JP2018160491A

JP2018160491A - コイル基板

Info

Publication number: JP2018160491A
Application number: JP2017055408A
Authority: JP
Inventors: 普崇谷口; Hirotaka Taniguchi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-10-11

Abstract

【課題】従来より簡素な構造のコイル基板の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のコイル基板１０は、Ｆ面側ソルダレジスト層２６及びＢ面側ソルダレジスト層２７との間に、層間絶縁層２１を介して積層される複数の導体層２２を有し、それら複数の導体層２２に、コイル部２３がプリントされる複数のコイル部有り導体層２２が含まれ、Ｆ面側ソルダレジスト層２６の最外面である第１面１０Ｆから、その第１面１０Ｆに最も近いコイル部２３を有する導体層２２までの距離より、Ｂ面側ソルダレジスト層２７の最外面である第２面１０Ｂから、その第２面１０Ｂに最も近いコイル部２３を有する導体層２２までの距離の方が長い
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部を有する複数の導体層が層間絶縁層を介して積層されてなるコイル基板に関する。

特許文献１には、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示されている。

特開２０１２−１３８４９６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の提供を目的とする。

本発明に係るコイル基板は、第１外部絶縁層及び第２外部絶縁層との間に、内部絶縁層を介して積層される複数の導体層を有し、それら複数の導体層に、渦巻き状のパターンからなるコイル部が形成されている複数のコイル部有り導体層が含まれ、前記第１外部絶縁層の最外面である第１面から、その第１面に最も近い導体層である第１導体層までの距離より、前記第２外部絶縁層の最外面である第２面から、その第２面に最も近い導体層である第２導体層までの距離の方が長く、前記第１面から、その第１面に最も近い前記コイル部有り導体層までの距離より、前記第２面から、その第２面に最も近い前記コイル部有り導体層までの距離の方が長い。

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１及び第３の導体層の平断面図，（Ｂ）図１のＢ−Ｂの切断面における第２の導体層の平断面図図１のＣ−Ｃの切断面における第４の導体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第２実施形態に係るコイル基板の側断面図変形例に係るコイル基板の側断面図変形例に係るコイル基板の側断面図

［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１〜図６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、それぞれ導体層２２と層間絶縁層２１（本発明の「内部絶縁層」に相当する。）とが交互に積層され、さらに表裏の両表面にソルダーレジスト層２６，２７が積層された構造をなしている。なお、コア基板１１の両側の導体層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を第１面１０Ｆといい、他端の表面を第２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面１０Ｆ側の面をＦ面１１Ｆといい、その反対側の面をＢ面１１Ｂということとする。さらには、複数の導体層２２を区別するときには、第１面１０Ｆ側の最外の導体層２２から第２面１０Ｂ側の最外の導体層２２に向かって、順番に、第１の導体層２２Ａ（本発明の「第１導体層」に相当する。）、第２の導体層２２Ｂ、第３の導体層２２Ｃ，第４の導体層２２Ｄ（本発明の「第２導体層」に相当する。）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。層間絶縁層２１及びソルダーレジスト層２６，２７は、補強繊維を含んでいない樹脂層である。なお、ソルダーレジスト層２６，２７を区別するときには、ソルダーレジスト層２６，２７のうちＦ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２６を、Ｆ面側ソルダーレジスト層２６（本発明の「第１外部絶縁層」）に相当する。」といい、Ｂ面１０Ｂ側のソルダーレジスト層２７をＢ面側ソルダーレジスト層２７（本発明の「第２外部絶縁層」に相当する。）ということとする。また、層間絶縁層２１は、補強繊維の織布に樹脂を含浸させてなるプリプレグであってもよい。

第１〜第４の導体層２２Ａ〜２２Ｄには、それぞれコイル部２３（図２又は図３参照）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、コイル部２３，２３同士は、層間絶縁層２１を貫通するビア導体１７又はコア基板１１を貫通する接続導体１５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１面１０Ｆに備えられている。以下、第１〜第４の導体層２２Ａ〜２２Ｄに形成されているコイル部２３を区別するときには、適宜、第１コイル部２３Ａ、第２コイル部２３Ｂ、第３コイル部２３Ｃ、第４コイル部２３Ｄということとする。なお、ビア導体１７及び接続導体１５が、本発明の「層間接続部」に相当する。

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面１０Ｆ側から見た第１の導体層２２Ａ及び第３の導体層２２Ｃの平面形状が示されている。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１の導体層２２Ａ及び第３の導体層２２Ｃは、第１コイル部２３Ａと接続用ランド部２８からなる。第１コイル部２３Ａは、全体が略四角形で、中央から右方向に２重に巻かれている渦巻形をなしている。

