JP2007027353A

JP2007027353A - 積層型電子部品の製造方法

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Publication number: JP2007027353A
Application number: JP2005206540A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sakakura; 光男坂倉; Seiichi Kobayashi; 小林　　清一; Kuniaki Watanabe; 邦昭渡辺; Makoto Yamamoto; 誠山本; Kenta Kajiwara; 健太梶原
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP4738923B2

Abstract

【課題】巻線を巻回し、全体が金属磁性体粉を圧粉した金属磁性体で覆われた巻線型のものは形状が大きくなる。また、磁性体層と導体パターンを積層し、積層体内にコイルが形成された積層型のものはフェライトの飽和磁束密度が低いために、直流重畳特性が悪く、大電流を流すことができなかった。また、高温で焼成する必要があった。
【解決手段】金属磁性体粒子と熱硬化性樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と導体ペーストを用いて形成された導体パターンが積層される。これらの積層体内にはコイルが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体と導体パターンを積層して積層体内にコイルが形成された積層型電子部品の製造方法に関するものである。

大電流が流れる電源回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路用のインダクタやトランス等として使用される電子部品に、コイル状に巻回された巻線の周りが金属磁性体粉末を圧粉した金属磁性体で覆われるものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2004-153068号公報

近年、電子機器の小型化に伴い、この種の電子部品も小型化が望まれている。しかしながら、この様な電子部品は、巻線を巻回し、この巻線部分を金属磁性体で覆っているため、形状が大型化し、小型の電子機器に用いることができなかった。

一方、小型が進んだ電子部品としては、フェライトからなる磁性体層と導体パターンを積層し、積層体内にコイルが形成された積層型コイルや積層型トランスが知られている。

しかしながら、この様な積層型電子部品は、磁性体層を構成しているフェライトの飽和磁束密度が低いため、直流重畳特性が悪く、大電流を流すことができなかった。また、従来の積層型電子部品は高温で焼成する必要があった。

本発明は、小型・低背でありながら、直流重畳特性が良好で、大電流を流すことができる積層型電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の積層型電子部品の製造方法は、磁性体層を構成する材質を工夫することにより前述の課題を解決するものである。すなわち、金属磁性体粒子と熱硬化性樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と導体ペーストを用いて形成された導体パターンが積層され、これらの積層体内にコイルが形成される。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が用いられる。

本発明の積層型電子部品の製造方法は、金属磁性体粒子と熱硬化性樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と導体ペーストを用いて形成された導体パターンが積層され、これらの積層体内にコイルが形成されるので、３００℃以下の温度処理で、小型・低背でありながら、直流重畳特性が良好で、大電流を流すことができる積層型電子部品を得ることができる。

本発明の積層型電子部品の製造方法は、金属磁性体粒子と熱硬化性を有するエポキシ樹脂（好ましくは熱硬化性を有するフェノキシ樹脂）を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と導体ペーストを用いて形成された導体パターンが積層され、これらの積層体を熱硬化させることにより、積層体内にコイルが形成される。この時、金属磁性体ペースト中の熱硬化性樹脂として熱硬化性を有するフェノキシ樹脂を用いた場合、熱硬化性を有するフェノキシ樹脂の金属磁性体に対する重量比は２．５ｗｔ％以下に設定される。また、導体ペースト中の導体としてはサブミクロンの酸化銀粒子が用いられ、金属磁性体層上に印刷し、乾燥させた後、この導体ペーストが加圧される。さらに、金属磁性体層は、１層ごとに加圧されたり、積層体を形成した後加圧されたりする。
従って、本発明の積層型電子部品の製造方法は、２００℃以下の熱処理により強度、絶縁性、耐熱性に優れた積層型電子部品を製造できると共に、金属磁性体の透磁率を改善したり、導体パターンの導体抵抗を抑制したりできる。

