下地層３Ａを
溶解するエッチング液に対し抵抗性を有する導電性材料
から構成することが必要である。例えば、下地層３Ａを
銅から構成し、かつアルカリエッチング液を使用する場
合には、保護層５はニッケル、クロム、はんだ合金、
金、銀、白金などから構成すればよい。保護層５は、電
気めっきまたは無電解めっきにより形成すればよい。保
護層５の厚さは、１〜５μmの範囲が適当であり、この
厚さは、隣り合うコイル導体線条４間の間隔に応じて適
宜調整すればよい。保護層５を電気めっきにより形成す
る場合のめっき浴の組成例としては、ニッケルめっき用
の場合、ＮｉＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ１００〜２００g/l、Ｎ
Ｈ₄Ｃｌ１０〜２０g/lおよびＨ₃ＢＯ₃ １０〜２０g/
lからなる普通浴、ＮｉＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ３００〜４５
０g/l、ＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ４５〜６０g/lおよびＨ₃
ＢＯ₃ ３５〜４０g/lからなる改良ワット浴、スルファ
ミン酸ニッケル４００〜４５０g/l、Ｈ₃ＢＯ₃ ３０
〜３５g/lおよび湿潤剤０．５〜１．０g/lからなるスル
ファミン浴を、クロムめっき用の場合、ＣｒＯ₃ ２０
０〜２７０g/l、Ｈ₂ＳＯ₄ １．０〜３．０g/lおよび場
合によりＮａ₂ＳｉＦ₆ ５〜１０g/lからなるクロム酸
浴をそれぞれ挙げることができる。また、電気めっきの
際の条件は、一般に浴温２０〜７５℃、電流密度０．５
〜６０A/dm²の範囲で選ばれる。また、銀めっきの場合
は、ＡｇＣＮ３０〜４０g/l、ＫＣＮ５０〜６５g/l
およびＫ₂ＣＯ₃ ４０〜５０g/lからなるシアン化物
浴、金めっきの場合、Ａｕ１．５〜３．０g/l、ＫＣ
Ｎ１０〜２０g/lおよびＮａ₂ＨＰＯ₄ ４〜８g/lから
なるシアン化物浴が用いられ、一般に、浴温としては前
者が２０〜３０℃、後者が６０〜７０℃、電流密度とし
ては、前者が０．３〜１．５A/dm²、後者が０．１〜
０．５A/dm²の範囲内で選ばれる。

【００４８】なお、以上の説明においては、保護層５を
コイル導体線条４の頭部４Ｂに対し独立したものとして
記述したが、本発明における限定に用いるコイル導体線
条４の寸法は、保護層５を含んだ寸法とする。

【００４９】（Ｃ）工程では、まず、（Ｂ）工程までで
得られた積層体に対し、図中上方から積層体全面にわた
って活性線を照射し、マスクパターン１１の露出領域だ
けを溶剤可溶化する。次いで、現像処理を施して露光部
分を除去し、下地層３Ａをこの部分だけ露出させる。

【００５０】次いで、下地層３Ａの露出領域を選択的に
エッチングして除去することにより、土台部３が形成さ
れる。このとき、エッチング時間を長くしてマスクパタ
ーン１１の下側をオーバーエッチングし、土台部３を頭
部４Ｂより幅狭としてもよい。なお、このエッチングに
際しては、保護層５には損傷を与えず下地層３Ａだけを
選択的に除去しうるエッチング液を用いる。

【００５１】この状態で平面コイルとして使用すること
もできるが、マスクパターン１１の残存する領域を、レ
ジスト剥離液によって完全に除去してもよい。

【００５２】なお、図１では、（Ｃ）工程においてマス
クパターン１１をエッチングする際に、コイル導体線条
４間の領域だけを除去しているが、そのエッチングの際
に、すべてのマスクパターン１１を除去する構成として
もよい。この場合、フォトレジストとしてポジ型のもの
を用いる必要はない。また、この場合、下地層３Ａのエ
ッチングには、例えばイオンミリングを利用すればよ
い。

