JP2018198277A

JP2018198277A - コイル内蔵基板

Info

Publication number: JP2018198277A
Application number: JP2017102818A
Authority: JP
Inventors: 普崇谷口; Hirotaka Taniguchi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-12-13

Abstract

【課題】従来より薄型化を図ることが可能なコイル内蔵基板の提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係るコイル内蔵基板１０は、層間絶縁層２１を介して積層される複数の導体層２２と、導体層２２に形成される渦状のコイルパターン２３と、複数の導体層２２におけるコイルパターン２３を接続してなるコイル部３０と、を有している。そして、コイル部３０には、コイル内蔵基板１０の表裏の一方側に配置される複数の導体層２２のコイルパターン２３を接続してなる第１コイル部３０Ａと、コイル内蔵基板１０の表裏の他方側に配置される導体層２２のコイルパターン２３を接続してなる第２コイル部３０Ｂと、が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルパターンを有する複数の導体層が絶縁層を介して積層されてなるコイル内蔵基板に関する。

特許文献１に開示されているモーターには、磁石を挟んで対向配置されている１対の銅の巻き線からなるコイルが備えられている。

特開２００５−３４７２８６号公報（図２、段落［００１８］）

特許文献１のモーターでは、コイルの薄型化が求められていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より薄型化を図ることが可能なコイル内蔵基板の提供を目的とする。

本発明に係るコイル内蔵基板は、層間絶縁層を介して積層される複数の導体層と、前記導体層に形成される渦状のコイルパターンと、複数の前記導体層における前記コイルパターンを接続してなるコイル部と、を有している。そして、前記コイル部には、前記コイル内蔵基板の表裏の一方側に配置される複数の前記導体層の前記コイルパターンを接続してなる第１コイル部と、前記コイル内蔵基板の表裏の他方側に配置される前記導体層の前記コイルパターンを接続してなる第２コイル部と、が設けられている。

本発明の一実施形態に係るコイル内蔵基板の平面図コイル内蔵基板の拡大側断面図（Ａ）図２のＡ−Ａの切断面における第１導体層の平断面図，（Ｂ）図２のＢ−Ｂの切断面における第２導体層の平断面図（Ａ）図２のＣ−Ｃの切断面における第３導体層の平断面図，（Ｂ）図２のＤ−Ｄの切断面における第４導体層の平断面図コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図

本実施形態のコイル内蔵基板１０には、図１に示されるように、例えば、コイル内蔵基板１０の中央にコイル内蔵基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１０Ａが形成されている。貫通孔５０の周りには、後述するコイル部３０を有するコイル形成領域Ｒ１が４つ配置されている。図２には、４つのコイル形成領域Ｒ１のうち、左上のコイル形成領域Ｒ１の断面構造が拡大して示されている。

図２に示されるように、コイル内蔵基板１０は、絶縁性基材１１の表裏の両側に、それぞれ導体層２２と層間絶縁層２１とが交互に積層され、さら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、絶縁性基材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、コイル内蔵基板１０の板厚方向の一端の表面をＦ面１０Ｆといい、他端の表面をＳ面１０Ｓということとする。

絶縁性基材１１は、コイル内蔵基板１０のＦ面１０Ｆ側の面であるＦ面１１Ｆと裏側の面であるＳ面１１Ｓとを有している。絶縁性基材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。絶縁性基材１１の厚さは、例えば、５０〜１５０［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。層間絶縁層２１の厚さは、例えば、１５〜３０［μｍ］程度であり、ソルダーレジスト層２６の厚さは、層間絶縁層２１より厚く、例えば、１８〜３５［μｍ］程度である。導体層２２は、例えば、銅で構成され、その厚さは、層間絶縁層２１より薄く、例えば、１０〜２５［μｍ］程度になっている。なお、複数の導体層２２を区別するときには、Ｆ面１０Ｆ側の最外の導体層２２からＳ面１０Ｓ側の最外の導体層２２に向かって、順番に、第１導体層２２Ａ、第２導体層２２Ｂ、第３導体層２２Ｃ，第４導体層２２Ｄということとする。

