(57)【要約】コンパクトでありながら、微細な導体パターンを有し、巻き数をほぼ任意に設定でき、大きなインダクタンスを与える、新規構造の多層コイルを提供する。基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成されている多層コイル。更に、この多層コイルの各回路面の中心部を貫通するように磁性体からなる芯構造を設置することで、より大きなインダクタンスを与え得るものとなる。
2002089157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成されていることを特徴とする多層コイル。
【請求項２】
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成され、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されていることを特徴とする多層コイル。
【請求項３】
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成され、且つ各回路面の中心部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有することを特徴とする多層コイル。
【請求項４】
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成され、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されており、さらに各回路面の中心部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有することを特徴とする多層コイル。
【請求項５】
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成され、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されており、さらに各回路面の中心部及び／又はコイルの中心部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有することを特徴とする多層コイル。
【請求項６】
コイルがアンテナ用コイルであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイル。
【請求項７】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイルが搭載されていることを特徴とするモーター。
【請求項８】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイルが搭載されていることを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイルと、基板平面と平行方向に回路面を持つコイルが同時に搭載されていることを特徴とする非接触型ＩＣカード。
【請求項１０】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイルが搭載されていることを特徴とするブルートゥース・モジュール。
【請求項１１】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の多層コイルが搭載されていることを特徴とするＲＦタグ。
【請求項１２】
多層基板と一体的に形成され、
当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含み、
前記多層基板内に支持されることを特徴とする多層コイル。
【請求項１３】
前記多層コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の多層コイル。
【請求項１４】
前記多層コイルは、前記多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、前記多層基板に垂直な巻線部分が、前記絶縁層を介して隣接する前記導電層間を接続するバンプとして形成されることを特徴とする請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の多層コイル。
【請求項１５】
前記多層コイルは、ビルドアップ工法により、前記多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、前記多層基板に垂直な巻線部分が、前記絶縁層を通して隣接する前記導電層間を接続するビア或いはスルーホールとして形成されることを特徴とする請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の多層コイル。
【請求項１６】
前記多層コイルの内部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有することを特徴とする請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の多層コイル。
【請求項１７】
請求の範囲第１２項乃至第１６項のいずれか１項に記載の多層コイルを複数有し、