【００５３】上記方法は、コイル導体線条４、スルーホ
ール導体４１およびランド部導体４２を電気めっき法に
より同時に形成する方法である。スルーホール導体４１
およびランド部導体４２を無電解めっき法により形成し
た場合、スルーホール内およびスルーホール開口におい
てめっき層が等方的に成長するため、０．５≦Ｔｔ／Ｌ
ｔ≦１．５とすることは容易である。しかし、無電解め
っき法を用いると、作業能率が大幅に低下し、また、材
料費が大きく上昇するので、現実的ではない。これに対
し電気めっき法は、成長速度が速く作業性がよいこと、
材料費が安価であること、例えば硫酸銅めっきの場合に
はめっき液が半永久的に使用でき、廃棄物の発生が比較
的少ないこと、などの利点を有する。電気めっき法では
スルーホール導体を厚くすることが難しいが、上記した
攪拌子を用いる電気めっき法を利用すれば、スルーホー
ル導体を厚くでき、かつ、コイル導体線条のアスペクト
比を高くできるので、本発明の平面コイルが容易に得ら
れる。

【００５４】

【実施例】実施例１３インチ径のガラスエポキシ基板（厚さ１００μm）を
絶縁基板２として用い、その所定の位置に直径２００μ
mのスルーホール２１を設けたのち、絶縁基板２の片面
に、無電解銅めっき液（奥野製薬社製、商品名「ビルド
カッパー」）を用いて銅からなる下地層３Ａを形成し
た。

【００５５】次に、下地層３Ａの上にポジ型フォトレジ
スト（東京応化工業社製、商品名「ＰＭＥＲＰ−ＡＲ
９００」）をスピンコートし、常法に従って露光および
現像処理することにより、パターン幅９０μm、パター
ン間隔２０μmのマスクパターン１１を形成した。この
ようにして得たマスクパターン１１は、除去された部分
が円形スパイラル状で、最内周の半径は０．９mm、巻数
は１１．５回であった。

【００５６】次いで、図４に示す構成で電気めっきを行
った。アノード１０２には含燐銅板（１００mm角、厚さ
１０mm）を用い、カソード１０３には上記ガラスエポキ
シ基板を用いた。攪拌子１０４には塩化ビニル製格子
（１５０mm角、厚さ１０mm、格子幅１mm、格子中心間距
離１０mm、開口率９１％）を用いた。めっき浴には、高
速硫酸銅めっき液（硫酸銅１１０g/l、硫酸１８０g/l、
ポリエーテル系光沢剤２．５ml/l）を用いた。めっき浴
温度は３５℃とし、電流密度は１０A/dm²とした。カソ
ード１０３を、厚さ５mmのＳＵＳ３０４板の中央に設け
られたカソードホルダに取り付け、アノード１０２、カ
ソード１０３および攪拌子１０４が互いに平行となるよ
うにめっき槽内に配置した。なお、ＳＵＳ３０４板表面
のうちカソード１０３が覆っていない領域は電気的に絶
縁した。また、内径１００mmの開口を有する補助カソー
ドを設け、カソード１０３をその開口内に位置させた。
アノード１０２とカソード１０３との距離は５０mm、攪
拌子１０４とカソード１０３との距離は１０mmとした。
また、カソード１０３からアノード１０２側に２mm離れ
た位置に、遮蔽板を配置した。この遮蔽板は、内径９６
mmの開口を有する塩化ビニル板であり、その開口の中央
がカソード１０３の中央と重なるように配置した。次
に、めっき浴中で攪拌子１０４をその面内において直径
１０mmの軌跡を描くように円運動させながら電気めっき
を行い、断面マッシュルーム状のコイル導体線条４、ラ
ンド部導体４２およびスルーホール導体４１を同時に形
成した。

【００５７】続いて、ＮｉＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ２８０グラ
ム／リットル、ＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ４５グラム／リット
ルおよびＨ₃ＢＯ₃ ４０グラム／リットルを含む光沢ワ
ット浴を用い、導体の露出部全面にＮｉからなる膜厚２
μmの保護層５を形成した。

【００５８】このようにして得たコイル基板を十分に乾
燥させたのち、保護層５で被覆したコイル導体線条４を
マスクとして紫外線の全面照射を行って、隣り合う線条
間に存在するポジ型フォトレジストのみを露光させ、次
いで現像液（東京応化工業社製、商品名「Ｐ−７Ｇ」）
により露光部分を溶解除去した。

【００５９】次いで、アルカリエッチング液（メルテッ
クス社製、商品名「エープロセス」）を用いて、隣り合
う線条間に露出した下地層３Ａをエッチングした。

【００６０】このようにして得た平面コイルでは、Ｈｗ＝１００μm、Ｎｗ＝２０μm、Ｇｗ＝１０μm、Ｆｈ＝８０μm、Ｈｈ＝７５μm、Ｓｔ＝１００μm、Ｌｔ＝８０μm、Ｔｔ＝７０μm、Ｔｄ＝２００μm であった。したがって、Ｔｔ／Ｌｔ＝０．８７５、Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）＝７５／４０＝１．８７５、Ｓｔ／Ｔｄ＝０．５であり、本発明の平面コイルが得られたことになる。な
お、この平面コイルでは、Ｔｄ−２Ｔｔ＝６０（μm）
なので、スルーホール内には直径６０μmの貫通孔が存
在する。

