KR20190031155A - 배선기판 및 플래너 트랜스 - Google Patents

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마사히토 모리타
겐지 스즈키
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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 절연층에 대한 배선층의 위치 어긋남을 억제할 수 있는 배선기판을 제공한다.
(해결수단) 본 개시는 적어도 1개의 절연층과 적어도 1개의 배선층을 구비하는 배선기판이다. 적어도 1개의 배선층은 적어도 1개의 절연층에 겹쳐지게 배치된다. 적어도 1개의 절연층은 1개의 배선층이 배치되는 배치부와, 배치부에 배치된 배선층의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 측벽부를 가진다. 측벽부는 배선층의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면형상을 가진다.

Description

배선기판 및 플래너 트랜스{WIRING BOARD AND PLANAR TRANSFORMER}
본 개시는 배선기판 및 플래너 트랜스에 관한 것이다.
복수의 절연층과 복수의 배선층을 교호로 적층한 배선기판의 제조방법으로서, 금속 페이스트를 절연층 상에 인쇄하고 소성하여 배선층을 형성하는 방법이 알려져 있다. 다만, 이 방법에서는 배선부의 두께를 충분히 확보할 수 없기 때문에, 배선부의 저항의 저감에 한계가 생길 수 있다.
한편, 금속박을 절연층에 접착함에 의해서 배선층을 형성하는 방법도 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본국 특개평11-329842호 공보
상기한 배선기판의 제조과정에 있어서, 적층시에 배선층의 절연층에 대한 위치가 어긋나는 경우가 있다. 이러한 위치 어긋남은 배선기판에 있어서의 성능 변화의 원인이 된다. 또, 적층시에 배선층의 위치가 고정되지 않으면, 적층공정이 번잡하게 되고, 제조 코스트가 증대한다.
본 개시의 일 국면은 절연층에 대한 배선층의 위치 어긋남을 억제할 수 있는 배선기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태는, 적어도 1개의 절연층과 적어도 1개의 배선층을 구비하는 배선기판이다. 적어도 1개의 배선층은 적어도 1개의 절연층에 겹쳐지게 배치된다. 적어도 1개의 절연층은 1개의 배선층이 배치되는 배치부와, 배치부에 배치된 배선층의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 측벽부를 가진다. 측벽부는 배선층의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가진다.
이러한 구성에 의하면, 절연층의 측벽부에 의해서 절연층에 겹쳐지게 배치된 배선층의 면방향의 이동 및 회전이 규제된다. 그렇기 때문에, 절연층에 대한 배선층의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 그 결과, 적층공정이 용이하게 됨과 아울러, 적층 후의 배선기판에 있어서의 성능 변화를 억제할 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 측벽부는 배치부에 배치된 배선층으로부터 이간되는 방향으로 오목한 측벽 오목부 및 배선층으로 향해서 돌출되는 측벽 볼록부 중 적어도 일방을 가져도 좋다. 배선층은 측벽 오목부에 끼워지는 배선 볼록부 및 측벽 볼록부가 끼워지는 배선 오목부 중 적어도 일방을 가져도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 더 확실하게 절연층에 대한 배선층의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 측벽부는 2개의 측벽 오목부의 조합, 2개의 측벽 볼록부의 조합, 또는 1개의 측벽 오목부와 1개의 측벽 볼록부의 조합을 가져도 좋다. 또, 두께방향에서 보았을 때, 조합을 구성하는 모든 측벽 오목부 또는 측벽 볼록부를 통과하고, 또한 배치부에 배치된 배선층의 기하학적 중심을 통과하는 가상 직선이 존재하여도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 배선층의 회전에 대한 억제 효과를 높일 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 측벽부는, 배치부에 배치된 배선층의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되며 각각 제 1 방향으로 연장되는 적어도 2개의 면과, 배선층의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되며 각각 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장되는 2개의 면을 가져도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 용이하게 또한 확실하게 배선층의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제할 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 측벽부는, 배치부의 면방향 외측에 배치된 제 1 부와, 배치부를 사이에 두고서 제 1 부의 반대측에 배치된 제 2 부를 가져도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 배치부의 면적을 유지하면서 배선층의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제할 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 적어도 1개의 배선층은 적어도 1개의 절연층 중 인접하는 절연층과 고정되어 있지 않아도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 온도 변화에 따라서 배선층 및 절연층이 팽창 또는 수축하였을 때에, 열팽창율의 차이에 의한 배선층과 절연층의 변형량의 차이를 배선층 및 절연층이 개별적으로 변위함으로써 흡수할 수 있다. 그렇기 때문에, 절연층과 배선층 사이에서 발생하는 응력이 저감되어 절연층에 있어서의 크랙 등의 결함이 억제된다.
또한, 배선층이 절연층에 접착 또는 접합에 의해서 고정되어 있지 않으면, 배선층이 위치 어긋남을 일으킬 가능성이 높아지지만, 본 개시에서는 상기한 바와 같이 배선층의 절연층에 대한 이동 및 회전이 억제된다. 그렇기 때문에, 적극적으로 배선층을 절연층에 대해서 비접착 고정화 또는 비접합 고정화할 수 있다.
본 개시의 일 형태에서는, 적어도 1개의 절연층은 세라믹을 주성분으로 하여도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 절연층의 평탄성이 향상되기 때문에, 절연층에 배선을 고밀도로 배치할 수 있다. 게다가 높은 절연성도 얻을 수 있다.
또, 본 개시의 다른 형태는, 본 개시의 배선기판을 이용한 플래너 트랜스이다.
