WO2023210247A1 - 配線回路基板および配線回路基板の製造方法 - Google Patents

配線回路基板および配線回路基板の製造方法 Download PDF

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真弥 井上
博司 山崎
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日東電工株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details

Definitions

  • the present invention relates to a printed circuit board and a method for manufacturing a printed circuit board.
  • Patent Document 1 describes an actuator that includes a multilayer substrate, a magnet, and a movable body.
  • the multilayer substrate includes a laminate and a coil formed in a planar shape on the laminate.
  • a magnetic field radiated from the coil causes the magnet and the movable body to be displaced in a direction perpendicular to the stacking direction of the stacked bodies on the multilayer board.
  • the circuit board when used as part of an actuator, for example, it is necessary to generate a large magnetic flux density by the coil. To this end, it is conceivable to increase the number of turns of the coil within the circuit board or to flow a large current through the coil. However, when increasing the number of turns of the coil, the size of the coil within the circuit board increases. Additionally, a power supply circuit that supplies large current is required.
  • An object of the present invention is to provide a printed circuit board and a method for manufacturing a printed circuit board that can efficiently increase magnetic flux density with a small current while suppressing upsizing.
  • a printed circuit board has first and second main surfaces facing opposite to each other, and a first main surface that connects the first main surface and the second main surface. and a core layer formed of a magnetic material, a first insulating layer disposed on the first main surface of the core layer, and a second main surface of the core layer. a second insulating layer disposed on the first side surface of the core layer; a third insulating layer disposed on the first side surface of the core layer; and a fourth insulating layer disposed on the second side surface of the core layer. and the first, second, third, and fourth insulating layers surrounding the first main surface, the second main surface, the first side surface, and the second side surface of the core layer. and a winding layer disposed on the insulating layer.
  • magnetic flux is formed in a direction parallel to the first and second main surfaces of the core layer, and the magnetic flux is concentrated on the core layer.
  • the core layer increases the magnetic flux density in a plane parallel to the stacking direction. In this case, there is no need to increase the area occupied by the windings on the printed circuit board in order to increase the magnetic flux density. Therefore, it is possible to efficiently increase the magnetic flux density with a small current while suppressing the increase in size.
  • the absolute value of the difference between the thickness of the first insulating layer and the thickness of the second insulating layer may be 50% or less of the thickness of the first insulating layer.
  • the core layer is arranged at a position close to the center of the winding layer in the lamination direction.
  • the thickness of the first insulating layer and the thickness of the second insulating layer may be substantially equal.
  • the core layer is arranged at the center of the winding layers in the lamination direction.
  • the distribution of magnetic flux density becomes symmetrical with respect to the core layer in the stacking direction. Therefore, it becomes possible to further concentrate the magnetic flux parallel to the first and second insulating layers within the core layer. As a result, it becomes possible to increase the magnetic flux density more efficiently with a small current.
  • the absolute value of the difference between the thickness of the third insulating layer and the thickness of the fourth insulating layer may be 50% or less of the thickness of the third insulating layer.
  • the core layer is arranged at a position close to the center of the winding layer in a direction parallel to the first and second main surfaces.
  • the thickness of the third insulating layer and the thickness of the fourth insulating layer may be substantially equal.
  • the core layer is arranged at the center of the winding layers in the lamination direction.
  • the distribution of magnetic flux density becomes symmetrical with respect to the core layer in the direction parallel to the first and second main surfaces. Therefore, it becomes possible to further concentrate the magnetic flux parallel to the third and fourth insulating layers within the core layer. As a result, it becomes possible to increase the magnetic flux density more efficiently with a small current.
  • the magnetic material may include any one of an electromagnetic steel sheet, a silicon steel sheet, iron, and permalloy.
  • the wired circuit board may be configured such that only the first, second, third, and fourth insulating layers are present between the winding layer and the core layer.
  • a method for manufacturing a printed circuit board includes the steps of: preparing a magnetic layer having first and second main surfaces facing opposite to each other; forming a first insulating layer on a predetermined region of a main surface of the insulating layer; and forming a first conductor layer constituting a part of a winding layer on one main surface and both side surfaces of the first insulating layer.
  • the magnetic material layer has first and second main surfaces facing opposite to each other, and the first main surface and the second main surface forming a core layer having first and second side surfaces connecting the core layer; and forming another insulating layer on the second main surface, the first side surface, and the second side surface of the core layer. and forming another conductor layer constituting the other part of the winding layer on the other insulating layer, the first main surface and the second main surface of the core layer , forming the winding layer wound around the first side surface and the second side surface with the one insulating layer and the other insulating layer interposed therebetween.
  • the printed circuit board manufactured by this manufacturing method magnetic flux is formed in a direction parallel to the first and second main surfaces of the core layer, and the magnetic flux is concentrated on the core layer.
  • the core layer increases the magnetic flux density in a plane parallel to the stacking direction. In this case, there is no need to increase the area occupied by the windings on the printed circuit board in order to increase the magnetic flux density. Therefore, it is possible to efficiently increase the magnetic flux density with a small current while suppressing the increase in size.
  • the present invention it is possible to provide a printed circuit board and a method for manufacturing a printed circuit board that can efficiently increase magnetic flux density with a small current while suppressing upsizing.
  • FIG. 1 is a plan view of a printed circuit board according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the printed circuit board of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the printed circuit board of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 1 is a plan view of a printed circuit board according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the printed circuit board of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the printed circuit board of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a printed circuit board.
