JP2020047621A

JP2020047621A - コイル基板

Info

Publication number: JP2020047621A
Application number: JP2018172326A
Authority: JP
Inventors: 治彦森田; Haruhiko Morita; 等三輪; Hitoshi Miwa; 忍加藤; Shinobu Kato; 俊彦横幕; Toshihiko Yokomaku; 久始加藤; Hisashi Kato; 平澤　貴久; Takahisa Hirasawa; 貴久平澤; 哲也村木; Tetsuya Muraki; 貴之古野; Takayuki Furuno
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-03-26

Abstract

【課題】高い信頼性を有するコイル基板の提供【解決手段】実施形態のコイル基板１０は、１つのフレキシブル基板２２を折り畳むことで、最上の絶縁層と最上の絶縁層上の最上のコイルと中間の絶縁層と中間の絶縁層上の中間のコイルと最下の絶縁層と最下の絶縁層上の最下のコイルと含むコイル基板が製造される。コイル基板は、さらに、最上の絶縁層上の第１電極と第２電極と中間の絶縁層を貫通する中間の導体柱を含む。第２電極と最下のコイルは中間の導体柱を介し接続される。【選択図】図３

Description

本発明は、複数のコイルを有するフレキシブル基板を折り畳むことで形成されるコイル基板に関する。

特許文献１は、少なくとも１つの絶縁層と複数の導体パターンと少なくとも１つの導体突起とを含む電子部品に関する。

特開２００１−１３５５４８号公報

[特許文献１の課題]
特許文献１の図１と図２によれば、絶縁層と絶縁層上の導体パターンとからなる部品が準備される。そして、準備された複数の部品を積層することで積層体が製造されている。積層体の側面は、導体パターンに繋がる電極で覆われている。特許文献１では、別々の絶縁層が積層される。そのため、製造コストが高いと予想される。異なる絶縁層上の導体パターン間の接続信頼性が低下しやすいと考えられる。

本発明に係るコイル基板は、最下の絶縁層と、前記最下の絶縁層上に形成されている最下のコイルと、前記最下の絶縁層と前記最下のコイル上に形成されている中間の絶縁層と、前記中間の絶縁層上に形成されている中間のコイルと、前記中間の絶縁層と前記中間のコイル上に形成されている最上の絶縁層と、前記最上の絶縁層上に形成されている最上のコイルと、前記最上の絶縁層上に形成されている第１電極と、前記最上の絶縁層上に形成されている第２電極と、前記中間の絶縁層を貫通し、前記第２電極と前記最下のコイルを電気的に接続する中間の導体柱、とを有する。そして、前記最下の絶縁層と前記中間の絶縁層と前記最上の絶縁層は１つのフレキシブル基板を折り畳むことで形成されていて、前記第１電極と前記最上のコイル、前記中間のコイル、前記最下のコイル、前記中間の導体柱、前記第２電極は、前記第１電極、前記最上のコイル、前記中間のコイル、前記最下のコイル、前記中間の導体柱、前記第２電極の順で直列に繋げられている。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、コイル基板が１つのフレキシブル基板から形成されている。そのため、高い信頼性を有するコイル基板を提供することができる。各コイルが渦巻き状に形成されている。コイルのターン数が多い。そのため、高いインダクタンスを有するコイル基板を提供することができる。第２電極と最下のコイルが中間の導体柱を介して接続されている。そのため、第１電極と第２電極を最上の絶縁層上に形成することができる。

図１（Ａ）と図１（Ｂ）は本発明の第１実施形態に係るコイル基板を形成するための中間基板を示す。図２は第２中間基板を示す。図３（Ａ）と図３（Ｂ）はコイル基板を示し、図３（Ｃ）は導体柱を示す。図４（Ａ）は第１例のコイルを示し、図４（Ｂ）は第２例のコイルを示し、図４（Ｃ）は第３例のコイルを示し、図４（Ｄ）は第３例のコイルを示す。

