(57)【要約】【課題】  搭載される電子部品が誤動作することがなく、高機能且つ小型化された電気機器が、確実に外部の電気機器により充電することが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  複数の絶縁層２が積層されて成り、上面に電子部品が搭載される絶縁基体１と、複数の絶縁層２の層間に形成された強磁性体層３と、絶縁基体１の強磁性体層３よりも上層側に形成された、電子部品が電気的に接続される配線導体４と、絶縁基体１の強磁性体層３よりも下層側に形成された渦巻状のコイル配線５とを具備し、強磁性体層５は、絶縁基体１の上面よりもコイル配線５に近い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品が搭載される絶縁基体と、前記複数の絶縁層の層間に形成された強磁性体層と、前記絶縁基体の前記強磁性体層よりも上層側に形成された、前記電子部品が電気的に接続される配線導体と、前記絶縁基体の前記強磁性体層よりも下層側に形成された渦巻状のコイル配線とを具備し、前記強磁性体層は、前記絶縁基体の上面よりも前記コイル配線に近い位置に配されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基体の下面と前記コイル配線層との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、前記コイル配線と前記強磁性体層との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、前記強磁性体層と前記絶縁基体の前記電子部品が搭載される上面との間隔が０．６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部にコイル配線を有し、電磁誘導により起電力を生じる機能を備えた配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気髭剃り機、電動歯ブラシ、ＰＤＡ（個人用の携帯情報端末）、携帯電話等の、電力を消費して作動する電気機器は、モーター（電動機）や演算装置、受信機能等を作動するための電力を蓄えるために、蓄電池・充電式の電池等を内部に備えている。
【０００３】
従来、充電式電池への充電は、外部のコンセントから導線を介して充電式電池に電力を供給することにより行なわれていた。
【０００４】
しかしながら、このような導線を介した充電方式では、露出した電気の接点部を必要とすることから、水周りあるいは湿気の高いところあるいは汗等が付着するようなところでは、接点部の酸化腐食や接点間の電気的短絡等の不具合を生じてしまうために使用することができなかった。
【０００５】
そのため、電磁誘導を利用して電気機器内に起電力を生じさせ、この起電力で充電式電池に充電する無接点電磁誘導式充電の手法が提案されている。
【０００６】
これは、機器の内部にコイル配線（２次側コイル）を、充電式電池と電気的に接続させて形成しておき、コイル導体（１次側コイル）を備えた充電器に電気機器を載せることにより充電を行なうものである。
【０００７】
つまり、充電器の１次側コイルに電流（交流）を流して磁界を生じさせ、この磁界の変化にともなう電磁誘導作用により、電気機器内の２次側コイルに起電力が生じる。この起電力で生じた電流が充電式電池に流れて充電が行なわれる。
【０００８】
なお、コイル配線は、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性の基板に、渦巻状の導体のパターンがメタライズ法やめっき法等の手段で被着されて形成されている。
【特許文献１】特開２００４−２１２３７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２１３２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、コイル配線を備えた配線基板においては、それの搭載された電気機器の高機能化、小型化の要求が高まっており、コイル配線を備えた配線基板そのものにも、電子部品を搭載することが求められるようになってきている。
【００１０】
しかしながら、このような、コイル配線（特に強磁界を発生および受信させることを目的としたコイル配線）を備えた配線基板に、半導体素子，センサー素子等の電子部品を搭載した場合、電子部品が磁界の影響を受け、誤動作することがあった。
【００１１】
電子部品は、例えば、ＰＤＡや携帯電話に使われる演算用，メモリ用の半導体素子、髭剃り機等に使われるセンサー素子等である。これが誤動作すると、ＰＤＡや携帯電話で、情報の処理や表示が正確に行なわれない等の不具合を生じてしまう。
【００１２】
