特開 2022-33423 プリント配線板とモータ用コイル基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022033423

(43)【公開日】2022-03-02

(54)【発明の名称】プリント配線板とモータ用コイル基板

(51)【国際特許分類】

   H01F 5/00 20060101AFI20220222BHJP

   H05K 1/16 20060101ALI20220222BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20220222BHJP

   H01P 9/02 20060101ALI20220222BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20220222BHJP

【ＦＩ】

H01F5/00 M

H05K1/16 B

H05K3/46 N

H01F5/00 D

H01P9/02 B

H05K3/46 Q

H01F17/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020137298

(22)【出願日】2020-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095795

【弁理士】

【氏名又は名称】田下 明人

(72)【発明者】

【氏名】森田 治彦

(72)【発明者】

【氏名】三輪 等

(72)【発明者】

【氏名】加藤 忍

(72)【発明者】

【氏名】横幕 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】加藤 久始

(72)【発明者】

【氏名】平澤 貴久

(72)【発明者】

【氏名】村木 哲也

(72)【発明者】

【氏名】古野 貴之

【テーマコード（参考）】

4E351

5E070

5E316

【Ｆターム（参考）】

4E351AA04

4E351AA16

4E351BB13

4E351BB33

4E351CC06

4E351DD04

4E351GG20

5E070AA01

5E070AB01

5E070CB03

5E070CB06

5E070CB12

5E070CB17

5E316AA12

5E316AA32

5E316AA43

5E316BB01

5E316BB13

5E316CC10

5E316CC32

5E316DD32

5E316DD33

5E316FF45

5E316JJ14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高い接続信頼性を有するプリント配線板及びモータ用コイル基板を提供する。
【解決手段】プリント配線板２０１は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル材２２と、第１面Ｆ上に形成されている第１導体回路５１と、第２面Ｓ上に形成されている第２導体回路５２と、フレキシブル材２２を貫通し、第１導体回路５１と第２導体回路５２とを接続するビア導体ＶＡと、を有する。第１導体回路５１と第２導体回路５２とビア導体ＶＡは１ターンのコイルを形成し、第１面Ｆ上でのビア導体ＶＡの形状は５角形である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル材と、
前記第１面上に形成されている第１導体回路と、
前記第２面上に形成されている第２導体回路と、
前記フレキシブル材を貫通し、前記第１導体回路と前記第２導体回路とを接続するビア導体、とを有するプリント配線板であって、
前記第１導体回路と前記第２導体回路と前記ビア導体で１ターンのコイルが形成され、前記第１面上での前記ビア導体の形状は多角形である。

【請求項2】

請求項１のプリント配線板であって、前記多角形は５角形である。

【請求項3】

請求項１のプリント配線板であって、前記多角形は３角形である。

【請求項4】

請求項１のプリント配線板であって、前記第１導体回路は前記ビア導体を覆う第１ランドを有し、前記第２導体回路は前記ビア導体を覆う第２ランドを有し、前記第１面上での前記第１ランドの形状は多角形であって、前記第２面上での前記第２ランドの形状は多角形である。

【請求項5】

請求項４のプリント配線板であって、前記ビア導体の形状と前記第１ランドの形状と前記第２ランドの形状は同じである。

【請求項6】

請求項４のプリント配線板であって、前記第１ランドの形状と前記第２ランドの形状は同じである。

【請求項7】

請求項１のプリント配線板であって、前記コイルの数は３以上であって、前記コイルはほぼ一列に配置されていて、前記コイルを形成する前記第１導体回路と前記第２導体回路は中央スペースの周りに形成されていて、ｍ番目の前記コイルの前記中央スペース下に（ｍ－１）番目の前記コイルの前記第２導体回路が位置し、ｍ番目の前記コイルの前記中央スペース上に（ｍ＋１）番目の前記コイルの前記第１導体回路が位置する。
ｍは２以上の整数である。

【請求項8】

請求項７のプリント配線板であって、前記コイルはＵ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルを含み、前記Ｕ相コイルと前記Ｖ相コイルと前記Ｗ相コイルは、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、前記Ｗ相コイルの順で並んでいる。

