JPH10290544A - 厚膜プリントコイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ用の厚膜プリントコイルにおいて、表裏
のコイルパターンを接続する導体部を小径化するととも
に機械的強度を大きくする。 【解決手段】絶縁基板１の両面に銅箔２を接着した積層
板を使用する。必要個所に貫通穴３を形成し、内壁に予
めメッキ層４を形成しておく。エッチングにより基板の
表裏にコイル導体パターンを形成し、この導体パターン
の断面積を広げるために電解メッキを行う。このメッキ
により、コイル導体パターン６は厚み方向に大きく電解
メッキ層７が形成され、貫通穴３の内部には電解メッキ
層が充填されて貫通導体部８が形成される。内部まで導
体で充填された貫通導体部８は機械的強度が高く、導体
断面積が大きいため、電流容量の大きいものを得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、小型モータ用コ
イルなどに使用されるプリント配線板技術を利用した厚
膜プリントコイルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ駆動系を有する電子機器において
も小型・軽量化や薄型化に対する要求がますます増大し
ており、それにともなってモータ自体の小型、高性能化
が重要な課題となっている。モータの小型、高性能化に
は、占積率の高いコイルをいかに実現してゆくかが必要
不可欠な条件となっている。従来より広範に使用されて
いる小型モータ用コイルは、エナメル線を渦巻き状に巻
線処理した巻線タイプのコイルであるが、巻線の外形寸
法精度にバラツキがあり、銅線の断面形状が円形である
ことから占積率が低く、コイル寸法を小さくする上で支
障となっていた。

【０００３】そこで、このような問題点を解決する手段
として、プリント配線板技術を利用したシート状のプリ
ントコイルが注目され、小型モータ用コイルとして広く
使用されるようになってきた。このプリントコイルは、
絶縁基板上に銅箔からなる渦巻き状をしたコイルパター
ンを平面的に形成したものであり、製造方法としてはサ
ブトラクティブ法（エッチング法）が用いられる。サブ
トラクティブ法は、絶縁基板の表裏両面に比較的厚い銅
箔を接着した基板を用い、コイルパターン部以外の銅箔
をエッチングによって除去することによりコイルパター
ンを形成したものであり、通常のプリント配線板と全く
同様の技術で製造することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、サブトラク
ティブ法特有の問題点として、レジストの側面からパタ
ーン内にエッチングが侵行するサイドエッチング現象が
ある。このサイドエッチングのため、サブトラクティブ
法で製造したコイルは導体パターン幅が細くなって導体
間隔が広がり、占積率が低下するという欠点があった。
そこで、本出願人は、上記エッチング処理によって絶縁
基板上に形成された導体上に電解メッキによる導体層を
形成することにより、導体の断面積を増大させることを
可能にした配線基板の製造方法（特公平７−１９９５０
号）を提案し、これにより占積率の高い厚膜プリントコ
イルが得られるようになった。しかし、より高い占積率
を得るには、基板の表裏を接続する導通部をより小さく
してパターン面積を広げ、巻線数を増大することが必要
である。

【０００５】しかしながら、モータ用の厚膜プリントコ
イルでは、一般のプリント配線板と異なり、ロータマグ
ネットから磁力による反作用を受け、さらに、比較的大
きな電流や磁気損などによって導通部が発熱するため絶
縁基板と導体との膨張係数の違いにより応力が発生す
る。したがって、基板の表裏を接続する導通部を小径に
した場合、前記導通部が欠損しやすく信頼性に欠けると
いう問題点があった。

【０００６】この発明は、上述したような欠点を解決
し、基板の表裏を接続する導通部を小さくしても十分な
機械的強度を有し、信頼性の高い厚膜プリントコイルお
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、絶縁基板の表裏両面にコイル導体パターンを形成
するとともに、前記絶縁基板を貫通し内部が充填された
貫通導体部により前記表裏のコイル導体パターンを接続
したことを特徴とする。

【０００８】この出願の請求項２の発明は、前記貫通導
体部を直径０．５ｍｍ以下の略円筒形に形成し、前記コ
イル導体パターンのコイル導体厚みを略５０〜３００μ
ｍ、コイル導体幅を略５０〜３００μｍとしたことを特
徴とする。

