JP2006023269A

JP2006023269A - 微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法

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Publication number: JP2006023269A
Application number: JP2004299188A
Authority: JP
Inventors: Myung-Sam Kang; カン、ミョン−サム; Chang-Sup Ryu; リュ、チャン−ソブ; Won-Cheol Bae; ベ、ウォン−チョル; Jae-Kul Lee; イ、ジェ−ゴル; Doo-Hwan Lee; イ、ドゥ−ハン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: KR20060003287A; JP4469251B2; CN1719274A; KR100619368B1; CN100480722C; US20060001422A1; US7394249B2

Abstract

【課題】地球磁界のような微弱磁界を精密に検出するための微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を提供する。
【解決手段】両面に第１励磁回路および第１検出回路がそれぞれ形成された原板と、前記原板の両面にそれぞれ積層され、所定の形の軟磁性コアが形成された第１積層体と、前記第１積層体上にそれぞれ積層され、前記軟磁性コアを巻線する形となるように、前記第１励磁回路および前記第１検出回路とそれぞれビアホールを介して導通する第２励磁回路および第２検出回路が形成された第２積層体とを含んでなり、前記軟磁性コアが磁性体コアおよび前記磁性体コアの両面の非磁性金属層を含み、前記原板の一面に形成された軟磁性コア、磁回路および検出回路と前記原板の他面に形成された軟磁性コア、励磁回路および検出回路とがそれぞれ互いに直交する。
【選択図】図３

Description

本発明は、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法に関し、さらに詳しくは、プリント回路基板の上部と下部に軟磁性コアと励磁回路および検出回路とを互いに直交するように形成し、地球磁界と類似範囲の微弱磁界を検出するための微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法に関する。

最近、携帯電話および携帯端末の普及に伴う様々な付加情報サービスが拡充されている趨勢にあって、位置情報サービスも基本機能として位置付けられている状態であり、これからはより詳細且つ便利なサービスが要求されると予想される。

位置情報を知るためには、現在の位置を正確に感知することが可能なセンサが必要である。このような位置情報を提供する手段として、地球磁界を感知して現在の位置を検出する、図１に示すような微弱磁界感知用センサが用いられている。

図１は従来の微弱磁界感知用センサの概略的構成を示す斜視図、図２ａは第１磁性コアで発生する磁界のタイミング図、図２ｂは第２磁性コアで発生する磁界のタイミング図、図２ｃは第１磁性コアで発生する磁束密度のタイミング図、図２ｄは第２磁性コアで発生する磁束密度のタイミング図、図２ｅは検出コイルに誘導される第１誘導電圧Ｖｉｎｄ１、第２誘導電圧Ｖｉｎｄ２のタイミング図、図２ｆは第１誘導電圧と第２誘導電圧との和（Ｖｉｎｄ１＋Ｖｉｎｄ２）のタイミング図である。

図１に示すように、従来の微弱磁界感知用センサは、大きい棒状の第１および第２磁性コア１ａ、１ｂと、前記第１および第２磁性コアに一定の方向および間隔で８字状を有するように巻線され、磁場を励磁させるための励磁コイル２ａ、２ｂと、前記第１および第２磁性コアを含むように一定の方向および間隔で巻線され、前記第１および第２磁性コアで発生する磁場を検出するための検出コイル３ａ、３ｂとを含む。

このような従来の微弱磁界感知用センサの動作を図２ａ〜図２ｆに基づいて説明すると、交流の励磁電流による第１磁性コア１ａの内部磁界Ｈ１は「Ｈｅｘｔ（外部磁界）＋Ｈｅｘｃ（励磁コイルによる磁界）」で表わされ、第２磁性コア１ｂの内部磁界Ｈ２は「Ｈｅｘｔ−Ｈｅｘｃ」で表わされる。

また、第１磁性コア１ａの磁束密度Ｂ１は「Ｂｅｘｔ（外部磁界による磁束密度）＋Ｂｅｘｃ（励磁コイルによる磁束密度）」で表わされ、第２磁性コア１ｂの磁束密度Ｂ２は「Ｂｅｘｔ−Ｂｅｘｃ」で表わされる。

すなわち、第１および第２磁性コア１ａ、１ｂそれぞれで表わされる内部磁界Ｈ１、Ｈ２および磁束密度Ｂ１、Ｂ２は互いに逆方向に発生する。

この際、第１および第２磁性コア１ａ、１ｂの検出コイル３ａ、３ｂから検出される第１および第２誘導電圧Ｖｉｎｄ１、Ｖｉｎｄ２は、図２ｅに示す通りである。

ここで、検出コイル３ａ、３ｂは第１および第２磁性コア１ａ、１ｂで発生する磁束変化の和を取るように巻線されているので、検出コイル３ａ、３ｂで測定される電圧は第１および第２誘導電圧Ｖｉｎｄ１、Ｖｉｎｄ２が互いに相殺され、図２ｆに示すように検出される。

