JP2018018868A

JP2018018868A - コイル基板及びその製造方法

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Publication number: JP2018018868A
Application number: JP2016145926A
Authority: JP
Inventors: 普崇谷口; Hirotaka Taniguchi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01
Also published as: US10586650B2; US20180033549A1

Abstract

【課題】従来より簡素な構造のコイル基板及びそのコイル基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のコイル基板１０は、コア基板１１の両側に導電層２２と層間絶縁層２１とを積層してなる。そして、コア基板１１よりコイル基板１０の第１表面１０Ｆ側の第１〜第４の導電層２２Ａ〜２２Ｄの全てと、コア基板１１より第２表面１０Ｓ側の第５〜第８の導電層２２Ｅ〜２２Ｈのうちコア基板１１側の第５及び第６の導電層２２Ｅ，２２Ｆとにコイル部５０が備えられ、残りの第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈには、コイル部５０が備えられていない構造になっている。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁層を介して積層されている複数の導電層を有するコイル基板及びその製造方法に関する。

この種の従来のコイル基板として、板厚方向の中央部の複数の導電層にコイル部を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３４９５号公報（図２、段落［００２３］）

しかしながら、上記した従来のコイル基板では、コイル部に係る磁力の低下を抑えるために、コイル部からコイル基板の表面（ひょうめん）までの間に透磁率が高い絶縁層を使用する必要があり、煩雑な構造になり得る等の問題が考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より簡素な構造のコイル基板及びそのコイル基板の製造方法の提供を目的とする。

本発明に係るコイル基板は、絶縁層を介して積層されている３つ以上の導電層を有するコイル基板であって、そのコイル基板の板厚方向における一端側の最外の前記導電層を含みかつ、他端側の最外の前記導電層を含まない一部複数の前記導電層に渦巻形のコイル部が形成され、それらコイル部が前記板厚方向に並んでいる。

本発明の一実施形態に係るコイル基板の側断面図（Ａ）図１のＡ−Ａの切断面における第２の導電層の平断面図，（Ｂ）図１のＢ−Ｂの切断面における第３の導電層の平断面図（Ａ）図１のＣ−Ｃの切断面における第１の導電層の平断面図，（Ｂ）図１のＤ−Ｄの切断面における第７の導電層の平断面図コイル基板の製造工程を示す側断面図コイル基板の製造工程を示す側断面図コイル基板の製造工程を示す側断面図コイル基板の製造工程を示す側断面図コイル基板の製造工程を示す側断面図

以下、本発明に係る一本実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のコイル基板１０は、コア基板１１の表裏の両側に、それぞれ導電層２２と層間絶縁層２１とが交互に積層され、さらに表裏の両表面（ひょうめん）にソルダーレジスト層２６，２６が積層された構造をなしている。なお、コア基板１１の両側の導電層２２及び層間絶縁層２１の層数は、同じになっている。

以下、コイル基板１０の板厚方向の一端の表面（ひょうめん）を第１表面１０Ｆといい、他端の表面（ひょうめん）を第２表面１０Ｓということとする。また、コア基板１１の表裏の両面のうち第１表面１０Ｆ側をＦ面１１Ｆといい、その反対側をＳ面１１Ｓということとする。さらには、複数の導電層２２を区別するときには、第１表面１０Ｆ側の最外の導電層２２から第２表面１０Ｓ側の最外の導電層２２に向かって、順番に、第１の導電層２２Ａ、第２の導電層２２Ｂ、第３の導電層２２Ｃ，・・・，第８の導電層２２Ｈということとする。

コア基板１１は、補強繊維の織布（例えば、ガラスクロス）に樹脂を含浸させてなるプリプレグである。そのコア基板１１の厚さは、例えば、５０〜７０［μｍ］程度になっている。層間絶縁層２１及びソルダーレジスト層２６は、補強繊維を含んでいない樹脂層である。また、層間絶縁層２１の厚さは、例えば、１６〜２０［μｍ］程度であり、ソルダーレジスト層２６の厚さは、その層間絶縁層２１より厚く、例えば、１８〜２２［μｍ］程度である。さらには、導電層２２は、後に詳説するように主として銅めっきで構成され、その厚さは、層間絶縁層２１より薄く例えば１４〜１８［μｍ］程度になっている。

