JP3859287B2 - Smd型コイル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話、PHS、パソコン等の一般電子機器に使用されるSMD型コイル及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器は、高性能化、多機能化とともに小型化、軽量化を追求している。携帯電話、PHS、パソコン等がその一例である。これらの電子機器で使用されるインダクタは、SMDであることが必須となっている。
【0003】
インダクタは、フェライト等のコアに巻線された導線に電流を流すことにより発生する電磁気の作用を利用したインピーダンス素子である。この原理のために、他の受動部品に比べ構造が複雑になりSMD化が比較的遅れている。
【0004】
薄膜チップインダクタは、一般的な巻線を用いたチップコイル導体と比較し、製造方法の違いから小型化で高精度なコイル導体といえる。その技術が特開平5−82349号公報に開示されている。その概要を説明する。
【0005】
図13は従来の渦巻状薄膜コイルの断面図、図14はその平面図である。その製造工程の概要は、ベースとなる低誘電率セラミックスウェハよりなる絶縁基板21の表面に銅を主体とした複数の低抵抗スパイラル状の薄膜コイル導体22A、22B、22Cと、その厚み方向に低誘電率耐熱樹脂コート膜よりなる絶縁層23A、23Bを介し重ねて多層化して設け、少なくとも薄膜コイル導体22A、22B、22Cの巻き始め端部24と巻き終わり端部24でそれぞれの各薄膜コイル導体22A、22B、22Cを電気的に接続するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した渦巻状薄膜コイルには次のような問題点がある。即ち、平面型SMD型コイルでは、コイル巻数を多くすることが出来ず、コイルのインダクタンスを大きくとりたい場合は困難である。
【0007】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、コイルのインダクタンスを大きくとることが可能となり、電子機器の小型化、軽量化、低コスト化を実現し、超薄型で小型な平面型SMD型コイル及びその製造方法を提供するものである。
【0009】
上記目的を達成するために、本発明におけるSMD型コイルは、PCB基板又はセラミック体よりなる略四角形状をした絶縁基板の裏面略中央部にリング状のマグネット収納凹溝を有し、該マグネット収納凹溝の内周及び外周近傍の円周上に複数個のスルーホールを形成し該スルーホール内面及び前記絶縁基板の全面に銅メッキ層を形成し、エッチング処理により前記絶縁基板の対向する側面に電極部を形成すると共に、前記内外周のスルーホールを結ぶ放射状銅箔パターンを形成した第1又は第2の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板と第2の絶縁基板のマグネット収納凹溝を対向させ、前記2つのマグネット収納凹溝により形成したスペースにマグネットを搭載、位置合わせして接着、接合した後、再メッキ処理により、前記2つの絶縁基板のスルーホール部及び電極部を導通させることにより、前記マグネットを囲み前記放射状銅箔パターンと前記スルーホールを介して上下パターンが連続的に繋げて閉ループ化したことを特徴とするものである。
【0010】
また、前記第1又は第2の絶縁基板のうち、一方の絶縁基板はPCB基板又はセラミック体等よりなる絶縁体よりなり、他方の絶縁基板はポリイミドフィルム等よりなる絶縁体であることを特徴とするものである。
【0011】
また、前記第1又は第2の絶縁基板は、共にポリイミドフィルム等よりなる絶縁体であることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明におけるSMD型コイルの製造方法は、PCB基板又はセラミック体等よりなる多数個取りする集合絶縁基板の各列毎の略中心部に位置し、所定間隔で2つの同心円の円周上に複数個のスルーホールと、前記各列間に長穴状のスルーホールを施したスルーホール加工工程と、メッキ処理により前記スルーホール及び長穴スルーホールの内面を含む集合絶縁基板の全表面に銅メッキ層を形成するメッキ工程と、メッキレジストをラミネートし、露光現像後パターンマスクを形成し、パターンエッチングを行い前記集合絶縁基板の対向する側面に電極部と、上下面に内外周のスルーホールを結ぶ放射状銅箔パターンを前記スルーホールを介して上下パターンが連続的に繋がるように閉ループ化するエッチング工程と、前記集合絶縁基板をSMD型コイル単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とするものである。
