JP2012119373A - 積層コイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工程の簡略化を図ると共に、貫通孔への導電性ペーストの充填不足を防ぎ且つ断線の発生を抑制することが可能な積層コイル部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】貫通孔形成工程にて、基材Ｂ及び絶縁体グリーンシートＧＳに、基材Ｂ側からレーザ光Ｌを照射することにより、貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２を形成する。導電性ペースト付与工程にて、絶縁体グリーンシートＧＳに導電性ペーストを付与し、焼成後にコイル導体を構成する導体パターンを絶縁体グリーンシートＧＳ上に形成と共に、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１に充填する。そして、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストの表面が、基材Ｂに形成された貫通孔ＴＨ２内に突出するように、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１に充填する。
【選択図】図４

Description

本発明は、積層コイル部品の製造方法に関する。

積層コイル部品の製造方法として、基材上に形成された絶縁体グリーンシートを準備する工程と、基材側からレーザ光を照射し、基材と絶縁体グリーンシートとに貫通孔を形成する工程と、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填する工程と、絶縁体グリーンシートを基材から剥がし、絶縁体グリーンシート上に導体パターンを形成する工程と、を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１０３２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている積層コイル部品の製造方法は、以下のような問題点を有している。

導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填した後、絶縁体グリーンシートを基材から剥がし、絶縁体グリーンシート上に導体パターンを形成している。このように、導電性ペーストを貫通孔に充填する工程と、導体パターンを形成する工程とが分かれているため、工程が増えて、製造工程が複雑化してしまう。

絶縁体グリーンシートを基材から剥がす際に、貫通孔に充填された導電性ペーストが基材に持ち去られ、貫通孔への導電性ペーストの充填が不十分となる懼れがある。貫通孔への導電性ペーストの充填が不十分であると、後に形成される導体パターンや、新たに積層される絶縁体グリーンシートの貫通孔に充填された導電性ペーストや当該絶縁体グリーンシートに形成された導体パターンと接触し難くなり、部品内部で断線が生じてしまう。また、基材に持ち去られた導電性ペーストは、無駄になってしまう。

本発明の目的は、工程の簡略化を図ると共に、貫通孔への導電性ペーストの充填不足を防ぎ且つ断線の発生を抑制することが可能な積層コイル部品の製造方法を提供することである。

本発明に係る積層コイル部品の製造方法は、基材上に形成された絶縁体グリーンシートを準備する準備工程と、基材側からレーザ光を照射し、基材と絶縁体グリーンシートとに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、絶縁体グリーンシートに導電性ペーストを付与し、絶縁体グリーンシート上に導体パターンを形成すると共に導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填する導電性ペースト付与工程と、絶縁体グリーンシートを基材から剥がし、積層するシート積層工程と、を備え、導電性ペースト付与工程では、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔内に充填された導電性ペーストの表面が、基材に形成された貫通孔内に突出するように、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填することを特徴とする。

本発明に係る積層コイル部品の製造方法では、導電性ペースト付与工程において、絶縁体グリーンシートに導電性ペーストを付与し、絶縁体グリーンシート上に導体パターンを形成すると共に導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填している。これにより、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔への導電性ペーストの充填と、絶縁体グリーンシート上への導体パターンの形成とが同じ工程で行われることとなる。この結果、積層コイル部品の製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明では、絶縁体グリーンシートを基材から剥がす前に、絶縁体グリーンシート上に導体パターンが形成されている。これにより、絶縁体グリーンシートを基材から剥がす際に、絶縁体グリーンシート上に形成されている導電性ペーストが、貫通孔内に導電性ペーストを留まらせるアンカーとして機能することとなる。この結果、絶縁体グリーンシートを基材から剥がす際に、基材による導電性ペーストの持ち去りが生じ難くなり、貫通孔への導電性ペーストの充填不足を防ぐことができる。

また、本発明では、導電性ペースト付与工程では、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔内に充填された導電性ペーストの表面が、基材に形成された貫通孔内に突出するように、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填している。これにより、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔内に充填された導電性ペーストが、後の工程で積層される絶縁体グリーンシートに付与された導電性ペースト（導体パターンなど）と確実に接触することとなる。この結果、部品内での断線の発生を抑制することができる。

