JP4823278B2

JP4823278B2 - コイルの製造方法

Info

Publication number: JP4823278B2
Application number: JP2008200972A
Authority: JP
Inventors: 昌裕山本; 博早田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2008277864A

Description

本発明は、コイルの製造方法に関し、特に、小型かつ薄型の平面モータや、それらに使用されるコイルの製造方法に関するものである。

従来の平面モータとして、駆動用のコイルとマグネットとが対向されて配置され、電磁的な相互作用によってトルクを発生させる薄型の平面モータは既に知られている。この平面モータなどに使用されるコイルの製造方法は、例えば特許文献１〜３などに開示されているが、コイルの製造方法のひとつとして、絶縁層と導体層とからなるフィルムを巻き芯のまわりに巻回した後に所定の厚みに切断する方法がある。

以下、従来のコイルの製造方法について図６（ａ）〜（ｃ）、（ｃ’）を用いて説明する。図６（ａ）において、１は導電材料からなる巻き芯、２は導体配線、３は絶縁層である。導体配線２と絶縁層３とは接着されており、２層からなるフィルム４を形成している。巻き芯１は導電配線２と電気的導通を確保した上で接合され、テンションをかけながらフィルム４を巻き芯１に巻き付けることにより、図６（ｂ）に示すような巻回体５を得る。次にこの巻回体５を所定の厚さに切断して図６（ｃ）、（ｃ’）に示すようなコイル６を得ていた。なお、切断の具体的方法としてはダイシングソー、ワイヤソー、放電加工等の方法が用いられてきた。
特開平１０−３０３０１３号公報特開平１０−２２３４２７号公報特開平１０−３４１５４９号公報

しかしながら、このような方法によって得られたコイル６は、図６（ｃ）、（ｃ’）に示すように、切断した状態で、一般的に、導体配線２の部分が外部に露出している。このため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、このコイル６を基板上に接続するまでの工程、例えば、コイル６を吸着ノズル１２により吸着してハンドリングするために載せ台１３に一時的に押さえつけた際などに、コイル６の断面（切断工程で切断することで露出した外面部分）６ａに、導電性を有する異物１５が付着したり、コイル６の断面６ａ上に導電性を有する異物１５が載って付着するなどしたりして、隣り合う導電配線２同士が接触し、層間ショート等の不良を生じる恐れがあった。

これに対処する手法としては、コイル６の断面６ａにおける導電配線２が露出している部分に、樹脂等の絶縁物の被膜を形成する工程を加えて、層間ショートを防止する対策がとられてきたが、実際には、導電材料からなる巻き芯１を電極として使用することが多いため、巻き芯１を避けるようにして絶縁物の皮膜を形成しなければならない。また、従来はコイル６の直径が数十ｍｍから数ｍｍ程度の比較的大きなサイズであったが、近年、製品の小型化に伴って直径が１ｍｍ程度の微小なコイル６が必要となっており、さらに、高占積率の実現のために、層間の絶縁層３の厚みも薄くなっている。しかし、このような直径が５ｍｍ程度より小さい微小なコイル６では、絶縁物の皮膜を導体配線２および絶縁層３の外面部分だけに塗布することが困難であるため、多くの手間や時間がかかって生産性が低下するという問題があった。また、絶縁物の皮膜の供給装置自体を導体配線２に近づける必要があるため、この供給装置が導体配線２の外面に衝突してしまい、導体配線２同士がショートしたり、導体配線２の外面に供給装置に付着していた異物が付着したりするという課題もあった。

