JP6536751B2 - 積層コイルおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、導体パターンが形成された絶縁基材が積層されて構成される積層コイルおよびその製造方法に関する。
コイルパターンが形成された２枚の基板が積層された、薄型の平面コイルが例えば特許文献１に示されている。この平面コイルは、第１コイルパターンが樹脂層に埋め込まれた第１基板と、第２コイルパターンが樹脂層に埋め込まれた第２基板とが、内側絶縁層を介して貼り合わされた構造を一部に備える。
特開２０１２−８９７００号公報
それぞれにコイルパターンが形成された２枚の基板を積層することによって構成される積層コイルは、一方のコイルパターンが他方の絶縁基材に対面するように積層される構造（第１構造）と、コイルパターン同士が対面するように積層される構造（第２構造）とをとり得る。図８は上記第１構造の積層コイルの積層前の断面図であり、図９は上記第２構造の積層コイルの積層前の断面図である。
図８に示す第１構造では、導体パターン２１，２２を担持する絶縁基材１１，１２の変形に伴い、導体パターン２１，２２が変形して電気的特性が変化してしまう。また、図９に示す第２構造では、導体パターン２１が形成された絶縁基材１１と導体パターン２２が形成された絶縁基材１２とが熱硬化性樹脂層（プリプレグ層）４０を介して貼り付けられるが、狭ピッチの導体パターン間に熱硬化性樹脂を流入させることは困難であり、また、スラリー状の熱硬化性樹脂を用いた場合、流入後の熱硬化時の変形により隙間（ボイド）が生じやすい。
本発明の目的は、導体パターンの変形や導体パターン間の隙間発生の問題を解消した、積層コイルを提供することにある。
（１）本発明の一態様の積層コイルの製造方法は、
第１絶縁基材に第１導体パターンを形成して第１基板を構成する工程と、
第２絶縁基材に第２導体パターンを形成して第２基板を構成する工程と、
前記第１基板の前記第１導体パターンの形成面と前記第２基板の前記第２導体パターンの形成面とを、熱可塑性樹脂の接合層のみを介して接合する第１工程と、
前記第１工程の後、前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とに亘って、前記第１導体パターンの一部と前記第２導体パターンの一部とが露出する孔を形成し、前記孔に導体を形成することにより前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを導通させる第２工程と、
を備え、
前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材は、前記接合層に比べて、前記接合層の融着温度での変形量が小さく、
前記第１導体パターンおよび前記第２導体パターンは、前記第１基板と前記第２基板との積層方向にコイル軸を有するコイルパターンであることを特徴とする。
上記製造方法によれば、第１導体パターンおよび第２導体パターンの変形が少なく、第１導体パターンの導体パターン間、および第２導体パターンの導体パターン間それぞれに隙間が生じ難い積層コイルが得られる。
（２）本発明の一態様の積層コイルの製造方法では、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はスパイラルコイルである。
（３）本発明の一態様の積層コイルの製造方法では、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はめっきにより形成される。
（４）本発明の一態様の積層コイルの製造方法では、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚くかつ前記第２導体パターンは前記第２絶縁基材に比べて厚みが厚い、または、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚い、
（５）本発明の一態様の積層コイルは、
第１絶縁基材と、当該第１絶縁基材に形成された第１導体パターンとで構成された第１基板と、
第２絶縁基材と、当該第２絶縁基材に形成された第２導体パターンとで構成された第２基板と、
前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とを積層状態で接合する接合層と、
前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とに亘って形成された孔と、
前記孔に形成され、前記第１導体パターンの一部と前記第２導体パターンの一部とを導通させる導体と、
を備え、
前記接合層は、熱可塑性樹脂で構成され、
前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材は、前記接合層に比べて、前記接合層の融着温度での変形量が小さい材料で構成され、
