JP2008166385A - 積層インダクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部導体の厚みを大きくした場合に、素子に生じるクラックを低減することができる積層インダクタの製造方法を提供する。
【解決手段】 積層インダクタ１を製造する場合、まず磁性体からなる主グリーンシート９を作製し、この主グリーンシート９上にＵ字状の内部導体パターン１０を形成する。また、内部導体パターン１０を貫通させるＵ字状の孔部１２を有し、磁性体からなる補助グリーンシート１３を作製する。次いで、内部導体パターン１０が補助グリーンシート１３の孔部１２を貫通するように、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９と所定枚数の補助グリーンシート１３とを交互に重ねることにより、グリーン積層体１４を作製する。そして、グリーン積層体１４の脱バインダを行った後、グリーン積層体１４を一体焼成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、素体とコイル状内部導体とを備えた積層インダクタの製造方法に関するものである。

従来における積層インダクタの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、磁性体シート（グリーンシート）上に導電性ペーストからなる導電体パターン（内部導体）を印刷して、磁性体シートと導電体パターンとを交互に積層してなる積層体チップを作製した後、その積層体チップを焼成するものが知られている。
特許第２９２１５９４号

近年、例えば大電流用途として直流抵抗値の低い積層インダクタが要求されている。そのような低抵抗品を得るためには、例えば内部導体を厚く形成する必要がある。しかし、上記従来技術の製法では、導電体パターンを厚く形成すると、上下の磁性体シート間に隙間が形成されやすくなり、磁性体シートの積層が困難になる。また、積層体チップにおいて、導電体パターンが重なり合わない部分は、当該隙間によって導電体パターンが重なり合う部分に比べて密度的に租の状態となる。このため、積層体チップを焼成した際に、その密度差によって磁性体シートにクラックが発生しやすくなる。

本発明の目的は、内部導体の厚みを大きくした場合に、素子に生じるクラックを低減することができる積層インダクタの製造方法を提供することである。

本発明は、磁性体または非磁性体からなる素体とコイル状内部導体とを備えた積層インダクタの製造方法であって、素体の一部となる主グリーンシートの上にコイル状内部導体の一部となる内部導体パターンを形成する工程と、内部導体パターンを貫通させる孔部を有し、素体の一部となる補助グリーンシートを作製する工程と、内部導体パターンが孔部を貫通するように、内部導体パターンが形成された主グリーンシートと補助グリーンシートとを交互に重ねることで、グリーン積層体を作製する工程と、グリーン積層体を焼成する工程とを含むことを特徴とするものである。

このように本発明においては、主グリーンシートの上に形成された内部導体パターンを貫通させる孔部を有する補助グリーンシートを作製し、内部導体パターンが当該孔部を貫通するように、内部導体パターンが形成された主グリーンシートと補助グリーンシートとを交互に重ねる。これにより、内部導体パターンを厚くした場合でも、グリーン積層体が作製された状態において、上下の主グリーンシート間に隙間が発生することが抑えられるようになる。このため、グリーン積層体における内部導体パターンが重なり合う部分とそれ以外の部分との密度差が小さくなるため、グリーン積層体の焼成時に、当該密度差に起因したクラックが生じにくくなる。その結果、素子に生じるクラックを低減することができる。

好ましくは、内部導体パターンを形成する工程では、内部導体パターンの厚みが主グリーンシートの厚みよりも大きくなるように、主グリーンシートの上に内部導体パターンを形成する。この場合には、低抵抗の積層インダクタを得ることができる。

また、好ましくは、補助グリーンシートを作製する工程では、内部導体パターンに対応した形状を呈すると共に内部導体パターンよりも大きな寸法を有する孔部を形成する。この場合には、グリーン積層体が作製された状態において、上下の主グリーンシート間に隙間が発生することが十分抑えられる。従って、グリーン積層体の焼成時に、グリーン積層体の上記密度差に起因したクラックが一層生じにくくなる。

このとき、好ましくは、補助グリーンシートを作製する工程では、グリーン積層体を焼成する工程を実施した後に内部導体パターンと素体との間に空隙が形成されるような寸法を有する孔部を形成する。この場合には、グリーン積層体の焼成時に、内部導体パターンとグリーンシートとの接触面積が小さくなるため、内部導体パターンとグリーンシートとの収縮率差に起因したクラックも生じにくくなる。その結果、素子に生じるクラックを更に低減することができる。

