JP6652273B2 - 平面コイル素子及び平面コイル素子の製造方法 - Google Patents
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Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る平面コイル素子及び平面コイル素子の製造方法を説明する。
<平面コイル素子>
図1及び図2の平面コイル素子1は、絶縁性ベースフィルム2と、第一導電パターン3と、第二導電パターン4と、第一絶縁層5と、第二絶縁層6と、スルーホール7とを主として備える。平面コイル素子1は、可撓性を有するフレキシブル平面コイル素子である。
絶縁性ベースフィルム2は、絶縁性及び可撓性を有する。絶縁性ベースフィルム2の主成分としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等の合成樹脂が挙げられる。中でも、絶縁性、柔軟性、耐熱性等に優れるポリイミドが好ましい。
第一導電パターン3は、絶縁性ベースフィルム2の第一の面側に積層される。第一導電パターン3は、連続した一本の線状であり、絶縁性ベースフィルム2の第一の面側に積層される渦巻部及びこの渦巻部の最外側端部に接続される外側引出部を有する。第一導電パターン3は、芯体8と拡幅層9とを有する。
芯体8は、断面形状が四角形状に形成される。芯体8は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって形成される。サブトラクティブ法では、絶縁性ベースフィルム2に積層された金属箔をエッチングすることによって所望の形状の芯体8が形成される。また、セミアディティブ法では、まず絶縁性ベースフィルム2の第一の面側に薄い導電層(シード層)を形成し、このシード層の表面にフォトレジスト法によってレジストパターンを形成する。次いで、露出したシード層の表面に上記レジストパターンをマスクとしてメッキを行うことで所望の形状の芯体8が形成される。
拡幅層9は、芯体8の外面にメッキにより積層される。拡幅層9は、芯体8の側面及び先端部の全面を被覆するよう積層されている。
第二導電パターン4は、絶縁性ベースフィルム2の第二の面側に積層される。第二導電パターン4は、絶縁性ベースフィルム2の第二の面側に積層される渦巻部及びこの渦巻部の最外側端部に接続される外側引出部を有する。第二導電パターン4の渦巻部は、第一導電パターン3の渦巻部と平面視において同方向に巻かれている。つまり、第一導電パターン3及び第二導電パターン4は同パターンである。つまり、第二導電パターン4は、第一導電パターン3と略同一形状である。第二導電パターン4は、芯体10と拡幅層11とを有する。芯体10は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって形成される。また、拡幅層11は、芯体10の外面にメッキにより積層される。芯体10は、第一導電パターン3の芯体8と同様に構成され、拡幅層11は、第一導電パターン3の拡幅層9と同様に構成される。そのため、芯体10及び拡幅層11の説明は省略する。
第一絶縁層5は、絶縁性を有する。第一絶縁層5は、第一導電パターン3を第一の面側から被覆する。また、第一絶縁層5は、絶縁性ベースフィルム2の第一の面側のうち、第一導電パターン3が積層されない領域を被覆する。第一絶縁層5の第一面側の表面は絶縁性ベースフィルム2の第一の面と略平行に形成される。なお、当該平面コイル素子1は、第一絶縁層5が第一の面側の最外面を構成している。つまり、当該平面コイル素子1は、第一絶縁層5によって第一の面側の絶縁性が保たれている。
第二絶縁層6は、絶縁性を有する。第二絶縁層6は、第二導電パターン4を第二の面側から被覆する。また、第二絶縁層6は、絶縁性ベースフィルム2の第二の面側のうち、第二導電パターン6が積層されていない領域を被覆する。第二絶縁層6の第二面側の表面は絶縁性ベースフィルム2の第二の面と略平行に形成される。なお、当該平面コイル素子1は、第二絶縁層6が第二の面側の最外面を構成している。つまり、当該平面コイル素子1は、第二絶縁層6によって第二の面側の絶縁性が保たれている。第二絶縁層6の主成分及び第二絶縁層6を形成する樹脂の粘度としては、第一絶縁層5と同様とすることができる。また、第二導電パターン4の先端部から第二絶縁層6の第二の面側の表面までの平均最短距離としては、第一導電パターン3の先端部から第一絶縁層5の第一の面側の表面までの平均最短距離と同様とすることができる。