前記第１導体パターンおよび前記第２導体パターンは、前記第１基板と前記第２基板との積層方向にコイル軸を有するコイルパターンであり、
前記接合層は１層のみであり、
前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間に、前記接合層のみが介在する部分を有することを特徴とする。
上記構成により、第１導体パターンおよび第２導体パターンの変形が少なく、第１導体パターンの導体パターン間、および第２導体パターンの導体パターン間それぞれに隙間が生じ難い積層コイルが得られる。
（６）本発明の一態様の積層コイルでは、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はスパイラルコイルである。
（７）本発明の一態様の積層コイルでは、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はめっきにより形成されている。
（８）本発明の一態様の積層コイルでは、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚くかつ前記第２導体パターンは前記第２絶縁基材に比べて厚みが厚い、または、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚い。
（９）本発明の一態様の積層コイルでは、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方は、例えば複数層に亘って形成されたコイルパターンである。これにより、導体パターン間の積層間隔が狭くなりやすいコイルでありながら、導体パターンの変形による特性変化の少ないコイル部品が得られる。
（１０）本発明の一態様の積層コイルでは、前記第１導体パターンは、例えば前記第１絶縁基材の両面に形成されたコイルパターンである。この構造により、多層のコイルパターンを備えるコイル部品が容易に得られる。
本発明によれば、導体パターンの変形や導体パターン間の隙間発生による特性変化が少ない積層コイルが得られる。
図１は第１の実施形態に係る積層コイル１０１の断面図である。 図２は、各絶縁基材に形成された導体パターンの平面図である。 図３は本実施形態に係る積層コイル１０１の製造工程の各ステップでの断面図である。 図４は第２の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。 図５は第２の実施形態に係る積層コイルの製造工程の、図４に続く各ステップでの断面図である。 図６は第３の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。 図７は第４の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。 図８は、従来技術による第１構造の積層コイルの積層前の断面図である。 図９は、従来技術による第２構造の積層コイルの積層前の断面図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る積層コイル１０１の断面図である。図２は、各絶縁基材に形成された導体パターンの平面図である。図３は本実施形態に係る積層コイル１０１の製造工程の各ステップでの断面図である。図３の各断面図は、図２中のＸ−Ｘラインにおける断面図である。
積層コイル１０１は、第１基板１、第２基板２および接合層３０を有する。第１基板１は、絶縁基材１１と、この絶縁基材１１の上面に形成された第１導体パターン２１および下面に形成された、端子電極としての導体パターン２１Ｕａ，２１Ｕｂを備える。第２基板２は、絶縁基材１２と、この絶縁基材１２の下面に形成された第２導体パターン２２を備える。
図２に表れているように、第１導体パターン２１および第２導体パターン２２は、第１基板１と第２基板２との積層方向にコイル軸を有するスパイラル状のコイルパターンである。第１絶縁基材１１に形成された第１導体パターン２１の内終端２１ｃと第２絶縁基材１２に形成された第２導体パターン２２の内終端２２ｃとはめっき膜によるビアホールＶ２を介して導通している。
絶縁基材１１および接合層３０には、下面の導体パターン２１Ｕｂと第２導体パターン２２の外終端とを層間接続するビアホールＶ１が形成されている。また、絶縁基材１１には、下面の導体パターン２１Ｕａと第１導体パターン２１の外終端とを層間接続するビアホールＶ３が形成されている。接合層３０には、導体パターン２１の内終端と導体パターン２２の内終端とを層間接続するビアホールＶ２が形成されている。
本実施形態の積層コイル１０１の製造方法は次のとおりである。
［基板作製工程］
例えばＦＲ−４（FlameRetardant Type 4）タイプの第１絶縁基材１１に例えばＣｕ箔を貼付し、このＣｕ箔をフォトリソグラフィによりパターンニングすることで、第１基板１を構成する。第２基板２も同様に構成する。
