WO2024248010A1 - Coil substrate, coil substrate for motor, and motor - Google Patents
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- H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
Definitions
- the technology disclosed in this specification relates to a coil substrate, a coil substrate for a motor, and a motor.
- Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a coil substrate.
- copper foil is provided on a flexible substrate
- an electrolytic plating film is formed on a seed layer exposed from a plating resist pattern provided on the surface of the copper foil, the plating resist pattern is peeled off, and the seed layer and copper foil exposed from the electrolytic plating film are peeled off to form wiring.
- Patent Document 1 ⁇ Problems with Patent Document 1>
- the seed layer and copper foil exposed from the electrolytic plating film are peeled off by etching. Therefore, it is difficult to control the width and thickness of the wiring during pattern formation within a predetermined range, and if the width and thickness of the wiring are smaller than the predetermined range, the wiring resistance may increase, and conversely, if the width and thickness of the wiring are larger than the predetermined range, the influence of eddy currents is considered to be large. It is considered difficult to stably reduce the influence of wiring resistance and eddy currents in the coil substrate formed by the technology of Patent Document 1.
- the coil board of the present invention includes a resin substrate having a first surface and a second surface, and coil wiring formed on the first surface and the second surface of the resin substrate.
- the coil wiring is composed of a first conductor layer and an additional plating layer, the additional plating layer covers the upper surface and side surfaces of the first conductor layer, and the cross-sectional shape of the side surface portion of the additional plating layer that covers the side surface of the first conductor layer does not follow the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
- the coil board of the present invention includes a resin substrate having a first surface and a second surface, and coil wiring formed on the first surface and the second surface of the resin substrate.
- the coil wiring is made of a first conductor layer and an additional plating layer
- the first conductor layer is made of a metal foil layer, a chemical plating layer formed on the metal foil layer, and an electrolytic plating layer formed on the chemical plating layer
- the additional plating layer covers the top surface and side surfaces of the first conductor layer, and the cross-sectional shape of the side surface portion of the additional plating layer that covers the side surface of the first conductor layer does not follow the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
- the distance between the cross-sectional shape of the side portion of the additional plating layer and the cross-sectional shape of the side portion of the first conductor layer is not constant in the height direction.
- the cross-sectional shape of the side surface of the additional plating layer does not have any portion parallel to the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
- the coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 60 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less, and a thickness of 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and a thickness of 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 60 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less, and a thickness of 40 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and a thickness of 40 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the thickness M2 of the portion of the additional plating layer that covers the upper surface of the first conductor layer and the thickness M1 of the first conductor layer have a relationship of 1.4M1 ⁇ M2 > 1.0M1.
- the cross-sectional shape of the first conductor layer is substantially trapezoidal, having a lower base facing the resin substrate and an upper base opposite the lower base.
- the side surfaces of the first conductor layer have different inclination angles.
- the sidewall of the additional plating layer includes an inverted tapered portion in which the thickness decreases toward the resin substrate side.
- the coil substrate of the present invention is a coil substrate for a motor that is formed by winding a coil substrate into a substantially cylindrical shape.
- the coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less.
- the coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less.
- the coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less.
- the motor coil substrate of the present invention has a cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate that is greater than 0.0 mm and less than or equal to 0.3 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate that is greater than 0.0 mm and less than or equal to 0.2 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
- the motor coil substrate of the present invention has an outer diameter of 50 mm or less.
- the motor of the present invention is a motor formed by mounting one of the motor coil substrate and the magnet on the rotor and the other on the stator.
- an additional plating layer is formed on the first conductor layer, which is made of a metal foil layer, a chemical plating layer, and an electrolytic plating layer, to cover the top and side surfaces of the first conductor layer. Therefore, the width and thickness of the coil wiring formed primarily by the first conductor layer can be complemented by the subsequent additional plating layer and adjusted to within a predetermined range. In particular, by ensuring that the shape of the side portion of the additional plating layer does not follow the shape of the side surface of the first conductor layer, it is possible to prevent the overall width of the coil wiring from becoming excessively larger than predetermined.
- the coil substrate of the embodiment can reduce the effects of wiring resistance and eddy currents. It also has the effect of improving the space factor of the coil.
- FIG. 2 is a plan view showing a coil substrate according to the embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
- FIG. 1 is a perspective view illustrating a coil substrate for a motor using the coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 4 is a cross-sectional view showing a schematic view of the positions of each terminal when the motor coil substrate is viewed in the axial direction.
- FIG. 5 is an enlarged view of a portion VIII in FIG. 4 .
- 3 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a conductor layer that becomes a coil wiring provided on the coil substrate of the embodiment.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5C are cross-sectional views each showing a schematic diagram of a method for manufacturing a coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- 1 is a cross-sectional view that illustrates a motor using a motor coil substrate according to an embodiment of the present invention.
- Fig. 1 is a plan view showing a coil substrate 2 according to an embodiment of the present invention
- Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in Fig. 1.
- the coil substrate 2 has a flexible substrate 10, a U-phase coil 20U, a V-phase coil 20V, a W-phase coil 20W, a U-phase terminal 40U, a V-phase terminal 40V, a W-phase terminal 40W, a plurality of inter-coil connection wires 50U, 50V, 50W, a plurality of inter-phase connection wires 60U, 60V, and a return wire 70W.
- the flexible substrate 10 is a resin substrate having a first surface 10F and a second surface 10B opposite to the first surface 10F.
- the flexible substrate 10 is formed using an insulating resin such as polyimide or polyamide.
- the flexible substrate 10 is flexible.
- the flexible substrate 10 is formed in a rectangular shape having four sides, a first side E1 to a fourth side E4.
- the first side E1 is a short side at one end of the longitudinal direction (the direction of the arrow LD in FIG. 1) of the flexible substrate 10.
- the second side E2 is a short side at the other end of the longitudinal direction.
- the first side E1 and the second side E2 are both short sides extending along an orthogonal direction (the direction of the arrow OD in FIG. 1) perpendicular to the longitudinal direction.
- the third side E3 and the fourth side E4 are both long sides extending along the longitudinal direction.
- the first surface 10F is disposed on the inner circumference side
- the second surface 10B is disposed on the outer circumference side.
- the first surface 10F may be disposed on the outer circumference side
- the second surface 10B may be disposed on the inner circumference side.
- the U-phase terminal 40U, the V-phase terminal 40V, and the W-phase terminal 40W are all formed on the third side E3 of the flexible substrate 10.
- the U-phase terminal 40U is connected to the starting end 20US of the U-phase coil 20U.
- the U-phase terminal 40U is connected to the ending end 20WE of the W-phase coil 20W via the return line 70W.
- the V-phase terminal 40V is connected to the starting end 20VS of the V-phase coil 20V.
- the V-phase terminal 40V is connected to the ending end 20UE of the U-phase coil 20U via the interphase connection line 60U.
- the W-phase terminal 40W is connected to the starting end 20WS of the W-phase coil 20W.
- the W-phase terminal 40W is connected to the ending end 20VE of the V-phase coil 20V via the interphase connection line 60V.
- the U-phase coil 20U, V-phase coil 20V, and W-phase coil 20W respectively constitute the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase motor.
- U-phase coil 20U includes six coils 31U, 32U, 33U, 34U, 35U, and 36U.
- the six coils 31U to 36U are arranged in this order from a starting end 20US to a terminal end 20UE of U-phase coil 20U.
- All six coils 31U to 36U are formed by forming a first wiring that constitutes half of one turn on the first surface 10F side, and a second wiring that constitutes the remaining half turn on the second surface 10B side, with adjacent turns being arranged in a shifted manner.
- the first wiring and second wiring are electrically connected through via conductors that penetrate the flexible substrate 10.
- the coil wiring of the U layer is formed by these first wiring and second wiring.
- V-phase coil 20V includes six coils 31V, 32V, 33V, 34V, 35V, and 36V.
- the six coils 31V to 36V are arranged in this order from a starting end 20VS of V-phase coil 20V toward a terminal end 20VE.
- All six coils 31V to 36V are formed by forming a first wiring that constitutes half of one turn on the first surface 10F side, and a second wiring that constitutes the remaining half turn on the second surface 10B side, with adjacent turns being arranged with a shift.
- the first wiring and second wiring are electrically connected through via conductors that pass through the flexible substrate 10.
- the coil wiring of the V layer is formed by these first wiring and second wiring.
- W-phase coil 20W includes six coils 31W, 32W, 33W, 34W, 35W, and 36W.
- the six coils 31W to 36W are arranged in this order from a starting end 20WS of W-phase coil 20W toward a terminal end 20WE.
- All six coils 31W to 36W are formed by forming a first wiring that constitutes half of one turn on the first surface 10F side, and a second wiring that constitutes the remaining half turn on the second surface 10B side, with adjacent turns being arranged in a shifted manner.
- the first wiring and second wiring are electrically connected through via conductors that penetrate the flexible substrate 10.
- the coil wiring of the W layer is formed by these first wiring and second wiring.
- the wiring of each coil 20U, 20V, 20W is arranged in a hexagonal shape.
- the wiring of each coil 20U, 20V, 20W may be arranged in any shape, such as a circle (a perfect circle, an ellipse), a triangle, a quadrangle (a square, a rectangle, a diamond), a pentagon, a polygon with seven or more sides, etc.
- the wiring arrangement shape of all coils is not limited to be the same, and the wiring arrangement shape may be different between coils.
- the number of turns of one coil wiring is not particularly limited, but may be one or more turns, and is preferably three to seven turns.
- the coil wiring is formed by arranging a half turn on the first surface, arranging a half turn on the second surface, and connecting them by a through hole.
