JP2000058361A - 積層インダクタンス素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仮積層体を金型に入れＣＩＰ処理を行うこと
で、積層体の変形を最小限に抑え、工程歩留まりを向上
させ、製品の品質を向上させる。 【解決手段】 セラミックグリーンシートに導体パター
ンを印刷して積層する場合において、導体パターン印刷
後のセラミックグリーンシートを仮積層した仮積層体１
０の平面形状より僅かに大きな平坦な底面２２と該底面
２２に垂直で前記仮積層体１０の厚み以上の高さの側壁
面２３を持つ凹部２１を形成した金型２０を用い、前記
凹部内に前記仮積層体１０を配置して、等方静水圧プレ
スで加圧して前記仮積層体を積層圧着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面実装型コイル部
品、より詳しくは品質、特性の良い積層インダクタ、イ
ンダクタアレイ、トランス等の積層インダクタンス素子
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器において、その小型化は市場要
求が常にあり、使用される部品についても小型化が要求
される。

【０００３】元来リード付き部品であったインダクタ、
コンデンサ等の電子部品は、積層工法によりセラミッ
ク、金属を同時焼成にて内部導体を具備するモノリシッ
ク構造が実用化されたことにより、その形状をより小型
化することに成功してきた。現在、チップコンデンサ、
チップ抵抗等においては１００５形状（縦１mm、横０.
５mm）等の微小素子の需要が増加しつつあり、チップイ
ンダクタにおいても同様に小型化が要求されてきてい
る。

【０００４】積層工法についてはまず、セラミック粉体
をバインダ、有機溶剤とともに混合し、これをＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上にドクター
ブレード法等により、塗布、乾燥することでグリーンシ
ートを得る。

【０００５】得られたグリーンシート（以下シート）を
機械加工、レーザ加工等によりスルーホールを形成す
る。これに銀、又は銀パラジウム導体ペーストをスクリ
ーン印刷しコイルパターンを得る。このときスルーホー
ルはペーストで充填され、他層との電気的導通を得る。

【０００６】印刷されたシートを順に積層、その後ハン
ドリングを可能にするために軽く仮圧着し、また、その
後完全にシートが一体化するように加圧着する。このあ
と所定の寸法で切断、チップ形状にする。

【０００７】得られた生チップを脱バインダー、焼成等
の熱処理を行い、焼結させる。そして、焼結されたチッ
プをバレル等の方法で研磨し、端子電極等を銀ペースト
で形成し、再び焼き付け等の熱処理を施す。さらに、電
解メッキ等により端子電極に皮膜処理を施すことでセラ
ミック絶縁体又は磁性体内にコイルを内蔵するチップイ
ンダクタを得る。

【０００８】チップインダクタの大きさは当初の３２１
６（縦３.２mm、横１.６mm）から２０１２（縦２.０m
m、横１.２mm）、１６０８（縦１.６mm、横０.８mm）等
のサイズの小型化が進展してきた。この延長においてさ
らに小型化が進み、１００５サイズに至っては各工程に
与えられるクリアランスも同様に圧縮される。各層のず
れは３０ミクロンを越えることは許されない。これを越
えるようだと例えばインダクタンス、インピーダンス等
の電磁気特性のばらつきの悪化を招くだけでなく内部導
体のチップ側面への露出等、外観にも悪影響を与え、最
悪の場合、ショート、オープン等の発生により回路が機
能しない可能性がある。

【０００９】また、チップサイズの小型化が進むにつれ
て、コイル１ターン当たりの断面積が小さくなる。この
ため、所定のインダクタンス値を得るためには、従来よ
り多くの巻き数を得る必要がある。こうしたことを満た
すためには、一層当たりの厚さを薄くして、全体の層数
を増やし結果として巻き数を増やす。