本発明は上記問題や課題を解決するもので、極めて小さいサイズであった場合でも導体配線同士が短絡し難いコイルを、多くの手間や時間をかけることなく、能率的に製造することができるコイルの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記問題や課題を解決するために本発明のコイルの製造方法は、少なくとも１層の導体配線と少なくとも１層の絶縁層とからなる多層フィルムを巻き芯周りに巻回、あるいは積層して積層体にする工程と、前記積層体の層間を接着する工程と、層間接着後の前記積層体を所定厚みで切断してコイルにする工程と、前記コイルの切断面のエッチングを行い、前記コイルの絶縁層を前記コイルの導体配線よりも厚めに残して前記コイルの巻き芯を前記コイルの絶縁層と導体配線よりも厚めに残す工程と、エッチング処理後の前記コイルを、ヒータ上に載置された基板に搬送し、前記コイルの巻き芯を前記基板上のランドに実装する際に、前記ヒータで前記基板と前記コイルの巻き芯を通して前記コイルを加熱し、前記コイルの切断面端面に残る絶縁層を溶解して前記コイルの切断面端面を絶縁層で覆う工程とを含むことを特徴とする。

これにより、コイルが極めて小さいサイズであった場合でも導体配線同士が短絡し難いコイルを能率的に製造することができる。さらに、生産能率が向上する。

本発明によれば、エッチング処理後に、切断面端面に残る絶縁層を溶解してコイルの端面を絶縁層で覆うことで、コイルが極めて小さい場合でも、コイルの切断面端面を能率的に絶縁層材料で覆うことができ、これにより、コイルが極めて小さいサイズであった場合でも導体配線同士が短絡し難いコイルを能率的に製造することができる。

また、コイルを基板に実装する時の熱処理で、端面に残る絶縁層を溶解する工程をも一括して行うことで、さらに生産能率が向上する。

本発明の実施の形態は、少なくとも１層の導体層と少なくとも１層の絶縁層とからなる多層フィルムを巻回、あるいは積層して積層体を形成する工程と、積層体の層間を接着する工程と、積層体を所定厚みの形状に切断する工程と、積層体の切断面のエッチングを行う工程と、エッチング処理後に、切断面端面に残る絶縁層を溶解して電子部品の切断面端面を絶縁層で覆う工程とを有することを特徴とする。

この方法によれば、切断面端面に残る絶縁層を溶解して電子部品の端面を絶縁層で覆うので、電子部品の切断面端面を能率的に絶縁層材料で覆うことができる。
さらに、本発明の実施の形態は、積層体の切断面のエッチングを行うことにより、絶縁層を導体配線よりも厚めに残る形状とすることを特徴とする。

または、本発明の実施の形態は、電子部品を基板に実装する時の熱処理により、端面に残る絶縁層を溶解して電子部品の端面を絶縁層で覆うことを特徴とする。

この方法によれば、電子部品を基板に実装する時の熱処理で、端面に残る絶縁層を溶解する工程をも一括して行うことができるので、それぞれを別工程で行う場合に比べて、生産能率が向上する。

または、本発明の実施の形態は、中心電極である第１の金属からなる巻き芯の周りに、絶縁層を挟みながら前記第１の金属と異なる第２の金属からなる導体配線をスパイラル状に配置して電子部品を形成する工程と、この後、前記電子部品全体をエッチング処理して前記導体配線の厚みを前記巻き芯の厚みよりも薄くする工程とを有することを特徴とする。

この方法によれば、巻き芯の軸芯方向に沿う厚みが導体配線の厚みよりも厚くなるので、電子部品を載せ台などに載せた際に、巻き芯だけが載せ台に接触し、電子部品における導体配線の外面部が載せ台などから隙間を有した姿勢となり、異物が付着し難くなり、ひいては導体配線同士が短絡し難くなる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図４を用いて以下に説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかるコイルとその製造方法を示す。
図１（ａ）において、１は最終的にコイル６（図１（ｄ）参照）の中心電極となる巻き芯、２は導体箔からなる導体配線、３は接着層を兼ねた絶縁層である。ここで、中心電極となる巻き芯１は導電性のある材料を用いればよく、例えば、銅、アルミニウム、またはこれらを含む合金、鉄、ステンレス等を使用する。導体箔からなる導体配線２の材料は導電材料を用いればよく、例えば銅、アルミニウム、または、それらを含む合金等を用いればよい。さらに好ましくは、導体配線２として電気抵抗を低くするために銅がよい。また、絶縁層３としては、絶縁性を有する樹脂フィルム等を用いればよく、さらにその上に接着性を有する接着層を塗布すれば、導体配線２と絶縁層３との層間接着力を得ることができる。また、絶縁層３として、加熱処理により接着性を示す、例えばＰＥＴ樹脂フィルムを用いれば、絶縁層３と接着層とを単一層で兼ねることができるため、さらによい。

