JP2004200468A

JP2004200468A - インダクタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004200468A
Application number: JP2002368106A
Authority: JP
Inventors: Hideki Watanabe; 秀樹渡辺; Hideki Terasawa; 英己寺澤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】インダクタ及びその製造方法において、マテリアルサイクルが可能で、しかもある程度インダクタンスも確保できるようにする。
【解決手段】インダクタ１は、複数の絶縁層２の一面にコイル用導体パターン４が形成され、このコイル用導体パターン４の端部同士が絶縁層２の厚み方向に形成した接続導体部６により接続されてコイル部５が構成される。そして、絶縁層２におけるコイル用導体パターン４のほぼ環状中心部に該絶縁層２の厚み方向にコア部材７が形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に形成されるインダクタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回路基板上には、チップ抵抗やチップコンデンサなどの小形のものから、トランスコイル、チョークコイルなどの比較的大きな素子まで実装される。なお、コンデンサを基板に組み込む技術としては、特許文献１が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３０５５２（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特に、コイルなどのインダクタは、基板上において比較的大きなスペースを占有し、回路基板の大形化を来たすものである。そして、大きなインダクタンスを確保しようとすると、インダクタ自体が大きくなってしまう。従って、ある程度大きなインダクタンスを確保しながら、インダクタの小形化も実現したいという要望がある。
【０００５】
一方、前記特許文献１においては、セラミック基板にコンデンサを埋設する技術が開示されているが、インダクタを基板に組み込む技術は開示されておらず、本発明とは直接関係がない。また、この特許文献１においては、基板からコンデンサ部分のみを分離して再利用することが難しく、マテリアルサイクルが簡単ではない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マテリアルサイクルが可能で、しかもある程度インダクタンスも確保できるインダクタ及びその製造方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、複数の絶縁層の一面にコイル用導体パターンが形成され、このコイル用導体パターンの端部同士が絶縁層の厚み方向に形成した接続導体部により接続されてコイル部が構成されるから、複数のコイル用導体パターンは絶縁層の積層間隔となり、つまりほぼ平行で微小間隔となり、しかも、このコイル用導体パターンも薄いことから、極めて薄いコイル部が形成でき、さらにコアも組み込んでいるから、インダクタンスを大きくできる。さらにはこれらを熱可塑性樹脂からなる基板に埋設しているので、樹脂のみを分離可能でマテリアルサイクルが可能である。
【０００８】
この場合請求項２の発明のように、コアを複数並べて設けるようにしても良く、このようにするとインダクタンスを大きくすることが可能となる。
【０００９】
また、請求項３の発明のように、基板に、コアの一端部からコイル部外側を経由して該コア部材の他端部にいたる補助コアを設けても良く、このようにすると、閉ループの磁路が形成されインダクタンスが大きくなる。
【００１０】
この場合、請求項４の発明のように、補助コアは、コアの一端部及び他端部に接続された一対の端用コアと、絶縁層におけるコイル用導体パターンの外側に該絶縁層の厚み方向に形成され前記一対の端用コア部材と接続される外側コアとから構成するようにしても良い。このようにすると磁路構成が簡単である。
【００１１】
請求項５の発明のインダクタの製造方法によれば、マテリアルサイクルが可能で、しかもある程度インダクタンスも確保できるインダクタを製造できる。
請求項６の発明のインダクタの製造方法によれば、さらにインダクタンスを大きくできるインダクタを製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例につき図１ないし図６を参照して説明する。図１にはインダクタ１の構成を概略的（模式的）に示しており、このインダクタ１は、多数の絶縁層２を積層して構成された基板３と、その絶縁層２の一面（上面）に形成された有端環状のコイル用導体パターン４と、絶縁層２の厚み方向に形成され各コイル用導体パターン４の端部同士を接合してコイル部５を構成する接続導体部６と、絶縁層２におけるコイル用導体パターン４のほぼ環状中心部に該絶縁層２の厚み方向に形成されたコア部材７とを有して構成されている。このコア部材７は相互に接合されてコア８が構成されている。
【００１３】