スルーホール7は、第一導電パターン3及び第二導電パターン4を導通する。具体的には、スルーホール7は、芯体8、10及び絶縁性ベースフィルム2を貫通し、第一導電パターン3と第二導電パターン4との間を電気的に接続する。スルーホール7は、芯体8、10及び絶縁性ベースフィルム2を積層した積層体に貫通孔7aを形成し、この貫通孔7aに例えば拡幅層9、11と同様のメッキ7bを施すことで形成できる。また、銀ペースト、銅ペースト等を貫通孔7aに注入して加熱硬化させることによっても形成できる。スルーホール7の平均径は、加工性、導通特性等を考慮して適宜選択されるが、例えば20μm以上2000μm以下とすることができる。当該平面コイル素子1は、第一導電パターン3及び第二導電パターン4を導通するスルーホール7を有することによって、第一導電パターン3及び第二導電パターン4を容易かつ確実に電気的に接続して、高密度化を促進することができる。
次に、図3を参照して第一導電パターン3及び第二導電パターン4の構成について詳説する。なお、第一導電パターン3及び第二導電パターン4は、略同形状であるため、第一導電パターン3及び第二導電パターン4の個々の形状については、第一導電パターン3についてのみ説明し、第二導電パターン4についての説明は省略する。
当該平面コイル素子1は、第一導電パターン3がサブトラクティブ法又はセミアディティブ法により形成される芯体8を備えると共に、この芯体8の外面にメッキによって積層される拡幅層9を備える。そのため、当該平面コイル素子1は、第一導電パターン3における回路間隔を狭くして第一導電パターン3の密度を高めることができる。また、当該平面コイル1は、第一導電パターン3の平均厚みhの第一導電パターン3の平均回路ピッチpに対する比(h/p)が上記範囲とされるので、高密度の配設パターンを維持しつつ第一導電パターン3の厚みを大きくして、第一導電パターン3のアスペクト比を高めることができる。従って、当該平面コイル素子1は、小型化を促進することができる。
次に、図4A乃至図4Fを参照して、図1の平面コイル素子1の製造方法を説明する。
芯体形成工程は、図4A乃至図4Dに示すように、絶縁性ベースフィルム2の両面に薄い導電層(シード層)S1、S2を積層する工程、このシード層S1、S2の表面にレジストパターンX1、X2を形成する工程、このレジストパターンX1、X2から露出するシード層S1、S2の表面にメッキを行い金属パターンY1、Y2を形成する工程、上記レジストパターンX1、X2を剥離する工程、及び上記金属パターンY1、Y2をマスクとし上記シード層S1、S2をエッチングする工程を主に備える。なお、芯体形成工程によって形成される芯体8、10は、上記シード層S1、S2及び金属パターンY1、Y2が順に積層された構造を有する。
シード層積層工程では、図4Aに示すように、絶縁性ベースフィルム2の第一の面にシード層S1を積層し、かつ絶縁性ベースフィルム2の第二の面にシード層S2を積層する。このシード層S1、S2の積層には公知の方法を用いることができ、例えば無電解メッキ、スパッタリング、蒸着法、導電性微粒子分散液の塗布等が挙げられる。また、シード層S1、S2の主成分としては、例えば銅、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、金これらの合金等の公知の金属を用いることができ、これらの中で銅が好ましい。
レジストパターン形成工程では、図4Bに示すように、レジストパターンX1、X2をシード層S1、S2の表面に形成する。具体的には、シード層S1、S2の表面にレジスト膜を積層し、その後露光及び現像することで所定のパターンを有するレジストパターンX1、X2を形成する。上記レジスト膜の積層方法としては、例えばレジスト組成物をシード層S1、S2の表面に塗工する方法、ドライフィルムフォトレジストをシード層S1、S2の表面に積層する方法等が挙げられる。レジスト膜の露光及び現像条件は用いるレジスト組成物等に応じて適宜調節可能である。