前記複数の多層コイルは、モーターの界磁コイルであり、
前記複数の多層コイルの中心軸は、それぞれモーターの回転軸に向かって配向され、及び
前記複数の多層コイルは、お互いに等間隔に配置されたことを特徴とするモーターの界磁コイル。
【請求項１８】
請求の範囲第１項乃至第５項、及び第１２項乃至第１６項のいずれか１項に記載の多層コイルと、
前記多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルと、
前記多層コイルからの出力と前記平面コイルからの出力を合成する出力合成手段と、
を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１９】
多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、
前記多層基板に平行な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を前記多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、
前記多層基板に平行な多層コイルの前記巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって前記多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、
絶縁層を形成する前記ステップ、前記多層基板に平行な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップ、及び前記多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する前記ステップの少なくともいずれかを、前記多層基板に平行な多層コイルの巻線部分と前記多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分とで前記多層基板内に支持される所定の多層コイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を有することを特徴とする多層コイルの製造方法。
【請求項２０】
前記所定の多層コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び
互いに隣接する単位巻線の組は、前記螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の多層コイルの製造方法。
【請求項２１】
前記垂直接続部は前記絶縁層を介して隣接する前記導電層間を接続するバンプであることを特徴とする請求の範囲第１９項又は第２０項に記載の多層コイルの製造方法。
【請求項２２】
前記ステップの少なくともいずれかはビルドアップ工法によって実施され、及び
前記垂直接続部は前記絶縁層を通して隣接する前記導電層間を接続するビア或いはスルーホールであることを特徴とする請求の範囲第１９項又は第２０項に記載の多層コイルの製造方法。
【請求項２３】
前記多層コイルの内部に磁性体からなる芯構造を形成するステップを更に有することを特徴とする請求の範囲第１９項乃至第２２項のいずれか１項に記載の多層コイルの製造方法。
【請求項２４】
請求の範囲第１９項乃至第２３項のいずれか１項に記載の多層コイルの製造方法を有し、
前記多層コイルは、モーターの界磁コイルであり、
前記多層コイルの中心軸は、モーターの回転軸に向かって配向され、及び
前記多層コイルは、お互いに等間隔に配置された複数の多層コイルであることを特徴とするモーターの界磁コイルの製造方法。
【請求項２５】
請求の範囲第１９項乃至第２３項のいずれか１項に記載の多層コイルの製造方法を有し、
前記多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルを形成するステップと、
前記多層基板の内部或いは表面に、非接触型ＩＣカードの回路に含まれる第１の回路を形成するステップと、
前記多層基板の内部或いは表面に、非接触型ＩＣカードの回路に含まれる第２の回路を形成するステップと、
前記多層コイルと前記第１の回路を接続するステップと、
前記平面コイルと前記第２の回路を接続するステップと、
を更に有し、
前記第１の回路は前記多層コイルからの出力によって動作させられ、及び
前記第２の回路は前記平面コイルからの出力によって動作させられることを特徴とする、非接触型ＩＣカードの回路の製造方法。
【請求項２６】
請求の範囲第１９項乃至第２３項のいずれか１項に記載の多層コイルの製造方法を有し、
前記多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルを形成するステップと、
前記多層基板の内部或いは表面に、前記多層コイルからの出力と前記平面コイルからの出力とを合成する出力合成手段を形成するステップと、
を更に有するアンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、小型で且つ微細な導体パターンを有し、巻き数をほぼ任意に設定できる、新規な構造の多層コイル及びその製造方法に関する。
背景技術