- a half turn may be arranged on the second surface, and a half turn may be arranged on the first surface.
- a half turn refers to half of the coil wiring.
- a quarter turn may be placed on the first surface and a quarter turn on the second surface, connected by a through hole, for a total of half a turn on the first or second surface.
- the coil wiring may be placed on the first or second surface. In this case, the coil wiring on the first surface and the coil wiring on the second surface may overlap, may overlap partially, or may not overlap at all.
- FIG. 3 is a perspective view showing a motor coil board 550 using the coil board 2 of the embodiment.
- the coil board 2 of the embodiment (FIGS. 1 and 2) is wound into a substantially cylindrical shape to form a motor coil board 550 for a motor.
- the coil board 2 is wound multiple times around an axis (an axis extending parallel to the first side E1) extending in an orthogonal direction, starting from the first side E1 (FIG. 1).
- the number of times the coil board is wound is not particularly limited.
- the first surface 10F of the flexible board 10 is disposed on the inner periphery side, and the second surface 10B is disposed on the outer periphery side.
- the first surface 10F of the flexible board 10 may be disposed on the outer periphery side, and the second surface 10B may be disposed on the inner periphery side.
- Figure 4 shows a schematic diagram of the position of each terminal when the motor coil substrate 550 is viewed along the axial direction.
- the U-phase terminal 40U, the V-phase terminal 40V, and the W-phase terminal 40W are arranged at intervals of approximately 120° in the circumferential direction.
- the U-phase terminal 40U and the W-phase terminal 40W are arranged on the inner circumferential surface.
- the V-phase terminal 40V is arranged on the outer circumferential surface. Note that the U-phase terminal 40U, the W-phase terminal 40W, and the V-phase terminal 40V may be arranged in any manner.
- the motor coil substrate 550 has an inner circumferential surface IC and an outer circumferential surface OC.
- the cylindricity of the outer circumferential surface OC is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm. If the cylindricity of the outer circumferential surface OC is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm, the motor coil substrate 550 will not roll evenly on a flat surface. By having the cylindricity of the outer circumferential surface OC greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm, the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed. A motor with stable performance can be obtained.
- the cylindricity of the outer circumferential surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, and the motor can be stabilized. Therefore, even when it is operated as a motor, the motor coil substrate 550 does not shift in position, and a motor with stable performance can be obtained.
- the cylindricity of the outer peripheral surface OC is measured using a V-block measurement method. That is, the motor coil substrate 550 is placed on a V-block, rotated once, and the difference in the direction perpendicular to the axis is measured at three different points, and the average value is calculated to measure the cylindricity of the outer peripheral surface OC.
- Figure 5 is an enlarged view of part VIII in Figure 4, showing an example of a terminal configuration.
- conductor layers 100F, 100B of coils 20U, 20V, 20W are formed on first surface 10F and first surface 10F
- insulating layers 102F, 102B are formed on conductor layers 100F, 100B of coils 20U, 20V, 20W.
- inter-coil connection lines 50U, 50V, 50W, inter-phase connection lines 60U, 60V, and return line 70W are covered with insulating layers 102F, 102B.
- the insulating layers may be formed following the wiring, or may cover the circuit and fill the spaces between adjacent wiring with insulating layers.
- the conductor layers 100F, 100B are not exposed, and there is no contact between the conductor layers 100F, 100B adjacent in the longitudinal direction of the flexible substrate 10, or between the conductor layers 100F, 100B adjacent in the radial direction in the cross section when the coil substrate 2 is wound, so insulation is maintained.
- the method of forming the insulating layers 102F, 102B is not particularly limited, but they can be formed by printing a liquid resin, electrolytic deposition of a resin, or pasting a coverlay. Examples of resins include insulating resins such as polyimide and epoxy resin. In FIG.
- the insulating layers 102F, 102B are formed to follow the conductor layers 100F, 100B, but they may also be in a form in which they cover the upper surfaces of the conductor layers 100F, 100B and fill the gap between the conductor layers 100F, 100B.
- the thickness of the insulating layers 102F and 102B is not particularly limited, but it is preferable to form them to be about 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- the conductor layers 100F and 100B are formed symmetrically with the flexible substrate 10 in between, but the conductor layers 100F and 100B may be partially overlapped with the flexible substrate 10 in between, or the conductor layers 100F and 100B may not overlap with the flexible substrate 10 in between.
- the cross section of the motor coil substrate 550 is composed of the flexible substrate 10, the conductor layers which are the wiring of each phase, and the insulating layers which cover the conductor layers.
- the result of calculating the cross-sectional area of all the conductor layers in the cross-sectional area of the motor coil substrate 550 is the coil space factor.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 50% or more and 99% or less. A high space factor of the coil conductor is ensured. Therefore, when a motor is formed using the motor coil substrate 550 of the embodiment, high torque is obtained. A motor with high performance is obtained.
- the space factor of the coils 20U, 20V, and 20W combined in the cross section of the motor coil substrate 550 is 50% or more and 99% or less.
- a high-torque motor can be obtained.
- the torque can be improved and problems due to eddy currents and electrical resistance are also suppressed.
- a high-performance motor can be obtained.
- a small motor in this specification is a motor with an outer diameter of 50 mm or less.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 55% or more and 90% or less.
- a motor coil substrate 550 with a coil space factor of 55% or more and 90% or less a high-torque motor can be obtained.
- the torque can be improved and problems due to eddy currents and electrical resistance are also suppressed. As a result, a high-performance motor can be obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 60% or more and 80% or less.
- a high space factor of the coil conductor is ensured, and when wound cylindrically, it forms a specified cylindrical shape.
- the torque can be improved, and problems with eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the number of turns of the coil substrate 2 is arbitrary.
- the number of turns of the coil substrate 2 is preferably 2 to 10 turns.
- the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the formed motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm, as described above. As a result, the deterioration of motor performance can be suppressed.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and 0.3 mm or less.
- the motor coil substrate 550 of the embodiment of the present invention when a motor is formed using the motor coil substrate 550 having a coil space factor of 50% or more and 99% or less, and a cylindricity of the outer peripheral surface OC of greater than 0.0 mm and 0.3 mm or less, the adhesive strength with the yoke is increased during motor formation, and high torque is obtained. A high-performance motor is obtained. Furthermore, when the motor coil substrate 550 of the embodiment is applied to a small motor, the torque can be improved and defects due to eddy currents and electrical resistance are also suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and 0.3 mm or less.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, high torque is obtained, and defects due to eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and 0.3 mm or less.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, high torque is obtained, and defects due to eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, high torque is obtained, and defects due to eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and 0.2 mm or less.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, high torque is obtained, and defects due to eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the coil space factor in the cross section of the motor coil substrate 550 is 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and 0.2 mm or less.
- the adhesive strength with the yoke is increased when the motor is formed, high torque is obtained, and defects due to eddy currents and electrical resistance are suppressed. As a result, a high-performance motor is obtained.
- the motor coil substrate 550 of the embodiment is used in a slotless motor.
- the motor coil substrate 550 may be used in a motor other than a slotless motor.
- the diameter of the outer peripheral surface OC (outer diameter of the cross section) of the motor coil substrate 550 is 50 mm or less.
- the diameter of the outer peripheral surface OC (outer diameter of the cross section) of the motor coil substrate 550 is preferably 30 mm or less.
- the diameter of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is measured with a vernier caliper. In the embodiment shown in FIG. 1, the coil occupancy rate in the cross-sectional area of the motor coil substrate 550 is 70%.
- the ratio of wiring to the total weight of the motor coil substrate 550 is 93%.
- the cylindricity of the outer peripheral surface OC is 0.1 mm.
- the diameter of the outer peripheral surface OC (outer diameter of the cross section) of the motor coil substrate 550 is 16 mm.
- Fig. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the conductor layer 100F or 100B (hereinafter, when there is no need to distinguish between them, they will simply be referred to as "conductor layer 100").
- the conductor layer 100 is composed of a first conductor layer 110 formed on the first surface 10F or the second surface 10B of the flexible substrate 10, and a second conductor layer 150 (additional plating layer).
- the first conductor layer 110 consists of a metal foil layer 120, a chemical plating layer 130 formed on the metal foil layer 120, and an electrolytic plating layer 140 formed on the chemical plating layer 130.
- the metal foil layer 120 contains Cu, Ni, Al, etc., and is formed by attaching it to the flexible substrate 10. It is preferable to use a metal foil layer 120 that is mainly composed of Cu, since it is easy to form wiring and has excellent electrical properties.
- a second boundary surface 125 is formed at the boundary between the metal foil layer 120 and the chemical plating layer 130. The second boundary surface 125 is located on the upper surface of the metal foil layer 120.
- a first boundary surface 115 which is the boundary between the metal foil layer 120 and the flexible substrate 10, is located on the lower surface of the metal foil layer 120. The first boundary surface 115 is the same as the first surface 10F or the second surface 10B. The first boundary surface 115 is the surface facing the flexible substrate 10.
- the cross-sectional shape of the metal foil layer 120 is approximately a trapezoid with the first boundary surface 115 as the lower base and the second boundary surface 125 as the upper base.
- the lower base of the metal foil layer 120 has a width W1.
- the sides 122, 122 of the metal foil layer 120 are inclined with respect to the illustrated up-down direction perpendicular to the first surface 10F or the second surface 10B of the flexible substrate 10.
- the chemical plating layer 130 is formed by chemical plating containing Cu, Ni, etc. It is preferable to use a chemical plating layer 130 mainly composed of Cu, since this makes it easier to form wiring.