[実施形態]
図３に実施形態のコイル基板１０が示される。コイル基板１０は、図１に示される中間基板１００を折り畳むことで形成される。図１の中間基板１００は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル基板２２とフレキシブル基板２２上に形成されている複数のシングルコイルＣで形成されている。
図１（Ａ）は第１面Ｆと第１面Ｆ上のシングルコイルＣを示している。第１面Ｆ上のシングルコイルＣは上コイルＣＦと称される。
図１（B）は第２面Sと第２面S上のシングルコイルＣを示している。第２面S上のシングルコイルＣは下コイルＣSと称される。

上コイルＣＦと下コイルＣＳは対で形成されている。上コイルＣＦと下コイルＣＳはフレキシブル基板２２を介しほぼ対称に形成されている。

上コイルＣＦの数はＮである。Ｎは自然数である。上コイルＣは、１番目の上コイルＣＦ１からＮ番目の上コイルＣＦＮに向かって順に形成されている。上コイルＣＦの数は３以上、１１以下であることが好ましい。図１（Ａ）の例では、上コイルＣの数は３である。

下コイルＣＳの数はＮである。Ｎは自然数である。下コイルＣは、１番目の下コイルＣＳ１からＮ番目の下コイルＣＳｎに向かって順に形成されている。下コイルＣＳの数は３以上、１１以下であることが好ましい。図１（Ｂ）の例では、下コイルＣＳの数は３である。上コイルＣＦの数と下コイルＣＳの数は等しい。

例えば、１対のコイル基板は、携帯電話の振動モータ（バイブレータ）として用いられる。

図１（Ａ）に示されるように、中間基板１００は、さらに、第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２を有する。例えば、第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２との間に電圧がかけられる。第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２上に電子部品が搭載される。第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２を介し、プリント配線板上に実施形態のコイル基板１０が搭載される。

中間基板１００は、さらに、ｍ番目のシングルコイルＣｍと（ｍ＋１）番目のシングルコイルＣｍ１を繋ぐ接続線ｃＬを有する。ｍ番目のシングルコイルＣｍと（ｍ＋１）番目のシングルコイルＣｍ１は直列に繋げられる。接続線ｃＬは、第１電極Ｔ１と１番目のシングルコイルＣ１を繋ぐ接続線ｃＬを有することができる。接続線ｃＬは、第２電極Ｔ２と１番目のシングルコイルを繋ぐ接続線ｃＬを有することができる。接続線ｃＬは、第１電極Ｔ１とＮ番目のシングルコイルを繋ぐ接続線ｃＬを有することができる。接続線ｃＬは、第２電極Ｔ２とＮ番目のシングルコイルＣｎを繋ぐ接続線ｃＬを有することができる。
接続線ｃＬはフレキシブル基板２２を貫通するビア導体と第１面Ｆ上の導体回路、第２面Ｓ上の導体回路の内、少なくとも１つで形成される。図１（Ａ）では、接続線ｃＬは省略して描かれている。

シングルコイルＣは渦巻き状に形成されている。シングルコイルＣは、外端ＯＥと内端ＩＥと外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている配線ｗで形成されている。

配線ｗはプリント配線板の技術で形成されている。例えば、配線ｗはセミアディティブ法やＭ−Ｓａｐ法やサブトラクティブ法で形成される。そのため、配線ｗの断面形状は略矩形である。コイルの占積率を高くすることができる。

実施形態内のシングルコイルＣの巻き方とシングルコイルＣを流れる電流の向きの例（第１例、第２例、第３例、第４例）が次に示される。

図４（Ａ）は第１例のシングルコイルを示す。シングルコイルの配線ｗ上に電流の向きが描かれている。第１例のシングルコイルでは、シングルコイルを形成する配線ｗが外端ＯＥから内端ＩＥに向かって、渦巻き状に形成されている。第１例のシングルコイルを形成する配線は反時計回りに形成される。第１例のシングルコイルを流れる電流は外端ＯＥから内端ＩＥに向かって流れる。第１例のシングルコイルを流れる電流は反時計回りに流れる。