  • FIG. 1 is a plan view of a printed circuit board according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the printed circuit board of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the printed circuit board of FIG.
  • the printed circuit board 100 includes a core layer 10, a base insulating layer 20, a conductor layer 30, and a cover insulating layer 40.
  • the internal structure of the cover insulating layer 40 is mainly illustrated, and the illustration of the base insulating layer 20 is omitted.
  • the core layer 10 is formed of a soft magnetic material.
  • Magnetic materials include electrical steel sheets, silicon steel sheets, iron, permalloy, and the like.
  • the core layer 10 has a flat plate shape extending in one direction. In this example, the core layer 10 has a rectangular shape.
  • the thickness t1 of the core layer 10 is, for example, 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • a direction parallel to one side of the core layer 10 and parallel to the upper and lower surfaces of the core layer 10 will be referred to as a first direction. Further, a direction perpendicular to the first direction and parallel to the upper and lower surfaces of the core layer 10 is referred to as a second direction.
  • a pair of opposing sides of the core layer 10 extend in the first direction, and another pair of opposing sides of the core layer 10 extend in the second direction.
  • the core layer 10 is not limited to a rectangular shape, and may have other shapes such as an ellipse or a polygon.
  • the base insulating layer 20 is formed of resin such as polyimide.
  • Base insulating layer 20 is formed to surround core layer 10 .
  • the base insulating layer 20 is formed on the upper surface, the lower surface, both side surfaces parallel to the first direction, and both side surfaces parallel to the second direction (hereinafter referred to as end surfaces) of the core layer 10. be done.
  • the base insulating layer 20 is formed of a base insulating layer 20A that contacts the upper surface of the core layer 10 and a base insulating layer 20B that contacts the lower surface, both side surfaces, and both end surfaces of the core layer 10.
  • the base insulating layer 20A contacts the lower surface and inner surface of a conductor layer 30A that constitutes a part of a winding portion 31a, which will be described later.
  • Base insulating layer 20B contacts the upper surface and inner surface of conductor layer 30B that constitutes another part of winding portion 31a, which will be described later.
  • the thickness t2a of the base insulating layer 20A and the thickness t2b of the base insulating layer 20B are, for example, 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the difference between the thickness t2a of the base insulating layer 20A and the thickness t2b of the base insulating layer 20B is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the absolute value of the difference between the thickness t2a of the base insulating layer 20A and the thickness t2b of the base insulating layer 20B is 50% or less of the thickness t2a of the base insulating layer 20A.
  • the thickness t2a of the base insulating layer 20A and the thickness t2b of the base insulating layer 20B are substantially equal. As a result, the distribution of magnetic flux, which will be described later, in a plane perpendicular to the first direction becomes more uniform.
  • the thicknesses t2c and t2d of the base insulating layer 20B on both sides are, for example, 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the difference between the thicknesses t2c and t2d of the base insulating layer 20B on both sides is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the absolute value of the difference between the thicknesses t2c and t2d of the base insulating layer 20B on both sides is 50% or less of the thickness t2c of the base insulating layer 20B.
  • the thicknesses t2c and t2d of the base insulating layer 20B on both sides are substantially equal. Thereby, the distribution of magnetic flux, which will be described later, in a plane parallel to the first direction becomes more uniform.
  • the conductor layer 30 includes a linear winding portion 31a, wires 31b, 31c, and rectangular terminals 31d, 31e.
  • the winding portion 31a is wound around the core layer 10 via the base insulating layer 20.
  • One end of the winding portion 31a is connected to one end of the wiring 31b.
  • the other end of the winding portion 31a is connected to one end of the wiring 31c.
  • the width W1 of the winding portion 31a and the widths W2 and W3 of the wirings 31b and 31c are preferably 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the width W1 of the winding portion 31a and the widths W2 and W3 of the wirings 31b and 31c are 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the winding portion 31a and the core layer 10 constitute a coil.
  • the winding portion 31a in FIG. 1 includes a winding portion 31aa that contacts the upper surface and both side surfaces of the base insulating layer 20A and a winding portion 31aa that contacts the lower surface and both side surfaces of the base insulating layer 20B. 31ab.
  • the thickness t3a of the winding portion 31aa and the thickness t3b of the winding portion 31ab are, for example, 6 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the difference between the thickness t3a of the winding portion 31aa and the thickness t3b of the winding portion 31ab is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the absolute value of the difference between the thickness t3a of the winding part 31aa and the thickness t3b of the winding part 31ab is 50% or less of the thickness t3a of the winding part 31aa.
  • the thickness t3a of the winding portion 31aa and the thickness t3b of the winding portion 31ab are substantially equal. Thereby, the distribution of magnetic flux, which will be described later, in a plane parallel to the first direction becomes more uniform.
  • only the base insulating layer 20 exists between the core layer 10 and the winding portion 31a. That is, only an insulating layer exists between the core layer 10 and the winding portion 31a, and no other layer such as a magnetic material or a conductive material exists. Further, in this embodiment, only the base insulating layer 20 formed of the same insulating material exists between the core layer 10 and the winding portion 31a.
  • the terminals 31d and 31e are arranged on one end side of the printed circuit board 100 in the first direction.
  • the terminal 31d is connected to the other end of the wiring 31b. Further, the terminal 31d is electrically connected to the external terminal OE1 of the printed circuit board 100 via the conductive wire CL1.