【0013】
また、PCB基板又はセラミック体等よりなる多数個取りする集合絶縁基板の各列毎の略中心部の裏面に位置し、所定間隔で複数個のリング状のマグネット収納凹溝と、該各マグネット収納凹溝の内周及び外周近傍の円周上に複数個のスルーホールと、前記各列間に長穴のスルーホール加工を施した後、メッキ処理により前記集合絶縁基板の前記スルーホール及び長穴のスルーホールの内面を含む全表面に銅メッキ層を形成し、メッキレジストをラミネートし、露光現像後パターンマスクを形成し、パターンエッチングを行う第1又は第2の集合絶縁基板加工工程と、前記第1又は第2の集合絶縁基板のいずれか一方の各マグネット収納凹溝に、マグネットを収納するマグネット装着工程と、前記第1及び第2の集合絶縁基板のマグネット収納凹溝が対向するように2つの集合絶縁基板を重ね、位置合わせし、両接着部を接着、接合して一体化する接着工程と、再メッキ処理により前記一体化集合体の接合する各スルーホール部及び電極部を導通させる再メッキ工程と、前記一体化集合体を1つのマグネットを含むSMD型コイル単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とするものである。
【0014】
また、前記第1又は第2の集合絶縁基板のうち、一方の集合絶縁基板はPCB基板又はセラミック体等よりなる集合絶縁体よりなり、他方の集合絶縁基板はポリイミドフィルム等よりなる集合絶縁体であることを特徴とするものである。
【0015】
また、前記第1又は第2の集合絶縁基板は共にポリイミドフィルム等よりなる集合絶縁体であることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明におけるSMD型コイル及びその製造方法について説明する。図1〜図3は本発明の第1の実施の形態である一枚基板の空芯のSMD型コイル及びその製造方法に係わり、図1はSMD型コイル単体の斜視図、図2は図1のA−A線断面図、図3は集合絶縁基板の斜視図である。
【0017】
図1及び図2において、2はPCB基板又はセラミック体よりなる略四角形状の上下面に銅箔張りされた絶縁基板で、該絶縁基板2の略中央部には、2つの同心円の円周上に複数の外周及び内周スルーホール3a及び3bが、プレス又は切削ドリル等の加工手段により形成されている。前記絶縁基板2の前記スルーホール3a及び3bの内面を含む全表面に銅メッキ層を形成し、エッチング処理により前記絶縁基板2の対向する側面に電極部4と、上下面には前記スルーホール3a及び3bを結ぶ放射状銅箔パターン5が形成される。前記上下の放射状銅箔パターン5は前記スルーホール3a及び3bを介して、コイル端末巻き始め部4aとコイル端末巻き終り部4bとは一本の連続線として繋がり閉ループ化してSMD型コイル1が構成される。
【0018】
図3において、その製造方法を説明する。前記PCB基板又はセラミック体よりなる多数個取りする集合絶縁基板6の各列の略中央部に位置し、所定間隔で2つの同心円の円周上に複数のスルーホール3a及び3bと、前記各列間に長穴状のスルーホール3cを切削ドリル又はプレス等の加工手段により形成されるスルーホール加工工程を施す。
【0019】
次に、メッキ工程において、前記スルーホール3a、3b及び3cの壁面を含む集合絶縁基板6面を洗浄した後、前記集合絶縁基板6全面に無電解メッキ及び電解メッキにより銅メッキ層を形成する。該銅メッキ層は前記スルーホール3a、3b及び3c内まで施される。
【0020】
更に、エッチング工程において、メッキレジストをラミネートし、露光現像してパターンマスクを形成した後、通常の基板エッチング液であるCuCl2 +H2 O2 等を用いてパターンエッチングを行うことにより、前記絶縁基板2の対向する側面の電極部4と、上下面に内外周のスルーホール3a及び3bを結ぶ放射状銅箔パターン5を、前記スルーホール3a及び3bを介して上下パターンがコイル端末巻き始め部4aとコイル端末巻き終り部4bとが一本の連続線として繋がるように閉ループ化される。
