JPH08222425A

JPH08222425A - 厚膜ファインパターンモーター

Info

Publication number: JPH08222425A
Application number: JP2650895A
Authority: JP
Inventors: Susumu Miyabe; 進宮部; Nobuo Nakasaki; 展男中崎
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】高トルク、低消費電力の厚膜ファインパター
ンモーターを提供するものである。【構成】導体断面形状がほぼ矩形を有し、高さ１５０
〜３２０μｍ、繰り返し最小ピッチ１００〜２００μｍ
のファインパターンコイルと、これに対向する位置に平
行に回転自在に設置されたマグネットとからなる厚膜フ
ァインパターンモーターである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドフォンステレ
オ、小型ビデオ、コンパクトディスク、ミニディスク等
に代表される映像音響機器、フロッピーディスク、ＣＤ
ロム等に代表される事務機器等に用いられるファインパ
ターンコイルを利用した厚膜ファインパターンモーター
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な小型モーター用コイルとして、
巻き線コイル、平面コイル等がある。巻き線コイルは、
通常断面が円形の銅線を巻き回したコイルで、必要な特
性に合わせてコイルの巻き数を設定する。これに対し、
ファインパターンコイルは、エッチングやメッキあるい
はこれらの組み合わせによって導体を形成するものであ
る。

【０００３】例えば図１に示すように、ファインパター
ンコイル１１は、金属板などのヨーク基板１７上に固定
されており、その構造は、同一平面内に、所定の間隔で
配置された三角状のコイル導体１２、端子、及びこれら
の間を引き回す引き回しライン１４が形成されたもので
ある。ヨーク基板１７は、マグネット１５より生じる磁
束を集中させる役割を果たし、一般的にはコイルに固定
しているものと、コイルと分離しているものがあるが、
本例ではコイルに固定しているものについてのみ記す。
このファインパターンコイル１１の上部には、マグネッ
ト１５と一体化さた回転軸１６がヨーク基板１７上を支
点として回転自在に設置されている。

【０００４】また上部プレートにはマグネット１５がコ
イル導体１２と対向する位置に平行に固定される。マグ
ネット１５とコイル導体１２との間に所定の間隔が設け
られている。このファインパターンコイル１１の端子１
３に外部より通電することにより、各コイル導体１２に
適切な電流が流れ、マグネット１５との相互作用によっ
て回転の駆動力が得られるように、コイル導体１２の巻
き方向、配置等が設計される。

【０００５】必要な電気特性は、コイル導体１２の線幅
や厚みによって設計される。例えば、特開平６−２８２
０６９号公報にあるように、隣接する導体との繰り返し
最小ピッチ（図１中Ｐ）を１５０μ、高さ（図１中Ｈ）
を４００μであるような平面コイルが作られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、これらのコイル
を用いたモーターに対し、さらなる小型化、高出力化が
求められ、その要求に応じた以下のような課題が生じて
いる。まず、巻き線コイルの場合、特性を保ったまま小
型化するには、高さ方向に巻き回す必要があり、周囲に
絶縁層を有したラインを高さ方向に巻き回すことによっ
てコイルの全体厚みが大きくなり、小型で大きなトルク
を得ることができない。さらに実装するときの位置精度
の再現性が悪く品質の安定が悪いという問題点が発生す
る。

【０００７】そこで、平面コイルを用いることによって
これらの問題点は解決されるが、例えば、特開平６−２
８２０６９号公報にあるように、隣接する導体との繰り
返し最小ピッチが１５０μ、高さ４００μとすると、抵
抗値が低くなり、その結果消費電力が大きくなるため、
実用的なモーター用コイルとしては実際上有用ではなか
った。

【０００８】本発明は上記の欠点を解決するためになさ
れたものであり、小型化、高出力化、低消費電力の厚膜
ファインパターンモーターを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、導体の
断面形状がほぼ矩形を有し、高さ１５０〜３２０μ、隣
接する導体との繰り返し最小ピッチが１００〜２００μ
である厚膜ファインパターンコイルと、このコイルと対
向する位置に平行に回転自在に設置されたマグネットを
構成することにより、小型化、高出力化、低消費電力を
満足する厚膜ファインパターンモーターが得られること
を見い出し、本発明に至った。さらに、厚膜ファインパ
ターンコイルの導体間絶縁層としてエチレン性不飽和結
合濃度が１０^-2〜２×１０^-4ｍｏｌ／ｇ、かつ分子量が
５００〜５００００であるエチレン性不飽和結合を有す
るプレポリマーもしくはオリゴマーと、エチレン性不飽
和化合物単量体からなる液状感光性樹脂硬化物である場
合に良好な厚膜ファインパターンモーターが得られる。