  • Terminal 31e is connected to the other end of wiring 31c. Further, the terminal 31e is electrically connected to an external terminal OE2 of the printed circuit board 100 via a conductive wire CL2.
  • the widths of the terminals 31d and 31e are larger than the widths of the wirings 31b and 31c. Note that the terminals 31d and 31e are not limited to a rectangular shape, but may have other shapes such as a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
  • the direction from the winding portion 31a toward the terminals 31d, 31e will be referred to as one direction
  • the direction away from the winding portion 31a in the opposite direction from the terminals 31d, 31e will be referred to as the other direction.
  • the cover insulating layer 40 is formed to entirely cover the conductor layer 30 and the base insulating layer 20.
  • the cover insulating layer 40 is made of resin such as polyimide.
  • the cover insulating layer 40 includes a cover insulating layer 40A that contacts the upper surface, both side surfaces, and both end surfaces of the winding portion 31aa, and a cover insulating layer 40B that contacts the lower surface, both side surfaces, and both end surfaces of the winding portion 31ab. It is formed.
  • the thickness t4a of the cover insulating layer 40A and the thickness t4b of the cover insulating layer 40B are, for example, 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the length L1 of the cover insulating layer 40 in one direction (other direction), that is, the length L1 of the printed circuit board 100 in one direction (other direction) is, for example, 5000 ⁇ m.
  • the core layer 10 having high relative magnetic permeability is arranged in the internal space of the winding portion 31a, the magnetic flux density becomes high.
  • an electrical signal is input from the external terminal OE2 to the terminal 31e of the conductor layer 30, a magnetic flux B is generated in one direction in the internal space of the winding portion 31a of the core layer 10 (not shown).
  • the core layer 10 having high relative magnetic permeability is arranged in the internal space of the winding portion 31a, the magnetic flux density becomes high.
  • FIGS. 4 to 9 are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing printed circuit board 100.
  • 4 to 7 correspond to sectional views taken along the line AA of the printed circuit board 100 in FIG. 8 and 9 correspond to sectional views taken along the line BB.
  • FIG. 10 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA of the printed circuit board 100.
  • a sheet 10A made of a ferromagnetic material is prepared, and a base insulating layer 20A is formed in a predetermined region on the upper surface of the sheet 10A.
  • the base insulating layer 20A is formed by applying a photosensitive resin precursor to the upper surface of the sheet 10A and partially exposing the photosensitive resin precursor to ultraviolet light.
  • the material of the base insulating layer 20A is polyimide, but it may be other resin such as epoxy.
  • a conductor layer 30A is formed on the upper surface of the sheet 10A so as to cover the base insulating layer 20A.
  • the conductor layer 30A mainly constitutes a part of the winding part 31a in FIG. 2, the wirings 31b and 31c, and the terminals 31d and 31e.
  • a part of the winding portion 31a, the wirings 31b, 31c, and the terminals 31d, 31e may be formed by a semi-additive method, an additive method, or another method such as a subtractive method. Good too.
  • a seed layer 33 is formed in the boundary region between the conductor layer 30A and the sheet 10A, and the conductor layer 30A is formed on the seed layer 33. Therefore, the conductor layer 30A does not contact the sheet 10A directly, but contacts the sheet 10A via the base insulating layer 20A or the seed layer 33.
  • the seed layer 33 includes a material that is resistant to an etching solution to be described later, such as chromium, chromium copper, or nickel chromium.
  • a cover insulating layer 40A is formed on the upper surface of the sheet 10A so as to cover the conductor layer 30A.
  • the procedure for forming the cover insulating layer 40A is the same as the procedure for forming the base insulating layer 20A.
  • a mask (not shown) is formed on the lower surface of the sheet 10A so that unnecessary portions of the sheet 10A are exposed, and the portions of the sheet 10A exposed from the mask are etched using an etching solution.
  • the core layer 10 is formed by removing unnecessary portions of the sheet 10A.
  • the core layer 10 is formed so as to be located inside the winding portion 31a in FIG. Note that if the sheet 10A is thick, unnecessary portions of the sheet 10A may be removed by machining using a drill or the like.
  • a ferric chloride solution is used as the etching solution. Since the conductor layer 30A is protected by the seed layer 33 that is resistant to etching liquid, the conductor layer 30A remains without being removed in the etching process. That is, the seed layer 33 functions as a barrier layer that protects the conductor layer 30A from the etching solution.
  • the seed layer 33 may be removed after the etching process is completed, or may remain. In subsequent steps, illustration of the seed layer 33 is omitted.
  • a base insulating layer 20B is formed to cover the lower surface, both side surfaces, and both end surfaces of the core layer 10.
  • the procedure for forming the base insulating layer 20B is the same as the procedure for forming the base insulating layer 20A.
  • the base insulating layer 20 is formed by integrating the base insulating layer 20A and the base insulating layer 20B.
  • a conductor layer 30B is formed to cover the lower surface, both side surfaces, and both end surfaces of the base insulating layer 20B.
  • the procedure for forming the conductor layer 30B is the same as the procedure for forming the conductor layer 30A.
  • the conductor layer 30B mainly constitutes another part of the winding portion 31a in FIG.
  • the other part of the winding portion 31a may be formed by a semi-additive method, an additive method, or another method such as a subtractive method.
  • the conductor layer 30 is formed by integrating the conductor layer 30A and the conductor layer 30B.
  • a cover insulating layer 40B is formed to cover the conductor layer 30B and the base insulating layer 20B.