図３（Ａ）には、Ｆ面１０Ｆ側から見た第１導体層２２Ａの平面形状が示されている。第１導体層２２Ａには、渦の中心側から反時計回りに３重に巻かれている渦巻形をなしている第１コイルパターン２３Ａと、３つの接続用ランド部２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄが形成されている。第１コイルパターン２３Ａの内側端部は、第１内側ランド部２４Ａとなっている。また、第１コイルパターン２３Ａの外側端部は、第１内側ランド部２４Ａと略同形状の第１外側ランド部２５Ａになっている。

図３（Ｂ）には、Ｆ面１０Ｆ側から見た第２導体層２２Ｂの平面形状が示されている。第２導体層２２Ｂには、渦の中心側から時計回りに３重に巻かれている渦巻形をなしている第２コイルパターン２３Ｂと、２つの接続用ランド部２８Ｃ，２８Ｄが形成されている。第２コイルパターン２３Ｂの内側端部は、第２内側ランド部２４Ｂとなっている。また、第２コイルパターン２３Ｂの外側端部は、第２内側ランド部２４Ｂと略同形状の第２外側ランド部２５Ｂになっている。

図４（Ａ）には、Ｆ面１０Ｆ側から見た第３導体層２２Ｃの平面形状が示されている。第３導体層２２Ｃには、渦の中心側から反時計回りに４重に巻かれている渦巻形をなしている第３コイルパターン２３Ｃと、１つの接続用ランド部２８Ｄが形成されている。第３コイルパターン２３Ｃの内側端部は、第３内側ランド部２４Ｃとなっている。また、第３コイルパターン２３Ｃの外側端部は、第３内側ランド部２４Ｃと略同形状の第３外側ランド部２５Ｃになっている。

図４（Ｂ）には、Ｆ面１０Ｆ側から見た第４導体層２２Ｄの平面形状が示されている。第４導体層２２Ｄには、渦の中心側から時計回りに４重に巻かれている渦巻形をなしている第４コイルパターン２３Ｄが形成されている。第４コイルパターン２３Ｄの内側端部は、第４内側ランド部２４Ｄとなっている。また、第４コイルパターン２３Ｄの外側端部は、第４内側ランド部２４Ｄと略同形状の第４外側ランド部２５Ｄになっている。

ここで、図２に示されるように、本実施形態のコイル内蔵基板１０には、第１コイルパターン２３Ａと第２コイルパターン２３Ｂとからなる第１コイル部３０Ａと、第３コイルパターン２３Ｃと第４コイルパターン２３Ｄとからなる第２コイル部３０Ｂとを有するコイル部３０が備えられている。

具体的には、第１コイル部３０Ａは、第１コイルパターン２３Ａの第１内側ランド部２４Ａと、第２コイルパターン２３Ｂの第２内側ランド部２４Ｂとがビア導体１７によって直列接続されてなる。また、第１コイル部３０Ａを構成する第１コイルパターン２３Ａ及び第２コイルパターン２３Ｂの巻き数は３である（図３参照）。

第２コイル部３０Ｂは、第３コイルパターン２３Ｃの第３内側ランド部２４Ｃと、第４コイルパターン２３Ｄの第４内側ランド部２４Ｄとがビア導体１７によって直列接続されてなる。また、第２コイル部３０Ｂを構成する第３コイルパターン２３Ｃ及び第４コイルパターン２３Ｄの巻き数は４である（図４参照）。さらに、第２コイル部３０Ｂを構成する第３コイルパターン２３Ｃ及び第４コイルパターン２３Ｄの線幅は、第１コイル部３０Ａを構成する第１コイルパターン２３Ａ及び第２コイルパターン２３Ｂの線幅よりも細い。

