JP2020013827A

JP2020013827A - コイル基板

Info

Publication number: JP2020013827A
Application number: JP2018133461A
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】薄型化が可能なコイル基板の提供。【解決手段】本発明に係るコイル基板１０は、第１面１０Ｆとその反対側の第２面１０Ｓとを備え、複数の導体層２１，２３と複数の層間絶縁層２２とが交互に積層されてなる。そして、複数の導体層２１，２３には、渦巻形の第１コイルパターン３０を有する第１導体層２１と、第１導体層２１と層間絶縁層２２を介して積層される渦巻形の第２コイルパターン３１を有する第２導体層２３Ａとが含まれる。第２コイルパターン３１は、コイル基板１０の厚み方向で第１コイルパターン３０の配線間の隙間と重なるように形成されている。【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複数の導体層と複数の絶縁層とが交互に積層されているコイル基板が示されている。

特許５３３９９７４号公報（［００１２］、図１２）

上記したコイル基板においては、薄型化が求められている。

上記課題を解決するためになされたコイル基板は、第１面とその反対側の第２面とを備え、複数の導体層と複数の層間絶縁層とが交互に積層されてなる。そして、複数の導体層には、渦巻形の第１コイルパターンを有する第１導体層と、第１導体層と層間絶縁層を介して積層される渦巻形の第２コイルパターンを有する第２導体層とが含まれる。第２コイルパターンは、コイル基板の厚み方向で第１コイルパターンの配線間の隙間と重なるように形成されている。

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導体層の平断面図第１コイルパターン３０と第２コイルパターンとを重ねた説明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１２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。

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、第１コイルパターン３０を有している。第１コイルパターン３０の一端は内側ランド部３０Ａと連絡している。第１コイルパターン３０の他端は、直線状に延びる延長直線部とランドを有する外側延長ランド部３０Ｔに連絡している。第１コイルパターン３０は、外側延長ランド部３０Ｔから内側ランド部３０Ａ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３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、第２コイルパターン３１を有している。第２コイルパターン３１の両端は、内側ランド部３１Ａ及び外側ランド部３１Ｂと連絡している。また、第２導体層２３Ａ及び第４導体層２３Ｃは、第１導体層２１の第１コイルパターン３０の外側延長ランド部３０Ｔと接続されるランド部３３を有している。第２コイルパターン３１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４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、第１コイルパターン３０を有している。第１コイルパターン３０の一端は内側ランド部３０Ａに連絡し、他端は外側ランド部３０Ｂに連絡している。また、第３導体層２３Ｂ及び第５導体層２３Ｄは、第１導体層２１の第１コイルパターン３０の外側延長ランド部３０Ｔと接続されるランド部３３とを有している。なお、第１導体層２１の第１コイルパターン３０と、第３導体層２３Ｂ及び第５導体層２３Ｄの第１コイルパターン３０とは、厚み方向で重なるように形成されている。

図１に示されるように、第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１とは、層間絶縁層２２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、内側ランド部３０Ａ，３１Ａ同士、外側ランド部３０Ｂ，３１Ｂ同士、内側ランド部３０Ａ，３１Ａ同士、外側ランド部３０Ｂ，３１Ｂ同士、の順番で接続されている。そして、複数の第１コイルパターン３０及び第２コイルパターン３１から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。なお、第１導体層２１の第１コイルパターン３０の外側延長ランド部３０Ｔとその他の導体層２３のランド部３３とがビア導体１７によって接続されている。各導体層２１，２３の内側ランド部３０Ａ，３１Ａはコイル基板１０の積層方向で重なっている。各導体層２１，２３の外側ランド部３１Ｂ，３１Ｂはコイル基板１０の積層方向で重なっている。

また、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。そして、第５導体層２３Ｄのランド部３３（図１には図示せず）及び内側ランド部３０Ａ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。

ここで、本実施形態のコイル基板１０は、第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１とが半ピッチずれて配置されている。具体的には、図４及び図５に示されるように、コイル基板１０の厚み方向で第１コイルパターン３０の配線同士の隙間に、第２コイルパターン３１の配線が配置されている。また、コイル基板１０の厚み方向で第２コイルパターン３１の配線同士の隙間に、第１コイルパターン３０の配線が配置されている。

第１コイルパターン３０の配線幅Ｌ１と、第２コイルパターン３１の配線幅Ｌ２とは略同一である。第１コイルパターン３０の配線幅Ｌ１及び第２コイルパターン３１の配線幅Ｌ２は１３〜４０［μｍ］である。第１コイルパターン３０の配線同士の間隔と、第２コイルパターン３１の配線同士の間隔とは略同一である。第１コイルパターン３０の配線同士の間隔Ｓ１及び第２コイルパターン３１の配線同士の間隔Ｓ２は１３〜４０［μｍ］である。第１コイルパターン３０及び第２コイルパターン３１の配線幅Ｌ１，Ｌ２は、第１コイルパターン３０及び第２コイルパターン３１の配線同士の間隔Ｓ１，Ｓ２と略同一又は小さく形成されている。

