JP6260748B2 - 多層基板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コイルを備えた多層基板及びその製造方法に関する。
従来の多層基板としては、例えば、特許文献1に記載のコイル内蔵基板が知られている。該コイル内蔵基板は、基体、第1の導体パターン及び第2の導体パターンを備えている。基体は、第1の磁性体層及び第2の磁性体層が積層されて構成されている。第1の導体パターンは、第1の磁性体層上に設けられており、約1周分の長さを有している。第2の導体パターンは、第2の磁性体層上に設けられており、約1周分の長さを有している。ただし、第2の導体パターンの径は、第1の導体パターンの径よりも小さい。そのため、第1の導体パターン及び第2の導体パターンは、積層方向から見たときに、渦巻状をなしている。第1の導体パターンの端部と第2の導体パターンの端部とがビアホール導体により接続されることにより、第1の導体パターン及び第2の導体パターンがコイルを構成している。
ところで、特許文献1に記載のコイル内蔵基板では、コイルの自己共振周波数を高くしたい場合がある。このような場合には、第1の導体パターンと第2の導体パターンとの間に発生する静電容量を低減する必要がある。そして、コイルの巻き数が多くなればなるほど、コイルに発生する静電容量が大きくなるので、静電容量の低減の必要性が高くなる。
特開2013−115242号公報
そこで、本発明の目的は、コイルに発生する静電容量を低減できる多層基板及びその製造方法を提供することである。
本発明の第1の形態に係る多層基板は、複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、前記積層方向から見たときに、第m(mは2以上n以下の整数)の隙間の幅が第m+1の隙間の幅より大きく、前記第1のコイル部の線幅は、残余のコイル部の線幅よりも細いこと、を特徴とする。
本発明の第2の形態に係る多層基板は、複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、前記複数の絶縁体層は、第1の絶縁体層及び第2の絶縁体層を含んでおり、前記コイルは、前記第1の絶縁体層上に設けられている導体層であり、前記第2の絶縁体層は、前記第1の絶縁体層に対して前記積層方向の他方側に積層されており、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重なっており、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なっていないこと、を特徴とする。
本発明の第3の形態に係る多層基板は、複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、前記複数の絶縁体層は、第1の絶縁体層及び第3の絶縁体層を含んでおり、前記コイルは、前記第1の絶縁体層上に設けられている導体層であり、前記第3の絶縁体層は、前記第1の絶縁体層に対して前記積層方向の一方側に積層されており、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重なっておらず、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なっていること、を特徴とする。
本発明の第の形態に係る多層基板の製造方法は、第1の絶縁体層及び第2の絶縁体層が積層方向の一方側から他方側にこの順に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、第2の隙間以降の隙間の幅よりも大きい、多層基板の製造方法であって、前記第1の絶縁体層上に前記コイルを形成する形成工程と、前記コイルの相対的に内周側に位置する部分と重なり、かつ、該コイルの相対的に外周側に位置する部分とは重ならないように、前記第2の絶縁体層を前記第1の絶縁体層の前記積層方向の他方側に積層する第1の積層工程と、を備えていること、を特徴とする。
本発明の第の形態に係る多層基板の製造方法は、第1の絶縁体層及び第3の絶縁体層が積層方向の他方側から一方側にこの順に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、第2の隙間以降の隙間の幅よりも大きい、多層基板の製造方法であって、前記第1の絶縁体層上に前記コイルを形成する工程と、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重ならず、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なるように、前記第3の絶縁体層を前記第1の絶縁体層の前記積層方向の一方側に積層する工程と、を備えていること、を特徴とする。
本発明によれば、コイルに発生する静電容量を低減できる。
本発明の一実施形態に係る多層基板10aの分解斜視図である。 図1のA−Aにおける断面構造図である。 多層基板10aのコイルLを上側から見た図である。 多層基板10aを加工する際の説明図である。 多層基板10aが用いられた電子機器200を前側から見た図である。 多層基板10aの製造時の断面構造図である。 多層基板10a製造時の断面構造図である。 多層基板10aの製造時の断面構造図である。 第1の変形例に係る多層基板10bの分解斜視図である。 図9のA−Aにおける断面構造図である。 第2の変形例に係る多層基板10cの断面構造図である。 多層基板10cのコイルLを上側から見た図である。 第3の変形例に係る多層基板10dの分解斜視図である。 図13のA−Aにおける断面構造図である。 第3の変形例に係る多層基板10dの分解図である。 第4の変形例に係る多層基板10eの断面構造図である。 第5の変形例に係る多層基板10fの断面構造図である。 第6の変形例に係る多層基板10gの断面構造図である。
(実施形態)
<多層基板の構成>
以下に、本発明の一実施形態に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る多層基板10aの分解斜視図である。図2は、図1のA−Aにおける断面構造図である。ただし、図1では、コネクタ100a,100bが省略され、図2では、コネクタ100a,100bが記載されている。図3は、多層基板10aのコイルLを上側から見た図である。以下では、多層基板10aの積層方向を上下方向と定義する。また、多層基板10aの長手方向を左右方向と定義し、多層基板10aの短手方向を前後方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は互いに直交している。
多層基板10aは、例えば、携帯電話等の電子機器内において、2つの高周波回路を接続するために用いられるフレキシブル基板である。多層基板10aは、図1及び図2に示すように、誘電体素体12、信号線路20、接続導体24,26、コネクタ100a,100b、ビアホール導体v11及びコイルLを備えている。
誘電体素体12は、図1に示すように、上側から見たときに、左右方向に延在する可撓性を有する板状部材である。誘電体素体12の前後方向の幅は、均一である。誘電体素体12は、図1に示すように、保護層19−1、誘電体シート18−1〜18−4及び保護層19−2が上側から下側へとこの順に積層されて構成されている積層体である。以下では、誘電体素体12の上側の主面を表面と称し、誘電体素体12の下側の主面を裏面と称す。
誘電体シート18−1〜18−4は、図1に示すように、上側から見たときに、左右方向に延在しており、誘電体素体12と同じ形状をなしている。誘電体シート18−1〜18−4は、ポリイミドや液晶ポリマ等の可撓性を有する熱可塑性樹脂により構成されている絶縁体層である。以下では、誘電体シート18−1〜18−4の上側の主面を表面と称し、誘電体シート18−1〜18−4の下側の主面を裏面と称す。
保護層19−1は、誘電体シート18−1の表面の略全面を覆っている絶縁体層である。保護層19−2は、誘電体シート18−4の裏面の略全面を覆っている絶縁体層である。ただし、保護層19−2の左端近傍には保護層19−2が設けられない部分である開口Op1が設けられ、保護層19−2の右端近傍には保護層19−2が設けられない部分である開口Op2が設けられている。保護層19−1,19−2は、例えば、レジスト材等の可撓性樹脂により構成されている。
コイルLは、誘電体素体12に設けられており、上側から見たときに、2周より多く(本実施形態では、3周と5/8周)周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側へと近づくように周回しながら上側から下側に向かって進行する螺旋状をなしている。このような螺旋構造をコニカル構造とも呼ぶ。