［基板接合工程］
図３中のステップＳ１に示すように、第１基板１の第１導体パターン２１の形成面と第２基板２の第２導体パターン２２の形成面とが対面するように、第１基板１と第２基板２とで液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂等の接合層３０を挟んで、積層体を構成する。
この積層体を例えば２８０℃で加熱加圧する。これにより、図３中のステップＳ２に示すように、第１基板１と第２基板２とを接合層３０のみを介して接合する。この工程が本発明に係る「第１工程」に相当する。
第１絶縁基材１１および第２絶縁基材１２は、接合層３０に比べて、接合層３０の融着温度での変形量が小さい。
［ビアホール形成工程］
上記積層体に貫通孔Ｈを形成することによって、第１絶縁基材１１に形成された第１導体パターン２１の内終端２１ｃと第２絶縁基材１２に形成された第２導体パターンの内終端２２ｃとを露出させ、第１導体パターン２１および第２導体パターン２２の露出面にＣｕめっき膜を形成する。これにより第１導体パターン２１および第２導体パターン２２を、ビアホールＶ２を介して導通させる。この工程が本発明に係る「第２工程」に相当する。また、図３には表れていないが、同様にしてビアホールＶ１，Ｖ３を形成する。
本実施形態によれば、２つの導体パターン２１，２２の間に熱可塑性樹脂からなる接合層３０を1層だけ有し、２つの絶縁基材１１，１２は、接合層３０に比べて、接合層３０の融着温度での変形量が小さいので、第１導体パターン２１および第２導体パターン２２の変形は少なく、第１導体パターン２１の導体パターン間、および第２導体パターン２２の導体パターン間それぞれに隙間が生じ難い積層コイルが得られる。
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、第１導体パターン、第２導体パターンのそれぞれが、複数層に亘って形成されたコイルパターンである例を示す。
図４、図５は第２の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。
本実施形態の積層コイル１０２の製造方法は次のとおりである。
［基板作製工程］
例えばＦＲ−４タイプの第１絶縁基材１１Ａに例えばＣｕ箔を貼付し、このＣｕ箔をフォトリソグラフィによりパターンニングすることで、第１基板１Ａを構成する。
図４中のステップＳ１に示すように、第１基板１Ａの第１導体パターン２１Ａの形成面と、もう一つの第１基板１Ｂの第１絶縁基材１１Ｂとが対面するように、第１基板１Ａと第１基板１Ｂとで熱硬化性接着層（接着剤）を挟んで積層体を構成する。もう一つの第１基板１Ｂも第１基板１Ａと同様に構成する。第１導体パターン２１Ａ，２１Ｂはそれぞれスパイラル状のコイルパターンである。
この積層体を例えば２８０℃で加熱加圧する。これにより、図４中のステップＳ２に示すように、二つの第１基板１Ａ，１Ｂを、熱硬化性接着層４１を介して接合する。この工程が本発明に係る「第１工程」に相当する。
次に、図４のステップＳ３，Ｓ４に示すように、上記積層体に貫通孔Ｈを形成することによって、第１絶縁基材１１Ａに形成された第１導体パターン２１Ａと第１絶縁基材１１Ｂに形成された第１導体パターン２１Ｂとを露出させ、第１導体パターン２１Ａ，２１Ｂの露出面にＣｕめっき膜を形成する。これにより第１導体パターン２１Ａ，２１Ｂを、ビアホールＶ２１を介して導通させる。この工程が本発明に係る「第２工程」に相当する。このようにして第１基板１を作製する。また、この第１基板１と同様の方法により第２基板２を作製する。
［基板接合工程］
図５中のステップＳ５に示すように、第１基板１の第１導体パターン２１Ｂの形成面と第２基板２の第２導体パターン２２Ｂの形成面とが対面するように、第１基板１と第２基板２とで液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂等の接合層３０を挟んで積層体を構成する。
この積層体を例えば２８０℃で加熱加圧する。これにより、図５中のステップＳ６に示すように、第１基板１と第２基板２とを接合層３０のみを介して接合する。
第１絶縁基材１１Ａ，１１Ｂおよび第２絶縁基材１２Ａ，１２Ｂは、接合層３０に比べて、接合層３０の融着温度での変形量が小さい。
本実施形態によれば、第１導体パターンおよび第２導体パターンがそれぞれ２層に亘って形成されたコイルパターンであるコイル部品が構成できる。
なお、本実施形態では、第１導体パターンと第２導体パターンの両方が複数層に亘って形成された導体パターンである例を示したが、第１導体パターンまたは第２導体パターンの一方のみが複数層に亘って形成された導体パターンであってもよい。