近年、スキー場のリフトの回数券カード、電車やバスなどの回数券、定期券用カードとして、カードを取り出して改札口等の読みとり装置を通さなくても、その近くを通るだけでデータの確認及び更新が可能である非接触型ＩＣカードが使われるようになってきている。
また、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）と呼ばれる、パソコンとプリンター、あるいはパソコンと携帯電話等の間で無線でデータを送受信する方式も採用されてきている。加えて、荷物などに貼り付け、非接触でその情報を読みとることにより、その荷物などの履歴を把握するＲＦタグと呼ばれるものもロジスティック分野などで検討が進んでいる。
これらのカードあるいは素子中には、アンテナコイルと呼ばれる構造がある。送信された電磁波をアンテナコイルにより受信し、生じた電力によりマイコンなどの半導体装置を駆動させ、データの書き換え、更新などを行い、更に読みとり装置にデータを送信することができる。生じる電力は、同一面積のアンテナコイルであればコイルの巻き数に比例することが知られている。
アンテナコイルとしてはこれまで、ワイヤーをスパイラル状に巻き加工したもの、導電性ペーストを印刷することにより形成したもの、エッチング処理によりプリント基板上に形成したものなどが使用されてきた。
しかしながら、これら現在使用されているアンテナコイルは、例えば非接触型ＩＣカードのように限られた面積では種々の制限があり、十分な性能を発揮できない。
ワイヤーの巻き加工によって薄型のコイルを作成する場合、径の細いワイヤーを使用するが、径が細くなると抵抗が大きくなり、適正な物性が得られない。また、扁平状のワイヤーを用いる場合もあるが、巻き数を増やすとコイル自体が大きくなりすぎてしまうという欠点がある。
導電性ペーストの印刷により形成されたコイルは、ワイヤー、エッチング法に比べて低コストであるが、導電性が低くまた本質的に疎なパターンしか形成できないため十分なインダクタンスを得られず、例えば非接触型ＩＣカードに用いる場合には高性能なマイコンなどを駆動できず、結果的に高性能なカードを得ることができない。更に、アンテナコイルが大きな面積を占めてしまうため他の素子などの搭載に大きな制限が生じる。
エッチング処理によりプリント基板上に形成されたアンテナコイルは、単一平面では十分な巻き数を確保できず、インダクタンスが不十分であり、導電ペーストを用いた場合と同様の問題点がある。
上記問題点を解決するため、多層化されたアンテナコイルが種々提案されている。例えば特公平０６−４６４１６号公報には、対向する導電層が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、お互いに電気的に接続することを特徴とするアンテナコイル、すなわち、お互い反対向きに巻かれたコイルを接続することにより、電磁誘導により生じる電流を同一方向に流し、十分なインダクタンスを得る事を目的とした提案がなされている。
一方、例えば特開平９−１３００５６号公報には、転写積層法による多層アンテナコイルが提案されている。
しかしながら、これら従来の基板平面と平行方向に回路面を持ち且つ同方向に多層化されたアンテナコイルは、厚さ方向の制約があり、十分な巻き数を確保することが困難である。また、近年、複数の機能を持たせるため、ハイブリッドカードと呼ばれるＩＣカードが市販されている。これは、従来のアンテナコイルを利用することにより非接触型として、磁気テープを利用することにより接触型のＩＣカードとして使用できるものである。しかしながら、利用者にとってより簡便で、且つ接点を持たないために耐久性も高い非接触型のＩＣカードにおいては、従来のアンテナコイルが構造上、一方向の磁界によってのみ誘導電流を生ずるため、複数のマイコンなどを別系統で駆動することは困難である。
一方、ＣＤプレーヤー、ＶＴＲなどの音響機器、ドアロック、パワーウィンドウなどの自動車の電装、シェーバーなどの家電製品、プリンタ、コピー機などのＯＡ機器、玩具などにモーター類が幅広く用いられている。近年、携帯用のＣＤプレーヤーなど、機器の小型化が進み、モーター類も小型のものが求められている。最近では、直径１ｍｍ程度のモーターも市販されている。
モーター類は基本的に以下の３点より構成されている。すなわち、鉄などの芯に、エナメル線などを巻き付けたコイル部、永久磁石、ブラシである。エナメル線などを芯に巻き付けた構造のコイル部については、非常に細い導線の製造、巻き付け機の開発など、種々の改良が行われてきている。
しかしながら、これら現在使用されているコイルは、将来予想される更なる微細化には対応できない。すなわち、直径が１００μｍ以下となるような導線は均一に製造することが非常に困難であるとともに、機械的強度も小さいため、高速で精度良く芯に巻き付けることも困難である。低速で巻き付け処理を行えば上記問題点は解決できるが、生産性が著しく悪化し、高コストとなる。また、コイルの製造は前述のように芯に導線を巻き付けていくという方法によりなされる。したがって、一連の工程で複数個のコイルを作成することは本質的に不可能である。更に、従来のコイルは導線を巻き付けていくという製造工程の故に、各コイル間に微妙な性能の違いが生じ、被駆動側でばらつきを吸収する装置を別途設ける必要がある。
