(57)【要約】【課題】従来より軽量化を図ることが可能なコイル基板及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係るコイル内蔵基板１０は、渦状のコイル部２３を有する複数の導体層２２，２２と、複数の導体層２２の間に介在する絶縁性基材１１Ｋ及び絶縁層２１と、絶縁性基材１１Ｋ又は絶縁層２１を貫通して複数の導体層２２，２２の前記コイル部２３，２３を接続するビア導体１７又は接続導体１５と、を有する。そして、複数のコイル部２３，２３の中心部を、磁性体材料からなる筒状コア３０が貫通している。【選択図】図１
2018198275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦状のコイルパターンを有する複数のコイル形成層と、
前記複数のコイル形成層の間に介在する絶縁層と、
前記絶縁層を貫通して前記複数のコイル形成層の前記コイルパターンを接続する接続導体と、を有するコイル内蔵基板であって、
複数の前記コイルパターンの中心部を、磁性体材料からなる筒状コアが貫通している。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル内蔵基板において、
前記筒状コアの内側が空洞になっている。
【請求項３】
請求項１に記載のコイル内蔵基板において、
前記筒状コアの内側に充填剤が充填されている。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のコイル内蔵基板において、
前記筒状コアの厚みが１５〜５０［μｍ］である。
【請求項５】
絶縁層を介して複数の導体層を積層することと、
前記導体層に渦状のコイルパターンを形成することと、
前記複数の導体層の間で前記コイルパターンを接続する接続導体を形成することと、
前記複数の導体層のうち最外の導体層上にソルダーレジスト層を形成することと、を有するコイル内蔵基板の製造方法であって、
前記ソルダーレジスト層の形成後、複数の前記コイルパターンの中心部を貫通する貫通孔を形成することと、
前記貫通孔の内面に磁性体材料をコーティングすることと、をさらに有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルパターンを有する複数の導体層が層間絶縁層を介して積層されてなるコイル内蔵基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の導体層に形成されたコイルパターンを貫通するコアとして円柱状の鉄芯を備えるコイル内蔵基板が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４７２８６号公報（図２、段落［００１８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のコイル内蔵基板では、軽量化が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より軽量化を図ることが可能なコイル内蔵基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコイル内蔵基板は、渦状のコイルパターンを有する複数のコイル形成層と、前記複数のコイル形成層の間に介在する絶縁層と、前記絶縁層を貫通して前記複数のコイル形成層の前記コイルパターンを接続する接続導体と、を有するコイル内蔵基板であって、複数の前記コイルパターンの中心部を、磁性体材料からなる筒状コアが貫通している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイル内蔵基板の側断面図
【図２】（Ａ）図１のＡ−Ａの切断面における第１の導体層の平断面図，（Ｂ）図１のＢ−Ｂの切断面における第２の導体層の平断面図
【図３】コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図
【図４】コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図
【図５】コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図
【図６】コイル内蔵基板の製造工程を示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
図１に示されるように、本実施形態のコイル内蔵基板１０は、絶縁性基材１１の表裏の両側に、それぞれ導体層２２と層間絶縁層２１とが交互に積層され、さらにソルダーレジスト層２６，２６が積層された構造をなしている。なお、絶縁性基材１１の両側の導体層２２及び層間絶縁層２１の層数は、同じになっている。以下、コイル内蔵基板１０の板厚方向の一端の表面をＦ面１０Ｆといい、他端の表面をＳ面１０Ｓということとする。
【０００９】