コイルLは、コイル部22−1〜22−4及びビアホール導体v1〜v3を含んでいる。コイル部22−1(第1のコイル部)は、誘電体シート18−1の表面の左端近傍に設けられている導体層であり、コイルLにおいて最も外周側を1周する部分である。コイル部22−2(第2のコイル部)は、誘電体シート18−2の表面の左端近傍に設けられている導体層であり、コイル部22−1から見て1番目に内周側に位置する部分である。コイル部22−3(第3のコイル部)は、誘電体シート18−3の表面の左端近傍に設けられている導体層であり、コイル部22−1から見て2番目に内周側に位置する部分である。コイル部22−4(第4のコイル部)は、誘電体シート18−4の裏面の左端近傍に設けられている導体層であり、コイル部22−1から見て3番目に内周側に位置する部分である。なお、コイルLは、4個のコイル部22−1〜22−4を含んでいるが、例えば、n+1(nは自然数)個のコイル部22−1〜22−n+1を含んでいてもよい。この場合には、コイル部22−n+1(第n+1のコイル部)は、コイル部22−1から見てn番目に内周側に位置する部分である。
コイル部22−1〜22−3は、略1周分の長さを有しており、長方形の一部が切り欠かれた形状をなしている。本実施形態では、コイル部22−1〜22−3の後ろ側の辺の左端が切り欠かれている。コイル部22−4は、略5/8周分の長さを有している。以下では、コイル部22−1〜22−4の反時計回り方向の上流側の端部を上流端と呼び、コイル部22−1〜22−4の反時計回り方向の下流側の端部を下流端と呼ぶ。
コイル部22−1の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−2の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。コイル部22−2の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−3の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。コイル部22−3の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−4の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。また、コイル部22−1〜22−4の線幅は、互いに等しく、かつ、全長にわたって均一である。したがって、コイル部22−1の全長が最も長く、コイル部22−2,22−3の順に全長が短くなり、コイル部22−4の全長が最も短い。
更に、図1及び図3に示すように、コイル部22−1の下流端とコイル部22−2の上流端とは、上側から見たときに、重なっている。コイル部22−2の下流端とコイル部22−3の上流端とは、上側から見たときに、重なっている。コイル部22−3の下流端とコイル部22−4の上流端とは、上側から見たときに、重なっている。
ビアホール導体v1は、誘電体シート18−1を上下方向に貫通しており、コイル部22−1の下流端とコイル部22−2の上流端とを接続している。ビアホール導体v2は、誘電体シート18−2を上下方向に貫通しており、コイル部22−2の下流端とコイル部22−3の上流端とを接続している。ビアホール導体v3は、誘電体シート18−3,18−4を上下方向に貫通しており、コイル部22−3の下流端とコイル部22−4の上流端とを接続している。
また、図2に示すように、コイル部22−1とコイル部22−2との上下方向の間隔d1は、コイル部22−2とコイル部22−3との上下方向の間隔d2と等しい。コイル部22−3とコイル部22−4との上下方向の間隔d3は、間隔d1,d2よりも大きい。
ところで、コイルLは、以下に説明するように、コイルLに発生する静電容量を低減できる構造を有している。以下では、コイル部22−1とコイル部22−2との間の隙間を隙間Sp−1と呼ぶ。コイル部22−2とコイル部22−3との間の隙間を隙間Sp−2と呼ぶ。コイル部22−3とコイル部22−4との間の隙間を隙間Sp−3と呼ぶ。なお、コイルLは、4個のコイル部22−1〜22−4を含んでいるが、例えば、n+1(nは自然数)個のコイル部22−1〜22−n+1を含んでいてもよい。この場合には、コイル部22−n(第nのコイル部)とコイル部22−n+1(第n+1のコイル部)との間の隙間を隙間Sp−n(第nの隙間)と呼ぶ。
隙間Sp−1の幅w1は、図3に示すように、上側から見たときに、残余の隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3よりも大きい。更に、幅w2は、上側から見たときに、幅w3よりも大きい。これらを一般化すると、上側から見たときに、隙間Sp−m(第mの隙間:mは2以上n以下の整数)の幅wmが隙間Sp−m+1(第m+1の隙間)の幅wm+1より大きい。このように、コイルLでは、内周側から外周側に近づくにしたがって、隙間が大きくなっている。ただし、隙間Sp−1〜Sp−4はそれぞれ、全長にわたって均一な幅を有している。
接続導体24は、誘電体シート18−1の表面に設けられている導体層であり、コイル部22−1の上流端から左側に向かって延在している。接続導体26は、誘電体シート18−4の裏面に設けられている導体層であり、誘電体シート18−4の左側の辺に沿って延在している。接続導体24の左端と接続導体26の後端とは、上側から見たときに重なっている。更に、接続導体26の前端は、上側から見たときに、開口Op1と重なっている。これにより、接続導体26の前端は、誘電体素体12の外部に露出しており、外部電極として機能する。なお、接続導体26が誘電体素体12から露出している部分には、Ni/Auめっきが施されていることが好ましい。
ビアホール導体v11は、誘電体シート18−1〜18−4を上下方向に貫通しており、接続導体24の左端と接続導体26の後端とを接続している。
信号線路20は、誘電体シート18−4の裏面に設けられている導体層であり、コイル部22−4の下流端から右側に向かって延在している。信号線路20の右端は、上側から見たときに、開口Op2と重なっている。これにより、信号線路20の右端は、誘電体素体12の外部に露出しており、外部電極として機能する。なお、信号線路20が誘電体素体12から露出している部分には、Ni/Auめっきが施されていることが好ましい。
以上のような信号線路20、コイル部22−1〜22−4、接続導体24,26は、銀や銅を主成分とする比抵抗の小さな金属材料により作製されている。ここで、信号線路20が誘電体シート18−4の表面に形成されているとは、誘電体シート18−4の裏面にめっきにより形成された金属箔がパターニングされて信号線路20が形成されていることや、誘電体シート18−4の裏面に張り付けられた金属箔がパターニングされて信号線路20が形成されていることを指す。また、信号線路20の表面には平滑化が施されるので、信号線路20において誘電体シート18−4に接している面の表面粗さは、信号線路20において誘電体シート18−4に接していない面の表面粗さよりも大きくなる。コイル部22−1〜22−4及び接続導体24,26についても信号線路20と同様である。
ビアホール導体v1〜v3,v11は、誘電体シート18−1〜18−4に形成されたビアホールに対して銀、スズ、または銅等を主成分とする導電性ペーストが充填され、固化されることによって形成される。ただし、ビアホール導体v1〜v3,v11は、誘電体シート18−1〜18−4に形成されたビアホールに対して金属メッキが施されて形成されてもよい。
コネクタ100a,100bはそれぞれ、開口Op1,Op2上にはんだ101a,101bにより実装される。より詳細には、コネクタ100a,100bはそれぞれ、上側の面において図示しない外部電極を有している。コネクタ100a,100bの外部電極はそれぞれ、接続導体26の前端及び信号線路20の右端とはんだ101a,101bを介して接続される。
多層基板10aは、以下に説明するように用いられる。図4は、多層基板10aを加工する際の説明図である。図5は、多層基板10aが用いられた電子機器200を前側から見た図である。
多層基板10aは、左右方向の中央近傍(すなわち、コイルLが設けられていない部分)において折り曲げられた状態で用いられる。そこで、多層基板10aを上側及び下側からツールT1,T2により加圧して、2箇所において折り曲げる。ツールT1は、相対的に下側に位置する面S1と相対的に上側に位置する面S2とを有している。面S1,S2は下側を向く面である。ツールT2は、相対的に下側に位置する面S3と相対的に上側に位置する面S4とを有している。面S3,S4は上側を向く面である。面S1と面S2との上下方向の距離と、面S3と面S4との上下方向の距離とは略等しい。
また、ツールT1,T2には、ヒータ等の加熱手段が内蔵されている。そして、面S1と面S3とにより多層基板10aを上下から挟み、面S2と面S4とにより多層基板10aを上下から挟む。これにより、多層基板10aは、左右方向の中央よりも少し左側において表面が90°に谷折りされると共に、左右方向の中央よりも少し右側において表面が90°に山折りされる。その後、ツールT1,T2を多層基板10aから外し、多層基板10aを冷却することで塑性変形した部分を有する多層基板10aを作製できる。以上のように折り曲げられた多層基板10aは、このような折り曲げ加工後も可撓性を保持し、以下に説明するように、回路基板202a,202bに容易に取り付けることができる。