本発明は、小型で且つ任意に充分な巻き数（層数）を確保でき、大きなインダクタンスを得ることが出来る、特にモーターコイルとしてあるいはアンテナコイルとして好適な多層コイルを提供することを課題としている。
発明の開示
本発明によれば、上記課題は、次の手段により達成できる。
（１）基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層螺旋状に形成した多層コイル。更には、
（２）基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層螺旋状に形成し、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続した多層コイル。更には、
（３）基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層螺旋状に形成し、且つ回路面の中心部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を設けた多層コイル。更には、
（４）基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層螺旋状に形成し、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されており、さらに各回路面の中心部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有する多層コイル。
（５）基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層螺旋状に形成し、且つ絶縁層を介して隣接する回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状のパターンを有し、互いに電気的に接続されており、さらに各回路面の中心部及び／又はコイルを貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有する多層コイル。
また、本発明によれば、上記課題は次の手段によっても達成できる。
（６）多層基板と一体的に形成され、当該多層基板に平行な巻線部分及び当該多層基板に垂直な巻線部分を含み、当該多層基板内に支持されることを特徴とする多層コイル。
（７）多層コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されることを更に特徴とする多層コイル。
（８）多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、当該多層基板に垂直な巻線部分が、絶縁層を介して隣接する当該導電層間を接続するバンプとして形成されることを更に特徴とする多層コイル。
（９）ビルドアップ工法により、多層基板に平行な巻線部分が、積層された導電層の一部として形成され、当該多層基板に垂直な巻線部分が、絶縁層を通して隣接する当該導電層間を接続するビア或いはスルーホールとして形成されることを更に特徴とする多層コイル。
（１０）多層コイルの内部を貫通する柱状の磁性体からなる芯構造を有することを更に特徴とする多層コイル。
（１１）多層コイルを複数有し、当該複数の多層コイルは、モーターの界磁コイルであり、当該複数の多層コイルの中心軸は、それぞれモーターの回転軸に向かって配向され、及び、当該複数の多層コイルは、お互いに等間隔に配置されたことを特徴とするモーターの界磁コイル。
（１２）上記いずれかの多層コイルと、多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルと、当該多層コイルからの出力と当該平面コイルからの出力を合成する出力合成手段と、を有することを特徴とするアンテナ。
このような平面基盤と垂直方向に回路面を持つ多層コイルは、従来知られていない新規なものであり、その優れた特長から、モーター用コイルとしても、また非接触型ＩＣカードやブルートゥース・モジュール、ＲＦタグなどに用いられるアンテナコイルとして好適である。
更に、本発明によれば、上記課題は次の手段からなる製造方法によっても達成できる。
（１３）多層基板を構成する１つの絶縁層を形成するステップと、当該多層基板に平行な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を当該多層基板内の絶縁層上に形成するステップと、当該多層基板に平行な多層コイルの当該巻線部分の少なくとも一部同士を絶縁層間で電気的に接続する垂直接続部を形成し、それによって当該多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成するステップと、絶縁層を形成する当該ステップ、当該多層基板に平行な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップ、及び当該多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分の少なくとも一部を形成する当該ステップの少なくともいずれかを、当該多層基板に平行な多層コイルの巻線部分と当該多層基板に垂直な多層コイルの巻線部分とで当該多層基板内に支持される所定の多層コイルが形成されるまで、それまでに形成された多層基板の部分に対して適宜反復するステップと、を有することを特徴とする多層コイルの製造方法。