【００１０】従来の比較的大きいサイズのチップの場
合、ずれそのものが発生しづらかったり、ずれの影響が
顕在化するには至らなかったが、１００５程度のチップ
サイズにおいては導体パターン幅の細線化、シート厚の
薄膜化、多層化等ずれに対してより敏感で厳しい条件と
なり、また、製品の特性品質に大きな要素としてのしか
かってくる。

【００１１】従来の積層圧着工程では平坦な金型に仮積
層体を挟みプレス処理を行ってきた。しかしながら、こ
れと同じ手法を用いて、１００５サイズのチップを作成
する際には、その積層ずれが著しく進むことがわかっ
た。前述したように、フェライトグリーンシートは薄
く、また、この上にスクリーン印刷された導体パターン
は細く、しかし直流抵抗が低いことが要求されるがため
に印刷厚は薄くすることができない。厚膜で印刷される
導体が薄いシートに印刷されることにより印刷後のシー
トの平滑性は著しく損なわれる。

【００１２】このようなシートを一軸プレスのような平
坦な板で圧力をかけて積層すると導体部にのみ圧縮圧力
がかかり、その結果、その圧の逃げ場が圧の低い方向と
なるため、各シートを圧着一体化して未焼成フェライト
素体とする際に積層ずれが発生する。この積層圧着工程
においてはその積層数が多いほど顕著に発生し、１００
５サイズ等のクリアランスの狭いものにおいては特に深
刻になる。

【００１３】この問題に対しては、例えば、特開平６−
７７０７４号で開示されているように、印刷後のシート
を前もってプレスによって平坦にする、また、特開平７
−１９２９５４号で開示されているように、導体パター
ンと同一の刻印をセラミックシートに前もって施し、こ
の凹部に導電ペーストを印刷して、結果として平坦化を
行う方法が開示されている。さらにまた特開平７−１９
２９５５号に開示されているように、ＰＥＴフィルムを
剥離せずに、まず一枚積層圧着を行い、その後フィルム
を剥がし、これを繰り返す方法が知られている。この方
法はＰＥＴフィルムの変形が少ないことを利用して、結
果として積層ずれを防ぐ手段と考えられる。あるいは、
特開平６−２０８４３号で開示されているように、印刷
導体の周辺部に、貫通孔をあけ、圧力の分散化を行う方
法も開示されている。

【００１４】しかしながら、いずれの方法においても、
従来の工法にさらに工程を追加するか、大幅に変更を加
えることになる。また、生産性という立場に立てば、従
来の工程よりも複雑になる。できれば、従来のプレス工
程を単に代替するものであれば、その方が望ましい。

【００１５】このような、形状が不均質なもののセラミ
ックのプレス工程においては、冷間（又は温間）等方静
水圧プレス（以下ＣＩＰ）を用いることが通常行われて
いる。また、発明者らも、この圧着工程にＣＩＰを用い
て、積層ずれを抑える試みを行った。

【００１６】具体的には、一軸プレスによって位置がず
れない程度に軽く圧着した８ｃｍ角程度の積層体をポリ
エチレン等の柔軟な袋の中に真空パックし、これをＣＩ
Ｐ処理する。こうすることによって、電極近傍に生じて
いる不均質部分においても等圧の力が働き、大きく積層
がずれることを抑えることができる。

【００１７】一軸プレスによって圧着を試みて、積層ず
れが生じる場合と、ＣＩＰを使った場合を比較した模式
図を図１に示す。この図において、１はフェライトグリ
ーンシート、２は導体パターンを構成する導体ペースト
であり、図１（ａ）の一軸プレスの場合、積層後におけ
る各シート間の積層ずれが顕著であり、各層間を接続す
るスルーホールの位置が合わなくなったり、隣接するチ
ップ領域にまで導体位置がずれる等の不具合が発生す
る。また、図１（ｂ）のＣＩＰを用いた場合には、積層
の際の積層ずれは殆どなく、従って積層後の導体位置ず
れも殆ど生じない。