このように、コイル部３０は、絶縁性基材１１を挟んで互いに独立した第１コイル部３０Ａと、第２コイル部３０Ｂとを備えている。また、コイル部３０を構成する第１コイル部３０Ａと第２コイル部３０Ｂとは、コイルパターン２３の巻き数が異なっている。さらに、コイル部３０を構成する第１コイル部３０Ａと第２コイル部３０Ｂとは、コイルパターン２３の線幅が異なっている。

なお、図２に示されるように、第１導体層２２Ａに形成されている接続用ランド部２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、ビア導体１７及び接続導体１５を介して、第１コイル部３０Ａの一端部である第２外側ランド部２５Ｂ、第２コイル部３０Ｂの両端部である第３外側ランド部２５Ｃ及び第４外側ランド部２５Ｄと、接続されている。具体的には、接続用ランド部２８Ｂは、ビア導体１７を介して第２コイルパターン２３Ｂの第２外側ランド部２５Ｂと接続されている。接続用ランド部２８Ｃは、ビア導体１７、第２導体層２２Ｂに形成されている接続用ランド部２８Ｃ及び接続導体１５を介して第２コイル部３０Ｂの一端である第３コイルパターン２３Ｃの第３外側ランド部２５Ｃと接続されている。接続用ランド部２８Ｄは、ビア導体１７、第２導体層２２Ｂに形成されている接続用ランド部２８Ｄ、接続導体１５、第３導体層２２Ｃに形成されている接続用ランド部２８Ｄ及びビア導体１７を介して第２コイル部３０Ｂの他端である第４コイルパターン２３Ｄの第４外側ランド部２５Ｄと接続されている。また、各コイルパターン２３の中心位置は、コイル内蔵基板１０の板厚方向で重なるように並んでいる。

図２に示されるように、コイル内蔵基板１０のＦ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２６には、第１導体層２２Ａのうち第１コイル部３０Ａの一端である第１外側ランド部２５Ａ、第１コイル部３０Ａの他端である第２外側ランド部２５Ｂと接続されている接続用ランド部２８Ｂ及び第２コイル部３０Ｂの両端と接続されている接続用ランド部２８Ｃ，２８Ｄを露出させる複数の開口２６Ａが形成されている。そして、第１外側ランド部２５Ａ及び接続用ランド部２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄのうち開口２６Ａから露出する部分が複数のパッド２９を構成する。

本実施形態のコイル内蔵基板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図５（Ａ）に示されるように、絶縁性基材１１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。

（２）図５（Ｂ）に示されるように、銅張積層板１１Ｚに接続導体１５（図２参照）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の両面から、例えばＣＯ２レーザーが照射されて接続導体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５（Ｃ）に示されるように、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５（Ｄ）に示されるように、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上に形成されている無電解めっき膜（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６（Ａ）に示されるように、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１１のＦ面１１Ｆ上に前述の第２導体層２２Ｂが形成され、Ｓ面１１Ｓ上に第３導体層２２Ｃが形成される。

（６）図６（Ｂ）に示されるように、第２導体層２２Ｂ上及び第３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６（Ｃ）に示されるように、各層間絶縁層２１，２１にＣＯ２レーザーが照射されて、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６（Ｄ）に示されるように、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７（Ａ）に示されるように、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、図７（Ｂ）に示されるように、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導体層２２Ａが形成される一方、Ｓ面１１Ｓ側に第４導体層２２Ｄが形成される。そして、第１導体層２２Ａと第２導体層２２Ｂがビア導体１７によって接続されると共に、第３導体層２２Ｃと第４導体層２２Ｄがビア導体１７によって接続される。

（１１）図７（Ｃ）に示されるように、第１導体層２２Ａ及び第４導体層２２Ｄ上にソルダーレジスト層２６，２６が積層される。

（１２）そして、レーザー加工によって、Ｆ面１１Ｆ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１導体層２２Ａの第１外側ランド部２５Ａ及び接続用ランド部２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの一部がソルダーレジスト層２６から露出し、パッド２９，２９が形成される。以上により、図２に示されるコイル内蔵基板１０が完成する。