- a third boundary surface 135 is formed at the boundary between the chemical plating layer 130 and the electrolytic plating layer 140. The third boundary surface 135 is located on the upper surface of the chemical plating layer 130.
- the second boundary surface 125 is located on the lower surface of the chemical plating layer 130.
- the chemical plating layer 130 has side surfaces 132, 132.
- the electrolytic plating layer 140 is formed by electrolytic plating containing Cu and Ni. It is preferable to use electrolytic plating containing Cu as the main component because it is easy to form wiring and has excellent electrical properties.
- the electrolytic plating layer 140 has an upper surface 145.
- the third boundary surface 135 is located on the lower surface of the electrolytic plating layer 140.
- the cross-sectional shape of the electrolytic plating layer 140 is approximately trapezoidal with the third boundary surface 135 as the lower base and the upper surface 145 as the upper base.
- the side surfaces 142, 142 of the electrolytic plating layer 140 are inclined with respect to the illustrated up-down direction perpendicular to the first surface 10F or the second surface 10B of the flexible substrate 10.
- the inclination of the side surface 142 of the electrolytic plating layer 140 is steeper than the inclination of the side surface 122 of the metal foil layer 120.
- the cross-sectional shape of the first conductor layer 110 is approximately a trapezoid having a lower base (first boundary surface 115) facing the flexible substrate 10 and an upper base (upper surface 145) opposite the lower base.
- the first conductor layer 110 has an overall thickness t1 + t2 + t3. t1 + t2 + t3 ⁇ 15 [ ⁇ m].
- the first conductor layer 110 has a width (width of the lower base of the metal foil layer 120) W1. W1 ⁇ 55 [ ⁇ m].
- the inclination of the side surface 122 of the metal foil layer 120 in the first conductor layer 110 is gentler than the inclination of the side surface 142 of the electrolytic plating layer 140.
- the inner angle of the side surface 122 of the metal foil layer 120 is smaller than the inner angle of the electrolytic plating layer 140. Since the side of the first conductor layer 110 has different inclination angles, when the coil substrate 2 is wound, contact between adjacent conductor layers 100 is suppressed, and the coil substrate 2 is easy to wind. As a result, a predetermined cylindrical shape is formed, and rewinding is suppressed. In other words, the cross-sectional shape of the first conductor layer 110 may have side surfaces with different inclinations.
- the side surfaces of the approximately trapezoid may have side surfaces with different inclinations. Since the cross-sectional shape of the first conductor layer 110 of the coil wiring is a trapezoidal shape having side surfaces with different inclination angles, even if additional plating is formed and the thickness direction is made thicker to increase the space factor of the coil, the coil wiring is suppressed from contacting adjacent wiring even in the motor coil substrate obtained by winding the coil substrate in an approximately cylindrical shape, and the cross-sectional shape of the motor coil substrate is also approximately circular. Note that the motor coil substrate obtained by winding the coil substrate in an approximately cylindrical shape (cylindrical shape) is synonymous with the motor coil substrate obtained by forming the coil substrate in an approximately cylindrical shape (cylindrical shape).
- the cross-sectional shapes of the metal foil layer 120 and the electrolytic plating layer 140 are not limited to trapezoidal, and may be other quadrangular shapes such as square or rectangle.
- the cross-sectional shapes of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer 140 may be the same (e.g., trapezoidal) or may be different from each other.
- the second conductor layer 150 is formed by electrolytic plating containing Cu and Ni. It is preferable to use a material containing Cu as the main component of the second conductor layer 150 because it is easy to form wiring and has excellent electrical properties.
- the second conductor layer 150 covers the upper surface and side surfaces of the first conductor layer 110.
- the upper surface of the first conductor layer 110 is the upper surface 145 of the electrolytic plating layer 140.
- the side surfaces of the first conductor layer 110 are the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the side surfaces 122, 132, and 142 of the electrolytic plating layer. It is also possible for there to be a recess in part of the side surface.
- the thickness of the second conductor layer 150 is 5 ⁇ m or more.
- the thickness tA of the portion of the second conductor layer 150 covering the upper surface of the first conductor layer 110 is greater than the thickness t1 + t2 + t3 of the first conductor layer 110.
- the thickness of the portion of the second conductor layer (additional plating layer) 150 that covers the upper surface of the first conductor layer 110 is greater than the thickness of the first conductor layer 110.
- the thickness tA is the distance from the upper surface 155 of the second conductor layer 150 to the upper surface 145 of the electrolytic plating layer 140.
- the cross-sectional shape of the side portion of the second conductor layer 150 that covers the side of the first conductor layer 110 does not follow the cross-sectional shape of the side of the first conductor layer 110.
- the cross-sectional shape of the side wall 152 of the second conductor layer 150 does not follow the cross-sectional shapes of the side surfaces 122, 132, and 142 of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer.
- the cross-sectional shape of the side wall 152 of the second conductor layer 150 does not have any part that is parallel to the cross-sectional shapes of the side surfaces 122, 132, and 142 of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer.
- the distance between the cross-sectional shape of the sidewall 152 of the second conductor layer 150 and the cross-sectional shapes of the side surfaces 122, 132, and 142 of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer is not constant in the height direction. That is, as shown in the enlarged view of FIG. 6, the distance tB from the first conductor layer 110 to the outer surface of the second conductor layer 150 is not constant from top to bottom as shown in the figure, such as tB1 ⁇ tB2 ⁇ tB3 ⁇ tB4.
- the sidewall 152 of the second conductor layer 150 includes an inverted taper portion 152A that becomes thinner as it approaches the flexible substrate 10. In the inverted taper portion 152A, the distance tB from the first conductor layer 110 to the outer surface of the second conductor layer 150 becomes smaller as it approaches the flexible substrate 10.
- the relationship between the thickness tA of the second conductor layer 150 and the distance tB to the outer surface of the second conductor layer 150 is 1.0 ⁇ tA/tB ⁇ 1.4.
- 1.0 ⁇ tA/tB ⁇ 1.4 increases the space factor of the coil, making it easier to wind the coil substrate 2 when it is wound.
- the cylindricity of the motor coil substrate 550 can be within a predetermined range while keeping the space factor of the coil at a predetermined ratio.
- the relationship between the thickness tA of the second conductor layer 150 and the distance tB to the outer surface of the second conductor layer 150 is preferably 1.0 ⁇ tA/tB ⁇ 1.2.
- 1.0 ⁇ tA/tB ⁇ 1.2 increases the space factor of the coil, making it easier to wind the coil substrate 2 when it is wound, and reducing the need for rewinding.
- the second conductor layer 150 has an overall thickness t4.
- the second conductor layer 150 has a width W.
- the second conductor layer 150 has an inverted tapered portion 152A, which prevents contact with adjacent conductor circuits when the coil substrate 2 is wound. This prevents short circuits.
- the conductor layer 100 as a whole has a width W (width of the second conductor layer 150). 60 [ ⁇ m] ⁇ W ⁇ 600 [ ⁇ m]. Preferably, 100 [ ⁇ m] ⁇ W ⁇ 300 [ ⁇ m]. There is a distance (gap) G between adjacent conductor layers 100. 10 [ ⁇ m] ⁇ G ⁇ 50 [ ⁇ m].
- the width W of the entire conductor layer 100 is 60 ⁇ m ⁇ W ⁇ 600 ⁇ m, and the thickness t4 is 20 ⁇ m ⁇ t4 ⁇ 200 ⁇ m.
- the width W of the entire conductor layer 100 is 60 ⁇ m ⁇ W ⁇ 600 ⁇ m, and the thickness t4 is 40 ⁇ m ⁇ t4 ⁇ 100 ⁇ m.
- the width W of the entire conductor layer 100 is 100 [ ⁇ m] ⁇ W ⁇ 300 [ ⁇ m], and the thickness t4 is 20 [ ⁇ m] ⁇ t4 ⁇ 200 [ ⁇ m].
- the width W of the entire conductor layer 100 is 100 [ ⁇ m] ⁇ W ⁇ 300 [ ⁇ m], and the thickness t4 is 40 [ ⁇ m] ⁇ t4 ⁇ 100 [ ⁇ m].
- the coil substrate 2 of the embodiment is manufactured by any method.
- the coil substrate 2 is formed by a tenting method using a flexible substrate 10 having a metal foil as a starting material.
- An example of the manufacturing process will be described below with reference to Figures 7A to 7G.
- Figures 7A to 7G are cross-sectional views that typically show a method of manufacturing the coil substrate 2 of the embodiment.
- a flexible substrate 10 is prepared, with a metal foil layer 120 formed on a first surface 10F and a second surface 10B.
- a through hole 10a is formed through the flexible substrate 10 using a drill or a laser. Note that a non-through hole remaining in the metal foil layer 120 on one side may be formed instead of the through hole 10a.
- a chemical plating layer 130 is formed on the surface of the metal foil layer 120 and within the through-holes 10a of the flexible substrate 10 by chemical plating mainly composed of Cu.
- the chemical plating layer 130 is used as a seed layer to form an electrolytic plating layer 140 on the surface of the chemical plating layer 130 by electrolytic plating, the main component of which is Cu.
- a plating resist pattern 210 is formed on the electrolytic plating layer 140.
- the electrolytic plating layer 140, the chemical plating layer 130, and the metal foil layer 120 exposed from the plating resist pattern 210 are removed by etching.
- the plating resist pattern 210 is then peeled off to complete the wiring pattern.
- a second conductor layer 150 is formed on the entire exposed surface of the wiring pattern by electrolytic plating using Cu as the main component, completing the conductor layer 100.
