JP2020013825A

JP2020013825A - コイル基板

Info

Publication number: JP2020013825A
Application number: JP2018133459A
Authority: JP
Inventors: 普崇谷口; Hirotaka Taniguchi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-23

Abstract

【課題】更なる強度の向上が図られたコイル基板の提供。【解決手段】本発明に係るコイル基板１０は、磁石９０に近づけられる第１面１０Ｆと、第１面１０Ｆと反対側の第２面１０Ｓとを有し、渦巻形のコイルパターン３０，３１を有する複数の導体層２１，２３が層間絶縁層２２，２４を介して積層されてなる。そして、第１面１０Ｆ側の最外の導体層２１に含まれるコイルパターン３０の間が層間絶縁層２２を構成する樹脂で埋められている。【選択図】図１

Description

本開示は、コイル基板に関する。

特許文献１には、コイルパターンを有する導体層が備えられているコイル基板が示されている。

特開２００４−１７２５１２号公報（図１）

上記したコイル基板においては、更なる強度の向上が求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、第１面と、第１面と反対側の第２面とを有し、渦巻形のコイルパターン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である。そして、第１面側の最外の導体層に含まれるコイルパターンの間が層間絶縁層を構成する樹脂で埋められている。

コイル基板の側断面図図１のＡ−Ａの切断面における第１導体層の平断面図（Ａ）図１のＢ−Ｂの切断面における第２導体層の平断面図，（Ｂ）図１のＣ−Ｃの切断面における第３導体層の平断面図コイル基板の拡大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使用例を示す側断面図

以下、本実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。本実施形態のコイル基板１０は、図１に示されるように、複数の導体層２１，２３及び複数の層間絶縁層２２，２４が交互に積層されてなる。そして、その表裏の両面にソルダ―レジスト層２６，２６が積層されている。なお以下では、コイル基板１０のうち表側の面を第１面１０Ｆといい、裏側の面を第２面１０Ｓという。

また、複数の導体層２１，２３を区別するときには、第１面１０Ｆ側の最外の導体層２１から第２面１０Ｓ側の最外の導体層２３に向かって、順番に、第１導体層２１、第２導体層２３Ａ、第３導体層２３Ｂ，第４導体層２３Ｃ，第５導体層２３Ｄということとする。また、複数の層間絶縁層２２，２４を区別するときには、第１導体層２１と隣り合う層間絶縁層２２を第１層間絶縁層２２、その他の層間絶縁層２４を第２層間絶縁層２４という。

第１層間絶縁層２２と第２層間絶縁層２４とは、異なる材質で構成されている。第１層間絶縁層２２は、補強材を含まない絶縁樹脂で構成されている。例えば、第１層間絶縁層２２はエポキシ系樹脂にシリカフィラーを含有させてなるビルドアップ用樹脂フィルムである。第２層間絶縁層２４は、補強材を有する絶縁樹脂層で構成されている。例えば、第２層間絶縁層２４は、ガラスクロスに樹脂が含浸されてなるプリプレグで構成される。

各導体層２１，２３には、それぞれコイルパターン３０，３１が備えられている。それらコイルパターン３０，３１はコイル基板１０の板厚方向に並んでいる。図２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導体層２１の平面形状が示されている。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導体層２１は、コイルパターン３０を有している。そのコイルパターン３０は、外側端部から内側端部に向かって直線部と、直角に曲がる屈曲部とを交互に連ねてなる。コイルパターン３０は、全体が略四角形で、外側端部から内側端部に向かうに従って、反時計回りの渦巻形をなしている。コイルの巻き数は５である。

図３（Ａ）には、第１面１０Ｆ側から見た第２導体層２３Ａの平面形状が示されている。また、第４導体層２３Ｃは、第１面１０Ｆ側から見た平面形状が第２導体層２３Ａと同じになっている。第２導体層２３Ａ及び第４導体層２３Ｃは、コイルパターン３１Ａと、第１導体層２１のコイルパターン３０の外側端部と接続されるランド部３３を有している。コイルパターン３１Ａは、外側端部から内側端部に向かうに従って、時計回りの渦巻きになっている。コイルの巻き数は３である。

