JP2005116676A

JP2005116676A - 小型コイル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005116676A
Application number: JP2003346953A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Goto; 芳英後藤; Katsuyoshi Onuma; 勝由大沼
Original assignee: Goto Denshi Co Ltd
Current assignee: Goto Denshi Co Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-04-28
Also published as: EP1523018A2; US20050073386A1; CN1606103A

Abstract

【目的】
単純な装置により安価な小型コイル及びその製造方法を提供する。
【構成】
インクジェット技術の２つの噴射口７、８から導電材及び絶縁材を噴射してコイルのパターンを導電層５と絶縁層６とを交互に任意の数だけ積層して形成し、各層３、４のそれぞれの導電層ターンは絶縁層が形成されない露出部１３ｃ、１７ｃを設けることにより接続し、各層３、４にはインリード９とアウトリード１０とを接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路パターンに組込まれる小型コイル及びその製造方法に関する。

従来の小型コイルは、所定の径を有する線材をボビン上に巻くようにして成形しており、小型にする程線材の径が小さくなる。

したがって、線材の強度が弱くなり、巻く際に線材が切断し、結線した後に更に巻回工程を行わねばならずコイルを小型化するには限界がある。

また、この他に、フィルムに銅箔等をプリントし、不要な部分をエッチングで除去して任意の導電パターンを成形し、このパターン付きのフィルムを積層してコイルを製造する方法（プリントパターン方式）も存在するが、このような方法もエッチングの精度とフィルムの厚さによりコイルの小型化に限界がある。
特公昭５９−２３１１号

上述の細線を機械的にボビンに巻き付けたもの及びプリントパターン方式によりパターンを形成するもの等においては、コイルの小型化には限界があり、高価な製造設備を必要としないで安価な超小型コイル及びその製造方法が期待されている。

そこで、本発明の小型コイルは、基板上に微細な導電材を噴射形成されコイルの第１ターンをなす第１導電層と、この第１導電層上にその一部を露出せしめて、噴射形成された絶縁材からなる第１絶縁層と、この第１絶縁層上にコイルの第２ターンをなすように同様に形成された第２導電層とを有し、前記第１導電層の露出部に第２導電層を接続し、このようにして順次導電層と絶縁層とを交互に積層させるようにした。

そして、前記第１導電層の露出部をその先端部に形成し、この露出部を第２電動層の基端部に接続するようにすることが好ましく、前記導電層の形状は円筒状又は角筒状に形成してもよい。

また、本発明の小型コイルの製造方法は、噴射ノズルから微細な導電材を溶剤に混入した混合インクを基板上に噴射してコイルの第１ターンをなす第１導電層を形成し、この第１導電層上に絶縁材を溶剤に混入した混合インクを噴射して第１導電層の一部を露出させた状態で絶縁層を形成し、更に、この絶縁層上にコイルの第２ターンをなす第２導電層を形成し、第１導電層の露出部と第２導電層とを接続して順次導電層パターンと絶縁層とを交互に積層させるようにした。

そして、前記第１導電層の露出部をその先端部に形成し、この露出部を第２電動層の基端部に接続するようにすることが好ましい。

更に、また、前記噴射ノズルはインクジェット印刷方式に使用されているものが好ましい。

以上のように構成したので、従来の巻き線方式或いはプリントパターン方式によるコイルより、遥かに小型のコイルの作製が可能である。また、インク噴射技術として使用される超微細インクジェット技術は、省資源、省エネルギーの環境適応型技術であり、半導体プロセスの様な高価な製造設備は必要とせず、大気中でしかもデスクトップで超微細加工が可能であることから、設備負担が大幅に軽減できる。更に、露光マスクや蒸着マスクなどを必要としないため、回路設計から試作までの時間が大幅に短縮され、開発速度の飛躍的な向上と共に、製造時間の短縮化も期待でき、効果的に安価な超小型コイルの提供が可能であるという効果を奏する。

本発明は、インクを紙に吹付ける超微細インクジェット技術に着目し、その技術を応用することとした。インクジェット印刷技術は元来インクを極めて精密に噴射する技術で、インクジェットのインクに使われている材料は大別すると『色材』『溶剤』『補助材』である。この色材の代わりに、良好な導電性を有した金属の微粒子、一般的にナノペーストと呼ばれる直径が１０ナノメートルにも満たない金属粒子を用い、この金属粒子を溶剤及び補助材等にて混合したインクを所定の基板などに１０ミクロン以下の幅で噴射塗布して微細な導電性パターンを作製する。また、コイルを構成するに重要な絶縁層も超微細インクジェット技術を用い、前記色材を良好な絶縁材（樹脂等）に置き換え溶剤及び補助材等を混合したインクを上記層の表面上に噴射塗布することにより、微細且つ実用上十分な強度を有する絶縁層を得る。