すなわち、第１および第２磁性コア１ａ、１ｂの軸方向に印加された励磁コイルによる磁界Ｈｅｘｃは、互いに反対方向に印加されるので相殺されて「０」になり、第１および第２磁性コア１ａ、１ｂの軸方向に印加された外部磁界Ｈｅｘｔは、第１および第２磁性コア１ａ、１ｂに対して同一の方向に印加されるので相殺されない。

したがって、第１誘導電圧と第２誘導電圧との和（Ｖｉｎｄ１＋Ｖｉｎｄ２）の大きさを測定することにより、外部磁界Ｈｅｘｔの大きさが知ることができる。

ところが、このような従来の微弱磁界感知用センサは、励磁コイル２ａ、２ｂおよび検出コイル３ａ、３ｂが磁性コア１ａ、１ｂに巻線されるときにその位置精度を維持し難く、温度、光または表面物質に対して容易に影響されるため、その特性値に対する精度が低下するという問題点もあった。

また、微弱磁界感知用センサは、励磁コイル２ａ、２ｂおよび検出コイル３ａ、３ｂが磁性コア１ａ、１ｂに直接巻線されるため、コイルの切れ現象が頻繁に発生するという問題点がある。

しかも、従来の微弱磁界感知用センサは、その大きさが大きく、電力消費が大きいため、小型化および低電力化しつつある電子製品の趨勢に合わないという問題点もあった。

かかる従来の微弱磁界感知用センサの問題点を克服するために、特許文献１および特許文献２は、所定のパターンが上下導通できるようにエッチングしたエポキシ基板の両面に、環状エッチングを行ったアモルファス板を合わせて積層してアモルファスコアを製造し、アモルファスコアの上下面にそれぞれＸコイルおよびＹコイルをエッチングしたエポキシ基板を積層してなる微弱磁気センサを開示している。

ところが、特許文献１および特許文献２の発明は、エポキシ基板に環状エッチングを行い、エッチング部分を合わせて積層してアモルファスコアを製造しなければならず、アモルファスコアの上下面にＸコイルおよびＹコイルをエッチングしたエポキシ基板を積層しなければならないので、その製造工程が複雑になり、回路基板の層が多くなるうえ、コストが高くかかるという問題点がある。

また、特許文献１および特許文献２の発明は、環状のアモルファスコアの内側にコイルのランド(land)が密集するため、巻線されるコイルの回数が限定されて単位長さ当りコイルの密度が低くて微弱磁界の検出に対する敏感度が低下し、小型化しつつある電子製品の趨勢に合わないという問題点もあった。

上述した問題点を解決するために、本出願人が２００２年７月３０日に出願した特許文献３は、長手方向を第１軸方向とした２本の棒状または四角リング状の第１軟磁性コアと、前記第１軟磁性コアを巻線した形の金属膜で形成された第１励磁コイルと、前記第１励磁コイルと共に同一の平面上に交番に前記第１軟磁性コアを巻線した形の金属膜で形成された第１検出コイルと、長手方向が前記第１軟磁性コアに直交する第２軸方向に形成された２本の棒または四角環状の第２軟磁性コアと、前記第２軟磁性コアを巻線した形の金属膜で形成された第２励磁コイルと、前記第２励磁コイルと共に同一平面上に交番に前記第１軟磁性コアを巻線した形の金属膜で形成された第２検出コイルとを含む２軸磁界検出素子が集積しているプリント回路基板を開示している。

ところが、特許文献３の発明は、２軸磁界検出素子が集積しているプリント回路基板が完成された状態で軟磁性コアと絶縁層（例えば、エポキシ樹脂層）の境界面に異常がなかったが、プリント回路基板の寿命を調べるためのテストを行った後、軟磁性コアと絶縁層の境界面でデラミネーション（delamination、層間剥離）が発生するという問題点があった。

また、特許文献３の発明は、軟磁性コアおよび回路パターンを形成するためのリソグラフィ(lithography)工程において現像工程が完了した状態のドライフィルムと軟磁性コアの表面間に剥離現象が発生するため、エッチング工程でドライフィルムと軟磁性コアの表面との間にエッチング液が浸透するので、軟磁性コアと回路パターン（すなわち、銅箔層）間にエッチング偏差が発生するという問題点もあった。