図３（Ｂ）には、第１面１０Ｆ側から見た第３導体層２３Ｂの平面形状が示されている。また、第５導体層２３Ｄは、第１面１０Ｆ側から見た平面形状が第３導体層２３Ｂと同じになっている。第３導体層２３Ｂ及び第５導体層２３Ｄは、コイルパターン３１Ｂとランド部３３とを有している。コイルパターン３１Ｂは、外側端部から内側端部に向かうに従って、反時計回りの渦巻きになっている。コイルの巻き数は３である。

図１に示されるように、コイルパターン３０，３１同士は、層間絶縁層２２，２４を貫通するビア導体１７によって直列接続されている。ビア導体１７は、第２面１０Ｓ側から第１面１０Ｆ側に向かうに従って縮径している。隣り合う導体層２１，２３のコイルパターン３０，３１は、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、外側端部同士の順番で接続されて、複数のコイルパターン３０，３１の直列回路が構成されている。これにより、複数のコイルパターン３０，３１の直列回路に電流が流れたときには、各コイルパターン３０，３１に発生する磁束が同じ方向を向く。また、その直列回路の両端末となるパッド２９がコイル基板１０の第２面１０Ｓ側に備えられている。

Ｓ面１０Ｓ側のソルダーレジスト層２６には、第５導体層２３Ｄの一部を露出させる複数の開口２６Ｈが形成されている。第５導体層２３Ｄのランド部３３（図１には図示せず）及びコイルパターン３１Ｂの外側端部の一部が開口２６Ｈから露出してパッド２９を構成する。また、Ｆ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２６には開口２６Ａが形成されている。そして、開口２６Ａからは第１導体層２１のコイルパターン３０が露出している。

図４に示されるように、本実施形態のコイル基板１０は、第１導体層２１のコイルパターン３０の配線間の隙間に、第１層間絶縁層２２の樹脂の一部が充填されている。また、コイルパターン３０の断面形状は略矩形になっている。

また、第１導体層２１のコイルパターン３０の巻き数は、他の導体層２３のコイルパターン３１の巻き数よりも多くなっている。第１導体層２１のコイルパターン３０の配線幅Ｌ１は、他の導体層２３のコイルパターン３１の配線幅Ｌ２よりも小さい。さらに第１導体層２１のコイルパターン３０の配線の間隔Ｓ１は、他の導体層２３のコイルパターン３１の配線の間隔Ｓ２よりも小さい。なお、第１導体層２１におけるコイルパターン３０の配線幅Ｌ１は１３〜２０［μｍ］であり、配線同士の間隔Ｓ１は１３〜２０［μｍ］である。その他の導体層２３におけるコイルパターン３１の配線幅Ｌ２は２０〜４０［μｍ］であり、配線同士の間隔Ｓ２は２０〜４０［μｍ］である。

次に、本実施形態のコイル基板１０の製造方法について説明する。

（１）図５（Ａ）に示されるように、支持基板５０の表側の面であるＦ面５０Ｆと裏側の面であるＳ面５０Ｓとに、銅製のキャリア３４，３４が積層されている支持部材５１が用意される。支持基板５０は、樹脂層５０Ａの表裏の両面に銅箔５０Ｄが積層されてなり、支持基板５０の銅箔５０Ｄとキャリア３４とは外周部同士が接着されている。なお、支持基板５０のＦ面５０Ｆ側のキャリア３４上とＳ面５０Ｓ側のキャリア３４上とには同じ処理が施される。

（２）図５（Ｂ）に示されるように、支持部材５１のキャリア３４上に所定パターンのめっきレジスト３５が形成される。

（３）図５（Ｃ）に示されるように、電解銅めっき処理が行われてキャリア３４上のうちめっきレジスト３５から露出している部分に銅めっき層３６が形成される。

（４）めっきレジスト３５が剥離され、図５（Ｄ）に示されるように、残された銅めっき層３６より、コイルパターン３０を有する第１導体層２１が形成される。

（５）図５（Ｅ）に示されるように、第１導体層２１上に第１層間絶縁層２２が積層されて、加熱プレスされる。そして、隣り合う第１導体層２１に形成されているコイルパターン３０同士の間の隙間に第１層間絶縁層２２を構成する樹脂が入り込む。