貫通孔形成工程では、基材と絶縁体グリーンシートとに形成された貫通孔を、基材側から絶縁体グリーンシート側に向って縮径するようにテーパ状に形成することが好ましい。この場合、基材に形成された貫通孔が絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔よりも大径で且つ絶縁体グリーンシートから離れるにしたがって拡径していることから、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔内に充填された導電性ペーストの表面が基材に形成された貫通孔内に突出するように導電性ペーストを絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔に充填する際に、基材に形成された貫通孔内に突出する導電性ペーストが基材に形成された貫通孔に付着し難くできる。

更に、絶縁体グリーンシートに形成された貫通孔は、基材側となる一方端の径ｒ１と他方端の径ｒ２との比（ｒ１／ｒ２）が１．１〜１．２の範囲であることが好ましい。比（ｒ１／ｒ２）が１．２より大きい場合には、他方端の開口が相対的に小さく、導電ペーストの充填し難くなる。比（ｒ１／ｒ２）が１．１より小さい場合には、基材に形成された貫通孔内に突出する導電性ペーストが基材に付着し易くなってしまう。

本発明によれば、工程の簡略化を図ると共に、貫通孔への導電性ペーストの充填不足を防ぎ且つ断線の発生を抑制することが可能な積層コイル部品の製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。 本実施形態に係る積層コイル部品の断面構成を説明するための図である。 本実施形態に係る積層コイル部品に含まれる積層体の分解斜視図である。 準備工程を説明するための図である。 貫通孔形成工程を説明するための図である。 導電性ペースト付与工程を説明するための図である。 導体パターンが形成された絶縁体グリーンシートの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜図３を参照して、積層コイル部品の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る積層コイル部品の断面構成を説明するための図である。図３は、本実施形態に係る積層コイル部品に含まれる積層体の分解斜視図である。積層コイル部品１は、後述する好適な実施形態に係る製造方法を適用して得られたものである。

積層コイル部品１は、図１に示されるように、略直方体形状の素体１０と、素体１０の長手方向の両側面にそれぞれ形成された一対の端子電極（外部電極）１１，１２と、を備えている。素体１０の底面は、積層コイル部品１が外部基板（図示せず）などに実装されたときに、当該外部基板に対向する面である。

素体１０は、図２及び図３に示されるように、複数（本実施形態では１２枚）の絶縁体層２１〜３２が積層されることにより構成され、内部にコイル導体４１〜５０、スルーホール導体５１〜５９、及び導出部４１ａ，５０ａからなるコイルＣを備えている。実際の積層コイル部品１は、絶縁体層２１〜３２間の境界が視認できない程度に一体化されている。絶縁体層２１〜３２は、後述するように、絶縁体グリーンシートの焼成物からなるものであり、絶縁体として機能する。

絶縁体層２１〜３２は、電気絶縁性を有する絶縁体であり、後述するような絶縁体グリーンシートの焼成物からなるものである。絶縁体層２１〜３２は、たとえば、ストロンチウム、カルシウム、アルミナ及び酸化珪素からなるガラスと、アルミナとからなるガラス系セラミックから構成されている。絶縁体層２１〜３２は、フェライト（たとえば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、又はＮｉ−Ｃｕ系フェライト）から構成されていてもよい。

コイル導体４１は、コイルＣの略５／８ターン分に相当し、絶縁体層２２上で略Ｃ字状に形成されている。コイル導体４１の一端には、導出部４１ａが一体的に形成されている。コイル導体４１の導出部４１ａは、絶縁体層２２の縁に引き出され、その端部が絶縁体層２２の端面に露出している。これにより、導出部４１ａは、端子電極１１に電気的に接続されることとなる。コイル導体４１の他端は、絶縁体層２２を厚み方向に貫通して形成されたスルーホール導体５１と電気的に接続されている。このため、コイル導体４１は、積層された状態で、スルーホール導体５１を介して隣接するコイル導体４２の一端と電気的に接続される。

コイル導体４２〜４９は、それぞれコイルＣの略３／４ターン分に相当し、各コイル導体４２，４４，４６，４８については各絶縁体層２３，２５，２７，２９上でそれぞれ略Ｕ字状に形成され、各コイル導体４３，４５，４７，４９については各絶縁体層２４，２６，２８，３０上でそれぞれ略Ｃ字状に形成さている。各コイル導体４２〜４９の一端には、積層された状態で各スルーホール導体５１〜５８と電気的に接続される領域がそれぞれ含まれている。各コイル導体４２〜４９の他端は、各絶縁体層２３〜３０を厚み方向に貫通して形成された各スルーホール導体５２〜５９とそれぞれ電気的に接続されている。このため、各コイル導体４２〜４９は、積層された状態で、各スルーホール導体５２〜５９を介してそれぞれ隣接しているコイル導体４３〜５０の一端と電気的に接続される。