本発明によれば、内部導体の厚みを大きくした場合に、素子に生じるクラックを低減することができる。これにより、低抵抗で且つ信頼性の高い積層インダクタを得ることが可能となる。

以下、本発明に係わる積層インダクタの製造方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる積層インダクタの製造方法の一実施形態によって製造される積層インダクタを示す斜視図であり、図２は、図１に示した積層インダクタの断面図である。各図において、積層インダクタ１は、直方体形状の積層体２と、この積層体２の両端面（長手方向の両側面）にそれぞれ形成された１対の端子電極３とを備えている。

積層体２は、素体４と、この素体４の内部に配置されたコイル状内部導体５とからなっている。素体４の各層及びコイル状内部導体５の各層は、積層体２の長手方向（図２のＡ方向）に積層されている。コイル状内部導体５の両端は、導体引き出し部（図示せず）を介して端子電極３と電気的に接続されている。素体４は、フェライト等の磁性体で形成されている。コイル状内部導体５及び導体引き出し部は、Ａｇ等を主成分とする導電材料で形成されている。

コイル状内部導体５は、断面矩形状または断面略矩形状（台形等を含む）をなしている。また、内部導体５と素体４との間には空隙６が形成されている。この空隙６は、コイル状内部導体５の周囲全体にあっても良いし、コイル状内部導体５の周囲の一部にあっても良い。

次に、以上のように構成した積層インダクタ１を製造する方法について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、磁性ペースト及び導体ペーストを作る（工程１０１）。磁性ペーストは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト粉末、Ｎｉ−Ｃｕ系フェライト粉末等の磁性粉末をバインダ及び溶剤と共に配合して混錬することによって得られる。導体ペーストは、例えばＡｇ粉末をバインダ及び溶剤と共に配合して混錬することによって得られる。なお、混錬には、三本ロール、ホモジナイザー、サンドミル等を用いる。

続いて、例えば印刷法によって磁性ペーストを支持フィルム（図示せず）上に印刷して、図４に示すようなグリーンシート７を形成する。このグリーンシート７の厚みは、例えば２０μｍである。そして、レーザ等によりグリーンシート７の所定位置に穴を開け、その穴にＡｇ等を主成分とする導電ペーストを充填することにより、スルーホール８を形成する。これにより、上記の素体４の一部を形成する主グリーンシート９が得られる（工程１０２）。

次いで、主グリーンシート９上に上記導体ペーストを印刷して、図４に示すようなＵ字状の内部導体パターン１０を形成する（工程１０３）。このとき、主グリーンシート９上におけるスルーホール８を含む領域に内部導体パターン１０を形成する。内部導体パターン１０の厚みは、例えば７０μｍである。内部導体パターン１０の断面形状は、横長の長方形状となっているが、正方形状に近くなるほど好ましい。

一方、工程１０２と同様の手法によって、図４に示すようなグリーンシート１１を形成する。このグリーンシート１１の厚みは、例えば２０μｍである。そして、このグリーンシート１１を加熱して乾燥させることで、加工しやすい状態（硬さ）とする。そして、金型プレス機によりグリーンシート１１を打ち抜いて、内部導体パターン１０を貫通させるＵ字状の孔部１２を形成する。この孔部１２の寸法は、内部導体パターン１０の寸法よりも僅かに大きくなっている。これにより、上記の素体４の一部を形成する補助グリーンシート１３が得られる（工程１０４）。

なお、補助グリーンシート１３の作製法としては、磁性ペースト（グリーンシート１１）を所望の厚さになるまで重ね塗りした後、グリーンシート１１を乾燥させて金型で打ち抜いても良いし、複数のグリーンシート１１を所望の厚さになるまで積層した後、これらのグリーンシート１１を金型でまとめて打ち抜いても良いし、グリーンシート１１を１枚毎に金型で打ち抜いた後、複数枚のグリーンシート１１を重ねて所望の厚さにしても良い。

また、孔部１２の形成法としては、上記の金型による打ち抜き加工の他に、レーザによる穴開け、サンドブラスト加工、或いは孔部形成用の印刷版を支持フィルムに被せてパターンを印刷し、乾燥させても良い。