- ⁇ Motor> 8 is a cross-sectional view that shows a motor 600 that uses the motor coil substrate 550 (FIGS. 3 to 5) of the embodiment.
- the motor 600 is formed by arranging the motor coil substrate 550 inside a yoke 560, and arranging a rotating shaft 580 and a magnet 570 fixed to the rotating shaft 580 inside the motor coil substrate 550.
- the motor 600 of the embodiment is a slotless motor.
- the magnet 570 and the rotating shaft 580 form a rotor 610, and the motor coil substrate 550 and the yoke 560 form a stator 620.
- the motor coil substrate 550 is disposed inside the cylindrical yoke 560.
- the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 and the inner peripheral surface 560a of the yoke 560 are fixed by adhesive.
- the inner peripheral surface IC of the motor coil substrate 550 and the outer peripheral surface 570a of the magnet 570 are disposed so as to face each other in the radial direction with a predetermined gap therebetween.
- the magnet 570 is provided on the rotor 610, and the motor coil board 550 is provided on the stator 620, but this is not limited to the above.
- the magnet 570 may be provided on the stator, and the motor coil board 550 may be provided on the rotor.
- the configurations of the coil board 2 (FIGS. 1-2), the motor coil board 550 (FIGS. 3-5), and the motor 600 (FIG. 8) of the embodiment have been described.
- the second conductor layer 150 is formed to cover the upper surface and side surface of the first conductor layer 110, which is composed of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer 140. Therefore, the width and thickness of the coil wiring formed primarily by the first conductor layer 110 can be complemented by the second conductor layer 150 thereafter, and adjusted to a desired size.
- the cross-sectional shape of the side surface portion of the second conductor layer 150 not follow the cross-sectional shape of the side surface portion of the first conductor layer 110, it is possible to prevent the width W of the entire conductor layer 100 from becoming excessively larger than a predetermined value.
- the coil board 2 of the embodiment it is possible to reduce the influence of wiring resistance and eddy current, and also to improve the space factor of the coil.
- contact between adjacent conductor layers is suppressed, and the coil substrate 2 is easily wound into a predetermined cylindrical shape, so that the need for rewinding is suppressed.
- the distance between the cross-sectional shape of the side wall 152 of the second conductor layer 150 and the cross-sectional shapes of the side surfaces 122, 132, 142 of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer is not constant in the height direction.
- a specific configuration can be reliably realized in which the cross-sectional shape of the side surface portion of the second conductor layer 150 does not follow the cross-sectional shape of the side surface portion of the first conductor layer 110.
- the cross-sectional shape of the side wall 152 of the second conductor layer 150 does not have any parts parallel to the cross-sectional shapes of the side surfaces 122, 132, 142 of the metal foil layer 120, the chemical plating layer 130, and the electrolytic plating layer.
- a specific configuration can be reliably realized in which the cross-sectional shape of the side surface portion of the second conductor layer 150 does not follow the cross-sectional shape of the side surface portion of the first conductor layer 110.
- the width W of the conductor layer 100 is set to 60 ⁇ m or more and the thickness t4 is set to 20 ⁇ m or more, thereby reliably reducing the influence of the wiring resistance. If the width of the coil wiring exceeds 600 ⁇ m and the thickness exceeds 200 ⁇ m, the influence of eddy currents becomes large. By setting the width W of the conductor layer 100 to 600 ⁇ m or less and the thickness t4 to 200 ⁇ m or less, the influence of eddy currents can be reliably reduced.
- the sidewall 152 of the second conductor layer 150 includes an inverted tapered portion 152A that is thinner toward the flexible substrate 10 side.
- the thickness tB of the second conductor layer 150 on the flexible substrate 10 side is smaller than the thickness on the top surface (top surface 145 of the electrolytic plating layer 140) side of the first conductor layer 110. This makes it possible to prevent the overall width W of the conductor layer 100 from becoming larger than a predetermined value.
- the motor coil substrate 550 is bonded to the inner peripheral surface 560a of the yoke 560 disposed around the magnet 570 to form the motor 600.
- the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 is greater than 0.0 mm and is equal to or less than 0.3 mm. Therefore, compared to when the cylindricity is 0.0 mm, the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate 550 and the inner peripheral surface 560a of the yoke 560 in the bonded state are less likely to slip, and the adhesive strength is high.
- a small motor 600 is formed using a motor coil substrate 550 with a diameter of 50 mm or less, which effectively prevents deterioration of motor performance.
- the diameter of the outer periphery of the motor coil substrate 550 is measured with a vernier caliper.
- the coil substrate 2 is wound into a cylindrical shape to form the motor coil substrate 550, but this is not limited to the above.
- the configuration having the conductor layer 100 shown in FIG. 6 etc. can also be applied to a coil substrate that is used in a substantially flat shape without being wound into a cylindrical shape.
- Coil substrate 10 Flexible substrate 10B: Second surface 10F: First surface 100: Conductive layer 110: First conductor layer 115: First boundary surface 120: Metal foil layer 122: Side surface 125 of metal foil layer: Second boundary surface 130: Chemical plating layer 132: Side surface 135 of chemical plating layer: Third boundary surface 140: Electrolytic plating layer 142: Side surface 145 of electrolytic plating layer: Top surface 150 of electrolytic plating layer: Second conductor layer 152: Side of second conductor layer Wall 152A: Inverted tapered portion 550: Motor coil substrate 570: Magnet 600: Motor 610: Rotor 620: Stator OC: Outer surface of motor coil substrate tA: Thickness of portion of second conductor layer covering first conductor layer tB: Distance from first conductor layer to outer surface of second conductor layer t1: Thickness of metal foil layer t2: Thickness of chemical plating layer t3: Thickness of electrolytic plating layer W: Width of second conductor layer W1: Width of second conduct
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Abstract
Description
本明細書によって開示される技術は、コイル基板、モーター用コイル基板、及びモーターに関する。 The technology disclosed in this specification relates to a coil substrate, a coil substrate for a motor, and a motor.
特許文献1は、コイル基板の製造方法を開示している。特許文献1は、フレキシブル基板に銅箔を設け、銅箔の表面に設けためっきレジストパターンから露出するシード層上に電解めっき膜を形成し、めっきレジストパターンを剥離し、電解めっき膜から露出するシード層、銅箔を剥離して配線を形成する。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a coil substrate. In this method, copper foil is provided on a flexible substrate, an electrolytic plating film is formed on a seed layer exposed from a plating resist pattern provided on the surface of the copper foil, the plating resist pattern is peeled off, and the seed layer and copper foil exposed from the electrolytic plating film are peeled off to form wiring.
<特許文献1の課題>
特許文献1の技術では、めっきレジストパターンを剥離後に、電解めっき膜から露出するシード層、銅箔をエッチングにより剥離する。そのため、パターン形成時の配線の幅や厚みを所定範囲内に制御することが難しく、配線の幅や厚みが所定より小さくなると、配線抵抗が大きくなることがあり、逆に配線の幅や厚みが所定よりも大きくなると、渦電流の影響が大きくなると考えられる。特許文献1の技術で形成されるコイル基板では配線抵抗や渦電流の影響を安定して低減するのが難しいと考えられる。
<Problems with Patent Document 1>
In the technology of Patent Document 1, after the plating resist pattern is peeled off, the seed layer and copper foil exposed from the electrolytic plating film are peeled off by etching. Therefore, it is difficult to control the width and thickness of the wiring during pattern formation within a predetermined range, and if the width and thickness of the wiring are smaller than the predetermined range, the wiring resistance may increase, and conversely, if the width and thickness of the wiring are larger than the predetermined range, the influence of eddy currents is considered to be large. It is considered difficult to stably reduce the influence of wiring resistance and eddy currents in the coil substrate formed by the technology of Patent Document 1.
本発明のコイル基板は、第1面および第2面を有する樹脂基板と前記樹脂基板の第1面および第2面に形成されているコイル配線を含む。前記コイル配線は、第1導体層と追加めっき層からなり、前記追加めっき層は、前記第1導体層の上面及び側面を覆い、前記追加めっき層のうち前記第1導体層の側面を覆う側面部の断面形状は、前記第1導体層の側面の断面形状に沿っていない。 The coil board of the present invention includes a resin substrate having a first surface and a second surface, and coil wiring formed on the first surface and the second surface of the resin substrate. The coil wiring is composed of a first conductor layer and an additional plating layer, the additional plating layer covers the upper surface and side surfaces of the first conductor layer, and the cross-sectional shape of the side surface portion of the additional plating layer that covers the side surface of the first conductor layer does not follow the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
本発明のコイル基板は、第1面および第2面を有する樹脂基板と前記樹脂基板の第1面および第2面に形成されているコイル配線を含む。前記コイル配線は、第1導体層と追加めっき層からなり、前記第1導体層は、金属箔層、前記金属箔層上に形成された化学めっき層、及び前記化学めっき層上に形成された電解めっき層からなり、前記追加めっき層は、前記第1導体層の上面及び側面を覆い、前記追加めっき層のうち前記第1導体層の側面を覆う側面部の断面形状は、前記第1導体層の側面の断面形状に沿っていない。 The coil board of the present invention includes a resin substrate having a first surface and a second surface, and coil wiring formed on the first surface and the second surface of the resin substrate. The coil wiring is made of a first conductor layer and an additional plating layer, the first conductor layer is made of a metal foil layer, a chemical plating layer formed on the metal foil layer, and an electrolytic plating layer formed on the chemical plating layer, the additional plating layer covers the top surface and side surfaces of the first conductor layer, and the cross-sectional shape of the side surface portion of the additional plating layer that covers the side surface of the first conductor layer does not follow the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
本発明のコイル基板は、前記追加めっき層の側面部の断面形状と前記第1導体層の側面の断面形状との距離が、高さ方向に一定でない。 In the coil substrate of the present invention, the distance between the cross-sectional shape of the side portion of the additional plating layer and the cross-sectional shape of the side portion of the first conductor layer is not constant in the height direction.