第１〜第６の導電層２２Ａ〜２２Ｆには、それぞれコイル部２３（図２（Ａ）、図２（Ｂ）又は図３（Ａ）参照）が備えられ、それらコイル部２３がコイル基板１０の板厚方向に並んでいる。また、残りの第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈには、コイル部２３が備えられておらず、第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈのうち上記コイル部２３と積層方向で重なるなる部分は、導電体が存在しない空白部２３Ｋ（図３（Ｂ）参照）になっている。また、コイル部２３，２３同士は、層間絶縁層２１又はコア基板１１を貫通するビア導体１７又は接続導体１５（何れも、本発明の「層間接続部」に相当する）によって直列接続され、その直列回路の両端末となる１対のパッド２９，２９がコイル基板１０の第２表面１０Ｓ側に備えられている。

具体的には、図２（Ａ）には、コイル基板１０の平面形状と共に、第１表面１０Ｆ側から見た第２の導電層２２Ｂの平面形状が示されている。また、第４及び第６の導電層２２Ｄ，２２Ｆは、第１表面１０Ｆ側から見た平面形状が第２の導電層２２Ｂと同じになっている。同図に示すようにコイル基板１０の平面形状は、横長の四角形をなしている。第２、第４及び第６の導電層２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｆは、コイル部２３と第１ランド部２８Ａからなる。そのコイル部２３は、外側端部から内側端部に向かって直線部と、右に直角に曲がる屈曲部とを交互に連ねてなる。即ち、コイル部２３は、全体が略四角形で、所謂、右巻きの渦巻形をなしている。

また、このコイル部２３の内側端部は、コイル部２３の中間の直線部分の幅より一辺が大きな四角形の内側ランド部２４になっている。そして、その内側ランド部２４が、コイル部２３全体の略四角形の図心に位置すると共に、コイル基板１０の図心より一方の短辺１０Ａ側に僅かにずらして配置されている。一方、コイル部２３の外側端部は、内側ランド部２４と略同形状の外側ランド部２５になっていて、コイル基板１０の他方の短辺１０Ｂ寄りでかつ、一方の長辺１０Ｃの近傍に配置されている。また、第１ランド部２８Ａは、例えば、内側ランド部２４及び外側ランド部２５と略同一形状の四角形になっていて、コイル基板１０の他方の短辺１０Ｂと他方の長辺１０Ｄとの角部近傍に配置されている。

図２（Ｂ）には、第１表面１０Ｆ側から見た第３の導電層２２Ｃの平面形状が示されている。また、第５の導電層２２Ｅは、第１表面１０Ｆ側から見た平面形状が第３の導電層２２Ｃと同じになっている。第３及び第５の導電層２２Ｃ，２２Ｅは、コイル部２３と第１ランド部２８Ａとからなり、コイル部２３が、所謂、左巻きの渦巻きになっていること以外は、第２の導電層２２Ｂと同様の構造になっている。

図３（Ａ）には、第１表面１０Ｆ側から見た第１の導電層２２Ａの平面形状が示されている。第１の導電層２２Ａは、コイル部２３と第１ランド部２８Ａと中継部２７とからなる。このコイル部２３は、外側端部に外側ランド部２５を有していない点、及び、中継部２７を有する点以外は、第３の導電層２２Ｃと同じになっている。そして、コイル部２３の外側端部と第１ランド部２８Ａとの間が中継部２７によって連絡されている。

図３（Ｂ）には、第１表面１０Ｆ側から見た第７の導電層２２Ｇの平面形状が示されている。また、第８の導電層２２Ｈは、第１表面１０Ｆ側から見た平面形状が第７の導電層２２Ｇと同じになっている。第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈは、第１ランド部２８Ａ及び第２ランド部２８Ｂのみからなる。第１ランド部２８Ａは、第２〜第６の導電層２２の第１ランド部２８Ａと同じ形状、同じ配置になっている。一方、第２ランド部２８Ｂは、第２〜第６の導電層２２Ｂ〜２２Ｆの外側ランド部２５と同じ形状、同じ配置になっている。

第１〜第６の導電層２２Ａ〜２２Ｆの内側ランド部２４は、コイル基板１０の板厚方向から見て重なるように配置されている。第２〜第６の導電層２２Ｂ〜２２Ｆの外側ランド部２５と、第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈの第２ランド部２８Ｂも、コイル基板１０の板厚方向から見て重なるように配置されている。さらに、第１〜第８の導電層２２Ｂ〜２２Ｈの第１ランド部２８Ａもコイル基板１０の板厚方向から見て重なるように配置されている。