金属パターン形成工程では、電気メッキを行うことにより、図4Cに示すようにシード層S1、S2のレジストパターンX1、X2の非積層領域に金属パターンY1、Y2を形成する。この電気メッキの種類としては、芯体8、10の材質として挙げたものと同様のものが用いられる。
レジストパターン剥離工程では、シード層S1、S2からレジストパターンX1、X2を剥離する。具体的には、剥離液を用いてレジストパターンX1、X2を剥離する。この剥離液としては、公知のものを用いることができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液、アルキルベンゼンスルホン酸等の有機酸系溶液、エタノールアミン等の有機アミン類と極性溶剤との混合液などが挙げられる。
シード層エッチング工程では、金属パターンY1、Y2をマスクとしシード層S1、S2をエッチングする。このエッチングにより、図4Dに示すように絶縁性ベースフィルム2に芯体8、10が積層された積層体が得られる。
拡幅層積層工程では、芯体8、10にメッキを行い拡幅層8、11を積層する。これにより、図4Eに示すように、芯体8及び拡幅層9を有する第一導電パターン3、並びに芯体10及び拡幅層11を有する第二導電パターン4が形成される。また、かかるメッキは1回のみ行われてもよく、複数回行われてもよい。この拡幅層積層工程によって、第一導電パターン3の平均厚みの第一導電パターンの平均回路ピッチに対する比、及び第二導電パターン4の平均厚みの第二導電パターンの平均回路ピッチに対する比を1/2以上5以下に調整する。
スルーホール形成工程では、第一導電パターン3及び第二導電パターン4を電気的に接続するスルーホール7を形成する。スルーホール形成工程では、絶縁性ベースフィルム2の第一の面側の芯体8及び第二の面側の芯体10が形成された状態で、この芯体8、10及び絶縁性ベースフィルム2を貫通する貫通孔7aを形成する。続いて、この貫通孔7aの周縁に拡幅層積層工程と同様のメッキ7bを施す。なお、このメッキ7bは、拡幅層積層工程と同時に施しても、拡幅層積層工程とは別個に施してもよい。
絶縁樹脂被覆工程では、第一導電パターン3の第一の面側に絶縁樹脂を被覆することで、第一導電パターン3を第一の面側から被覆する第一絶縁層5を形成する。また、絶縁樹脂被覆工程では、第二導電パターン4の第二の面側に絶縁樹脂を被覆することで、第二導電パターン4を第二の面側から被覆する第二絶縁層6を形成する。絶縁樹脂被覆工程では、図4Fに示すように、熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂等の絶縁樹脂を絶縁性ベースフィルム2及び第一導電パターン3の第一の面側から塗布して、硬化させることで第一絶縁層5を形成する。また、上記絶縁樹脂を絶縁性ベースフィルム2及び第二導電パターン4の第二の面側から塗布して、硬化させることで第二絶縁層6を形成する。
当該平面コイル素子の製造方法は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法により第一導電パターン3の芯体8を形成する工程及びこの芯体8の外面にメッキにより第一導電パターン3の拡幅層9を積層する工程を備えるので、第一導電パターン3における回路間隔を狭くして第一導電パターン3の密度を高めることができる。また、当該平面コイル素子の製造方法は、第一導電パターン3の平均厚みの第一導電パターン3の平均回路ピッチに対する比を上記範囲とすることで、高密度の配設パターンを維持しつつ第一導電パターン3の厚みを大きくして、第一導電パターン3のアスペクト比を高めることができる。従って、当該平面コイル素子の製造方法は、小型化が促進された当該平面コイル素子1を、製造工程の増加を抑えつつ容易かつ確実に製造することができる。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