図４（Ｂ）は第２例のシングルコイルを示す。シングルコイルの配線ｗ上に電流の向きが描かれている。第２例のシングルコイルでは、シングルコイルを形成する配線ｗが外端ＯＥから内端ＩＥに向かって、渦巻き状に形成されている。第２例のシングルコイルを形成する配線ｗは時計回りに形成される。第２例のシングルコイルを流れる電流は外端ＯＥから内端ＩＥに向かって流れる。第２例のシングルコイルを流れる電流は時計回りに流れる。

図４（Ｃ）は第３例のシングルコイルを示す。シングルコイルの配線ｗ上に電流の向きが描かれている。第３例のシングルコイルでは、シングルコイルを形成する配線ｗが内端ＩＥから外端ＯＥに向かって、渦巻き状に形成されている。第３例のシングルコイルを形成する配線ｗは反時計回りに形成される。第３例のシングルコイルを流れる電流は内端ＩＥから外端ＯＥに向かって流れる。第３例のシングルコイルを流れる電流は反時計回りに流れる。

図４（Ｄ）は第４例のシングルコイルを示す。シングルコイルの配線ｗ上に電流の向きが描かれている。第４例のシングルコイルでは、シングルコイルを形成する配線ｗが内端ＩＥから外端ＯＥに向かって、渦巻き状に形成されている。第４例のシングルコイルを形成する配線ｗは時計回りに形成される。第４例のシングルコイルを流れる電流は内端ＩＥから外端ＯＥに向かって流れる。第４例のシングルコイルを流れる電流は時計回りに流れる。

中間基板１００では、第１例と第２例、第３例、第４例のシングルコイルＣの巻き方は第１面Ｆ上の位置からシングルコイルＣを観察することで、定義される。

中間基板１００では、第１例と第２例、第３例、第４例のシングルコイルＣを流れる電流の向きは第１面Ｆ上の位置からシングルコイルＣを観察することで、定義される。

実施形態では、ｍ番目のシングルコイルの巻き方と（ｍ＋１）番目のシングルコイルの巻き方は異なる。組み合わせの例が次に示される。ｍは自然数である。
[ｍ番目のシングルコイルと（ｍ＋１）番目のシングルコイルの第１例]
ｍ番目のシングルコイルは第１例のシングルコイルであって、（ｍ＋１）番目のシングルコイルは第２例のシングルコイルである。
[ｍ番目のシングルコイルと（ｍ＋１）番目のシングルコイルの第２例]
ｍ番目のシングルコイルは第２例のシングルコイルであって、（ｍ＋１）番目のシングルコイルは第１例のシングルコイルである。
[ｍ番目のシングルコイルと（ｍ＋１）番目のシングルコイルの第３例]
ｍ番目のシングルコイルは第３例のシングルコイルであって、（ｍ＋１）番目のシングルコイルは第４例のシングルコイルである。
[ｍ番目のシングルコイルと（ｍ＋１）番目のシングルコイルの第４例]
ｍ番目のシングルコイルは第４例のシングルコイルであって、（ｍ＋１）番目のシングルコイルは第３例のシングルコイルである。

実施形態の中間基板１００では、隣接するシングルコイルの巻き方が逆である。ｍ番目のシングルコイルの巻き方と（ｍ＋２）番目のシングルコイルの巻き方は同じである。例えば、ｍ番目のシングルコイルが第１例のシングルコイルであると、（ｍ＋２）番目のシングルコイルも第１例のシングルコイルである。

実施形態の中間基板１００では、ｍ番目の上コイルＣＦｍの巻き方とｍ番目の下コイルＣＳｍの巻き方は同じである。ｍ番目の上コイルＣＦｍを流れる電流の向きとｍ番目の下コイルＣＳｍを流れる電流の向きは同じである。