도 1은 실시형태의 배선기판의 두께방향과 평행한 면에서의 모식적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 배선기판의 모식적인 평면도이다.
도 3A는 도 1의 배선기판에 있어서의 접속도체 근방의 모식적인 부분 확대 단면도이고, 도 3B는 도 3A의 ⅢB-ⅢB선에서의 모식적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 배선기판의 제조방법을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 도 1과는 다른 실시형태의 배선기판의 모식적인 평면도이다.
도 6은 도 1 및 도 5와는 다른 실시형태의 배선기판의 모식적인 평면도이다.
도 7은 도 1, 도 5 및 도 6과는 다른 실시형태의 배선기판의 모식적인 평면도이다.
이하, 본 개시가 적용된 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.
[1. 제 1 실시형태]
[1-1. 배선기판]
도 1 및 도 2에 나타내는 배선기판(1)은 복수의 절연층(2)과, 복수의 배선층(5)과, 복수의 배선층(5) 간을 접속하는 적어도 1개의 접속도체(7)(도 3A 참조)를 구비한다.
또한, 본 실시형태에서는 본 개시의 일례로서 2개의 절연층(2)과 2개의 배선층(5)을 구비하는 다층 구조의 배선기판(1)을 설명하지만, 본 개시의 배선기판에 있어서의 절연층(2) 및 배선층(5)의 수는 이것에 한정되지 않는다.
배선기판(1)은 배선층(5)의 패턴의 설계에 따라서 트랜스(즉, 변압기), 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터(IGBT), 발광 다이오드(LED) 조명장치, 파워 트랜지스터, 모터 등의 용도로 사용된다. 배선기판(1)은 배선층(5)의 후육화(厚肉化)가 용이하기 때문에, 고전압 및 대전류의 용도에 특히 매우 적합하게 사용할 수 있다.
＜절연층＞
복수의 절연층(2)은 각각 표면 및 이면을 가진다. 또, 복수의 절연층(2)은 각각 세라믹을 주성분으로 한다. 또한, "주성분"이란 80질량% 이상 함유되는 성분을 의미한다.
복수의 절연층(2)을 구성하는 세라믹으로서는, 예를 들면 알루미나, 베리리아, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 등을 들 수 있다. 이들 세라믹은 단체(單體)로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
각 절연층(2)은 배치부(21)와 측벽부(22)를 가진다.
배치부(21)는 1개의 배선층(5)이 표면측에 배치되는 부위이다. 또, 배치부(21)에는, 도 3A에 나타내는 바와 같이, 절연층(2)을 두께방향으로 관통하는 적어도 1개의 관통구멍(2A)이 형성되어 있다. 관통구멍(2A)은 이른바 배선층 간을 두께방향에 있어서 전기적으로 접속하는 비아가 배치되는 비아 홀이다.
측벽부(22)는 배치부(21)보다도 두께가 큰 부위이다. 측벽부(22)는 배치부(21) 및 배선층(5)의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 부위이다. 또한, 도 2에서는, 두께방향에서 보았을 때(이하 '평면시(平面視)'라고도 한다) 측벽부(22)와 겹쳐지는 위치에는 배선층(5)이 배치되지 않지만, 위치 어긋남이 생기기 어려운 비교적 면적이 작은 배선층(예를 들면 전극 등)이 측벽부(22)와 겹쳐지는 위치에 배치되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 측벽부(22)는 배치부(21) 및 배선층(5)의 면방향 외측에 배치된 제 1 부(22A)와, 배치부(21) 및 배선층(5)을 사이에 두고서 제 1 부(22A)의 반대측에 배치된 제 2 부(22B)를 가진다. 즉, 측벽부(22)는 배치부(21) 및 배선층(5)을 X방향의 양측에서 둘러싸고 있다.
구체적으로는, 제 1 부(22A)는 절연층(2)의 표면에 있어서의 X방향의 일방의 단부에 형성되어 있다. 제 2 부(22B)는 절연층(2)의 표면에 있어서의 X방향의 타방의 단부에 형성되어 있다. 제 1 부(22A) 및 제 2 부(22B)는 각각 두께방향에서 보았을 때(즉 평면시에서) Y방향으로 연장되는 띠 형상으로 형성되어 있다. 그렇기 때문에, 측벽부(22)는 배치부(21)를 X방향으로 둘러싸고 있다.
또, 측벽부(22)는 배치부(21)에 배치된 배선층(5)으로부터 이간되는 방향으로 오목한 2개의 측벽 오목부(22C, 22D)를 가진다. 2개의 측벽 오목부(22C, 22D)는 제 1 부(22A)와 제 2 부(22B)에 1개씩 형성되어 있다.
제 1 부(22A)에 형성된 제 1 측벽 오목부(22C)는 X방향으로 연장되며 Y방향으로 이간된 2개의 제 1 면(22E)과, Y방향으로 연장되며 2개의 제 1 면(22E)과 직교하는 제 2 면(22F)을 가진다. 2개의 제 1 면(22E)은 후술하는 배선층(5)의 배선 볼록부(5B)를 사이에 두고서 Y방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 제 1 측벽 오목부(22C)는 배선 볼록부(5B)를 X방향의 일방측(도 2의 상측방향)과 Y방향의 양측(도 2의 좌우측방향)에서 둘러싸고 있다.
또한, 여기서 말하는 "X방향"이란 특허청구범위에 기재된 "제 1 방향"에 대응하고, "Y방향"이란 특허청구범위에 기재된 "제 2 방향"에 대응한다. 이하에 대해서도 같다.
