JP2006196814A - 平面コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、平面コイルの製造方法に関するものであり、大判シートにおける高速めっき化と、個片シートの重量測定による直流抵抗値の高精度化により、平面コイルの高精度化と生産性の向上を実現することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、大判シート３によりパターニングされた平面コイルを個片シート１０に切断し、個片シート１０の重量測定により個片シート１０毎に直流抵抗値を調整する平面コイルの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業機器、民生機器等の各種電気部品（電気音響変換器、トランス、モータなど）に広く利用可能な平面コイルおよびその製造方法に関するものであり、特に直流抵抗値（ＤＣＲ）を保証するコイル導体を形成する技術に関するものである。

近年、電子機器の小型・薄型・軽量化・高性能化・低コスト化に伴い、これらが可能なプリントコイルが求められており、平面コイルの主要な特性値である直流抵抗値に対する歩留り向上及び、同時に多数個の平面コイルが製造できる取り数の拡大によるコストダウン、生産タクトの短縮が要求された製造プロセスが必要となっている。

平面コイルを作製する代表的な製造方法として、エッチングやめっきによる製造方法がよく知られているが、生産性を向上させるための手段として、ワークサイズを大判化したり、特にめっき法による製造プロセスについては高電流密度の電流印加による高速めっきがある。

しかしながら、平面コイルの特性値である直流抵抗値の高精度化の要求（規格巾が狭い）により、例えば±５％等の場合、各製造工程のバラツキを抑え、工程能力を向上させたとしても、歩留り向上には限界が生じる。

特に、めっきによる方式によれば、一般的なパターンめっきは、電流密度２Ａ／ｄｍ²で、できるだけ小さいめっきエリアとしたワークサイズで、膜厚のバラツキとしては±１０％というのが一般的なめっきレベルであり、さらに前記した高電流密度による高速めっき方式で、めっき膜厚の大判シート面内均一性を確保することは困難を要する。

また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、直流抵抗値のバラツキ巾は各製造工程における工程能力の積み重ねであるが、規格巾センター値を狙うことが困難である。

それは、図３（ｂ）に示すように、下地導体層をエッチングし、コイル導体を形成するエッチング工程で過酸化水素濃度が減少するとエッチングレートは減少し、その結果、エッチング量が変動し、多面付けされたシート内のコイルの直流抵抗値は、規格センター値からのズレが発生するからである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭５８−１１３号公報

平面コイルの直流抵抗値を高精度化し規格内に抑えるためには、各製造工程のバラツキを抑制することは当然だが、そのバラツキを是認して、最終コイル形状における直流抵抗値を補正する方法が一般的にとられている。

研磨による膜厚方向の補正や、レーザトリミングによる直流抵抗値の補正方法がよく知られているが、研磨による補正方法は、大判かつ薄いシートを取り扱う場合、ハンドリングが難しくなり、かつ両面パターンの場合は研磨基準を設ける必要が生じる。

また、レーザによるトリミングも、加工の際、絶縁基板へのダメージが発生することが考えられる。

そこで、本発明は、大判シート、高速めっき等の手段を用いて、エッチング法やめっき法により平面コイルを形成した後、大判シート内にパターニングされた平面コイルを一定範囲に切断し、その個片シートの重量を測定した実測重量値と、その平面コイルに求められる直流抵抗値として、膜厚、ライン寸法、多面付けされたコイル個数から計算された重量値との差異からエッチング時間を割り出し、個片シートを追加エッチングする工程を付加することで、個片シート内の平面コイルの直流抵抗値を調整する製造方法を特徴とし、平面コイルの歩留り、生産性を向上させ、安価で多量に製造することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、大判シートを用いて、エッチング法やめっき法によりパターニングされた平面コイルを一定範囲に切断した後、その個片シートの重量を測定した実測重量値と、その平面コイルに求められる直流抵抗値として、膜厚、ライン寸法、多面付けされたコイル個数から計算された重量値との差異からエッチング時間を割り出し、個片シートを追加エッチングする工程を付加することで、当該追加エッチング工程により個片シート内の平面コイルの直流抵抗値を調整する製造方法であり、平面コイルの直流抵抗値を個々に測定し、調整することなく、個片シート一括で直流抵抗値のセンター値を調整することが可能となり、製造コストを抑えることが可能となる。