米国特許第５,９３６,４０３号明細書米国特許第６,２７０,６８６号明細書大韓民国特許公開第２００４−１１２８７号明細書

本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、地球磁界のような微弱磁界を精密に検出するための微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、小型化および低電力化の電子製品から要求される高密度に集積することが可能な微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、軟磁性コアと絶縁層間および軟磁性コアとドライフィルム間の接着力を向上させるための微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板は、両面に第１励磁回路および第１検出回路がそれぞれ形成された原板と、前記原板の両面にそれぞれ積層され、所定の形の軟磁性コアが形成された第１積層体と、前記第１積層体上にそれぞれ積層され、前記軟磁性コアを巻線する形となるように、前記第１励磁回路および前記第１検出回路とそれぞれビアホールを介して導通する第２励磁回路および第２検出回路が形成された第２積層体とを含んでなり、前記軟磁性コアが磁性体コアおよび前記磁性体コアの両面の非磁性金属層を含み、前記原板の一面に形成された軟磁性コア、励磁回路および検出回路と前記原板の他面に形成された軟磁性コア、励磁回路および検出回路とがそれぞれ互いに直交することを特徴とする。

本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の前記軟磁性コアは、前記非磁性金属層の表面に形成された表面処理層をさらに含むことが好ましい。

本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の前記Ｃｕ層の厚さは５μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。

本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の前記表面処理層は、Ｃｕ₂ＯおよびＣｕＯからなる群から選択されることが好ましい。

上記目的を達成するために、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法は、（Ａ）前記原板の一面にｘ軸方向の第１励磁回路および前記第１検出回路を形成し、前記原板の他面にｙ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路を形成するステップと、（Ｂ）前記原板の両面に、磁性体コア、非磁性金属層および表面処理層を含む軟磁性コアの母材、第１絶縁層および第１銅箔をそれぞれ積層した後、所定の形のｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアを形成するステップと、（Ｃ）前記軟磁性コアが形成された原板の両面に第２絶縁層および第２銅箔をそれぞれ積層した後、前記軟磁性コアを巻線する形となるように、前記ｘ軸方向とｙ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路とそれぞれ導通するｘ軸方向とｙ軸方向の第２励磁回路および第２検出回路を形成するステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の前記（Ｂ）ステップは、（Ｂ−１）前記原板の両面に、磁性体コア、非磁性金属層および表面処理層を含む軟磁性コアの母材、第１絶縁層および第１銅箔をそれぞれ積層する工程と、（Ｂ−２）前記原板の両面に積層された軟磁性コアの母材の表面処理層を除去する工程と、（Ｂ−３）前記表面処理層が除去された軟磁性コアの母材の表面にエッチングレジストを塗布した後、前記エッチングレジストを露光および現象して所定のエッチングレジストパターンを形成する工程と、（Ｂ−４）前記エッチングレジストパターンを用いて前記軟磁性コアの母材をエッチングすることにより、前記エッチングレジストパターンに対応するｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアを形成する工程と、（Ｂ−５）前記ｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアの表面に表面処理層を再形成する工程とを含むことが好ましい。

本発明は、地球磁界などの微弱磁界を精密に検出するための微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を提供する。

したがって、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、プリント回路基板にｘ軸方向およびｙ軸方向の微弱磁界感知用センサを形成して高密度に集積するので、小型化および低電力化しつつある電子製品に適するという効果がある。

また、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、軟磁性コアの表面に銅メッキ層を形成するので、エッチング工程の際に軟磁性コアとドライフィルム間の接着力が向上するという効果もある。
また、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、軟磁性コアとドライフィルム間の接着力の向上により、軟磁性コアと銅箔間のエッチング偏差が減少するという効果もある。

また、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、露光および現像工程後、軟磁性コアとドライフィルム間の接着力を向上させるための乾燥工程を行わなくてもよいので、総工程時間が減少するという効果もある。

また、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、銅メッキされた軟磁性コアの銅メッキ層の表面に表面処理層を形成するので、軟磁性コアと絶縁層間の接着力が向上するという効果もある。

また、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法は、軟磁性コアと絶縁層間の接着力の向上により、恒温および恒湿などの環境試験後にデラミネーション（層間剥離）が発生しないので、酷寒気候と劣悪な環境条件でも精密に微弱磁界を検出することができるという効果もある。

以下、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板およびその製作方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図３は本発明の一実施例に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の分解斜視図である。図４は図３の軟磁性コアのＳ部分を拡大して示す断面図である。

図３に示すように、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板は、ｘ軸方向の第２励磁回路３０およびｘ軸方向の第２検出回路５０が形成された第１層、ｘ軸方向の軟磁性コア１０が形成された第２層、ｘ軸方向の第１励磁回路２０およびｘ軸方向の第１検出回路４０が形成された第３層、ｙ軸方向の第１励磁回路２０’およびｙ軸方向の第１検出回路４０’が形成された第４層、ｙ軸方向の軟磁性コア１０’が形成された第５層、およびｙ軸方向の第２励磁回路３０’およびｙ軸方向の第２検出回路５０’が形成された第６層を上方から順次含む。