本発明のコイル基板は、前記追加めっき層の側面部の断面形状には前記第1導体層の側面の断面形状と平行な部分がない。 In the coil substrate of the present invention, the cross-sectional shape of the side surface of the additional plating layer does not have any portion parallel to the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
本発明のコイル基板は、前記コイル配線の幅は60μm以上600μm以下であり厚みは20μm以上200μm以下である。 The coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 60 μm or more and 600 μm or less, and a thickness of 20 μm or more and 200 μm or less.
本発明のコイル基板は、前記コイル配線の幅は100μm以上300μm以下であり、厚みは20μm以上200μm以下である。 The coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 100 μm or more and 300 μm or less, and a thickness of 20 μm or more and 200 μm or less.
本発明のコイル基板は、前記コイル配線の幅は60μm以上600μm以下であり、厚みは40μm以上100μm以下である。 The coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 60 μm or more and 600 μm or less, and a thickness of 40 μm or more and 100 μm or less.
本発明のコイル基板は、前記コイル配線の幅は100μm以上300μm以下であり、厚みは40μm以上100μm以下である。 The coil substrate of the present invention has a width of the coil wiring of 100 μm or more and 300 μm or less, and a thickness of 40 μm or more and 100 μm or less.
本発明のコイル基板は、前記追加めっき層のうち前記第1導体層の上面を覆う部分の厚みM2、前記第1導体層の厚みM1は、1.4M1≧M2>1.0M1の関係である。 In the coil substrate of the present invention, the thickness M2 of the portion of the additional plating layer that covers the upper surface of the first conductor layer and the thickness M1 of the first conductor layer have a relationship of 1.4M1 ≧ M2 > 1.0M1.
本発明のコイル基板は、前記第1導体層の断面形状は、前記樹脂基板と対向する下底と前記下底と反対側の上底を有する略台形である。 In the coil substrate of the present invention, the cross-sectional shape of the first conductor layer is substantially trapezoidal, having a lower base facing the resin substrate and an upper base opposite the lower base.
本発明のコイル基板は、第1導体層の側面は、傾斜角度が異なっているのである。 In the coil substrate of the present invention, the side surfaces of the first conductor layer have different inclination angles.
本発明のコイル基板は、前記追加めっき層の側壁は、前記樹脂基板側になるほど厚みが薄くなる逆テーパ部を含んでいる。 In the coil substrate of the present invention, the sidewall of the additional plating layer includes an inverted tapered portion in which the thickness decreases toward the resin substrate side.
本発明のコイル基板は、コイル基板を略円筒状に巻くことで形成されるモーター用コイル基板である。 The coil substrate of the present invention is a coil substrate for a motor that is formed by winding a coil substrate into a substantially cylindrical shape.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は、50%以上99%以下である。 The coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は、55%以上90%以下である。 The coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は、60%以上80%以下である。 The coil substrate for motors of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less.
本発明のモーター用コイル基板は、前記モーター用コイル基板の外周面の円筒度は、0.0mmより大きく0.3mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate that is greater than 0.0 mm and less than or equal to 0.3 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記モーター用コイル基板の外周面の円筒度は、0.0mmより大きく0.2mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate that is greater than 0.0 mm and less than or equal to 0.2 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は50%以上99%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面の円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面の円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面の円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.3 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は50%以上99%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面の円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 50% or more and 99% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面の円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 55% or more and 90% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記コイル配線の占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has a space factor of the coil wiring of 60% or more and 80% or less, and the cylindricity of the outer peripheral surface OC of the motor coil substrate is greater than 0.0 mm and less than 0.2 mm.
本発明のモーター用コイル基板は、前記モーター用コイル基板の外径は、50mm以下である。 The motor coil substrate of the present invention has an outer diameter of 50 mm or less.
本発明のモーターは、モーター用コイル基板及び磁石のうち一方を回転子に設けるとともに他方を固定子に設けることで形成されるモーターである。 The motor of the present invention is a motor formed by mounting one of the motor coil substrate and the magnet on the rotor and the other on the stator.
本発明の実施形態では、金属箔層、化学めっき層、電解めっき層からなる第1導体層に対し、さらにその第1導体層の上面及び側面を覆う追加めっき層が形成される。そのため、第1導体層によって一次的に形成したコイル配線の幅や厚みを、その後の追加めっき層によって補完し、所定の範囲内に調整できる。特に、追加めっき層の側面部形状が第1導体層の側面形状に沿わないようにすることで、コイル配線全体の幅が所定よりも過大となるのを抑制することができる。実施形態のコイル基板では、配線抵抗や渦電流の影響を低減することができる。また、コイルの占積率を向上できる効果もある。 In an embodiment of the present invention, an additional plating layer is formed on the first conductor layer, which is made of a metal foil layer, a chemical plating layer, and an electrolytic plating layer, to cover the top and side surfaces of the first conductor layer. Therefore, the width and thickness of the coil wiring formed primarily by the first conductor layer can be complemented by the subsequent additional plating layer and adjusted to within a predetermined range. In particular, by ensuring that the shape of the side portion of the additional plating layer does not follow the shape of the side surface of the first conductor layer, it is possible to prevent the overall width of the coil wiring from becoming excessively larger than predetermined. The coil substrate of the embodiment can reduce the effects of wiring resistance and eddy currents. It also has the effect of improving the space factor of the coil.
<実施形態>
図1は実施形態のコイル基板2を示す平面図である。図2は、図1のII-II間の断面図である。
<Embodiment>
Fig. 1 is a plan view showing a
図1に示されるように、コイル基板2は、フレキシブル基板10と、U相コイル20Uと、V相コイル20Vと、W相コイル20Wと、U相端子40Uと、V相端子40Vと、W相端子40Wと、複数のコイル間接続線50U、50V、50Wと、複数の相間接続線60U、60Vと、戻り線70Wとを有する。
As shown in FIG. 1, the
フレキシブル基板10は、第1面10Fと、第1面10Fと反対側の第2面10Bとを有する樹脂基板である。フレキシブル基板10は、ポリイミド、ポリアミド等の絶縁性を有する樹脂を用いて形成される。フレキシブル基板10は可撓性を有する。フレキシブル基板10は第1辺E1~第4辺E4の四辺を有する矩形状に形成されている。第1辺E1はフレキシブル基板10の長手方向(図1の矢印LD方向)の一端側の短辺である。第2辺E2は長手方向の他端側の短辺である。第1辺E1と第2辺E2はともに長手方向と直交する直交方向(図1の矢印OD方向)に沿って延びる短辺である。第3辺E3と第4辺E4はともに長手方向に沿って延びる長辺である。後で詳しく説明されるように、コイル基板2が円筒状に巻かれてモーター用コイル基板550(後述の図3参照)が形成される場合、第1面10Fは内周側に配置され、第2面10Bは外周側に配置される。なお、第1面10Fは外周側に配置され、第2面10Bは内周側に配置されてもよい。