ここで、特に、巻き芯１の材料としては、金属を溶解するエッチング処理で、導体配線２よりも溶解され難い材料が選択されている。
上記のごときコイル６を得るための製造方法を、図１を用いて以下に示す。

先ず、図１（ａ）に示すように、導体配線２と絶縁層３との２層からなるフィルム４の端部を巻き芯１に接合する。巻き芯１と導体配線２との接合方法は導電性の接着剤やハンダによる接合や、超音波接合によって実現できる。

次に、巻き芯１の周りに前記２層のフィルム４を所定回数巻回して、図１（ｂ）に示す巻回体５を作成する（巻回体作成工程）。例えば、巻き芯１の材料として直径が約１．０ｍｍ、長さ６０ｍｍの台形断面のものを用い、４μｍ厚の銅からなる導体配線２と１μｍ厚の接着層を兼ねたＰＥＴからなる絶縁層３との２層からなるフィルム４を巻き芯１に３０回巻き付けた場合、巻回体５の直径は１．３ｍｍ程度になる。

この巻回体５を１２０℃、３０分の熱処理で層間接着を行った（層間接着工程）後、ダイシングソーを用いて２５０μｍ厚に切断して（切断工程）、図１（ｃ）、図１（ｃ’）に示すコイル６を得た。すなわち、コイル６には、中心電極である巻き芯１の周囲にＣｕ層からなる導体配線２とＰＥＴからなる絶縁層３とが交互に配置されている。

次に、巻回体５の切断面（コイル６の断面６ａ）における導体配線２の層間ショートを除去するために、４．９ｗｔ％の塩化第２鉄水溶液に温度範囲２２．５℃±０．５℃において６分間エッチング処理を行った（エッチング工程）。さらに純水で超音波洗浄を５分、流水洗浄を１０分間行って残留イオンを除去した。このエッチング処理によってコイル６の断面６ａの導体配線２（Ｃｕ）が１０〜２０μｍ後退して層間ショートが完全に除去される。

このとき、巻き芯１の材料として、導体配線２や絶縁層３の材料よりもエッチングされ難い材料が用いられているため、図１（ｄ）に示すように、中心電極としての巻き芯１の厚みが、導体配線２や絶縁層３の厚みよりも厚くなり、段差が生じる。この段差があることによって、図２に示すように、載せ台１３上に異物１５があった場合でも、吸着ノズル１２を用いてハンドリングを行う際に、コイル６の断面６ａに、異物１５が接触したり、強く当たったりする確率が低くなり、異物１５によりコイル６の断面６ａを傷つける恐れを低減させることができる。また、コイル６の実装時に基板上に存在するダストや異物で傷つける可能性も低減できる。

なお、巻き芯１の厚みと導体配線２の厚みとの差は５μｍ以上あることが望ましく、この構成により、コイル６の断面６ａに異物１５が接触したり、強く当たったりする確率を低減できる。また、巻き芯１の厚みと導体配線２の厚みとの差を５０μｍよりも大きくなるようにするためには、エッチング処理での処理時間が極めて大きくなり、生産効率が低くなるので、巻き芯１の厚みと導体配線２の厚みとの差は５０μｍ以下であることが望ましい。

また、金属を溶解するためのエッチング処理としては、薬液との化学的反応を利用しても、電気を通電することによる溶解反応を利用しても何れでもよい。
また、上記の実施の形態においては、エッチング処理を行った後に、超音波洗浄を５分間行ったため、絶縁層３の厚みが導体配線２の厚みとほぼ等しくなったが、これに代えて、超音波洗浄の時間を３分以下にしたり、超音波洗浄を行わなかったりしてもよい。これによれば、図１（ｅ）に示すように、ＰＥＴからなる絶縁層３が導体配線２よりも厚めに残る形状のコイル６を得ることができる。