  • the procedure for forming the insulating cover layer 40B is the same as the procedure for forming the insulating cover layer 40A.
  • the cover insulating layer 40 is formed by integrating the cover insulating layer 40A and the cover insulating layer 40B. Through these steps, the printed circuit board 100 is completed.
  • the base insulating layer 20 exists between the core layer 10 and the winding portion 31a.
  • the base insulating layer 20 since there is no substance between the core layer 10 and the winding part 31a that impedes magnetic flux other than the base insulating layer 20, it is possible to increase the magnetic flux density in the internal space formed by the winding part 31a. Become.
  • the base insulating layer 20A is an example of the first insulating layer
  • the portion of the base insulating layer 20B formed on the lower surface of the core layer 10 is an example of the second insulating layer
  • the base insulating layer 20B is an example of the second insulating layer.
  • the portions of the insulating layer 20B formed on one side surface and the other side surface of the core layer 10 are examples of the third and fourth insulating layers
  • the winding portion 31a is an example of the winding layer. .
  • the upper surface of the core layer 10 is an example of the first main surface
  • the lower surface of the core layer 20 is an example of the second main surface.
  • the sheet 10A is an example of a magnetic layer
  • the base insulating layer 20A is an example of one insulating layer
  • the base insulating layer 20B is an example of another insulating layer
  • the winding portion 31aa is an example of one conductor layer.
  • the winding portion 31ab is an example of another conductor layer.

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Abstract

配線回路基板は、互いに反対を向く第１および第２の主面を有しかつ第１の主面と第２の主面とを連結する第１および第２の側面を有するとともに、磁性体により形成されるコア層と、コア層の第１の主面、第２の主面、第１の側面および第２の側面上に形成される第１～第４の絶縁層と、コア層の第１の主面、第２の主面、第１の側面および第２の側面を取り囲むように第１、第２、第３および第４の絶縁層上に配置される巻き線層とを備える。

Description

配線回路基板および配線回路基板の製造方法
　本発明は、配線回路基板および配線回路基板の製造方法に関する。
　回路基板を用いてアクチュエータが構成されることがある。例えば、特許文献１には、多層基板、磁石および可動体を備えるアクチュエータが記載されている。多層基板は、積層体と、積層体に平面状に形成されるコイルとを含む。コイルに所定の電流が流されると、コイルから放射される磁界により、磁石および可動体が多層基板における積層体の積層方向とは直交する方向に変位する。
特許第６９１３１５５号
　上記のように、回路基板が例えばアクチュエータの一部として用いられる場合、コイルにより大きな磁束密度を発生させる必要がある。そのためには、回路基板内のコイルの巻き数を多くすること、またはコイルに大きな電流を流すことが考えられる。しかしながら、コイルの巻き数を増加させる場合、回路基板内のコイルが大型化する。また、大電流を供給する電源回路が必要となる。
　本発明の目的は、大型化を抑制しつつ小さな電流で磁束密度を効率的に増加させることが可能な配線回路基板および配線回路基板の製造方法を提供することである。