そして、第１と第２の導電層２２Ａ，２２Ｂの間と、第３と第４の導電層２２Ｃ，２２Ｄの間と、第５と第６の導電層２２Ｅ，２２Ｆの間で、それぞれ内側ランド部２４，２４同士が層間絶縁層２１を貫通するビア導体１７によってビア導体１７によって接続されている。また、第２と第３の導電層２２Ｂ，２２Ｃの間と、第４と第５の導電層２２Ｄ，２２Ｅの間で、それぞれ外側ランド部２５，２５同士が層間絶縁層２１又はコア基板１１を貫通するビア導体１７又は接続導体１５によって接続されている。即ち、複数のコイル部２３が、第１表面１０Ｆ側から、内側端部同士、外側端部同士、内側端部同士、外側端部同士、内側端部同士の順番で接続されて、複数のコイル部２３の直列回路が構成されている。これにより、複数のコイル部２３の直列回路に電流が流れたときには、各コイル部２３に発生する磁束が同じ方向を向く。

また、第１〜第８の導電層２２Ａ〜２２Ｈの第１ランド部２８Ａは、ビア導体１７又は接続導体１５によって接続されて、本発明に係る「延長接続部」を構成している。さらに、第６の導電層２２Ｆの外側ランド部２５と、第７及び第８の導電層２２Ｇ，２２Ｈの第２ランド部２８Ｂとがビア導体１７よって接続されて、本発明に係る「延長接続部」を構成している。そして、第８の導電層２２Ｈの第１ランド部２８Ａ及び第２ランド部２８Ｂが、コイル基板１０の第２表面１０Ｓ側のソルダーレジスト層２６に備えたソルダーレジスト層２６Ａ，２６Ａの奥側で露出してパッド２９，２９になっている。

本実施形態のコイル基板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図４（Ａ）に示すように、絶縁性基材１１Ｋの表裏の両面に、銅箔１１Ｃが積層されている銅張積層板１１Ｚが用意される。絶縁性基材１１Ｋは、絶縁性基材で構成されエポキシ樹脂又はＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂を、補強繊維からなる織布（例えば、ガラスクロス）に含浸させてなるプリプレグである。

（２）図４（Ｂ）に示すように、銅張積層板１１Ｚに接続導体１５（図１参照）を形成するための貫通孔１１Ｈが形成される。具体的には、銅張積層板１１ＺのＦ面１１Ｆ側から例えばＣＯ２レーザが照射されてテーパー孔１１Ａが穿孔される。次いで、銅張積層板１１Ｚのうち前述したＦ面１１Ｆ側のテーパー孔１１Ａの真裏となる位置にＣＯ２レーザが照射されてテーパー孔１１Ｂが穿孔され、テーパー孔１１Ａ，１１Ｂから接続導体１５用の貫通孔１１Ｈが形成される。

（３）無電解めっき処理が行われ、銅箔１１Ｃ上と貫通孔１１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図４（Ｃ）に示すように、銅箔１１Ｃ上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３３が形成される。

（４）図４（Ｄ）に示すように、電解めっき処理が行われ、電解めっきが貫通孔１１Ｈ内に充填されて接続導体１５が形成されると共に、銅張積層板１１ＺのＦ面１１ＦとＳ面１１Ｓの無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３３から露出している部分の上に電解めっき膜３４，３４が形成される。

（５）めっきレジスト３３が剥離されると共に、めっきレジスト３３の下方の無電解めっき膜（図示せず）及び銅箔１１Ｃが除去され、図５（Ａ）に示すように、残された電解めっき膜３４、無電解めっき膜及び銅箔１１Ｃにより、絶縁性基材１１ＫのＦ面１１Ｆ上に前述の第４の導電層２２Ｄを備える一方、Ｓ面１１Ｓ上に第５の導電層２２Ｅを備えるコア基板１１が得られる。また、第４と第５の導電層２２Ｄ，２２Ｅは接続導体１５によって接続される。

（６）図５（Ｂ）に示すように、第４の導電層２２Ｄ上及第５の導電層２２上にそれぞれ層間絶縁層２１，２１が積層される。

（７）図５（Ｃ）に示すように、各層間絶縁層２１，２１にＣＯ２レーザが照射されて、層間絶縁層２１を貫通するテーパー状のビアホール２１Ｈが形成される。

（８）無電解めっき処理が行われ、各層間絶縁層２１，２１上とビアホール２１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図５（Ｄ）に示すように、各層間絶縁層２１，２１上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト４０が形成される。

