JP2007027649A - 積層コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 層間接続用貫通孔への導電ペーストの充填性を向上させ、かつ、帯状コイル導体パターンと層間接続用ビアホール導体との接続性を向上させることができるとともに、大きなインダクタンスを得ることができる積層コイル部品及びその製造方法を得る。
【解決手段】 帯状コイル導体パターン１４が形成されているシート１６に設けた層間接続用貫通孔２１は、一方開口部２１ａの面積が他方開口部２１ｂの面積より大きく、かつ、軸心が帯状コイル導体パターン１４の他端側に傾いている。この貫通孔２１に導電ペーストが充填され層間接続用ビアホール導体となる。貫通孔２１は、平面視で、帯状コイル導体パターン配置領域内に存在している。また、貫通孔２１は平面視で、一方開口部２１ａが略長円形状で、他方開口部２１ｂが円形であり、他方開口部２１ｂが一方開口部２１ａの内側に位置している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、積層コイル部品及びその製造方法、特に、積層コイル部品における貫通孔の形状とその形成方法に関する。

従来より、積層コイル部品として、特許文献１に記載のものが知られている。図６に示すように、特許文献１の積層コイル部品は、積層体５１の内部に、積層方向Ｘと直交するコイル軸を有するコイル５２が配設され、かつ、積層体５１の両端面に、コイル５２の両端部と導通する入出力用外部電極５３が配設された構造を有している。

そして、この積層コイル部品は、図７に示すように、帯状コイル導体パターン５５及び層間接続用ビアホール導体５９を設けたセラミックシート５８と、層間接続用ビアホール導体５９のみを設けたセラミックシート５８と、無地の保護用セラミックシート５８とを積層圧着し、焼成した後、入出力用外部電極５３（図６）を形成する工程を経て製造される。

複数の帯状コイル導体パターン５５の所定の端部どうしは、複数の層間接続用ビアホール導体５９によって接続され、コイル軸がセラミックシート５８の積み重ね方向Ｘと直交するコイル５２を構成する。全ての層間接続用ビアホール導体５９は、貫通孔に導電ペーストを充填することにより形成され、図８及び図９に示すように、通常、上側部５９ａの面積が下側部５９ｂの面積より大きく、かつ、該ビアホール導体５９の軸心Ｐは帯状コイル導体パターン５５に対して直交している。

ところで、この積層コイル部品において、層間接続用貫通孔への導電ペーストの充填性を向上させたり、帯状コイル導体パターン５５と層間接続用ビアホール導体５９との接続性を向上させたりするには、貫通孔の上側開口部の面積をさらに大きくすることが考えられる。

しかし、図９に一点鎖線５９’で表示するように、単純に上側部５９ａの円形面積を大きくすれば、コイル５２の径が小さくなり、大きなインダクタンスを得ることができないという問題点が生じる。また、単純に上側部５９ａの円形面積を大きくすれば、隣接する帯状コイル導体パターン５５どうしがショートし易くなる。
特開２００２−２５２１１７号公報

そこで、本発明の目的は、層間接続用貫通孔への導電ペーストの充填性を向上させ、かつ、帯状コイル導体パターンと層間接続用ビアホール導体との接続性を向上させることができるとともに、大きなインダクタンスを得ることができる積層コイル部品及びそ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、本発明に係る積層コイル部品は、
複数のセラミック層を積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の内部に、前記セラミック層に対してパターン面が平行に配置された複数の帯状コイル導体パターンと、
前記積層体の内部に、前記セラミック層の積み重ね方向に配置された複数の層間接続用貫通孔に充填されたビアホール導体と、
前記積層体の両端部に配設された入出力用外部電極と、を備え、
前記複数の帯状コイル導体パターンの所定の端部どうしを前記複数のビアホール導体によって接続して、コイル軸が前記セラミック層の積み重ね方向と直交するコイルを構成し、
前記帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔の一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、かつ、該層間接続用貫通孔の軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いていること、
を特徴とする。