제 2 부(22B)에 형성된 제 2 측벽 오목부(22D)는 X방향으로 연장되며 Y방향으로 이간된 2개의 제 3 면(22G)과, Y방향으로 연장되며 2개의 제 3 면(22G)과 직교하는 제 4 면(22H)을 가진다. 2개의 제 3 면(22G)은 후술하는 배선층(5)의 배선 볼록부(5C)를 사이에 두고서 Y방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 또, 제 4 면(22H)은 제 1 측벽 오목부(22C)의 제 2 면(22F)과 배선층(5)을 사이에 두고서 배치되어 있다. 즉, 제 2 측벽 오목부(22D)는 배선 볼록부(5C)를 X방향의 일방측(도 2의 하측방향)과 Y방향의 양측에서 둘러싸고 있다.
절연층(2)은, 두께가 일정한 절연층을 준비하고, 이 절연층의 배치부(21)가 되는 영역 이외에 다른 절연층을 배치하여 측벽부(22)를 형성함으로써 얻을 수 있다. 또, 배치부(21)와 측벽부(22)가 일체로 형성되어 있어도 좋다.
＜배선층＞
복수의 배선층(5)은 각각 표면 및 이면을 가진다. 또, 복수의 배선층(5)은 도전성을 가지며, 주성분으로서 금속을 함유한다. 이 금속으로서는, 예를 들면 구리, 알루미늄, 은, 금, 백금, 니켈, 티탄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 이것들의 합금 등을 들 수 있다. 그 중에서도 코스트, 도전성, 열 전도성 및 강도의 관점에서 구리가 바람직하다. 따라서, 배선층(5)으로서 동박 또는 동판을 매우 적합하게 사용할 수 있다.
복수의 배선층(5)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 각 절연층(2)의 표면측에 겹쳐지게 배치되어 있다. 즉, 복수의 절연층(2)과 복수의 배선층(5)이 두께방향으로 교호로 배치되어 있다. 구체적으로는, 각 배선층(5)은 각 절연층(2)의 배치부(21)의 표면측에 배치되어 있다.
각 배선층(5)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배선 본체(5A)와, 2개의 배선 볼록부(5B, 5C)를 가진다. 배선 본체(5A)는 주로 배선으로서 기능하는 부분이다. 본 실시형태에서는 배선 본체(5A)가 코일 패턴을 형성하고 있으나, 배선 본체(5A)의 형상은 코일 패턴에 한정되지 않는다. 또, 배선 본체(5A)가 코일 패턴을 형성하는 경우라 하더라도, 배선 본체(5)가 형성하는 코일 패턴은 환 형상의 코일 패턴에 한정되지 않는다.
2개의 배선 볼록부(5B, 5C)는 제 1 측벽 오목부(22C) 및 제 2 측벽 오목부(22D) 내에 각각 끼워진다. 제 1 측벽 오목부(22C)에 끼워지는 배선 볼록부(5B)는 코일 패턴의 중도 부분에서 코일의 외측으로 향해서 X방향으로 연장한 부위이다. 제 2 측벽 오목부(22D)에 끼워지는 배선 볼록부(5C)는 코일 패턴의 선단부를 코일의 외측으로 향해서 X방향으로 연장한 부위이다.
2개의 배선 볼록부(5B, 5C)와 제 1 측벽 오목부(22C) 및 제 2 측벽 오목부(22D)는 각각 이간하면서 근접하게 배치되어 있다. 이것에 의해서, 온도 변화에 따라서 절연층(2) 및 배선층(5)이 팽창하였을 때의 간섭을 억제할 수 있다. 다만, 절연층(2) 및 배선층(5)의 팽창에 의한 영향을 받지 않는 범위에 있어서 측벽부(22)와 배선층(5)이 일부에서 맞닿아 있어도 좋다.
또, 각 배선층(5)은 복수의 절연층(2) 중 인접하는 절연층(2)과 고정되어 있지 않다. 즉, 각 배선층(5)은 인접하는 절연층(2)에 대해서 개별적으로 변위 가능하게 구성되어 있다.
환언하면, 복수의 배선층(5)이 인접하는 절연층(2)에 고정되어 있는 영역을 '고정영역'이라 하고, 복수의 배선층(5)이 인접하는 절연층(2)에 고정되어 있지 않은 영역을 '비고정영역'이라 하였을 때, 복수의 배선층(5)은 고정영역을 가지지 않고 비고정영역만을 가진다. 본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이 각 접속도체(7)가 절연층(2)에 접합되어 있지 않기 때문에, 각 배선층(5)에 있어서의 접속도체(7)와의 접합부분은 비고정영역에 포함된다.
또한, 본 실시형태에서는, 복수의 배선층(5)은 인접하는 절연층(2)과 이간되어 있으나, 복수의 배선층(5)은 인접하는 절연층(2)에 맞닿아 있어도 좋다. 즉, 배선층(5)에 인접하는 절연층(2)이 면방향으로 각각 개별적으로 변위할 수 있으면, 배선층(5)과 인접하는 절연층(2)이 이간되지 않고 맞닿아 있어도 좋다.
＜측벽부와 배선층의 관계＞
측벽부(22)는, 2개의 배선 볼록부(5B, 5C)의 적어도 일부를 각각 면방향으로 둘러싸는 2개의 측벽 오목부(22C, 22D)에 의해서, 배치부(21)에 배치된 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가지고 있다.
구체적으로는, 배선층(5)이 절연층(2) 상에서 X방향으로 이동하려고 하면, 제 1 측벽 오목부(22C)의 제 2 면(22F) 또는 제 2 측벽 오목부(22D)의 제 4 면(22H)에 배선층(5)의 배선 볼록부(5B, 5C)가 맞닿음으로써, 배선층(5)의 X방향의 이동이 규제된다.