コイル導体５０は、コイルＣの略７／８ターン分に相当し、絶縁体層３１上で略Ｕ字状に形成されている。コイル導体５０の一端には、積層された状態で各スルーホール導体５９と電気的に接続される領域が含まれている。コイル導体５０の他端には、導出部５０ａが一体的に形成されている。コイル導体５０の導出部５０ａは、絶縁体層３１の縁に引き出され、その端部が絶縁体層３１の端面に露出している。これにより、導出部５０ａは、端子電極１２に電気的に接続されることとなる。

以上のように、各絶縁体層２１〜３２が積層され、各コイル導体４１〜５０が各スルーホール導体５１〜５９を介して相互に電気的に接続されることにより、ターン数が７．５ターンであるコイルＣが構成される。ここで、各コイル導体４１〜５０、各スルーホール導体５１〜５９、及び導出部４１ａ，５０ａは、銀、銅、又はニッケルなどを主成分とする導電性ペーストにより形成される。

続いて、図４〜図７を参照して積層コイル部品１の製造方法について説明する。

まず、絶縁体層を形成するための絶縁体グリーンシートを準備する（準備工程）。絶縁体セラミックグリーンシートは、焼成されることにより積層コイル部品１の絶縁体層を構成する。絶縁体グリーンシートＧＳは、絶縁体グリーンシート用塗料をドクターブレード法などにより基材Ｂ上に塗布し、その後乾燥させることにより、図４に示されるように、基材Ｂ上に形成されることとなる。絶縁体グリーンシート用塗料は、上述したガラス系セラミックの粉末と、バインダ樹脂と、バインダ樹脂の溶媒と、を含有する。基材Ｂには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどを用いることができる。基材Ｂの厚みは、たとえば、２０〜１００μｍである。絶縁体グリーンシートＧＳの厚みは、たとえば、５〜３０μｍである。

次に、絶縁体グリーンシートに貫通孔を形成する（貫通孔形成工程）。ここでは、図４に示されるように、絶縁体グリーンシートＧＳの所定の位置、すなわち上述したスルーホール導体が形成される予定の位置に、基材Ｂ側からレーザ光Ｌを照射することにより、貫通孔ＴＨ１を形成する。基材Ｂ側からレーザ光Ｌを照射することから、図５に示されるように、基材Ｂにも貫通孔ＴＨ２が形成される。

レーザとして、たとえば炭酸ガスレーザや、ＹＡＧレーザなどを用いることができる。レーザ光Ｌを照射する際には、基材Ｂ及び絶縁体グリーンシートＧＳは、絶縁体グリーンシートＧＳが金属製ステージ側となるように当該ステージに載置される。基材Ｂと絶縁体グリーンシートＧＳとに形成された貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２は、基材Ｂ側から絶縁体グリーンシートＧＳ側に向って縮径するようにテーパ状に形成される。特に、本実施形態では、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１は、基材Ｂ側となる一方端の径ｒ１と他方端の径ｒ２との比（ｒ１／ｒ２）が１．１〜１．２の範囲とされている。一方端の径ｒ１は、たとえば２０μｍ程度に設定される。他方端の径ｒ２は、たとえば２２〜２４μｍ程度に設定される。

次に、絶縁体グリーンシートに導電性ペーストを付与し、焼成後にコイル導体を構成する導体パターンを絶縁体グリーンシート上に形成する（導電性ペースト付与工程）。ここでは、図６に示されるように、導体パターンＰの形成と共に、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１に充填する。そして、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストの表面が、基材Ｂに形成された貫通孔ＴＨ２内に突出するように、導電性ペーストを絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１に充填する。貫通孔ＴＨ２内に突出する導電性ペーストの表面は、導電性ペーストの表面張力により、基材Ｂ側に凸となる曲面形状を呈することとなる。

導電性ペーストは、たとえば、上述した金属を主成分とする金属粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。導体パターンＰの形成及び貫通孔ＴＨ１内への導電性ペーストの充填は、スクリーン印刷法などにより行われる。貫通孔ＴＨ１内への導電性ペーストの充填の度合いは、ペースト粘度や、印刷時のスキージ圧などを調整することにより制御できる。

導体パターンＰは、積層後に積層コイル部品におけるコイルの一部を構成し得るパターン（たとえば、図３におけるコイル導体４１〜５０のような形状）とする。絶縁体グリーンシートＧＳ上に形成された導体パターンＰと、貫通孔ＴＨ１に充填された導電性ペーストとは、一体化している。このため、後述する焼成により、コイル導体４１〜５０とスルーホール導体５１〜５９とが一体的で且つ同時に形成されることとなる。