電子機器200は、図5に示すように、多層基板10a、回路基板202a,202b及びレセプタクル204a,204bを備えている。
回路基板202aには、例えば、アンテナを含む送信回路又は受信回路が設けられている。回路基板202bには、例えば、給電回路が設けられている。回路基板202a及び回路基板202bは、左側から右側へとこの順に並んでいる。回路基板202bの上側の主面は、回路基板202aの上側の主面よりも上側に位置している。
レセプタクル204a,204bはそれぞれ、回路基板202a,202bの上側の主面上に設けられている。したがって、レセプタクル204bは、レセプタクル204aよりも上側に位置している。そこで、図4のように折り曲げられた多層基板10aが用いられる。すなわち、レセプタクル204a,204bにはそれぞれ、コネクタ100a,100bが接続される。これにより、多層基板10aは、回路基板202a,202b間を接続している。
<多層基板の製造方法>
以下に、多層基板10aの製造方法について図面を参照しながら説明する。図6〜図8は、多層基板10aの製造時の断面構造図である。以下では、一つの多層基板10aが作製される場合を例にとって説明するが、実際には、大判の誘電体シートが積層及びカットされることにより、同時に複数の多層基板10aが作製される。
まず、一方の主面の全面に銅箔が形成された熱可塑性樹脂からなる誘電体シート18−1〜18−4を準備する。具体的には、誘電体シート18−1〜18−3の表面に銅箔を張り付ける。誘電体シート18−4の裏面に銅箔を張り付ける。更に、誘電体シート18−1〜18−4の銅箔の表面に、例えば、防錆のための亜鉛鍍金を施して、平滑化する。誘電体シート18−1〜18−4は、液晶ポリマである。
次に、誘電体シート18−1の表面上に形成された銅箔をパターニングすることにより、図1に示すように、コイル部22−1及び接続導体24を誘電体シート18−1の表面上に形成する。具体的には、誘電体シート18−1の表面の銅箔上に、図1に示すコイル部22−1及び接続導体24と同じ形状のレジストを印刷する。そして、銅箔に対してエッチング処理を施すことにより、レジストにより覆われていない部分の銅箔を除去する。その後、洗浄液(レジスト除去液)を吹き付けてレジストを除去する。これにより、図1に示すような、コイル部22−1及び接続導体24が誘電体シート18−1の表面上にフォトリソグラフィ工程により形成される。
次に、図1に示すように、コイル部22−2を誘電体シート18−2の表面上に形成する。また、図1に示すように、コイル部22−3を誘電体シート18−3の表面上に形成する。また、図1に示すように、信号線路20、コイル部22−4及び接続導体26を誘電体シート18−4の裏面上に形成する。なお、信号線路20、コイル部22−2〜22−4及び接続導体26の形成工程は、コイル部22−1及び接続導体24の形成工程と同じであるので説明を省略する。
次に、誘電体シート18−1〜18−4のビアホール導体v1〜v3,v11が形成される位置にレーザービームを照射することによって貫通孔を形成する。そして、貫通孔に導電性ペーストを充填する。
次に、図6に示すように、誘電体シート18−1〜18−4を上側から下側へとこの順に積層し、図7に示すように、圧着処理及び加熱処理を施す。誘電体シート18−1〜18−4に対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、誘電体シート18−1〜18−4が軟化すると共に、貫通孔内の導電性ペーストが固化する。これにより、誘電体シート18−1〜18−4が接合されると共に、ビアホール導体v1〜v3,v11が形成される。
次に、図8に示すように、樹脂(レジスト)ペーストをスクリーン印刷により塗布することにより、誘電体シート18−1の表面上及び誘電体シート18−4の裏面上に保護層19−1,19−2を形成する。
最後に、開口Op1,Op2上にはんだ101a,101bを用いてコネクタ100a,100bを実装する。
なお、前記製造方法では、誘電体素体12は誘電体シート18−1〜18−4を含み、コイルLはコイル部22−1〜22−4を含んでいる。ただし、誘電体素体12はk(kは3以上の整数)層の誘電体シート18−1〜18−k(第1の絶縁体層ないし第kの絶縁体層)を含み、コイルLはk個のコイル部22−1〜22−k(第1のコイル部ないし第kのコイル部)を含んでいればよい。この場合には、コイル部22−l(第lのコイル部:lはk以下の自然数)を誘電体シート18−l(第lのコイル部)に形成する。更に、誘電体シート18−lにビアホール導体を形成する。その後、誘電体シート18−1〜18−kを上側から下側へとこの順に積層し、圧着処理及び加熱処理を施す。
<効果>
以上のように構成された多層基板10aによれば、コイルLに発生する静電容量を低減できる。コイル部22−1〜22−4の隙間Sp−1〜Sp−3を大きくすると、コイル部22−1〜22−4が離れるので、コイルLに発生する静電容量が減少する。そこで、静電容量の減少量を以下のように定義する。
減少量ΔC1:隙間Sp−1の幅w1が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC2:隙間Sp−2の幅w2が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−2とコイル部22−3との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC3:隙間Sp−3の幅w3が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−3とコイル部22−4との間に発生する静電容量の減少量
多層基板10aでは、コイル部22−1とコイル部22−2とが並走している長さは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さ、及び、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC1は、減少量ΔC2,ΔC3よりも大きい。すなわち、隙間Sp−1の幅w1を大きくすることは、隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3を大きくすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。以上より、多層基板10aでは、上側から見たときに、隙間Sp−1の幅w1を残余の隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3よりも大きくすることにより、コイルLに発生する静電容量を効果的に低減できる。そして、コイルLに発生する静電容量が小さくなることにより、コイルLの自己共振周波数を高くすることができる。
また、多層基板10aでは、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの大型化を抑制できる。より詳細には、コイルLに発生する静電容量を低減するためには、例えば、幅w1〜w3の全てを大きくすればよい。しかしながら、この場合には、コイルLが大型化する。そこで、コイルLに発生する静電容量を最も効率よく低減できる隙間Sp−1の幅w1を、残余の隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3よりも大きくしている。これにより、多層基板10aにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの大型化を抑制できる。
また、多層基板10aでは、以下の理由により、更に、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの大型化を抑制できる。より詳細には、多層基板10aでは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さは、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC2は、減少量ΔC3よりも大きい。すなわち、隙間Sp−2の幅w2を大きくすることは、隙間Sp−3の幅w3を大きくすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。そこで、隙間Sp−2の幅w2を隙間Sp−3の幅w3よりも大きくしている。これにより、多層基板10aにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの大型化を抑制できる。