絶縁性基材１１は、コイル内蔵基板１０のＦ面１０Ｆ側の面であるＦ面１１Ｆと裏側の面であるＳ面１１Ｓとを有している。絶縁性基材１１は、補強繊維の織布（例えば、ガラスクロス）に樹脂を含浸させてなるプリプレグである。絶縁性基材１１の厚さは、例えば、５０〜１５０［μｍ］程度になっている。
【００１０】
層間絶縁層２１及びソルダーレジスト層２６は、補強繊維を含んでいない樹脂層である。層間絶縁層２１の厚さは、例えば、１５〜３０［μｍ］程度であり、ソルダーレジスト層２６の厚さは、その層間絶縁層２１より厚く、例えば、１８〜３５［μｍ］程度である。導体層２２は、後に詳説するように主として銅メッキで構成され、その厚さは、層間絶縁層２１より薄く、例えば、１０〜２５［μｍ］程度になっている。なお、複数の導体層２２を区別するときには、Ｆ面１０Ｆ側の最外の導体層２２からＳ面１０Ｓ側の最外の導体層２２に向かって、順番に、第１の導体層２２Ａ、第２の導体層２２Ｂ、第３の導体層２２Ｃ，第４の導体層２２Ｄということとする。
【００１１】
第１〜第４の導体層２２Ａ〜２２Ｄには、それぞれコイルパターン２３（図２参照）が備えられ、それらコイルパターン２３がコイル内蔵基板１０の板厚方向に並んでいる。また、隣り合うコイルパターン２３，２３同士は、層間絶縁層２１を貫通するビア導体１７又は絶縁性基材１１を貫通する接続導体１５によって直列接続され、その直列回路の両端末となる１対のパッド２９，２９がコイル内蔵基板１０のＦ面１０Ｆ及びＳ面１０Ｓに備えられている。以下、第１〜第４の導体層２２Ａ〜２２Ｄに形成されているコイルパターン２３を区別するときには、適宜、第１コイルパターン２３Ａ、第２コイルパターン２３Ｂ，第３コイルパターン２３Ｃ，第４コイルパターン２３Ｄということとする。なお、ビア導体１７及び接続導体１５が、本発明の「接続導体」に相当する。
【００１２】
図２（Ａ）には、コイル内蔵基板１０の平面図と共に、Ｆ面１０Ｆ側から見た第１の導体層２２Ａの平面図が示されている。同図に示されるようにコイル内蔵基板１０の平面形状は、四角形をなしている。第１の導体層２２Ａには、中央から反時計回りに３重に巻かれている渦巻形をなしている第１コイルパターン２３Ａが形成されている。
【００１３】
また、第１コイルパターン２３Ａの内側端部は、内側ランド部２４と連絡している。また、第１コイルパターン２３Ａの外側端部は、内側ランド部２４と略同形状の外側ランド部２５になっている。
【００１４】
図２（Ｂ）には、Ｆ面１０Ｆ側から見た第２の導体層２２Ｂの平面形状が示されている。第２の導体層２２Ｂには、中央から時計回りに３重に巻かれている渦巻形をなしている第２コイルパターン２３Ｂが形成されている。第２の導体層２２Ｂは、第２コイルパターン２３Ｂの渦巻きが左巻きになっていること以外は、第１の導体層２２Ａと同様の構造になっている。
【００１５】
第３の導体層２２Ｃには、第１コイルパターン２３Ａと同様の構造をなした第３コイルパターン２３Ｃが形成され、第４の導体層２２Ｄには、第２コイルパターン２３Ｂと同様の構造をなした第４コイルパターン２３Ｄが形成されている。
【００１６】
そして、第１と第２の導体層２２Ａ，２２Ｂの間と、第３と第４の導体層２２Ｃ，２２Ｄの間とで、それぞれ内側ランド部２４，２４同士が層間絶縁層２１を貫通するビア導体１７によって接続されている。また、第２と第３の導体層２２Ｂ，２２Ｃの間は、それぞれ外側ランド部２５，２５同士が絶縁性基材１１を貫通する接続導体１５によって接続されている。即ち、複数のコイルパターン２３が、Ｆ面１０Ｆ側から、内側端部同士、外側端部同士、内側端部同士の順番で接続されて、複数のコイルパターン２３の直列回路が構成されている。これにより、複数のコイルパターン２３の直列回路に電流が流れたときには、各コイルパターン２３に発生する磁束が同じ方向を向くように構成されている。
【００１７】
ところで、図１に示されるように、本実施形態のコイル内蔵基板１０には、複数のコイルパターン２３の中心部を、貫通する筒状コア３０が設けられている。筒状コア３０の内側は空洞になっている。具体的には、筒状コア３０の外径は、略１５００〜３５００［μｍ］となっている。筒状コア３０の内径は、略１４００〜３４７０［μｍ］となっている。筒状コア３０の厚さは略１５〜５０［μｍ］となっている。
【００１８】
筒状コア３０は、コイル内蔵基板１０を貫通する貫通孔１０Ａの内側面を磁性体材料で覆ってなる。磁性体材料は、樹脂と磁性粒子とを含んでいる。磁性体材料を構成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリベンゾシクロブテン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂及びポリスチレン樹脂等、又はこれらの混合物等が挙げられる。