【請求項9】

請求項７のプリント配線板であって、前記フレキシブル材は、さらに、一端と前記一端と反対側の他端とを有し、前記コイルは前記一端と前記他端との間に配置されていて、１番目の前記コイルは前記一端に近い。

【請求項10】

請求項９のプリント配線板を巻くことで製造されるモータ用コイル基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント配線板とモータ用コイル基板に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、コイル部品を開示している。そのコイル部品は、第１面と第１面と対向する第２面とを有する素体と第１面上の第１導体パターンと第２面上の第２導体パターンと第１導体パターンと第２導体パターンとを接続する金属ピンで形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１７／１３４９９３号公報

【発明の概要】

【0004】

[特許文献の課題]
特許文献１は、第１導体パターンと第２導体パターンとを金属ピンで接続する。そのため、コイル部品の厚みを薄くすることが難しいと考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係るプリント配線板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル材と、前記第１面上に形成されている第１導体回路と、前記第２面上に形成されている第２導体回路と、前記フレキシブル材を貫通し、前記第１導体回路と前記第２導体回路とを接続するビア導体、とを有する。そして、前記第１導体回路と前記第２導体回路と前記ビア導体で１ターンのコイルが形成され、前記第１面上での前記ビア導体の形状は多角形である。

【0006】

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、フレキシブル材の第１面上の第１導体回路と第２面上の第２導体回路がフレキシブル材を貫通するビア導体で接続される。そのため、プリント配線板を薄くすることができる。ビア導体の平面形状は多角形である。例えば、第１面上でのビア導体の面積を大きくすることができる。ビア導体を覆う導体回路の形状に応じて、ビア導体の形状を多角形に形成することができる。ビア導体とビア導体を覆う導体回路間の接続信頼性が向上する。高い占積率と高い配線密度を有するコイルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（Ａ）は実施形態のモータの模式図であり、図１（Ｂ）は実施形態のモータ用コイル基板の模式図であり、図１（Ｃ）は配線の平面図である。

【図2】図２（Ａ）は実施形態のプリント配線板の第１面の平面図であり、図２（Ｂ）はプリント配線板の第２面の平面図であり、図２（Ｃ）はコイルの重なりを示す模式図であり、図２（Ｄ）はビアランドの模式図であり、図２（Ｅ）は改変例に係るビアランドの模式図であり、図２（Ｆ）と図２（Ｇ）と図２（Ｈ）はビアランドの形状の別例を示す図である。

【図3】図３（Ａ）から図３（Ｅ）は実施形態のプリント配線板の製造工程図であり、図３（Ｆ）は開口の平面図であり、図３（Ｇ）は貫通孔の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるプリント配線板２０１が準備される。図２（Ａ）は実施形態のプリント配線板２０１の第１面Ｆの平面図であり、図２（Ｂ）はプリント配線板２０１の第２面Ｓの平面図である。プリント配線板２０１は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル材２２を含む。さらに、プリント配線板２０１はフレキシブル材２２の第１面Ｆと第２面Ｓ上にコイルＣ（Ｃ１～Ｃ６）を有する。プリント配線板２０１を巻くことで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０が得られる。例えば、プリント配線板２０１は筒状に巻かれる。モータ用コイル基板２０は空洞ＡＨの周りに巻かれる。例えば、モータ用コイル基板２０の形状は円筒である。巻く回数Ｎは、２以上、３以下である。図１（Ｂ）は模式図である。

【0009】

図１（Ａ）に示されるように、モータ用コイル基板２０内に磁石４８を配置することで、モータ１０が得られる。図１（Ａ）は模式図である。モータ用コイル基板２０は、空洞ＡＨを介し磁石４８の周りに配置されている。図１（Ｂ）中の矢印ＭＲはモータ１０の回転方向を示す。モータ１０の例は、ブラシレスモータである。実施形態では、磁石４８が回転するが、モータ用コイル基板２０が回転してもよい。

