JP2002289435A - 空芯コイルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単品として取り扱い易く、小型で、低価格且
つ高性能の空芯コイル及びその製造方法の提供。 【解決手段】 空芯コイルは、コイルの両端部が実装用
ベースに埋め込まれ、コイルの両端部が埋め込まれた実
装用ベースは当該コイルの導体間隔を一定に保つよう一
体的に形成されるこを特徴とする。又、空芯コイルの製
造方法は、基板に塗布された実装用ベース素材にコイル
を埋め込んで、エッチングにより実装用ベースの不要部
分を除去して実装用ベースを形成し、実装用ベースの固
化を待って基板から剥離して製造することを特徴とす
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、高周波機器に用い
られる空芯コイルに関し、詳しくは、小型で高性能の回
路基板用の空芯コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空芯コイルを実装用ベースに取付
ける際には、当該空芯コイルの両端部を１つずつ接着剤
で固定して行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の手法では、空芯
コイルを実装用ベースに取付けるに当って、煩雑な手間
が掛かっていた。又、取り付けに当って、空芯コイルの
導体間隔が空芯であるが故に狂い易く、この狂いのため
性能にばらつきを生じていた。従って又、空芯コイルの
製造、保管、運搬、或いは接着作業等に際しては、その
取扱いに十分な注意が要求されていた。

【０００４】本発明は、上記のような課題の解決を目的
とし、取り扱い易く、量産が可能な高性能の空芯コイル
の提供、及びその製造方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の空芯コイルの
発明は、コイルの両端部が実装用ベースに埋め込まれた
ことを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載の空芯
コイルおいて、コイルの両端部が埋め込まれた当該コイ
ルの両端部側の実装用ベース部分は当該コイルの導体間
隔を所定の距離に保つよう互いに一体的に形成されたこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の空芯コイルにおいて、実装用ベースは、実装用
ベースとなる部分のみが残り、その他の部分が除去され
たレジストであることを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
の何れかに記載の空芯コイルにおいて、コイルは、当該
コイルの形成時に用いられた心材が引き抜かれず保持さ
れたままであることを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
の何れかに記載の空芯コイルにおいて、コイルは当該コ
イルが空芯と同等の自己共振周波数が得られる心材を保
持していることを特徴とする。

【００１０】請求項６の発明は、請求項４又は請求項５
に記載の空芯コイルにおいて、心材は光ファイバーであ
ることを特徴とする。

【００１１】請求項７の発明は、コイルの両端部が実装
用ベースに埋め込まれた空芯コイルの製造方法におい
て、基板に実装用ベース素材を塗布する工程と、塗布さ
れた実装用ベース素材にコイルを埋め込む工程と、エッ
チングにより実装用ベース素材の不要部分を除去して実
装用ベースを形成する工程と、形成された実装用ベース
が固化した後に基板から当該実装用ベースを剥離する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１２】請求項８の発明は、コイルの両端部が実装
用ベースに埋め込まれた空芯コイルの製造方法におい
て、基板に実装用ベース素材を塗布する工程と、塗布さ
れた実装用ベース素材に単位コイル長さの複数本分の長
さのコイル材を埋め込む工程と、前記コイル材を単位コ
イル長さ毎にエッチングにより実装用ベース素材の不要
部分を除去して実装用ベースを形成する工程と、形成さ
れた実装用ベースが固化した後に前記コイル材を単位コ
イル長さ毎に切断する工程と、単位コイルの両端部が埋
め込まれた実装用ベースを基板から剥離する工程とを含
むことを特徴とする。

【００１３】請求項９の発明は、請求項８に記載の空芯
コイルの製造方法において、単位コイル長さの複数本分
の長さのコイル材を複数本並べて同時に製造することを
特徴とする。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項８又は請求項
９の何れかに記載の空芯コイルの製造方法において、コ
イル材を単位コイル長さ毎に切断する工程は、単位コイ
ルの両端部が埋め込まれた実装用ベースを基板から剥離
する前に行うことを特徴とする。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項７乃至請求項
１０の何れかに記載の空芯コイルの製造方法において、
コイルの両端部が埋め込まれた当該コイルの両端側の実
装用ベース部分は当該コイルの導体間隔を所定の距離に
保つよう互いに一体的に形成されたことを特徴とする。