또, 배선층(5)이 절연층(2) 상에서 Y방향으로 이동하려고 하면, 제 1 측벽 오목부(22C)의 2개의 제 1 면(22E) 중 일방의 면 및 제 2 측벽 오목부(22D)의 2개의 제 3 면(22G) 중 일방의 면에 배선층(5)의 배선 볼록부(5B, 5C)가 맞닿음으로써, 배선층(5)의 Y방향의 이동이 규제된다.
또한, 배선층(5)이 절연층(2) 상에서 회전하려고 하면, 제 1 측벽 오목부(22C)의 2개의 제 1 면(22E) 중 일방의 면에 배선 볼록부(5B)가 맞닿음과 동시에, 제 2 측벽 오목부(22D)의 2개의 제 3 면(22G) 중 일방의 면에 배선 볼록부(5C)가 맞닿음으로써, 배선층(5)의 회전이 규제된다.
제 1 측벽 오목부(22C)와 제 2 측벽 오목부(22D)의 위치 관계로서는, 평면시에서 제 1 측벽 오목부(22C)를 통과하고, 배선층(5)의 기하학적 중심(G)을 통과하고, 또한 제 2 측벽 오목부(22D)도 통과하는 가상 직선이 존재하는 위치 관계가 바람직하다.
구체적으로는, 제 1 측벽 오목부(22C) 및 제 2 측벽 오목부(22D)에 있어서, 배선층(5)의 회전을 규제할 때에 배선 볼록부(5B, 5C)와 맞닿는 위치가 배선층(5)의 평면 형상에 있어서의 기하학적 중심(G)을 사이에 두고서 대향하면 좋다.
＜접속도체＞
복수의 접속도체(7)는, 도 3A에 나타내는 바와 같이, 적어도 1개의 절연층(2)의 관통구멍(2A) 내에 배치되어 있다. 접속도체(7)는 2개의 배선층(5)을 전기적으로 접속하는 이른바 비아이다. 또, 접속도체(7)는 2개의 배선층(5)과 접합되어 있다. 한편, 접속도체(7)는 절연층(2)과 접합되어 있지 않다.
접속도체(7)는 1개의 금속부재(7A)와 접합부(7B)를 가진다. 1개의 금속부재(7A)는 관통구멍(2A) 내에 배치되어 있다. 1개의 금속부재(7A)는 접합부(7B)를 통해서 2개의 배선층(5)끼리를 전기적으로 접속한다.
금속부재(7A)의 재질은 특히 한정되지 않으며, 복수의 배선층(5)에 사용 가능한 금속과 같은 것을 사용할 수 있다. 다만, 금속부재(7A)의 재질은 복수의 배선층(5)의 주성분과 같게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 온도 변화시에 접속도체(7)와 2개의 배선층(5) 사이에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 금속부재(7A)는 도 3B에 나타내는 바와 같이 평면 형상이 원형인 판 형상의 블록체이다. 블록체란, 예를 들면 기둥 형상체, 판 형상체, 박(箔) 형상체 등을 포함한다. 또, 절연층(2)의 두께방향과 수직인 가상면에 투영한 금속부재(7A)의 면적은 관통구멍(2A)의 개구면적보다도 작다. 즉, 금속부재(7A)의 평면 형상에 있어서의 직경은 관통구멍(2A)의 직경보다도 작다. 또한, 금속부재(7A)의 평면 형상은 원형에 한정되지 않으며, 타원형이나 다각형으로 하여도 좋다.
본 실시형태에서는, 금속부재(7A)는 관통구멍(2A)을 구성하는 절연층(2)의 내벽과 이간되어 있어, 관통구멍(2A)을 구성하는 절연층(2)의 내벽에 고정되어 있지 않다. 또, 금속부재(7A)의 두께는 관통구멍(2A)의 깊이{즉, 관통구멍(2A) 형성 부분에 있어서의 절연층(2)의 두께}보다도 작다.
접합부(7B)는 도전성을 가지며, 금속부재(7A)와 2개의 배선층(5)을 전기적으로 접속한다. 접합부(7B)는, 예를 들면 은-구리 합금 등의 금속 납땜재나, 주석-은-구리 합금 등의 솔더재에 의해서 구성된다.
접합부(7B)는, 도 3A에 나타내는 바와 같이, 금속부재(7A)의 외면 중 적어도 절연층(2)의 두께방향에 있어서의 표면측 및 이면측의 영역을 피복하고 있다. 환언하면, 접합부(7B)는 금속부재(7A)에 있어서의 일방의 배선층(5)과 대향하는 표면과 타방의 배선층(5)과 대향하는 이면에 접합되어 있다.
또, 접합부(7B)는 금속부재(7A)와 2개의 배선층(5)을 접합한다. 즉, 접합부(7B)는 금속부재(7A)의 표면과 일방의 배선층(5)의 이면 사이와, 금속부재(7A)의 이면과 타방의 배선층(5)의 표면 사이에 배치되어 있다. 또한, 접합부(7B)는 금속부재(7A)의 측면{즉, 관통구멍(2A)의 내벽과 대향하는 면}에는 형성되어 있지 않다. 또, 접합부(7B)는 절연층(2)에는 접합되어 있지 않다. 접속도체(7)와 관통구멍(2A)을 구성하는 절연층(2)의 내벽 사이에는 공극이 존재한다. 또한, 1개의 접속도체(7)에 있어서, 금속부재(7A)의 체적은 접합부(7B)의 체적보다 크다.