【0010】

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるように、フレキシブル材２２は、短辺２０Ｓと長辺２０Ｌとを有することが好ましい。フレキシブル材２２は、一端２２Ｌと一端２２Ｌと反対側の他端２２Ｒを有する。一端２２Ｌは短辺２０Ｓを兼ねる。長辺２０Ｌは上辺２０ＬＵと上辺２０ＬＵと反対側の下辺２０ＬＤを有する。コイルＣ（Ｃ１～Ｃ６）は、フレキシブル材２２の長辺２０Ｌに沿って並んでいる。フレキシブル材２２の一端２２Ｌから他端２２Ｒに向かって、コイルＣは一列に並んでいる。コイルＣの数はＭ（数Ｍ）である。一端２２Ｌに最も近いコイルは第１コイルＣ１である。他端２２Ｒに最も近いコイルは第ＭコイルＣＭである。第１コイルＣ１から第ＭコイルＣＭまでコイルＣは順に並んでいる。図２（Ａ）と図２（Ｂ）の例では、コイルの数は６である。

【0011】

コイルＣの数Ｍは以下の関係１を満足する。
関係１：Ｍ＝Ｎ×Ｌ
例えば、Ｌは３以上、１２以下である。Ｌは３の倍数である。

【0012】

フレキシブル材２２上に形成されている複数のコイルＣは同時に形成される。例えば、共通のアライメントマークを用いることで、複数のコイルＣはフレキシブル材２２上に形成される。そのため、各コイルＣの位置は関連している。

【0013】

図１（Ｃ）にコイルＣの例が示される。コイルＣは中央スペースＳＣと中央スペースＳＣを囲む配線ｗで形成される。そして、配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥを有する。配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている。コイルＣを形成する配線ｗは渦巻き状に形成されている。

【0014】

図１（Ｃ）に示されるように、配線ｗは、複数の第１導体回路５１と複数の第２導体回路５２と複数のビア導体ＶＡを含む。第１導体回路５１は第１面Ｆ上に形成されている。第２導体回路５２は第２面Ｓ上に形成されている。ビア導体ＶＡはフレキシブル材２２を貫通している。第１導体回路５１と第２導体回路５２はビア導体ＶＡを介して接続されている。１つの第１導体回路５１と１つの第２導体回路５２と１つのビア導体ＶＡは、ほぼ１ターンのコイルを形成する。１ターンを形成する配線ｗの内、第１導体回路５１は一端２２Ｌに近く、第２導体回路５２は他端２２Ｒに近い。複数のビア導体ＶＡは第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２に分けられる。第１ビア導体ＶＡ１は上辺２０ＬＵに近く、第２ビア導体ＶＡ２は下辺２０ＬＤに近い。第１導体回路５１と第２導体回路５２とビア導体ＶＡは、第１導体回路５１、第２ビア導体ＶＡ２、第２導体回路５２、第１ビア導体ＶＡ１の順で繋がっている。第１ビア導体ＶＡ１を介し隣接するターンを形成する配線ｗが接続される。

【0015】

図２（Ｄ）に示されるように、第１導体回路５１は第１側壁Ｘ１と第１側壁Ｘ１と反対側の第２側壁Ｘ２を有する。一つの第１導体回路５１の側壁（第１側壁Ｘ１と第２側壁Ｘ２）の内、第１側壁Ｘ１は中央スペースＳＣに近い。
第２導体回路５２は第３側壁Ｘ３と第３側壁Ｘ３と反対側の第４側壁Ｘ４を有する。一つの第２導体回路５２の側壁（第３側壁Ｘ３と第４側壁Ｘ４）の内、第３側壁Ｘ３は中央スペースＳＣに近い。

【0016】

図２（Ａ）と図２（Ｂ）では、配線ｗが纏められている。第１導体回路５１を纏めることで、第１導体回路群５１ｇが形成される。第２導体回路５２を纏めることで、第２導体回路群５２ｇが形成される。

【0017】

実施形態のコイルＣはプリント配線板の技術で形成されている。コイルＣを形成する配線ｗはめっきにより形成されている。あるいは、コイルＣを形成する配線ｗは銅箔をエッチングすることで形成される。コイルＣを形成する配線ｗは、セミアディティブ法やＭ－Ｓａｐ法やサブトラクティブ法で形成される。

【0018】

コイルＣを形成する配線ｗはプリント配線板の技術で形成されている。そのため、配線ｗの断面形状は略矩形である。実施形態によれば、コイルの占積率を高くすることができる。

