JP6287156B2 - インダクタの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、両方の引き出し端部がその外周部に位置する様に巻回してコイルが形成されるインダクタの製造方法に関するものである。
従来のインダクタに、図9に示す様に、断面が円形で表面が絶縁体で被覆された導線91をその両端が外周部に位置する様に巻芯に巻回し、これを巻芯から取り外して2段に巻回された空芯コイルを形成したものがある(例えば、特許文献1を参照。)。
この様に形成された従来のインダクタは、大電流が流れる電源回路やDC/DCコンバータ回路等に用いる場合、大きな直流電流許容値を有することが望まれており、インダクタの直流抵抗を小さくするために、導線を太くして断面積を大きくする必要があった。また、従来のインダクタは、導線の断面が円形であるために、隣接する導線間に空隙が生じ、占積率が低かった。従って、この様な従来のインダクタは、所望の特性を得るために形状が大きくなるという問題があった。
この様な問題を解決するために、図10に示す様に、断面が角型で表面が絶縁体で被覆された導線101をその両端が外周部に位置する様に巻芯に巻回し、これを巻芯から取り外して2段に巻回された空芯コイルを形成したものがある(例えば、特許文献2、3を参照。)。
この様に形成された従来のインダクタは、導線101の表面全体が絶縁体で被覆されているため、各導線の導体部分との間にその被覆の厚みの2倍の無駄なスペースが生じてしまい、緻密なインダクタを形成するのには限界があった。また、この様な従来のインダクタは、導線の幅と高さのアスペクト比が高いので、1段目と2段目を繋ぐ部分101Sの距離が短くなる様に導線を変形させることは困難であり、無理に加工すると表面を被覆している絶縁体にクラック等の欠陥が発生するという問題があった。
また、別の従来のインダクタに、図11に示す様に、渦巻き状導体パターン111A、111Bと絶縁体層112A、112B、112Cを積層し、絶縁体層112Bを介して配列された渦巻き状導体パターン111Aと渦巻き状導体パターン111Bを絶縁体層112Bのスルーホールを介して接続したものがある(例えば、特許文献4を参照。)。
この様な従来のインダクタは、図12に示す様に、絶縁体層112Bの両面に、導電材料とフォトレジスト113A、113Bを用いたフォトリソ技術により渦巻き状導体パターン111A、111Bが形成されて製造される。
この様に製造された従来のインダクタは、絶縁体層上に形成される導体パターン間が狭く、導体パターンの幅と高さのアスペクト比が高い渦巻き状導体パターンを形成しようとした場合、フォトレジストの強度と解像性に限界があるため、導体パターン間のスペースと導体パターンの幅と高さの比が1:2:5を超えるものを製造することが困難だった。
この様な問題を解決するために、図13に示す様に、絶縁体層132Bの両面に、渦巻き状の下地電極131A1、131B1を形成し、この渦巻き状の下地電極131A1、131B1上にメッキ131A2、131B2を施して渦巻き状導体パターンを形成して製造されたものがある(例えば、特許文献5を参照。)。
特開2010-87242号公報 特開2010-93145号公報 特開2003-317547号公報 特開2004-40001号公報 特開2005-210010号公報
この様に製造された従来のインダクタは、導体パターン間のスペースを数μm程度まで狭くできるが、メッキによって導体パターンの幅と高さを制御することは困難であり、歩留まりが悪化する傾向にあった。また、導体パターンの幅と高さのアスペクト比も1:1程度が限界であり、導体パターンの断面積を大きくするためには、導体パターンの幅を広くする必要があり、インダクタの形状が大型化してしまう問題があった。
本発明は、導体の幅と高さのアスペクト比が高く、導体間のスペースが狭く、2段に巻回されたインダクタの1段目と2段目を繋ぐ部分の導体に応力負荷が生じることのないインダクタの製造方法を提供することを目的とする。
本発明のインダクタの製造方法は、支持体上に第1の絶縁体層を形成する工程、絶縁体層上に複数の導体パターンを形成する工程、導体パターンの上面の少なくとも一部が露出する様に所定の部分に第2の絶縁体層を形成する工程、導体パターンを少なくとも1つ有する様に切り込みを入れ、支持体から剥離して巻線部を形成する工程及び、巻線部を、導体パターンの上面が露出した面を内側にした状態で導体パターンの両端部が外周部に位置する様に巻回してコイルを形成する工程を備える。
また、本発明のインダクタの製造方法は、支持体上に第1の絶縁体層を形成する工程、絶縁体層上に複数の導体パターンを形成する工程、導体パターンの上面の少なくとも一部が露出する様に所定の部分に第2の絶縁体層を形成する工程、導体パターンの上面の所定位置に接着層を形成する工程、導体パターンを少なくとも1つ有する様に切り込みを入れ、支持体から剥離して巻線部を形成する工程及び、巻線部を、導体パターンの上面が露出した面を内側にした状態で導体パターンの両端部が外周部に位置する様に巻回し、接着層を該第1の絶縁体層に接着してコイルを形成する工程を備える。
