JPH09219307A - 薄型ミニディスク用平面コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミニディスクに使用される高いトルクを必要
とする薄型モータ用平面コイルを提供する。 【解決手段】 コイルの断面形状が矩形を呈し、導体高
さが５０μｍ以上でかつ導体とそれに隣接するスペース
部分との繰り返し単位が３０μｍ以上であり、さらにス
ペース部分に絶縁層が存在する薄型ミニディスク用平面
コイルである。 【効果】 極めて軽量で高密度化が可能なため高いトル
クを発生することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は映像音響機器、事務
機器等に用いられる、平面コイルを利用した薄型モータ
ーに関するものであり、さらに詳しくはミニディスクに
使用される高いトルクを必要とする薄型モーター用平面
コイル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に用いられる駆動
用コイルには、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、平面コイルは、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、図２に示すように、平面コ
イル１は、金属板などのヨーク基板７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２、端子３、およびこれらの間を電気
的に接続する引き廻しライン４が形成されたものであ
る。この平面コイル１の上部にはマグネット５と一体化
した回転軸６がヨーク基板７を支点として回転自在に設
置されている。また上部プレートにはマグネット５がコ
イル導体２と対向する位置に平行に固定され、マグネッ
ト５とコイル導体２との間に所定の間隔が設けられてい
る。この平面コイル１の端子３に外部より通電すること
により、各コイル２に適切な電流が流れ、マグネット５
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２の巻き方向や、配置等が設計されている。
従って、必要な電気特性はコイル２の線幅や厚みによっ
て設計される。

【０００４】従来の平面コイルは、銅張り基板、フォト
リソグラフィ−およびエッチングを組み合わせて作製さ
れるものが知られている。しかしながら、この方法で得
られるコイル導体は、銅箔のエッチング時におけるサイ
ドエッチ現象を抑制することが極めて困難であり、導体
形状が台形になるため、コイル導体の信頼性、特に抵抗
値のばらつきが大きくなる。さらに、導体の高さが大き
くなるにつれて、この現象が顕著になるため、コイル導
体の高さは１８〜３５μｍ程度のものしか知られておら
ず、低抵抗化が困難であり、高いトルクを発生すること
が出来ない。

【０００５】また、特開昭５６−９４６９０号公報、特
開昭６０−１６１６０５号公報には導電性基板とフォト
リソグラフィ−を組み合わせ、異方性電解メッキによる
ファインパタ−ン回路の成形方法が示されている。この
方法でも平面コイルが得られるが、導体設計をメッキス
タ−ト幅でコントロ−ルしており、導体形状が球形であ
るため、高密度で低抵抗を両立するコイル導体は開示さ
れていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、ミニディスクの
出現により、小型モーターに用いられるコイルに対し、
さらなる小型化、高トルク化が求められ、これらの要求
に応じ、以下の課題が生じている。まず巻き線コイルの
場合、特性を保ったまま小型化する場合、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・軽量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】平面コイルを用いることによってこれらの
問題点は解決できたが、比較的高い電流を流すミニディ
スク用平面コイルとして使用する場合、低抵抗化、絶縁
層の電気的な信頼性等の点でまだいくつかの課題が残さ
れていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】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る。即ち、コイルの断
面形状が矩形を呈し、導体高さが５０μｍ以上でかつ導
体とそれに隣接するスペース部分との繰り返し単位が３
０μｍ以上であり、スペース部分に絶縁層が存在する平
面コイルであって、前記絶縁層が、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
性不飽和結合を有する単量体とを必須成分とする液状感
光性樹脂組成物であり、その液状感光性樹脂組成物を構
成するプレポリマーもしくはオリゴマーの分子量が５０
０〜５００００で、単量体成分として、該一分子中にア
クリロイル基もしくはメタクリロイル基を３個以上有
し、かつ該アクリロイル基もしくはメタクリロイル基が
結合している炭素間に１〜１５個の原子を有する単量体
を少なくとも一種以上含んでいる平面コイルを用いるこ
とにより小型・軽量で、抵抗のばらつきが小さく、抵抗
を自在に合わせることが可能であり、電気的な信頼性の
極めて高い、高トルクを発生する薄型ミニディスク用平
面コイルが得られることを見い出し本発明に至った。

【０００９】なお、本発明での数値限定は、理想的な平
面コイル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。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。

【００１０】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。導体の高さについては５０μ以下では抵抗
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。