【0019】

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるプリント配線板２０１は６のコイルＣを有する。その６のコイルは、一端２２Ｌから他端２２Ｒに向かって並べられている。コイルＣはＵ相コイルＣＵとＶ相コイルＣＶとＷ相コイルＣＷを含む。Ｕ相コイルＣＵとＶ相コイルＣＶとＷ相コイルＣＷは、Ｕ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶ、Ｗ相コイルＣＷの順で並んでいる。一端２２Ｌに最も近いコイルＣはＵ相コイルＣＵである。

【0020】

図２（Ｃ）は、ｍ番目のコイルと（ｍ＋１）番目のコイルＣｍ＋１の重なりを示す。ｍは１以上の整数である。ｍが１の時、ｍ番目のコイルＣｍは第１コイルＣ１であり、（ｍ＋１）番目のコイルＣｍ＋１は第２コイルＣ２である。図３（Ａ）の例では、ｍは１である。ｍ番目のコイルの中央スペースＳＣ上に（ｍ＋１）番目のコイルの第１導体回路群５１ｇが位置する。
３つのコイルＣが重なる時、ｍ番目のコイルの中央スペースＳＣ下に（ｍ－１）番目のコイルの第２導体回路５２が位置する。さらに、ｍ番目のコイルの中央スペース上に（ｍ＋１）番目のコイルの第１導体回路５１が位置する。コイルＣを形成する配線ｗの密度を高くすることができる。コイルＣの占積率を高くすることができる。モータのトルクを大きくすることができる。

【0021】

図２（Ｄ）はビア導体ＶＡを覆う導体回路（ビアランド）ＶＲの模式図である。
ビアランドＶＲは第１面Ｆ上のビアランド（第１ランド）ＶＲＦと第２面Ｓ上のビアランド（第２ランド）ＶＲＳを有する。第１導体回路５１と第２導体回路５２は、第１ランドＶＲＦとビア導体ＶＡ（ＶＡ１）と第２ランドＶＲＳを介して接続される。第１導体回路５１は第１ランドＶＲＦを含む。第２導体回路５２は第２ランドＶＲＳを含む。
第１ランドＶＲＦの平面形状の例は、５角形である。平面形状が５角形の場合、２つの頂点（第１頂点Ａ１、第２頂点Ａ２）の内角（第１内角、第２内角）は略９０度である。第１頂点Ａ１と第２頂点Ａ２以外の頂点（第３頂点Ａ３、第４頂点Ａ４、第５頂点Ａ５）の内角は９０度ではない。５つの頂点は、第１頂点Ａ１、第２頂点Ａ２、第３頂点Ａ３、第４頂点Ａ４、第５頂点Ａ５の順で並んでいる。第１頂点Ａ１と第２頂点Ａ２との間の辺は第１辺Ｌ１である。第２頂点Ａ２と第３頂点Ａ３との間の辺は第２辺Ｌ２である。第３頂点Ａ３と第４頂点Ａ４との間の辺は第３辺Ｌ３である。第４頂点Ａ４と第５頂点Ａ５との間の辺は第４辺Ｌ４である。第５頂点Ａ５と第１頂点Ａ１との間の辺は第５辺Ｌ５である。第１辺Ｌ１と長辺２０Ｌは略平行である。第１辺Ｌ１の長さは、第２辺Ｌ２の長さと第５辺Ｌ５の長さより長い。第２辺Ｌ２の長さと第５辺Ｌ５の長さは略等しい。第１導体回路５１と第１ランドＶＲＦ間の接続信頼性が向上する。第２導体回路５２と第２ランドＶＲＳ間の接続信頼性が向上する。第１ランドＶＲＦの平面形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は同様である。第３辺Ｌ３は、第１導体回路５１の第１側壁Ｘ１の延長線上にある。第３辺Ｌ３は、第１側壁Ｘ１を含む面に含まれる。このため、第１導体回路５１とビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。第１導体回路５１と第１ランドＶＲＦ間の接続信頼性が向上する。第４辺Ｌ４は、第２導体回路５２の第３側壁Ｘ３の延長線上にある。第４辺Ｌ４は、第３側壁Ｘ３を含む面に含まれる。このため、第２導体回路５２とビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。第２導体回路５２と第２ランドＶＲＳ間の接続信頼性が向上する。