【0021】
前記集合絶縁基板6を分割するダイシング工程で、SMD型コイル単体に分割するために、前記集合絶縁基板6の四隅に設けた位置合わせ用ガイド穴6cを図示しない治具にセットして直交するX方向7、Y方向8に沿ってダイシング又はスライシングマシン等で1チップに切断、分離することによりSMD型コイル1が完成される。
【0022】
なお、完成された前記SMD型コイル1の上下面に露出した放射状銅箔パターン5を絶縁するためにレジストコート等の処理により、レジスト膜を形成しても良い。
【0023】
図4〜図10は本発明の第2の実施の形態である2枚基板の有芯のSMD型コイル及びその製造方法に係わり、図4はSMD型コイル単体の第1絶縁基板の表面側の斜視図、図5は図4の裏面側の斜視図、図6は第1絶縁基板及び第2絶縁基板が対向した状態の断面図、図7はリング状の磁石の斜視図、図8はSMD型コイル単体の断面図である。図において、前述した第1の実施の形態と同一部材は同一符号で示す。
【0024】
図4及び図5に示すように、2aはPCB基板又はセラミック体よりなる略四角形状の第1絶縁基板で、9は該第1絶縁基板2aの裏面の略中央部に位置するリング状のマグネット収納凹溝である。3a及び3bは、前記マグネット収納凹溝9の外周及び内周近傍の円周上にプレス又は切削ドリル等の加工手段により形成した複数のスルーホールである。該スルーホール3a及び3bの内面及び前記第1絶縁基板2aの表面に銅メッキ層を形成し、エッチング処理により前記第1絶縁基板2aの対向する側面に電極部4を形成すると共に、前記スルーホール3a及び3bを結ぶ放射状銅箔パターン5を形成する。該放射状銅箔パターン5は前記スルーホール3a及び3bを介して断面がU字形状に繋がっている。第2絶縁基板2bは前記第1絶縁基板2aと寸法及び加工形状が略同一なものを使用する。
【0025】
図6及び図7において、10はマグネットで、切削又は成形したフェライト、サマリウムコバルト等より成るリング状のマグネットで、前記第1絶縁基板2aと第2絶縁基板2bのマグネット収納凹溝9が対向するようにして、後述する接着剤を塗布した後、前記マグネットを前記マグネット収納凹溝9に装着する。
【0026】
前記マグネット10のサイズは、最も効率良くするには、閉ループの内側にギリギリの距離までマグネット10を近づけるのが良く、従って、閉ループギリギリの大きさのマグネットが最も適す。マグネット10の断面形状は、図7に示すように四角形状に限るものではない。
【0027】
図8において、前記第1絶縁基板2aと第2絶縁基板2bの接合部11のいずれか一方に接着剤12を塗布するか、又はシート状の接着剤12を被着して位置合わせし、接着又は熱圧着して接合した後、再メッキ処理により前記第1絶縁基板2a及び第2絶縁基板2bの前記スルーホール3a、3bの接続部3d及び電極部4の接続部4cにて導通させることにより、前記マグネット10を囲み前記放射状銅箔パターン5と前記スルーホール3a及び3bを介して上下パターンがコイル端末巻き始め部4aとコイル端末巻き終り部4bとは一本の連続線として繋がるように閉ループ化したSMD型コイル1Aが構成される。
【0028】
図9及び図10において、その製造方法を説明する。先ず、図9に示すように、前記PCB基板又はセラミック体よりなる多数個取りする第1集合絶縁基板6aの各列毎の略中心部の裏面に位置し、所定間隔で複数個のリング状のマグネット収納凹溝9を形成し、該各マグネット収納凹溝9の内周及び外周近傍の円周上に複数個のスルーホール3a及び3bと、前記各列間に長穴のスルーホール3cを切削ドリル又はプレス等の加工手段により形成されるスルーホール加工工程を施す。
【0029】
次に、第1のメッキ工程において、前記スルーホール3a、3b及び3cの壁面を含む第1集合絶縁基板6a面を洗浄した後、無電解メッキ及び電解メッキにより銅メッキ層は、前記スルーホール3a、3b及び長穴のスルーホール3cの内面を含む全表面に形成される。
【0030】
エッチング工程において、メッキレジストをラミネートし、露光現像後パターンマスクを形成しパターンエッチングを行うことにより、前記長穴のスルーホール3cは対向する側面に電極部4と、前記スルーホール3a及び3bを結ぶ放射状の銅箔パターン5が形成される。第1集合絶縁基板6aが完成される。
