JP2005311223A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 逐次圧着法において、先に積層した内部導体の導体幅と、後から積層した内部導体の導体幅とが略等しくなり、インダクタンスの低下を抑えることができる積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 予め、先に積層するコイル導体の圧着前の導体幅を、後から積層するコイル導体の圧着前の導体幅より狭く設定する。すなわち、４層目のコイル導体５Ａ、３層目のコイル導体４Ａ、２層目のコイル導体３Ａ、１層目のコイル導体２Ａの順で導体幅を徐々に狭くする。そして、セラミックグリーンシート２１，１１，１２，１３やコイル用導体パターン２，３，４，５を、順次、転写（逐次圧着）して積層する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法、特に、積層インダクタや積層インピーダンス素子や積層トランスなどの積層セラミック電子部品の製造方法に関する。

従来より、積層インダクタなどのような積層セラミック電子部品の製造方法として、内部導体パターンやセラミックグリーンシートを１層ずつ圧着（逐次圧着）しながら積み上げて積層体を構成する方法が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の積層セラミック電子部品は、同一形状の内部導体パターンを繰り返し圧着することによって、断面積の大きな内部導体を得ることができるので、低直流抵抗値を有し、電源ライン用のインダクタとして好適である。

しかしながら、この逐次圧着法の場合、先に積層したコイル用内部導体と後で積層したコイル用内部導体とでは、圧着の押圧を受ける回数が異なる。このため、先に積層したコイル用内部導体の導体幅の方が、後から積層したコイル用内部導体の導体幅より伸びが大きくなる。この結果、先に積層したコイル用内部導体にて形成されるコイル部分の内径の方が、後から積層したコイル用内部導体にて形成されるコイル部分の内径よりも小さくなり、インダクタンスの低下を招くことがあった。
特開２００２−３０５１２３号公報

そこで、本発明の目的は、逐次圧着法において、先に積層した内部導体の導体幅と、後から積層した内部導体の導体幅とが略等しくなり、インダクタンスの低下を抑えることができる積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、
（ａ）セラミックグリーンシートの表面に、キャリアフィルムに支持された内部導体パターンを複数層圧着しながら転写することによって、複数の内部導体パターン層からなる内部導体を形成する内部導体形成工程と、
（ｂ）内部導体を覆うようにセラミックグリーンシートを積層する絶縁層形成工程とを備え、
（ｃ）内部導体形成工程と絶縁層形成工程とをｎ回（ｎ：２以上の整数）繰り返してｎ層の内部導体を内蔵するセラミック積層体を形成し、
（ｄ）圧着前のｋ−１層目（ｋは２以上の整数で、かつ、ｋ≦ｎ）の内部導体は、圧着前のｋ層目の内部導体より導体幅が狭いこと、
を特徴とする。

また、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、
（ｅ）セラミックグリーンシートの表面に導電ペーストからなる内部導体を形成する工程と、
（ｆ）セラミックグリーンシートをｎ回（ｎ：２以上の整数）逐次圧着してｎ層の内部導体を内蔵するセラミック積層体を形成する工程とを備え、
（ｇ）圧着前のｋ−１層目（ｋは２以上の整数で、かつ、ｋ≦ｎ）の内部導体は、圧着前のｋ層目の内部導体より導体幅が狭いこと、
を特徴とする。

以上の方法において、先に積層した内部導体の方が、後から積層した内部導体より導体幅の伸びが大きい。しかし、予め、先に積層する内部導体の導体幅を、後から積層する内部導体の導体幅より狭くしているため、積層後の全ての内部導体の導体幅は略等しくなる。

さらに、圧着前のｋ−１層目の内部導体の導体厚を、圧着前のｋ層目の内部導体の導体厚より厚く設定することにより、すなわち、後から積層する内部導体の導体厚より、先に積層する内部導体の導体厚を厚く設定することにより、先に積層した内部導体の方が、後から積層した内部導体より導体厚の縮みが大きくても、積層後の全ての内部導体の導体厚は略等しくなる。

本発明によれば、予め、先に積層する内部導体の導体幅を、後から積層する内部導体の導体幅より狭くしているため、先に積層した内部導体の方が、後から積層した内部導体より導体幅の伸びが大きくなっても、積層後の全ての内部導体の導体幅は等しくなる。従って、たとえば積層セラミック電子部品が積層コイル部品の場合には、コイル内径が設計値より小さくならず、インダクタンスの低下を抑えることができる。

以下に、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法の実施例について添付の図面を参照して説明する。

［第１実施例、図１〜図１３］
図１に示すように、積層インダクタ１は、コイル用導体パターン２，３，４，５と、セラミックグリーンシート１１，１２，１３，２１などで構成されている。