以下、本発明の積層型電子部品の製造方法を図１、図２を参照して説明する。
本発明の積層型電子部品の製造方法の実施例に係る積層型電子部品としては、例えば、図１に示す様に、金属磁性体層１１Ａ〜１１Ｆと導体パターン１２Ａ〜１２Ｅを積層し、これらの積層体内にコイルが形成されたものがある。
金属磁性体層１１Ａ〜１１Ｆは、鉄、ステンレス、パーマロイ、アモルファス等の金属磁性体粒子を主成分とし、熱硬化性樹脂を混合してペースト状にした金属磁性体ペーストを用いて形成される。熱硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂に熱硬化剤を混合したものが用いられる。また、導体パターン１２Ａ〜１２Ｅは、還元銀粒子、酸化銀粒子、ナノ銀粒子等の銀粒子にバインダーを混合してペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
金属磁性体層１１Ａの表面には、導体パターン１２Ａが形成される。この導体パターン１２Ａは、１ターン未満分が形成され、一端が金属磁性体層１１Ａの端面に引き出される。
金属磁性体層１１Ｂの表面には、導体パターン１２Ｂが形成される。この導体パターン１２Ｂは１ターン未満分が形成される。導体パターン１２Ｂの一端は金属磁性体層１１Ｂのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ａの他端に接続される。
金属磁性体層１１Ｃの表面には、導体パターン１２Ｃが形成される。導体パターン１２Ｃは、１ターン未満分が形成され、その一端が金属磁性体層１１Ｃのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｂの他端に接続される。
金属磁性体層１１Ｄの表面には、１ターン未満分の導体パターン１２Ｄが形成される。この導体パターン１２Ｄの一端は金属磁性体層１１Ｄのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｃの他端に接続される。
金属磁性体層１１Ｅの表面には、１ターン未満の導体パターン１２Ｅが形成され、一端が金属磁性体層１１Ｅのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｃの他端に接続される。導体パターン１２Ｅの他端は、金属磁性体層１１Ｅの端面に引き出される。
この導体パターン１２Ｅが形成された金属磁性体層１１Ｅの上には、導体パターン１２Ｅを保護するための金属磁性体層１１Ｆが形成される。
この様にして導体パターン１２Ａ〜１２Ｅによって積層体内にコイルパターンが形成され、図２に示す様に積層体の両端面に形成された外部端子２３、２４間に接続される。

この様な積層型電子部品は以下の様にして製造される。この積層型電子部品をシート積層法によって形成する場合には、金属磁性体粒子として例えば直径９μｍのカーボニル鉄粉を、熱硬化性樹脂として例えばビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂に熱硬化剤を混合したものをそれぞれ用い、カーボニル鉄粉に対するエポキシ樹脂の量が重量比で４％（体積比で約３０％）になる様に配合され、ペースト状にされた金属磁性体ペーストを用いて形成した金属磁性体シートの表面に、銀粉末を含有する導体ペーストを印刷して導体パターンを形成し、この導体パターンが形成された金属磁性体シートを所定の順序で所定の枚数を積層して積層体を形成し、所定の形状に切断後、２００℃で熱硬化させる。この積層体の端面には、外部端子が形成される。
また、この積層型電子部品を印刷積層法によって形成する場合には、金属磁性体粒子として例えば直径９μｍのカーボニル鉄粉を、熱硬化性樹脂として例えばビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂に熱硬化剤を混合したものをそれぞれ用い、カーボニル鉄粉に対するエポキシ樹脂の量が重量比で４％（体積比で約３０％）になる様に配合され、ペースト状にされた金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層の表面に、銀粉末を含有する導体ペーストを印刷する導体パターンの形成と、この導体パターンが形成された金属磁性体層上への金属磁性体層の形成を所定回数繰り返して積層体を形成し、所定の形状に切断後、２００℃で熱硬化させる。この積層体の端面には、外部端子が形成される。