（１４）所定の多層コイルの単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に互いに反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び、互いに隣接する単位巻線の組は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において交互に接続されていることを更に特徴とする多層コイルの製造方法。
（１５）垂直接続部は絶縁層を介して隣接する導電層間を接続するバンプであることを更に特徴とする多層コイルの製造方法。
（１６）当該ステップの少なくともいずれかはビルドアップ工法によって実施され、及び、垂直接続部は絶縁層を通して隣接する導電層間を接続するビア或いはスルーホールであることを特徴とする多層コイルの製造方法。
（１７）多層コイルの内部に磁性体からなる芯構造を形成するステップを更に有することを更に特徴とする多層コイルの製造方法。
（１８）当該多層コイルは、モーターの界磁コイルであり、当該多層コイルの中心軸は、モーターの回転軸に向かって配向され、及び、当該多層コイルは、お互いに等間隔に配置された複数の多層コイルであることを更に特徴とするモーターの界磁コイルの製造方法。
（１９）当該多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルを形成するステップと、当該多層基板の内部或いは表面に、非接触型ＩＣカードの回路に含まれる第１の回路を形成するステップと、当該多層基板の内部或いは表面に、非接触型ＩＣカードの回路に含まれる第２の回路を形成するステップと、当該多層コイルと当該第１の回路を接続するステップと、当該平面コイルと当該第２の回路を接続するステップと、を更に有し、当該第１の回路は当該多層コイルからの出力によって動作させられ、及び当該第２の回路は当該平面コイルからの出力によって動作させられることを更に特徴とする、非接触型ＩＣカードの回路の製造方法。
（２０）当該多層基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルを形成するステップと、当該多層基板の内部或いは表面に、当該多層コイルからの出力と当該平面コイルからの出力とを合成する出力合成手段を形成するステップと、を更に有するアンテナの製造方法。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルが複数層螺旋状に形成された多層コイルは、図１および図２に示される通り、基板１の平面と垂直方向に導電回路２が多層（図面では４層）形成された構造を有する。このように基板平面と垂直方向に回路面を設けた構造を有することにより、基板の厚さによる制限を受けることがないので、回路を任意に多層化でき、総巻き数を任意に増やせ、必要にして十分なインダクタンスが得られるものである。同時にこのような構造のコイルは小型化が容易である特長がある。
好適には、コイルの多層基板に平行な巻線部分は、積層される導電層の一部として形成され、多層基板に垂直な巻線部分は、絶縁層を介して隣接する導電層間を接続するバンプ、ビア或いはスルーホールなどとして形成される。このようにしてコイルを形成することにより、ビルドアップ工法などの公知の多層基板（プリント基板）製造技術を利用して、多層基板の製造工程においてコイルを多層基板内に複数個同時に形成することが可能となる。
また、図２に示すように、基板１の平面と垂直方向に回路面を持つようにコイル状の回路３が形成され、且つ絶縁層を介して隣接する各回路が、同じ向きから見た場合互いに反対方向に巻かれた螺旋状にパターン化され、互いに電気的に接続された多層回路は、図１のような多層を構成する各回路面における巻き数が少ないものや、該巻き数が同じであっても各層の回路の巻き方向が同じ多層コイルより、強力なインダクタンスを与える。
コイル状の回路３の単位巻線は、隣接する他の単位巻線と同じ方向から見た場合に反対方向に旋回する螺旋状のパターンをそれぞれ有し、及び互いに隣接する単位巻線同士は、当該螺旋状のパターンの先端同士又は末端同士において互いに接続される点で、図１に示す多層コイルの構成と異なっている。多層コイルをそのように構成することによって、単位巻線内の巻数を１より大きくすることができ、かつ、多層コイルに電流が流されるとすべての単位巻線が同じ方向の磁界を発生するため、インダクタンスを大きくすることができる。
更に、図３あるいは図４に示すように、コイルの中心部（各回路面の中心部を貫通する位置）に鉄、ニッケルなどの単体あるいは合金あるいはその化合物などよりなる磁性体を主成分とした棒状の芯構造４を持たせることにより、より一層強力なインダクタンスが得られる多層コイルとなる。
本発明の多層コイルは、公知の種々の方法を応用して製造することができる。以下、例を挙げて説明するが、これらは、例示であり、この発明はこれらの例になんら制限されるものではない。