[1-2. 배선기판의 제조방법]
이어서, 배선기판(1)의 제조방법에 대해서 설명한다.
배선기판(1)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 절연층 형성공정(S1)과 금속부재 배치공정(S2)과 층(層) 배치공정(S3)과 접합공정(S4)을 구비하는 제조방법에 의해서 얻어진다.
＜절연층 형성공정＞
본 공정에서는 배치부(21)와 측벽부(22)를 가지는 복수의 절연층을 형성함과 아울러, 이들 절연층에 이들 절연층을 두께방향으로 관통하는 관통구멍을 형성한다.
본 공정에서는, 최초에 미소결 세라믹을 세라믹 기판 형상으로 성형한다. 구체적으로는, 우선 세라믹 분말, 유기 바인더, 용제 및 가소제 등의 첨가제를 혼합하여 슬러리를 얻는다. 그 다음, 이 슬러리를 주지의 방법에 따라서 시트 형상으로 성형함으로써, 기판 형상의 미소결 세라믹(이른바 세라믹 그린 시트)이 얻어진다.
그 후, 얻어진 복수의 세라믹 그린 시트를 부분적으로 겹쳐서 배치부(21)와 측벽부(22)가 되는 부분을 형성한다. 또한, 1장의 세라믹 그린 시트를 가공하여 배치부(21)와 측벽부(22)가 되는 부분을 형성하여도 좋다.
또한, 세라믹 그린 시트에 대해서 펀칭 등에 의해서 관통구멍(2A)을 형성한다. 그 후, 세라믹 그린 시트를 소결한다. 이것에 의해서, 세라믹제의 복수의 절연층(2)이 얻어진다.
＜금속부재 배치공정＞
본 공정에서는, 관통구멍(2A) 내에, 외면의 적어도 일부(본 실시형태에서는 표면 및 이면)가 접합부(7B)에 의해서 피복된 금속부재(7A)를 배치한다. 구체적으로는, 금속 납땜재 또는 솔더재로 구성되는 접합부(7B)를 도포 등에 의해서 금속부재(7A)의 표면 및 이면에 적층한 후, 금속부재(7A)를 관통구멍(2A) 내에 배치한다.
＜층 배치공정＞
본 공정에서는 금속부재(7A)를 배치한 복수의 절연층(2)과 복수의 배선층(5)을 교호로 겹쳐서 맞춘다.
또한, 층 배치공정(S3)은 금속부재 배치공정(S2) 이전에 하여도 좋다. 또, 금속부재 배치공정(S2)과 층 배치공정(S3)을 동시에 하여도 좋다. 예를 들면, 1개의 배선층(5)을 1개의 절연층(2)의 이면측에 배치한 후, 금속부재(7A)를 관통구멍(2A) 내에 배치하고, 그 후 다른 배선층(5)을 상기 절연층(2)의 표면측에 배치하여도 좋다.
＜접합공정＞
본 공정에서는 접합부(7B)를 용융 및 고화하여 금속부재(7A)와 2개의 배선층(5)을 접합한다. 구체적으로는, 층 배치공정(S3)에서 얻은 각 층을 겹친 적층체를 가열한다. 이것에 의해서, 접속도체(7)가 형성된다.
[1-3. 효과]
이상 상세하게 설명한 실시형태에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다.
(1a) 절연층(2)의 측벽부(22)에 의해서, 절연층(2)에 겹쳐지게 배치된 배선층(5)의 면방향의 이동 및 회전이 규제된다. 그렇기 때문에, 절연층(2)에 대한 배선층(5)의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 그 결과, 적층공정이 용이하게 됨과 아울러, 적층 후의 배선기판(1)에 있어서의 성능 변화를 억제할 수 있다.
특히, 배선층(5)이 코일 패턴을 포함하는 경우에는, 복수의 배선층(5)에 있어서의 코일 패턴의 위치 어긋남, 더 나아가서는 코일의 겹침의 어긋남이 억제된다. 그 결과, 코일 직경을 작게 할 수 있다.
(1b) 측벽부(22)가 2개의 측벽 오목부(22C, 22D)를 갖고, 배선층(5)이 2개의 배선 볼록부(5B, 5C)를 가짐으로써, 더 확실하게 절연층(2)에 대한 배선층(5)의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
(1c) 측벽부(22)가 배선층(5)을 사이에 두고서 배치되며 각각 X방향으로 연장되는 2개의 제 1 면(22E) 및 2개의 제 3 면(22G)과, 배선층(5)을 사이에 두고서 배치되며 각각 Y방향으로 연장되는 제 2 면(22F) 및 제 4 면(22H)을 가지기 때문에, 용이하게 또한 확실하게 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제할 수 있다.
(1d) 두께방향에서 보았을 때, 제 1 측벽 오목부(22C)와 제 2 측벽 오목부(22D)를 통과하고 또한 배선층(5)의 기하학적 중심(G)을 통과하는 가상 직선이 존재함으로써, 배선층(5)의 회전에 대한 억제 효과를 높일 수 있다.
(1e) 측벽부(22)가 배치부(21)를 사이에 두고서 배치되는 제 1 부(22A)와 제 2 부(22B)를 가짐으로써, 배치부(21)의 면적을 유지하면서 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제할 수 있다.
(1f) 복수의 배선층(5)이 인접하는 절연층(2)과 고정되어 있지 않기 때문에, 온도 변화에 따라서 복수의 배선층(5) 및 복수의 절연층(2)이 팽창 또는 수축하였을 때에, 복수의 배선층(5)과 복수의 절연층(2) 간의 열팽창율의 차이에 의한 복수의 배선층(5)과 복수의 절연층(2)의 변형량의 차이를 인접하는 배선층(5)과 절연층(2)이 개별적으로 변위함으로써 흡수할 수 있다. 그렇기 때문에, 복수의 절연층(2)과 복수의 배선층(5) 사이에서 발생하는 응력이 저감되어 복수의 절연층(2)에 있어서의 크랙 등의 결함이 억제된다.