（６）図６（Ａ）に示されるように、第１層間絶縁層２２にＣＯ２レーザーが照射されて、ビアホール２２Ｈが形成される。ビアホール２２Ｈは、第１導体層２１上に配置される。

（７）次いで、無電解めっき処理が行われ、第１層間絶縁層２２上と、ビアホール２２Ｈ内とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図６（Ｂ）に示されるように、無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３５が形成される。

（８）図６（Ｃ）に示されるように、電解めっき処理が行われ、めっきがビアホール２２Ｈ内に充填されてビア導体１７が形成され、さらには、第１層間絶縁層２２上の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３５から露出している部分に電解めっき膜３８が形成される。

（９）めっきレジスト３５が剥離されると共に、めっきレジスト３５の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、図６（Ｄ）に示されるように、電解めっき膜３８及び無電解めっき膜により、第１層間絶縁層２２上にコイルパターン３１Ａを有する第２導体層２３Ａが形成される。そして、第１導体層２１と第２導体層２３Ａとがビア導体１７によって接続される。

（１０）図７（Ａ）に示されるように、第２導体層２３Ａ上に、第２層間絶縁層２４と、第２層間絶縁層２４に重ねられた銅箔２４Ｃとが積層されて、加熱プレスされる。

（１１）図７（Ｂ）に示されるように、銅箔２４Ｃ及び第２層間絶縁層２４にＣＯ２レーザーが照射されて、ビアホール２４Ｈが形成される。ビアホール２４Ｈは、第２導体層２３Ａ上に配置される。

（１２）次いで、無電解めっき処理が行われ、銅箔２４Ｃ上と、ビアホール２４Ｈ内とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図７（Ｃ）に示されるように、無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３５が形成される。

（１３）図８（Ａ）に示されるように、電解めっき処理が行われ、めっきがビアホール２４Ｈ内に充填されてビア導体１７が形成され、さらには、銅箔２４Ｃ上の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３５から露出している部分に電解めっき膜３８が形成される。

（１４）めっきレジスト３５が剥離されると共に、めっきレジスト３５の下方の無電解めっき膜（図示せず）及び銅箔２４Ｃが除去され、図８（Ｂ）に示されるように、残された銅箔２４Ｃ、電解めっき膜３８及び無電解めっき膜により、第２層間絶縁層２４上にコイルパターン３１Ｂを有する第３導体層２３Ｂが形成される。そして、第２導体層２３Ａと第３導体層２３Ｂとがビア導体１７によって接続される。

（１５）上述した（１０）〜（１４）と同様の処理により、図８（Ｃ）及び図９（Ａ）に示されるように、第２層間絶縁層２４を介して第４導体層２３Ｃ及び第５導体層２３Ｄが形成される。

（１６）図９（Ｂ）に示されるように、キャリア３４が支持基板５０から剥離される。

（１７）図１０（Ａ）に示されるように、キャリア３４がエッチングにより除去される。

（１８）図１０（Ｂ）に示されるように、第１導体層２１上及び第５導体層２３Ｄ上にソルダーレジスト層２６が形成される。

（１９）図１０（Ｃ）に示されるように、Ｆ面１０Ｆ側のソルダーレジスト層２６に開口２６Ａが形成され第１導体層２１のコイルパターン３０が露出される。また、Ｓ面１０Ｓ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２６Ｈが形成され、ソルダーレジスト層２６の所定箇所にテーパー状の開口２６Ｈが形成され、第５導体層２３Ｄのうち開口２６Ｈから露出した部分がパッド２９になる。以上で図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の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次にコイル基板１０の使用例と作用効果とを説明する。本実施形態のコイル基板１０は、例えば、図１１に示されるように、磁石９０に第１面１０Ｆが近づけられるように配置される。