フレキシブル基板２２を複数の部分に仕切ることができる。例えば、隣接するシングルコイルC間に形成されている仕切り線によってフレキシブル基板２２が仕切られる。その場合、部分の数はＮである。１つの部分に１つの上コイルが形成される。ｍ番目の部分にｍ番目の上コイルＣＦｍが形成されている。１つの部分に１つの下コイルＣＳが形成される。ｍ番目の部分にｍ番目の下コイルＣＳｍが形成されている。

１番目の部分を形成するフレキシブル基板２２の第１面Ｆ上に第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２が形成されている。

図１に示されるように、中間基板１００は、複数の導体柱Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を有する。各部分に１つの導体中Ｐが形成されている。ｍ番目の部分にｍ番目の導体柱Ｐｍが形成されている。

中間基板１００を形成するフレキシブル基板２２が、図１（Ａ）に示される折り畳み線ＢＬに沿って折り畳まれる。図３に示されるコイル基板１０が得られる。フレキシブル基板２２を折り畳むことでコイル基板１０が形成される。折り畳み線ＢＬは隣接するシングルコイルＣ間に存在する。図１（Ａ）中で折り畳み線ＢＬは点線で描かれている。ｍ番目のシングルコイルＣｍと（ｍ＋１）番目のシングルコイルＣｍ１との間に位置する折り畳み線ＢＬはｍ番目の折り畳み線ＢＬｍである。折り畳み線ＢＬと仕切り線は同じであることが好ましい。

フレキシブル基板２２は、第２面Ｓと第２面Ｓが向かい合うように折り畳まれる。次いで、フレキシブル基板２２は、第１面Ｆと第１面Ｆが向かい合うように折り畳まれる。それから、フレキシブル基板２２は、第２面Ｓと第２面Ｓが向かい合うように折り畳まれる。このように、第１面Ｆと第２面Ｓが交互に向かい合うように、フレキシブル基板２２は、折り畳まれる。隣接するシングルコイルＣがほぼ重なるように、フレキシブル基板２２は折り畳まれる。

中間基板１００を折り畳むことで、フレキシブル基板２２を形成する部分からコイル基板１０を形成する絶縁層が形成される。１番目の部分から最上の絶縁層Ｃ１が形成される。Ｎ番目の部分から最下の絶縁層Ｃ３が形成される。２番目から（N−１）番目までの部分は中間の絶縁層Ｃ２を形成する。

最上の絶縁層上に形成されているシングルコイルＣは最上のコイルである。中間の絶縁層上に形成されているシングルコイルＣは中間のコイルである。最下の絶縁層上に形成されているシングルコイルＣは最下のコイルである。

最上の絶縁層に形成されている導体柱Ｐは最上の導体柱Ｐ１である。中間の絶縁層に形成されている導体柱Ｐは中間の導体柱Ｐ２である。最下の絶縁層に形成されている導体柱Ｐは最下の導体柱Ｐ３である。

例えば、最上の絶縁層を形成するフレキシブル基板２２の第１面が外を向くように、フレキシブル基板２２は折り畳まれる。これにより、第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２を露出することができる。第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２が同じ面上に位置する。第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２を介しコイル基板１０と外部を接続することができる。外部の例は、電源や電子部品やマザーボードである。

図２は第２中間基板２００を示す。実施形態では、中間基板１００を折り畳むことで、第２中間基板２００を経てコイル基板１０が製造される。フレキシブル基板２２が折り畳まれる時、最上の絶縁層Ｃ１の第２面Ｓと中間の絶縁層Ｃ２の第２面Ｓが向かい合う。図２の例では、中間の絶縁層Ｃ２の第１面Ｆと最下の絶縁層Ｃ３の第１面Ｆが向かい合う。