【００１１】また、隣接する導体との繰り返し最小ピッ
チが３０μ以下では高密度平面コイルが得られるもの
の、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、薄型ミニディスク用平面コイルとして必要な
トルクが発生できない。本発明において、エチレン性不
飽和結合を有するオリゴマーまたはプレポリマーが、ア
ルキルジオールまたは、分子内に５個以下のエーテル結
合を有するジオールのいずれかのアルコール成分、ある
いはこれらの混合物からなるアルコール成分と、エチレ
ン性不飽和結合を有するジカルボン酸単独もしくはエチ
レン性不飽和結合を有しないジカルボン酸とエチレン性
不飽和結合を有するジカルボン酸との混合物とからなる
酸成分との縮重合により得られる不飽和ポリエステルで
ある場合に特に好ましい画像が得られる。また、分子量
が５００未満の場合、感光性樹脂組成物としての感度が
低下しすぎ使用に耐えないし、さらに、５００００を越
えると高エネルギー線を照射した後の現像性が著しく低
下し、高解像力は得られない。さらに、画像形成用組成
物として、感度、解像度の点から、１２００〜２５００
０の分子量が好ましい範囲である。

【００１２】本発明の感光性樹脂組成物として用いうる
オリゴマーまたはプレポリマーとして、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
ト類もしくはオリゴエステルメタクリレート類、不飽和
ポリアミド類、不飽和ポリイミド類、不飽和ポリエーテ
ル類、不飽和ポリアクリレート類もしくは不飽和ポリメ
タクリレート類及びこれらの各種変性体、混合物、炭素
−炭素二重結合を有する化合物を例示することが出来
る。これらの内、画像の高さと幅の比（以下、アスペク
ト比と呼称する）の大きい画像を得る場合の好ましい例
として、不飽和ポリエステル類、もしくは、不飽和ポリ
ウレタン類が挙げられる。

【００１３】不飽和ポリエステル類として、例えばマレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸のような不飽和二塩基酸
類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、トリメチロールプロパン、ペン
タエリトリトール、末端水酸基を有する１、４−ポリブ
タジエン、水添もしくは非水添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の多価アルコールとを反応させ
たポリエステル類、又、前記酸成分の一部を飽和多塩基
酸に置き換えたポリエステル類、あるいは、乾性油脂酸
または半乾性油脂酸で変性したポリエステル類などが挙
げられる。

【００１４】不飽和ポリウレタン類としては、例えば、
前記した多価アルコール類やポリエステルポリオール
類、ポリエーテルポリオール類等のポリオール類、末端
水酸基を有する１、４−ポリブタジエン、水添、もしく
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類から誘導されたポ
リウレタン類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。すなわち、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類との反応
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
飽和ポリエステル類をポリイソシアネート類で連結した
化合物などである。

【００１５】特に好ましい例として、アルキルジオール
類と分子内に５個以下のエーテル結合を有するジオール
類との混合物からなるアルコール成分と、エチレン性不
飽和結合を有するジカルボン酸類単独もしくはエチレン
性不飽和結合を有しないジカルボン酸とエチレン性不飽
和結合を有するジカルボン酸類との混合物からなる酸成
分との縮重合により得られる、分子量５００〜５０００
０の不飽和ポリエステル類である。

【００１６】本発明における、単量体成分が、該一分子
中にアクリロイル基もしくはメタクリロイル基を少なく
とも３個有し、かつ、該アクリロイル基もしくはメタク
リロイル基が結合している炭素原子間に１５個以下の原
子を有して結合している単量体は、導体とそれに隣接す
るスペース部分との繰り返し単位が３０μｍでしかも５
０μｍ以上の矩形の導体コイルを得るためには必須の成
分である。すなわち、２個以下のアクリロイル基または
メタクリロイル基を有する重合性単量体のみを用いる場
合や、３個以上のアクリロイル基またはメタクリロイル
基を有する重合性単量体のアクリロイル基またはメタク
リロイル基が結合する炭素原子間の原子数が１６個以上
の単量体を用いても、感光性樹脂の十分な架橋密度が得
られず、絶縁層が柔らかくなり、十分な電気絶縁性を得
ることが出来ない。

【００１７】以上の観点から、一分子中に少なくとも３
個のアクリロイル基またはメタクリロイル基を有し、か
つ、該アクリロイル基またはメタクリロイル基が結合し
ている炭素原子間に１５個以下の原子を有して結合して
いる単量体は本発明において必須の成分である。なお、
単量体成分は液体クロマトグラフまたはガスクロマトグ
ラフで検出することができる。