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、第１導体パターンおよび第２導体パターンが複数層に亘って形成されたコイルパターンである別の例を示す。
図６は第３の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。
本実施形態の積層コイル１０３の製造方法は次のとおりである。
［基板作製工程］
図６中のステップＳ１に示すように、第１絶縁基材１１に銅箔が形成された両面銅箔張り基板の銅箔をパターンニングし、第１導体パターン２１Ａ，２１Ｂを形成する。また、第２の実施形態で示した方法により、ビアホールＶ２１を形成する。
以上の手順で第１基板１を作製し、同様にして第２基板２を作製する。
［基板接合工程］
図６中のステップＳ２に示すように、第１基板１の第１導体パターン２１Ｂと第２基板２の第２導体パターン２２Ｂとが対面するように、第１基板１と第２基板２とで液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂等の接合層３０を挟んで積層体を構成する。
この積層体を例えば２８０℃で加熱加圧する。これにより、図６中のステップＳ２に示すように、第１基板１と第２基板２とを接合層３０のみを介して接合する。
その後、図６中のステップＳ３に示すように、表面に保護層５１，５２を設ける。例えば、ポリイミド樹脂シートを貼付する。または、例えばエポキシ樹脂を所定厚さになるように複数回塗布形成する。なお、この保護層５１，５２は積層体の表層に対する処理であるので、流動性の高い材料を用いることができ、そのことでボイドの発生を抑制できる。
なお、本実施形態では、第１導体パターンと第２導体パターンの両方が絶縁基材の両面に亘って形成された導体パターンである例を示したが、第１導体パターンまたは第２導体パターンの一方のみが絶縁基材の両面に亘って形成されていてもよい。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、第１導体パターンおよび第２導体パターンが絶縁基材の両面に亘って形成されたコイルパターンである例を示す。
図７は第４の実施形態に係る積層コイルの製造工程の各ステップでの断面図である。
本実施形態の積層コイル１０４の製造方法は次のとおりである。
［基板作製工程］
図７中のステップＳ１に示すように、例えばＣｕやＡｌなどの導電性の支持基板６１に、レジスト層としての第１絶縁基材１１を形成し、この第１絶縁基材１１をパターンニングする。
次に、図７中のステップＳ２に示すように、第１絶縁基材１１の開口部分にＣｕめっきを施して、コイルパターンである第１導体パターン２１を形成する。
次に、図７中のステップＳ３に示すように、支持基板６１の表面に、第１絶縁基材１１および第１導体パターン２１を覆う樹脂層７１を形成する。樹脂層７１は、接合層３０に比べて、接合層３０の融着温度での変形量が小さい。
次に、図７中のステップＳ４，Ｓ５に示すように、支持基板６１を剥離し、第１導体パターン２１の露出部にＣｕめっき膜を成長させる。
以上の手順で第１基板１を作製し、同様にして第２基板２を作製する。
［基板接合工程］
図７中のステップＳ６に示すように、第１基板１の第１導体パターン２１の露出面と第２基板２の第２導体パターン２２の露出面とが対面するように、第１基板１と第２基板２とで液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂等の接合層３０を挟んで積層体を構成する。
この積層体を例えば２８０℃で加熱加圧する。これにより、図７中のステップＳ７に示すように、第１基板１と第２基板２とを接合層３０のみを介して接合する。
樹脂層７１，７２は、接合層３０に比べて、接合層３０の融着温度での変形量が小さい。
本実施形態によれば、第１絶縁基材１１に比べて厚みの厚い第１導体パターンおよび第２絶縁基材１２に比べて厚みの厚い第２導体パターンを有するコイル部品が構成できる。
なお、本実施形態では、第１導体パターンと第２導体パターンの両方が絶縁基材の両面に亘って形成された導体パターンである例を示したが、第１導体パターンまたは第２導体パターンの一方のみが絶縁基材の両面に亘って形成されていてもよい。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
Ｈ…貫通孔
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…ビアホール
Ｖ２１，Ｖ２２…ビアホール
１…第１基板
１Ａ，１Ｂ…第１基板
２…第２基板
１１，１１Ａ，１１Ｂ…第１絶縁基材
１２，１２Ａ，１２Ｂ…第２絶縁基材
２１，２１Ａ，２１Ｂ…第１導体パターン
２１ｃ…内終端
２１Ｕａ，２１Ｕｂ…導体パターン
２２，２２Ａ，２２Ｂ…第２導体パターン
２２ｃ…内終端
３０…接合層
４０，４１…熱硬化性接着層