ここで、第１層〜第３層は、ｘ軸方向の微弱磁界を感知するための構成であり、第４層〜第６層は、前記ｘ軸に垂直な方向（すなわち、ｙ軸方向）の微弱磁界を感知するための構成であり、ｘ軸方向の微弱磁界感知用センサおよびｙ軸方向の微弱磁界感知用センサが上下に重なり合って結合する構造を成している。

したがって、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板は、ｘ軸およびｙ軸方向の微弱磁界を同時に測定することができる。

まず、ｘ軸方向の微弱磁界感知用センサを考察すると、ｘ軸方向の軟磁性コア１０を介して、その上下両面にｘ軸方向の第１と第２励磁回路２０、３０およびｘ軸方向の第１と第２検出回路４０、５０が形成される。

ここで、ｘ軸方向の軟磁性コア１０の上部のｘ軸方向の第２励磁回路３０およびｘ軸方向の第２検出回路５０は、同一平面上に多数の直線状に一定の間隔を置いて互いに交番して形成される。同様に、ｘ軸方向の軟磁性コア１０の下部のｘ軸方向の第１励磁回路２０およびｘ軸方向の第１検出回路４０も同一平面上に多数の直線状に一定の間隔を置いて互いに交番して形成される。

このようなｘ軸方向の第１と第２検出回路４０、５０およびｘ軸方向の第１と第２励磁回路２０、３０は、所定の回数だけ交番して形成できるが、互いに１回ずつ交番して形成されることが好ましい。

また、ｘ軸方向の第１と第２検出回路４０、５０の長さは、ｘ軸方向の第１と第２励磁回路２０、３０の長さよりそれぞれ長くすることが好ましい。

本発明に係るｘ軸方向の微弱磁界感知用センサは、ｘ軸方向の第１励磁回路２０と第２励磁回路３０を電気的に連結させるために、その間にビアホール（図示せず）が形成される。同様に、ｘ軸方向の第１検出回路４０と第２検出回路５０も電気的に連結させるために、その間にもビアホール（図示せず）が形成される。

ｘ軸方向の第１と第２励磁回路２０、３０は、ビアホールを介して互いにジグザグに連結されて１本のラインを形成する。また、ｙｚ−平面で切った断面の形状が「８」字状となるように、ｘ軸方向の第１と第２励磁回路２０、３０は、２つのｘ軸方向の軟磁性コア１０をそれぞれ分離して巻線する形に形成される。

類似に、ｘ軸方向の第１と第２検出回路４０、５０は、ビアホールを介して互いにジグザグに連結されて１本のラインを形成する。ところが、ｙｚ−平面で切った断面の形状が「０」字状となるように、ｘ軸方向の第１と第２検出回路４０、５０は、２つのｘ軸方向の軟磁性コア１０を全て含んで巻線する形に形成される。

本発明に係る微弱磁界感知用センサのｘ軸方向の軟磁性コア１０は、２つの棒状または四角リング(rectangular ring)状に形成され、図４に示すように、磁性体コア１１、銅メッキ層１２、１２’および表面処理層１３’、１３”を含む。

磁性体コア１１は、アモルファス金属(amorphous metal)、パーマロイ(permalloy)およびスーパーマロイ(supermalloy)からなる群より選択される。

銅メッキ層１２、１２’は、磁性体コア１１の上下表面にそれぞれ形成され、無電解銅メッキ方式または電解銅メッキ方式でメッキすることができるが、物性に優れた電解銅メッキ方式でメッキすることが好ましい。この銅メッキ層１２、１２’の厚さは５μｍ〜１０μｍにすることが好ましい。

表面処理層１３’、１３”は、磁性体コア１１に形成された銅メッキ層１２、１２’の表面に形成されるもので、表面に粗さ(roughness)が与えられるため、プレプレッグ(prepreg)のような絶縁層との接着力を強化させる。このような表面処理層１３’、１３”を形成するための表面処理は、化学的に銅メッキ層１２、１２’の表面を酸化させる工程であって、銅メッキ層１２、１２’の表面にＣｕ₂Ｏ（茶色：brown oxide）またはＣｕＯ（黒色：black oxide）を析出させる工程である。

本発明に係る表面処理層１３’、１３”を形成させる工程は、銅メッキ層１２、１２’の表面の酸化物、汚染物質油脂分、およびドライフィルム剥離後に残っている残留物を除去する酸／アルカリ脱脂工程と、銅メッキ層１２、１２’の表面に微細な粗さを与えて酸化膜の密着力を増大させるマイクロエッチング(micro etching)工程と、表面処理溶液の濃度変化を抑制し且つ反応を促進するために、低濃度の表面処理液に、銅メッキされた磁性体コア１１を予め浸漬するプレディップ(pre-dip)工程と、酸化反応によって表面処理する黒化処理工程と、酸化膜が還元反応によって損傷することを防止するポストディップ(post dip)工程と、残留薬品の水洗および乾燥を行う水洗および乾燥工程とを含んでなる。