　（１）本発明の一態様に係る配線回路基板は、互いに反対を向く第１および第２の主面を有しかつ前記第１の主面と前記第２の主面とを連結する第１および第２の側面を有するとともに、磁性体により形成されるコア層と、前記コア層の前記第１の主面上に配置される第１の絶縁層と、前記コア層の前記第２の主面上に配置される第２の絶縁層と、前記コア層の前記第１の側面上に配置される第３の絶縁層と、前記コア層の前記第２の側面上に配置される第４の絶縁層と、前記コア層の前記第１の主面、前記第２の主面、前記第１の側面および前記第２の側面を取り囲むように前記第１、第２、第３および第４の絶縁層上に配置される巻き線層とを備える。
　この配線回路基板によれば、コア層の第１および第２の主面に平行な方向の磁束が形成されるとともに、コア層に磁束が集中する。それにより、コア層により積層方向に平行な面内での磁束密度が増加する。この場合、磁束密度を増加させるために、配線回路基板での巻き線の占有面積を増加させる必要がない。したがって、大型化を抑制しつつ小さな電流で磁束密度を効率的に増加させることが可能となる。
　（２）前記第１の絶縁層の厚みと前記第２の絶縁層の厚みとの差の絶対値が前記第１の絶縁層の厚みの５０％以下であってもよい。
　この場合、コア層が積層方向において巻き線層の中心に近い位置に配置される。それにより、第１の絶縁層上の巻き線層の部分により発生される磁束および第２の絶縁層上の巻き線層の部分により発生される磁束の両方がコア層を通過する。したがって、第１および第２の絶縁層に平行な磁束をコア層内により集中させることが可能になる。その結果、小さな電流で磁束密度をより効率的に増加させることが可能となる。
　（３）前記第１の絶縁層の厚みと前記第２の絶縁層の厚みとは実質的に等しくてもよい。
　この場合、コア層が積層方向において巻き線層の中心に配置される。それにより、積層方向においてコア層を基準として磁束密度の分布が対称となる。したがって、第１および第２の絶縁層に平行な磁束をコア層内にさらに集中させることが可能になる。その結果、小さな電流で磁束密度をさらに効率的に増加させることが可能となる。
　（４）前記第３の絶縁層の厚みと前記第４の絶縁層の厚みとの差の絶対値が前記第３の絶縁層の厚みの５０％以下であってもよい。
　この場合、コア層が第１および第２の主面に平行な方向において巻き線層の中心に近い位置に配置される。それにより、第３の絶縁層上の巻き線層の部分により発生される磁束および第４の絶縁層上の巻き線層の部分により発生される磁束の両方がコア層を通過する。したがって、第３および第４の絶縁層に平行な磁束をコア層内により集中させることが可能になる。その結果、小さな電流で磁束密度をより効率的に増加させることが可能となる。
　（５）前記第３の絶縁層の厚みと前記第４の絶縁層の厚みとは実質的に等しくてもよい。
　この場合、コア層が積層方向において巻き線層の中心に配置される。それにより、第１および第２の主面に平行な方向においてコア層を基準として磁束密度の分布が対称となる。したがって、第３および第４の絶縁層に平行な磁束をコア層内にさらに集中させることが可能になる。その結果、小さな電流で磁束密度をさらに効率的に増加させることが可能となる。
　（６）配線回路基板において、前記磁性体は、電磁鋼板、ケイ素鋼板、鉄またはパーマロイのいずれかを含んでもよい。
　この場合、磁性体として比透磁率の高い材料が用いられるので、コア層内での磁束密度を大きくすることが可能になる。
　（７）配線回路基板において、前記巻き線層と前記コア層との間には、前記第１、第２、第３および第４の絶縁層のみが存在するように構成されてもよい。
　この場合、巻き線層とコア層との間に第１～第４の絶縁層以外に磁束を妨げる物質が存在しないので、巻き線層により形成される内部空間における磁束密度を高くすることが可能となる。
　（８）本発明の他の態様に係る配線回路基板の製造方法は、互いに反対を向く第１および第２の主面を有する磁性体層を用意する工程と、前記磁性体層の前記第１の主面の所定領域上に一の絶縁層を形成する工程と、前記一の絶縁層の一の主面上および両側面上に巻き線層の一部を構成する第１の導体層を形成する工程と、前記磁性体層の前記所定領域を除く部分を除去することにより、互いに反対を向く第１および第２の主面を有するとともに前記第１の主面と前記第２の主面とを連結する第１および第２の側面を有するコア層を形成する工程と、前記コア層の前記第２の主面上、前記第１の側面上および前記第２の側面上に他の絶縁層を形成する工程と、前記他の絶縁層上に前記巻き線層の他部を構成する他の導体層を形成することにより、前記コア層の前記第１の主面、前記第２の主面、前記第１の側面および前記第２の側面に前記一の絶縁層および前記他の絶縁層を介して巻回された前記巻き線層を形成する工程とを含む。
　この製造方法により製造された配線回路基板によれば、コア層の第１および第２の主面に平行な方向の磁束が形成されるとともに、コア層に磁束が集中する。それにより、コア層により積層方向に平行な面内での磁束密度が増加する。この場合、磁束密度を増加させるために、配線回路基板での巻き線の占有面積を増加させる必要がない。したがって、大型化を抑制しつつ小さな電流で磁束密度を効率的に増加させることが可能となる。
　本発明によれば、大型化を抑制しつつ小さな電流で磁束密度を効率的に増加させることが可能な配線回路基板および配線回路基板の製造方法を提供することが可能になる。
図１は一実施の形態に係る配線回路基板の平面図である。 図２は図１の配線回路基板のＡ－Ａ線断面図である。 図３は図１の配線回路基板のＢ－Ｂ線断面図である。 図４は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図５は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図６は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図７は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図８は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図９は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。 図１０は配線回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。