本発明の請求項２に記載の発明は、平面コイルの直流抵抗調整方法として、個片シートを追加めっきにより直流抵抗値を調整する追加めっき工程を有する請求項１記載の平面コイルの製造方法であり、前述した追加エッチングによる調整方法に限らず、追加めっきすることも可能であり、直流抵抗値を調整することが可能となる。

本発明の請求項３に記載の発明は、大判シートの構成として、分割露光エリア毎に個片シートとして切断する請求項１または２記載の平面コイルの製造方法であり、大判シートのフォトリソグラフィーの露光工程で、分割露光を行う場合、ランプの照度バラツキによるレジストライン寸法のバラツキが発生することを是認して、分割露光エリア毎に個片シートとして切断すれば、フォトリソグラフィー工程での各シートの重量バラツキはキャンセルされ、個片シートのロット間バラツキ要因を抑えることが可能となる。

本発明の請求項４に記載の発明は、平面コイルのめっきは、硫酸銅めっき液による電気めっき方法により、めっき生成速度が１μｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の平面コイルを対象とした直流抵抗調整を行う平面コイルの方法であり、高速めっきという手段を用いて生産性を向上する特徴をもちながら、大判シート面内の膜厚分布の再現により、各個片シートの重量管理で、直流抵抗値を調整することが可能となる。

本発明の請求項５に記載の発明は、追加エッチング工程は、下地銅の粗さ調整の用途に用いられる過酸化水素系のエッチング液を用いたエッチング槽に個片シートを一定時間浸漬させる製造方法であり、パターンの表面粗さを荒らすことで、外形形状を損なうことなくエッチングすることで、直流抵抗の調整が可能となる。

本発明の平面コイルの製造方法は、大判シートにおける高速めっきなどにより生産性を向上させることと合わせて、シートあるいは個片シートの重量を測定することで、直流抵抗値を調整することが可能となり、平面コイルの歩留りを向上させ、低コスト化を図って量産化することができる。

以下、本発明の実施の形態における、平面コイルの製造方法における、直流抵抗値の調整について図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態の平面コイルの製造方法を説明するための断面概略図である。図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態の平面コイルの製造方法であるシート形態を示す平面概略図である。

まず、銅張積層板の構成として、絶縁基板ポリイミドフィルム１の厚みとして２５〜７５μｍ、その面に下地導体層２として銅厚み２〜５μｍの絶縁基板を用意した。このときのシート３としてのワークサイズは２５０ｍｍ×５００ｍｍであった。

次に、両面の下地導体層２および絶縁基板１を貫通するように、穴加工用パンチング機で直径４０μｍのスルーホール４を設けた。次に硫酸過酸化水素系溶液からなるエッチング液を用いて、下地導体層２の表面粗化を行いながら、下地銅厚みをコントロールし、下地導体層２ａとして銅厚み１．８μｍ±０．２μｍのエッチングを行った。このときのシート重量は電子天秤で計測し、９．０１６ｇとなった。

次に、両面の下地導体層の表面に厚み４０μｍのドライフィルムレジスト５をラミネートする。そして、分割露光ブロック６毎にコイルパターン７の仕様が異なる３００個の螺旋状コイルパターンを面付けしたフィルムマスクをワークと真空にて密着させて、紫外線平行光の露光を行い、レジストパターンの硬化を行う。

今回の例では、分割露光のブロックは１０分割し、前記露光工程を１０回繰り返した。

次に、ドライフィルムレジストを一括で現像し、レジストパターン８を形成した。

このときのレジスト形成寸法としては、レジスト巾１８μｍ、ピッチ６３μｍ、レジスト厚み４０μｍであり、レジスト巾のバラツキは１８μｍ±１μｍであった。

次に、そのシートを一括でめっきする。

レジスト８で被覆していない部分のスルーホール部を含む下地導体層２ａに、硫酸銅濃度９０ｇ／ｌ、硫酸濃度２２０ｇ／ｌの硫酸銅めっき液を用いて、正電流密度６Ａ／ｄｍ²で印加時間１０ｍｓの正電流と、負電流密度１２Ａ／ｄｍ²で印加時間０．５ｍｓの負電流を交互に印加して、３２μｍのめっき導体層９を３０ｍｉｎ程度で形成した。