次に、本発明に係るｙ軸方向の微弱磁界感知用センサは、上述したｘ軸方向の微弱磁界感知用センサと互いに直交して構成されることを除いては、細部的な構成および製作工程がｘ軸方向の微弱磁界感知用センサと同一である。

上述したように構成された本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板は、励磁回路２０、２０’、３０、３０’に交流電流を流すと、軟磁性コア１０、１０’の磁束密度が変化する。したがって、検出回路４０、４０’、５０、５０’に誘導電流が発生して電圧差を生じさせる。このような電圧差を検出することにより、ｘ軸およびｙ軸方向の磁界を感知する。

図５ａ〜図５ｏは、図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。

図５ａに示すように、絶縁樹脂層１１１に銅箔層１１２、１１２’が被覆された銅張積層板としての原板１１０を準備する。

このような原板１１０として用いられた銅張積層板の種類には、その用途に応じて、ガラス／エポキシ銅張積層板、耐熱樹脂銅張積層板、紙／フェノール銅張積層板、高周波用銅張積層板、フレキシブル銅張積層板(flexible copper clad laminate)、複合銅張積層板などいろいろがある。ところが、両面プリント回路基板および多層プリント回路基板の製造には、主に用いられる絶縁樹脂層に銅箔層が被覆されたガラス／エポキシ銅張積層板を使用することが好ましい。

図５ｂに示すように、原板１１０にドライフィルム２００ａ、２００ａ’を塗布した後、所定のパターンがプリントされたアートワークフィルム(art work film)を用いてドライフィルム２００ａ、２００ａ’を露光および現像することにより、ドライフィルム２００ａ、２００ａ’にｘ軸方向の第１励磁回路２０および第１検出回路４０パターンを含むエッチングレジストパターン(etching resist pattern)を原板１１０の上部に形成し、ｙ軸方向の第１励磁回路２０’および第１検出回路４０’パターンを含むエッチングレジストパターンを原板１１０の下部に形成する。

ここで、ドライフィルム２００ａ、２００ａ’はカバーフィルム(cover film)、フォトレジストフィルム(photo-resist film)およびマイラーフィルム(Mylar film)の３層から構成され、実質的にレジストの役割を果たす層はフォトレジストフィルムである。

ドライフィルム２００ａ、２００ａ’の露光および現像工程は、所定のパターンがプリントされたアートワークフィルムをドライフィルム２００ａ、２００ａ’上に密着させた後、紫外線を照射する。この際、アートワークフィルムのパターンがプリントされた黒い部分は紫外線が透過せず、プリントされていない部分は紫外線が透過してアートワークフィルムの下のドライフィルム２００ａ、２００ａ’を硬化させる。このようにドライフィルム２００ａ、２００ａ’の硬化した銅張積層板を現像液に浸漬すると、硬化していないドライフィルム２００ａ、２００ａ’部分が現像液によって除去され、硬化したドライフィルム２００ａ、２００ａ’部分のみが残ってレジストパターンを形成する。ここで、現像液としては炭酸ナトリウムＮａ₂ＣＯ₃または炭酸カリウムＫ₂ＣＯ₃の水溶液などを使用する。

図５ｃに示すように、ドライフィルム２００ａ、２００ａ’をエッチングレジストとして用いて上下銅箔層１１２、１１２’をエッチングすることにより、原板１１０の上部銅箔層１１２にｘ軸方向の第１励磁回路２０および第１検出回路４０を形成し、原板１１０の下部銅箔層１１２’にｙ軸方向の第１励磁回路２０’および第１検出回路４０’を形成する。

図５ｄに示すように、ドライフィルム２００ａ、２００ａ’を除去した後、原板１１０の上下両面に第１絶縁層１２０、１２０’（例えば、プレプレッグ）、微弱磁界感知用センサ形成部分が切開された第１銅箔１３０、１３０’および軟磁性体３００、３００’をそれぞれ予備レイアップさせる。ここで、ドライフィルム２００ａ、２００ａ’は水酸化ナトリウムＮａＯＨまたは水酸化カリウムＫＯＨなどの剥離液を用いて除去する。

部分拡大図に示すように、本発明に係る軟磁性コアの母材(perform)となる軟磁性体３００、３００’は、磁性体コア１１、前記磁性体コア１１の両面にメッキされた銅メッキ層１２、１２’および前記銅メッキ層１２、１２’の表面に形成された表面処理層１３、１３’を含む。ところが、全体断面図には、説明の明確さのために、磁性体コア１１と表面処理層１３、１３’のみを示した。