（９）電解めっき処理が行われ、図６（Ａ）に示すように、電解めっきがビアホール２１Ｈ内に充填されてビア導体１７が形成されると共に、各層間絶縁層２１，２１の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト４０から露出している部分に電解めっき膜３９，３９が形成される。

（１０）次いで、めっきレジスト４０が剥離されると共に、めっきレジスト４０の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、残された電解めっき膜３９及び無電解めっき膜によりＦ面１１Ｆ側に第３の導電層２２Ｃが形成される一方、Ｓ面１１Ｓ側に第６の導電層２２Ｆが形成される。そして、第３と第４の導電層２２Ｃ，２２Ｄがビア導体１７によって接続されると共に、第５と第６の導電層２２Ｅ，２２Ｆがビア導体１７によって接続される。

（１１）以下、同様にして、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）、図８（Ａ）の順番に示すように、コア基板１１のＦ面１１Ｆ側において、層間絶縁層２１，第２の導電層２２Ｂ、層間絶縁層２１、第１の導電層２２Ａが順次積層されると共に、コア基板１１のＳ面１１Ｓ側において、層間絶縁層２１，第７の導電層２２Ｂ、層間絶縁層２１、第８の導電層２２Ａが順次積層され、隣り合った導電層２２，２２同士がビア１７によってそれぞれ接続される。

（１２）次いで、図８（Ｂ）に示すように、第１及び第８の導電層２２Ａ，２２Ｈ上にソルダーレジスト層２６，２６が積層される。

（１７）そして、Ｓ面１１Ｓ側のソルダーレジスト層２６の所定箇所にテーパー状の開口２６Ａが形成されて第８の導電層２２Ｈの第１ランド部２８Ａ及び第２ランド部２８Ｂの一部がソルダーレジスト層２６から露出し、１対のパッド２９，２９が形成される。以上により、図１に示されるコイル基板１０が完成する。

本実施形態のコイル基板１０の構成及び製造方法に関する説明は以上である。次に、このコイル基板１０の作用効果について説明する。本実施形態のコイル基板１０は、例えば、コイル素子として使用される。具体的には、例えば、コイル基板１０の１対のパッド２９，２９が、図示しない回路基板の１対のパッドに対向配置されて、何れかのパッドに備えた半田ボールにて接続される。このようにして、コイル基板１０が、回路基板上の回路を構成するコイル素子として使用することができる。

また、コイル基板１０は、センサーを構成する一部品として使用することもできる。その一例としては、例えば、コイル基板１０の１対のパッド２９，２９に抵抗が接続され、コイル基板１０全体が家電製品等における可動部に固定される。その可動部を支持する支持部品には、図示しない電磁コイルを備えるセンサー本体が固定される。また、電磁コイルの一端がコイル基板１０の第１表面１０Ｆに対向した状態に配置される。そして、可動部の位置に応じて変化する電磁コイルとコイル部２３との相互インダクタンスの変化に基づいて可動部の位置や振動を検出する。即ち、コイル基板１０をセンサーを構成する一部品として使用することができる。

ここで、本実施形態のコイル基板１０では、コイル部２３を含む導電層２２が、コイル部２３を有しない導電層２２を間に挟まずに、コイル基板１０の第１表面１０Ｆ側に寄せて配置されている。これにより、従来のコイル基板で必要とされた透磁率が高い絶縁層を設ける必要がなくなる。つまり、本実施形態のコイル基板１０では、従来より簡素な構造にすることができる。また、コイル基板１０に板厚方向の中央にコア基板１１を備えているので、従来のものより強度が高く、また、第１表面１０Ｆ側と第２表面１０Ｓ側とのバランスがよく、反りが防がれる。また、その補強効果を有するコア基板１１自体にも導電層２２，２２が積層されているので、コア基板１１の有効利用が図られる。さらには、コイル基板１０のうちコイル部２３を有しない導電層２２のうち板厚方向でコイル部２３と重なる部分は、導電体が存在しない空白部２３Ｋになっているので、コイル部２３を有しない導電層２２によるコイル部２３の磁束強度の低下が抑えられる。
［他の実施形態］

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態のコイル基板１０は、平面形状における１箇所にのみコイル部２３を備えていたが、平面形状における複数箇所にコイル部２３を備えていてもよい。