上記インダクタ１の製造方法について説明する。積層前の絶縁層２には、コイル用導体パターン４と接続導体部６とコア部材７とが形成されている（図２及び図３参照）。この絶縁層２を形成する手順について図５を参照して述べる。まず、図５（ａ）に示すように絶縁層２は結晶転移型の熱可塑性樹脂からなるフィルムから構成されており、この絶縁層２上に貼り付けられた導体箔この場合銅箔９に対して、エッチングにより有端円環状のコイル用導体パターン４を形成すると共に、コア用導体パターン７ａを形成する。このとき前記絶縁層２は、例えばポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂３５〜６５重量％と、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂３５〜６５重量％とを含んだ材料からなり（商品名「ＰＡＬ−ＣＬＡＤ」）、厚みが例えば２５〜７５ミクロンである。この樹脂材料は図６に示すように、例えば２００℃付近では軟質となるが、それより低い温度でも高い温度でも硬質となる（さらに高い温度（４００℃）では溶解する）性状を呈し、また、高温から温度低下する際には、２００℃付近でも硬質を保つものとなっている。
【００１４】
この後図５（ｂ）に示すように、絶縁層２の裏面（下面）には、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製の保護フィルム１０が貼付される。そして、同図（Ｃ）に示すように、保護フィルム１０側からの例えば炭酸ガスレーザの照射により、絶縁層２のコイル用導体パターン４の一方の端部部分及びコア用導体パターン７ａを底面とする有底のビアホール１１ａ、１１ｂを形成する工程が実行される。この場合、炭酸ガスレーザの出力及び照射時間の調整により、各導体パターン４及び７ａに穴が開かないようにしている。
【００１５】
この後、前記ビアホール１１ａ内には接続導体部６を構成する導電ペースト１２を充填し、ビアホール１１ｂ内にはコア部材７の主体部を構成するコアペースト７ｂを充填する。この場合、導電ペースト１２は銅、銀、スズ等の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加えて混練してペースト状としたものであり、例えばメタルマスクを用いたスクリーン印刷によりビアホール１１ａ内に印刷充填される。コアペースト７ｂは透磁率の高い材料例えば鉄、フェライト等の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加えて混練してペースト状としたものであり、例えば導電ペースト１２充填後に、例えばメタルマスクを用いたスクリーン印刷によりビアホール１１ｂ内に印刷充填される。この後、絶縁層２から保護フィルム１０が剥がされる。上記コア用導体パターン７ａとコアペースト７ｂとで絶縁層２のコア部材７が構成されている。
【００１６】
上述のようにして形成した絶縁層２を、インダクタ１の最終形態に応じた形態に上下に積層する積層工程が実行される（図２、図３参照）。なお、図示はしないが、絶縁層２の最上層又は／及び最下層には必要に応じて、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製のフィルムからなるカバーレイヤが配置されるようになっている。この場合、絶縁層２を、前記接続導体部６が他の絶縁層２のコイル用導体パターン４の端部に接合してコイル部５を構成し且つコア部材７同士が接合してコア８を構成する形態に積層する。
【００１７】
次いで、上述した積層物を、一括して熱プレスする工程が実行される。この熱プレス工程では、上記積層物が図示しない真空加圧プレス機にセットされ、例えば２００〜３５０℃に加熱されながら、０．１〜１０Ｍｐａの圧力で上下方向に加圧される。このとき、絶縁層２は、図６に示すような温度に対する弾性率変化を生ずるので、この熱プレスの工程により、各絶縁層２が熱により一旦軟化した状態で加圧されることによって相互に融着し、その後結晶化（硬化）して一体化するようになる。これにて、基板３が形成されると共にコイル部５及びコア８が形成され、もって、インダクタ１が製造される。なお、図１にはコイル部５が通電されたときに発生する磁束の様子を二点鎖線にて示している。
【００１８】
このように本実施例によれば、複数の絶縁層２の一面にコイル用導体パターン４が形成され、このコイル用導体パターン４の端部同士が絶縁層２の厚み方向に形成した接続導体部６により接続されてコイル部５が構成されるから、複数のコイル用導体パターン４は絶縁層２の積層間隔となり、つまりほぼ平行で微小間隔となり、しかも、このコイル用導体パターン４も薄いことから、極めて薄いコイル部５を形成でき、もって、小形化を図ることができる。しかもコア８も組み込んでいるから、インダクタンスを大きくできる。さらにはこれらを熱可塑性樹脂からなる基板３に埋設しているので、樹脂のみを分離可能でマテリアルサイクルが可能となる。
【００１９】
また、本実施例のインダクタの製造方法によれば、一面に有端環状をなすコイル用導体パターン４がパターニングされ、このコイル用導体パターン４の端部に接続導体部６が形成され、さらに前記コイル用導体パターン４のほぼ環状中心部にコア部材７が形成された熱可塑性樹脂からなる複数層の絶縁層２を、前記接続導体部６が他の絶縁層２のコイル用導体パターン４の端部に接合してコイル部５を構成し且つコア部材７同士が接合してコア８を構成する形態に積層し、この状態で一括に熱プレスして、インダクタ１を製造したから、小形でしかもインダクタンスを大きくでき且つマテリアルサイクルが可能なインダクタ１を製造できる。
【００２０】
図７ないし図９は本発明の第２の実施例を示しており、この第２の実施例においては、コア８を実質的な磁路断面積が大きくなるように複数並べて設けている。これによればインダクタンスをさらに大きくすることができる。
【００２１】