上述した図５ｂ〜図５ｄの工程において、エッチングレジストとしてドライフィルム２００ａ、２００ａ’を使用したが、液体状態の感光材をエッチングレジストとして用いることができる。この場合、紫外線に感光される液体状態の感光材を原板１１０に塗布した後、乾燥させる。次に、所定のパターンが形成されたアートワークフィルムを用いて感光材を露光および現像することにより、感光材に、第１励磁回路２０、２０’および第１検出回路４０、４０’パターンを含むエッチングレジストパターンを形成する。その後、所定のパターンが形成された感光材をエッチングレジストとして用いて上下銅箔層１１２、１１２’をエッチングすることにより、原板１１０の上部銅箔層１１２にｘ軸方向の第１励磁回路２０および第１検出回路４０を形成し、原板１１０の下部銅箔層１１２’にｙ軸方向の第１励磁回路２０’および第１検出回路４０’を形成する。その次に、感光材を除去する。ここで、液体状態の感光材をコートする方式は、ディップコーティング(dip coating)方式、ロールコーティング(roll coating)方式、電気蒸着(electro-deposition)方式などがある。

図５ｅに示すように、原板１１０の上下両面に第１絶縁層１２０、１２０’、第１銅箔１３０、１３０’および軟磁性体３００、３００’をそれぞれ所定の温度と圧力（例えば、約１５０℃〜２００℃および３.０６Ｐａ〜４.０８Ｐａ｛３０ｋｇ／ｃｍ²〜４０ｋｇ／ｃｍ²｝）で加温および加圧して１次積層する。ここで、軟磁性体３００、３００’の表面処理層１３、１３’の表面が粗いため、第１絶縁層１２０、１２０’との接着力が強化される。

図５ｆに示すように、上下に積層された軟磁性体３００、３００’の表面から表面処理層１３を除去する。表面処理層１３の除去はエッチング液などを用いて除去する湿式方式またはプラズマなどを用いた乾式除去することができ、化学的な還元方式によっても除去することができる。

図５ｇに示すように、表面処理層１３の除去された軟磁性体３００、３００’の表面にドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’を塗布した後、所定のパターンがプリントされたアートワークフィルムを用いてドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’を露光および現像することにより、ドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’に、ｘ軸方向およびｙ軸方向の軟磁性コア１０、１０’パターンを含むエッチングレジストパターンを形成する。

ここで、本発明は、軟磁性体３００、３００’の銅メッキ層１２とドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’との接着力が優れるため、軟磁性体３００、３００’と、その他の回路パターンが形成される第１銅箔３００、３００’間のエッチング偏差が減少する。また、本発明は、制作工程で必要とする軟磁性体３００、３００’とドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’間の接着力を提供するので、露光および現像後に接着力の向上のための乾燥工程（約１５０℃で３０分間行う）を行わなくてもよい。

図５ｈに示すように、ドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’をエッチングレジストとして用いて上下軟磁性体３００、３００’をエッチングすることにより、軟磁性体３００、３００’にｘ軸方向およびｙ軸方向の軟磁性コア１０、１０’を形成する。

図５ｉに示すように、ドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’を除去した後、ｘ軸方向およびｙ軸方向の軟磁性コア１０、１０’の銅メッキ層１２の表面に表面処理層１３”を再形成する。

図５ｊに示すように、表面処理された基板の上下に第２絶縁層１４０、１４０’および第２銅箔１５０、１５０’をそれぞれ所定の温度と圧力（例えば、約１５０℃〜２００℃および３.０６Ｐａ〜４.０８Ｐａ｛３０ｋｇ／ｃｍ²〜４０ｋｇ／ｃｍ²｝）で加温および加圧して２次積層する。

図５ｋに示すように、第２銅箔１５０、１５０’をハーフエッチング(half etching)して厚さを減少させた後、ドライフィルムを用いた露光、現像およびエッチング工程を行ってビアホールを形成するためのウィンドウＡを形成する。

図５ｌに示すように、第２銅箔１５０、１５０’に形成されたウィンドウＡを用いて、ｘ軸方向の第１励磁回路２０および第１検出回路４０と導通するように上部ビアホール（図示せず）を形成し、ｙ軸方向の第１励磁回路２０’および第１検出回路４０’と導通するように下部ビアホールＢを形成する。

ここで、上部ビアホールと下部ビアホールＢを形成する工程は、レーザードリルを用いて第１および第２絶縁層１４０、１４０’を加工して形成することが好ましい。レーザードリルは二酸化炭素レーザードリルを使用することが好ましい。もし銅箔まで加工可能なＹＡＧ(yttrium aluminum garnet)レーザードリルを用いてビアホールＢを加工する場合、図５ｋの第２銅箔１５０、１５０’にウィンドウＡを形成する工程を行わず、ビアホールＢを加工することができる。