【0022】

第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形状と第１ランドＶＲＦの平面形状は相似である。第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形と第１面Ｆ上の第１ランドＶＲＦの形は同じである。第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形が拡大されると、第１面Ｆ上の第１ランドＶＲＦの形が得られる。第２面Ｆ上のビア導体ＶＡの形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は相似である。第２面Ｆ上のビア導体ＶＡの形と第２面Ｆ上の第２ランドＶＲＳの形は同じである。第２面Ｆ上のビア導体ＶＡの形が拡大されると、第２面Ｆ上の第２ランドＶＲＳの形が得られる。このため、ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。ビアランドＶＲと第１導体回路５１と第２導体回路５２を高密度に配置することができる。
第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形状と第１ランドＶＲＦの平面形状は多角形である。第２面Ｓ上のビア導体ＶＡの形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は多角形である。ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。
ビアランドＶＲの平面形状は多角形である。形状の例は、図２（Ｆ）に示される三角形や図２（Ｇ）に示される四角形や図２（Ｈ）に示される六角形である。図２（Ｅ）に示される改変例では、ビアランドＶＲの平面形状は五角形で、ビア導体ＶＡの平面形状は三角形である。ビア導体ＶＡの平面形状は第１面上Ｆの形である。もしくは、ビア導体ＶＡの平面形状は第２面上Ｓの形である。

【0023】

[製造方法]
図３は実施形態のプリント配線板２０１の製造方法を示す。
第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル材２２と第１面Ｆ上に形成されている第１導体層３１と第２面Ｓ上に形成されている第２導体層３２とからなるフレキシブル基板２２ｚが準備される（図３（Ａ））。例えば、フレキシブル材２２はポリイミドで形成されている。

【0024】

第１導体層３１を貫通しフレキシブル材２２を露出する複数の開口３１ａが第１導体層３１に形成される（図３（Ｂ））。開口３１ａの形成方法の例はサブトラクティブ法である。図３（Ｆ）は開口３１ａの平面形状を示す。
開口３１ａの平面形状は、５角形である。開口３１ａによりフレキシブル材２２が露出される。それぞれの開口３１ａにより露出されるフレキシブル材２２を除去することで、第２導体層３２に至る貫通孔２２ａがフレキシブル材２２に形成される（図３（Ｃ））。例えば、開口３１ａにより露出されるフレキシブル材２２を溶解することで、貫通孔２２ａが形成される。貫通孔２２ａを形成するための溶液の例は、強いアルカリ性の溶液である。図３（Ｇ）は貫通孔２２ａの平面図である。図３（Ｇ）は第１面Ｆ上での貫通孔２２ａの形状を示している。貫通孔２２ａの形状は、５角形である。貫通孔２２ａにより第２導体層３２が露出される。

【0025】

第１導体層３１上に導体層３４を形成することで、第１導体層３１と導体層３４とからなる第３導体層３３が形成される。それぞれの貫通孔２２ａに第２導体層３２と第３導体層３３とを接続するビア導体ＶＡが形成される（図３（Ｄ））。第３導体層３３から第１面Ｆ上に複数の第１導体回路５１と第１ランドＶＲＦが形成される。第２導体層３２から第２面Ｓ上に複数の第２導体回路５２と第２ランドＶＲＳが形成される（図３（Ｅ））。第１導体回路５１と第２導体回路５２とビア導体ＶＡとビアランドＶＲでコイルＣが形成される。

【0026】

実施形態の製造方法によれば、第１導体層３１に多角形の開口３１ａが形成される。そして、第１導体層３１をマスクに用いることで、フレキシブル材２２に貫通孔２２ａが形成される。このため、任意な形状の貫通孔２２ａを形成することができる。任意な形状のビア導体ＶＡを形成することができる。実施形態のプリント配線板２０１の製造方法では、ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。第１導体回路５１とビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。第２導体回路５２とビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。

【符号の説明】

【0027】

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル材
４８ 磁石
５１ 第１導体回路
５２ 第２導体回路
２０１ プリント配線板
Ｃ コイル
ＳＣ 中央スペース
ＶＡ ビア導体

【図1】

【図2】

【図3】