また、第１コイル部２３Ａの内側端部は、第１コイル部２３Ａ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、第１コイル部２３Ａ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、第１コイル部２３Ａ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、接続用ランド部２８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面１０Ｆ側から見た第２の導体層２２Ｂの平面形状が示されている。第２の導体層２２Ｂは、第２コイル部２３Ｂと接続用ランド部２８とからなり、第２コイル部２３Ｂが、所謂、左巻きの渦巻きになっていること以外は、第１の導体層２２Ａと同様の構造になっている。

図３には、第１面１０Ｆ側から見た第４の導体層２２Ｄの平面形状が示されている。第４の導体層２２Ｄは、第４コイル部２３Ｄと接続用ランド部２８と中継部２７とからなる。第４コイル部２３Ｄ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２の導体層２２Ｂと同じになっている。そして、第４コイル部２３Ｄの外側端部と接続用ランド部２８との間が中継部２７によって連絡されている。

なお、第１〜第４の導体層２２Ａ〜２２Ｄの内側ランド部２４、接続用ランド部２８及び第１〜第３の導体層２２Ａ〜２２Ｃの外側ランド部２５は、コイル基板１０の板厚方向から見てそれぞれ重なるように配置されている。

そして、第１と第２の導体層２２Ａ，２２Ｂの間と、第３と第４の導体層２２Ｃ，２２Ｄの間とで、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によって接続されている。また、第２と第３の導体層２２Ｂ，２２Ｃの間は、それぞれ外側ランド部２５，２５同士がコア基板１１を貫通する接続導体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面１０Ｆ側から、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。

さらに、第１〜第４の導体層２２に形成されている接続用ランド部２８がビア導体１７及び接続導体１５によって接続されている。そして、第１の導体層２２Ａの接続用ランド部２８及び外側ランド部２５が、コイル基板１０の第１面１０Ｆ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。

また、図１に示されるように、本実施形態のコイル基板１０は、Ｂ面側ソルダーレジスト層２７の厚みが、Ｆ面側ソルダーレジスト層２６の厚みよりも大きい。Ｂ面１０Ｂ側ソルダーレジスト層２７は、第１絶縁部２７Ａと、第１絶縁部２７Ａ上に積層されている第２絶縁部２７Ｂとの２層構造になっている。

なお、Ｆ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２６の厚みと、第１絶縁部２７Ａの厚みとは略同一であり、略１０〜３０［μｍ］である。第２絶縁部２７Ｂの厚みは２０〜４０［μｍ］である。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の厚さは、例えば、１６〜２５［μｍ］程度である。さらには、導体層２２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。

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、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２の導体層２２Ｂを備える一方、Ｓ面１１Ｓ上に第３の導体層２２Ｃを備えるコア基板１１が得られる。また、第２と第３の導体層２２Ｂ，２２Ｃ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２の導体層２２Ｂ上及第３の導体層２２Ｃ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１の導体層２２Ａが形成される一方、Ｓ面１１Ｓ側に第４の導体層２２Ｄが形成される。そして、第１と第２の導体層２２Ａ，２２Ｂがビア導体１７によって接続されると共に、第３と第４の導体層２２Ｃ，２２Ｄがビア導体１７によって接続される。

（１１）次いで、図６（Ｂ）に示すように、第１導電層２２Ａ上にＦ面側ソルダーレジスト層２６が積層され、第４導体層２２Ｄ上に第１絶縁部２７Ａが積層される。そして、Ｆ面側ソルダーレジスト層２６及び第１絶縁部２７Ａが露光されて仮硬化される。なお、このとき、Ｆ面側ソルダーレジスト層２６のうちパッド２９，２９が形成される部分にマスクをし、露光されないようにする。

（１２）次いで、図６（Ｃ）に示すように、Ｂ面１０Ｂ側の第１絶縁部２７Ａ上に第２絶縁部２７Ｂが積層されて、再び露光される。そして、Ｆ面側ソルダーレジスト層２６のうち露光されていない部分を除去した後に、加熱され本硬化される。以上により、第１絶縁部２７Ａ及び第２絶縁部２７ＢとからなるＳ面側ソルダーレジスト層２７が形成される。また、Ｆ面側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１の導電層２２Ａの外側ランド部２５及び接続用ランド２８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、Ｂ面１０Ｂ側のソルダーレジスト層２７の厚みがＦ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２７の厚みよりも大きくなっている。即ち、コイル部２３を含む導電層２２が、コイル基板１０のＦ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、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。