このときのシート面内のめっき厚バラツキは３２μｍ±３μｍであった。

その後、有機アミン系のアルカリ溶液でレジストパターン８となるドライフィルムレジストを除去する。

その後、硫酸過酸化水素系溶液のエッチング液で、レジスト剥離した部分の下地導体層２ａ（１．８μｍ）をエッチングし、平面コイルを形成する。

しかしながら、図３に示すように、バラツキ巾は各製造工程における工程能力で決定されるが、下地導体層２ａをエッチングし、コイル導体を形成するエッチング工程では過酸化水素濃度が減少すると、エッチングレートは遅くなる。その結果、エッチング量が変動し、多面付けされたシート内のコイルの直流抵抗値を規格センター値に合わすことが困難となる。

そこで、あらかじめ、エッチング量を少なめにし、導体ライン３８μｍ、高さ３１μｍとし、直流抵抗値は規格巾７．４Ω＋５％に対して、７．０Ωのセンター値狙いとした。

そこで、ここで図２（ｆａ）に示すように、２５０×５００ｍｍのシートを分割露光エリア毎に定寸に切断した個片シート１０の重量を電子天秤にて測定する。

直流抵抗値を規格巾センター値にするには、パターン断面寸法、多面付けされたコイルの数、シート３の重量をもとに、重量で管理することが可能であり、個片シート重量実測値からの差異を求める。このときの重量差異は０．０８０ｇであった。

その後、個片シート重量実測値との差異を補正するために、追加エッチング工程を設けた。図４は直流抵抗値と個片シート１０の重量変化の相関を示している。０．０８０ｇで規格値センター７．４Ωを確保することができることを示している。その際に、重量値からの計算で追加エッチングする量は０．７μｍであり、エッチングレートが０．０４μｍ／ｓであることから、１７．５ｓｅｃのエッチング時間を設定した。

エッチング液については、下地銅の粗さ調整の用途に用いられる過酸化水素系のエッチング液を用いたエッチング槽に個片シート１０を、重量実測値から計算されたエッチング時間を設定し、エッチング溶液に浸漬させ、外形形状を損なうことなく、表面粗さを荒らすことで個片シート１０の所定重量を実現した。

最終形状として、ライン３６．５μｍ、高さ３０μｍとなり、直流抵抗値は規格巾±５％に対し、歩留り９０％を確保することができた。

なお、追加エッチングの方法として、大判シートを一括で調整してもよい。

所定重量を積算して得るために、追加めっき工程を設けて、同様に、直流抵抗値を調整しても、同等の効果を奏する。

本発明の平面コイルの製造方法は、大判シートにおける高速めっきなどにより生産性を向上させることと合わせて、シート、あるいは個片シートの重量を測定することで、直流抵抗値を調整することが可能となり、平面コイルの歩留りを向上、量産化することができ、平面コイルの製造方法などの用途として有用である。

本発明の実施の形態における平面コイルの製造方法を説明するための断面概略図 本発明の実施の形態における平面コイルの製造方法であるシート形態を示す平面概略図 本発明の実施の形態における直流抵抗値の規格値と規格巾とバラツキを示す概念図 本発明の実施の形態における直流抵抗値と個片シートの重量変化の相関図

符号の説明

１ 絶縁基板ポリイミドフィルム
２ 下地導体層
２ａ 表面粗化された下地導体層
３ 大判シート
４ スルーホール
５ ドライフィルム
６ 分割露光エリア
７ 平面コイルパターン
８ 露光現像されたレジストパターン
９ めっき導体層
１０ 個片シート

Claims (5)

1. 大判シートを用いて、エッチング法やめっき法によりパターニングされた平面コイルを一定範囲に切断した後、その個片シートの重量を測定した実測重量値と、その平面コイルに求められる直流抵抗値として、膜厚、ライン寸法、多面付けされたコイル個数から計算された重量値との差異からエッチング時間を割り出し、個片シートを追加エッチングする工程を有し、前記追加エッチング工程により、個片シート内の平面コイルの直流抵抗値を調整する平面コイルの製造方法。
2. 個片シートを追加めっきにより直流抵抗値を調整する追加めっき工程を有する請求項１記載の平面コイルの製造方法。
3. 大判シートは、分割露光エリア毎に個片シートとして金型切断して構成することを特徴とする請求項１または２記載の平面コイルの製造方法。
4. 平面コイルのめっきは、硫酸銅めっき液による電気めっき方法により、めっき生成速度が１μｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の平面コイルの製造方法。
5. 追加エッチング工程は、下地銅の粗さ調整の用途に用いられる過酸化水素系のエッチング液を用いたエッチング槽に個片シートを一定時間浸漬させ、外形形状を損なうことなく、エッチングすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の平面コイルの製造方法。

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