【０００９】この出願の請求項３の発明は、絶縁基板の
表裏両面に基礎となるコイル導体パターンを形成すると
ともに、該表裏両面のコイル導体パターン上に開口する
貫通穴を形成し、該貫通穴が充填されるまで、該貫通穴
および前記コイル導体パターン上にメッキを施すことに
より、前記コイル導体パターンの導体断面積を大きくす
るとともに前記貫通穴内に表裏のコイル導体パターンを
接続する貫通導体部を形成することを特徴とする。

【００１０】この出願の請求項４の発明は、前記絶縁基
板上に形成された導体層を、コイル導体パターン断面の
中腹部から上部が十分に削られるようオーバーエッチン
グすることにより、前記基礎となるコイル導体パターン
を形成することを特徴とする。

【００１１】この出願の請求項５の発明は、前記貫通穴
を直径０．５ｍｍ以下に形成し、前記メッキを、コイル
導体厚みが略５０〜３００μｍ、コイル導体幅が略５０
〜３００μｍになるまで行うことを特徴とする。

【００１２】この発明をプリントモータ用のコイルとし
て用いた場合、電流や磁気損などによる発熱で貫通導体
部およびその周辺の絶縁基板が伸縮し、絶縁基板との膨
張係数の違いにより、加熱時は導体に引っ張りの応力が
作用し、冷却時は導体に圧縮の応力が作用する。したが
って、図４に示すように中央に空洞を有する従来のスル
ーホール１７の場合、応力がコーナ部１７ａに集中し、
熱サイクル疲労によりコーナ部１７ａが欠損して断線し
やすくなる。これに対して本願発明では、図３に示すよ
うに貫通導体部８が内部まで導体で充填されているた
め、上記応力は上面および下面の全体に分散されて特定
個所へ集中しなくなり、熱サイクル疲労による断線を著
しく軽減することができる。また、貫通導体部を導体で
充填したことにより、抵抗値が低くでき、かつ貫通導体
部を０．５ｍｍ以下に小さくできるので巻線を増やすこ
とが可能となり占積率を上げる効果もある。

【００１３】上記厚膜プリントコイルを製造する場合に
おいて、基礎となるコイル導体パターンを形成し、この
コイル導体パターンの導体断面積をメッキによって広げ
る。このメッキ工程で同時に表裏を接続する貫通穴にメ
ッキ層を充填する。これにより、１工程で導体断面積の
拡大と貫通導体部の形成を同時に行うことができる。こ
の場合において、コイル導体パターンの導体ピッチに合
わせてコイル導体厚みが略５０〜３００μｍ、コイル導
体幅が略５０〜３００μｍになるまでメッキ工程を行う
が、上述したように貫通穴が０．５ｍｍ以下であればこ
のメッキ工程で内部にメッキ層を充填し、貫通導体部を
形成することができる。

【００１４】また、請求項４の発明では、前記基礎とな
るコイル導体パターンをオーバーエッチングによって断
面の中腹部から上部を十分に削って形成し、このうえに
メッキ層を形成する。このような中腹部から上部を十分
に削って形成された導体パターンにメッキをほどこした
場合、幅方向よりも厚み方向にメッキがよく乗り、長時
間メッキをしてもコイルパターンが短絡することがなく
占積率の高いコイルパターンを形成することができ、且
つ、確実に貫通穴にメッキ層を充填することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１はこの発明に係る厚膜プリン
トコイル製造の手順を示す図である。図２はこの発明に
係る厚膜プリントコイルの渦巻き状コイルパターンの例
を示す図である。

【００１６】図１において、厚膜プリントコイル用の基
板として、絶縁層の厚みが６０μｍのガラス布基材エポ
キシ樹脂製の絶縁基板１の表面および裏面に、厚みが３
５μｍの銅箔２を接着した両面銅張り積層板を使用す
る。そして、表裏のコイルパターンを接続する個所にド
リルで直径０．１５ｍｍの貫通穴３を開ける（同図
（Ａ）。なお、従来のスルーホール（内壁に導体金属層
が形成された中空の穴）は、一般的に直径０．５ｍｍ〜
１ｍｍであるため、貫通穴３はこれに比べて十分に小径
である。