また、多層基板10aは、コイルLが設けられていない部分において折り曲げて用いられている。そのため、多層基板10aが折り曲げられることによって、コイル部22−1〜22−4の位置関係が変動することが抑制される。その結果、コイルLの特性の変動が抑制される。
また、多層基板10aでは、以下の理由により、コイルLの特性の変動が抑制される。多層基板10aが折り曲げられることによって、コイルLが設けられていない部分において折り曲げて用いられている。しかしながら、多層基板10aが折り曲げられたことによる誘電体素体12の変形が、コイルL近傍まで到達することがある。
ただし、隙間Sp−1は、隙間の内で最も外周側に位置しているので、多層基板10aが折り曲げられた位置の最も近くに位置している。したがって、多層基板10aが折り曲げられることによって、隙間Sp−1の幅w1が隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3に比べて変動しやすい。そのため、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生している静電容量は、コイル部22−2とコイル部22−3との間に発生している静電容量及びコイル部22−3とコイル部22−4との間に発生している静電容量に比べて変動しやすい。
ここで、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生している静電容量は、幅w1に反比例している。そのため、幅w1が大きい場合に幅w1が単位長さだけ変動した際の静電容量の変動量は、幅w1が小さい場合に幅w1が単位長さだけ変動した際の静電容量の変動量よりも小さい。そこで、隙間Sp−1の幅w1が残余の隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3よりも大きくなっている。これにより、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生している静電容量の変動が抑制される。その結果、コイルLの特性の変動が抑制される。
また、多層基板10a及びその製造方法では、コイル部22−1〜22−4が異なる誘電体シート18−1〜18−4に設けられている。そのため、コイル部22−1〜22−4間でショートが発生することが抑制される。
(第1の変形例)
以下に、第1の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図9は、第1の変形例に係る多層基板10bの分解斜視図である。図10は、図9のA−Aにおける断面構造図である。ただし、図9では、コネクタ100a,100bが省略され、図10では、コネクタ100a,100bが記載されている。
多層基板10bは、コイルLの構造において多層基板10aと相違する。より詳細には、多層基板10aでは、コイルLは、外周側から内周側へと近づくように周回しながら上側から下側に向かって進行する螺旋状をなしている。一方、多層基板10bでは、コイルLは、外周側から内周側へと近づくように周回しながら下側から上側に向かって進行する螺旋状をなしている。以下に、かかる相違点を中心に、多層基板10bについて説明する。
コイルLは、コイル部22−1〜22−4及びビアホール導体v1〜v3を含んでいる。多層基板10bのコイル部22−1〜22−4の形状は、多層基板10aのコイル部22−1〜22−4の形状と同じである。ただし、多層基板10bのコイル部22−1〜22−4が設けられている位置は、多層基板10aのコイル部22−1〜22−4が設けられている位置と異なる。具体的には、コイル部22−1は、誘電体シート18−4の裏面の左端近傍に設けられている導体層である。コイル部22−2は、誘電体シート18−3の表面の左端近傍に設けられている導体層である。コイル部22−3は、誘電体シート18−2の表面の左端近傍に設けられている導体層である。コイル部22−4は、誘電体シート18−1の表面の左端近傍に設けられている導体層である。
ビアホール導体v1は、誘電体シート18−3,18−4を上下方向に貫通しており、コイル部22−1の下流端とコイル部22−2の上流端とを接続している。ビアホール導体v2は、誘電体シート18−2を上下方向に貫通しており、コイル部22−2の下流端とコイル部22−3の上流端とを接続している。ビアホール導体v3は、誘電体シート18−1を上下方向に貫通しており、コイル部22−3の下流端とコイル部22−4の上流端とを接続している。
また、図10に示すように、コイル部22−1とコイル部22−2との上下方向の間隔d1は、コイル部22−1以外のコイル部22−2〜22−4の内の上下方向に隣り合う2つのコイル部の上下方向の間隔よりも大きい。本実施形態では、コイル部22−3とコイル部22−4との上下方向の間隔d3は、コイル部22−2とコイル部22−3との上下方向の間隔d2と等しい。コイル部22−1とコイル部22−2との上下方向の間隔d1は、間隔d2,d3よりも大きい。このように、多層基板10bにおける間隔d1〜d3の大小関係は、多層基板10aにおける間隔d1〜d3の大小関係と異なっている。
多層基板10bによれば、多層基板10aと同じ作用効果を奏することができる。
更に、多層基板10bによれば、コイルLに発生する静電容量をより効果的に低減できる。コイル部22−1〜22−4の上下方向の間隔d1〜d3を大きくすると、コイルLに発生する静電容量が減少する。そこで、静電容量の減少量を以下のように定義する。
減少量ΔC11:間隔d1が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC12:間隔d2が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−2とコイル部22−3との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC13:間隔d3が単位長さだけ増加した際に、コイル部22−3とコイル部22−4との間に発生する静電容量の減少量
多層基板10bでは、コイル部22−1とコイル部22−2とが並走している長さは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さ、及び、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC11は、減少量ΔC12,ΔC13よりも大きい。すなわち、間隔d1を大きくすることは、間隔d2,d3を大きくすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。以上より、多層基板10bでは、上側から見たときに、間隔d1を残余の間隔d2,d3よりも大きくすることにより、コイルLに発生する静電容量を効果的に低減できる。そして、コイルLに発生する静電容量が小さくなることにより、コイルLの自己共振周波数を高くすることができる。
また、多層基板10bでは、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、多層基板10bが厚くなることを抑制できる。より詳細には、コイルLに発生する静電容量を低減するためには、例えば、間隔d1〜d3の全てを大きくすればよい。しかしながら、この場合には、多層基板10bが厚くなる。そこで、コイルLに発生する静電容量を最も効率よく低減できる間隔d1を、残余の間隔d2,d3よりも大きくしている。これにより、多層基板10bにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、多層基板10bが厚くなることを抑制できる。
なお、多層基板10bにおいて、間隔d1が間隔d2よりも大きく、かつ、間隔d2が間隔d3よりも大きいことが好ましい。この場合には、以下の理由により、更に、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、多層基板10bが厚くなることを抑制できる。より詳細には、多層基板10bでは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さは、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC12は、減少量ΔC13よりも大きい。すなわち、間隔d2を大きくすることは、間隔d3を大きくすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。そこで、間隔d2を間隔d3よりも大きくしている。これにより、多層基板10bにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、多層基板10bが厚くなることを抑制できる。
なお、コイルLは、4個のコイル部22−1〜22−4を含んでいるが、例えば、n+1(nは自然数)個のコイル部22−1〜22−n+1を含んでいてもよい。この場合には、コイル部22−nとコイル部22−n+1との上下方向の間隔を間隔dnと呼ぶ。