【００１６】請求項１２の発明は、請求項７に記載の空
芯コイルの製造方法において、コイルは、当該コイルの
形成時に用いられた心材が引き抜かれず保持されたまま
であることを特徴とする。

【００１７】請求項１３の発明は、請求項８乃至請求項
１１の何れかに記載の空芯コイルの製造方法において、
コイル材は、当該コイル材の形成時に用いられた心材が
引き抜かれず保持されたままであって、当該コイル材が
単位コイル長さ毎に切断される際に切断されることを特
徴とする。

【００１８】請求項１４の発明は、請求項１２又は請求
項１３に記載の空芯コイルの製造方法において、心材
は、空芯と同等の共振周波数が得られる素材で成形され
たことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．実施の形態１は、
コイルの両端部が実装用ベースに埋め込まれて、コイル
が実装用ベースと一体化された構成の空芯コイルであ
る。これを図１及び図２に基づいて説明する。図１は空
芯コイルの斜視図、図２は図１の縦断面図である。図１
において、符号１はコイル、２は実装用ベースである。
コイル１は、適当な心材(非図示)に導体を所定の間隔で
巻回してコイル型にした後、当該心材を引き抜いて形成
された所謂空芯コイルである。

【００２０】実装用ベース２は、レジスト、例えばＳＵ
−８等のネガレジストや、感光性樹脂等、要するに、所
望の形態の実装用ベース２となる部分のみを残し、他の
不要な実装用ベース素材の部分を除去できる材質のもの
であれば何でもよい。この場合、コイルの接続端即ちコ
イルの両端部がそれぞれ埋め込まれた実装用ベース部分
（コイルの両接続端が埋め込まれた実装用ベース素材の
部分をいいい、コイルの両端側に存在する）は、当該コ
イルの導体間隔を一定に保つよう互いに一体的に形成す
る。これにより、実装用ベース２によってコイル１の導
体間隔が一定に保持される。従って、実装用ベースは比
較的強固な素材であり、又、その形態はコイルの導体間
隔を一定に保ち得る形とするのが好ましい。

【００２１】この形態１では、実装用ベース２としてネ
ガレジストを用いており、このネガレジストは四角形の
枠形に形成され、相対する二辺を枠の内側から外側に貫
通するように、コイル１の両端部がそれぞれ埋設され
て、枠の内側にコイル１の本体が位置している。このよ
うに、コイル１の両端部側のそれぞれの実用ベース部分
が互いに一体化するように実装用ベース２を形成するこ
とによって、上述したように、コイル１の両端間の長さ
が一定化されるので、コイル１の導体間隔を一定に保た
せることができ、性能にばらつきの無い空芯コイルを提
供することができる。尚、コイル１の両端部側のそれぞ
れの実用ベース部分を一体化する形状は、勿論、この四
角形の枠形に限定されず、使用環境に応じた適宜の形状
とすればよい。

【００２２】実施の形態２．実施の形態２は、コイル１
の両端部が実装用ベース２として形成されたネガレジス
トに埋め込まれた上記実施の形態１に示す空芯コイルの
製造方法である。これを図１乃至図３に基づいて説明す
る。図３は製造方法を示す縦断面図である。

【００２３】図３において、先ず、基板３の平らな表面
に実装用ベース素材としてのネガレジスト４を適当な厚
さに塗布する（以下、塗布工程ともいう）。この場合の
基板３は、半導体素子を構成する基板であってもよい
し、その他の適当な平らな板や底面が平らな容器であっ
てもよい。

【００２４】次に、塗布されたネガレジスト４にコイル
を埋め込む（以下、埋込工程ともいう）。この場合、塗
布されたネガレジスト４には、埋め込まれるコイル１の
両端部が埋没する程度の厚みに塗布されていることが必
要である。

【００２５】次に、塗布されたネガレジスト４の不要部
分即ち不要な実装用ベース素材、この例では図３の想像
線部分の不要部分をエッチングにより除去して実装用ベ
ース２を形成する(以下、除去工程ともいう）。この場
合、予め任意のパターンが印刷されたマスク(非図示)を
用いて、露光し、現像することで、残されるネガレジス
ト４部分が実装用ベース２となる。

【００２６】最後に、実装用ベース２としてのネガレジ
スト４が固化した後に、当該基板３から残されたネガレ
ジスト即ち実装用ベース２を剥離する（以下、剥離工程
ともいう）。こうして、図１に示すような実施の形態１
の実装用ベース付の空芯コイルが製造される。