この場合、エッチング処理により、導体配線２は１０〜２０μｍ後退するが、絶縁層３はそのまま残るため、絶縁層３が導体配線２よりも１０〜２０μｍ突出する。さらに、流水洗浄を２０分行った後、清浄なガラス板１０の上にコイル６を並べ、加熱炉で１２０℃、１０分間加熱処理を行う。この加熱処理の際、絶縁層３が軟化し、その表面張力によって、巻き芯１を除くコイル断面６ａの表面に１〜１０μｍ程度の絶縁層３の材料からなる保護層９が形成される。この方法により、極めて小さいコイル６に対しても、巻き芯１を除くコイル断面６ａの表面に保護層９を良好に形成することができる。

すなわち、従来から、コイル断面６ａの保護のために断面に樹脂を塗布する方法等が試みられてきており、コイルのサイズが直径５ｍｍ以上のような大きなものであれば、コイル６の導体配線２の配線幅ｗ（図１（ｄ）参照）も比較的大きく、塗布し易かったけれども、上記実施の形態に示すように、直径が概ね５ｍｍ以下の小型のコイル６の場合は、配線幅ｗが０．１５ｍｍ程度しかなく塗布が困難であった。しかし、上記実施の形態によれば、極めて小さいコイル６に対しても、保護層９の形成を良好に行うことができる。

また、この熱処理工程は図３や図４に示すように、コイル６を基板に実装する基板実装時に同時に行ってもよく、この場合、特別に加熱工程を設ける必要がないため、生産性を低下させるおそれがない。なお、図３（ａ），（ｂ）においては、吸着ノズル１２の先端部にヒータ１０を設け、コイル６を基板１１上のランド１４に搬送して、コイル６の巻き芯１を基板１１上のランド１４に実装する際に、前記ヒータ１０によりコイル６を加熱して、保護層９を形成した場合を示す。また、図４（ａ），（ｂ）においては、基板１１自体をヒータ１０上に載置して、コイル６を基板１１上のランド１４に搬送し、コイル６の巻き芯１を基板１１上のランド１４に実装する際に、前記ヒータ１０により基板１１を通してコイル６を加熱して、保護層９を形成した場合を示す。

さらに、図５に示すように、基板１１におけるコイル６の巻き芯１を実装する箇所に、凹部１６を形成してもよい。すなわち、巻き芯１の軸芯方向に沿う厚みを導体配線２の厚みより厚くすることで、コイル６には巻き芯１の段差部分からなる凸部１７が形成されるが、この凸部１７を、基板１１上に設けられた凹部１６に嵌め込んで実装してもよい。

この方法によれば、巻き芯１自身からなる凸部１７を、基板１１の凹部１６に嵌め込んで位置あわせすることができるので、基板１１に対するコイル６の芯合わせであるアライメントを簡単かつ正確に行うことができる。

また、上記実施の形態においては、電子部品としてのコイル６を製造する場合について説明したが、これに限るものではなく、他の電子部品やその製造方法に適用することも可能である。

また、これらの実施の形態に示したコイル６（基板１１付きのものを含む）を、電子機器の１例としての平面モータに用いることで、平面モータとしても、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高いものを実現できる。さらに、この平面モータを電子機器の他の例としての振動モータに用いることで、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高い振動モータを実現できる。

また、この振動モータを電子機器のその他の例としての携帯端末の受信時動作用等に用いることで、携帯端末としても、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高いものを実現でき、さらに、前記平面モータを記録媒体の回転手段として使用することで、電子機器のさらに他の例としての磁気記録用、あるいは層変化記録用、あるいは光磁気記録用のドライブ装置を、小型かつ薄型化して、かつ信頼性を向上させることができる。