図２に示されるように、フレキシブル基板２２が折り畳まれると、最上の導体柱Ｐ１と中間の導体柱Ｐ２が接触するように、最上の導体柱Ｐ１と中間の導体柱Ｐ２は所定の位置に形成されている。中間の導体柱Ｐ２と最下の導体柱Ｐ３が接触するように、中間の導体柱Ｐ２と最下の導体柱Ｐ３は所定の位置に形成されている。

フレキシブル基板２２が折り畳まれると、図３（Ｂ）に示されるように、各導体柱Ｐはコイル基板１０の断面方向で重なる。各導体柱は抵抗溶接で接続される。導体柱Ｐにより、最下のコイルと第２電極Ｔ２が電気的に接続される。

中間基板１００では、隣接するシングルコイルＣの巻き方は逆である。しかしながら、隣接するシングルコイルＣ間でフレキシブル基板２２を折り畳むことで、各シングルコイルＣの巻き方が同じになる。各シングルコイルＣを流れる電流の向きが同じになる。コイル基板１０では、各シングルコイルＣの巻き方は同じである。コイル基板１０では、各シングルコイルＣを流れる電流の向きは同じである。コイル基板１０のトルクを大きくすることができる。コイル基板１０に形成されている各シングルコイルＣの巻き方は、最上の絶縁層より上の位置ｗから観察される。コイル基板１０に形成されている各シングルコイルを流れる電流の向きは最上の絶縁層より上の位置Ｗから観察される。

コイル基板１０内のシングルコイルＣの接続の例が次に示される。第１電極Ｔ１と最上の上コイルが接続線ｃＬで直列に接続される。次いで、最上の上コイルと最上の下コイルがスルーホール導体で直列に接続される。それから、最上の下コイルと中間の下コイルが接続線ｃＬで直列に接続される。そして、中間の下コイルと中間の上コイルがスルーホール導体で直列に接続される。その後、中間の上コイルと最下の上コイルが接続線ｃＬで直列に接続される。それから、最下の上コイルと最下の下コイルがスルーホール導体で直列に接続される。次いで、最下の下コイルと最下の導体柱が接続線で直列に接続される。それから、最下の導体柱は中間の導体柱に繋がり、中間の導体柱は最上の導体柱に繋がる。そして、最上の導体柱は接続線ｃＬを介し第２電極Ｔ２に直列で接続される。このように、各コイルは直列に繋げられている。

コイル基板１０内の電流の流れの例が次に示される。第１電極Ｔ１から出力される電流は接続線を介し最上の上コイルに至る。その後、電流は、スルーホール導体を介し、最上の下コイルに至る。それから、電流は、接続線を介し、中間の下コイルに至る。そして、電流は、スルーホール導体を介し、中間の上コイルに至る。次いで、電流は、接続線を介し、最下の上コイルに至る。そして、電流は、スルーホール導体を介し、最下の下コイルに至る。その後、電流は、接続線を介し、最下の導体柱に至る。その後、電流は、最下の導体柱と中間の導体柱、最上の導体柱を順に流れる。そして、電流は接続線を介し第２電極Ｔ２に至る。このように、電流は、各コイルを介し最上の位置から最下の位置に向かって流れる。そして、導体柱により最下の位置から最上の位置に戻ってくる。コイル基板１０が導体柱Ｐを有するので、第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２が最上の絶縁層上に位置する。

最下のコイルと第２電極Ｔ２が接続線で接続されると、最下のコイルと第２電極Ｔ２間の配線長さが長くなる。それに対し、実施形態では、各絶縁層を貫通する導体柱Ｐを介し、最下のコイルと第２電極Ｔ２が接続される。そのため、最下のコイルと第２電極Ｔ２間の距離を短くすることができる。第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２間の抵抗を小さくすることがきる。高い効率を有するコイル基板１０を提供することができる。

中間基板１００は、下コイルＣＳを有しなくても良い。その場合、中間基板１００は、上コイルＣＦのみで形成される。

最下の絶縁層上のシングルコイルＣがフレキシブル基板２２の片面にしか形成されていない。そして、その最下のコイルが位置Ｗに近い面に形成されている場合、最下の導体柱を削除することができる。