間隔d1が間隔d2以降の間隔よりも大きく、かつ、間隔d2が間隔d3よりも大きいことが好ましいと説明した。これらを一般化すると、上側から見たときに、間隔dm(mは2以上n以下の整数)が間隔dm+1以上である。このように、コイルLでは、内周側から外周側に近づくにしたがって、隣り合うコイル部の上下方向の間隔が大きくなっていることが好ましい。
(第2の変形例)
以下に、第2の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図11は、第2の変形例に係る多層基板10cの断面構造図である。図12は、多層基板10cのコイルLを上側から見た図である。
多層基板10cは、コイル部22−1〜22−4の線幅において多層基板10aと相違する。より詳細には、多層基板10aでは、コイル部22−1〜22−4の線幅W1〜W4は、互いに等しい。一方、多層基板10cでは、コイル部22−1の線幅W1は、コイル部22−2〜22−4の線幅W2〜W4よりも細い。本実施形態では、線幅W1は線幅W2よりも細く、線幅W2は線幅W3よりも細く、線幅W3は線幅W4よりも細い。
なお、コイルLは、4個のコイル部22−1〜22−4を含んでいるが、例えば、n+1(nは自然数)個のコイル部22−1〜22−n+1を含んでいてもよい。この場合には、コイル部22−nの線幅を線幅Wnと呼ぶ。
線幅W1は、図11及び図12に示すように、残余の線幅W2〜W4よりも細い。更に、線幅W2は、線幅W3よりも細い。これらを一般化すると、上側から見たときに、線幅Wm(mは2以上n以下の整数)が線幅Wm+1より細い。このように、コイルLでは、内周側から外周側に近づくにしたがって、コイル部の線幅が細くなっている。
多層基板10cによれば、多層基板10aと同じ作用効果を奏することができる。
更に、多層基板10cによれば、コイルLに発生する静電容量をより効果的に低減できる。まず、コイル部22−1〜22−4の線幅W1〜W4を細くすると、コイル部22−1〜22−4同士の対向面積が減少するので、コイルLに発生する静電容量が減少する。そこで、静電容量の減少量を以下のように定義する。
減少量ΔC21:線幅W1が単位長さだけ減少した際に、コイル部22−1とコイル部22−2との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC22:線幅W2が単位長さだけ減少した際に、コイル部22−2とコイル部22−3との間に発生する静電容量の減少量
減少量ΔC23:線幅W3が単位長さだけ減少した際に、コイル部22−3とコイル部22−4との間に発生する静電容量の減少量
多層基板10cでは、コイル部22−1とコイル部22−2とが並走している長さは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さ、及び、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC21は、減少量ΔC22,ΔC23よりも大きい。すなわち、線幅W1を細くすることは、線幅W2,W3を細くすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。以上より、多層基板10cでは、上側から見たときに、線幅W1を残余の線幅W2,W3よりも細くすることにより、コイルLに発生する静電容量を効果的に低減できる。そして、コイルLに発生する静電容量が小さくなることにより、コイルLの自己共振周波数を高くすることができる。
また、多層基板10cでは、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの直流抵抗値の増大を抑制できる。より詳細には、コイルLに発生する静電容量を低減するためには、例えば、線幅W1〜W4の全てを細くすればよい。しかしながら、この場合には、コイルLの直流抵抗値が増大する。そこで、コイルLに発生する静電容量を最も効率よく低減できる線幅W1を、残余の線幅W2〜W4よりも細くしている。これにより、多層基板10cにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの直流抵抗値の増大を抑制できる。
また、多層基板10cでは、以下の理由により、更に、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの直流抵抗値の増大を抑制できる。より詳細には、多層基板10cでは、コイル部22−2とコイル部22−3とが並走している長さは、コイル部22−3とコイル部22−4とが並走している長さよりも長い。よって、減少量ΔC22は、減少量ΔC23よりも大きい。すなわち、線幅W2を細くすることは、線幅W3を細くすることよりも、コイルLに発生する静電容量の低減に効果的である。そこで、線幅W2を線幅W3よりも細くしている。これにより、多層基板10cにおいて、コイルLに発生する静電容量を低減しつつ、コイルLの直流抵抗値の増大を抑制できる。
(第3の変形例)
<多層基板の構造>
以下に、第3の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図13は、第3の変形例に係る多層基板10dの分解斜視図である。図14は、図13のA−Aにおける断面構造図である。図15は、第3の変形例に係る多層基板10dの分解図である。以下では、多層基板10dの積層方向を上下方向と定義する。また、多層基板10dの長手方向を左右方向と定義し、多層基板10dの短手方向を前後方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は互いに直交している。
多層基板10dは、図13及び図14に示すように、誘電体素体12、接続導体25,27,29、ビアホール導体v21,v22及びコイルLを備えている。
誘電体素体12は、図13に示すように、上側から見たときに、左右方向に延在する長方形状の可撓性を有する板状部材である。誘電体素体12は、図13に示すように、誘電体シート18−1〜18−7が上側から下側へとこの順に積層されて構成されている積層体である。以下では、誘電体素体12の上側の主面を表面と称し、誘電体素体12の下側の主面を裏面と称す。
誘電体シート18−1,18−4,18−7は、図13に示すように、上側から見たときに、誘電体素体12と同じ形状をなしている。誘電体シート18−2は、誘電体シート18−1よりも小さい長方形状をなし、上側から見たときに、誘電体シート18−1の外縁内に収まっている。また、誘電体シート18−3は、誘電体シート18−2よりも小さい長方形状をなし、上側から見たときに、誘電体シート18−2の外縁内に収まっている。誘電体シート18−5,18−6の外縁は、上側から見たときに、誘電体素体12の外縁と同じ形状をなしている。ただし、誘電体シート18−5には、上側から見たときに、誘電体シート18−3と一致する形状の開口Op3が設けられている。誘電体シート18−6には、上側から見たときに、誘電体シート18−2と一致する形状の開口Op4が設けられている。誘電体シート18−1〜18−7は、ポリイミドや液晶ポリマ等の可撓性を有する熱可塑性樹脂により構成されている絶縁体層である。以下では、誘電体シート18−1〜18−7の上側の主面を表面と称し、誘電体シート18−1〜18−7の下側の主面を裏面と称す。
コイルLは、誘電体素体12の誘電体シート18−4(第1の絶縁体層)の表面上に設けられている導体層であり、上側から見たときに、2周以上(本実施形態では、3周と5/8周)にわたって周回する渦巻状をなしていると共に、図14に示すように、外周側から内周側へと近づくように周回しながら上側から下側に向かって進行する螺旋状をなしている。
コイルLは、コイル部22−1〜22−4を含んでいる。コイル部22−1(第1のコイル部)は、コイルLにおいて最も外周側を1周する部分である。コイル部22−2(第2のコイル部)は、コイル部22−1から見て1番目に内周側に位置する部分である。コイル部22−3(第3のコイル部)は、コイル部22−1から見て2番目に内周側に位置する部分である。コイル部22−4(第4のコイル部)は、コイル部22−1から見て3番目に内周側に位置する部分である。
コイル部22−1〜22−3は、略1周分の長さを有しており、長方形の一部が切り欠かれた形状をなしている。本実施形態では、コイル部22−1〜22−3の後ろ側の辺の左端が切り欠かれている。コイル部22−4は、略5/8周分の長さを有している。以下では、コイル部22−1〜22−4の反時計回り方向の上流側の端部を上流端と呼び、コイル部22−1〜22−4の反時計回り方向の下流側の端部を下流端と呼ぶ。