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する。

図１は、基板１上に形成された２層の小型コイルＣの断面図であり、前記基板１上には絶縁膜２が形成されている。小型コイルＣの内側が第１層３であり、外側が第２層４である。この層は任意の数だけ形成され、各層には微細金属粒子からなる適宜の数の導電層５、５…５と樹脂からなる絶縁層６、６…６とが交互に積層される。これらの導電層５と絶縁層６とがインクジェット印刷技術の導電材噴射口７及び絶縁材噴射口８からそれぞれ吹付けられる。前記各層３、４は適宜の位置で接続され、前記第１層３の底部には他の回路パターンに接続されたインリード９が形成され、第２層４の底部にはアウトリード１０が形成されている（図４参照）。そして、第１層３と第２層４との接続は任意の場所で行うことができ、図１では、最上位のパターンをなす導電層5、６同士を接続部１１で接続することによってなされている（図７参照）。この場合においては、第１層３と第２層４間が絶縁材１２で充填され、この絶縁材１２上に接続部１１が形成されている。例えば、第１層３の直径は１００ミクロンであり、導電層５の幅は１０ミクロンであり、第２層４は第１層３の外側に１０ミクロン離間し、第２層４の導電層５の幅も１０ミクロンである。そして、導電層５と絶縁層６の厚さは、１回の噴射でそれぞれ１０ミクロンに形成され、例えば、５０ターンのコイルを形成すると、コイルの厚さは全体として１ｍｍとなる。

次に、回路パターン中に小型コイルを形成する場合についてその詳細について述べる。

図２において、基板１には絶縁膜２が形成され、この絶縁膜２上にコイルの第１層３の円形の第１ターン１３が吹付けられる。この第１層１３の内径φは約１００ミクロンであり、その層Ｗは約１０ミクロンである。この第１ターン１３の基端部１３ａからは引出部９が形成され、この引出部９は他の回路との円形接続部１４に終端する。この後、第１層３の導電層の第１ターン３が焼付け乾燥される。また、前記第１ターン３の先端部１３ｂとこれと対向する前記基端部１３ａとは所定長離間している。

次いで、図３、４に示すように、第２層４の第１ターン１５を形成するための円形の樹脂製の絶縁層１６を第１ターン１３から１０ミクロン程度離して第１ターン１３の外側に第１層の引出部（インリード）９の基部９ａを横切るようにして形成する。この絶縁層１６の上に第１ターン１７が形成され、この第１ターン１７の基部１７ａから引出部（アウトリード）１０が伸長し、この引出部１０は他の回路との接続部２８に終端する。また、第２層４の第１ターン１７の基端部１７ａとこれに対向する先端部１７ｂは所定間隔だけ離間している。この後、第２層４の第１ターン１７は焼付け乾燥される。このように、第１、２層３、４の第１ターン１３、１７がそれぞれ吹付け固定された後に、各層の第２ターンが絶縁膜を介してそれらの上にそれぞれ吹付けられるが、この際、各ターン３、４の先端１３ｂ、１７ｂを図５に示すように僅かに残して露出部１３ｃ、17ｃを形成しつつ絶縁膜１８、１９を形成する。これら露出部１３ｃ、１７ｃが各層の第１ターン１３、１７と第２ターン２０、２１との接続部となる。両層の接続部は同一状態をなしているので、第２層の接続部の状態を図６を参照して説明する。

第１ターンの露出部１７ｃに第２ターン２０の基端部２０ａを接続させるようにして第２ターンの導電層を形成する。そして、第２ターン２０の導電層においても第１ターンと同じように露出部２０ｃを形成しつつ絶縁層２１を形成し、同様にして第３ターン２２を形成し、所定回数これらの工程を繰り返す。すなわち、各層において導電層（導電性インク）塗布→焼付け乾燥→絶縁層塗布→焼付け乾燥の工程を所定回数だけ繰り返す。この際第１層と第２層の各ターンの導電層同士あるいは絶縁層同士とを同時に吹付け塗布してもよく、第１層３の各ターンと絶縁層の形成を終了した後に第２層４の各ターンと絶縁層とを形成してもよい。