（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態に係る電子部品としてのコイルを示すもので、（ａ）はコイルの巻き芯とフィルムの斜視図、（ｂ）は巻回体作成工程を示す斜視図、（ｃ）は同コイルの巻回体を切断した直後の状態の正面図、（ｃ’）は同コイルの巻回体を切断した直後の状態の断面図、（ｄ）は同コイルの断面図、（ｅ）は本発明の他の実施の形態に係るコイルの加熱前の断面図、（ｆ）は同コイルの過熱後の断面図本発明の実施の形態に係る電子部品としてのコイルを吸着ノズルでハンドリングした状態を概略的に示す図（ａ）および（ｂ）は本発明の他の実施の形態に係る電子部品としてのコイルを吸着ノズルで実装する前の状態および実装した後の状態をそれぞれ概略的に示す図（ａ）および（ｂ）は本発明のその他の実施の形態に係る電子部品としてのコイルを吸着ノズルで実装する前の状態および実装した後の状態をそれぞれ概略的に示す図（ａ）および（ｂ）は本発明のさらに他の実施の形態に係る電子部品としてのコイルを吸着ノズルで実装する前の状態および実装した後の状態をそれぞれ概略的に示す図（ａ）〜（ｃ’）は従来のコイルを示すもので、（ａ）は従来のコイルの巻き芯とフィルムの斜視図、（ｂ）は同従来のコイルの巻回体作成工程を示す斜視図、（ｃ）は同従来のコイルの巻回体を切断した直後の状態の正面図、（ｃ’）は同従来のコイルの巻回体を切断した直後の状態の断面図（ａ）は従来のコイルを吸着ノズルでハンドリングした状態を概略的に示す図、（ｂ）は同従来のコイル上に異物が付着した状態を概略的に示す図

符号の説明

１巻き芯
２導体配線
３絶縁層
４フィルム
５巻回体
６コイル
６ａ断面
９保護層
１０ヒータ
１１基板
１２吸着ノズル
１３載せ台
１４ランド
１５異物
１６凹部
１７凸部

Claims

少なくとも１層の導体配線と少なくとも１層の絶縁層とからなる多層フィルムを巻き芯周りに巻回、あるいは積層して積層体にする工程と、
前記積層体の層間を接着する工程と、
層間接着後の前記積層体を所定厚みで切断してコイルにする工程と、
前記コイルの切断面のエッチングを行い、前記コイルの絶縁層を前記コイルの導体配線よりも厚めに残して前記コイルの巻き芯を前記コイルの絶縁層と導体配線よりも厚めに残す工程と、
エッチング処理後の前記コイルを、ヒータ上に載置された基板に搬送し、前記コイルの巻き芯を前記基板上のランドに実装する際に、前記ヒータで前記基板と前記コイルの巻き芯を通して前記コイルを加熱し、前記コイルの切断面端面に残る絶縁層を溶解して前記コイルの切断面端面を絶縁層で覆う工程とを含む
コイルの製造方法。
少なくとも１層の導体配線と少なくとも１層の絶縁層とからなる多層フィルムを巻き芯周りに巻回、あるいは積層して積層体にする工程と、
前記積層体の層間を接着する工程と、
層間接着後の前記積層体を所定厚みで切断してコイルにする工程と、
前記コイルの切断面のエッチングを行い、前記コイルの絶縁層を前記コイルの導体配線よりも厚めに残して前記コイルの巻き芯を前記コイルの絶縁層と導体配線よりも厚めに残す工程と、
エッチング処理後の前記コイルを吸着ノズルで基板に搬送し、前記コイルの巻き芯を前記基板上のランドに実装する際に、前記吸着ノズルの先端に設けたヒータで前記コイルの巻き芯を通して前記コイルを加熱し、前記コイルの切断面端面に残る絶縁層を溶解して前記コイルの切断面端面を絶縁層で覆う工程とを含む
コイルの製造方法。
前記基板において前記コイルの実装箇所に、前記コイルの巻き芯が嵌め込み可能な凹部が形成されており、
前記コイルの巻き芯を前記基板の凹部に位置あわせして前記コイルを前記基板に実装する
請求項１または２に記載のコイルの製造方法。