本発明のインダクタの製造方法は、支持体上に第1の絶縁体層を形成する工程、絶縁体層上に複数の導体パターンを形成する工程、導体パターンの上面の少なくとも一部が露出する様に所定の部分に第2の絶縁体層を形成する工程、導体パターンを少なくとも1つ有する様に切り込みを入れ、支持体から剥離して巻線部を形成する工程及び、巻線部を、導体パターンの上面が露出した面を内側にした状態で導体パターンの両端部が外周部に位置する様に巻回してコイルを形成する工程を備えるので、導体の幅と高さのアスペクト比が高く、導体間のスペースが狭くすることができ、導体のインダクタの1段目と2段目を繋ぐ部分に応力負荷が生じるのを防止できる。
本発明に係るインダクタを示す斜視図である。 図1のA−B断面図である。 本発明のインダクタの製造方法の第1の実施例における製造工程を示す斜視図である。 本発明のインダクタの製造方法の第1の実施例における製造工程を示す斜視図である。 本発明に係る別のインダクタを示す斜視図である。 本発明のインダクタの製造方法の第2の実施例における製造工程を示す斜視図である。 本発明のインダクタの製造方法における製造工程を示す斜視図である。 本発明のインダクタの製造方法における製造工程を示す斜視図である。 従来のインダクタの断面図である。 従来の別のインダクタの断面図である。 従来のさらに別のインダクタの分解斜視図である。 図11のインダクタの断面図である。 図11のインダクタを別の製造方法で作成したインダクタの断面図である。
本発明のインダクタの製造方法は、まず、支持体上に第1の絶縁体層を形成する。この第1の絶縁体層上には複数の導体パターンが形成される。それぞれの導体パターンは、上面の少なくとも一部が露出する様に所定の部分に第2の絶縁体層が形成される。支持体上に形成された第1の絶縁体層、複数の導体パターン及び第2の絶縁体層の複合体は、少なくとも1つの導体パターン有するように第1の絶縁体層に切り込みが入れられ、それぞれ支持体から剥離して巻線部が形成される。この巻線部は導体パターンの上面の第2の絶縁体層が形成された部分に巻芯を接触させる。そして、導体パターンの上面が露出している面を内側にした状態で、導体パターンの中央部から両端部を互いに逆方向に巻線部を巻回してコイルを形成することにより、導体パターンの両端部をコイルの外周部に位置させる。この様に形成されたコイルは、加熱処理又は接着剤による接着処理により、巻線部が解けない様に固定した後、巻芯から抜き取ることにより、両方の引き出し端部がその外周部に位置するコイルが形成される。
従って、本発明のインダクタの製造方法は、巻回部の導体パターン上面の巻芯が接触する部分以外を露出させることができるので、この巻回部を導体パターンの上面が露出している面を内側にした状態で、導体パターンの中央部から両端部を互いに逆方向に巻線部を巻回した時、導体パターン間には導体パターンの下面に形成された第1の絶縁体層のみを有することとなり、導体パターンの間隔はこの第1の絶縁体層の厚みのみによって決定される。
以下、本発明のインダクタの製造方法の実施例を図1乃至図8を参照して説明する。
図1は本発明に係るインダクタを示す斜視図、図2は図1のA−B断面図である。
図1において、11は巻回部、11Aは導体パターンである。
巻回部11は、導体パターン11Aと絶縁体層11Bを備える。
導体パターン11Aは、接続部と、この接続部に連なって互いに逆方向に延在する第1の導体部11A2と第2の導体部11A3を備え、上面側から全体を見た場合、クランク状に形成される。この導体パターン11Aは、下面全体、側面全体及び上面の中央部に絶縁体層11Bが形成され、第1の導体部11A2の接続部から離間した部分の上面、第2の導体部11A3の接続部から離間した部分の上面、第1の導体部11A2の端面及び、第2の導体部11A3の端面が絶縁体層11Bから露出する。
絶縁体層11Bは、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂やこれらを変性した樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂やこれらを変性した樹脂、光硬化性樹脂等の絶縁性を有する樹脂を用いて形成される。
この様に形成された巻回部11は、導体パターン11Aの上面が露出した面を内側にした状態で、接続部11A1を基点として、第1の導体部11A2と第2の導体部11A3を互いに逆方向に巻回して、上面と端面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部11A2の端部と第2の導体部11A3の端部が外周部に位置する2段に巻回された空芯コイルが形成される。