The
U相端子40U、V相端子40V、W相端子40Wは、いずれも、フレキシブル基板10の第3辺E3に形成されている。図1に示されるように、U相端子40UはU相コイル20Uの始端20USに接続されている。同時に、U相端子40Uは戻り線70Wを介してW相コイル20Wの終端20WEに接続されている。V相端子40VはV相コイル20Vの始端20VSに接続されている。同時に、V相端子40Vは相間接続線60Uを介してU相コイル20Uの終端20UEに接続されている。W相端子40WはW相コイル20Wの始端20WSに接続されている。同時に、W相端子40Wは相間接続線60Vを介してV相コイル20Vの終端20VEに接続されている。
The U-phase terminal 40U, the V-
U相コイル20U、V相コイル20V、W相コイル20Wは、それぞれ、三相モーターのU相、V相、W相を構成する。
The
<U相コイル>
図1に示されるように、U相コイル20Uは、6個のコイル31U、32U、33U、34U、35U、36Uを含んでいる。6個のコイル31U~36Uは、U相コイル20Uの始端20USから終端20UEに向かってこの順で並んでいる。
<U-phase coil>
1,
6個のコイル31U~36Uは、いずれも、1ターン中の半ターンを構成する第1配線が第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線が第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。第1配線と第2配線は、フレキシブル基板10を貫通するビア導体を介して電気的に接続されている。これら第1配線と第2配線とによりU層のコイル配線が形成される。
All six
<V相コイル>
図1に示されるように、V相コイル20Vは、6個のコイル31V、32V、33V、34V、35V、36Vを含んでいる。6個のコイル31V~36Vは、V相コイル20Vの始端20VSから終端20VEに向かってこの順で並んでいる。
<V-phase coil>
1, V-
6個のコイル31V~36Vは、いずれも、1ターン中の半ターンを構成する第1配線が第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線が第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。第1配線と第2配線は、フレキシブル基板10を貫通するビア導体を介して電気的に接続されている。これら第1配線と第2配線とによりV層のコイル配線が形成される。
All six
<W相コイル>
図1に示されるように、W相コイル20Wは、6個のコイル31W、32W、33W、34W、35W、36Wを含んでいる。6個のコイル31W~36Wは、W相コイル20Wの始端20WSから終端20WEに向かってこの順で並んでいる。
<W-phase coil>
1, W-
6個のコイル31W~36Wは、いずれも、1ターン中の半ターンを構成する第1配線が第1面10F側に形成され、残り半ターンを構成する第2配線が第2面10B側に形成され、隣接する各ターンがずらされながら配置されることによって形成されている。第1配線と第2配線は、フレキシブル基板10を貫通するビア導体を介して電気的に接続されている。これら第1配線と第2配線とによりW層のコイル配線が形成される。
All six
図1に示されるように、実施形態では各コイル20U、20V、20Wの配線は六角形状に配置されている。他の例では、各コイル20U、20V、20Wの配線は円形(真円形、楕円形)、三角形、四角形(正方形、長方形、ひし形)、五角形、七角形以上の多角形等、任意の形状に配置されていてもよい。また、すべてのコイルの配線の配置形状が同一であることに限られず、コイル間で配線の配置形状が異なっていてもよい。一つのコイル配線の巻き数は、特に限定されないが、1回以上であればよく、3回から7回であることが好ましい。コイル配線は、第1面で半ターンを配置し、第2面で半ターンを配置し、スルーホールにより接続することで形成させているのである。また、第2面で半ターンを配置し、第1面で半ターンを配置してもよい。このとき、半ターンとは、コイル配線の半分を指しているのである。また、第1面で1/4ターン、第2面で1/4ターンを配置し、スルーホールにより接続させて、第1面もしくは第2面の合計で半ターンを配置してもよい。さらにコイル配線は、第1面もしくは第2面で配置してもよい。このとき、第1面のコイル配線と第2面のコイル配線で重ねてもよいし、一部分を重ねてもよいし、重ねなくてもよい。
As shown in FIG. 1, in the embodiment, the wiring of each
<モーター用コイル基板>
図3は、実施形態のコイル基板2を用いたモーター用コイル基板550を模式的に示す斜視図である。図3に示されるように、実施形態のコイル基板2(図1、図2)が略円筒状に巻かれることによって、モーターのためのモーター用コイル基板550が形成される。コイル基板2が円筒状に巻かれる場合、第1辺E1(図1)を起点として、直交方向に延びる軸(第1辺E1と平行に延びる軸)を中心に複数回巻かれる。また、コイル基板の巻かれる回数は特に限定されない。コイル基板2が円筒状に巻かれる際、フレキシブル基板10の第1面10Fが内周側に配置され、第2面10Bが外周側に配置される。なお、コイル基板2が円筒状に巻かれる際、フレキシブル基板10の第1面10Fが外周側に配置され、第2面10Bが内周側に配置されてもよい。
<Motor coil substrate>
FIG. 3 is a perspective view showing a
図4は、モーター用コイル基板550を軸方向に沿って見た場合の各端子の位置を模式的に示す。図4に示されるように、U相端子40U、V相端子40V、W相端子40Wは、周方向に略120°間隔で配置されている。U相端子40UとW相端子40Wは内周面に配置される。V相端子40Vは外周面に配置される。なお、U相端子40U、W相端子40W、V相端子40Vの配置は任意で行ってもよい。
Figure 4 shows a schematic diagram of the position of each terminal when the
図4に示すように、モーター用コイル基板550は内周面ICと外周面OCとを有している。外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下であると、モーター用コイル基板550は、平坦な場所で均等に転がることがない。外周面OCの円筒度が0.0mmより大きく0.3mm以下であることにより、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなる。安定した性能のモーターが得られる。また、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下であることが好ましい。外周面OCの円筒度が0.0mmより大きく0.2mm以下であることにより、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなり、安定できる。そのため、モーターとして稼働させたときでも、モーター用コイル基板550の位置ずれがなく、安定した性能のモーターが得られる。
As shown in FIG. 4, the
外周面OCの円筒度は、V字ブロックによる測定法で測定される。即ち、モーター用コイル基板550をV字ブロック上に載せ、一回転させて軸と直角方向の差を異なる3か所で測定し、その平均値を算出することにより、外周面OCの円筒度が測定される。
The cylindricity of the outer peripheral surface OC is measured using a V-block measurement method. That is, the
図5は図4中のVIII部分の拡大図であり、端子形態の一例を示す。図5に示されるように、第1面10Fと第1面10F上にコイル20U、20V、20Wの導体層100F、100Bが形成され、コイル20U、20V、20Wの導体層100F、100B上には、絶縁層102F、102Bが形成されている。また、コイル間接続線50U、50V、50W、相間接続線60U、60V、および戻り線70Wは絶縁層102F、102Bで覆われている。なお、絶縁層は、配線に追従して形成してもよいし、回路を被覆し、隣り合う配線間も絶縁層で充填してもよい。 絶縁層102F、102Bが形成されていることで、導体層100F、100Bが露出していないこととなり、フレキシブル基板10の長手方向に隣接する導体層100F、100Bあるいは、コイル基板2を巻いたときの断面における径方向に隣接する導体層100F、100Bとの間で接触されないので、絶縁が保たれるのである。絶縁層102F、102Bの形成する方法は、特に限定されないが、液状の樹脂を印刷や樹脂の電着やカバーレイの貼り付けにより形成することができる。樹脂の例は、ポリイミド、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂である。図5では、導体層100F、100Bに追従するように絶縁層102F、102Bが形成されているが、導体層100F、100Bの上面を覆い、導体層100F、100B間を埋めた形態でもよい。絶縁層102F、102Bの厚みは特に限定されないが、1μm以上30μm以下程度で形成することがよい。図5では、導体層100F、100Bがフレキシブル基板10を挟んで対称に形成されているが、導体層100F、100Bがフレキシブル基板10を挟んで一部重なっている、あるいは、導体層100F、100Bがフレキシブル基板10を挟んで重ならないようにしてもよい。
Figure 5 is an enlarged view of part VIII in Figure 4, showing an example of a terminal configuration. As shown in Figure 5, conductor layers 100F, 100B of
このとき、モーター用コイル基板550の断面は、フレキシブル基板10と各相の配線である導体層と導体層を被覆する絶縁層で構成される。このとき、モーター用コイル基板550の断面積における全導体層の断面積を算出した結果がコイルの占積率となる。このとき、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率が50%以上99%以下である。コイル導体の占積率が高いことが確保されている。そのため、実施形態のモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、高いトルクが得られる。性能の高いモーターが得られる。このとき、コイルの占積率の算出方法は、占積率=(導体部の断面積の和/コイル断面積)×100である。
At this time, the cross section of the
モーター用コイル基板550の断面におけるコイル20U、20V、20Wを合わせたコイルの占積率は50%以上99%以下である。占積率が50%以上99%以下のモーター用コイル基板550を用いることで、高トルクのモーターが得られる。さらに、実施形態のモーター用コイル基板550が小型モーターに適用される場合、トルクを向上させることができ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。なお、本明細書における小型モーターとは、外径の直径が50mm以下のモーターである。
The space factor of the
また、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は55%以上90%以下であることが好ましい。コイルの占積率が55%以上90%以下のモーター用コイル基板550を用いることで、高トルクのモーターが得られる。さらに、実施形態のモーター用コイル基板550が小型モーターに適用される場合、トルクを向上させることができ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
In addition, it is preferable that the coil space factor in the cross section of the
さらにモーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率が60%以上80%以下であることがより好ましい。コイル導体の占積率が高いことが確保されているし、円筒状に巻いたときに、所定の円筒形状となるのである。さらに、小型モーターにおいてもコイル導体の占積率が高いことが確保されているし、円筒状に巻いたときに、所定の円筒形状となるし、トルクを向上させることができ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
Moreover, it is more preferable that the coil space factor in the cross section of the
モーター用コイル基板550を形成する際、コイル基板2の巻き回数は任意である。コイル基板2の巻き回数は2回以上10回以下であることが好ましい。巻き回数を2回以上10回以下とすることにより、形成されるモーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度が上記の通り0.0mmより大きく0.3mm以下となる。結果的にモーター性能の低下を抑制することができる。
When forming the
モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は50%以上99%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率が50%以上99%以下であり、かつ、外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られる。性能の高いモーターが得られる。さらに、実施形態のモーター用コイル基板550が小型モーターに適用される場合、トルクを向上させることができ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
The coil space factor in the cross section of the
また、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
In addition, the coil space factor in the cross section of the
さらに、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.3mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
Furthermore, the coil space factor in the cross section of the
モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は50%以上99%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率が50%以上99%以下であり、かつ、外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
The coil space factor in the cross section of the
また、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率は55%以上90%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
In addition, the coil space factor in the cross section of the
さらに、モーター用コイル基板550の断面におけるコイルの占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下である。本発明の実施形態のモーター用コイル基板550において、コイルの占積率は60%以上80%以下であり、かつ、モーター用コイル基板550の外周面OCの円筒度は0.0mmより大きく0.2mm以下であるモーター用コイル基板550を用いてモーターが形成される場合、モーター形成時にヨークとの接着強度が高くなるし、高いトルクが得られ、渦電流や電気抵抗での不具合も抑制される。その結果、性能の高いモーターが得られる。
Furthermore, the coil space factor in the cross section of the
実施形態のモーター用コイル基板550はスロットレスモーターに用いられる。他の例では、モーター用コイル基板550はスロットレスモーター以外のモーターに用いられてもよい。
The
モーター用コイル基板550の外周面OC(断面の外径)の直径は50mm以下である。モーター用コイル基板550の外周面OC(断面の外径)の直径は30mm以下であることが好ましい。直径は50mm以下のモーター用コイル基板550を用いて小型のモーターを形成することで、モーター性能の低下を効果的に抑制することができる。モーター用コイル基板550の外周面OCの直径は、ノギス測長で行うのである。なお、図1で示される実施形態では、モーター用コイル基板550の断面積におけるコイルの占積率は70%である。モーター用コイル基板550の全重量に占める配線の比率は93%である。外周面OCの円筒度は、0.1mmである。モーター用コイル基板550の外周面OC(断面の外径)の直径は、16mmである。
The diameter of the outer peripheral surface OC (outer diameter of the cross section) of the
<コイル配線の詳細構造>
次に、コイル配線を形成する導体層100F、100Bの構造について説明する。図6は、導体層100F又は100B(以下適宜、これらを区別しない場合は、単に「導体層100」と称する)の断面構造の一例を表す模式断面図である。図6に示されるように、導体層100は、フレキシブル基板10の第1面10F又は第2面10B上に形成される第1導体層110と、第2導体層150(追加めっき層)とからなる。
<Detailed structure of coil wiring>
Next, the structure of the conductor layers 100F, 100B forming the coil wiring will be described. Fig. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the
第1導体層110は、金属箔層120と、金属箔層120上に形成された化学めっき層130と、化学めっき層130上に形成された電解めっき層140からなる。
The
金属箔層120は、Cu、Ni、Al等が含まれ、フレキシブル基板10に張り付けて形成される。なお、金属箔層120は、配線形成がしやすく、電気特性に優れることからCuを主成分としたものを用いることが好ましい。金属箔層120と化学めっき層130との境界には第2境界面125が形成されている。第2境界面125は金属箔層120の上面に位置する。金属箔層120とフレキシブル基板10との境界となる第1境界面115は、金属箔層120の下面に位置する。第1境界面115は、第1面10F又は第2面10Bと同一である。第1境界面115は、フレキシブル基板10と対向する面である。金属箔層120の断面形状は、第1境界面115を下底とし第2境界面125を上底とする略台形となっている。金属箔層120の下底は、幅W1を有している。金属箔層120の側面122,122はフレキシブル基板10の第1面10F又は第2面10Bに直交する図示上下方向に対して傾斜している。金属箔層120は厚みt1を有している。t1=10~50[μm]である。
The
化学めっき層130は、Cu、Ni等を含んだ化学めっきにより形成される。なお、化学めっき層130は、配線形成がしやすいことからCuを主成分としたものを用いることが好ましい。化学めっき層130と電解めっき層140との境界には第3境界面135が形成されている。第3境界面135は化学めっき層130の上面に位置する。第2境界面125は化学めっき層130の下面に位置する。化学めっき層130は側面132,132を有する。化学めっき層130は厚みt2を有している。t2=1~5[μm]である。
The
電解めっき層140は、Cu、Niを含んだ電解めっきにより形成される。なお、電解めっき層140は、配線形成がしやすく、電気特性に優れることからCuを主成分としたものを用いることが好ましい。電解めっき層140は上面145を有している。第3境界面135は電解めっき層140の下面に位置する。図示では明確には示していないが、電解めっき層140の断面形状は、第3境界面135を下底とし上面145を上底とする略台形となっている。電解めっき層140の側面142,142はフレキシブル基板10の第1面10F又は第2面10Bに直交する図示上下方向に対して傾斜している。電解めっき層140は厚みt3を有している。t3=10~50[μm]である。電解めっき層140の側面142の傾斜は、金属箔層120の側面122の傾斜より急である。
The
上記のような金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層140の形状により、第1導体層110の断面形状は、フレキシブル基板10と対向する下底(第1境界面115)と下底と反対側の上底(上面145)を有する略台形である。第1導体層110は、全体では厚みt1+t2+t3を有する。t1+t2+t3≧15[μm]である。第1導体層110は、幅(金属箔層120の下底の幅)W1を有している。W1≧55[μm]である。第1導体層110における前記金属箔層120の側面122の傾斜は、前記電解めっき層140の側面142の傾斜より緩やかである。また、前記金属箔層120の側面122の内角度は、前記電解めっき層140の内角度より小さい。第1導体層110の側面は、傾斜角度が異なっていることで、コイル基板2を巻いたときに、隣り合う導体層100同士の接触が抑制されるし、コイル基板2を巻きやすい。この結果、所定の円筒形状となるので、巻き直しをすることが抑制されるのである。言い換えると、第1導体層110の断面形状は、傾斜の異なる側面を有するのであってもよい。また、略台形の側面は、傾斜の異なる側面を有するのであってもよい。コイル配線の第1導体層110の断面形状が、傾斜角度が異なる側面を有する台形形状であることで、コイルの占積率を高めるため、追加めっきを形成し、厚み方向を厚くしても、コイル基板を略円筒状に巻くことで得られるモータ用コイル基板においても、コイル配線が隣り合う配線との接触が抑制されるし、モータ用コイル基板の断面形状も略円形となるのである。なお、コイル基板を略円筒状(円筒状)に巻くことで得られるモータ用コイル基板とは、コイル基板を略円筒状(円筒状)に形成して得られるモータ用コイル基板と同義である。
Due to the shapes of the
なお、金属箔層120、電解めっき層140の断面形状は台形に限られず、正方形、長方形等の他の四角形形状であってもよい。金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層140の断面形状は共通(例えば台形)であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
The cross-sectional shapes of the
第2導体層150は、Cu、Niを含んだ電解めっきにより形成される。なお、第2導体層150は、配線形成がしやすく、電気特性に優れることからCuを主成分としたものを用いることが好ましい。第2導体層150は、第1導体層110の上面及び側面を覆う。第1導体層110の上面は電解めっき層140の上面145である。第1導体層110の側面は、金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142である。なお、側面の一部に窪みがあってもよい。第2導体層150の厚みは5[μm]以上である。第2導体層150のうち第1導体層110の上面を覆う部分の厚みtAは、第1導体層110の厚みt1+t2+t3よりも大きい。言い換えると、第2導体層(追加めっき層)150のうち前記第1導体層110の上面を覆う部分の厚みは前記第1導体層110の厚みよりも大きいのである。厚みtAは、第2導体層150の上面155から電解めっき層140の上面145までの距離である。
The
第2導体層150のうち第1導体層110の側面を覆う側面部の断面形状は、第1導体層110の側面の断面形状に沿っていない。具体的には、図6中の拡大図に示されように、第2導体層150の側壁152の断面形状が、金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142の断面形状に沿っていない。第2導体層150の側壁152の断面形状には、金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142の断面形状と平行な部分がない。
The cross-sectional shape of the side portion of the
第2導体層150の側壁152の断面形状と金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142の断面形状との距離が高さ方向に一定でない。すなわち、図6拡大図中に示すように、第1導体層110から第2導体層150の外表面までの距離tBが、図示の上方から下方に向かって、tB1→tB2→tB3→tB4のように一定ではない。 特に、第2導体層150の側壁152は、フレキシブル基板10側になるほど厚みが薄くなる逆テーパ部152Aを含む。逆テーパ部152Aでは、第1導体層110から第2導体層150の外表面までの距離tBが、フレキシブル基板10側になるほど小さい。
The distance between the cross-sectional shape of the
なお、第2導体層150の厚みtAと第2導体層150の外表面までの距離tBとの関係は、1.0≦tA/tB≦1.4である。第2導体層150において、1.0≦tA/tB≦1.4であることで、コイルの占積率を高め、コイル基板2を巻いたとき、巻きやすくなるのである。言い換えると、コイルの占積率を所定の比率にしつつモーター用コイル基板550の円筒度も所定の範囲内にすることができるのである。また、第2導体層150の厚みtAと第2導体層150の外表面までの距離tBとの関係は、1.0≦tA/tB≦1.2であることが好ましい。第2導体層150において、1.0≦tA/tB≦1.2であることで、コイルの占積率を高め、コイル基板2を巻いたとき、巻きやすいし、巻き直しを抑制することができるのである。
The relationship between the thickness tA of the
第2導体層150は、全体では厚みt4を有する。第2導体層150は、幅Wを有している。第2導体層150が逆テーパ部152Aを有することで、コイル基板2を巻いたときに、隣り合う導体回路との接触が防止されるのである。そのため、短絡が抑制されるのである。
The