【００１０】本発明の厚膜ファインパターンモーターの
構成としては、図１に示したような公知の構造が使用で
きる。なお、本発明での数値限定は、理想的な厚膜回路
での数値限定ではなく、現実的に得られる範囲において
その数値を限定したものである。即ち、導体の断面形状
は線占率を増大するために矩形状であることが好まし
い。導体形状を台形で仮定した場合、導体の幅方向の厚
みのバラツキが平均値（導体の高さ方向に１０分割し、
その点での導体の幅方向の厚みを測定した平均値）の±
Ｘ％の場合、一つの導体内での線占率Ｙ（％）は以下の
式で表せる。

【００１１】Ｙ＝１００００／（１００＋Ｘ）即ち、一つの導体内での線占率８０％以上を与えるＸは
約２０％以内である。従って本発明のほぼ矩形という表
現はこのＸが２０％以内である領域のことを示すもので
ある。導体高さについては、１５０μ〜３２０μが好ま
しく、特に２００μ〜３２０μが好ましい。導体高さが
１５０μ未満では抵抗値が高くなってしまい、大電流を
流すことが困難になり、必要なトルクが得られない。逆
に３２０μを越えると、抵抗値が逆に低くなりすぎるた
め消費電力が大きくなり、トルクは得られるが電池の消
耗が早く実用的なモーターとして不適正になる。

【００１２】隣接する導体との繰り返し最小ピッチは、
１００μ〜２００μが好ましく、特に１００μ〜１５０
μが好ましい。最小ピッチが２００μを越えると決めら
れたエリア内に巻き回せる導体本数が少なくなるため必
要なトルクが得られない。また１００μ未満では導体断
面積が小さくなり大電流を流すことが困難になり、必要
なトルクが得られない。

【００１３】本発明の導体間絶縁層は、図１に示す三角
状のコイル導体において、隣接する導体と導体の間に形
成される。厚膜導体を形成する方法は、通常、メッキ法
によって行われる。メッキを行う前に先ず、感光性樹脂
を用いたフォトリソグラフィーによりコイルパターンに
対応した樹脂パターンを形成する。一般的に感光性樹脂
には、固体状（フィルム）のものと液体状のものと２種
類あるが、特に液体状の場合、厚み制御が容易であり、
現像性に優れているため、極めて厚みの大きな樹脂パタ
ーンが得られる。また、樹脂の透光性が高く、樹脂内部
での光散乱が小さいため、樹脂パターン形状はシャープ
な矩形を呈し、メッキにより得られる導体パターンも矩
形を呈する。

【００１４】本発明で用いられる感光性樹脂原料の代表
的な構成は、エチレン重合性不飽和基を有するプレポリ
マーあるいはオリゴマーと、エチレン性不飽和単量体で
あり、必要により光重合増感剤、熱重合禁止剤が添加さ
れる。これら構成成分の組成割合は、プレポリマーある
いはオリゴマーの和１００重量部に対し、単量体１〜２
００重量部が添加される。好ましくは１０〜１００重量
部、さらに好ましくは３０〜７０重量部である。また、
光重合開始剤、熱重合禁止剤の添加量はプレポリマーあ
るいはオリゴマーと、単量体からなる樹脂成分１００部
に対して夫々０．００１〜１０重量部、０．００５〜
５．０重量部の範囲で選ばれる。

【００１５】本発明においてプレポリマーあるいはオリ
ゴマー中のエチレン性不飽和結合濃度は１０^-2〜２×１
０^-4ｍｏｌ／ｇが好ましい。エチレン性不飽和結合濃度
が１０^-2ｍｏｌ／ｇを越えると、露光後の樹脂硬化物の
機械的強度が低下し、また２×１０^-4ｍｏｌ／ｇ未満で
は十分に架橋せず、解像度の著しい低下を招く。また、
分子量は５００〜５００００であることが好ましい。分
子量が５００未満の場合、感光性樹脂の流動性が高く、
厚いレジストパターンを得ることができず、逆に５００
００を越えると露光後の現像性が著しく低下し、高解像
度のレジストパターンが得られない。

【００１６】本発明で使用されるプレポリマーとして
は、不飽和ポリエステル、不飽和ポリウレタン、オリゴ
エステルアクリレート類、不飽和ポリアミド、不飽和ポ
リイミド、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリ（メタ）ア
クリレート、及びこれらの各種変性体、炭素−炭素二重
結合を有する各種ゴム化合物を例示することができる。
これらの内、好ましい例としては、不飽和ポリエステ
ル、不飽和ポリウレタンが挙げられる。