この様に形成された空芯コイルは、このままの状態でインダクタとして用いられたり、この空芯コイルをフェライトや金属磁性体等の磁性体や樹脂等の絶縁体で構成される素体内に埋設され、この素体に形成された外部端子に接続されてインダクタとして用いられたりする。
この様なインダクタは次の様にして製造される。まず、図3(A)に示す様に支持体30を準備する。支持体30は、チタンをスパッタや蒸着によって表面を被覆したチタン膜を有するシリコン基板、離型処理を施した定板、PETフィルムや、粘着剤付きの片面粘着フィルム等が用いられる。
次に、この支持体30の上面にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂およびこれらを変性した樹脂等ワニス状の樹脂をスピンコータ、キャピラリーコート、ダイコート、スクリン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷等の手法により塗布し、乾燥、硬化させて、図3(B)に示す様に、支持体30の上面に絶縁体層31B1が形成される。絶縁体層31B1は、支持体30の上面全体に形成しても良いし、支持体30の上面の一部分に形成しても良い。ワニス状の樹脂をスピンコータで塗布した場合には、硬化後の絶縁体層の厚みを1μm程度に薄くできると共に、ピンホールの発生を防ぐことができる。絶縁体層の厚みを厚くしたり、絶縁体層の面積を大きくしたりする場合には、ワニス状の樹脂をキャピラリーコート、ダイコート、スクリン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷により塗布するとよい。また、絶縁体層の面積が小さく、厚みが薄い場合にはワニス状の樹脂をグラビアコートにより塗布することもできる。
続いて、この絶縁体層31B1の上面全体にスパッタ、蒸着、無電解メッキ等により下地電極を形成し、電気メッキを施した後、全面にレジストを塗布し、露光し、導体パターンとなる部分以外のレジストを除去し、このレジストを介して電気メッキを施した下地電極をエッチングして、残ったレジストを除去することにより、図3(C)に示す様に、絶縁体層31B1の上面に複数の導体パターン31Aが形成される。導体パターン31Aは、接続部31A1と、この接続部に連なって互いに逆方向に延在する第1の導体部31A2と第2の導体部31A3を備え、導体パターン31Aを上面側から見た場合、クランク状に形成される。
さらに、絶縁体層31B1の上面に形成された複数の導体パターン31A上にメタルマスク等のマスク手段を配置して、複数の導体パターン31Aの側面と、後述の巻線機のシャフトが接触する接続部31A1の上面、第1の導体部31A2の接続部31A1側の上面及び、第2の導体部31A3の接続部31A1側の上面に絶縁体層31B1と同じ材料を塗布し、乾燥硬化させて、図3(D)に示す様に、複数の導体パターン31Aの側面と、後述の巻線機のシャフトが接触する接続部31A1の上面、第1の導体部31A2の接続部31A1側の上面及び、第2の導体部31A3の接続部31A1側の上面に絶縁体層31B2が形成される。この時、絶縁体層31B2は、位置精度を改善するために、絶縁体層31B1の上面全体に光硬化性樹脂を塗布し、これをフォトリソグラフィやレーザー描画により不要な部分を除去して形成してもよい。この絶縁体層31B2と絶縁体層31B1により、導体パターン31Aの下面全体、側面全体及び上面の中央部に絶縁体層が形成され、導体パターン31Aの巻線機のシャフトが接触することのない第1の導体部31A2の接続部31A1から離間した部分の上面と第2の導体部31A3の接続部31A1から離間した部分の上面及び、第1の導体部31A2と第2の導体部31A3の端面が絶縁体層から露出する。
次に、絶縁体層31B2が形成された導体パターン31A間に位置する絶縁体層31B1をレーザー、打ち抜き、押し切り、ドライエッチング、ダイシング等の手段により除去する。そして、絶縁体層で被覆された導体パターン31Aを支持体30からそれぞれ分離することにより、図3(E)に示す様に、巻線部31が形成される。この時、支持体30にチタン膜を有するシリコン基板を用いた場合、フッ化水素酸浴内に支持体30を浸漬し、チタン膜を溶解することにより支持体30と絶縁体層で被覆された導体パターン31Aが分離される。巻線部31は、上面側から全体を見た場合、クランク状に形成され、導体パターン31Aの巻線機のシャフトが接触することのない第1の導体部31A2の接続部から離間した部分の上面と第2の導体部31A3の接続部から離間した部分の上面及び、第1の導体部31A2と第2の導体部31A3の端面以外の部分が絶縁体で被覆される。
さらに、この巻線部31の第1の導体部31A2の上面と第2の導体部31A3の上面の所望の部分に接着剤を塗布して、図3(F)に示す様に、巻線部31の第1の導体部31A2と第2の導体部31A3にそれぞれ接着層31Cが形成される。