3 第一導電パターン 4 第二導電パターン
5 第一絶縁層 6 第二絶縁層
7 スルーホール 7a 貫通孔 7b メッキ
8、10 芯体 9、11 拡幅層
S1、S2 シード層
X1、X2 レジストパターン
Y1、Y2 金属パターン
Claims (9)
- 第一の面および前記第一の面とは反対側の第二の面を有する絶縁性ベースフィルムと、前記絶縁性ベースフィルムの前記第一の面側に積層される第一導電パターンと、前記第一導電パターンを前記第一の面側から被覆する第一絶縁層とを備える平面コイル素子であって、
前記第一導電パターンが、芯体と、前記芯体の外面に積層される拡幅層とを有し、
前記第一導電パターンの平均厚みの前記第一導電パターンの平均回路ピッチに対する比が1/2以上5以下であり、
前記第一導電パターンが、前記絶縁性ベースフィルムの前記第一の面側に積層される断面形状が矩形状の矩形部と、この矩形部の前記ベースフィルムと反対側の面から連続して設けられる断面形状が半円状の先端部とを有し、
前記第一導電パターンの先端部から前記第一絶縁層の前記第一の面側の表面までの平均最短距離が3μm以上40μm以下であり、
前記第一導電パターンの平均回路ピッチが20μm以上60μm以下である平面コイル素子。 - 前記第一導電パターンにおける底部の平均回路間隔に対する前記平均厚みの1/2の高さ位置の平均回路間隔の比が2以下である請求項1に記載の平面コイル素子。
- 前記第一導電パターンにおける底部の平均回路間隔に対する前記平均厚みの2/3の高さ位置の平均回路間隔の比が2以下である請求項2に記載の平面コイル素子。
- 前記芯体及び前記拡幅層の主成分が、銅又は銅合金である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の平面コイル素子。
- 前記絶縁性ベースフィルムの主成分がポリイミドであり、前記第一絶縁層の主成分がエポキシ樹脂である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の平面コイル素子。
- 前記絶縁性ベースフィルムの第二の面側に積層される第二導電パターンと、前記第二導電パターンを前記第二の面側から被覆する第二絶縁層とをさらに備え、
前記第二導電パターンが、芯体と、前記芯体の外面に積層される拡幅層とを有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の平面コイル素子。 - 前記第一導電パターン及び前記第二導電パターンを導通するスルーホールをさらに備える請求項6に記載の平面コイル素子。
- 前記第一導電パターン及び前記第二導電パターンが同パターンであり、
前記第一導電パターン及び前記第二導電パターンの中心線の幅方向ズレが前記第一導電パターンの平均回路ピッチの40%以下である請求項6又は請求項7に記載の平面コイル素子。 - 第一の面および前記第一の面とは反対側の第二の面を有する絶縁性ベースフィルムと、前記絶縁性ベースフィルムの前記第一の面側に積層される第一導電パターンと、前記第一導電パターンを前記第一の面側から被覆する第一絶縁層とを備える平面コイル素子の製造方法であって、
サブトラクティブ法又はセミアディティブ法により前記第一導電パターンの芯体を形成する工程と、
前記芯体の外面にメッキにより前記第一導電パターンの拡幅層を積層する工程と、
前記第一導電パターンの前記第一の面側に絶縁樹脂を被覆する工程と
を備え、
前記第一導電パターンの平均厚みの前記第一導電パターンの平均回路ピッチに対する比が1/2以上5以下であり、
前記第一導電パターンが、前記絶縁性ベースフィルムの前記第一の面側に積層される断面形状が矩形状の矩形部と、この矩形部の前記ベースフィルムと反対側の面から連続して設けられる断面形状が半円状の先端部とを有し、
前記第一導電パターンの先端部から前記第一絶縁層の前記第一の面側の表面までの平均最短距離が3μm以上40μm以下であり、
前記第一導電パターンの平均回路ピッチが20μm以上60μm以下である平面コイル素子の製造方法。
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