次いで、内部導体パターン１０が補助グリーンシート１３の孔部１２を貫通するように、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９と内部導体パターン１０の厚みに対応する枚数（図４では１枚のみ図示）の補助グリーンシート１３とを交互に重ね、更に内部導体パターン１０が形成されていない主グリーンシート９を最外層に所定枚数ずつ積層することにより、グリーン積層体１４を作製する（工程１０５）。つまり、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９の上に、内部導体パターン１０が補助グリーンシート１３の孔部１２を貫通するように補助グリーンシート１３を所定枚数だけ積層し、更にその補助グリーンシート１３の上に、内部導体パターン１０が形成された他の主グリーンシート９を積層する。

このとき、内部導体パターン１０が補助グリーンシート１３に接触せず、しかも内部導体パターン１０と補助グリーンシート１３との間隔が等しくなるように、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９と補助グリーンシート１３とを積層する。また、図４に示すように、Ｕ字状の内部導体パターン１０の向きが層毎に９０度ずつ異なるように、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９を順次積層する。これにより、各層の内部導体パターン１０がスルーホール８を介して電気的に接続され、所望のターン数（巻数）をもったコイル状内部導体５が形成されることとなる。

次いで、グリーン積層体１４を所定の大きさに切断する。そして、グリーン積層体１４の脱バインダを行った後、グリーン積層体１４を一体焼成する（工程１０６）。なお、この時の焼成温度は、例えば８５０〜９００℃程度である。これにより、グリーン積層体１４が収縮し、上記の積層体２が得られる。

このとき、主グリーンシート９及び補助グリーンシート１３は、含有される溶剤が蒸発するため収縮し、内部導体パターン１０は焼結によって収縮する。つまり、主グリーンシート９及び補助グリーンシート１３と内部導体パターン１０とでは収縮率差が生じるため、焼成後には、コイル状内部導体５と素体４との間に所定の空隙６が形成されることとなる（図２参照）。

次いで、積層体２の両端面に例えばＡｇを主成分とする導電性ペーストを塗布して、例えば６００℃程度で焼き付け、その後で電気めっきを施すことにより、端子電極３を形成する（工程１０７）。以上により、上述した積層インダクタ１が完成する。

ところで、そのような積層インダクタ１を製造する際に、内部導体パターン１０の厚さが主グリーンシート９の厚さと同じ（例えば２０μｍ）である場合には、図５に示すような積層法を採用するのが一般的である。即ち、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９を複数枚ずつ積層して、グリーン積層体１４を得ることとなる。このとき、各内部導体パターン１０が潰れて横に広がると共に、各層の主グリーンシート９も潰れた状態で積層されるようになる。

しかし、このように内部導体パターン１０の厚さが主グリーンシート９の厚さと同じ場合には、製造後の積層インダクタ１の直流抵抗値が高くなるため、大電流用途のチョークコイル等に適用することはできない。また、内部導体パターン１０全体が主グリーンシート９に密着することになるため、グリーン積層体１４の焼成時に、主グリーンシート９と内部導体パターン１０との収縮率差に起因したクラックが発生しやすくなる。

一方、積層インダクタ１の直流抵抗値を下げるべく、内部導体パターン１０の厚さを主グリーンシート９の厚さよりも十分大きく（例えば７０μｍ）した場合に、図６に示すように、一般的な積層法を用いて、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９を複数枚ずつ積層すると、上下の主グリーンシート９同士が接着されないため、積層が困難になる。たとえ積層できたとしても、グリーン積層体１４における内部導体パターン１０が重なり合わない領域では、各主グリーンシート９間に隙間が形成されてしまう。このため、グリーン積層体１４において、内部導体パターン１０が重なり合う領域は密の状態となるが、内部導体パターン１０が重なり合わない領域は疎の状態となる。このため、グリーン積層体１４の焼成時に、両者の密度差に起因したクラックが発生しやすくなる。

これに対し本実施形態では、主グリーンシート９とは別に、Ｕ字状の内部導体パターン１０を通すためのＵ字状の孔部１２を有する補助グリーンシート１３を作製する。そして、内部導体パターン１０が孔部１２を貫通するように、内部導体パターン１０が形成された主グリーンシート９と所定枚数の補助グリーンシート１３とを交互に積層する。つまり、図７に示すように、補助グリーンシート１３がスペーサとしての機能を果たすことになる。