　（１）配線回路基板
　以下、本発明の実施の形態に係る配線回路基板および配線回路基板の製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施の形態に係る配線回路基板の平面図である。図２は、図１の配線回路基板のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１の配線回路基板のＢ－Ｂ線断面図である。図１、図２および図３に示すように、配線回路基板１００は、コア層１０、ベース絶縁層２０、導体層３０およびカバー絶縁層４０を含む。図１においては、主としてカバー絶縁層４０の内部の構成が図示され、ベース絶縁層２０の図示が省略されている。
　コア層１０は、例えば、高い比透磁率を有する磁性材料が用いられることが好ましく、軟磁性材料により形成されることが好ましい。磁性材料は、電磁鋼板、ケイ素鋼板、鉄またはパーマロイ等を含む。コア層１０は、一方向に延びる平板形状を有する。本例では、コア層１０は、矩形状を有する。コア層１０の厚みｔ１は、例えば１０μｍ以上３００μｍ以下である。以下、配線回路基板１００において、コア層１０の一辺に平行でかつコア層１０の上面および下面に平行な方向を第１の方向と呼ぶ。また、第１の方向に対して直交しかつコア層１０の上面および下面に平行な方向を第２の方向と呼ぶ。
　すなわち、本例では、コア層１０の互いに対向する一対の辺が第１の方向に延び、コア層１０の互いに対向する他の対の辺が第２の方向に延びる。なお、コア層１０は、矩形状に限らず、楕円状または多角形状等の他の形状を有してもよい。
　図２および図３に示すように、ベース絶縁層２０は、ポリイミド等の樹脂により形成される。ベース絶縁層２０は、コア層１０の周囲を取り囲むように形成される。本例では、コア層１０の上面上、下面上、第１の方向に平行な両側面上および第２の方向に平行な両側面（以下、端面と呼ぶ。）上にベース絶縁層２０が形成される。
　本例では、ベース絶縁層２０は、コア層１０の上面に接触するベース絶縁層２０Ａおよびコア層１０の下面、両側面および両端面に接触するベース絶縁層２０Ｂにより形成される。ベース絶縁層２０Ａは、後述する巻き線部３１ａの一部を構成する導体層３０Ａの下面および内側面に接触する。ベース絶縁層２０Ｂは、後述する巻き線部３１ａの他の一部を構成する導体層３０Ｂの上面および内側面に接触する。
　ベース絶縁層２０Ａの厚みｔ２ａおよびベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｂは、例えば５μｍ以上１０μｍ以下である。ベース絶縁層２０Ａの厚みｔ２ａとベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｂとの差は、５μｍ以下であることが好ましい。また、ベース絶縁層２０Ａの厚みｔ２ａとベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｂとの差の絶対値がベース絶縁層２０Ａの厚みｔ２ａの５０％以下であることが好ましい。それにより、第１の方向に垂直な面内での後述する磁束の分布が均一となる。ベース絶縁層２０Ａの厚みｔ２ａとベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｂとは、実質的に等しいことがより好ましい。それにより、第１の方向に垂直な面内での後述する磁束の分布がより均一となる。
　同様に、図３に示すように、両側面におけるベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｃ，ｔ２ｄは、例えば５μｍ以上１０μｍ以下である。両側面におけるベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｃ，ｔ２ｄの差は、５μｍ以下であることが好ましい。また、両側面におけるベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｃ，ｔ２ｄの差の絶対値がベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｃの５０％以下であることが好ましい。それにより、第１の方向に平行な面内での後述する磁束の分布が均一となる。両側面におけるベース絶縁層２０Ｂの厚みｔ２ｃ，ｔ２ｄは、実質的に等しいことがより好ましい。それにより、第１の方向に平行な面内での後述する磁束の分布がより均一となる。
　図１に示すように、導体層３０は、線状の巻き線部３１ａ、配線３１ｂ，３１ｃおよび矩形状の端子３１ｄ，３１ｅを含む。巻き線部３１ａは、ベース絶縁層２０を介してコア層１０に巻回される。巻き線部３１ａの一端部は、配線３１ｂの一端部に接続される。巻き線部３１ａの他端部は、配線３１ｃの一端部に接続される。巻き線部３１ａの幅Ｗ１および配線３１ｂ，３１ｃの幅Ｗ２，Ｗ３は、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、巻き線部３１ａの幅Ｗ１および配線３１ｂ，３１ｃの幅Ｗ２，Ｗ３は５０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。本実施の形態では、巻き線部３１ａおよびコア層１０がコイルを構成する。
　図１の巻き線部３１ａは、図２および図３に示すように、ベース絶縁層２０Ａの上面および両側面に接触する巻き線部３１ａａおよびベース絶縁層２０Ｂの下面および両側面に接触する巻き線部３１ａｂにより構成される。巻き線部３１ａａの厚みｔ３ａおよび巻き線部３１ａｂの厚みｔ３ｂは、例えば６μｍ以上５０μｍ以下である。巻き線部３１ａａの厚みｔ３ａと巻き線部３１ａｂの厚みｔ３ｂとの差は、１０μｍ以下であることが好ましい。また、巻き線部３１ａａの厚みｔ３ａと巻き線部３１ａｂの厚みｔ３ｂとの差の絶対値が巻き線部３１ａａの厚みｔ３ａの５０％以下であることが好ましい。それにより、第１の方向に垂直な面内での後述する磁束の分布が均一となる。巻き線部３１ａａの厚みｔ３ａと巻き線部３１ａｂの厚みｔ３ｂとは、実質的に等しいことがより好ましい。それにより、第１の方向に平行な面内での後述する磁束の分布がより均一となる。