１０コイル基板
２２フレキシブル基板
１００中間基板
２００第２中間基板
Ｃ１最上の絶縁層
Ｃ２中間の絶縁層
Ｃ３最下の絶縁層
Ｐ導体柱
Ｐ１最上の導体柱
Ｐ２中間の導体柱
Ｐ２最下の導体柱
Ｃシングルコイル
ＣＦ上コイル
ＣＳ下コイル

Claims

最下の絶縁層と、
前記最下の絶縁層上に形成されている最下のコイルと、
前記最下の絶縁層と前記最下のコイル上に形成されている中間の絶縁層と、
前記中間の絶縁層上に形成されている中間のコイルと、
前記中間の絶縁層と前記中間のコイル上に形成されている最上の絶縁層と、
前記最上の絶縁層上に形成されている最上のコイルと、
前記最上の絶縁層上に形成されている第１電極と、
前記最上の絶縁層上に形成されている第２電極と、
前記中間の絶縁層を貫通し、前記第２電極と前記最下のコイルを電気的に接続する中間の導体柱、とを有するコイル基板であって、
前記最下の絶縁層と前記中間の絶縁層と前記最上の絶縁層は１つのフレキシブル基板を折り畳むことで形成されていて、前記第１電極と前記最上のコイル、前記中間のコイル、前記最下のコイル、前記中間の導体柱、前記第２電極は、前記第１電極、前記最上のコイル、前記中間のコイル、前記最下のコイル、前記中間の導体柱、前記第２電極の順で直列に繋げられている。
請求項１のコイル基板であって、さらに、前記最上の絶縁層を貫通し、前記第２電極と前記中間の導体柱を電気的に接続する最上の導体柱を有し、前記中間の導体柱と前記最上の導体柱は抵抗溶接で繋げられている。
請求項２のコイル基板であって、さらに、前記最下の絶縁層を貫通し、前記最下のコイルと前記中間の導体柱を電気的に接続する最下の導体柱を有し、前記中間の導体柱と前記最下の導体柱は抵抗溶接で繋げられている。
請求項１のコイル基板であって、前記フレキシブル基板は第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記最上のコイルは前記第１面上に形成されている最上の上コイルと前記第２面上に形成されている最上の下コイルで形成され、前記中間のコイルは前記第１面上に形成されている中間の上コイルと前記第２面上に形成されている中間の下コイルで形成され、前記最下のコイルは、前記第１面上に形成されている最下の上コイルと前記第２面上に形成されている最下の下コイルで形成され、前記最上の上コイルと前記最上の下コイルは直列で繋げられていて、前記中間の上コイルと前記中間の下コイルは直列で繋げられていて、前記最下の上コイルと前記最下の下コイルは直列で繋げられていている。
請求項４のコイル基板であって、前記最上の上コイルと前記最上の下コイルは前記フレキシブル基板を介しほぼ対称に形成されていて、前記中間の上コイルと前記中間の下コイルは前記フレキシブル基板を介しほぼ対称に形成されていて、前記最下の上コイルと前記最下の下コイルは前記フレキシブル基板を介しほぼ対称に形成されている。
請求項１のコイル基板であって、さらに、前記フレキシブル基板上に形成されている接続線を有し、前記最上のコイルと前記中間のコイルは前記接続線を介し接続され、前記中間のコイルと前記最下のコイルは前記接続線を介し接続されている。
請求項４のコイル基板であって、さらに、スルーホール導体を有し、前記スルーホール導体は、前記フレキシブル基板を貫通し、前記最上の上コイルと前記最上の下コイルを接続する最上のスルーホール導体と前記フレキシブル基板を貫通し、前記中間の上コイルと前記中間の下コイルを接続する中間のスルーホール導体と前記フレキシブル基板を貫通し、前記最下の上コイルと前記最下の下コイルを接続する最下のスルーホール導体とを有する。