【0031】
マグネット装着工程において、図8及び図10に示すように、予め前記第1集合絶縁基板6aと第2集合絶縁基板6bのいずれかの接合部11にエポシキ系、シリコン系等の接着剤12をマスクを使って必要箇所に印刷、塗布するか、又はシート状の接着剤12を被着しておき、前記2つの集合絶縁基板6a、6bのいずれか一方の前記マグネット収納凹溝9に前記マグネット10を搭載する。
【0032】
接着工程において、前記マグネットを装着した、前記第1集合絶縁基板6aと第2集合絶縁基板6bのマグネット収納凹溝9が対向するように2つの集合絶縁基板6a、6bを重ね、前記スルーホール3a、3bの接続部3d及び電極部4の接続部4cの位置合わせを行い、前記接合部11を接着又は熱圧着することにより、前記2つの集合絶縁基板6a、6bは一体的に接合する。一体化集合体13ができる。
【0033】
前記2つの集合絶縁基板6aと6bの位置合わせは、予め、集合絶縁基板6aと6bに設けられた基板2枚を重ねた時の位置合わせ用ガイド穴6cにより図示しない治具を用いて確実に行う。
【0034】
なお、前記マグネット10の装着工程と前記集合絶縁基板6a又は6bへの接着剤12の塗布は、上記順序と逆でも良いことは言うまでもない。
【0035】
第2メッキ工程において、前記一体化集合体13を再び銅メッキ処理を行い、前記一体化集合体13を前記スルーホール3a、3bの接続部3d及び電極部4の接続部4cを確実に導通させる。従って、前記第1集合絶縁基板6aと第2集合絶縁基板6bは前記リング状のマグネット10を囲み、前記放射状銅箔パターン5と前記スルーホール3a及び3bを介して、上下パターンがコイル端末巻き始め部4aとコイル端末巻き終り部4bとは一本の連続線として連続的に繋がり閉ループ化される。
【0036】
前記一体化集合体13を分割するダイシング工程で、1つのマグネット10を含むSMD型コイル単体に分割するために、前記位置合わせ用ガイド穴6cを使って、図示しない治具にセットして直交するX方向7、Y方向8に沿ってダイシング又はスライシングマシン等で1チップに切断、分離してSMD型コイル1Aが完成される。
【0037】
なお、前述と同様に、上下面に露出した放射状銅箔パターン5を絶縁するために、一体化集合体13を切断前に、レジストコート等の処理により、レジスト膜を形成しても良い。
【0038】
図11は本発明の第3の実施の形態である。図11において、前記2枚基板の有芯SMD型コイル1Bを更に薄型化するために、例えば、第1絶縁基板2aはPCB基板又はセラミック体等よりなる絶縁体とし、第2絶縁基板2cはポリイミドフィルム等よりなる絶縁体として、同様な製造方法で2枚基板の有芯SMD型コイル1Bを製造することができる。
【0039】
図12は本発明の第4の実施の形態である。図12において、前記2枚基板の有芯SMD型コイル1Cを超薄型化するために、例えば、第1絶縁基板2d及び第2絶縁基板2eを共にポリイミドフィルム等よりなる絶縁体として、同様な製造方法で2枚基板の有芯SMD型コイル1Cを製造することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、PCB基板又はセラミック体等よりなる絶縁基板の略中央部に位置し、2つの同心円上に複数のスルーホールを形成し、エッチング処理により、前記絶縁基板の対向する側面に電極部と、絶縁基板の上下面に前記スルーホールを結ぶ放射状銅箔パターンを前記スルーホールを介して上下パターンがコイル端末巻き始め部とコイル端末巻き終り部とは一本の連続線として連続的に繋がるように形成して閉ループ化することにより、コイルのインダクタンスを大きく取りたい場合や、巻数を多く必要とするSMD型コイルを、薄型で小型に実現できる。更に、前記絶縁基板の一方、又は両方をポリイミドフィルム等よりなる絶縁体にすることにより、超薄型化が可能である。また、製造方法は、多数個取りする集合絶縁基板により行うため製造コストを低減することが可能である。従って、電子機器の小型化、軽量化、低コスト化が期待できる等多大な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるSMD型コイルの斜視図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のSMD型コイルの製造方法を説明する集合絶縁基板の斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係わるSMD型コイルの第1絶縁基板の表面側の斜視図である。