本発明に係る積層コイル部品においては、帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔の一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、かつ、該貫通孔の軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いているので、つまり、大きなテーパを有するので、導電ペーストを充填する際に、層間接続用貫通孔に導電ペーストが流入し易い。また、貫通孔の軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いていることにより、他方開口部を側面寄りに形成できることになる。この結果、コイルの径を大きく形成でき、単純に一方開口部を円形状に大きくした場合に比べて大きなインダクタンスを得ることができる。

本発明に係る積層コイル部品において、帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔が、平面視で、帯状コイル導体パターン配置領域内に存在していることが好ましい。これにより、隣接した帯状コイル導体パターンどうしのショートを防止できる。

また、平面視で、帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔の一方開口部が略長円形状で、他方開口部が円形であり、他方開口部が一方開口部の内側に位置していてもよい。これにより、一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いており、さらに、平面視で帯状コイル導体パターンの配置領域内に存在している層間接続用貫通孔を容易に形成することができる。

また、ビアホール導体が設けられたセラミック層の厚みが、帯状コイル導体パターン及びビアホール導体が設けられたセラミック層の厚みより厚く構成されていてもよい。これにより、積層枚数が少なくなり、積層コイル部品を簡易に製造できる。

本発明に係る積層コイル部品の製造方法は、レーザ光を少なくとも２回照射することにより、帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に、一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、かつ、軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いている層間接続用貫通孔を形成することを特徴とする。

本発明によれば、層間接続用ビアホール導体を形成する際に、層間接続用貫通孔に導電ペーストが流入し易くなるため、該貫通孔への導電ペーストの充填性が向上し、帯状コイル導体パターンとビアホール導体との接続性が向上するとともに、大きなインダクタンスを得ることができる。また、ビアホール導体は帯状コイル導体パターン方向以外のテーパが小さいので、隣接した帯状コイル導体パターンどうしのショートを防止できる。

以下に、本発明に係る積層コイル部品及びその製造方法の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は積層コイル部品１の外観を示し、図２はそれを分解した状態を示す。この積層コイル部品１は、積層体２の内部に、積層方向Ｘと直交するコイル軸を有するコイル４が配設され、かつ、積層体２の両端面に、コイル４の両端部と導通する入出力用外部電極１８が配設された構造を有している。

この積層コイル部品１は以下のような製造工程によって製作される。図２に示すように、帯状コイル導体パターン１４及び層間接続用貫通孔２１に充填されたビアホール導体３を設けたセラミックシート１６と、帯状コイル導体パターン１５及び層間接続用貫通孔２１に充填されたビアホール導体３を設けたセラミックシート１６と、層間接続用貫通孔２２に充填されたビアホール導体３を設けたセラミックシート１６と、無地の保護用セラミックシート１６を用意する。

セラミックシート１６としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｕ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎフェライトなどの磁性体セラミック材料、あるいは、ガラスセラミックからなる非磁性体の絶縁体セラミック材料などをドクターブレード法などの方法で成形したものが用いられる。なお、ビアホール導体３が設けられたセラミックシート１６の厚み（代表厚：５０μｍ）を、帯状コイル導体パターン１４，１５及びビアホール導体３が設けられたセラミックシート１６の厚み（代表厚：２５μｍ）より厚く設定する。これにより、積層枚数が少なくなり、積層コイル部品を簡易に製造できる。

帯状コイル導体パターン１４，１５は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなり、スクリーン印刷などの方法により形成される。帯状コイル導体パターン１４，１５はシート１６上に略平行に配置されている。

層間接続用ビアホール導体３は、シート１６の積み重ね方向（Ｘ方向）に配設されており、平面視で所定位置に重ねて連接されている。そして、帯状コイル導体パターン１４の端部が、これらのビアホール導体３を介して他の層の帯状コイル導体パターン１５の端部に電気的に接続することにより、帯状コイル導体パターン１４と帯状コイル導体パターン１５が交互に電気的に直列に接続して螺旋状コイル４を形成している。

また、層間接続用ビアホール導体３は、貫通孔２１，２２をレーザ光などを用いて形成し、該貫通孔２１，２２にＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などの導電ペーストを充填することによって形成される。