このような問題に対しては、コイル配線を有する配線基板の全体を金属製の筐体で覆うことで、コイル配線が発生する磁力線を遮断し、電子部品への影響を防ぐという手法が考えられる。
【００１３】
しかしながら、この場合、筐体で覆われた配線基板を収容する容積を電気機器の内部に確保する必要があり、電気機器の小型化が妨げられるという問題が誘発される。
【００１４】
本発明は上述の問題に鑑み案出されたもので、その目的は、配線基板上に電子部品を搭載した場合に電子部品の誤動作を有効に防止することができるとともに、配線基板が組み込まれる電気機器の高機能化や小型化にも有効な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品が搭載される絶縁基体と、前記複数の絶縁層の層間に形成された強磁性体層と、前記絶縁基体の前記強磁性体層よりも上層側に形成された、前記電子部品が電気的に接続される配線導体と、前記絶縁基体の前記強磁性体層よりも下層側に形成された渦巻状のコイル配線とを具備し、前記強磁性体層は、前記絶縁基体の上面よりも前記コイル配線に近い位置に配されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁基体の下面と前記コイル配線層との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、前記コイル配線と前記強磁性体層との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、前記強磁性体層と前記絶縁基体の前記電子部品が搭載される上面との間隔が０．６ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の配線基板によれば、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品が搭載される絶縁基体と、複数の絶縁層の層間に形成された強磁性体層と、絶縁基体の強磁性体層よりも上層側に形成された、電子部品が電気的に接続される配線導体と、絶縁基体の強磁性体層よりも下層側に形成された渦巻状のコイル配線とを具備したものであり、これにより、コイル配線で生じた磁力線は強磁性体層で吸収されるようになるため、絶縁基体の上面に電子部品を搭載したとしても、磁力線は強磁性体層でもって良好に遮断され、配線基板上に搭載される電子部品に対する磁力線の影響を低減することができる。
【００１８】
また、強磁性体磁性体層は、絶縁基体の上面よりもコイル配線に近い位置に配置されることから、コイル配線で発生した磁力線および通過した磁力線を早く（磁力線が絶縁基体の側面の外側に拡散して上面側に回り込まないように）吸収し、配線基板上に搭載される電子部品に対する磁力線の影響を低減することができる。
【００１９】
従って、本発明の配線基板によれば、その上に搭載される電子部品の誤動作を有効に防止し、配線基板が組み込まれる電気機器の高機能化や小型化に供することができる。
【００２０】
さらに、本発明の配線基板によれば、絶縁基体の下面とコイル配線層との間隔を０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、コイル配線と強磁性体層との間隔を０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、強磁性体層と絶縁基体の電子部品が搭載される上面との間隔を０．６ｍｍ以上に設定することにより、コイル配線で発生した磁力線および通過した磁力線をより早く吸収し、配線基板上に搭載される電子部品に対する磁力線の影響をより確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、同図において、１は絶縁層２が積層されて成る絶縁基体、３は強磁性体層、４は配線導体、５はコイル配線である。これら絶縁基体１，強磁性体層３，配線導体４，およびコイル配線５により主に配線基板９が構成される。
【００２３】
配線基板９は、絶縁基体１の内部のコイル配線５が、外部の充電器が備えるコイル導体との間で、電磁誘導により起電力を発生させる機能を有し、この起電力により、電気髭剃り器、電動歯ブラシ、ＰＤＡ（個人用の携帯情報端末）、携帯電話等の電気機器の内部の充電式電池が充電される。この場合、配線基板は、電気機器の内部に、充電式電池と電気的に接続されて搭載される。
【００２４】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂等の樹脂材料、セラミック粉末を有機樹脂で結合して成るセラミック複合材料等により形成される。