（２）上記実施形態のコイル基板１０は、コイル部２３を有する導電層２２が、コイル部２３を有しない導電層２２を間に挟まずに第１表面１０Ｆ側に寄せて配置されていたが、コイル部２３を有する導電層２２が、コイル部２３を有しない導電層２２を間に挟んだ構造としてもよい。

（３）コイル部２３を有しない導電層２２の空白部２３Ｋに、外側ランド部２５と接続しないダミーの回路を形成してもよい。

（４）上記実施形態のコイル基板１０は、隣り合うコイル部２３の渦巻形の巻回方向が互いに異なっていたが、同じであってもよい。

（５）上記実施形態のコイル基板１０は、ランドの形状が四角形であったが、丸形であってもよい。

（６）上記実施形態のコイル基板１０は、コイル部２３が角形の渦巻き形状であったが、丸形の渦巻き形状であってもよい。

１０コイル基板
１１コア基板
１５接続導体
１７ビア導体
２１層間絶縁層
２２導電層
２３コイル部
２３Ｋ空白部
２４内側ランド部
２５外側ランド部
２８Ａ第１ランド部
２８Ｂ第２ランド部

特開２０１２−１３８４９５号公報（図２、段落［００２３］）

Claims

絶縁層を介して積層されている３つ以上の導電層を有するコイル基板であって、
そのコイル基板の板厚方向における一端側の最外の前記導電層を含みかつ、他端側の最外の前記導電層を含まない一部複数の前記導電層に渦巻形のコイル部が形成され、それらコイル部が前記板厚方向に並んでいる。
請求項１に記載のコイル基板において、
前記コイル部を有する複数の前記導電層は、前記コイル部を有しない前記導電層を間に挟まずに並んでいる。
請求項１又は２に記載のコイル基板であって、
前記絶縁層としてのコア基板と、
前記コア基板の表裏の両側に交互に積層される前記導電層及び前記絶縁層としてのビルドアップ導電層及び層間絶縁層とを備える。
請求項３に記載のコイル基板であって、
前記コイル部を有する複数の前記導電層が、前記コア基板の表裏の一方側の全ての前記導電層と、他方側の一部の前記導電層とに備えられている。
請求項３又は４に記載のコイル基板であって、
前記コア基板の表裏で前記層間絶縁層の数が同じである。
請求項３乃至５の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記コア基板は補強繊維を含み、
前記層間絶縁層は補強繊維を含んでいない。
請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記コイル部を有しない前記導電層のうち前記板厚方向で前記コイル部と重なる部分は、導電体が存在しない空白部になっている。
請求項１乃至７の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記絶縁層を貫通して前記コイル部同士を接続する層間接続部を有する。
請求項１乃至８の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記コイル部の渦巻の内側端部同士を接続する第１層間接続部と、前記コイル部の渦巻の外側端部同士を接続する第２層間接続部とが前記板厚方向で交互に配置されて複数の前記コイル部が直列接続されている。
請求項９に記載のコイル基板であって、
隣り合う前記コイル部の渦巻形の巻回方向が互いに異なる。
請求項９又は１０に記載のコイル基板であって、
直列接続されている前記複数のコイル部の両端部からそれぞれ前記板厚方向の他端の前記導電層まで前記絶縁層を貫通する１対の延長接続部を備える。
請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記コイル部を有しない前記導電層は、隣りの前記導電層又は電気素子に接続されるランド部のみで構成されている。
請求項１乃至１２の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記コイル部を有する前記導電層は、前記コイル部及び、隣りの前記導電層又は電気素子に接続されるランド部と、必要に応じて前記コイル部と前記ランド部とを接続する中継部のみで構成されている。
３つ以上の導電層が絶縁層を介して積層されてなるコイル基板の製造方法であって、
そのコイル基板の板厚方向における一端側の最外の前記導電層を含みかつ、他端側の最外の前記導電層を含まない一部複数の前記導電層に渦巻形のコイル部を形成して、それらコイル部を前記板厚方向に並べる。
請求項１４に記載のコイル基板の製造方法において、
前記コイル部を有する複数の前記導電層を、前記コイル部を有しない前記導電層を間に挟まずに並べる。
請求項１４又は１５に記載のコイル基板の製造方法であって、
前記絶縁層としてのコア基板の表裏の両面に前記コイル部を有する前記導電層と前記絶縁層とを交互にビルドアップしてから、表裏の一方には前記コイル部を有する前記導電層と前記絶縁層とを交互にビルドアップし、表裏の他方には前記コイル部を有しない前記導電層と前記絶縁層とを交互にビルドアップする。