【００１８】しかしながら、ＣＩＰ処理においても、不
具合が生じる。それは、もともと、不均質なものを圧縮
することに起因して、ＣＩＰ処理後に試料が反り返り、
ロール状になってしまうことである。また、従来の一軸
プレスにおいては積層体の厚み方向だけが収縮し、面方
向においては殆どその寸法の変化がなかったが、ＣＩＰ
を用いた場合は、この面方向においても収縮が起こる。
この収縮は、電極パターン、積層数、層間隔等によって
その程度が異なり、その管理は困難である。圧着の次工
程は裁断工程であり、面方向においての収縮率を正確に
制御できない場合、正確に裁断することは著しく困難に
なる。

【００１９】以上の議論において、１００５サイズのチ
ップインダクタを製造する工程において、グリーンシー
トを積層圧着する際に、ずれを極力抑えつつ、しかも、
得られる積層体に反りかえり等の不具合が無く、しか
も、面方向には殆ど収縮しない製造法を確立する必要が
ある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】通常ＣＩＰを用いて圧
着を行う場合、仮積層体を直接真空パック等により密封
し、水中に投じ、加圧処理される。しかし、このような
方法だと圧力が均一にかかるが故に縦横方向にも加圧さ
れ、積層体全体が縮んでしまう傾向にある。また積層体
が反ったり歪んだりすることもあり、工程歩留まりを落
とす原因となる。

【００２１】本発明は、上記の点に鑑み、仮積層体を金
型に入れＣＩＰ処理を行うことで、積層体の変形を最小
限に抑え、工程歩留まりを向上させ、製品の品質をあげ
ることが可能な積層インダクタンス素子の製造方法を提
供することを目的とする。

【００２２】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の積層インダクタンス素子の製造方法は、セ
ラミックグリーンシートに導体パターンを印刷して積層
する場合において、導体パターン印刷後のセラミックグ
リーンシートを仮積層した仮積層体の平面形状より僅か
に大きな平坦な底面と該底面に垂直で前記仮積層体の厚
み以上の高さの側壁面を持つ凹部を形成した金型を用
い、前記凹部内に前記仮積層体を配置して、等方静水圧
プレスで加圧して前記仮積層体を積層圧着することを特
徴としている。

【００２４】前記積層インダクタンス素子の製造方法に
おいて、前記凹部の縦横方向の寸法は前記仮積層体の縦
横方向の寸法よりも０.０１mm乃至０.１mmの範囲で大き
く設定することが好ましい。

【００２５】また、前記金型の内面に離型性コーティン
グを施すか、あるいは、前記仮積層体と前記金型間に離
型性フィルムを配してもよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層インダク
タンス素子の製造方法の実施の形態を図面に従って説明
する。

【００２７】積層チップインダクタの圧着工程における
ずれの発生は、前述したようにチップサイズが小さくな
るに従ってその悪影響が深刻となってくる。圧着工程に
おける積層ずれは、各フェライトグリーンシートの導体
パターンが印刷された部分のみ圧力が高く、印刷されな
い部分は圧力が低いことにより、その圧力差が問題とな
ることが検討を重ねた結果明らかになった。従来の平坦
な板に挟まれる形式の金型に仮積層体を入れプレスされ
る工法においては圧力の高い部分が形成きれ、また、そ
の上下の層においては半周分だけずれて別の高圧部分が
形成される（各シートに半周毎の導体パターンを形成す
ることが一般的であるため）。これを繰り返し積層する
ことで圧縮圧力の高低差が明確に発生し、圧の逃げ場が
存在するため、各シートは積層時にずれることとなる。

【００２８】従って、このような積層ずれを引き起こさ
ないためには、印刷電極付近において３次元的に圧力が
均一であることが有効である。つまり、コイルのある部
分とない部分の圧力が同一であれば積層時の圧力差が存
在しないため、ずれを抑えることができるということで
ある。