【００１８】ここでいう、アクリロイル基またはメタク
リロイル基が結合している炭素原子間に１５個以下の原
子を有するという意味を以下に説明する。まずアクリロ
イル基またはメタクリロイル基が結合している炭素原子
とは、アクリル酸あるいはメタクリル酸とエステル結合
を介してすぐとなりのヒドロキシル基側の炭素原子であ
る。このヒドロキシル基側の炭素原子という意味は、エ
ステルを加水分解したときに生じるヒドロキシル基に結
合している炭素原子と言う意味である。つまり、この炭
素原子同士の間に最短で数えてこの炭素原子を含まず１
５個以下の原子が結合しているという意味である。この
数が０の場合は当該炭素原子同士が結合しているという
意味で、当該炭素原子が同一である場合は含まれない。
また、当該炭素原子間の原子数の数え方は、３個以上の
当該炭素原子のうち任意の一つの炭素原子について残り
の２個以上の当該炭素原子のうち、当該炭素原子間の原
子数の最も少ないものを選び、その原子数をもって当該
炭素原子間の原子数とする。

【００１９】説明のために具体例を挙げると、この炭素
原子間の原子の数が１の例としてトリメチロールプロパ
ントリメタクリレート、１３の例としてトリ［アクリロ
イル−ジ（オキシエチル）］トリメチロールプロパン、
０の例としてグリセロールトリアクリレート（数え方に
よって０または１となるが、上記の定義に従って０であ
る）、また１の例としてジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレート（１または５となるが、同様に１である）
となる。

【００２０】一分子中に３個以上のアクリロイル基また
はメタクリロイル基を有し、かつ、該アクリロイル基ま
たはメタクリロイル基が結合している炭素原子間に１５
個以下の原子を有して結合している単量体としては、ト
リメチロールプロパントリアクリレートまたはメタクリ
レート、トリアクリロイルまたはトリメタクリロイルエ
チルトリメチロールプロパン、ジ（エチレンオキシ）ト
リメチロールプロパントリアクリレートまたはメタクリ
レート、ペンタエリスリトールトリアクリレートまたは
メタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレ
ートまたはメタクリレート、ジペンタエリスリトールテ
トラ／ペンタ／ヘキサアクリレートまたはメタクリレー
ト、グリセロールトリアクリレートまたはメタクリレー
ト、あるいはこれら化合物のアクリレートまたはメタク
リレートのエステル基の隣にモノまたはポリ（オキシエ
チル）基やモノまたはポリ（オキシプロピル）基等を挿
入した構造を持つ化合物、３個以上の水酸基を有する化
合物を縮合して得られる多価アルコール類やビニルアル
コールオリゴマー等のアルキルポリオール類の３個以上
１０個までの水酸基にアクリロイル基またはメタクリロ
イル基を導入した化合物などを具体例として挙げること
が出来る。これら単量体は単独で用いてもよいし、２種
類以上の成分を組み合わせて用いてもよい。これら単量
体の含有量は少なすぎると絶縁抵抗の低下を招き、多す
ぎると絶縁層にクラックが発生するなど不都合な点を生
ずる。本発明においてこれら単量体の好ましい含有量は
感光性樹脂組成物の１００重量部のうち１〜３０重量
部、さらに好ましくは３〜１５重量部の範囲で用いるの
がよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示し詳細
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。

【００２２】

【実施例１】ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、アジピン酸、フマル酸、イソフタル酸をモル比で
０．３８／０．１２／０．２４／０．１４／０．１２の
割合になるように秤量し、窒素雰囲気中、反応温度２０
０℃、４時間、減圧下で縮合させて平均分子量１６００
の不飽和ポリエステルプレポリマーを作成した。

【００２３】このプレポリマー１００重量部にテトラエ
チレングリコールジメタクリレート１２部、ジエチレン
グリコールジメタクリレート５部、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート８部、ペンタエリスリトールトリメタ
クリレート１５部、リン酸モノ（メタクリロイルオキシ
エチル）５部、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセ
トフェノン２部、４−ターシャリーブチルカテコール
０．０５部、日本化薬（株）製カヤセットレッドＡ−Ｂ
Ｒ０．１部を加え、４０℃、３時間撹拌混合し感光性樹
脂組成物を得た。