まず、前記手段（１）及び（６）の一例である図１の多層コイルの製造例（前記手段（１３）の製造方法に対応する）を説明する。図５に示すように、公知慣用の基板、例えば銅張りガラスエポキシ積層板５の両面に、導体パターンを形成する。図５中、６は基板上面のパターン、７は下面のパターンである。このパターンの製造には例えばサブトラクティブ法が適用できる。基板として表面が導電化されていないものを用いた場合には、フルアディティブ法、セミアディティブ法、導電性ペーストの印刷によっても形成できる。続いて、図６に示すように所定の位置８にドリル、レーザーなどを用いてスルーホールやビアホールなどの穴開け加工を行った上で、引き続きメッキあるいは導電性ペーストにより電気的に接続する。このようにして基板平面と垂直方向に回路面を持つコイルを複数層（図面の場合は４層）螺旋状に形成できる。
アンテナコイルとして使用するため、インダクタンスを強力にするためにコイルの開口部を大きくしたい場合は、基板５として厚みの大きいものを用いれば解決できる。あるいは、最外層にあたるパターンを各々片面板で形成しておき、絶縁性のシートあるいはプリプレグを間に挟んで積層した後に穴開け、電気的接続加工を行うことによっても製造できる。
前記手段（２）及び（７）の一例である図２の多層コイルは、基板を多層構造にすることにより製造できる（前記手段（１４）の製造方法に対応する）。公知慣用の方法が応用できるが、構造上ブラインドビアを有するため、それに適した工程が必要である。
まず、図７に示すような内層パターン９を作成する。両面銅張り積層板を穴開け、メッキによるスルーホールの導電化、サブトラクティブ法による表面のパターンニングなど、公知の方法で作成できる。この内層９に対し、両面に絶縁層、更に導電層を作成し、パターニングおよび電気的接続を行なえばよい。いくつかの方法につき具体的に例を挙げて説明する。
いわゆるビルドアップ法による場合につき説明する。図８Ａ及びＢに示すように、上記内層９からなる基板に絶縁層を形成する。絶縁層としてはガラスエポキシ系あるいはアラミド樹脂系などのプリプレグ、液状あるいはフィルム状の熱可塑あるいは熱硬化性の樹脂組成物あるいは一般的に樹脂付き銅箔と呼ばれる、銅箔と絶縁樹脂層を一体化したものなどが使用できる。
絶縁層の形成は例えば以下のように行われる。図８Ａに示すように、上記基板９両面にプリプレグ類１０、パターン化されていない銅箔１１、あるいは図８Ｂに示すように樹脂付き銅箔１２を配置し、図９に示すように積層プレス法によりこれらを一括で積層、硬化させ、絶縁層と導電層を一体化したものを作成する。（あるいは、図１０に示すように、上記基板９上に液状の組成物をスクリーン印刷、カーテンコート、スプレーコートなどの公知慣用の方法で塗布し、ＵＶ、電子線、熱などで硬化させる。あるいは上記基板上にフィルム状の組成物をロール、ラミネートなどの方法で貼り付け、所定の方法にて硬化させ、絶縁層１３を得る。
続いてビアを形成する。上記の方法で得られた基板の所定の位置にドリル、レーザーなどを用いてビア１４を形成する。図１１Ａは絶縁層および導電層としてプリプレグ１０と銅箔１１を用いた場合、同様に図１１Ｂは樹脂付き銅箔１２、図１１Ｃは液状あるいはフィルム状の熱可塑あるいは熱硬化性の樹脂組成物を用いた場合について記したものである。プリプレグ類あるいは樹脂付き銅箔を用いて絶縁層と共に導電層も形成した場合に、ブラインドビアの形成に広く用いられている炭酸ガスレーザーを用いる場合には、必要に応じてあらかじめ所定の位置の導電体をエッチングで除く、いわゆるマスク加工を施してもよい。
プリプレグ類あるいは樹脂付き銅箔を用いて絶縁層と共に導電層も形成した場合は、例えば図１２Ａに示すようにビアに銀、銅などの導電性粉末を配合した導電性ペースト１５を印刷、ディスペンスなどの方法で埋め込み、所定の方法で硬化させる。あるいは、図１２Ｂに示すように通常のスルーホールメッキすなわちビア内にメッキ触媒を付与したのちに無電解メッキを行い、続いて電解メッキを行う方法によってメッキ層１６を形成する方法によっても電気的接続は達成される。液状もしくはフィルム状の組成物を用いて絶縁層を形成した場合は、図１２Ｃに示すように、例えば銅箔１７をプレスし、絶縁層の外側に導電層を形成し、所定の位置をマスク加工した後、ブラインドビアを導電性ペースト１５あるいはメッキ層１６により導電化し接続する。この場合、先にブラインドビアの導電化を行っても良い。また、図１２Ｄに示すように、絶縁層、ブラインドビアが形成された基板に触媒を付与し、無電解メッキ処理し、続いて必要に応じて電解メッキ処理することによって導電層１７の形成とブラインドビアの（メッキ層１６による）導電化を一括で行うこともできる。この場合、ビラインドビアの導電化は導電性ペースト１５によっても行うことができる。
あるいは以下の方法により、絶縁層と導電層、電気的接続を一括で行うこともできる。すなわち、図１３ＡからＣに示すように、内層回路９上所定の場所に導電性ペーストなどを用いて先端のとがった導電性バンプ１８を形成した後、（図１３Ａ）プリプレグ１０と銅箔１１、あるいは（図１３Ｂ）フィルム状の絶縁体１３と銅箔１１、または（図１３Ｃ）樹脂付き銅箔１２を配置した後にプレス加工を行うことによりとがった導電性バンプ１８が絶縁層を貫通し、導電層との接続を実現する。