セラミックグリーンシート１１〜１３，２１はそれぞれ、キャリアフィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＰ（ポリプロピレン）フィルム上に、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。セラミックグリーンシート１１〜１３，２１は、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト粉末からなる。さらに、セラミックグリーンシート１１〜１３には、層間接続用ビアホール７が設けられている。層間接続用ビアホール７は、シート１１〜１３にレーザビームなどを用いて貫通孔形成し、この貫通孔にＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などの導電ペーストを印刷塗布などの方法により充填することによって形成される。

コイル用導体パターン２，３，４，５はそれぞれ、キャリアフィルムであるＰＥＴフィルムやＰＰフィルム上にスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。これらのコイル用導体パターン２〜５は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなる。コイル用導体パターン２〜５は、それぞれ積層されて複数のコイル用導体パターン層からなるコイル導体２Ａ〜５Ａを形成する。コイル導体２Ａ〜５Ａは、セラミックグリーンシート１１〜１３に設けた層間接続用ビアホール７を介して直列に接続され、螺旋状コイルＬを構成する。

次に、以上の構成からなる積層インダクタ１の製造方法について説明する。

まず、セラミックグリーンシート２１をキャリアフィルムを上にして、積層ステージに載せ、プレス機で圧着した後、キャリアフィルムを剥離して、セラミックグリーンシート２１を積層ステージ上に転写する。このセラミックグリーンシート２１の転写を複数回繰り返すことにより、セラミックグリーンシート２１が複数枚積層された外層ブロック２１Ａを形成する（図２参照）。圧着条件は、圧力が０．５Ｋｇ／ｍｍ²で、圧着時間が２秒／層である（以下の圧着条件も同様である）。

次に、外層ブロック２１Ａ上に、キャリアフィルム２５を上にしてコイル用導体パターン２を載せ、圧着することにより、コイル用導体パターン２を外層ブロック２１Ａに埋め込む。ここで、本第１実施例の場合、圧着前のコイル用導体パターン２は、導体幅Ｄ１が１００μｍで、導体厚が１３μｍと設定した。

この後、図３に示すように、キャリアフィルム２５を剥離して、コイル用導体パターン２を外層ブロック２１Ａ上に転写する。なお、図３では、コイル用導体パターン２は断面が矩形状であるように示されているが、実際には断面の角部が丸みを帯びていたり、断面が楕円状であったりする。

次に、前述したコイル用導体パターン２の転写法による積層と同様にして、１層目のコイル導体２Ａを形成する複数のコイル用導体パターン２が転写法により積層される（図４参照）。このとき、コイル用導体パターン２を１層ずつ圧着（逐次圧着）しながら積層する。これにより、断面積の大きなコイル導体２Ａを得ることができる。

次に、図５に示すように、外層ブロック２１Ａ上にキャリアフィルムを上にしてセラミックグリーンシート１１を載せ、圧着することにより、セラミックグリーンシート１１を外層ブロック２１Ａに積層する。この後、キャリアフィルムを剥離して、コイル導体２Ａを覆うように、セラミックグリーンシート１１を外層ブロック２１Ａ上に転写する。セラミックグリーンシート１１に設けられた層間接続用ビアホール７はコイル導体２Ａの一方の端部に電気的に接続している。

次に、図６に示すように、セラミックグリーンシート１１上にキャリアフィルム２５を上にしてコイル用導体パターン３を載せ、圧着することにより、コイル用導体パターン３をセラミックグリーンシート１１に埋め込む。ここで、本第１実施例の場合、圧着前のコイル用導体パターン３は、導体幅Ｄ２が１１０μｍで、導体厚が１２μｍと設定した。この後、キャリアフィルムを剥離して、コイル用導体パターン３をセラミックグリーンシート１１上に転写する。

次に、前述したコイル用導体パターン３の転写法による積層と同様にして、２層目のコイル導体３Ａを形成する複数のコイル用導体パターン３が転写法により積層される（図７参照）。このとき、コイル用導体パターン３を１層ずつ圧着（逐次圧着）しながら積層する。

これにより、先に積層した１層目のコイル導体２Ａが受ける圧着の押圧回数の方が、後で積層した２層目のコイル導体３Ａが受ける圧着の押圧回数より多くなる。このため、１層目のコイル導体２Ａの導体幅の方が、２層目のコイル導体３Ａの導体幅より伸びが大きくなる。しかし、予め、先に積層するコイル用導体パターン２の導体幅Ｄ１を、後から積層するコイル用導体パターン３の導体幅より狭く設定しているため、コイル導体２Ａと３Ａの導体幅は略等しくなる（図７参照）。