【００２７】上記の実施の形態１及び形態２によれば、
コイル１は、その両端部分が埋設固定されたネガレジス
トの部分が互いに一体化された実装用ベース２に固定さ
れているので、コイル１の導体間隔にばらつきが生じ難
くなり、高周波で自己共振周波数が高く、インダクタン
ス値の大きい、性能の安定した空芯コイルを提供するこ
とができる。又、この形態１及び形態２の空芯コイル
は、既にその両端部が実装用ベース２に埋め込まれてい
るため、従来のように、実装用ベースに個別的にコイル
端部を接着する作業が無くなる点で製作工程を簡易化す
ることができるので、生産性を向上させることができ、
低価格で高性能の空芯コイルをパーツとして提供するこ
とができる。

【００２８】実施の形態３．実施の形態３は、上記実施
の形態２の製造方法において、単体のパーツとして構成
されるコイルの任意の長さ（以下、単位コイル長さとも
いう）の複数本分の長さのコイル材を、比較的広い平面
を持つ基板に塗布された実装用ベース素材としてのネガ
レジストに埋め込んで、エッチングにより実装用ベース
２として残されたネガレジストが固化した後に、当該コ
イル材を単位コイル長さ毎に切断して、同時に複数個の
空芯コイルを製造する方法を示すものである。これを図
４に基づいて説明する。図４は平面図である。尚、図中
の符号７乃び８は切断線を示す。

【００２９】次に、この実施の形態３の製造方法の工程
を示す。 塗布工程 塗布工程は、基板３に実装用ベース素材としてのネガレ
ジスト４を塗布する工程であり、上記の実施の形態２と
同様である。但し、この場合の基板３は、単位コイル長
さの複数本分の長さのコイル材５のサイズに応じた面積
が必要となる。

【００３０】埋込工程 埋込工程は、基板３に塗布されたネガレジスト４に単位
コイル長さの複数本分の長さのコイル材５を埋め込む工
程であり、実質的には、上記の実施の形態２と同様であ
る。

【００３１】除去工程 除去工程は、コイル材５を単位コイル長さ毎にエッチン
グによりレジスト４の不要部分を除去して実装用ベース
６を形成する工程であり、実質的には、上記の実施の形
態２と同様である。

【００３２】切断工程 切断工程は、コイル材５を単位コイル長さ毎に切断する
工程であり、この実施の形態３において必要な工程であ
る。

【００３３】剥離工程 剥離工程は、単位コイルの両端部が埋め込まれた実装用
ベース６としてのネガレジスト、即ち空芯コイル付実装
用ベースを基板３から剥離する工程であり、実質的に
は、上記の実施の形態２と同様である。

【００３４】以上の工程を経て、一本のコイル材５か
ら、同時に、複数個のパーツとしての空芯コイルを得る
ことができる。尚、この形態３では、エッチングにより
残されたネガレジスト４が固化した後であって後述の剥
離工程の前に、コイル材５を単位コイル長さ毎に切断し
ているが、実装用ベース６としてのネガレジストを基板
３から剥離した後に行ってもよい。

【００３５】実施の形態４．実施の形態４は、上記実施
の形態３の製造方法において、単位コイル長さの複数本
分の長さのコイル材を複数本、比較的広い平面を持つ基
板に塗布されたネガレジストに並べて埋め込んで、単位
コイル長さ毎にエッチングを行い、実装用ベースとして
残されたネガレジストが固化した後に、当該複数本の各
コイル材を単位コイル長さ毎に切断して、同時に、上記
実施の形態３よりも多い複数個の空芯コイルを同時に製
造する方法である。図５は平面図である。

【００３６】図５に示す通り、この例では、基板（３）
に塗布された実装用ベースとしてのネガレジストに３本
のコイル材５，５，５が並列に並べて埋め込まれてい
る。その他の製造工程は実質的に上記実施の形態３と同
様である。尚、図５中の符号７乃至１０は切断線を示
す。

【００３７】実施の形態５．実施の形態５は、空芯と同
等の自己共振周波数が得られる心材を保持したまま、上
記実施の形態１乃至形態４のように構成或いは製造され
た空芯コイルである。これを図６及び図７に基づいて説
明する。図６は斜視図、図７は図６の縦断面図である。