また、第１コイルパターン３０の配線と、第２コイルパターン３１の配線とは、コイル基板１０の厚み方向で周回毎に交差する交差部３２を有する構成になっている。

なお、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、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及びコイルパターン３１の断面形状は略矩形になっている。

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６（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６（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６（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６（Ｄ）に示されるように、残された銅めっき層３６より、第１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６（Ｅ）に示されるように、第１導体層２１上に層間絶縁層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に形成されている第１コイルパターン３０同士の間の隙間に層間絶縁層２２を構成する樹脂が入り込む。

（６）図７（Ａ）に示されるように、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、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７（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７（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、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７（Ｄ）に示されるように、残された電解めっき膜３８及び無電解めっき膜により、層間絶縁層２２上に第２コイルパターン３１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２３とがビア導体１７によって接続される。

（１０）上述した（５）〜（９）と同様の処理により、図８（Ａ）乃至図１０（Ａ）に示されるように、層間絶縁層２２を介して第３導体層２３Ｂ乃至第５導体層２３Ｄが形成される。

（１１）図１０（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。

（１２）図１１（Ａ）に示されるように、キャリア３４がそれぞれエッチングにより除去される。

（１３）図１１（Ｂ）に示されるように、第５導体層２３Ｄ上にソルダーレジスト層２６が積層される。

（１４）図１１（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、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１２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。

従来のコイル基板は、各コイルパターンの配線が上下方向で重なるように形成されていたため、隣り合う導体層間の層間絶縁層の厚みが最も小さくなっていた。一方、本実施形態のコイル基板１０は、隣り合うコイルパターン３０，３１の配線が交互にずれて配置されている。即ち、第１コイルパターン３０の配線に対して、第１コイルパターン３０と隣り合う第２コイルパターン３１の配線の大部分が厚み方向で重ならない位置に形成されている。これにより、隣り合う第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１とによる層間ショートのリスクが低減され、層間絶縁層２２の厚みを薄くすることが可能となる。

また、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。

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（１２）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）コイル基板１０は、コア基板の表裏の両面に導体層及び層間絶縁層が積層される構成であってもよい。

（２）上記実施形態では、第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１の巻き数が異なる構成であったが、同じ構成であってもよい

（３）上記実施形態では、第１コイルパターン３０の配線幅Ｌ１と第２コイルパターン３１の配線幅Ｌ２が同じであったが異なる構成であってもよい。

（４）上記実施形態では、第１コイルパターン３０の配線同士の間隔Ｓ１と第２コイルパターン３１の配線同士の間隔Ｓ２が同じ構成であったが、異なる構成であってもよい。

（５）上記実施形態では、第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１との巻き方向が逆向きに構成されていたが、同じ向きに構成されてもよい。この場合、第１コイルパターン３０と第２コイルパターン３１とは接続されない構成であってもよい。また、第１コイルパターン３０の内側ランド部３０Ａと第２コイルパターン３１の外側ランド部３１Ｂとが接続される構成であってもよい。

（６）層間絶縁層２２は、すべてが同じ材質で構成されてもよいし、異なる材質を組み合わせても良い。例えば、一部の層間絶縁層２２が芯材を有する樹脂で構成され、残りの層間絶縁層２２が芯材を有さない樹脂で構成されても良い。

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層間絶縁層
２９パッド
３０第１コイルパターン
３１第２コイルパターン
５０支持基板
９０磁石

Claims

第１面とその反対側の第２面とを備え、複数の導体層と複数の層間絶縁層とが交互に積層されてなるコイル基板であって、
前記複数の導体層には、渦巻形の第１コイルパターンを有する第１導体層と、前記第１導体層と前記層間絶縁層を介して積層される渦巻形の第２コイルパターンを有する第２導体層とが含まれ、
前記第２コイルパターンは、前記コイル基板の厚み方向で前記第１コイルパターンの配線間の隙間と重なるように形成されている。
請求項１に記載のコイル基板であって、
前記コイル基板の少なくとも断面の一部で、前記第１コイルパターンの配線断面と前記第２コイルパターンの配線断面とが交互にずれて並んでいる。
請求項１又は２に記載のコイル基板であって、
前記第１コイルパターンにおける配線同士の間隔は、前記第２コイルパターンにおける配線幅と略同一又は前記第２コイルパターンにおける配線幅よりも大きい。
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、
前記第１コイルパターンと前記第２コイルパターンとは巻き方向が異なっていて、
前記コイル基板の厚み方向において前記第１コイルパターンの配線と前記第２コイルパターンの配線とが周回毎に交差している。
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コイルパターン及び前記第２コイルパターンの配線幅は、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの配線同士の間隔と略同一又は前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンの配線同士の間隔よりも小さい。
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、
前記第１面側の最外の前記導体層に含まれる前記第１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６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第１コイルパターン及び前記第２コイルパターン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６又は７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第１コイルパターンの配線断面が矩形である。
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、
複数の導体層のうち前記第１導体層が前記第１面側の最外の導体層として配置され、
さらに、前記第１面側の最外の第１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コイルパターンが露出されている。