なお、メッキにより接続されたスルーホール基板を用い、上記の液状あるいはフィルム状の絶縁材料を使用する場合、あるいは一旦ビルドアップ法により形成したブラインドビアのある絶縁層上に更に積層する場合には、穴埋め用のインキあるいはメッキ処理によりスルーホールあるいはブラインドビアを埋め、表面を平滑化してもよい。
あるいは、以下の方法により一括に積層させることもできる。絶縁層としてガラスエポキシ系のプリプレグを用いた４層構造のアンテナコイルの場合につき説明する。すなわち、図１４に示すように、銅張片面ガラスエポキシ基板の基材１９側の所定の位置をレーザーなどを用いて穴開け加工する。続いて、銅箔１１を電極として電気メッキを行い、生じた穴をメッキ２０で充填する。その上に、低融点の金属バンプ２１を引き続きメッキ法により作成する。
銅箔１１は図１５に示すように所定のパターンにエッチング加工する。バンプ側には絶縁層に用いるものと同様の組成物２２を薄く塗布し、半硬化させておく。この片面基板から製造された図１５のものは最外層すなわち第１層および第４層となる。
続いて、図１６に示すように、内層９と図１５の最外層を位置あわせし、プレス加工することにより半硬化させた組成物はバンプ部から除かれ、層間の絶縁層を形成すると同時にバンプ部は内層の導電体と電気的に接続され、４層構造を有するアンテナコイルが製造される。この方法を応用することにより、更なる多層化も容易に行うことができる。
螺旋状のパターンをより密にしたい場合は、更なる多層化が必要となる。上記のいずれの方法を用いても、更なる多層化が可能である。
上記いずれの場合においても、絶縁層としては公知慣用の絶縁材料が使用できる。例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、これらに他の成分、例えば硬化剤、無機フィラーを混合した液状あるいはフィルム状の熱可塑あるいは熱硬化性の配合物、ガラスクロスなどと複合化されたプリプレグなどが挙げられる。
これら有機系の材料だけでなく、無機系材料、いわゆるセラミック材料も絶縁層として使用できる。絶縁層にセラミック材料を用いる場合には、一般的にグリーンシートと呼ばれるシート状組成物を積層し、焼成することによりコイルを形成することができる。
絶縁層の厚みは用途に応じて任意に設定できるが、絶縁信頼性の観点から実用上は１０ミクロンから３００ミクロン程度が望ましい。導体の厚さも絶縁層と同様用途に応じて任意に設定できるが、実用上５ミクロンないしは２００ミクロン程度が望ましい。
各層の配線パターンは、サブトラクティブ法、フルアディティブ法、セミアディティブ法、転写法など、公知慣用の方法で形成することができる。各層間を電気的に接続する材料は各種金属を配合した導電性ペースト、無電解あるいは電解のメッキ被膜など公知慣用のものが使用できる。
本発明のコイルは、コイル中心部に磁性体を主成分とした芯構造を有することにより更に強力なインダクタンスを得る構造とすることができる。すなわち、図３および図４に示すような構造となる。
これらの構造は、例えば以下のような方法で構築できる。図１７に示すように、ベースとなる基材中に磁性体を主成分とした芯構造４を作成する。芯構造４は、基材製造時に棒状の磁性体をプリプレグに挟み込んだ状態でプレス加工する。あるいは、基材上に磁性体の粉末をポリマー中に混練、分散させてなる磁性ペーストを用いて芯構造４を作成した後、穴開け加工などを施し、続いてこれに前述の種々の方法により絶縁層、導電層の形成および層間の接続を行う。磁性体としては鉄、ニッケルなどの単体あるいは合金あるいはその化合物からなる、一般的に使われているものが使用できる。
磁性体を主成分とする芯構造の長さは、コイルの長さを超えない範囲であれば任意である。また、その厚さ、幅も、その周囲に形成されるコイルとの絶縁性が保たれる範囲であれば任意に設定できる。
本発明のコイルをモーター用に用いる場合は、上記記載のいずれかの方法を用いて、図１８あるいは図１９に示すように、同一平面内に２方向、あるいは３方向に上記コイル２３（図１乃至４のコイル）を作成し（界磁コイル）、必要な形に基板を成形した後にモーターの軸部、ブラシを取り付け一体化することによりモーターが作成できる。むろん、４方向以上多数のコイルを作成しても差し支えない。
軸部はコイルが作成された基板の所定の位置をドリルなどで穴開け後、モーター用に適した軸を取り付けることにより一体化できる。また、半導体パッケージの一形態であるＰＧＡ（ピングリッドアレイ）に使用されるようなピンを基板上に接着することでも一体化は可能である。ブラシ部は、一般のモーター用のものを流用することもできるが、モーター用の基板を更に多層化して、ブラシ部も一括で形成することもできる。
従来のモーター用コイルと同様、各コイルは電源と接続されなければならない。上述の種々の方法でコイルを作成し、電源のイン（ＩＮ）側とアウト（ＯＵＴ）側を近傍に配線したい場合には、例えば図２０に示すように、望ましい方向に配線すればよい。
本発明のコイルは、従来の基板平面と平行な方向に形成されたコイルと組み合わせることにより、複数の機能を独立で駆動できる非接触型ＩＣカードを提供できる。すなわち、図２１に示すように、カード上にＩＣ１（３０）、従来型のアンテナコイル３１、ＩＣ２（３２）、本発明のアンテナコイル２３を搭載し、３０と３１，３２と２３を接続する。従来型のアンテナすなわち基板平面と平行な方向に形成されたコイルは、基板平面と直交する方向の磁界により電磁誘導されるが、基板平面と同じ方向の磁界には反応しない。一方、本発明のアンテナコイルは基板平面と同じ方向の磁界にしか反応しない。したがって、非接触型で、二つの機能を独立で駆動させることができる高性能なＩＣカードを提供できる。