【００１７】不飽和ポリエステルとしては、例えばマレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸おような不飽和二塩基酸
またはその酸無水物とエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリ
コール、グリセリン、トリメリロールプロパン、ペンタ
エリトリット、末端水酸基を有する１，４−ポリブタジ
エン、水添１，２−ポリブタジエン、ブタジエン−スチ
レン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体
等の多価アルコールとを反応させたポリエステル、また
前記酸成分の一部をコハク酸、アジピン酸、フタル酸、
イソフタル酸、無水フタル酸、トリメリット酸等の飽和
多塩基酸に置き換えたポリエステル、あるいは乾性油脂
肪酸または半乾性油脂肪酸で変性したポリエステルなど
が挙げられる。

【００１８】不飽和ポリウレタンとしては、例えば前記
した多価アルコールやポリエステルポリオール、ポリエ
ーテルポリオールなどのポリオール、末端水酸基を有す
る１，４−ポリブタジエン、水添または非水添１，２−
ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタ
ジエン−アクリロニトリル共重合体等と、トルイレンジ
イソシアネート、ジフェニルメタン、４，４’−ジイソ
シアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのポ
リイソシアネートから誘導されたポリウレタンの末端イ
ソシアネート基、あるいは水酸基の反応性を利用して不
飽和基を導入した化合物が挙げられる。即ち、水酸基、
カルボキシル基、アミノ基等の活性水素を有する化合物
とイソシアネートとの反応により不飽和基を導入した
り、カルボキシル基と水酸基との反応により不飽和基を
導入したり、または前記の不飽和ポリエステルをポリイ
ソシアネートで連結した化合物などである。

【００１９】また、エチレン性不飽和単量体としては、
公知の種類の化合物を使用できる。例えばアクリル酸、
メタクリル酸などの不飽和カルボン酸またはそのエステ
ルとして、例えばアルキル、シクロアルキル、ハロゲン
化アルキル、アルコキシルアルキル、ヒドロキシアルキ
ル、アミノアルキル、テトラヒドロフルフリル、アリ
ル、グリシジル、ベンジル、フェノキシ等の各基を有す
るアクリレートおよびメタクリレート、またアルキレン
グリコール、ポリオキシアルキレングリコールのモノま
たはジアクリレートおよびメタクリレート、またトリメ
チロールプロパントリアクリレートおよびメタクリレー
ト、またペンタエリトリットテトラアクリレートおよび
メタクリレートなどが挙げられる。

【００２０】アクリルアミド、メタクリアミド、または
その誘導体として、例えばアルキル、ヒドロキシアルキ
ルでＮ−置換またはＮ，Ｎ’−置換したアクリルアミド
およびメタクリルアミド、またジアセトンアクリルアミ
ドおよびメタクリルアミド、またＮ，Ｎ’−アルキレン
ビスアクリルアミドおよびメタクリルアミドなどが挙げ
られる。

【００２１】本発明で使用する感光性樹脂は硬化後の電
気絶縁性が極めて高いため、信頼性の高い厚膜ファイン
パターンモーターが得られる。

【００２２】

【実施例】以下に本発明を実施例を示し詳細に説明す
る。なお、本発明は実施例により限定されるものではな
い。

【００２３】

【実施例１】プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ールとアジピン酸、イソフタル酸、フマル酸をそれぞれ
モル比で０．１２／０．３８／０．２４／０．１２／
０．１４の割合となるように秤量し、窒素雰囲気中、反
応温度１８０℃、６時間、減圧下で縮合させて得た不飽
和ポリエステル樹脂１００部に、ジエチレングリコール
ジメタクリレート１２部、テトラエチレングリコールジ
メタクリレート３０部、２−ヒドロキシエチルメタクリ
レート１２部、ジアセトンアクリルアミド６部、ベンゾ
インイソブチルエーテル２部、４−ターシャリーブチル
カテコール０．０３部を加え、４０℃の温浴中で充分、
撹拌・混合し、液状感光性樹脂原料を得た。

【００２４】次に＃６００の耐水研磨紙で表面を粗化し
た、厚さ１００μｍのアルミニウム基板上に、調製した
感光性樹脂組成物をＳＲＢ装置（旭化成工業（株）製）
を用いて塗布した。この際、レジスト層の厚みが３００
μｍになるようにスペサーで調節した。所定のガラスマ
スクと平行光方式光源（ＯＲＣ社製）を用いてマスク露
光、現像（ほう酸ナトリウム１％溶液、４０〜４５℃、
吐出圧力０．１ｋｇ／ｃｍ²）を行い、アルミニウム基
板上にピッチ１２０μｍ、高さ２５０μｍのコイル状レ
ジストパターンを得た。このコイル状パターンは、外形
２５φで表及び裏の２種類あり、各々内径周囲に等角度
間隔で配列された複数個のほぼ同型の渦巻き状コイル
と、外部との接続のための端子、及びこれらのコイルど
うしあるいはコイルと端子を接続するための引き回しラ
イン、さらに表裏の接続のためのスルーホールランド等
からなる。