本実施形態のコイル基板１０では、磁石９０側に配置される第１導体層２１のコイルパターン３０間の隙間が第１層間絶縁層２２の樹脂によって埋められている。これにより、第１導体層２１のコイルパターン３０間の隙間が第１層間絶縁層２２の樹脂によって埋められていないものと比べて、強度の向上を図ることができる。

また、磁石９０に最も近づけられる第１面１０Ｆ側に形成されている第１導体層２１のコイルパターン３０の巻き数を、他の導体層２３のコイルパターン３１の巻き数よりも多くすることができる。

さらに、第１導体層２１のコイルパターン３０は断面形状が略矩形であるので、断面形状が台形のものと比べて、コイルパターン３０の占積率をあげる事が出来る。なお、製造工程（５）において、第１導体層２１のコイルパターン３０の隙間が第１層間絶縁層２２の樹脂の一部によって埋められている。これにより、製造工程（１７）において、キャリア３４を除去するときに、第１導体層２１のコイルパターン３０が横方向からエッチングされることが抑制されている。
［他の実施形態］

（１）上記実施形態では、第１層間絶縁層２２と、第２層間絶縁層２４とが、異なる材質で構成されていたが、同じ材質で構成されてもよい。例えば、層間絶縁層２２，２４の全てが補強材を有する樹脂で構成されてもよいし、層間絶縁層２２，２４の全てが補強材を有さない樹脂で構成されてもよい。

（２）上記実施形態では、コイルパターン３０の巻き数が、コイルパターン３１の巻き数よりも多い構成であったが同じであってもよいし、コイルパターン３０のコイルパターン３０の巻き数が、コイルパターン３１の巻き数よりも少ない構成であってもよい。

（３）上記実施形態では、コイルパターン３０の配線幅Ｌ１とコイルパターン３１の配線幅Ｌ２が異なる構成であったが、同じであってもよい。この場合、コイルパターン３０の配線同士の間隔Ｓ１とコイルパターン３１の配線同士の間隔Ｓ２とが同じであってもよいし、異なっていてもよい。

（４）上記実施形態では、コイルパターン３０の配線同士の間隔Ｓ１とコイルパターン３１の配線同士の間隔Ｓ２が異なる構成であったが、同じであってもよい。この場合、コイルパターン３０の配線幅Ｌ１とコイルパターン３１の配線幅Ｌ２とが同じであってもよいし、異なっていてもよい。

１０コイル基板
１０Ｆ第１面
１０Ｓ第２面
１７ビア導体
２１，２３導体層
２２，２４層間絶縁層
２９パッド
３０，３１コイルパターン
５０支持基板
９０磁石

Claims

第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、渦巻形のコイルパターン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であって、
前記第１面側の最外の前記導体層に含まれる前記コイルパターンの間が前記層間絶縁層を構成する樹脂で埋められている。
請求項１に記載のコイル基板であって、
前記第１面側の前記最外の導体層に含まれる前記コイルパターンの配線幅は、他の前記導体層に含まれる前記コイルパターンの配線幅よりも狭い。
請求項１又は２に記載のコイル基板であって、
前記第１面側の前記最外の導体層に含まれる前記コイルパターンの配線同士の間隔は、他の前記導体層に含まれる前記コイルパターンの配線同士の間隔よりも狭い。
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
さらに、前記層間絶縁層を貫通して、前記導体層に含まれる前記コイルパターン同士を接続する複数のビア導体を有し、
全ての前記ビア導体は、前記第２面側から前記第１面側に向かって縮径している。
請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のコイル基板であって、
前記第１面側の最外の導体層に含まれる前記コイルパターンの配線は断面が矩形である。
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、
さらに、前記第１面側の前記最外の導体層上にはソルダーレジスト層が形成され、
前記ソルダーレジスト層から、前記第１面側の前記最外の導体層に含まれる前記コイルパターンが露出されている。