また、基板に垂直な面内に回路面（単位巻線）を有する上記の多層コイルからなるアンテナコイル２３と、基板と平行な面内に回路面を有する平面コイルからなる従来型のアンテナコイル３１とを同じ基板上に形成し、それらに多層コイルからの出力と平面コイルからの出力を適宜合成する出力合成手段３３を組合わせることにより、基板内に形成される小型な偏波ダイバーシティの性能を有するアンテナを構成することができる。出力合成手段３３は、公知の、最大比合成受信法、選択合成受信法、等利得合成受信法などによって、出力を合成したり、切り換えたりする。このアンテナによって、電波の偏波面の変動によるアンテナ出力の変動を低減させることができる。
なお本発明の多層コイルは、図２２に示すように同一平面にコイルを複数有する回路を多層化した構造とすることもできる。更に、図２３に示すように、各回路面の中心部を貫通する位置に磁性体を主成分とした棒状の芯構造４を持たせることにより、より一層強力なインダクタンスが得られる多層コイルとなる。また、複数あるコイルの全て又は一部のコイル中心部に芯構造４を持たせることもできる。更に各回路面の中心部に加え複数あるコイルの全て又は一部のコイル中心部に芯構造４を持たせ、更に強力なインダクタンスが得られる多層コイルとすることもできる。
以上に説明した本発明の多層コイルは、従来のものに比べて自由にコイルの巻き数を設定でき、強力なインダクタンスを有する。
また、コイル途中で電力を引き出すことができ小型化も達成できるため、設計の自由度が飛躍的に向上する。
一方、微細導線パターンを有し、小型であることに加え、一括で多数製造することにより安価に製造することが可能である。すなわち、本発明のコイルは、一般のプリント基板製造プロセスが適用できるため、エナメル線に比べて圧倒的に微細な導線を作成できる。また、一括で多数のコイルを作成できるため、安価であるばかりでなく、本質的にばらつきが生じないので、被駆動部に従来組み込まれてきた、性能のばらつきを吸収する装置も不要となる。
このコイルは、例えば非接触型ＩＣカード、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）・モジュール、ＲＦタグなどのアンテナコイルとして好適に使用できるだけでなく、モーター用コイルとして優れている。更に、従来型のコイルと組み合わせることにより、非接触型で、二つの機能を独立で駆動させることができる高性能なＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、請求の範囲第１項及び第１２項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図２は、請求の範囲第２項及び第１３項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図３は、請求の範囲第３項及び第１６項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図４は、請求の範囲第４項及び第１６項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図５は、図１の多層コイルの製造初期の基板斜視図である。
図６は、図１の多層コイルの製造中間期の基板斜視図である。
図７は、図２の多層コイル製造初期の基板斜視図である。
図８Ａ及びＢは、図２の多層コイルのビルドアップ法による製造説明断面図である。
図９は、多層コイルの一括積層法による製造説明断面図である。
図１０は、絶縁層作成説明断面図である。
図１１Ａ、Ｂ及びＣは、ビア形成説明断面図である。
図１２Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、回路形成のためのビアの導電化説明断面図である。
図１３Ａ、Ｂ及びＣは、バンプによる接続説明断面図である。
図１４は、回路外層部分の製造初期断面図である。
図１５は、回路外層部分の断面図である。
図１６は、プレス加工前の断面図である。
図１７は、磁性体芯構造を持つ多層コイルの製造初期基板の斜視図である。
図１８は、多層コイルをモーター用に２個配置した場合の平面図である。
図１９は、多層コイルをモーター用に３個配置した場合の平面図である。
図２０は、多層コイルの電源部配線例を示す斜視図である。
図２１は、請求の範囲第８項の非接触型ＩＣカードの一例を示す平面図である。
図２２は、請求の範囲第４項及び第１６項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図２３は、請求の範囲第５項の多層コイルの一例を示す斜視概念図である。
図２４は、請求の範囲第１８項のアンテナの一例を示す斜視概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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