　本実施の形態では、コア層１０と巻き線部３１ａとの間にベース絶縁層２０のみが存在する。すなわち、コア層１０と巻き線部３１ａとの間には、絶縁層のみが存在し、磁性材料または導電材料等の他の層は存在しない。また、本実施の形態では、コア層１０と巻き線部３１ａとの間に同じ絶縁材料により形成されるベース絶縁層２０のみが存在する。
　図１に示すように、端子３１ｄ，３１ｅは、配線回路基板１００の第１の方向における一端側に配置される。端子３１ｄは、配線３１ｂの他端部に接続される。また、端子３１ｄは、配線回路基板１００の外部端子ＯＥ１に導線ＣＬ１を介して電気的に接続される。端子３１ｅは、配線３１ｃの他端部に接続される。また、端子３１ｅは、配線回路基板１００の外部端子ＯＥ２に導線ＣＬ２を介して電気的に接続される。端子３１ｄ，３１ｅの幅は、配線３１ｂ，３１ｃの幅よりも大きい。なお、端子３１ｄ，３１ｅは、矩形状に限らず、円形状、楕円形状または多角形状等の他の形状を有してもよい。
　以下、配線回路基板１００の第１の方向において、巻き線部３１ａから端子３１ｄ，３１ｅに近づく方向を一方向と呼び、巻き線部３１ａから端子３１ｄ，３１ｅと反対に遠ざかる方向を他方向と呼ぶ。
　図２および図３に示すように、カバー絶縁層４０は、導体層３０およびベース絶縁層２０を全体的に被覆するように形成される。カバー絶縁層４０は、ポリイミド等の樹脂により形成される。本例では、カバー絶縁層４０は、巻き線部３１ａａの上面、両側面および両端面に接触するカバー絶縁層４０Ａおよび巻き線部３１ａｂの下面、両側面および両端面に接触するカバー絶縁層４０Ｂにより形成される。カバー絶縁層４０Ａの厚みｔ４ａおよびカバー絶縁層４０Ｂの厚みｔ４ｂは、例えば８μｍ以上５０μｍ以下である。カバー絶縁層４０の一方向（他方向）の長さ、すなわち配線回路基板１００の一方向（他方向）の長さＬ１は、例えば５０００μｍである。
　本実施の形態では、巻き線部３１ａとカバー絶縁層４０との間には、磁性材料または導電材料等の他の層は存在しない。すなわち、本実施の形態では、巻き線部３１ａの外面には、同じ絶縁材料により形成されるカバー絶縁層４０のみが存在する。
　上記の構成においては、導体層３０の端子３１ｄに外部端子ＯＥ１から電気信号（電流）が入力されると、電気信号が配線３１ｂを通して巻き線部３１ａに伝送される。巻き線部３１ａに伝送された電気信号は、配線３１ｃおよび端子３１ｅを通して導線ＣＬ２に導かれた後に外部端子ＯＥ２に出力される。この場合、巻き線部３１ａに流れる電流により、巻き線部３１ａにより取り囲まれる空間（以下、内部空間と呼ぶ。）に、一点鎖線で示すように、他方向に多数の磁束Ｂが発生する。この場合、巻き線部３１ａの内部空間に高い比透磁率を有するコア層１０が配置されているので、磁束密度が高くなる。逆に、導体層３０の端子３１ｅに外部端子ＯＥ２から電気信号が入力されると、コア層１０巻き線部３１ａの内部空間に一方向に向かう磁束Ｂが発生する（図示せず）。この場合にも、巻き線部３１ａの内部空間に高い比透磁率を有するコア層１０が配置されているので、磁束密度が高くなる。
　（２）配線回路基板１００の製造方法
　図４～図９は、配線回路基板１００の製造方法の一例を示す断面図である。図４～図７は、図１の配線回路基板１００のＡ－Ａ線断面図に対応する。図８および図９は、Ｂ－Ｂ線断面図に対応する。図１０は、配線回路基板１００のＡ－Ａ線断面図に対応する。まず、図４に示すように、強磁性材料からなるシート１０Ａを準備し、シート１０Ａの上面の所定領域にベース絶縁層２０Ａを形成する。例えば、ベース絶縁層２０Ａは、シート１０Ａの上面に感光性樹脂前駆体を塗布し、紫外線を用いて感光性樹脂前駆体を部分的に露光することにより形成される。本例では、ベース絶縁層２０Ａの材料は、ポリイミドであるが、エポキシ等の他の樹脂であってもよい。
　次に、図５に示すように、ベース絶縁層２０Ａを覆うようにシート１０Ａの上面上に導体層３０Ａを形成する。導体層３０Ａは、主として、図２の巻き線部３１ａの一部、配線３１ｂ，３１ｃおよび端子３１ｄ，３１ｅを構成する。巻き線部３１ａの一部、配線３１ｂ，３１ｃおよび端子３１ｄ，３１ｅは、セミアディティブ法により形成されてもよく、アディティブ法により形成されてもよく、サブトラクティブ法等の他の方法により形成されてもよい。
　本例では、導体層３０Ａの形成前に、導体層３０Ａとシート１０Ａとの境界領域に、シード層３３を形成し、シード層３３上に導体層３０Ａを形成する。したがって、導体層３０Ａは、シート１０Ａとは直接接触せずに、ベース絶縁層２０Ａまたはシード層３３を介してシート１０Ａに接触する。シード層３３は、後述するエッチング液に対して耐性を有する材料、例えばクロム、クロム銅またはニッケルクロムを含む。
　続いて、図６に示すように、導体層３０Ａを覆うようにシート１０Ａの上面上にカバー絶縁層４０Ａを形成する。カバー絶縁層４０Ａの形成手順は、ベース絶縁層２０Ａの形成手順と同じである。その後、シート１０Ａの不要部分が露出するようにシート１０Ａの下面に図示しないマスクを形成し、エッチング液を用いてマスクから露出するシート１０Ａの部分にエッチングを行う。この場合、図７に示すように、シート１０Ａの不要部分が除去されることによりコア層１０が形成される。コア層１０は、図１の巻き線部３１ａの内部に位置するように形成される。なお、シート１０Ａの厚みが厚い場合、ドリル等の機械加工によりシート１０Ａの不要部分が除去されてもよい。
　本例では、エッチング液として塩化第二鉄液を用いる。導体層３０Ａは、エッチング液に対して耐性を有するシード層３３により保護されているので、エッチング工程において、導体層３０Ａは除去されずに残存する。すなわち、シード層３３は、エッチング液から導体層３０Ａを保護するバリア層として機能する。シード層３３は、エッチング工程の終了後に除去されてもよいし、残存してもよい。以降の工程では、シード層３３の図示を省略する。