磁性体材料を構成する磁性粒子としては、軟磁性体であれば任意であり、例えば鉄、軟磁性鉄合金、ニッケル、軟磁性ニッケル合金、コバルト、軟磁性コバルト合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−シリコン（Ｓｉ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−窒素（Ｎ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−炭素（Ｃ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−ホウ素（Ｂ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−リン（Ｐ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−アルミニウム（Ａｌ）系合金、軟磁性鉄（Ｆｅ）−アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系合金等が挙げられる。
【００１９】
本実施形態のコイル内蔵基板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図３（Ａ）に示されるように、絶縁性基材１１の表裏の両面に、銅箔１１Ｃが積層されている銅張積層板１１Ｚが用意される。
【００２０】
（２）図３（Ｂ）に示されるように、銅張積層板１１Ｚに接続導体１５（図１参照）を形成するための貫通孔１１Ｈが形成される。具体的には、銅張積層板１１Ｚの両面から、例えばＣＯ２レーザが照射されてテーパー孔１１Ａ及びテーパー孔１１Ｂが穿孔され、テーパー孔１１Ａ，１１Ｂから接続導体１５用の貫通孔１１Ｈが形成される。
【００２１】
（３）無電解めっき処理が行われ、銅箔１１Ｃ上と貫通孔１１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図３（Ｃ）に示されるように、銅箔１１Ｃ上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト３３が形成される。
【００２２】
（４）図３（Ｄ）に示されるように、電解めっき処理が行われ、電解めっきが貫通孔１１Ｈ内に充填されて接続導体１５が形成されると共に、銅張積層板１１Ｚ上に形成されている無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト３３から露出している部分の上に電解めっき膜３４，３４が形成される。
【００２３】
（５）めっきレジスト３３が剥離されると共に、めっきレジスト３３の下方の無電解めっき膜（図示せず）及び銅箔１１Ｃが除去され、図４（Ａ）に示されるように、残された電解めっき膜３４、無電解めっき膜及び銅箔１１Ｃにより、絶縁性基材１１のＦ面１１Ｆ上に前述の第２の導体層２２Ｂが形成され、Ｓ面１１Ｓ上に第３の導体層２２Ｃが形成される。また、第２と第３の導体層２２Ｂ，２２Ｃは接続導体１５によって接続される。
【００２４】
（６）図４（Ｂ）に示されるように、第２の導体層２２Ｂ上及第３の導体層２２Ｃ上にそれぞれ層間絶縁層２１，２１が積層される。
【００２５】
（７）図４（Ｃ）に示されるように、各層間絶縁層２１，２１にＣＯ２レーザが照射されて、層間絶縁層２１を貫通するテーパー状のビアホール２１Ｈが形成される。
【００２６】
（８）無電解めっき処理が行われ、各層間絶縁層２１，２１上とビアホール２１Ｈの内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。次いで、図４（Ｄ）に示されるように、各層間絶縁層２１，２１上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト４０が形成される。
【００２７】
（９）電解めっき処理が行われ、図５（Ａ）に示されるように、電解めっきがビアホール２１Ｈ内に充填されてビア導体１７が形成されると共に、各層間絶縁層２１，２１の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト４０から露出している部分に電解めっき膜３９，３９が形成される。
【００２８】
（１０）次いで、図５（Ｂ）に示されるように、めっきレジスト４０が剥離されると共に、めっきレジスト４０の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、残された電解めっき膜３９及び無電解めっき膜によりＦ面１１Ｆ側に第１の導体層２２Ａが形成される一方、Ｓ面１１Ｓ側に第４の導体層２２Ｄが形成される。そして、第１と第２の導体層２２Ａ，２２Ｂがビア導体１７によって接続されると共に、第３と第４の導体層２２Ｃ，２２Ｄがビア導体１７によって接続される。
【００２９】
（１１）図５（Ｃ）に示されるように、第１及び第４の導体層２２Ａ，２２Ｄ上にソルダーレジスト層２６，２６が積層される。
【００３０】
（１２）そして、図６（Ａ）に示されるように、ルーター加工によってソルダ―レジスト層２６，２６、導体層２２，２２、層間絶縁層２１，２１及び絶縁性基材１１を貫通する貫通孔１０Ａが形成される。貫通孔１０Ａは、各コイルパターン２３，２３の略中心となる部分に形成される。また、レーザー加工によって、Ｆ面１１Ｆ側及びＳ面１１Ｓ側のソルダーレジスト層２６，２６の所定箇所にテーパー状の開口２６Ａが形成されて第１の導体層２２Ａの外側ランド部２５及び第４の導体層２２Ｄの外側ランド部２５の一部がソルダーレジスト層２６から露出し、１対のパッド２９，２９が形成される。