【００２９】上記のような理由で圧着工程においてはＣ
ＩＰが有効であるが、圧力方向が等方であるがために面
方向にも圧力がかかり積層体自体の寸法が収縮してしま
ったり、積層体が反ったり歪んだりしてしまい、工程歩
留まりを落とす原因となる。

【００３０】そこで、本発明では図１の実施の形態に示
すように、フェライトグリーンシート上に導体ペースト
を印刷して導体パターンを形成したものを低圧で仮積層
した仮積層体１０を扁平直方体状凹部２１を有する金型
２０の当該凹部２１に挿入し、金型２０ごと柔軟性材質
の袋からなる真空パック３０にて密封し、水を満たした
ＣＩＰ処理装置４０内に収容してＣＩＰ処理を行う。こ
こで、金型２０は鋼鉄等の剛性の大きな金属材質であ
り、その一面に形成された凹部２１は仮積層体１０の平
面形状より僅かに大きな平坦な底面２２と該底面２２に
垂直で仮積層体１０の厚み以上の高さの側壁面２３を持
っている。

【００３１】金型２０の平坦な底面２２は仮積層体１０
の反りを防止する作用を果たし、垂直な側壁面２３は仮
積層体１０の側面に加わる圧力を幾分減じて積層体の縦
横方向の収縮、歪みを抑制する作用を果たすものと考え
られる。従って、各シート上の導体同士の重なりをずら
すことなく精度良く圧着可能である。

【００３２】このことによりＣＩＰ処理の効果は積層ず
れを減少させることだけに働き、積層体の縦横方向の収
縮、反り、歪み等を効果的に抑えることができる。従っ
て、各シート上の導体同士の重なりをずらすことなく精
度良く圧着可能である。

【００３３】横方向の収縮量は、金型２０の凹部２１の
寸法と仮積層体の寸法の差によって大きく影響を受け
た。凹部２１の底面寸法が仮積層体の＋０.０５mm以下
ならば、積層体はむしろ伸びて凹部２１の底面寸法と同
一になる。好ましくは＋０.０３mmから＋０.１mmであ
る。この値の範囲より寸法差が小さい場合には、積層体
と金型の接触部が盛り上がってしまう。

【００３４】また、この金型２０から、積層体を剥離さ
せる際に、丁寧に行えば特に問題がないが、作業性を考
慮した場合、何らかの離型手段を用いた方がなおよい。
その目的で、図１の如く厚さ５０μｍのシリコンで表面
をコートしたＰＥＴフィルム２５を凹部２１の底面に配
しておき、金型２０と仮積層体１０の間に介在させるこ
とは著しく作業性を向上させた。また、金型２０の凹部
２１内面（少なくとも底面）にテフロンコート、シリコ
ンコート等の離型性コーティングを施すことによっても
同様の効果を得た。

【００３５】

【実施例】本発明の積層インダクタンス素子の製造方法
の実施例について以下に詳述する。

【００３６】フェライト粉体と有機溶剤、バインダーと
を所定の比率で混合した。これをＰＥＴフィルム上にド
クターブレード法等でキャストし、１５ミクロンのフェ
ライトグリーンシート（以下シート）を得た。

【００３７】このシートにレーザ加工等で直径８０ミク
ロンのスルーホールを形成した。このシートに内部導体
に相当する銀導体ペーストをスクリーン印刷し、印刷さ
れたシートを所定の順で重ね、５０℃、４００ｋｇｆの
圧力のもとで仮圧着して仮積層体とした後、８０mm×８
０mmのサイズに打ち抜き、常温、２ｔ／ｃｍ²で本圧着
し、その後切断し、その断面を観察しずれを評価した。

【００３８】この本圧着工程において、圧着方法とＣＩ
Ｐを用いた場合の金型サイズを変更して実験を行った。
表１に圧着方法を変えた場合、表２に金型サイズを変え
た場合の結果を示す。比較のため圧着方法以外は工程に
変更はいっさいない。