より詳細に層間接続用貫通孔２１について説明する。なお、ビアホール導体３の形状は貫通孔２１の形状と同一である。図３及び図４に示すように、帯状コイル導体パターン１４が形成されているシート１６に設けた貫通孔２１は、上側開口部２１ａの面積が下側開口部２１ｂの面積より大きく、かつ、軸心Ｐ（図４（ａ）参照）が帯状コイル導体パターン１４の他端側に傾いている。図４（ａ）は図３のＩＶ（ａ）−ＩＶ（ａ）断面図であり、図４（ｂ）は図３のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）断面図である。

層間接続用貫通孔２１は、図３に示すように平面視で、帯状コイル導体パターン１４の配置領域内に存在している。これにより、隣接した帯状コイル導体パターン１４どうしのショートを防止できる。さらに、帯状コイル導体パターン１４を近接して配置できるので、帯状コイル導体パターン１４の本数を増やして大きなインダクタンスを得たり、積層コイル部品１の小型化を図ることができる。なお、帯状コイル導体パターン１５に関しても同様である。

また、層間接続用貫通孔２１は平面視で、上側開口部２１ａが略長円形状で、下側開口部２１ｂが円形であり、下側開口部２１ｂが上側開口部２１ａの内側に位置している。これにより、コイル４の内径が小さくならず、大きなインダクタンスを得ることができる。本実施例の場合、上側開口部２１ａを長径方向が１１５μｍで短径方向が７０μｍの略長円形状とし、下側開口部２１ｂを直径が５０μｍの円形とした。

この層間接続用貫通孔２１は、以下の方法により形成される。まず、図５（ａ）に示すように、ＣＯ₂レーザなどの１回目のレーザ光Ｌ１でセラミックシート１６に貫通孔３１を形成する。レーザ光Ｌ１のエネルギー強度は、中央部を強くし、端部を弱くしている。次に、図５（ｂ）に示すように、２回目のレーザ光Ｌ２で貫通孔３１の内側にセラミックシート１６を貫通しない凹部３２を形成する。２回目のレーザ光Ｌ２は１回目よりも全体のエネルギー強度を約１／３〜１／４に低下させている。これにより、帯状コイル導体パターン１４，１５を配置したセラミックシート１６に貫通孔２１を簡易に形成することができる。

なお、層間接続用貫通孔２１の形成に際して、レーザ光を必ずしも２回照射する必要はなく、１回照射で照射条件を連続的に変化させて形成してもよく、３回以上照射して形成してもよい。また、貫通孔２１はレーザ光に限らず、パンチングなどの他の加工方法で形成することもできる。さらに、貫通孔２１の形状は円形に限られず、角形などにも形成することができる。

一方、層間接続用貫通孔２２については、図８及び図９で説明した従来の層間接続用ビアホール導体５９が充填されたのと同様の形状である。従って、この貫通孔２２に充填されたビアホール導体３は上側部の面積が下側部の面積より大きく、かつ、軸心が帯状コイル導体パターン１４，１５に対して直交している。貫通孔２２を前記貫通孔２１と同様の形状にすると、コイル４の内径が小さくなり、インダクタンスが小さくなってしまうからである。

さらに、層間接続用貫通孔２２への導電ペーストの充填性は、以下のことから確保されている。（１）貫通孔２２を形成するシート１６の厚みが、帯状コイル導体パターン１４，１５を形成したシート１６より厚いので、薄いシートに形成された貫通孔よりも上側開口部が若干大きくなる。（２）帯状コイル導体パターン１４，１５を同時に印刷しないので、貫通孔２２への充填においてスクリーン印刷版の開口部を大きくできる（帯状コイル導体パターン１４，１５を同時に印刷する場合には、滲みを抑えるためにスクリーン印刷版の開口部を小さくして印刷する必要がある）。

次に、各シート１６は積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて直方体形状を有する積層体２（図１参照）とされる。そして、積層体２の左右の端面には入出力用外部電極１８が形成され、該外部電極１８はそれぞれコイル４の両端部に電気的に接続される。外部電極１８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。

こうして得られた積層コイル部品１は、積層体２の内部に、コイル軸がセラミックシート１６の積み重ね方向Ｘと直交する螺旋状コイル４を有している。そして、積層コイル部品１の左右の両端面に、螺旋状コイル４の両端部に接続された入出力用外部電極１８が配設されている。