배선층(5)이 절연층(2)에 접착 또는 접합에 의해서 고정되어 있지 않으면, 배선층(5)이 위치 어긋남을 일으킬 가능성이 높아지지만, 배선기판(1)에서는 상기한 바와 같이 배선층(5)의 절연층(2)에 대한 이동 및 회전이 억제된다. 그렇기 때문에, 적극적으로 배선층(5)을 절연층(2)에 대해서 비접착 고정화 또는 비접합 고정화할 수 있다.
(1g) 복수의 절연층(2)은 각각 세라믹을 주성분으로 하기 때문에, 각 절연층(2)의 평탄성이 향상된다. 그렇기 때문에, 각 절연층(2)에 배선을 고밀도로 배치할 수 있다. 게다가 높은 절연성도 얻을 수 있다. 이것에 의해서, 복수의 배선층(5)에 비교적 큰 전류를 흘리는 경우라 하더라도, 배선층(5) 간의 확실한 전기적 절연이 가능하게 된다.
[2. 제 2 실시형태]
[2-1. 배선기판]
도 5에 나타내는 배선기판(11)은, 도 1에 나타내는 배선기판(1)과 마찬가지로 복수의 절연층(2)과, 복수의 배선층(5)과, 복수의 배선층(5) 간을 접속하는 적어도 1개의 접속도체(7)(도시생략)를 구비한다.
본 실시형태의 배선기판(11)은, 복수의 절연층(2)의 측벽부(22)의 평면 형상과 복수의 배선층(5)의 평면 형상이 다른 점을 제외하고, 도 1의 배선기판(1)과 같기 때문에, 같은 부분에 대한 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 측벽부(22)는 1개의 측벽 오목부(22D)와 1개의 측벽 볼록부(22I)를 가진다. 측벽 오목부(22D)는 제 2 부(22B)에 형성되어 있다. 측벽 오목부(22D)는 도 2의 제 2 측벽 오목부(22D)와 같은 것이다. 즉, 측벽 오목부(22D)는 배선층(5)의 배선 볼록부(5C)를 사이에 두고서 배치되며 X방향으로 연장되는 2개의 제 3 면(22G)를 가진다. 또, 측벽 오목부(22D)는 Y방향으로 연장되는 제 4 면(22H)을 가진다.
측벽 볼록부(22I)는 제 1 부(22A)에 형성되어 있다. 측벽 볼록부(22I)는 배선층(5)으로 향해서 돌출되어 있다. 측벽 볼록부(22I)는 돌출방향의 선단에 Y방향으로 연장되는 제 2 면(22F)을 가진다. 제 2 면(22F)은 측벽 오목부(22D)의 제 4 면(22H)과 배선층(5)을 사이에 두고서 배치되어 있다.
배선층(5)은 코일 패턴을 형성하는 배선 본체(5A)와, 1개의 배선 볼록부(5C)와, 1개의 배선 오목부(5D)를 가진다.
배선 볼록부(5C)는 도 2의 배선 볼록부(5C)와 같은 것이며, 측벽 오목부(22D)에 끼워진다.
배선 오목부(5D)는 코일 패턴의 중도 부분을 내측으로 잘라낸 부위이다. 배선 오목부(5D)에는 측벽 볼록부(22I)가 끼워져 있다.
측벽 오목부(22D)와 측벽 볼록부(22I)의 위치 관계로서는, 평면시에서 측벽 오목부(22D) 및 측벽 볼록부(22I)를 통과하고 또한 배선층(5)의 기하학적 중심(G)을 통과하는 가상 직선이 존재하는 위치 관계가 바람직하다.
배선기판(11)의 측벽부(22)는, 배선 볼록부(5C)의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 측벽 오목부(22D)와, 배선 오목부(5D)에 의해서 적어도 일부가 면방향으로 둘러싸이는 측벽 볼록부(22I)에 의해서, 배치부(21)에 배치된 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가지고 있다.
[3. 제 3 실시형태]
[3-1. 배선기판]
도 6에 나타내는 배선기판(12)은, 도 1에 나타내는 배선기판(1)과 마찬가지로 복수의 절연층(2)과, 복수의 배선층(5)과, 복수의 배선층(5) 간을 접속하는 적어도 1개의 접속도체(7)(도시생략)를 구비한다.
본 실시형태의 배선기판(12)은, 복수의 절연층(2)의 측벽부(22)의 평면 형상과 복수의 배선층(5)의 평면 형상이 다른 점을 제외하고, 도 1의 배선기판(1)과 같기 때문에, 같은 부분에 대한 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 측벽부(22)는 1개의 측벽 오목부(22J)를 가진다. 측벽 오목부(22J)는 제 1 부(22A)에 형성되어 있다. 측벽 오목부(22J)는 2개의 제 1 면(22E)과 1개의 제 2 면(22F)과, 2개의 제 4 면(22H)을 가진다. 또한, 제 2 부(22B)에는 오목부 또는 볼록부가 형성되어 있지 않다.