上記の第1導体層110及び第2導体層150の形状により、導体層100全体で厚みt4(=第2導体層150の厚み)を有する。20[μm]≦t4≦200[μm]である。好ましくは、40[μm]≦t4≦100[μm]である。導体層100全体で幅W(第2導体層150の幅)を有する。60[μm]≦W≦600[μm]である。好ましくは、100[μm]≦W≦300[μm]である。隣接する導体層100同士の間隔(ギャップ)Gを有する。10[μm]≦G≦50[μm]である。
Due to the shapes of the
導体層100全体で、幅Wとしては60[μm]≦W≦600[μm]であり、厚みt4としては、20[μm]≦t4≦200[μm]である。導体層100全体の幅Wと厚みt4を所定範囲にすることで、配線抵抗や渦電流の影響を安定的に低減することができる。また、コイルの占積率を向上できる効果もある。
The width W of the
導体層100全体で、幅Wとしては60[μm]≦W≦600[μm]であり、厚みt4としては、40[μm]≦t4≦100[μm]である。導体層100全体の幅Wと厚みt4を所定範囲にすることで、配線抵抗や渦電流の影響を安定的に低減することができる。また、コイルの占積率を向上できる効果もある。
The width W of the
導体層100全体で、幅Wとしては100[μm]≦W≦300[μm]であり、厚みt4としては、20[μm]≦t4≦200[μm]である。導体層100全体の幅Wと厚みt4を所定範囲にすることで、配線抵抗や渦電流の影響を安定的に低減することができる。また、コイルの占積率を向上できる効果もある。
The width W of the
導体層100全体で、幅Wとしては100[μm]≦W≦300[μm]であり、厚みt4としては、40[μm]≦t4≦100[μm]である。導体層100全体の幅Wと厚みt4を所定範囲にすることで、配線抵抗や渦電流の影響を安定的に低減することができる。また、コイルの占積率を向上できる効果もある。
The width W of the
<コイル基板の製造方法>
実施形態のコイル基板2は任意の方法で製造される。例えば、コイル基板2は、金属箔を有するフレキシブル基板10を出発材料として、テンティング法によって形成される。以下、その製造工程の一例を図7A~図7Gにより説明する。図7A~図7Gは、実施形態のコイル基板2の製造方法を模式的に示す断面図である。
<Method of Manufacturing Coil Substrate>
The
図7Aに示されるように、第1面10F及び第2面10Bに金属箔層120が形成されているフレキシブル基板10が用意される。
As shown in FIG. 7A, a
図7Bに示されるように、ドリル又はレーザにより、フレキシブル基板10を貫通する貫通孔10aが形成される。なお、貫通孔10aの代わりに片側の金属箔層120が残している非貫通孔を形成してもよい。
As shown in FIG. 7B, a through
図7Cに示されるように、金属箔層120の表面、及び、フレキシブル基板10の貫通孔10a内に、Cuを主成分である化学めっきにより化学めっき層130が形成される。
As shown in FIG. 7C, a
図7Dに示されるように、化学めっき層130をシード層として、化学めっき層130の表面に、Cuを主成分である電解めっきにより電解めっき層140が形成される。
As shown in FIG. 7D, the
図7Eに示されるように、電解めっき層140上にめっきレジストパターン210が形成される。
As shown in FIG. 7E, a plating resist
図7Fに示されるように、めっきレジストパターン210から露出する電解めっき層140、化学めっき層130、金属箔層120がエッチングにより除去される。その後、めっきレジストパターン210が剥離されて、配線パターンが完成する。
As shown in FIG. 7F, the
図7Gに示されるように、配線パターンの全露出面上に、Cuを主成分である電解めっきにより第2導体層150が形成され、導体層100が完成する。
As shown in FIG. 7G, a
<モーター>
図8は、実施形態のモーター用コイル基板550(図3~図5)を用いたモーター600を模式的に示す断面図である。モーター600は、モーター用コイル基板550をヨーク560の内側に配置し、モーター用コイル基板550の内側に回転軸580と回転軸580に固定された磁石570とを配置することによって形成される。実施形態のモーター600はスロットレスモーターである。磁石570と回転軸580とが回転子610を構成し、モーター用コイル基板550とヨーク560とが固定子620を構成する。
<Motor>
8 is a cross-sectional view that shows a
モーター用コイル基板550は、円筒状のヨーク560の内側に配置されている。モーター用コイル基板550の外周面OCとヨーク560の内周面560aとは、接着により固定されている。モーター用コイル基板550の内周面ICと磁石570の外周面570aとは、所定の間隙をあけて径方向に対向するように配置されている。
The
なお、上記実施形態では磁石570を回転子610に設け、モーター用コイル基板550を固定子620に設けたが、これに限られない。磁石570を固定子に設け、モーター用コイル基板550を回転子に設ける構成であってもよい。
In the above embodiment, the
<実施形態の効果>
以上の通り、実施形態のコイル基板2(図1~図2)、モーター用コイル基板550(図3~図5)、モーター600(図8)の構成が説明された。上記の通り、実施形態のコイル基板2では、金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層140からなる第1導体層110に対し、さらにその第1導体層110の上面及び側面を覆う第2導体層150が形成される。そのため、第1導体層110によって一次的に形成したコイル配線の幅や厚みを、その後の第2導体層150によって補完し、所望の大きさに調整できる。特に、第2導体層150の側面部の断面形状が第1導体層110の側面部の断面形状に沿わないようにすることで、導体層100全体の幅Wが所定よりも過大となるのを抑制することができる。実施形態のコイル基板2では、配線抵抗や渦電流の影響を低減することができ、また、コイルの占積率を向上できる効果もある。さらにコイル基板2を巻いたときに、隣り合う導体層同士の接触が抑制されるし、コイル基板2を巻きやすく所定の円筒形状となるので、巻き直しをすることが抑制されるのである。
Effects of the embodiment
As described above, the configurations of the coil board 2 (FIGS. 1-2), the motor coil board 550 (FIGS. 3-5), and the motor 600 (FIG. 8) of the embodiment have been described. As described above, in the
実施形態のコイル基板2では、実施形態のコイル基板2では、第2導体層150の側壁152の断面形状と金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142の断面形状との距離が高さ方向に一定でない。第2導体層150の側面部の断面形状が第1導体層110の側面部の断面形状に沿わないような具体的構成を確実に実現できる。
In the
実施形態のコイル基板2では、第2導体層150の側壁152の断面形状には、金属箔層120、化学めっき層130、電解めっき層の側面122、132、142の断面形状と平行な部分がない。第2導体層150の側面部の断面形状が第1導体層110の側面部の断面形状に沿わないような具体的構成を確実に実現できる。
In the
コイル基板2において、コイル配線の幅が60μm未満、厚みが20μm未満となると配線抵抗の影響が大きくなる。実施形態のコイル基板2では、導体層100の幅Wを60μm以上、厚みt4を20μm以上とすることで、確実に配線抵抗の影響を低減できる。コイル配線の幅が600μmを超え、厚みが200μmを超えると渦電流の影響が大きくなる。導体層100の幅Wを600μm以下、厚みt4を200μm以下とすることで、確実に渦電流の影響を低減できる。
In the
実施形態のコイル基板2では、第2導体層150のうち第1導体層110の上面を覆う部分の厚みM2(=tA)、第1導体層110の厚みM1(=t1+t2+t3)、の間で、1.4M1≧M2>1.0M1の関係である。第2導体層150の厚みによって第1導体層110の上方部分の厚みを大きく補うことで、導体層100全体の厚みが所定よりも過小となるのを抑制することができる。
In the
実施形態のコイル基板2では、第2導体層150の側壁152は、フレキシブル基板10側になるほど厚みが薄くなる逆テーパ部152Aを含む。第2導体層150におけるフレキシブル基板10側の厚みtBが、第1導体層110の上面(電解めっき層140の上面145)側の厚みよりも小さくなる。そのため、導体層100全体の幅Wが所定よりも過大となるのを抑制することができる。
In the
実施形態では、磁石570の周囲に設けたヨーク560の内周面560aにモーター用コイル基板550が接着されてモーター600が形成される。実施形態のモーター用コイル基板550では、外周面OCの円筒度が0.0mmより大きく0.3mm以下である。そのため、円筒度が0.0mmである場合に比べ、接着状態のモーター用コイル基板550の外周面OCとヨーク560の内周面560aが滑り難く、接着強度が高い。
In this embodiment, the
実施形態では、直径50mm以下のモーター用コイル基板550を用いて小型のモーター600を形成することで、モーター性能の低下を効果的に抑制することができる。モーター用コイル基板550の外周面の直径は、ノギス測長で行うのである。
In this embodiment, a
なお、上記では、コイル基板2が円筒状に巻かれてモーター用コイル基板550が形成される場合を例にとって説明したが、これに限られない。円筒状に巻かれることなく略平板状のまま使用されるコイル基板に対しても、図6等に示される導体層100を有する構成を適用することができる。
In the above, the
2:コイル基板
10:フレキシブル基板
10B:第2面
10F:第1面
100:導体層
110:第1導体層
115:第1境界面
120:金属箔層
122:金属箔層の側面
125:第2境界面
130:化学めっき層
132:化学めっき層の側面
135:第3境界面
140:電解めっき層
142:電解めっき層の側面
145:電解めっき層の上面
150:第2導体層
152:第2導体層の側壁
152A:逆テーパ部
550:モーター用コイル基板
570:磁石
600:モーター
610:回転子
620:固定子
OC:モーター用コイル基板の外周面
tA:第2導体層のうち第1導体層を覆う部分の厚み
tB:第1導体層から第2導体層の外表面までの距離
t1:金属箔層の厚み
t2:化学めっき層の厚み
t3:電解めっき層の厚み
W:第2導体層の幅
W1:金属箔層の下底の幅
2: Coil substrate 10:
Claims (26)
前記コイル配線は、第1導体層と追加めっき層からなり、
前記追加めっき層は、前記第1導体層の上面及び側面を覆い、
前記追加めっき層のうち前記第1導体層の側面を覆う側面部の断面形状は、前記第1導体層の側面の断面形状に沿っていない。 A coil substrate including a resin substrate having a first surface and a second surface, and coil wiring formed on the first surface and the second surface of the resin substrate,
The coil wiring is made of a first conductor layer and an additional plating layer,
The additional plating layer covers an upper surface and a side surface of the first conductor layer,
The cross-sectional shape of a side surface portion of the additional plating layer that covers the side surface of the first conductor layer does not follow the cross-sectional shape of the side surface of the first conductor layer.
前記第1導体層は、金属箔層、前記金属箔層上に形成された化学めっき層、及び前記化学めっき層上に形成された電解めっき層からなる。 The coil substrate of claim 1,
The first conductor layer is made of a metal foil layer, a chemically plated layer formed on the metal foil layer, and an electrolytically plated layer formed on the chemically plated layer.
A motor formed by providing one of the motor coil board and the magnet according to claim 13 on a rotor and providing the other on a stator.
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