【００３８】図６及び図７において、図中の符号１２は
コイル１３に保持されたままの心材であり、この例で
は、心材として光ファイバーを用いている。この心材１
２は、当然、当該コイル１３が空芯である場合と同等の
共振周波数が得られる素材で成形されねばならない。こ
のような心材としては、誘電率の小さい石英系の素材を
用いるのがよい。

【００３９】心材１２は、空芯コイルの製造過程で用い
られるもので、コイル形成後には、誘電率は空気が１で
小さく、空芯の方が特性が向上するため、引き抜かれて
いたが、この形態５では、コイル１３の形成時に用いら
れた心材１２を引き抜かずに、そのままコイル１３に保
持させた構成としたものである。又、このような心材１
２を保持した空芯コイルの製造方法は、図８及び図９に
示すように、上記実施の形態３乃至形態４で説明された
コイル材５と同様の扱いでよく、実質的には、これらの
形態と同様の製造方法となる。尚、図８及び図９におい
て、１１は並べられたコイル材１３の両端側を支承する
支持枠、１４は実装用ベースである。

【００４０】この実施の形態５によれば、コイル１３
は、心材１２に巻回されたままであるので、上記実施の
形態１乃至形態４による空芯コイルに比べて、空芯コイ
ルの導体間隔を更に確実に維持させることができ、一
層、ばらつきの少ない空芯コイルを提供することができ
る。又、心材１２として光ファイバーを用いているの
で、コイル１３から心材１２を抜く必要がなく、導体間
隔の維持が容易で、20GHz程度の高周波であれば、自己
共振周波数の高いコイルで、且つインダクタンス値が大
きく、よりばらつきの少ない空芯コイルを取り扱い容易
なパーツとして提供することができる。

【００４１】尚、上記の各実施の形態においては、何れ
も、従来のように実装用ベースを別のプロセスで製作
し、その後に、空芯コイルを接着する必要が無く、個別
に実装用ベースに接着する作業行程を省略することがで
きるので、生産性を著しく向上させることができる。
又、コイル１、１３は、銅線だけでなく、金線でもアル
ミニウム線でもよく、要は良導体の線であればよい。
又、このコイルの形状は、巻回される心材１２の形状が
円柱や４角柱、６角柱や円錐等、如何なる形態のもので
あってもよい。又、コイル１としては、一重巻きのコイ
ルを示しているが、多重巻きであってもよい。

【００４２】

【発明の効果】請求項１乃至請求項１４の各発明によれ
ば、何れも、単品として取り扱い易く、製品にばらつき
が少なく、低価格で高性能の空芯コイル、或いはその製
造方法を提供することができる。又、一体的に形成され
た実装用ベースによってコイルの両端部が固定されるの
で、コイルの導体間隔を一定に維持することができ、高
周波で自己共振周波数を高くすることができる実装用ベ
ースを備えた空芯コイルを提供することができる。又、
従来のように、空芯コイルの両端部を実装用ベースに１
つずつ接着する面倒な作業が不要となる。

【００４３】請求項７乃至請求項１４の各発明によれ
ば、何れも、一体的に形成された実装用ベースによって
コイルの両端部が固定された空芯コイルを効率よく一度
に大量生産することができる。

【００４４】請求項１２乃至請求項１４の各発明によれ
ば、何れも、実質的に電気的作用を有しない心材に巻回
されたままのコイルであって、更に当該コイルの両端部
が一体的に形成された実装用ベースに固定されているの
で、コイルの導体間隔が一定に保持されたままの空芯コ
イルを提供できるので、高周波で自己共振周波数が高
く、且つインダクタンス値の大きく、ばらつきの少ない
空芯コイルを提供することができる。又、例えば、20GH
z程度の高周波の場合では、心材に光ファイバーなどの
石英系のものを利用することで、空芯と同等の共振周波
数が得られる光ファイバー入りコイルを実装用ベースに
個々に接着することなく、光ファイバー入り空芯コイル
をパーツとして提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の空芯コイルの斜視図である。