【００１７】なお、絶縁基板としては、ポリイミド樹脂
をベースにしたフィルム状絶縁基板などを使用すること
も可能である。また、穴明けにはレーザなどを使用する
ことも可能であり、ポリイミド樹脂をベースにしたフィ
ルム状絶縁基板を使用した場合には、貫通穴のパターン
を両面に焼き付けて現像後エッチングし、銅をレジスト
としてポリイミドをエッチングすることにより穴をあけ
ることも可能である。次に、前記貫通穴３の内壁部およ
び基板の表裏全体に無電解メッキを行ったのち電解メッ
キを行い、厚みが２０μｍの電解メッキ層４を形成する
（同図（Ｂ））。

【００１８】前記電解メッキ層４の上にエッチングレジ
ストとして、感光性レジスト５を２０μｍ厚で塗布す
る。感光性レジスト５としては、耐酸インク，感光性電
着塗料，液状フォトレジストのような有機レジストのほ
か、金，すず，鉛などのメタルレジストなどを使用する
ことが可能である。レジスト５の塗布ののち露光および
現像を行い、導体ピッチ１５０μｍ，導体幅７５μｍ，
導体間隔７５μｍの図２に示す渦巻き状コイルのレジス
トパターンを作成する（同図（Ｃ））。

【００１９】上記レジストパターンを形成した基板を塩
化第２銅エッチング液に浸してエッチングを行う。この
エッチング工程は、適正時間よりも長く、同図（Ｄ）に
示すように、導体パターンの断面の幅が、トップで３０
μｍ，ボトムで６０μｍになるまで、いわゆるオーバー
エッチングとなるまで行う。この断面形状で電解メッキ
を行うことにより、幅方向よりも厚み方向に乗りのよい
メッキを行うことができる。この技術については、本出
願人の発明である特公平７−１９９５０号公報に詳細に
記載されている。このエッチングののち感光性レジスト
５を剥離する。なお、エッチング液にはアルカリエッチ
ング液，塩化第２鉄エッチング液を使用することも可能
である。

【００２０】そして、このコイル導体パターン６が形成
された基板を硫酸銅メッキ液に浸し、前記コイル導体パ
ターン６を電極としてメッキを行う。このメッキによ
り、コイル導体パターン６の厚み方向には最大７５μｍ
の電解メッキ層７が形成され、コイル導体の厚みが１３
０μｍ，コイル導体幅が１３０μｍ，コイル導体間隔が
２０μｍのコイル導体パターンを形成することができ
る。また、前記貫通穴３は、上述したように従来のスル
ーホール用の穴に比べて小径の直径０．１５ｍｍ（１５
０μｍ）のものであるため、この電解メッキ工程で内部
が電解メッキ層によって充填され、貫通導体部８が形成
される（同図（Ｅ））。電解メッキには、ピロリン酸銅
メッキ，シアン化銅メッキ，ホウフッ化銅メッキなどを
使用することも可能である。そしてその後、このコイル
導体パターン上にカバーレジスト９を塗布する（同図
（Ｆ））。

【００２１】ここで、前記貫通穴３には最初の電解メッ
キ工程（図１（Ｂ））で２０μｍの導体層が既に形成さ
れ、且つ、メッキ層が円筒形の穴の内部で中心に向けて
狭まりながら成長するため、０．３ｍｍ程度以下の直径
であれば、上記メッキ工程で貫通導体部を形成すること
ができる。なお、コイル導体の断面を拡大する工程と並
行して貫通導体部を形成する本実施形態の工程であって
も、コイルピッチを広げ電解メッキ工程の時間を長くす
ることによって貫通導体部の径を大きくすることは可能
であるが、０．５ｍｍ程度の貫通導体部を形成すれば小
型モータ用コイルとしての機械的，電気的強度は十分で
ある。また、この実施例では６０μｍ厚の絶縁基板を用
いているが、数百μｍ程度以下の厚みであれば十分に内
部までメッキ液が流通し、確実な貫通導体部の形成が可
能である。また、コイルパターンや電解メッキ工程を種
々に設定することによって、種々のコイル導体厚み，種
々のコイル導体幅の厚膜プリントコイルを製作すること
ができるが、コイル導体厚みが略５０〜３００μｍ、コ
イル導体幅が略５０〜３００μｍの厚膜プリントコイル
において、前記貫通導体部が有効に機能する。