図５ｍに示すように、第１励磁回路２０、２０’および第１検出回路４０、４０’が形成された第１銅箔１３０、１３０’と第２銅箔１５０、１５０’との電気的連結のために、ビアホールＢの側壁および第２銅箔１５０、１５０’に銅メッキ層１６０、１６０’を形成する。

ここで、銅メッキ層１６０、１６０’を形成する工程は、ビアホールＢの側壁が絶縁体なので、無電解銅メッキを先に行った後、物性に優れる電解銅メッキを行うことにより形成することが好ましい。

図５ｎに示すように、ドライフィルムを用いた露光、現像およびエッチング工程を行い、上部の第２銅箔１５０と銅メッキ層１６０にｘ軸方向の第２励磁回路３０および第２検出回路５０を形成し、下部の第２銅箔１５０’と銅メッキ層１６０’にｙ軸方向の第２励磁回路３０’および第２検出回路５０’を形成する。

図５ｏに示すように、ソルダーレジスト４００、４００’を塗布し、硬化させる。

その後、ルータ(router)またはパワープレス(power press)などを用いてプリント回路基板の外郭形成を行うと、本発明に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板が製作される。

上述した製作方法において、軟磁性体３００、３００’の銅メッキ層１２、１２’の厚さは５μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。その理由は、図５ｄの表面処理層１３、１３’の厚さ、図５ｆのドライフィルム２００ｂ、２００ｂ’との接着前に行われる表面処理層１３の除去工程、および図５ｉの表面処理層１３”の再形成時の厚さなどを考慮しなければならないためである。

付加的に、本発明の実施例において、軟磁性コア１０、１０’にメッキされた銅メッキ層１２、１２’の表面に粗さを与えるために、表面を酸化させてＣｕ₂ＯまたはＣｕＯを析出したが、銅メッキ層１２、１２’の表面に粗さを与える他の部分（例えば、化学的にエッチング液を用いたエッチング方法）も使用することができる。

本発明の実施例において、軟磁性コア１０、１０’に銅メッキ層１２、１２’をメッキしたが、ドライフィルムおよび絶縁層との接着力に優れた任意の非磁性金属を使用することもできる。この場合、使用された非磁性金属が絶縁層との接着力に優れると、非磁性金属層の表面に表面処理層を形成しないこともある。

本発明の実施例において、２つの棒(bar)状の軟磁性コア１０、１０’を使用したが、四角リング状の軟磁性コアを使用することができる。この場合、上部の軟磁性コアの向かい合う２辺を巻線するｘ軸方向の励磁回路および検出回路を形成し、下部の軟磁性コアの向かい合う他の２辺を巻線するｙ軸方向の励磁回路および検出回路を形成して微弱磁界感知用センサを製作することができる。

以上、本発明について説明したが、これは一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変化および変形が可能なのは当業者には明らかなことである。しかし、これらが本発明の範囲内に属することは請求の範囲によって確然になるであろう。

従来の微弱磁界感知用センサの概略的構成を示す斜視図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。図１の微弱磁界感知用センサの動作を説明するタイミング図である。本発明の一実施例に係る微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の分解斜視図である。図３の軟磁性コアのＳ部分を示す拡大断面図である。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。図３のＸ−Ｘ’線に沿った断面図であって、微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法の流れを示す。

符号の説明

１０、１０’ 軟磁性コア
１１軟磁性コアの磁性体コア
１２、１２’ 軟磁性コアの銅メッキ層
１３、１３’、１３” 軟磁性コアの表面処理層
２０ｘ軸方向の第１励磁回路
２０’ ｙ軸方向の第１励磁回路
３０ｘ軸方向の第２励磁回路
３０’ ｙ軸方向の第２励磁回路
４０ｘ軸方向の第１検出回路
４０’ ｙ軸方向の第１検出回路
５０ｙ軸方向の第２検出回路
５０’ ｙ軸方向の第２検出回路
１１０原板
１１１原板の絶縁樹脂層
１１２、１１２’ 原板の銅箔層
１２０、１２０’ 第１絶縁層
１３０、１３０’ 第１銅箔
１４０、１４０’ 第２絶縁層
１５０、１５０’ 第２銅箔
１６０、１６０’ 無電解および電解銅メッキ層
２００ａ、２００ａ’、２００ｂ、２００ｂ’ ドライフィルム
３００、３００’ 軟磁性体
４００、４００’ ソルダーレジスト
Ａウィンドウ
Ｂビアホール