［第２実施形態］
図７に示すように、第２実施形態のコイル基板１０Ｖは、Ｂ面側ソルダーレジスト層２７Ｖの形状が第１実施形態のコイル基板１０と異なる。具体的には、第２絶縁部２７ＶＢが角環状に形成され、第１絶縁部２７ＶＡの一部を覆う構成となっている。また、第１絶縁部２７ＶＡには開口２７ＶＨが形成され、開口２７ＶＨから露出する第４導体層２２Ｄに形成されている外側ランド部２５及び接用ランド２８からパッド２９，２９が形成される。このように、Ｂ面側ソルダーレジスト層２７Ｖが一部を覆う構成であっても、Ｂ面１０Ｂ側に配置される電子部品とコイル部２３との間に隙間を設けることで、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
［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、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。

（３）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。

（４）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。

（５）上記実施形態のコイル基板１０は、各導体層２２のコイル部２３の巻き数が同じであったが、各導体層２２のコイル部２３の巻き数が異なっていてもよい。このとき、Ｆ面１０Ｆ側の導体層２２のコイル部２３の巻き数よりも、Ｂ面１０Ｂ側の導体層２２のコイル部２３の巻き数が小さいほうが好ましい。

（６）上記実施形態は、全ての導体層２２にコイル部２３が形成されているが、図８に示されるように、一部の導体層２３にのみコイル部２３を有する構成であってもよい。このとき、Ｂ面１０Ｂ側にコイル部２３を有さない複数の導体層２２が設けられている。なお、Ｂ面１０Ｂ側にコイル部２３を有する導体層２２が偏在する場合においては、Ｂ面側ソルダーレジスト層２７の厚みを、最もＦ面１０Ｆ側の近くに配されているコイル部２３を有する導体層２２の上面からＦ面１０Ｆまでの距離よりも大きくしてもよい。

（７）上記実施形態は、第１絶縁部２７Ａが１層で構成されているが、複数のソルダーレジスト層から構成されてもよい。また、第２絶縁部２７Ｂが１層で構成されているが、複数のソルダーレジスト層から構成されてもよい。

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（内部絶縁層）
２２導体層
２３コイル部
２３Ｋ空白部
２４内側ランド部
２５外側ランド部
２６Ｆ面側ソルダーレジスト層（外部絶縁層）
２７Ｂ面側ソルダーレジスト層（外部絶縁層）
２８接続用ランド部

Claims

第１外部絶縁層及び第２外部絶縁層との間に、内部絶縁層を介して積層される複数の導体層を有し、それら複数の導体層に、渦巻き状のパターンからなるコイル部が形成されている複数のコイル部有り導体層が含まれるコイル基板であって、
前記第１外部絶縁層の最外面である第１面から、その第１面に最も近い導体層である第１導体層までの距離より、前記第２外部絶縁層の最外面である第２面から、その第２面に最も近い導体層である第２導体層までの距離の方が長く、
前記第１面から、その第１面に最も近い前記コイル部有り導体層までの距離より、前記第２面から、その第２面に最も近い前記コイル部有り導体層までの距離の方が長い。
請求項１に記載のコイル基板であって、
前記第２外部絶縁層は、
前記第２導体層の外側に積層される第１絶縁部と、
前記第１絶縁部の外側に積層される第２絶縁部とを含んでなる。
請求項１に記載のコイル基板であって、
前記第２外部絶縁層は、
前記第２導体層の外側に積層される第１絶縁部と、
前記第１絶縁部より外側に配置され、前記第１絶縁部の一部を覆う第２絶縁部とを含んでなる。
請求項３に記載のコイル基板であって、
前記第２外部絶縁層のうち前記第２絶縁部以外を貫通して前記最外の導体層の一部を露出させるパッドを備える。
請求項２乃至４の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記第１絶縁部の厚さは、前記第１外部絶縁層の厚さと略同一である。
請求項１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、
前記複数の導体層は、前記コイル部有り導体層のみで構成されている。
請求項１に記載のコイル基板であって、
前記導体層を少なくとも３つ以上有し、それら複数の導体層のうち少なくとも前記第１導体層を含みかつ前記第２導体層を含まない複数の導体層が前記コイル部有り導体層である。
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、
前記第１外部絶縁層及び前記第２外部絶縁層は、ソルダーレジストである。
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、
前記内部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９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１０に記載のコイル基板であって、
隣り合う前記導体層同士における前記コイル部の巻回方向が互いに異なる。