さらに、積層型電子部品を印刷積層法によって製造する際に、金属磁性体ペーストに含有する熱硬化性のエポキシ系樹脂の中でも分子量の大きいフェノキシ樹脂を使用したところ、金属磁性体層を印刷する際のメッシュ跡が小さく、かつ、下層への溶剤の吸収を少なくでき、金属磁性体層の表面のレベリング性が上がり、低分子量の樹脂と比較して少ない樹脂量でも金属磁性体層の平面性を向上させることができた。また、この時、金属磁性体ペーストのフェノキシ樹脂の金属磁性体粒子に対する重量比を２．５ｗｔ％以下（体積比で２０％）にし、金属磁性体粒子として平均粒子径が１０μｍ以下のカーボニル鉄を使用したところ、金属磁性体の密度が６６ｖｏｌ％以上になり、透磁率を１２以上にすることができた。

また、積層型電子部品を印刷積層法、シート積層法いずれの方法で形成する場合においても、金属磁性体層表面に導体ペーストを印刷し、１５０℃で５分間乾燥させて導体パターンを形成し、この導体パターンに５００ｋｇ／ｃｍ^２で圧力を加え、この導体パターンを内蔵する積層体を２００℃で１時間熱処理して積層体を熱硬化させたところ、厚みが５μｍ以上の導体パターンを形成することができ、その導体抵抗は銀の物性値（１．６μｍΩ・ｃｍ）の６倍以下となった。

さらに、積層型電子部品を印刷積層法、シート積層法いずれの方法で形成する場合においても、粒子径が１ｎｍ〜１０００ｎｍの酸化銀を含有する導体ペーストを金属磁性体層上に印刷し、１５０℃で５分間熱処理して導体パターンを形成し、この導体パターンを内蔵する積層体を２００℃で１時間熱処理して積層体を熱硬化させたところ、導体パターンの導体抵抗は銀の物性値（１．６μｍΩ・ｃｍ）の５倍以下となった。この時、金属磁性体層上に印刷されて１５０℃で５分間熱処理が施された導体パターンに５００ｋｇ／ｃｍ^２で圧力を加えたところ、導体パターンの導体抵抗を銀の物性値（１．６μｍΩ・ｃｍ）の３倍以下にまで低減できた。

また、積層型電子部品を印刷積層法で形成する際に、カーボニル鉄粉とフェノキシ樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成した金属磁性体層を形成するごとに、加圧することにより金属磁性体層の磁性体粒子の体積率を６５ｖｏｌ％以上にすることができた。
さらに、積層型電子部品を印刷積層法で形成する際に、直径９μｍのカーボニル鉄粉とフェノキシ樹脂を含有し、カーボニル鉄粉に対するエポキシ樹脂が２．５ｗｔ％になる様に配合され、ペースト状にされた金属磁性体ペーストを用いて金属磁性体層を形成し、かつ、積層体の最上層の金属磁性体層を形成し、積層体を乾燥させた後、積層体を例えば１５ｔ／ｃｍ^２の圧力で加圧し、この加圧された積層体を熱硬化させたところ、金属磁性体層の金属磁性粒子の体積率が６５ｖｏｌ％から７５ｖｏｌ％まで増加し、透磁率も１２から２０まで向上した。

本発明の積層型電子部品の製造方法の実施例に係る積層型電子部品の分解斜視図である。本発明の積層型電子部品の製造方法の実施例に係る積層型電子部品の斜視図である。

符号の説明

１１Ａ〜１１Ｆ金属磁性体層
１２Ａ〜１２Ｅ導体パターン

Claims

金属磁性体粒子と熱硬化性樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と導体ペーストを用いて形成された導体パターンが積層され、これらの積層体内にコイルが形成されたことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられた請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
前記熱硬化性樹脂としてフェノキシ樹脂が用いられた請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
前記金属磁性体層に導体ペーストを印刷、乾燥した後、該導体ペーストを加圧して導体パターンが形成された請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
前記導体ペーストに含有される銀の粒子径がサブミクロン粒径の酸化銀である請求項４に記載の積層型電子部品の製造方法。
前記積層体を構成する金属磁性体層は、金属磁性体粒子の体積率が６５ｖｏｌ％以上となる様に１層ごとに加圧された請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
前記積層体は、熱硬化性樹脂を本硬化させる前に、金属磁性体粒子の体積率が６５ｖｏｌ％以上となる様に加圧された請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。