【００３９】 表１圧着方法 従来の金型圧着法 ＣＩＰのみ ＣＩＰ＋金型(実施例) 加圧後の積層体サイズ ８０.１mm ７８.３mm ８０.０５mm 積層ずれ ５０μｍ １５μｍ １５μｍ

【００４０】 表２ 金型凹部の底面寸法 ８１.００mm ８０.５０mm ８０.１０mm ８０.０５mm 加圧後の積層体サイズ ７８.８mm ７９.２mm ７９.７mm ８０.０５mm 金型凹部の底面寸法 ８０.０３mm ８０.０２mm ８０.０１mm ８０.００mm 加圧後の積層体サイズ ８０.０３mm ８０.０２mm ８０.０１mm ８０.００mm

【００４１】なお、表２において、８０.０２mm以下は
金型接触部に盛り上がりが生じた。この表１及び表２の
結果から、仮積層体の寸法８０mmよりも＋０.０３〜０.
１mm大きく金型凹部の底面寸法を設定することが好まし
く、とくに凹部の底面寸法に積層体の圧着後の寸法を一
致させ得、かつ接触部に盛り上がりの生じない＋０.０
３mm〜０.０５mmの範囲が寸法制御がしやすく最も望ま
しいと言える。

【００４２】表１，２から明らかなように、ＣＩＰ処理
を施したものは積層ずれを著しく抑えることができ、な
おかつ、金型を組み合わせ、その凹部寸法を適正にした
場合には、積層ずれが殆どなく、積層体の反り、面方向
の収縮のないものを得ることができ、その効果は明らか
である。

【００４３】なお、上記実施の形態及び実施例では、磁
性体セラミックのフェライトグリーンシートの積層の場
合を例示したが、絶縁性セラミックのグリーンシートを
積層圧着する場合にも本発明は適用可能である。

【００４４】また、チップインダクタを構成する場合を
示したが、チップトランスを構成する場合や、チップイ
ンダクタが複数設けられたチップインダクタ・アレイを
構成する場合にも本発明は適用可能である。

【００４５】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る積層
インダクタンス素子の製造方法によれば、仮積層体を金
型に入れてＣＩＰ処理を行うことで、積層体の反り、歪
み、面方向の収縮等の変形を最小限に抑えることが可能
となり、工程歩留まりを向上させ、製品の品質向上を達
成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層インダクタンス素子の製造方
法の実施の形態を示す模式的な正断面図である。

【図２】一軸プレスによる圧着で積層ずれが生じた場合
と、ＣＩＰ使った場合を比較した模式図である。

【符号の説明】

１ フェライトグリーンシート ２ 導体ペースト １０ 仮積層体 ２０ 金型 ２１ 凹部 ２２ 底面 ２３ 側壁面 ３０ 真空パック ４０ ＣＩＰ処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 勇悦 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E062 DD04 5E070 AA01 AB02 BA12 CB03 CB13 CB17 CB20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックグリーンシートに導体パター
   ンを印刷して積層する積層インダクタンス素子の製造方
   法において、 導体パターン印刷後のセラミックグリーンシートを仮積
   層した仮積層体の平面形状より僅かに大きな平坦な底面
   と該底面に垂直で前記仮積層体の厚み以上の高さの側壁
   面を持つ凹部を形成した金型を用い、前記凹部内に前記
   仮積層体を配置して、等方静水圧プレスで加圧して前記
   仮積層体を積層圧着することを特徴とする積層インダク
   タンス素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記凹部の縦横方向の寸法が前記仮積層
   体の縦横方向の寸法よりも０.０１mm乃至０.１mmの範囲
   で大きく設定されている請求項１記載の積層インダクタ
   ンス素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記金型の内面に離型性コーティングを
   施した請求項１又は２記載の積層インダクタンス素子の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記仮積層体と前記金型間に離型性フィ
   ルムを配した請求項１又は２記載の積層インダクタンス
   素子の製造方法。