【図5】図5(a)は図4の第1絶縁基板の裏面側の斜視図、図5(b)は図5(a)のB−B線断面図である。
【図6】図4の第1絶縁基板と第2絶縁基板が対向した状態の断面図である。
【図7】マグネットの斜視図である。
【図8】完成SMD型コイルの断面図である。
【図9】SMD型コイルの製造方法を説明する第1集合絶縁基板の斜視図である。
【図10】第1集合絶縁基板と第2集合絶縁基板を接着、接合した一体化集合体の斜視図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態に係わるSMD型コイルの断面図である。
【図12】本発明の第4の実施の形態に係わるSMD型コイルの断面図である。
【図13】従来のSMD型コイルの断面図である。
【図14】図13の平面図である。
【符号の説明】
1、1A、1B、1C SMD型コイル
2 絶縁基板
2a、2d 第1絶縁基板
2b、2c、2e 第2絶縁基板
3a、3b スルーホール
3c 長穴スルーホール
3d、4c 接続部
4 電極部
5 放射状銅箔パターン
6 集合絶縁基板
6a 第1集合絶縁基板
6b 第2集合絶縁基板
9 マグネット収納凹溝
10 マグネット
11 接合部
12 接着剤
13 一体化集合体
Claims (5)
- PCB基板又はセラミック体等よりなる略四角形状をした絶縁基板の裏面略中央部にリング状のマグネット収納凹溝を有し、該マグネット収納凹溝の内周及び外周近傍の円周上に複数個のスルーホールを形成し該スルーホール内面及び前記絶縁基板の全面に銅メッキ層を形成し、エッチング処理により前記絶縁基板の対向する側面に電極部を形成すると共に、前記内外周のスルーホールを結ぶ放射状銅箔パターンを形成した第1又は第2の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板と第2の絶縁基板のマグネット収納凹溝を対向させ、前記2つのマグネット収納凹溝により形成したスペースにマグネットを搭載、位置合わせして接着、接合した後、再メッキ処理により、前記2つの絶縁基板のスルーホール部及び電極部を導通させることにより、前記マグネットを囲み前記放射状銅箔パターンと前記スルーホールを介して上下パターンが連続的に繋げて閉ループ化したことを特徴とするSMD型コイル。
- 前記マグネットがフェライトであることを特徴とする請求項1記載のSMD型コイル。
- PCB基板又はセラミック体等よりなる多数個取りする集合絶縁基板の各列毎の略中央部の裏面に位置し、所定間隔で複数個のリング状のマグネット収納凹溝と、該各マグネット収納凹溝の内周及び外周近傍の円周上に複数個のスルーホールと、前記各列間に長穴のスルーホール加工を施した後、メッキ処理により前記集合絶縁基板のスルーホール及び長穴スルーホールの内面を含む全表面に銅メッキ層を形成し、メッキレジストをラミネートし、露光現象後パターンマスクを形成し、パターンエッチングを行う第1又は第2の集合絶縁基板加工工程と、前記第1又は第2の集合絶縁基板のいずれか一方のマグネット収納凹溝に、マグネットを収納するマグネット装着工程と、前記第1及び第2の集合絶縁基板のマグネット収納凹溝が対向するように2つの集合絶縁基板を重ねることによりマグネット収納スペースを設け、位置合わせし、両接着部を接着、接合して一体化する接着工程と、再メッキにより前記一体化集合体の接合する各スルーホール部及び電極部を導通させる再メッキ工程と、前記一体化集合体を1つのマグネットを含むSMD型コイル単体に分割するダイシング工程とからなるSMD型コイルの製造方法。
- 前記第1又は第2の集合絶縁基板のうち、一方の集合絶縁基板はPCB基板又はセラミック体等よりなる集合絶縁体よりなり、他方の集合絶縁基板はポリイミドフィルムよりなる集合絶縁体であり、前記2つの集合絶縁基板を接合して前記マグネットを収納したことを特徴とする請求項3記載のSMD型コイルの製造方法。
- 前記マグネットがフェライトであることを特徴とする請求項3又は4記載のSMD型コイルの製造方法。
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