続いて、巻線部31の導体パターン31Aの上面が露出した面を内側にした状態で、導体パターン31Aの上面の中央部に形成された絶縁体層31Bに巻線機のシャフト34を接触させる。この状態で、巻線部31の第1の導体部31A2と第2の導体部31A3を互いに逆方向に回転させて、図4に示す様に、巻線機のシャフト34の外周に巻線部31を巻回し、上面と端面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部31A2の端部と第2の導体部31A3の端部を外周部に位置させる。そして、接着層31Cを硬化させて第1の導体部31A2の上面と絶縁体層31Bを、第2の導体部31A3の上面と絶縁体層31Bをそれぞれ接着する。
最後に、巻線機のシャフト34からこれらを引き抜くことにより、上面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部31A2の端部と第2の導体部31A3の端部が外周部に位置する2段に巻回された空芯コイルが形成される。
図5は本発明に係る別のインダクタを示す斜視図である。
巻回部51は、導体パターン51Aと絶縁体層51Bを備える。
導体パターン51Aは、接続部と、この接続部に連なって互いに逆方向に延在する第1の導体部51A2と第2の導体部51A3を備える。この導体パターン51Aは、下面全体、側面全体及び上面の中央部に絶縁体層51Bが形成され、第1の導体部51A2の接続部から離間した部分の上面、第2の導体部51A3の接続部から離間した部分の上面、第1の導体部51A2の端面及び、第2の導体部51A3の端面が絶縁体層51Bから露出する。
この様に形成された巻回部51は、導体パターン51Aの上面が露出した面を内側にした状態で、磁性体で形成されたコア55に巻回して、上面と端面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部11A2の端部と第2の導体部11A3の端部が外周部に位置する2段に巻回されたコイルが形成される。
この様に形成されたコイルは、このままの状態でインダクタとして用いられたり、このコイルをフェライトや金属磁性体等の磁性体や樹脂等の絶縁体で構成される素体内に埋設され、この素体に形成された外部端子に接続されてインダクタとして用いられたりする。
この様なインダクタは次の様にして製造される。まず、前述の実施例と同様にして、支持体上に、絶縁体層61B1と、側面全体及び上面の中央部に絶縁体層61B2が形成され、第1の導体部61A2の接続部から離間した部分の上面、第2の導体部61A3の接続部から離間した部分の上面、第1の導体部61A2の端面及び、第2の導体部61A3の端面が絶縁体層61Bから露出した複数の導体パターン61Aが形成される。
次に、絶縁体層61B2が形成された複数の導体パターン61A間に位置する絶縁体層61Bをレーザー、打ち抜き、押し切り、ドライエッチング、ダイシング等の手段により除去する。この時、いくつかの導体パターン61Aが少なくとも部分的に連結される様に絶縁体層61Bが除去される。そして、これらを支持体からそれぞれ分離することにより、図6(A)に示す様に、部分的に連結された複数の巻線部61が形成される。それぞれの巻線部61は、導体パターン61Aの磁性体で形成された磁芯が接触することのない第1の導体部61A2の接続部から離間した部分の上面と第2の導体部61A3の接続部から離間した部分の上面及び、第1の導体部61A2と第2の導体部61A3の端面以外の部分が絶縁体で被覆されている。
続いて、それぞれ巻線部61の第1の導体部61A2の上面と第2の導体部61A3の上面の所望の部分に接着剤を塗布して、図6(B)に示す様に、巻線部61の第1の導体部61A2と第2の導体部61A3にそれぞれ接着層61Cが形成される。
さらに、巻線部61の導体パターン61Aの上面が露出した面を内側にした状態で、導体パターン61Aの上面の中央部に形成された絶縁体層61Bに磁性体で形成された磁芯64を接触させる。この状態で、巻線部61の第1の導体部61A2と第2の導体部61A3を互いに逆方向に回転させて、磁性体で形成された磁芯64の外周に複数の巻線部61を巻回し、上面と端面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部61A2の端部と第2の導体部61A3の端部が外周部に位置させる。そして、接着層61Cを硬化させて第1の導体部61A2の上面と絶縁体層61Bを、第2の導体部61A3の上面と絶縁体層61Bをそれぞれ接着した後、磁芯64を少なくとも1つの巻線部61を有する様に切断すると共に、複数の巻線部61を連結している部分を切断することにより、上面と端面以外が絶縁体層で被覆された第1の導体部61A2の端部と第2の導体部61A3の端部が外周部に位置する2段に巻回されたコイルが形成される。
以上、本発明のインダクタの製造方法の実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、第1の実施例において、図7に示す様に、支持体上の絶縁体層71B1に複数の導体パターン71Aを互い違いに形成し、導体パターン71Aの側面と上面中央部に絶縁体層71B2を形成して複数の巻線部を形成することもできる。この場合、支持体上に導体パターンを密集して形成できるので、少ない面積で多くの巻線部を形成することができる。