さらに、１層目のコイル導体２Ａが受ける圧着の押圧回数の方が、２層目のコイル導体３Ａが受ける圧着の押圧回数より多くなるため、１層目のコイル導体２Ａの導体厚の方が、２層目のコイル導体３Ａの導体厚より縮みが大きくなる。しかし、予め、先に積層するコイル用導体パターン２の導体厚を、後から積層するコイル用導体パターン３の導体厚より厚く設定しているため、コイル導体２Ａと３Ａの導体厚は略等しくなる。

以下、前述したセラミックグリーンシート１１やコイル用導体パターン２，３の転写法による積層と同様にして、順次、セラミックグリーンシート１２，３層目のコイル導体４Ａを形成する複数のコイル用導体パターン４、セラミックグリーンシート１３、４層目のコイル導体５Ａを形成する複数のコイル用導体パターン５が転写法により積層される（図８参照）。ここで、本第１実施例の場合、圧着前のコイル用導体パターン４は、導体幅Ｄ３が１２０μｍで、導体厚が１１μｍと設定した。また、圧着前のコイル用導体パターン５は、導体幅Ｄ４が１３０μｍで、導体厚が１０μｍと設定した。

さらに、この上にセラミックグリーンシート２１を複数枚積層した後、本圧着して積層体３１とし、その後焼成する。

次に、図９に示すように、積層体３１の左右の端面に入出力外部電極３２，３３を形成する。外部電極３２，３３は、塗布焼付、スパッタリング、あるいは蒸着などの方法により形成される。外部電極３２と３３の間には、螺旋状コイルＬが接続されている。

以上の製造方法によれば、予め、先に積層するコイル導体の導体幅を、後から積層するコイル導体の導体幅より狭くしているため（具体的には、４層目のコイル導体５Ａ、３層目のコイル導体４Ａ、２層目のコイル導体３Ａ、１層目のコイル導体２Ａの順で導体幅を徐々に狭くしている）、先に積層した内部導体の方が、後から積層した内部導体より導体幅の伸びが大きくなっても、本圧着後の全てのコイル導体２Ａ〜５Ａの導体幅はほぼ等しくなる。従って、積層インダクタ１の螺旋状コイルＬのコイル内径が設計値より小さくならず、インダクタンスの低下を抑えることができる。

さらに、後から積層するコイル導体の導体厚より、先に積層するコイル導体の導体厚を厚く設定することにより、先に積層したコイル導体の方が、後から積層したコイル導体より導体厚の縮みが大きくても、本圧着後の全てのコイル導体２Ａ〜５Ａの導体厚を略等しくすることができる。

表１は、積層インダクタ１の導体幅、導体厚、直流抵抗値およびインダクタンスの測定結果である。導体幅と導体厚は、本圧着後に積層体を断面研磨し、金属顕微鏡などで測定したものである。表１には、比較のために、圧着前のコイル導体２Ａ〜５Ａの導体幅を全て１３０μｍとし、かつ、導体厚を１０μｍとした従来の積層インダクタの測定値も併せて記載している。

［第２実施例、図１０および図１１］
第２実施例は、セラミックグリーンシートにコイル導体を印刷したものを、逐次圧着しながら積層して積層インダクタを製造する場合について説明する。図１０に示すように、積層インダクタ５１は、コイル導体５２〜５９および層間接続用ビアホール６０をそれぞれ設けたセラミックグリーンシート６１と、引出し用ビアホール６３を設けた外層用セラミックグリーンシート６２などで構成されている。

セラミックグリーンシート６１，６２は、キャリアフィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＰ（ポリプロピレン）フィルム上に、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。セラミックグリーンシート６１，６２は、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト粉末からなる。さらに、セラミックグリーンシート６１，６２にはビアホール６０，６３が設けられている。

コイル導体５２〜５９はそれぞれ、所定のセラミックグリーンシート６１上にスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法により形成される。これらのコイル導体５２〜５９は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなる。コイル導体５２〜５９は、セラミックグリーンシート６１に設けた層間接続用のビアホール６０を介して直列に接続され、螺旋状コイルＬを構成する。

外層用セラミックグリーンシート６２をキャリアフィルムを上にして、積層ステージに載せ、プレス機で圧着した後、キャリアフィルムを剥離して、セラミックグリーンシート６２を積層ステージ上に転写する。このセラミックグリーンシート６２の転写を複数回繰り返すことにより、セラミックグリーンシート６２が複数枚積層された外層ブロックを形成する。

次に、外層ブロック上に、１層目のコイル導体５２を設けたセラミックグリーンシート６１をキャリアフィルムを上にして載せ、圧着することにより、コイル導体５２を外層ブロックに埋め込むとともに、セラミックグリーンシート６１を積層する。この後、キャリアフィルムを剥離して、コイル導体５２およびセラミックグリーンシート６１を外層ブロック上に転写する。