【００６１】実施例２コイル導体線条４の高さＦｈおよびランド部導体４２の
厚さＬｔが１２０μmとなるまで電気めっきを行ったほ
かは実施例１と同様にして、平面コイルを作製した。こ
の平面コイルでは、スルーホール２１内がスルーホール
導体４１により完全に埋まっていた。すなわち、Ｔｔ＝
１００μmであった。なお、Ｈｗは実施例１と同じであ
ったので、Ｔｔ／Ｌｔ＝０．８３、Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）＝１１５／４０＝２．８７５となる。

【００６２】実施例３下地層３Ａをあらかじめスパイラル状にエッチングして
おいたほかは実施例１と同様にして、平面コイルを作製
した。ただし、下地層３Ａのパターニングに伴う電気抵
抗の増大に対応させるために、電流密度は実施例１の７
０％とした。この平面コイルでは、Ｔｔ＝６５μm、Ｌ
ｔ＝７０μmとなったので、Ｔｔ／Ｌｔ＝０．９３、Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）＝１．６２となった。

【００６３】比較例導体を形成する際に反対面を粘着テープで被覆すること
により、絶縁基板の一方の面と他方の面とで独立して電
気めっきを行い、そのほかは実施例１と同様にして平面
コイルを作製した。この平面コイルでは、電気めっきの
際にスルーホール内でのめっき液の流動が不十分であっ
たため、Ｌｔ＝８０μmは実施例１と変わらなかったが
Ｔｔ＝１５μmとなったので、Ｔｔ／Ｌｔは０．１８７
５と著しく小さくなった。

【００６４】

【発明の効果】本発明では、絶縁基板の両面にコイル導
体線条を有し、これらがスルーホール導体を介して直列
接続されている平面コイルにおいて、スルーホール導体
を厚く形成できるので、スルーホール導体と基板上の導
体（ランド部導体）との膜厚差を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平面コイルの製造方法の一例における
工程の流れを示す断面図である。

【図２】本発明の平面コイルの構成例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の平面コイルのコイル導体線条付近の断
面図である。

【図４】本発明で好ましく用いられる電気めっき方法に
おけるめっき槽内の構成を説明する図である。

【図５】図４に示す配置を、攪拌子１０４とカソード１
０３とを結ぶ方向から見た図である。

【符号の説明】

２絶縁基板３土台部３Ａ下地層４コイル導体線条４Ａ首部４Ｂ頭部４１ランド部導体４２スルーホール導体５保護層１１マスクパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スルーホールを備える絶縁基板を有し、
この絶縁基板の両面にそれぞれ螺旋状のコイル導体線条
が形成されており、スルーホールの内壁面にスルーホー
ル導体が存在し、スルーホール開口付近にランド部導体
が存在し、コイル導体線条、スルーホール導体およびラ
ンド部導体が電気めっき法により一体的に形成されたも
のであり、コイル導体線条の延びる方向に垂直な断面におけるコイ
ル導体線条断面の形状が、矩形の首部と、この首部上に
張り出した頭部とを有するものであり、スルーホール内壁面から測定したスルーホール導体の厚
さをＴｔ、絶縁基板表面から測定したランド部導体の厚
さをＬｔとしたとき、０．５≦Ｔｔ／Ｌｔ≦１．５であり、スルーホールの直径をＴｄ、絶縁基板の厚さをＳｔとし
たとき、０．０７≦Ｓｔ／Ｔｄ≦２であり、前記断面において、前記頭部の高さをＨｈ、幅をＨｗと
し、前記首部の幅をＮｗとしたとき、１．４≦Ｈｈ／０．５（Ｈｗ−Ｎｗ）≦２０である平面コイル。
【請求項２】スルーホールがスルーホール導体により
塞がれている請求項１の平面コイル。
【請求項３】請求項１または２の平面コイルを製造す
る方法であって、絶縁基板両面のコイル導体線条、スルーホール導体およ
びランド部導体を電気めっき法により同時に形成するに
際し、複数の孔が設けられた板状体である攪拌子を、アノード
とカソードとの間に配置すると共に、アノードとカソー
ドとを結ぶ方向に対しほぼ垂直な面内で揺動させながら
電気めっきを行う平面コイルの製造方法。
【請求項４】請求項１または２の平面コイルを複数積
層して構成されるトランス。