また、支持体にPETフィルムを用いた場合には、PETフィルム上に樹脂に光硬化型樹脂を用いて絶縁体層を形成、乾燥し、別途ラミネータ上に銅箔をエッチング等により導体パターンを形成し、これを絶縁体層に貼り合せ、PETフィルム側から紫外線を照射し、ラミネータを剥離して、PETフィルム上の絶縁体層上に複数の導体パターンを形成してもよい。
さらに、巻線部は、図8(A)に示す様に、導体パターンの接続部を2つの導体部を斜めに接続する様に形成したり、図8(B)に示す様に、導体パターンの接続部をS字に形成したりと様々な形状に形成することができる。
またさらに、第1の絶縁体層と第2の絶縁体層は、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を変性した樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂を変性した樹脂、光硬化性樹脂等様々な樹脂で形成することができる。
11 巻回部
11A 導体パターン
11B 絶縁体層

Claims (8)

  1. 支持体上に第1の絶縁体層を形成する工程、
    該第1の絶縁体層上に、それぞれ接続部と、該接続部に連なって形成されて互いに逆方向に延在する第1導体部、第2導体部を備えた複数の導体パターンを形成する工程、
    該導体パターンの上面の少なくとも一部が露出する様に、上面の中央部分に第2の絶縁体層を形成する工程、
    該導体パターンを少なくとも1つ有する様に、該第1の絶縁体層に切り込みを入れ、該支持体から剥離して導体パターンを少なくとも1つ有する巻線部を形成する工程及び、
    該巻線部を、該導体パターンの上面が露出した面を内側にした状態で該導体パターンの第1導体部の端部と第2導体部の端部が外周部に位置する様に巻回してコイルを形成する工程を備えることを特徴とするインダクタの製造方法。
  2. 支持体上に第1の絶縁体層を形成する工程、
    該第1の絶縁体層上に、それぞれ接続部と、該接続部に連なって形成されて互いに逆方向に延在する第1導体部、第2導体部を備えた複数の導体パターンを形成する工程、
    該導体パターンの上面の少なくとも一部が露出する様に、上面の中央部分に第2の絶縁体層を形成する工程、
    該導体パターンの上面の所定の位置に接着層を形成する工程、
    該導体パターンを少なくとも1つ有する様に、該第1の絶縁体層に切り込みを入れ、該支持体から剥離して導体パターンを少なくとも1つ有する巻線部を形成する工程及び、
    該巻線部を、該導体パターンの上面が露出した面を内側にした状態で該導体パターンの第1導体部の端部と第2導体部の端部が外周部に位置する様に巻回し、該接着層を該第1の絶縁体層に接着してコイルを形成する工程を備えることを特徴とするインダクタの製造方法。
  3. 前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁体層は熱硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を変性した樹脂で形成された請求項1又は請求項2に記載のインダクタの製造方法。
  4. 前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁体層は熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂を変性した樹脂で形成された請求項1又は請求項2に記載のインダクタの製造方法。
  5. 前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁体層は光硬化性樹脂で形成された請求項1乃至4のいずれかに記載のインダクタの製造方法。
  6. 前記第2の絶縁体層が前記導体パターンの側面にも形成された請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のインダクタの製造方法。
  7. 前記巻線部は、前記第2の絶縁体層が前記導体パターンの上面の、巻芯が接触する部分に対応する位置に形成され、該導体パターンの上面のそれ以外の部分が露出する様に形成され、該巻線部が巻芯に巻回され、コイルが形成された後、該巻芯が抜かれて空芯コイルが形成される請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のインダクタの製造方法。
  8. 前記巻線部が磁芯に巻回された請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のインダクタの製造方法。
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