Claims

両面に第１励磁回路および第１検出回路がそれぞれ形成された原板と、
前記原板の両面にそれぞれ積層され、所定の形の軟磁性コアが形成された第１積層体と、
前記第１積層体上にそれぞれ積層され、前記軟磁性コアを巻線する形となるように、前記第１励磁回路および前記第１検出回路とそれぞれビアホールを介して導通する第２励磁回路および第２検出回路が形成された第２積層体とを含んでなり、
前記軟磁性コアが磁性体コアおよび前記磁性体コアの両面の非磁性金属層を含み、
前記原板の一面に形成された軟磁性コア、励磁回路および検出回路と前記原板の他面に形成された軟磁性コア、励磁回路および検出回路とがそれぞれ互いに直交することを特徴とする微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記軟磁性コアは２つの棒状であり、
前記励磁回路および前記検出回路は前記軟磁性コアに直交することを特徴とする請求項１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記軟磁性コアは四角リング状であり、
前記原板の一面に形成された前記励磁回路および前記検出回路は前記軟磁性コアの１辺に直交し、
前記原板の他面に形成された前記励磁回路および前記検出回路は前記軟磁性コアの１辺に垂直な他の１辺に直交することを特徴とする請求項１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記磁性体コアが、アモルファス金属、パーマロイおよびスーパーマロイからなる群より選択されることを特徴とする請求項１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記非磁性金属層がＣｕ層であることを特徴とする請求項１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記Ｃｕ層の厚さが５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項５記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記軟磁性コアが、前記非磁性金属層の表面に形成された表面処理層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記非磁性金属層がＣｕ層であることを特徴とする請求項７記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記Ｃｕ層の厚さが５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項８記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
前記表面処理層が、Ｃｕ₂ＯおよびＣｕＯからなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板。
（Ａ）原板の一面にｘ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路を形成し、前記原板の他面にｙ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路を形成するステップと、
（Ｂ）前記原板の両面に、磁性体コア、非磁性金属層および表面処理層を含む軟磁性コアの母材、第１絶縁層および第１銅箔をそれぞれ積層した後、所定の形のｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアを形成するステップと、
（Ｃ）前記軟磁性コアが形成された原板の両面に第２絶縁層および第２銅箔をそれぞれ積層した後、前記軟磁性コアを巻線する形となるように、前記ｘ軸方向とｙ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路とそれぞれ導通するｘ軸方向とｙ軸方向の第２励磁回路および第２検出回路を形成するステップとを含むことを特徴とする微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記（Ｂ）ステップは、
（Ｂ−１）前記原板の両面に、磁性体コア、非磁性金属層および表面処理層を含む軟磁性コアの母材、第１絶縁層および第１銅箔をそれぞれ積層する工程と、
（Ｂ−２）前記原板の両面に積層された軟磁性コアの母材の表面処理層を除去する工程と、
（Ｂ−３）前記表面処理層が除去された軟磁性コアの母材の表面にエッチングレジストを塗布した後、前記エッチングレジストを露光および現象して所定のエッチングレジストパターンを形成する工程と、
（Ｂ−４）前記エッチングレジストパターンを用いて前記軟磁性コアの母材をエッチングすることにより、前記エッチングレジストパターンに対応するｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアを形成する工程と、
（Ｂ−５）前記ｘ軸方向とｙ軸方向の軟磁性コアの表面に表面処理層を再形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記ステップ（Ｃ）は、
（Ｃ−１）前記軟磁性コアが形成された原板の両面に第２絶縁層および第２銅箔をそれぞれ積層する工程と、
（Ｃ−２）前記ｘ軸方向とｙ軸方向の第１励磁回路および第１検出回路と導通するように前記第２絶縁層および前記第２銅箔にビアホールを加工した後、前記ビアホールの側壁と前記第２銅箔の表面に銅メッキ層を形成する工程と、
（Ｃ−３）前記銅メッキ層の表面にエッチングレジストを塗布した後、前記エッチングレジストを露光および現像して所定のエッチングレジストパターンを形成する工程と、
（Ｃ−４）前記エッチングレジストパターンを用いて前記第２銅箔および前記銅メッキ層をエッチングすることにより、前記エッチングレジストパターンに対応するｘ軸方向とｙ軸方向の第２励磁回路および第２検出回路を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記磁性体コアが、アモルファス金属、パーマロイおよびスーパーマロイからなる群より選択されることを特徴とする請求項１１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記非磁性金属層がＣｕ層であることを特徴とする請求項１１記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記Ｃｕ層の厚さが５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１５記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。
前記表面処理層が、Ｃｕ₂ＯおよびＣｕＯからなる群から選択されることを特徴とする請求項１５記載の微弱磁界感知用センサを備えたプリント回路基板の製作方法。