第１層３と第２層４とは、任意のターンで接続でき、その接続は図７に示すように例えば、任意のターンの基端部同士を接続できる。図８は第１、第２層３、４のＮターンの導電層を示しており、このＮターンの上に露出部４０、４１を残して図９に示すように絶縁層５０、５１が形成され、この絶縁層の上に図１０に示すようにＮ＋１ターンの導電層５２、５３が形成され、この導電層５２、５３上にその先端に露出部５４、５５を残して絶縁層５６、５７が形成される（図１１）。また、図１２に示すように、各層３、４の中間部分を絶縁材１１で充填してもよく、インリード及びアウトリードの形成も任意にでき上位のターンから導電膜５８を引出して絶縁層の外壁を通ってインリード９に接続するようにしてもよい。

なお、コイル層は目的に応じて選ぶことは可能で、コイル形状も円形以外に角形等、設計目的に応じて自由に選ぶことが可能である。

また、本実施例の場合は、平面状の基板上に各ターンを積み上げる形状にしたが、極微小なボビンを作製した場合、ボビン上に直接、導電層形成行程、及び絶縁層形成行程を交互に繰り返し施すことにより、ボビンを有したコイルをも作製することが可能である。

また、コイルの容量を増やしたい場合は、導電パターンの幅を増やすのみではなく、導電層形成行程を複数（Ｎ回）繰り返すことでその厚さを増やすことで対応することも可能である。つまり、導電層行程→Ｎ回繰り返し→絶縁層行程→導電層行程→Ｎ回繰り返し→絶縁層行程という製造工程を繰り返すことで、前記Ｎ回分の導電部が積層されることになり、所望の導電容量を増やしたコイルの製造が可能となるし、当然のことながら、絶縁層の厚さも、絶縁行程を所望の回数繰り返すことにより、所望の厚さの絶縁層を得ることが可能となる。

本発明に係る小型コイルの断面図である。インリードを備えた第１層の第１ターンの形成状態図である。図２の第１ターンの外側に第２層の第１ターン用の円形絶縁層の形成状態図である。図３の円形絶縁層上にアウトリードを備えた第２層の第１ターンの形成状態図である。第１層と第２層の各ターンの接続部の状態説明図である。図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。第１層と第２層の任意のターン同士の接続状態図である。各層のＮターンの導電層の形成状態図である。各層のＮ＋１ターン用の絶縁層の形成状態図である。各層のＮ＋１ターン用導電層の形成状態図である。各層のＮ＋２ターン用の絶縁層の形成状態図である。各層の中間部を絶縁材で充填した状態図である。

符号の説明

１…基板
２…絶縁層
３…第１層
４…第２層
９…インリード
１０…アウトリード
１１…接続部
１２…絶縁部
１３ｃ、１７ｃ、２０ｃ、４０、４１、５４、５５…露出部

Claims

基板上に微細な導電材を噴射形成されコイルの第１ターンをなす第１導電層と、この第１導電層上にその一部を露出せしめて、噴射形成された絶縁材からなる第１絶縁層と、この第１絶縁層上にコイルの第２ターンをなすように同様に形成された第２導電層とを有し、前記第１導電層の露出部に第２導電層を接続し、このようにして順次導電層と絶縁層とを交互に積層させるようにした小型コイル。
前記第１導電層の露出部をその先端部に形成し、この露出部を第２電動層の基端部に接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の小型コイル。
前記導電層の形状は円筒状又は角筒状である請求項１又は２記載の小型コイル。
噴射ノズルから微細な導電材を溶剤に混入した混合インクを基板上に噴射してコイルの第１ターンをなす第１導電層を形成し、この第１導電層上に絶縁材を溶剤に混入した混合インクを噴射して第１導電層の一部を露出させた状態で絶縁層を形成し、更に、この絶縁層上にコイルの第２ターンをなす第２導電層を形成し、第１導電層の露出部と第２導電層とを接続して順次導電層パターンと絶縁層とを交互に積層させるようにしたことを特徴とする小型コイルの製造方法。
前記第１導電層の露出部をその先端部に形成し、この露出部を第２導電層の基端部に接続するようにしたことを特徴とする請求項４記載の小型コイルの製造方法。
前記噴射ノズルはインクジェット印刷方式に使用される噴射ノズルである請求項４又は５記載の小型コイルの製造方法。