【００２５】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁層２を複数積層して成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化ケイ素等の原料粉末を有機溶剤，バインダとともにシート状に成形し複数枚のグリーンシートを得て、これに適当な孔あけ加工を施すとともに上下に積層し、組成に応じて約１３００〜１６００℃で焼成することにより製作される。
【００２６】
また、絶縁基体１は、上面に半導体素子、センサー素子等の電子部品（図示せず）が搭載される。
【００２７】
これらの電子部品は、配線基板９が搭載される電気機器の機能を構成する部品の一部である。
【００２８】
電子部品は、例えば、ＰＤＡや携帯電話に使われる演算用，メモリ用の半導体素子、髭剃り機等に使われるセンサー素子等であり、ＰＤＡや携帯電話での情報の処理や表示、送受信等の部品として電気機器内に実装される必要がある。
【００２９】
なお、配線導体４は、一部が絶縁基体１の上面に露出して電子部品と電気的に接続され、電子部品の電極を配線基板９外に導出する導電路として機能する。
【００３０】
配線導体４は、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料により形成され、例えば、タングステンから成る場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートにスクリーン印刷法で印刷しておくことにより形成される。
【００３１】
なお、配線導体４は、露出している表面に、ニッケル，金等のめっき層を被着させておくことが好ましい。これにより、酸化腐食をより効果的に防止することができるとともに、ボンディングワイヤのボンディング性や、半田の濡れ性等を向上させることができる。
【００３２】
また、コイル配線５は、上述のように、外部の機器に電磁誘導作用により起電力を生じさせる機能をなし、渦巻状のパターンで形成される。
【００３３】
コイル配線５は、配線導体４と同様の、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料により形成される。
【００３４】
なお、コイル配線５は、例えば、タングステンから成る場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートにスクリーン印刷法で印刷しておくことにより形成される。
【００３５】
このようなコイル配線５は、外部の充電器のコイル導体で生じる磁界の変化に応じて、電磁誘導により効率よく起電力を生じさせて充電を行なわせる上では、巻き数を多くすることが望ましい。また、限られた絶縁基体１の平面面積で巻き数を多くするには、幅を狭くしておくことが好ましい。
【００３６】
また、コイル配線５は、複数の絶縁層２の表面に形成されていてもよい。この場合、コイル配線５は、複数が上下に層状に形成されて巻き数を増やすことができるため、配線基板９の平面面積を小型にしながら、起電力を向上させることができる。
【００３７】
強磁性体層３は、コイル配線５で生じた磁力線および通過した磁力線を遮断し、この磁力線で配線導体４および配線導体４に接続される電子部品が誤動作するのを防止する作用を為す。
【００３８】
なお、このような誤動作防止をより確実に行なうには、上側に電子部品が搭載され、下側にコイル配線５が配置されている部位に強磁性体層３を形成することが好ましい。
【００３９】
この強磁性体層３は、フェライト等の金属材料（金属酸化物）により形成されており、該強磁性体層３がフェライトから成る場合、フェライトの粉末を有機溶剤，バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートにスクリーン印刷法で印刷しておくことにより形成される。
【００４０】
以上のように、本形態の配線基板９によれば、絶縁基体１を形成する複数の絶縁層２の層間に強磁性体層３が形成されるとともに、絶縁基体１の強磁性体層３よりも上層側に、電子部品が電気的に接続される配線導体４とが形成され、さらに絶縁基体１の強磁性体層３よりも下層側に渦巻状のコイル配線５を形成するようにしたことから、コイル配線５で生じた磁力線は、強磁性体層３で良好に吸収される。そのため、絶縁基体１の上面に電子部品を搭載しても、磁力線は強磁性体層３でもって良好に遮断され、配線基板９上に搭載される電子部品に対し磁力線が不所望に作用するのを有効に防止することができる。
【００４１】
また、強磁性体磁性体層３は、絶縁基体１の上面よりもコイル配線５に近い位置に配されていることから、コイル配線５で発生した磁力線および通過した磁力線を早く（磁力線が絶縁基体１の側面の外側に拡散して上面側に回り込まないように）吸収し、配線基板９上に搭載される電子部品に対する磁力線の影響を低減することができる。
【００４２】