　次に、図８に示すように、コア層１０の下面、両側面および両端面を覆うようにベース絶縁層２０Ｂを形成する。ベース絶縁層２０Ｂの形成手順は、ベース絶縁層２０Ａの形成手順と同じである。ベース絶縁層２０Ａとベース絶縁層２０Ｂとが一体化することによりベース絶縁層２０が形成される。続いて、ベース絶縁層２０Ｂの下面、両側面および両端面を覆うように導体層３０Ｂを形成する。導体層３０Ｂの形成手順は、導体層３０Ａの形成手順と同じである。導体層３０Ｂは、主として、図２の巻き線部３１ａの他の一部を構成する。巻き線部３１ａの他の一部は、セミアディティブ法により形成されてもよく、アディティブ法により形成されてもよく、サブトラクティブ法等の他の方法により形成されてもよい。導体層３０Ａと導体層３０Ｂとが一体化することにより導体層３０が形成される。
　その後、図９および図１０に示すように、導体層３０Ｂおよびベース絶縁層２０Ｂを覆うようにカバー絶縁層４０Ｂを形成する。カバー絶縁層４０Ｂの形成手順は、カバー絶縁層４０Ａの形成手順と同じである。カバー絶縁層４０Ａとカバー絶縁層４０Ｂとが一体化することによりカバー絶縁層４０が形成される。これらの工程を経ることにより、配線回路基板１００が完成する。
　（３）実施の形態の効果
　上記実施の形態の配線回路基板１００によれば、コア層１０の上面および下面に平行な方向の磁束が形成されるとともに、コア層１０に磁束が集中する。それにより、コア層１０により積層方向に平行な面内での磁束密度が増加する。この場合、磁束密度を増加させるために、配線回路基板１００での巻き線の占有面積を増加させる必要がない。したがって、大型化を抑制しつつ小さな電流で磁束密度を効率的に増加させることが可能となる。
　また、上記実施の形態の配線回路基板１００においては、コア層１０と巻き線部３１ａとの間にベース絶縁層２０のみが存在する。この場合、コア層１０と巻き線部３１ａとの間にベース絶縁層２０以外に磁束を妨げる物質が存在しないので、巻き線部３１ａにより形成される内部空間における磁束密度を高くすることが可能となる。
　（４）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
　以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明する。上記実施の形態では、ベース絶縁層２０Ａが第１の絶縁層の例であり、ベース絶縁層２０Ｂのうちコア層１０の下面上に形成される部分が第２の絶縁層の例であり、ベース絶縁層２０Ｂのうちコア層１０の一方の側面上および他方の側面上にそれぞれ形成される部分が第３および第４の絶縁層の例であり、巻き線部３１ａが巻き線層の例である。また、コア層１０の上面が第１の主面の例であり、コア層２０の下面が第２の主面の例である。シート１０Ａが磁性体層の例であり、ベース絶縁層２０Ａが一の絶縁層の例であり、ベース絶縁層２０Ｂが他の絶縁層の例であり、巻き線部３１ａａが一の導体層の例であり、巻き線部３１ａｂが他の導体層の例である。

Claims (8)

  1. 互いに反対を向く第１および第２の主面を有しかつ前記第１の主面と前記第２の主面とを連結する第１および第２の側面を有するとともに、磁性体により形成されるコア層と、
    　前記コア層の前記第１の主面上に配置される第１の絶縁層と、
    　前記コア層の前記第２の主面上に配置される第２の絶縁層と、
    　前記コア層の前記第１の側面上に配置される第３の絶縁層と、
    　前記コア層の前記第２の側面上に配置される第４の絶縁層と、
    　前記コア層の前記第１の主面、前記第２の主面、前記第１の側面および前記第２の側面を取り囲むように前記第１、第２、第３および第４の絶縁層上に配置される巻き線層とを備えた、配線回路基板。
  2. 前記第１の絶縁層の厚みと前記第２の絶縁層の厚みとの差の絶対値が前記第１の絶縁層の厚みの５０％以下である、請求項１記載の配線回路基板。
  3. 前記第１の絶縁層の厚みと前記第２の絶縁層の厚みとは実質的に等しい、請求項１または２記載の配線回路基板。
  4. 前記第３の絶縁層の厚みと前記第４の絶縁層の厚みとの差の絶対値が前記第３の絶縁層の厚みの５０％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の配線回路基板。
  5. 前記第３の絶縁層の厚みと前記第４の絶縁層の厚みとは実質的に等しい、請求項１～４のいずれか一項に記載の配線回路基板。
  6. 前記磁性体は、電磁鋼板、ケイ素鋼板、鉄またはパーマロイのいずれかを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の配線回路基板。
  7. 前記巻き線層と前記コア層との間には、前記第１、第２、第３および第４の絶縁層のみが存在するように構成された、請求項１～６のいずれか一項に記載の配線回路基板。
  8. 互いに反対を向く第１および第２の主面を有する磁性体層を用意する工程と、
    　前記磁性体層の前記第１の主面の所定領域上に一の絶縁層を形成する工程と、
    　前記一の絶縁層の一の主面上および両側面上に巻き線層の一部を構成する第１の導体層を形成する工程と、
    　前記磁性体層の前記所定領域を除く部分を除去することにより、互いに反対を向く第１および第２の主面を有するとともに前記第１の主面と前記第２の主面とを連結する第１および第２の側面を有するコア層を形成する工程と、
    　前記コア層の前記第２の主面上、前記第１の側面上および前記第２の側面上に他の絶縁層を形成する工程と、
    　前記他の絶縁層上に前記巻き線層の他部を構成する他の導体層を形成することにより、前記コア層の前記第１の主面、前記第２の主面、前記第１の側面および前記第２の側面に前記一の絶縁層および前記他の絶縁層を介して巻回された前記巻き線層を形成する工程とを含む、配線回路基板の製造方法。
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