本実施形態のコイル内蔵基板１０は、コイル部３０が第１コイル部３０Ａと第２コイル部３０Ｂとから構成されているので、例えば、第１コイル部３０Ａを駆動コイルとして使用し、第２コイル部３０Ｂを制動コイルとして使用することができる。

本実施形態のコイル内蔵基板１０は、従来の巻き線からなるコイルと比べて薄型化を図ることができる。さらに、コイル内蔵基板１０は、第１コイル部３０Ａと、第２コイル部３０Ｂとが一体構造となっているので、第１コイル部３０Ａにおけるコイルパターン２３の中心と、第２コイル部３０Ｂにおけるコイルパターン２３の中心とが重なる位置に配置することが容易となる。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、隣り合うコイルパターン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。

（２）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、ランドの形状が丸形であったが、角形であってもよい。

（３）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、コイルパターン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。

（４）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、第１コイル部３０Ａを構成する導体層２２の層数と第２コイル部３０Ｂを構成する導体層２２の層数とが同じであったが、異なっていてもよい。このとき、第１コイル部３０Ａのコイルパターンの巻き数と、第２コイル部３０Ｂのコイルパターンの巻き数が同じであってもよい。

（５）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、第１コイル部３０Ａを構成するコイルパターン２３の線幅と第２コイル部３０Ｂを構成するコイルパターン２３の線幅とが異なっていたが、第１コイル部３０Ａを構成するコイルパターン２３の線幅と第２コイル部３０Ｂを構成するコイルパターン２３の線幅とが同じであってもよい。

（６）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、コイル部３０を有するコイル形成領域Ｒ１が複数設けられる構成となっていたが、コイル部３０を有するコイル形成領域Ｒ１が１つのみ設けられる構成であってもよい。

（７）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、第１コイル部３０Ａのコイルパターンの巻き数と、第２コイル部３０Ｂのコイルパターンの巻き数が異なっていたが、第１コイル部３０Ａのコイルパターンの巻き数と、第２コイル部３０Ｂのコイルパターンの巻き数が同じであってもよい。

１０コイル内蔵基板
１０Ａ貫通孔
１１絶縁性基材
１５接続導体
１７ビア導体
２１層間絶縁層
２２導体層
２３コイルパターン
２３Ａ第１コイルパターン
２３Ｂ第２コイルパターン
２３Ｃ第３コイルパターン
２３Ｄ第４コイルパターン
２６ソルダーレジスト層
３０コイル部
３０Ａ第１コイル部
３０Ｂ第２コイル部

Claims

絶縁層を介して積層される複数の導体層と、
前記導体層に形成される渦状のコイルパターンと、
複数の前記導体層における前記コイルパターンを接続してなるコイル部と、を有するコイル内蔵基板であって、
前記コイル部には、前記コイル内蔵基板の表裏の一方側に配置される複数の前記導体層の前記コイルパターンを接続してなる第１コイル部と、前記コイル内蔵基板の表裏の他方側に配置される前記導体層の前記コイルパターンを接続してなる第２コイル部と、が設けられている。
請求項１に記載のコイル内蔵基板において、
前記第１コイル部における前記コイルパターンの巻数は、前記第２コイル部における前記コイルパターンの巻数と異なっている。
請求項１又は２に記載のコイル内蔵基板において、
前記第１コイル部に含まれる前記コイルパターンを有する前記導体層の層数は、前記第２コイル部に含まれる前記コイルパターンを有する前記導体層の層数と異なっている。
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のコイル内蔵基板において、
前記第１コイル部における前記コイルパターンの線幅が、前記第２コイル部における前記コイルパターンの線幅と異なっている。
請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のコイル内蔵基板において、
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ている前記導体層及び層間絶縁層とを備え、
前記コア基板と前記層間絶縁層とが含まれる複数の前記絶縁層を有し、
前記第１コイル部と前記第２コイル部とは、前記コア基板を挟んで配置される。
請求項１乃至５のうち何れか１の請求項に記載のコイル内蔵基板において、
前記コイル内蔵基板を厚み方向に貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔の周りに、前記コイル部を複数備えている。