従って、本形態の配線基板９によれば、配線基板９上に搭載される電子部品の誤動作が有効に防止され、配線基板９が組み込まれる電気機器の高機能化や小型化に供することが可能となる。
【００４３】
なお、強磁性体層３で磁力線の吸収、遮断を効果的に行なわせるには、強磁性体層３をＺｎやＭｎを含むフェライト層で形成し、厚みを０．１ｍｍ程度で、非被覆部分が無いように絶縁基体全体を覆うように形成しておくことが好ましい。
【００４４】
また、上述した配線基板９においては、絶縁基体１の下面とコイル配線層５との間隔を０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、コイル配線５と強磁性体層３との間隔を０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、強磁性体層３と絶縁基体１の電子部品が搭載される上面との間隔を０．６ｍｍ以上に設定しておくことが好ましい。この場合、コイル配線５で発生した磁力線および通過した磁力線をより早く吸収し、配線基板９上に搭載される電子部品に対する磁力線の影響をより効果的に低減することができる。
【００４５】
なお、絶縁基体１の下面とコイル配線層５との間隔が０．０５ｍｍ未満の場合、コイル配線層５が絶縁基体１の下面に部分的に露出するおそれがあり、０．５ｍｍを超えると、１次コイルの磁力線を十分に吸収できず、十分な充電ができないおそれがある。
【００４６】
また、コイル配線５と強磁性体層３との間隔が０．０５ｍｍ未満の場合、電気的短絡のおそれがあり、０．５ｍｍを超えると、コイル配線層５で発生した磁力線をより早く吸収できず、外に漏れて電子部品に影響を与えるおそれがある。
【００４７】
さらに、強磁性体層３と絶縁基体１の電子部品が搭載される上面との間隔が０．６ｍｍ未満の場合、電子部品が、強磁性体層から発せられる磁力線の影響を受け誤動作を起こすおそれがある。
【実施例】
【００４８】
絶縁基体１の下面とコイル配線層５との間隔、コイル配線５と強磁性体層３との間隔、および強磁性体層３と絶縁基体１の電子部品が搭載される上面との間隔を、表１に示すように変えて、信頼性の試験を行った。
【００４９】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁層２を積層して形成した。具体的には、酸化アルミニウム粉末にガラス粉末を添加した原料粉末を、有機溶剤およびバインダとともにドクターブレード法でシート状に成形してグリーンシートを作製し、このグリーンシートを所定の寸法に切断した後、上下に積層し、１６００℃で焼成して形成した。ここで、絶縁基体１の寸法，形状は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７〜３．０ｍｍの平板状とした。また、配線導体２およびコイル配線５は、タングステンの金属ペーストを、上記絶縁基体１用のグリーンシートにスクリーン印刷法で印刷し、絶縁基体１と一体焼成することにより形成し、強磁性体層は、Ｚｎ系のフェライトで形成し、その厚みは０．１ｍｍとして、絶縁層２の一層について全面を覆うように形成した。
【００５０】
試験の方法は、コイル配線５で発生する充電電力の確認、絶縁基板１の上面に搭載された電子部品の動作確認、絶縁基体１の下面とコイル配線５との絶縁性の確認を行うという方法で行なった。
【００５１】
試験の結果を表１に示す。
【表１】
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【００５２】
表１の結果からわかるように、強磁性体層３が無い従来の配線基板場合には、電子部品が正常に作動しない。
【００５３】
それに対して、強磁性体層３を備えた本発明の配線基板の場合には、電子部品は正常に作動した。
【００５４】
また、強磁性体層３を備えた配線基板でも、強磁性体層３が、コイル配線５よりも絶縁基体１の上面に近い場合には、電子部品への影響が見られ、電子部品の動作の信頼性が低い。
【００５５】
そして、絶縁基体１の下面とコイル配線層５との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、コイル配線５と強磁性体層３との間隔が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、強磁性体層３と絶縁基体１の電子部品が搭載される上面との間隔が０．６ｍｍ以上である場合に最良の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・絶縁層
３・・・・・強磁性体層
４・・・・・配線導体
５・・・・・コイル配線
９・・・・・配線基板
【図１】
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