【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
液状感光性樹脂原料を旭化成工業（株）製ＳＲＢ装置を
用いて塗布した。この際、樹脂層の厚みが２８０μｍに
なるようにスペーサーで調節した。所定のフォトマスク
とオーク社製平行光方式光源を用いて、露光・現像（ほ
う酸ソーダ１％溶液、４０℃、吐出圧力０．１kg/cm²）
を行い、アルミニウム基板上に幅２５μｍで、高さ２８
０μｍ、隣接するスペース部分との繰り返し単位が７５
μｍのコイル状樹脂パターンを作成した。このコイル状
パターンは、外形１５ｍｍφで表及び裏の２種類あり、
それぞれ、内径周囲に等角度間隔で配列された複数個の
ほぼ同じ同型の渦巻き状コイルと、外部との接続のため
の端子、およびこれらのコイル同士あるいはコイルと端
子を接続するための引き廻しライン、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】得られたコイル状樹脂パターンの凹部に、
上村工業社製ピロリン酸銅メッキ液を用いて、陰極の電
流密度３Ａ／ｄｍ² の条件で、２８０μｍのメッキ銅を
析出させ、コイルパターンを形成した。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、表裏の渦巻き状導体を転着した後、
アルミニウム基板を１０％塩酸でエッチング除去した。
この表裏渦巻き状導体の電気的接続はドライスルーホー
ルにより行った。かくして得られた導体コイル表面をタ
ムラ化研製のソルダーレジストＵＳＲ−１１Ｇを３０μ
ｍ厚でスクリーン印刷し、必要な部分を打ち抜いて、ミ
ニディスク用平面コイル１００個を作製した。

【００２６】得られたコイルの抵抗をデジタルマルチメ
ーターを用い、４端子法により測定した結果、平均抵抗
２．１Ω、標準偏差０．０４Ωであり、また、端子間の
絶縁抵抗は１×１０⁶ ＭΩ以上、絶縁破壊電圧（ＢＤ
Ｖ）は２ｋＶ以上であった。次にこのコイルと対向する
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と電
源を接続した。実際にコイルに電流を流してモーターを
回転させ、生じたトルクをトルクメーターで測定し、電
流値との関係からトルク定数を求めた結果、１２０ｇｃ
ｍ／Ａであった。

【００２７】さらに、導体コイルをエポキシ樹脂で硬化
させた後、研磨機で断面を鏡面研磨し導体コイル断面形
状観察を行なった結果、導体部は矩形状を呈していた。

【００２８】

【比較例１】実施例１におけるトリメチロールプロパン
トリメタクリレートに代えてプロピレングリコールジメ
タクリレートを用いたほかは実施例１と同じ方法で感光
性樹脂組成物を調製し、コイルパターン１００個を作製
した。得られたコイルの抵抗を実施例１と同様な方法で
測定した結果、８８個のコイルが断線していた。また、
導通のあった１２個のコイルの平均抵抗は４．７Ω、標
準偏差０．８Ωであった。

【００２９】さらに得られた導体コイルをエポキシ樹脂
で硬化させた後、研磨機で断面を鏡面研磨し導体コイル
断面形状観察を行なった結果、絶縁層の樹脂が倒れた
り、隣同士でくっついており、メッキ導体が成長してい
ない部分、或いはメッキ導体が全く存在していない部分
が多く見られ、ミニディスク用平面コイルとして使用す
ることが出来なかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明のミニディスク用平面コイルは極
めて軽量で高密度化が可能なため高いトルクを発生する
ことが可能である。さらに、コイル抵抗を自由に設定す
ることにより、導体高さとピッチを設定できるためミニ
ディスク用モーター設計の自由度が大きく広がる。

【００３１】さらに絶縁層と組み合わせることで、導体
コイルの信頼性が向上し、極めて安定したミニディスク
用モータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄型モーターの断面図である。

【図２】薄型モーター用平面コイルの平面図である。

【符号の説明】

１ 平面コイル ２ コイル導体 ３ 端子 ４ 引き廻しライン ５ マグネット ６ 回転軸 ７ ヨーク基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルの断面形状が矩形を呈し、導体高
   さが５０μｍ以上でかつ導体とそれに隣接するスペース
   部分との繰り返し単位が３０μｍ以上であり、スペース
   部分に絶縁層が存在する平面コイルであって、前記絶縁
   層が、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結合を有する単量体
   とを必須成分とする液状感光性樹脂組成物であり、その
   液状感光性樹脂組成物を構成するプレポリマーもしくは
   オリゴマーの分子量が５００〜５００００で、単量体成
   分として、該一分子中にアクリロイル基もしくはメタク
   リロイル基を３個以上有し、かつ該アクリロイル基もし
   くはメタクリロイル基が結合している炭素間に１〜１５
   個の原子を有する単量体を少なくとも一種以上含んでい
   ることを特徴とする薄型ミニディスク用平面コイル。