コイル部22−1の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−2の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。コイル部22−2の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−3の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。コイル部22−3の前後方向及び左右方向の長さはそれぞれ、コイル部22−4の前後方向及び左右方向の長さよりも長い。また、コイル部22−1〜22−4の線幅は、互いに等しく、かつ、全長にわたって均一である。
更に、図13に示すように、コイル部22−1の下流端とコイル部22−2の上流端とは接続されている。コイル部22−2の下流端とコイル部22−3の上流端とは接続されている。コイル部22−3の下流端とコイル部22−4の上流端とは接続されている。
なお、多層基板10dのコイルLを上側から見たときの形状は、多層基板10aのコイルLを上側から見たときの形状(図3参照)と同じである。したがって、コイル部22−1〜22−4の線幅W1〜W4及びコイル部22−1〜22−4の間の隙間Sp−1〜Sp−3についての説明を省略する。
接続導体25は、誘電体シート18−4の表面に設けられている導体層であり、コイル部22−1の上流端から左側に向かって延在した後、前側に向かって延在している。接続導体27は、誘電体シート18−7の裏面に設けられている導体層であり、誘電体シート18−7の左側の辺の中央近傍において左右方向に延在している。接続導体25の前端と接続導体27の右端とは、上側から見たときに重なっている。
ビアホール導体v21は、誘電体シート18−4〜18−7を上下方向に貫通しており、接続導体25の前端と接続導体27の右端とを接続している。
接続導体29は、誘電体シート18−7の裏面に設けられている導体層であり、誘電体シート18−7の中央から右側に向かって延在している。接続導体29の左端は、上側から見たときに、コイル部22−4の下流端と重なっている。
ビアホール導体v22は、誘電体シート18−4,18−7を上下方向に貫通しており、コイル部22−4の下流端と接続導体29の左端とを接続している。
ところで、多層基板10dでは、コイルLは、誘電体シート18−4の表面に設けられている。そのため、コイルLは、誘電体素体12の積層・圧着前の状態では、平面状をなしている。ただし、コイルLは、図14に示すように、外周側から内周側へと近づくように周回しながら上側から下側に向かって進行する螺旋状をなしている。以下では、コイルLが螺旋状をなすための工夫について詳細に説明する。
まず、図15に示すように、コイルLにおいて、最も内周側の部分を領域A1と呼び、領域A1の外周側に隣接する部分を領域A2と呼び、領域A2の外周側に隣接する部分を領域A3と呼ぶ。領域A1には、コイル部22−3,22−4が含まれている。領域A2には、コイル部22−2が含まれている。領域A1と領域A2との境界は、コイル部22−2とコイル部22−3との間に位置している。領域A3には、コイル部22−1が含まれている。領域A2と領域A3との境界は、コイル部22−1とコイル部22−2との間に位置している。すなわち、領域A1は、コイルLにおいて相対的に内周側に位置する部分であり、領域A3は、コイルLにおいて相対的に外周側に位置する部分である。
誘電体シート18−2は、誘電体シート18−4(第1の絶縁体層)に対して上側に積層されており、領域A1,A2と重なっており、かつ、領域A3とは重なっていない。誘電体シート18−3は、誘電体シート18−4(第1の絶縁体層)に対して上側に積層されており、領域A1と重なっており、かつ、領域A2,A3とは重なっていない。これにより、誘電体シート18−2,18−3(第2の絶縁体層)は、領域A1,A2と重なっており、かつ、領域A3とは重なっていない。
誘電体シート18−6は、誘電体シート18−4(第1の絶縁体層)に対して下側に積層されており、領域A3と重なっており、かつ、領域A1,A2とは重なっていない。これにより、開口Op4は、領域A2の外周側の外縁と一致している。誘電体シート18−5は、誘電体シート18−4(第1の絶縁体層)に対して下側に積層されており、領域A3と重なっており、かつ、領域A1,A2とは重なっていない。これにより、開口Op3は、領域A1の外縁と一致している。また、誘電体シート18−5,18−6(第3の絶縁体層)は、領域A1と重なっておらず、かつ、領域A2,A3と重なっている。
以上のような誘電体シート18−1〜18−7が積層・圧着されると、図14に示すように、コイル部22−3,22−4は、誘電体シート18−2,18−3により下側に押されて、下側に移動する。更に、コイル部22−2は、誘電体シート18−2により下側に押されると共に、誘電体シート18−5により上側に押される。更に、コイル部22−1は、誘電体シート18−6により上側に押されて、上側に移動する。その結果、図14に示すように、コイル部22−1〜22−4は、上側から下側へとこの順に並ぶようになる。なお、本実施形態では、コイル部22−3とコイル部22−4は、上下方向において、実質的に同じ位置に存在している。誘電体シート18−1〜18−7が以上の様な構造を有することにより、コイルLが螺旋状をなしている。
<多層基板の製造方法>
以下に、多層基板10dの製造方法について図面を参照しながら説明する。以下では、一つの多層基板10dが作製される場合を例にとって説明するが、実際には、大判の誘電体シートが積層及びカットされることにより、同時に複数の多層基板10dが作製される。
まず、誘電体シート18−2,18−3,18−5,18−6を準備する。具体的には、大判の誘電体シートを打ち抜き加工することにより、図13に示す形状を有する誘電体シート18−2,18−3,18−5,18−6を得る。
次に、一方の主面の全面に銅箔が形成された熱可塑性樹脂からなる誘電体シート18−4,18−7を準備する。具体的には、誘電体シート18−4の表面に銅箔を張り付ける。誘電体シート18−7の裏面に銅箔を張り付ける。更に、誘電体シート18−4,18−7の銅箔の表面に、例えば、防錆のための亜鉛鍍金を施して、平滑化する。誘電体シート18−1〜18−7は、液晶ポリマである。
次に、誘電体シート18−4の表面上に形成された銅箔をパターニングすることにより、図13に示すように、コイル部22−1〜22−4(コイルL)及び接続導体25を誘電体シート18−4の表面上に形成する。具体的には、誘電体シート18−4の表面の銅箔上に、図13に示すコイル部22−1〜22−4及び接続導体25と同じ形状のレジストを印刷する。そして、銅箔に対してエッチング処理を施すことにより、レジストにより覆われていない部分の銅箔を除去する。その後、洗浄液(レジスト除去液)を吹き付けてレジストを除去する。これにより、図13に示すような、コイル部22−1〜22−4及び接続導体25が誘電体シート18−4の表面上にフォトリソグラフィ工程により形成される。
次に、図13に示すように、接続導体27,29を誘電体シート18−7の裏面上に形成する。なお、接続導体27,29の形成工程は、コイル部22−1〜22−4及び接続導体25の形成工程と同じであるので説明を省略する。
次に、誘電体シート18−4〜18−7のビアホール導体v21,v22が形成される位置にレーザービームを照射することによって貫通孔を形成する。そして、貫通孔に導電性ペーストを充填する。
次に、図13に示すように、誘電体シート18−1〜18−7を上側から下側へとこの順に積層し、圧着処理及び加熱処理を施す。積層の際には、誘電体シート18−2,18−3,18−5,18−6を以下のように配置する。誘電体シート18−3が領域A1と重なり、かつ、領域A2,A3とは重ならないように、誘電体シート18−3を誘電体シート18−4の上側に積層する。更に、誘電体シート18−2が領域A1,A2と重なり、かつ、領域A3とは重ならないように、誘電体シート18−2を誘電体シート18−3の上側に積層する。誘電体シート18−5が領域A2,A3と重なり、かつ、領域A1とは重ならないように、誘電体シート18−5を誘電体シート18−4の下側に積層する。誘電体シート18−6が領域A3と重なり、かつ、領域A1,A2とは重ならないように、誘電体シート18−6を誘電体シート18−5の下側に積層する。
この後、誘電体シート18−1〜18−7を加熱しながら、誘電体シート18−1〜18−7を上下方向から加圧することにより、誘電体シート18−1〜18−7が軟化すると共に、貫通孔内の導電性ペーストが固化する。更に、平面状をなしていたコイルLが螺旋状をなすように変形する。これにより、誘電体シート18−1〜18−7が接合されると共に、ビアホール導体v21,v22が形成される。以上の工程により、多層基板10dが完成する。
<効果>
多層基板10dによれば、多層基板10aと同じ作用効果を奏することができる。
また、多層基板10dでは、コイルLが複数の導体層がビアホール導体により接続されることにより構成されているのではなく、同一の誘電体シート18−4に形成された1つの導体層により構成されている。そのため、コイルLの直流抵抗値を低減できると共に、コイルLに断線が発生する可能性を低減できる。