また、帯状コイル導体パターン１４，１５を配置したセラミックシート１６に設けられた層間接続用貫通孔２１は、その上側開口部２１ａの面積が下側開口部２１ｂの面積より大きく、かつ、軸心Ｐが帯状コイル導体パターン１４，１５の他端側に傾いているので、つまり、大きなテーパを有するので、導電ペーストが流入し易くなる。この結果、導電ペーストの充填性が向上し、帯状コイル導体パターン１４，１５と層間接続用ビアホール導体３との接続性が向上し、直流抵抗が低下する。

具体的には、図６〜図９に示した従来の積層コイル部品の直流抵抗値の平均値が０．１２６Ω（ばらつき：σ＝０．０１１）であったのに対して、本実施例の積層コイル部品１の直流抵抗値の平均値は０．１２１Ω（ばらつき：σ＝０．００４）であった。サンプル数はそれぞれ１００個である。

また、層間接続用貫通孔２１は帯状コイル導体パターン方向に大きなテーパを有するので、上側開口部２１ａが帯状コイル導体パターン他端方向に大きく形成されることになり、下側開口部２１ｂを積層体２の側面寄りに形成できることになる。この結果、コイル４の径を大きく形成することができ、単純に上側開口部２１ａを円形状に大きくした場合に比べて大きなインダクタンスを得ることができる。

なお、本発明に係る積層コイル部品及びその製造方法は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、前記実施例では、帯状コイル導体パターン１４，１５がそれぞれ複数層で形成されているが、１層で形成することも可能である。

本発明に係る積層コイル部品の一実施例を示す外観斜視図である。 図１に示した積層コイル部品の分解斜視図である。 図１に示した積層コイル部品の製造方法を説明するための平面図である。 （ａ），（ｂ）それぞれ図３の断面図である。 層間接続用貫通孔を形成する方法を示す断面図である。 従来の積層コイル部品を示す外観斜視図である。 図６に示した積層コイル部品の分解斜視図である。 図６に示した積層コイル部品の製造方法を説明するための平面図である。 図８の断面図である。

符号の説明

１…積層コイル部品
２…積層体
３…層間接続用ビアホール導体
４…螺旋状コイル
１４，１５…帯状コイル導体パターン
１６…セラミックシート
１８…入出力用外部電極
２１，２２…層間接続用貫通孔
２１ａ…上側開口部
２１ｂ…下側開口部
Ｐ…軸心

Claims (5)

1. 複数のセラミック層を積み重ねて構成した積層体と、
   前記積層体の内部に、前記セラミック層に対してパターン面が平行に配置された複数の帯状コイル導体パターンと、
   前記積層体の内部に、前記セラミック層の積み重ね方向に配置された複数の層間接続用貫通孔に充填されたビアホール導体と、
   前記積層体の両端部に配設された入出力用外部電極と、を備え、
   前記複数の帯状コイル導体パターンの所定の端部どうしを前記複数のビアホール導体によって接続して、コイル軸が前記セラミック層の積み重ね方向と直交するコイルを構成し、
   前記帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔の一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、かつ、該層間接続用貫通孔の軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いていること、
   を特徴とする積層コイル部品。
2. 前記帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔が、平面視で、帯状コイル導体パターン配置領域内に存在していることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 平面視で、前記帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に設けられた層間接続用貫通孔の一方開口部が略長円形状で、他方開口部が円形であり、他方開口部が一方開口部の内側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の積層コイル部品。
4. 前記ビアホール導体が設けられたセラミック層の厚みが、前記帯状コイル導体パターン及びビアホール導体が設けられたセラミック層の厚みより厚いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層コイル部品。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層コイル部品の製造方法であって、
   レーザ光を少なくとも２回照射することにより、前記帯状コイル導体パターンを配置したセラミック層に、一方開口部の面積が他方開口部の面積より大きく、かつ、軸心が帯状コイル導体パターンの他端側に傾いている層間接続用貫通孔を形成すること、
   を特徴とする積層コイル部品の製造方法。
   

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