【００２２】以上の工程で製造される厚膜プリントコイ
ルは、表裏のコイルパターンを、内部まで導体（電解メ
ッキ層）で充填した貫通導体部８で接続するため、機械
的強度が高く、径を小さくしても導体断面積が大きく電
流容量の大きいものを得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、表裏の
導体コイルパターンを、従来のスルーホールのように大
径で内壁に導体層が形成されたものでなく、内部まで導
体で充填された貫通導体部で接続したことにより、この
コイルパターンをモータに用いた場合、ロータから受け
るトルクの反作用および発熱に対して強い強度を得るこ
とができ、信頼性の高い構造とすることが可能になる。
また、内部が充填されていることにより、電気抵抗を低
減化することができ、表裏を接続する部分の面積を小さ
くすることができるため、パターンを広くとって巻線数
を増大させることが可能となり、より占積率の高い厚膜
プリントコイルを得ることができる。

【００２４】また、この発明では、基礎となるコイル導
体パターン上にメッキ層を成長させる工程において、同
時に貫通導体部を形成することができるため、工程数を
少なくすることができ、製造コストを低く抑えることが
できる。

【００２５】具体的には、貫通穴を直径０．５ｍｍ以下
に形成し、前記メッキ工程を、コイル導体厚みが略５０
〜３００μｍ、コイル導体幅が略５０〜３００μｍにな
るまで行えば確実に貫通穴内に貫通導体部を形成するこ
とができる。

【００２６】また、基礎となるコイル導体パターンをオ
ーバーエッチングで導体断面の中腹から上部が十分に削
られた形状に形成したことにより、メッキ工程では厚み
方向によくメッキが乗り、コイルピッチを狭くしてもコ
イルが短絡することなく占積率の高いコイルを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である厚膜プリントコイル
の製造工程を説明する図

【図２】同厚膜プリントコイルのコイルパターンの例を
示す図

【図３】同厚膜プリントコイルの貫通導体部付近の断面
図

【図４】従来の回路基板に用いられるスルーホール付近
の断面図

【符号の説明】

１…絶縁基板、２…銅箔、３…貫通穴、４…電解メッキ
層、５…（耐エッチング性の）感光性レジスト、６…配
線パターン、７…電解メッキ層、８…貫通導体部、９…
カバーレジスト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板の表裏両面にコイル導体パター
   ンを形成するとともに、前記絶縁基板を貫通し内部が充
   填された貫通導体部により前記表裏のコイル導体パター
   ンを接続したことを特徴とする厚膜プリントコイル。
2. 【請求項２】 前記貫通導体部を直径０．５ｍｍ以下の
   略円筒形に形成し、 前記コイル導体パターンのコイル導体厚みを略５０〜３
   ００μｍ、コイル導体幅を略５０〜３００μｍとしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の厚膜プリントコイル。
3. 【請求項３】 絶縁基板の表裏両面に基礎となるコイル
   導体パターンを形成するとともに、該表裏両面のコイル
   導体パターン上に開口する貫通穴を形成し、 該貫通穴が充填されるまで、該貫通穴および前記コイル
   導体パターン上にメッキを施すことにより、前記コイル
   導体パターンの導体断面積を大きくするとともに前記貫
   通穴内に表裏のコイル導体パターンを接続する貫通導体
   部を形成することを特徴とする厚膜プリントコイルの製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記絶縁基板上に形成された導体層を、
   コイル導体パターン断面の中腹部から上部が十分に削ら
   れるようエッチングすることにより、前記基礎となるコ
   イル導体パターンを形成することを特徴とする請求項３
   に記載の厚膜プリントコイルの製造方法。
5. 【請求項５】 前記貫通穴を直径０．５ｍｍ以下に形成
   し、 前記メッキを、コイル導体厚みが略５０〜３００μｍ、
   コイル導体幅が略５０〜３００μｍになるまで行うこと
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の厚膜プリ
   ントコイルの製造方法。