また、多層基板10dでは、誘電体シート18−1〜18−7が同じ材料である液晶ポリマにより作製されている。そのため、誘電体シート18−1〜18−7の積層・圧着時に、誘電体シート18−1〜18−7がより強固に融着するようになる。その結果、多層基板10dにおいて層間剥離が発生することが抑制される。
また、多層基板10dでは、以下に説明するように、誘電体素体12の表面に凹凸が発生することが抑制される。より詳細には、図14の拡大図に示すように、誘電体シート18−1が存在しない場合には、誘電体シート18−2の表面と誘電体シート18−4の表面が誘電体素体12の表面を構成するようになる。この場合には、誘電体シート18−4が誘電体シート18−2の下側に潜り込むため、誘電体シート18−2と誘電体シート18−4との境界において窪みが形成される。
そこで、多層基板10dでは、誘電体シート18−1(第4の絶縁体層)は、誘電体シート18−2,18−4の全面を覆うように、誘電体シート18−2〜18−4の上側に積層されている。これにより、誘電体シート18−2と誘電体シート18−4との境界に形成された窪みが誘電体シート18−1に覆われるようになる。その結果、誘電体素体12の表面に凹凸が発生することが抑制される。
また、多層基板10dでは、誘電体シート18−7は、誘電体シート18−4〜18−6の全面を覆うように、誘電体シート18−4〜18−6の下側に積層されている。これにより、誘電体シート18−4と誘電体シート18−5との境界に形成された窪み、及び、誘電体シート18−5と誘電体シート18−6との境界に形成された窪みが誘電体シート18−7に覆われるようになる。その結果、誘電体素体12の裏面に凹凸が発生することが抑制される。
また、多層基板10dでは、領域A1と領域A2との境界は、コイル部22−2とコイル部22−3との間に位置している。これにより、誘電体シート18−3の外縁がコイル部22−2とコイル部22−3との間に位置している。したがって、コイル部22−3が誘電体シート18−3に覆われ、コイル部22−2が誘電体シート18−3に覆われない。その結果、コイル部22−2とコイル部22−3との間に誘電体シート18−3が存在するようになり、これらがより確実に離れるようになる。なお、コイル部22−3とコイル部22−4についても同様のことが言える。
なお、多層基板10d及びその製造方法において、誘電体シート18−5,18−6が設けられ、誘電体シート18−2,18−3が設けられなくてもよい。また、誘電体シート18−2,18−3が設けられ、誘電体シート18−5,18−6が設けられなくてもよい。すなわち、誘電体シート18−2,18−3、又は、誘電体シート18−5,18−6の少なくともいずれか一方が設けられていればよい。
また、多層基板10d及びその製造方法において、誘電体シート18−1〜18−3の積層順を入れ替えてもよい。同様に、誘電体シート18−5〜18−7の積層順を入れ替えてもよい。
(第4の変形例)
以下に、第4の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図16は、第4の変形例に係る多層基板10eの断面構造図である。
多層基板10eは、誘電体シート18−2,18−3の材料において多層基板10dと相違する。より詳細には、多層基板10dでは、誘電体シート18−1〜18−7は、全て同じ材料(液晶ポリマ)により作製されている。一方、多層基板10eでは、誘電体シート18−1,18−4〜18−7は、液晶ポリマにより作製されており、誘電体シート18−2,18−3はPTFE(フッ素系樹脂)により作製されている。これにより、誘電体シート18−2,18−3(第2の絶縁体層)の比誘電率は、誘電体シート18−1,18−4〜18−7の比誘電率よりも低くなっている。
多層基板10eによれば、多層基板10dと同じ作用効果を奏することができる。
また、多層基板10eによれば、コイルLの内周側に存在する誘電体シート18−2,18−3の比誘電率が低いので、コイルLに発生する静電容量が低減される。
(第5の変形例)
以下に、第5の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図17は、第5の変形例に係る多層基板10fの断面構造図である。
多層基板10fは、誘電体シート18−2,18−3の代わりに磁性体シート18'−2,18'−3が設けられている点において多層基板10eと相違する。磁性体シート18'−2,18'−3は、例えば、フェライト粒子が分散された液晶ポリマを材料とするシートである。これにより。これにより、磁性体シート18'−2,18'−3(第2の絶縁体層)の比透磁率は、誘電体シート18−1,18−4〜18−7の比透磁率よりも高くなっている。
多層基板10fによれば、多層基板10dと同じ作用効果を奏することができる。
また、多層基板10fによれば、コイルLの内周側に存在する磁性体シート18'−2,18'−3の比透磁率が高いので、コイルLのインダクタンス値が大きくなる。
なお、磁性体シート18'−2,18'−3の代わりに、フェライトなどからなる磁性体のコアが設けられてもよい。コアは、可撓性を有さない。
(第6の変形例)
以下に、第6の変形例に係る多層基板の構成について図面を参照しながら説明する。図18は、第6の変形例に係る多層基板10gの断面構造図である。
多層基板10gは、コイル部22−4の位置において多層基板10aと相違する。より詳細には、多層基板10aでは、コイル部22−4は、誘電体シート18−4の裏面に設けられている。一方、多層基板10gでは、コイル部22−4は、誘電体シート18−4の表面に設けられている。これにより、間隔d1〜d3が互いに等しくなる。
多層基板10gによれば、多層基板10aと同じ作用効果を奏することができる。
(その他の実施形態)
本発明に係る多層基板及びその製造方法は、前記多層基板10a〜10g及びその製造方法に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。
なお、多層基板10a〜10gの各構成を任意に組み合わせてもよい。
なお、隙間Sp−2,Sp−3の幅w2,w3は互いに等しくてもよい。同様に、コイル部22−2〜22−4の線幅W2〜W4は互いに等しくてもよい。
また、多層基板10a〜10gにおいて、隙間Sp−1〜Sp−3の幅w1〜w3が互いに等しくてもよい。この場合には、コイル部22−1の線幅W1がコイル部22−2〜22−4の線幅W2〜W4よりも細いか、又は、コイル部22−1とコイル部22−2との上下方向の間隔d1がコイル部22−2とコイル部22−3との上下方向の間隔d2及びコイル部22−3とコイル部22−4との上下方向の間隔d3よりも大きければよい。
また、多層基板10a〜10gは、熱圧着により誘電体シート又は磁性体シートを一体化しているが、接着剤により誘電体シート又は磁性体シートを貼り合わせてもよい。ただし、熱圧着により誘電体シートまたは磁性体シートを一体化することが好ましい。これは、接着剤が用いられると、誘電体シートまたは磁性体シートの間にこれらのシートとは異なる材料の接着剤が介在することになる。その結果、接着剤がコイルLの特性に悪影響を及ぼすおそれがあるためである。
なお、コイル部22−1は、1周未満の長さであってもよい。ただし、コイル部22−1が満たすべき条件は、以下の通りである。
(1)コイルLの最外周を周回している部分であること
(2)コイル部22−1の全長がコイル部22−2の全長よりも長いこと
コイルLがコイル部22−1〜22−n+1を含んでいる場合におけるコイル部22−1〜22−n+1の境界について説明する。コイル部22−1は、コイルLの最も外周側を周回している部分である。コイル部22−m(mは、2以上n以下の整数)は、1周分の長さを有している。コイル部22−n+1は、コイルLの最も内周側を周回している部分であり、1周以下の長さを有している。
なお、コイルLの外縁は、四角形状をなしているが、円形であってもよい。
なお、多層基板10a〜10c,10gにおいて、コネクタ100a,100bが実装されていなくてもよい。この場合、多層基板10a〜10c,10gの端部と回路基板とがはんだ等によって接続される。なお、多層基板10a〜10c,10gの一方の端部のみにコネクタ100a又はコネクタ100bが実装されてもよい。
また、コネクタ100a,100bは、多層基板10a〜10c,10gの裏面に実装されているが、多層基板10a〜10c,10gの表面に実装されていてもよい。また、コネクタ100aが多層基板10a〜10c,10gの表面に実装され、コネクタ100bが多層基板10a〜10c,10gの裏面に実装されてもよい。
また、多層基板10a〜10gにおいて、コイルL以外の回路素子(例えば、コンデンサ等)が設けられていてもよい。また、信号線路20が2つのグランド導体に上下から挟まれたストリップライン構造をなしていてもよいし、信号線路20が1つのグランド導体と対向するマイクロストリップライン構造をなしていてもよい。