2개의 제 1 면(22E)은 각각 X방향으로 연장되고, Y방향으로 이간되게 배치되어 있다. 제 2 면(22F)은 Y방향으로 연장되고, 2개의 제 1 면(22E)의 배선층(5)으로부터 먼 쪽의 단부끼리를 연결한다. 2개의 제 4 면(22H)은 각각 Y방향으로 연장되고, 또한 Y방향으로 이간되게 배치되어 있다. 2개의 제 4 면(22H)은 각각 2개의 제 1 면(22E)의 제 2 면(22F)과는 반대측의 단부에 연결되어 있다.
배선층(5)은 코일 패턴을 형성하는 배선 본체(5A)와 1개의 배선 볼록부(5E)를 가진다. 배선 볼록부(5E)는 코일 패턴의 중도 부분에서 코일의 외측으로 향해서 X방향으로 연장된 부위이다.
배선 볼록부(5E)는, 배선 본체(5A)에서 연장된 선단부가 Y방향 양측으로 연장된 T자 형상의 평면 형상을 가진다. 배선 볼록부(5E)는 측벽 오목부(22J) 내에 끼워져 있다. 배선 볼록부(5E)는 측벽 오목부(22J)의 2개의 제 1 면(22E) 사이 및 제 2 면(22F)과 2개의 제 4 면(22H) 사이에 배치되어 있다.
배선기판(12)의 측벽부(22)는, 배선 볼록부(5E)를 X방향 양측 및 Y방향 양측에서 둘러싸는 측벽 오목부(22J)에 의해서, 배치부(21)에 배치된 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가지고 있다.
[4. 제 4 실시형태]
[4-1. 배선기판]
도 7에 나타내는 배선기판(13)은, 도 1에 나타내는 배선기판(1)과 마찬가지로 복수의 절연층(2)과, 복수의 배선층(5)과, 복수의 배선층(5) 간을 접속하는 적어도 1개의 접속도체(7)(도시생략)를 구비한다.
본 실시형태의 배선기판(13)은, 복수의 절연층(2)의 측벽부(22)의 평면 형상과 복수의 배선층(5)의 평면 형상이 다른 점을 제외하고, 도 1의 배선기판(1)과 같기 때문에, 같은 부분에 대한 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 측벽부(22)는 1개의 측벽 오목부(22D)를 가진다. 측벽 오목부(22D)는 제 2 부(22B)에 형성되어 있다. 측벽 오목부(22D)는 도 2의 제 2 측벽 오목부(22D)와 같은 것이다. 즉, 측벽 오목부(22D)는 배선층(5)의 배선 볼록부(5C)를 사이에 두고서 배치되며 X방향으로 연장되는 2개의 제 3 면(22G)을 가진다. 또, 측벽 오목부(22D)는 Y방향으로 연장되는 제 4 면(22H)을 가진다.
측벽부(22)의 제 1 부(22A)에는 오목부 또는 볼록부가 형성되어 있지 않다. 다만, 제 1 부(22A)는 배선층(5)과 대향하며 Y방향으로 연장되는 제 2 면(22F)을 가진다. 제 2 면(22F)과 측벽 오목부(22D)의 제 4 면(22H)은 배선층(5)을 사이에 두고서 배치되어 있다.
배선층(5)은 코일 패턴을 형성하는 배선 본체(5A)와, 1개의 배선 볼록부(5C)와, 2개의 돌출부(5F, 5G)를 가진다. 배선 볼록부(5C)는 도 2의 배선 볼록부(5C)와 같은 것이며, 측벽 오목부(22D)에 끼워져 있다.
2개의 돌출부(5F, 5G)는 각각 코일 패턴에서 이 코일 패턴의 외측으로 향해서 돌출된 부위이다. 일방의 돌출부(5F)는 측벽부(22)의 제 1 부(22A)에 근접하는 위치에 배치되어 있다. 타방의 돌출부(5G)는 측벽부(22)의 제 2 부(22B)에 있어서의 측벽 오목부(22D) 이외의 부분에 근접하는 위치에 배치되어 있다.
배선층(5)이 절연층(2) 상에서 X방향으로의 이동 또는 회전을 하려고 하면, 2개의 돌출부(5F, 5G)가 제 1 부(22A) 또는 제 2 부(22B)에 맞닿음으로써, 배선층(5)의 X방향의 이동 또는 회전이 규제된다.
배선기판(13)의 측벽부(22)는, 배선 볼록부(5C)의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 측벽 오목부(22D)와, 돌출부(5F, 5G)와 맞닿는 제 1 부(22A) 및 제 2 부(22B)에 의해서, 배치부(21)에 배치된 배선층(5)의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가지고 있다.
[5. 다른 실시형태]
이상, 본 개시의 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 개시는 상기한 실시형태에 한정되는 일 없이 여러 가지 형태를 채택할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
(5a) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 측벽부(22)는 반드시 배치부(21)를 사이에 두고서 배치되는 제 1 부(22A) 및 제 2 부(22B)를 가지지 않아도 좋다. 측벽부(22)는 배치부(21)를 적어도 다른 2방향에서 둘러싸도록 배치되면 좋다. 따라서, 예를 들면, 측벽부(22)는 X방향으로 연장되는 부위와 Y방향으로 연장되는 부위로 구성되어도 좋다. 또, 측벽부(22)는 배선층(5)의 주위 전체를 둘러싸아도 좋다.
(5b) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 측벽부(22)는 반드시 배선층(5)의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되되 각각 제 1 방향으로 연장되는 적어도 2개의 면과, 배선층(5)의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되되 각각 제 2 방향으로 연장되는 2개의 면을 가지지 않아도 좋다. 즉, 측벽부(22)는 반드시 제 1 면(22E), 제 2 면(22F), 제 3 면(22G) 및 제 4 면(22H)을 가지지 않아도 좋다.