【図２】 図１の空芯コイルの縦断面図である。

【図３】 実施の形態２の空芯コイルの製造方法を示す
縦断面図である。

【図４】 実施の形態３の空芯コイルの製造方法を示す
平面図である。

【図５】 実施の形態４の空芯コイルの製造方法を示す
平面図である。

【図６】 実施の形態５の空芯コイルの斜視図である。

【図７】 図６の空芯コイルの縦断面図である。

【図８】 実施の形態６の製造方法を示す平面図であ
る。

【図９】 実施の形態６の製造方法を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１、１３ コイル、２ 実装用ベース、３ 基板、４、
１４ ネガレジスト（実装用ベース）、５ 心材、６，
７，８，９，１０ 切断線、１１ 支持枠、１２ 心
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮武 督 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5E062 FF01 FF03 FF09 5E070 AA01 AB01 AB06 BA01 CA02 CA13 CA16 DB03

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルの両端部が実装用ベースに埋め込
   まれたことを特徴とする空芯コイル。
2. 【請求項２】 コイルの両端部側の実装用ベース部分は
   当該コイルの導体間隔を所定の距離に保つよう互いに一
   体的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の空
   芯コイル。
3. 【請求項３】 実装用ベースは、実装用ベースとなる部
   分のみが残り、その他の部分が除去されたレジストであ
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空芯
   コイル。
4. 【請求項４】 コイルは、当該コイルの形成時に用いら
   れた心材が引き抜かれず保持されたままであることを特
   徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の空芯コ
   イル。
5. 【請求項５】 コイルは当該コイルが空芯と同等の自己
   共振周波数が得られる心材を保持していることを特徴と
   する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の空芯コイ
   ル。
6. 【請求項６】 心材は光ファイバーであることを特徴と
   する請求項４又は請求項５に記載の空芯コイル。
7. 【請求項７】 コイルの両端部が実装用ベースに埋め込
   まれた空芯コイルの製造方法において、基板に実装用ベ
   ース素材を塗布する工程と、塗布された実装用ベース素
   材にコイルを埋め込む工程と、エッチングにより実装用
   ベース素材の不要部分を除去して実装用ベースを形成す
   る工程と、形成された実装用ベースが固化した後に基板
   から当該実装用ベースを剥離する工程とを含むことを特
   徴とする空芯コイルの製造方法。
8. 【請求項８】 コイルの両端部が実装用ベースに埋め込
   まれた空芯コイルの製造方法において、基板に実装用ベ
   ース素材を塗布する工程と、塗布された実装用ベース素
   材に単位コイル長さの複数本分の長さのコイル材を埋め
   込む工程と、前記コイル材を単位コイル長さ毎にエッチ
   ングにより実装用ベース素材の不要部分を除去して実装
   用ベースを形成する工程と、形成された実装用ベースが
   固化した後に、前記コイル材を単位コイル長さ毎に切断
   する工程と、単位コイルの両端部が埋め込まれた実装用
   ベースを基板から剥離する工程と、を含むことを特徴と
   する空芯コイルの製造方法。
9. 【請求項９】 単位コイル長さの複数本分の長さのコイ
   ル材を複数本並べて同時に製造することを特徴とする請
   求項８に記載の空芯コイルの製造方法。
10. 【請求項１０】 コイル材を単位コイル長さ毎に切断す
    る工程は、単位コイルの両端部が埋め込まれた実装用ベ
    ースを基板から剥離する前に行うことを特徴とする請求
    項８又は請求項９の何れかに記載の空芯コイルの製造方
    法。
11. 【請求項１１】 コイルの両端部が埋め込まれた当該コ
    イルの両端側の実装用ベース部分は当該コイルの導体間
    隔を一定に保つよう互いに一体的に形成されたことを特
    徴とする請求項７乃至請求項１０の何れかに記載の空芯
    コイルの製造方法。
12. 【請求項１２】 コイルは、当該コイルの形成時に用い
    られた心材が引き抜かれず保持されたままであることを
    特徴とする請求項７に記載の空芯コイルの製造方法。
13. 【請求項１３】 コイル材は、当該コイル材の形成時に
    用いられた心材が引き抜かれず保持されたままであっ
    て、当該コイル材が単位コイル長さ毎に切断される際に
    切断されることを特徴とする請求項８乃至請求項１１の
    何れかに記載の空芯コイルの製造方法。
14. 【請求項１４】 心材は、空芯と同等の共振周波数が得
    られる素材で成形されたことを特徴とする請求項１２又
    は請求項１３に記載の空芯コイルの製造方法。