なお、多層基板10a〜10gは、アンテナフロントエンドモジュールなどRF回路基板における多層基板として用いられてもよい。
なお、信号線路20は、高周波信号が伝送される信号線路ではなく、例えば、電力の供給に用いられる電源線や、接地電位に保たれるグランド線等であってもよい。
以上のように、本発明は、多層基板及びその製造方法に有用であり、特に、コイルに発生する静電容量を低減できる点において優れている。
10a〜10g:多層基板
12:誘電体素体
18'−2,18'−3:磁性体シート
18−1〜18−7:誘電体シート
20:信号線路
22−1〜22−4:コイル部
24〜27,29:接続導体
L:コイル

Claims (17)

  1. 複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、
    前記素体に設けられているコイルと、
    を備えており、
    前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、
    前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、
    前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、
    前記積層方向から見たときに、第m(mは2以上n以下の整数)の隙間の幅が第m+1の隙間の幅より大きく、
    前記第1のコイル部の線幅は、残余のコイル部の線幅よりも細いこと、
    を特徴とする多層基板。
  2. 前記第m(mは2以上n以下の整数)のコイル部の線幅が前記第m+1のコイル部の線幅より細いこと、
    を特徴とする請求項1に記載の多層基板。
  3. 複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、
    前記素体に設けられているコイルと、
    を備えており、
    前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、
    前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、
    前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、
    前記複数の絶縁体層は、第1の絶縁体層及び第2の絶縁体層を含んでおり、
    前記コイルは、前記第1の絶縁体層上に設けられている導体層であり、
    前記第2の絶縁体層は、前記第1の絶縁体層に対して前記積層方向の他方側に積層されており、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重なっており、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なっていないこと、
    を特徴とする多層基板。
  4. 複数の絶縁体層が積層方向に積層されて構成されている素体と、
    前記素体に設けられているコイルと、
    を備えており、
    前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、
    前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、
    前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、残余の隙間の幅よりも大きく、
    前記複数の絶縁体層は、第1の絶縁体層及び第3の絶縁体層を含んでおり、
    前記コイルは、前記第1の絶縁体層上に設けられている導体層であり、
    前記第3の絶縁体層は、前記第1の絶縁体層に対して前記積層方向の一方側に積層されており、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重なっておらず、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なっていること、
    を特徴とする多層基板。
  5. 前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との前記積層方向の間隔は、該第1のコイル部以外の複数のコイル部の内の該積層方向において隣り合う2つのコイル部の該積層方向の間隔よりも大きいこと、
    を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の多層基板。
  6. 前記複数の絶縁体層は、第4の絶縁体層を更に含んでおり、
    前記第4の絶縁体層は、前記第2の絶縁体層の全体を覆うように前記第1の絶縁体層及び該第2の絶縁体層に対して前記積層方向の他方側に積層されていること、
    を特徴とする請求項3に記載の多層基板。
  7. 前記第1の絶縁体層及び前記第2の絶縁体層は、同じ材料により作製されていること、
    を特徴とする請求項3又は請求項6のいずれかに記載の多層基板。
  8. 前記第2の絶縁体層の透磁率は、前記第1の絶縁体層の透磁率よりも高いこと、
    を特徴とする請求項3又は請求項6のいずれかに記載の多層基板。
  9. 前記第2の絶縁体層の誘電率は、前記第1の絶縁体層の誘電率よりも低いこと、
    を特徴とする請求項3又は請求項6のいずれかに記載の多層基板。
  10. 前記複数の絶縁体層は、熱可塑性樹脂により作製されていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の多層基板。
  11. 前記熱可塑性樹脂は、液晶ポリマを含むこと、
    を特徴とする請求項10に記載の多層基板。
  12. 前記素体は、可撓性を有すること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の多層基板。
  13. 第1の絶縁体層及び第2の絶縁体層が積層方向の一方側から他方側にこの順に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、第2の隙間以降の隙間の幅よりも大きい、多層基板の製造方法であって、
    前記第1の絶縁体層上に前記コイルを形成する形成工程と、
    前記コイルの相対的に内周側に位置する部分と重なり、かつ、該コイルの相対的に外周側に位置する部分とは重ならないように、前記第2の絶縁体層を前記第1の絶縁体層の前記積層方向の他方側に積層する第1の積層工程と、
    を備えていること、
    を特徴とする多層基板の製造方法。
  14. 前記素体は、第3の絶縁体層、前記第1の絶縁体層及び前記第2の絶縁体層が前記積層方向の一方側から他方側にこの順に積層されて構成されており、
    前記第1の積層工程では、前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重ならず、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なるように、前記第3の絶縁体層を前記第1の絶縁体層に積層すること、
    を特徴とする請求項13に記載の多層基板の製造方法。
  15. 前記第1の絶縁体層ないし前記第3の絶縁体層を前記積層方向から加圧する加圧工程を、
    更に備えていること、
    を特徴とする請求項14に記載の多層基板の製造方法。
  16. 前記素体は、熱可塑性樹脂により作製されており、
    前記第1の積層工程では、前記第1の絶縁体層ないし前記第3の絶縁体層を加熱すること、
    を特徴とする請求項15に記載の多層基板の製造方法。
  17. 第1の絶縁体層及び第3の絶縁体層が積層方向の他方側から一方側にこの順に積層されて構成されている素体と、前記素体に設けられているコイルと、を備えており、前記コイルは、前記積層方向から見たときに2周より多く周回する渦巻状をなしていると共に、外周側から内周側に近づくように周回しながら該積層方向の一方側に向かって進行する螺旋状をなしており、前記コイルにおいて最も外周側を周回する部分が第1のコイル部と定義され、該第1のコイル部から見て内周側に向かってn(nは自然数)番目に位置する部分が第n+1のコイル部と定義され、第nのコイル部と第n+1のコイル部との間の隙間が第nの隙間と定義され、前記積層方向から見たときに、前記第1の隙間の幅は、第2の隙間以降の隙間の幅よりも大きい、多層基板の製造方法であって、
    前記第1の絶縁体層上に前記コイルを形成する工程と、
    前記コイルにおいて相対的に内周側に位置する部分と重ならず、かつ、該コイルにおいて相対的に外周側に位置する部分とは重なるように、前記第3の絶縁体層を前記第1の絶縁体層の前記積層方向の一方側に積層する工程と、
    を備えていること、
    を特徴とする多層基板の製造方法。
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