【００３１】
（１３）図６（Ｂ）に示されるように、貫通孔１０Ａの内周面を覆ってなる筒状コア３０が形成される。筒状コア３０は、磁性粒子を含んでなる樹脂が塗布されたり、スプレーなどにより吹き付けられたりする方法により形成される。以上により、図１に示されるコイル内蔵基板１０が完成する。
【００３２】
本実施形態のコイル内蔵基板１０は、例えば、コイル素子として使用される。具体的には、例えば、コイル内蔵基板１０の１対のパッド２９，２９が、図示しない回路基板の１対のパッドに対向配置されて、何れかのパッドに備えた半田ボールにて接続される。このようにして、コイル内蔵基板１０が、回路基板上の回路を構成するコイル素子として使用することができる。
【００３３】
また、コイル内蔵基板１０は、センサーを構成する一部品として使用することもできる。
【００３４】
本実施形態のコイル内蔵基板１０には、各コイルパターン２３，２３の略中心部分を貫通する磁性体材料からなる筒状コア３０が形成されている。即ち、本実施形態のコイル内蔵基板１０は、コアが、内側に空洞を有する形状となっているので、各コイルパターン２３，２３の中心部分に円柱状の鉄芯が備えられているコイル内蔵基板と比べて、軽くすることが可能となる。また、本実施形態のコイル内蔵基板１０は、各コイルパターン２３，２３の略中心部分に筒状コア３０を備えることで空芯のコイル内蔵基板と比べて、伝達効率を高めることが可能となる。即ち、本実施形態のコイル基板１０は、空芯のコイル内蔵基板よりも伝達効率を高めつつ、円柱状の鉄心が備えられているコイル内蔵基板よりも軽量化が図ることが可能となる。
【００３５】
［第２実施形態］
第２実施形態を図７に基づいて説明する。本実施形態のコイル内蔵基板１０Ｖは、第１実施形態のコイル内蔵基板１０の筒状コア３０の内側に充填剤３１が充填されている。これにより、コイル内蔵基板１０Ｖの強度を上げることが可能となる。なお、充填剤３１は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、トリアジン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などを意味して、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂あるいは、それぞれの複合体でもよく、樹脂内にシリカ、アルミナなどの無機フィラーなどを含有させて熱膨張率などを整えたものでもよい。
【００３６】
本実施形態のコイル内蔵基板１０Ｖは、上記第１実施形態における（１）〜（１３）の製造方法の工程が行われた後に、筒状コア３０の内側に充填剤３１Ｖが充填される。そして、充填剤３１Ｖを硬化させ、ソルダ―レジスト層２６，２６の上面と略面一となるよう、筒状コア３０からはみ出した充填剤３１Ｖを研磨して、コイル基板１０Ｖの表面を平坦化する。以上により、図７に示されるコイル内蔵基板１０Ｖが完成する。
【００３７】
［他の実施形態］
（１）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、平面形状における１箇所にのみコイルパターン２３を備えていたが、平面形状における複数箇所にコイルパターン２３を備えていてもよい。
【００３８】
（２）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、隣り合うコイルパターン２３の渦巻形の巻回方向が互いに異なっていたが、同じであってもよい。
【００３９】
（３）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、ランドの形状が丸形であったが、角形であってもよい。
【００４０】
（４）上記実施形態のコイル内蔵基板１０は、コイルパターン２３が角形の渦巻き形状であったが、丸形の渦巻き形状であってもよい。
【００４１】
（５）筒状コア３０，３０Ｖは内側が空洞に構成されていればよく、例えば、
円筒形であってもよいし、角筒形であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０    コイル内蔵基板
１１    コア基板
１５    接続導体
１７    ビア導体
２１    層間絶縁層
２２    導体層
２３    コイルパターン
２４    内側ランド部
２５    外側ランド部
２６    ソルダーレジスト層
２９    パッド
３０    筒状コア
【図１】
2018198275.tif 000003
【図２】
2018198275.tif 000004
【図３】
2018198275.tif 000005
【図４】
2018198275.tif 000006
【図５】
2018198275.tif 000007
【図６】
2018198275.tif 000008