５１，５２…保護層
６１…支持基板
７１，７２…樹脂層
１０１，１０２，１０３，１０４…積層コイル

Claims (10)

  1. 第１絶縁基材に第１導体パターンを形成して第１基板を構成する工程と、
    第２絶縁基材に第２導体パターンを形成して第２基板を構成する工程と、
    前記第１基板の前記第１導体パターンの形成面と前記第２基板の前記第２導体パターンの形成面とを、熱可塑性樹脂の接合層のみを介して接合する第１工程と、
    前記第１工程の後、前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とに亘って、前記第１導体パターンの一部と前記第２導体パターンの一部とが露出する孔を形成し、前記孔に導体を形成することにより前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを導通させる第２工程と、
    を備え、
    前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材は、前記接合層に比べて、前記接合層の融着温度での変形量が小さく、
    前記第１導体パターンおよび前記第２導体パターンは、前記第１基板と前記第２基板との積層方向にコイル軸を有するコイルパターンであることを特徴とする積層コイルの製造方法。
  2. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はスパイラルコイルである、
    請求項１に記載の積層コイルの製造方法。
  3. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はめっきにより形成される、
    請求項１または２に記載の積層コイルの製造方法。
  4. 前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚くかつ前記第２導体パターンは前記第２絶縁基材に比べて厚みが厚い、または、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚い、
    請求項１から３のいずれかに記載の積層コイルの製造方法。
  5. 第１絶縁基材と、当該第１絶縁基材に形成された第１導体パターンとで構成された第１基板と、
    第２絶縁基材と、当該第２絶縁基材に形成された第２導体パターンとで構成された第２基板と、
    前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とを積層状態で接合する接合層と、
    前記第１絶縁基材と前記第２絶縁基材とに亘って形成された孔と、
    前記孔に形成され、前記第１導体パターンの一部と前記第２導体パターンの一部とを導通させる導体と、
    を備え、
    前記接合層は、熱可塑性樹脂で構成され、
    前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材は、前記接合層に比べて、前記接合層の融着温度での変形量が小さい材料で構成され、
    前記第１導体パターンおよび前記第２導体パターンは、前記第１基板と前記第２基板との積層方向にコイル軸を有するコイルパターンであり、
    前記接合層は１層のみであり、
    前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間に、前記接合層のみが介在する部分を有する、積層コイル。
  6. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はスパイラルコイルである、
    請求項５に記載の積層コイル。
  7. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方はめっきにより形成されている、
    請求項５または６に記載の積層コイル。
  8. 前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚くかつ前記第２導体パターンは前記第２絶縁基材に比べて厚みが厚い、または、前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材に比べて厚みが厚い、
    請求項５から７のいずれかに記載の積層コイル。
  9. 前記第１導体パターンと前記第２導体パターンの少なくとも一方は、複数層に亘って形成されたコイルパターンである、請求項５から８のいずれかに記載の積層コイル。
  10. 前記第１導体パターンは前記第１絶縁基材の両面に形成されたコイルパターンである、請求項５から８のいずれかに記載の積層コイル。
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