図１０ないし図１２は本発明の第３の実施例を示している。すなわち、この実施例では、基板３に、コア８の一端部からコイル部５外側を経由して該コア８の他端部にいたる補助コア２１を設けている。この場合、補助コア２１は、コア８の一端部及び他端部に接続された一対の端用コア２２、２３と、絶縁層２におけるコイル用導体パターン４の外側に該絶縁層２の厚み方向に形成されて前記一対の端用コア２２、２３と接続される複数の外側コア２４とから構成している。上記端用コア２２は厚さの極めて薄い磁性材から構成されている。前記外側コア２４は、コア８と同様に形成されたものであり、コア部材７に相当するコア部材２５を備え、各コア部材２５はコア用導体パターン２５ａとコアペースト２５ｂとからなる。
【００２２】
図１１に示すように、コイル用導体パターン４を備えた絶縁層２に上記コア部材２５を形成し、別の２枚の絶縁層２６、２７にコア部材７とコア部材２５とを形成し、さらに別の絶縁層２８、２９に端用コア２２、２３を埋め込むための孔２８ａ、２９ａを形成し、前記絶縁層２を前述した形態に積層すると共に、これら絶縁層２の上下両側に、絶縁層２６、２７と絶縁層２８、２９と端用コア２２、２３とを積層して、前述と同様に一括して熱プレスし、もってインダクタ３０を製造している。
【００２３】
この実施例によれば、補助コア２１により、閉ループの磁路が形成されインダクタンスが大きくなる。また、補助コア２１を、上述した端用コア２２、２３と、外側コア２４とから構成しているので、磁路構成が簡単である。
【００２４】
なお、各実施例における上記絶縁層２には別の回路を構成する導体パターンも合わせて形成し、積層後一括に熱プレスしても良く、つまり、基板３にインダクタの他の回路を多層配線基板として形成しても良く、さらに電子部品を埋設したり、実装したりしても良い。また、上記各実施例では、絶縁層２を構成する結晶転移型の熱可塑性樹脂としてＰＥＥＫ樹脂とＰＥＩ樹脂とを混合したものを採用したが、ＰＥＥＫ樹脂単体、あるいはＰＥＩ樹脂単体、さらにはそれらにフィラーを添加したもの等を採用することも可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すインダクタの概略構成の縦断面図
【図２】積層前の状態を示す斜視図
【図３】同状態の縦断側面図
【図４】基板におけるコイル用導体パターン及び接続部並びにコア部材を透視して示す斜視図
【図５】絶縁層形成工程を説明するための図
【図６】結晶転移型の熱可塑性樹脂の温度変化と弾性率との関係を示す図
【図７】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図８】図２相当図
【図９】図４相当図
【図１０】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図１１】図２相当図
【図１２】図４相当図
【符号の説明】
１はインダクタ、２は絶縁層、３は基板、４はコイル用導体パターン、５はコイル部、６は接続導体部、７はコア部材、７ａはコア用導体パターン、７ｂはコアペースト、９は銅箔、１２は導電ペースト、２１は補助コア、２２、２３は端用コア、２４は外側コア、３０はインダクタを示す。

Claims

熱可塑性樹脂からなる複数層の絶縁層を積層して構成された基板と、
前記複数の絶縁層の一面に有端環状に形成された複数のコイル用導体パターンと、
前記絶縁層の厚み方向に形成され各コイル用導体パターンの端部同士を接続してコイル部を構成する接続導体部と、
前記絶縁層におけるコイル用導体パターンのほぼ環状中心部に該絶縁層の厚み方向に形成され相互に接続されてコアを構成するコア部材とを備えてなることを特徴とするインダクタ。
コアは複数並んで設けられていることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
基板にはコアの一端部からコイル部外側を経由して該コアの他端部にいたる補助コアが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のインダクタ。
補助コアは、コアの一端部及び他端部に接続された一対の端用コアと、絶縁層におけるコイル用導体パターンの外側に該絶縁層の厚み方向に形成され前記一対の端用コアと接続される外側コアとから構成されていることを特徴とする請求項３記載のインダクタ。
一面に有端環状をなすコイル用導体パターンがパターニングされ、このコイル用導体パターンの端部に接続導体部が形成され、さらに前記コイル用導体パターンのほぼ環状中心部にコア部材が形成された熱可塑性樹脂からなる複数層の絶縁層を、前記接続導体部が他の絶縁層のコイル用導体パターンの端部に接合してコイル部を構成し且つコア部材同士が接合してコアを構成する形態に積層し、この状態で一括に熱プレスして製造したことを特徴とするインダクタの製造方法。
一面に有端環状をなすコイル用導体パターンがパターニングされ、このコイル用導体パターンの端部に接続導体部が形成され、さらに前記コイル用導体パターンのほぼ環状中心部にコア部材が形成され、且つ前記コイル用導体パターンの外側に外側コア部材が形成された熱可塑性樹脂からなる複数層の絶縁層を、前記接続導体部が他の絶縁層のコイル用導体パターンの端部に接合してコイル部を構成し且つコア部材同士が接合してコアを構成すると共に外側コア部材同士が接合して外側コアを構成する形態に積層し、
且つ、前記積層された絶縁層の両側に、それぞれ前記コア及び外側コアに接続される端用コアを配置し、
この状態で一括に熱プレスして製造したことを特徴とするインダクタの製造方法。