以下、前述したコイル導体５２を設けたセラミックグリーンシート６１の転写法による積層と同様にして、順次、２層目のコイル導体５３を設けたセラミックグリーンシート６１、３層目のコイル導体５４を設けたセラミックグリーンシート６１、……が転写法により積層される。ここで、本第２実施例の場合、予め、先に積層するコイル導体の圧着前の導体幅を、後から積層するコイル導体の圧着前の導体幅より狭くしている。具体的には、ｎ層目のコイル導体５９、ｎ−１層目のコイル導体５８、……２層目のコイル導体５３、１層目のコイル導体５２の順で導体幅を徐々に狭くしている。さらに、後から積層するコイル導体の圧着前の導体厚より、先に積層するコイル導体の圧着前の導体厚を厚くしている。

さらに、この上に外層用セラミックグリーンシート６２を複数枚積層した後、本圧着して積層体とし、その後焼成する。

次に、図１１に示すように、積層体７０の上下面に入出力外部電極７１，７２を形成する。外部電極７１と７２の間には、引出し用ビアホール６３を介して螺旋状コイルＬが接続されている。この積層インダクタ５１をプリント基板等に実装する際には、図１１で示した縦置き状態から横置き状態にしてはんだ付けされる。

以上の製造方法によれば、予め、先に積層するコイル導体の導体幅を、後から積層するコイル導体の導体幅より狭くしているため、先に積層した内部導体の方が、後から積層した内部導体より導体幅の伸びが大きくなっても、本圧着後の全てのコイル導体５２〜５９の導体幅は等しくなる。従って、積層インダクタ５１の螺旋状コイルＬのコイル内径が設計値より小さくならず、インダクタンスの低下を抑えることができる。

さらに、後から積層するコイル導体の導体厚より、先に積層するコイル導体の導体厚を厚く設定することにより、先に積層したコイル導体の方が、後から積層したコイル導体より導体厚の縮みが大きくても、本圧着後の全てのコイル導体５２〜５９の導体厚を略等しくすることができる。

［他の実施例］
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。積層セラミック電子部品は、積層インダクタの他に、例えば、積層トランス、積層コモンモードチョークコイル、積層インピーダンス素子、積層ＬＣフィルタ、積層コンデンサなどがある。また、前記実施例は個産品の例で説明したが、量産の場合には、複数の積層セラミック電子部品を含んだマザー積層ブロックの状態で製造される。

本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法の一実施例を説明するための分解斜視図。 本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法の工程を示す模式断面図。 図２に続く製造工程を示す模式断面図。 図３に続く製造工程を示す模式断面図。 図４に続く製造工程を示す模式断面図。 図５に続く製造工程を示す模式断面図。 図６に続く製造工程を示す模式断面図。 図７に続く製造工程を示す模式断面図。 図８に続く製造工程を示す外観斜視図。 本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法の別の実施例を説明するための分解斜視図。 図１０に示した積層セラミック電子部品の外観斜視図。

符号の説明

１…積層インダクタ
２〜５…コイル用導体パターン
２Ａ〜５Ａ…コイル導体
１１〜１３，２１…セラミックグリーンシート
２５…キャリアフィルム
５１…積層インダクタ
５２〜５９…コイル導体
６１，６２…セラミックグリーンシート
Ｌ…螺旋状コイル

Claims (3)

1. セラミックグリーンシートの表面に、キャリアフィルムに支持された内部導体パターンを複数層圧着しながら転写することによって、複数の内部導体パターン層からなる内部導体を形成する内部導体形成工程と、
   前記内部導体を覆うようにセラミックグリーンシートを積層する絶縁層形成工程とを備え、
   前記内部導体形成工程と前記絶縁層形成工程とをｎ回（ｎ：２以上の整数）繰り返してｎ層の内部導体を内蔵するセラミック積層体を形成し、
   圧着前のｋ−１層目（ｋは２以上の整数で、かつ、ｋ≦ｎ）の内部導体は、圧着前のｋ層目の内部導体より導体幅が狭いこと、
   を特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
2. セラミックグリーンシートの表面に導電ペーストからなる内部導体を形成する工程と、
   前記セラミックグリーンシートをｎ回（ｎ：２以上の整数）逐次圧着してｎ層の内部導体を内蔵するセラミック積層体を形成する工程とを備え、
   圧着前のｋ−１層目（ｋは２以上の整数で、かつ、ｋ≦ｎ）の内部導体は、圧着前のｋ層目の内部導体より導体幅が狭いこと、
   を特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
3. 圧着前のｋ−１層目の内部導体は、圧着前のｋ層目の内部導体より導体厚が厚いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。

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