【００２５】このレジストパターン内にピロリン酸銅メ
ッキ液（ハーショウ村田社製）を用いて、陰極の電流密
度４Ａ／ｄｍ²の条件で２５０μｍのメッキ銅皮膜を析
出させ、導体を形成した。得られた基板の表面に接着剤
（セメダインＥＰ００８、ＥＰ１７０）をスクリーン印
刷し、表面、裏面の位置合わせを行ない、転着した後、
アルミニウム基板を１０％塩酸でエッチング除去し、表
面をソルダーレジストＵＳＲ−１１Ｇ（タムラ化研製）
を用いて、スクリーン印刷法により３０μｍの厚さにな
るようにコーティングし、紫外線硬化を行った。かくし
て抵抗１．５Ωの厚膜導体コイルを得た。

【００２６】このコイルと対向する位置に磁束密度３０
００ガウスになるように、等角度間隔に配列して着磁さ
れたマグネットを回転自在（図１）に取り付け、コイル
の端子にモーター回転用のドライブＩＣ及び電源を接続
することにより厚膜導体コイルモーターを得た。このモ
ーターのトルク定数は９０ｇ・ｃｍ／Ａであった。

【００２７】

【実施例２】実施例１で得た感光性樹脂組成物を実施例
１と同様の方法で塗布・露光・現像し、アルミニウム基
板上にピッチ１５０μｍ、高さ３２０μｍの実施例１と
同様の形状のレジストパターンを得た。このレジストパ
ターン内にピロリン酸銅メッキ液（ハーショウ村田社
製）を用いて、陰極の電流密度１４Ａ／ｄｍ²の条件で
３２０μｍのメッキ銅皮膜を析出させ、導体を形成し
た。

【００２８】得られた基板の表面に接着剤（セメダイン
ＥＰ００８、ＥＰ１７０）をスクリーン印刷し、転着し
た後、アルミニウム基板を１０％塩酸でエッチング、除
去し、表面をソルダーレジストＵＳＲ−１１Ｇ（タムラ
化研製）で３０μｍコーティング、紫外線硬化して、抵
抗０．６Ωの厚膜導体コイルを得た。このコイル基板と
対向する位置に磁束密度３０００ガウスになるように、
等角度間隔に配列して着磁されたマグネットを回転自在
に取り付け、コイルの端子にモーター回転用のドライブ
ＩＣ及び電源を接続することにより厚膜導体コイルモー
ターを得た。このモーターのトルク定数は７０ｇ・ｃｍ
／Ａであった。

【００２９】以下、実施例１、２と同様にピッチ、高さ
の異なるパターンを形成し、得られたコイルの抵抗値及
びトルク定数を実施例３〜７に、また比較例として特開
平６−２８２０６９号公報で得られたコイルを用いたモ
ーターの特性一覧を表１に示す。表１より明らかなよう
に、実施例のモーターはトルク定数が高く、抵抗値が
０．７〜２．３Ωであるため、高性能、低消費電力であ
ることが分かる。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明の厚膜ファインパターンモーター
は導体の断面形状がほぼ矩形を有し、高さ１５０〜３２
０μ、隣接する導体との繰り返し最小ピッチが１００〜
２００μである厚膜ファインパターンコイルと、このコ
イルと対向する位置に平行に回転自在に設置されたマグ
ネットから構成されているので、出力としてのトルク定
数が高く、高出力で、かつ抵抗値の制御により低消費電
力にすることができ、さらに小型モーターとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】厚膜ファインパターンモーターの一例を示す断
面図および平面図である。

【符号の説明】

１１ファインパターンコイル１２コイル導体１３端子１４引き回しライン１５マグネット１６回転軸１７ヨーク基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体の断面形状がほぼ矩形を有し、高さ
１５０〜３２０μ、隣接する導体との繰り返し最小ピッ
チが１００〜２００μである厚膜ファインパターンコイ
ルと、このコイルと対向する位置に平行に回転自在に設
置されたマグネットからなる厚膜ファインパターンモー
ター。
【請求項２】厚膜ファインパターンコイルの導体間絶
縁層としてエチレン性不飽和結合濃度が１０^-2〜２×１
０^-4ｍｏｌ／ｇ、かつ分子量が５００〜５００００であ
るエチレン性不飽和結合を有するプレポリマーもしくは
オリゴマーと、エチレン性不飽和化合物単量体からなる
液状感光性樹脂硬化物であることを特徴とする請求項１
記載の厚膜ファインパターンモーター。