(5c) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 측벽부(22)는 반드시 측벽 오목부 또는 측벽 볼록부를 가지지 않아도 좋다.
(5d) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 복수의 배선층(5)은 인접하는 절연층(2)과 금속 납땜재 또는 솔더재에 의해서 그 일부 또는 전체가 고정되어도 좋다. 또, 접속도체(7)가 절연층(2)과 고정되어도 좋다. 즉, 복수의 배선층(5) 각각은 절연층(2)에 대한 고정영역과 비고정영역의 2개의 영역을 병유하여도 좋다. 또, 복수의 배선층(5)은 반드시 비고정영역을 갖지 않아도 좋다.
(5e) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 접속도체(7)의 구성은 일례이다. 따라서, 접속도체(7)의 금속부재(7A)는 구체(球體)이어도 좋다. 또, 금속부재(7A) 대신에 금속제의 입체(粒體) 또는 복수의 배선층(5)을 두께방향으로 관통하는 금속제의 봉체를 접합부에 의해서 배선층(5)에 접합한 접속도체(7)를 이용하여도 좋다.
(5f) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)에 있어서, 각 절연층(2)의 재질은 세라믹에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 절연층(2)은 수지, 유리 등을 주성분으로 하여도 좋다.
(5g) 상기 실시형태의 배선기판(1, 11, 12, 13)은 플래너 트랜스를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 복수의 배선층(5)은 각각 코일 형상의 배선 패턴을 인접하는 절연층(2)의 외연부에 가져도 좋다. 또, 각 절연층(2)의 중앙부에는 코일 형상으로 형성된 코일 배선 패턴의 내측을 관통하는 코어 삽입구멍이 형성되어도 좋다. 이 코어 삽입구멍에는 예를 들면 페라이트 등의 자성체 코어가 삽입된다.
(5h) 상기 실시형태의 배선기판(1)에 있어서, 복수의 절연층(2)이 같은 두께를 가짐과 아울러, 복수의 배선층(5)이 같은 두께를 가지도록 도시되어 있으나, 각 절연층(2)의 두께 및 각 배선층(5)의 두께는 각각 다르게 되어 있어도 좋다. 또, 각 배선층(5)의 점유 면적은 다르게 되어 있어도 좋다.
(5i) 상기 실시형태에 있어서의 1개의 구성요소가 가지는 기능을 복수의 구성 요소로서 분산시키거나 복수의 구성요소가 가지는 기능을 1개의 구성요소로 통합하여도 좋다. 또, 상기 실시형태의 구성의 일부를 생략하여도 좋다. 또, 상기 실시형태의 구성의 적어도 일부를 다른 실시형태의 구성에 대해서 부가, 치환 등을 하여도 좋다. 또한, 특허청구범위에 기재된 문언으로부터 특정되는 기술사상에 포함되는 모든 형태가 본 개시의 실시형태이다.
1 - 배선기판 2 - 절연층
2A - 관통구멍 5 - 배선층
5A - 배선 본체 5B, 5C, 5E - 배선 볼록부
5D - 배선 오목부 5F, 5G - 돌출부
7 - 접속도체 7A - 금속부재
7B - 접합부 11, 12, 13 - 배선기판
21 - 배치부 22 - 측벽부
22A - 제 1 부 22B - 제 2 부
22C, 22D, 22J - 측벽 오목부 22E - 제 1 면
22F - 제 2 면 22G - 제 3 면
22H - 제 4 면 22I - 측벽 볼록부

Claims (8)

  1. 적어도 1개의 절연층과, 상기 적어도 1개의 절연층에 겹쳐지게 배치된 적어도 1개의 배선층을 구비하며,
    상기 적어도 1개의 절연층은 1개의 상기 배선층이 배치되는 배치부와, 상기 배치부에 배치된 상기 배선층의 적어도 일부를 면방향으로 둘러싸는 측벽부를 가지며,
    상기 측벽부는 상기 배선층의 면방향에 있어서의 이동 및 회전을 규제하는 평면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽부는, 상기 배치부에 배치된 상기 배선층으로부터 이간되는 방향으로 오목한 측벽 오목부 및 상기 배선층으로 향해서 돌출되는 측벽 볼록부 중 적어도 일방을 가지며,
    상기 배선층은, 상기 측벽 오목부에 끼워지는 배선 볼록부 및 상기 측벽 볼록부가 끼워지는 배선 오목부 중 적어도 일방을 가지는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측벽부는, 2개의 상기 측벽 오목부의 조합, 2개의 상기 측벽 볼록부의 조합, 또는 1개의 상기 측벽 오목부와 1개의 상기 측벽 볼록부의 조합을 가지며,
    두께방향에서 보았을 때, 상기 조합을 구성하는 모든 상기 측벽 오목부 또는 상기 측벽 볼록부를 통과하고, 또한 상기 배치부에 배치된 상기 배선층의 기하학적 중심을 통과하는 가상 직선이 존재하는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 측벽부는,
    상기 배치부에 배치된 상기 배선층의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되며, 각각 제 1 방향으로 연장되는 적어도 2개의 면과,
    상기 배선층의 적어도 일부를 사이에 두고서 배치되며, 각각 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 연장되는 2개의 면을 가지는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽부는,
    상기 배치부의 면방향 외측에 배치된 제 1 부와,
    상기 배치부를 사이에 두고서 상기 제 1 부의 반대측에 배치된 제 2 부를 가지는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 1개의 배선층은 상기 적어도 1개의 절연층 중 인접하는 절연층과 고정되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 배선기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 1개의 절연층은 세라믹을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 배선기판을 이용한 플래너 트랜스.
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