このとき、上下の主グリーンシート９同士が補助グリーンシート１３を介して接着されるため、グリーン積層体１４における内部導体パターン１０が重なり合わない領域に大きな隙間が生じることは無い。このため、グリーン積層体１４において、内部導体パターン１０が重なり合う領域と内部導体パターン１０が重なり合わない領域との密度差が少なくなる。これにより、グリーン積層体１４の焼成時に、両者の密度差に起因したクラックが生じにくくなる。

また、各主グリーンシート９間には補助グリーンシート１３が配置されているが、内部導体パターン１０と補助グリーンシート１３との間には、孔部１２による空隙が形成される。このため、内部導体パターン１０とグリーンシートとの接触面積が小さくなるため、内部導体パターン１０とグリーンシートとの収縮率差に起因したクラックも生じにくくなる。

以上のように本実施形態によれば、内部導体パターン１０の厚さを主グリーンシート９の厚さよりも大きくしても、クラックの発生が抑制されるため、直流抵抗値が低い高品質の積層インダクタ１を得ることができる。

また、積層インダクタ１におけるコイル状内部導体５と素体４との間には空隙６が存在しているので、例えば積層インダクタ１がプリント基板（図示せず）に実装される際に、半田付けによる熱ストレスやプリント基板からの外力に起因する応力による素体４への影響を軽減することができる。また、空隙６のサイズを変えることで、積層インダクタ１の直流重畳特性を制御することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、積層インダクタ１の素体４を磁性体で形成したが、ガラス系セラミック等の非磁性体で素体４を形成しても良い。この場合には、積層インダクタ１を製造する際に作製する主グリーンシート９及び補助グリーンシート１３を非磁性体グリーンシートとする。

また、上記実施形態では、内部導体パターン１０の形状をＵ字状とし、補助グリーンシート１３の孔部１２の形状もＵ字状としたが、内部導体パターン１０の形状としてはＬ字状やＩ字状等であっても良く、この場合には、孔部１２の形状も内部導体パターン１０に合わせてＬ字状やＩ字状等とするのが好ましい。

本発明に係わる積層インダクタの製造方法の一実施形態によって製造される積層インダクタを示す斜視図である。 図１に示した積層インダクタの断面図である。 図１に示した積層インダクタの製造方法の工程手順を示すフローチャートである。 図３に示した製造方法によって作製されるグリーン積層体の分解斜視図である。 内部導体パターンの厚さが主グリーンシートの厚さと同じ場合に、内部導体が形成された主グリーンシートを積層した状態を示す概略断面図である。 内部導体パターンの厚さを主グリーンシートの厚さよりも十分大きくした場合に、内部導体が形成された主グリーンシートを積層した状態を示す概略断面図である。 内部導体パターンの厚さを主グリーンシートの厚さよりも十分大きくした場合に、内部導体が形成された主グリーンシートを補助グリーンシートを介して積層した状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１…積層インダクタ、４…素体、５…コイル状内部導体、６…空隙、９…主グリーンシート、１０…内部導体パターン、１２…孔部、１３…補助グリーンシート、１４…グリーン積層体。

Claims (4)

1. 磁性体または非磁性体からなる素体とコイル状内部導体とを備えた積層インダクタの製造方法であって、
   前記素体の一部となる主グリーンシートの上に前記コイル状内部導体の一部となる内部導体パターンを形成する工程と、
   前記内部導体パターンを貫通させる孔部を有し、前記素体の一部となる補助グリーンシートを作製する工程と、
   前記内部導体パターンが前記孔部を貫通するように、前記内部導体パターンが形成された前記主グリーンシートと前記補助グリーンシートとを交互に重ねることで、グリーン積層体を作製する工程と、
   前記グリーン積層体を焼成する工程とを含むことを特徴とする積層インダクタの製造方法。
2. 前記内部導体パターンを形成する工程では、前記内部導体パターンの厚みが前記主グリーンシートの厚みよりも大きくなるように、前記主グリーンシートの上に前記内部導体パターンを形成することを特徴とする請求項１記載の積層インダクタの製造方法。
3. 前記補助グリーンシートを作製する工程では、前記内部導体パターンに対応した形状を呈すると共に前記内部導体パターンよりも大きな寸法を有する前記孔部を形成することを特徴とする請求項１または２記載の積層インダクタの製造方法。
4. 前記補助グリーンシートを作製する工程では、前記グリーン積層体を焼成する工程を実施した後に前記内部導体パターンと前記素体との間に空隙が形成されるような寸法を有する前記孔部を形成することを特徴とする請求項３記載の積層インダクタの製造方法。

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