次に、導体パターンが形成された絶縁体グリーンシートを基材から剥がし、積層する（積層工程）。ここでは、絶縁体グリーンシートを所定の大きさに揃えて所定の枚数で積層し、積層方向から加圧してグリーン積層体を得る。導体パターンＰが形成された絶縁体グリーンシートＧＳでは、基材Ｂから剥がされた状態において、図７に示されるように、貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストの表面が絶縁体グリーンシートＧＳの裏面（導体パターンＰが形成された主面とは反対側の主面）から突出することとなる。基材は、絶縁体グリーンシートを順次積層する毎に、積層した絶縁体グリーシートから剥がしてもよく、また、積層する前に、絶縁体グリーシートから剥がしておいてもよい。

次に、グリーン積層体を切断機で所定の大きさのチップに切断しグリーンチップを得る（切断工程）。得られたグリーンチップをバレル研磨し、グリーンチップの稜部を丸めてもよい。

次に、グリーンチップから、各部に含まれるバインダ樹脂を除去した後、このグリーンチップを焼成する（焼成工程）。この焼成により、絶縁体グリーンシートから絶縁体層２１〜３２が、また、導体パターンからコイル導体４１〜５０が、また、貫通孔ＴＨ１内に充填された導電体ペーストからスルーホール導体５１〜５９が、それぞれ形成された素体１０が得られる。得られた素体１０は、バレル研磨して、導出部４１ａ，５０ａを外表面に確実に露出させてもよい。

次に、素体１０の外表面に導電性ペーストを付与して、熱処理を施すことにより導電性ペーストを素体１０に焼付けて、端子電極１１，１２を形成する（端子電極形成工程）。導電性ペーストは、たとえばＣｕを主成分とする金属粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。金属粉末は、Ｎｉ、Ａｇ−ＰｄあるいはＡｇを主成分とするものであってもよい。導電性ペーストを焼き付けて形成した電極の上にめっきを施してもよい。めっきは、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｎｉ−Ｓｎ合金，Ｓｎ−Ａｇ合金，Ｓｎ−Ｂｉ合金などの金属めっきを施すことができる。金属めっきは、たとえば、ＮｉとＳｎとで２層以上形成した多層構造としてもよい。

これらの工程により、図１〜図３に示された積層コイル部品１が得られる。

以上のように、本実施形態では、導電性ペースト付与工程において、絶縁体グリーンシートＧＳに導電性ペーストを付与し、絶縁体グリーンシートＧＳ上に導体パターンＰを形成すると共に導電性ペーストを絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１に充填している。これにより、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１への導電性ペーストの充填と、絶縁体グリーンシートＧＳ上への導体パターンＰの形成とが同じ工程で行われることとなる。この結果、積層コイル部品１の製造工程の簡略化を図ることができる。

本実施形態では、絶縁体グリーンシートＧＳを基材Ｂから剥がす前に、絶縁体グリーンシートＧＳ上に導体パターンＰが形成されている。これにより、絶縁体グリーンシートＧＳを基材Ｂから剥がす際に、絶縁体グリーンシートＧＳ上に形成されている導体パターンＰ（導電性ペースト）が、貫通孔ＴＨ１内に導電性ペーストを留まらせるアンカーとして機能することとなる。この結果、絶縁体グリーンシートＧＳを基材Ｂから剥がす際に、基材Ｂによる導電性ペーストの持ち去りが生じ難くなり、貫通孔ＴＨ１への導電性ペーストの充填不足を防ぐことができる。

また、本実施形態では、導電性ペースト付与工程にて、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストの表面が、基材Ｂに形成された貫通孔ＴＨ２内に突出するように、導電性ペーストを貫通孔ＴＨ１に充填している。これにより、貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストが、後の工程で積層される絶縁体グリーンシートＧＳに付与された導電性ペースト（導体パターンＰなど）と確実に接触することとなる。この結果、積層コイル部品１内での断線の発生を抑制することができる。

本実施形態では、貫通孔形成工程にて、貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２を、基材Ｂ側から絶縁体グリーンシートＧＳ側に向って縮径するようにテーパ状に形成している。これにより、貫通孔ＴＨ２が貫通孔ＴＨ１よりも大径で且つ絶縁体グリーンシートＧＳから離れるにしたがって拡径していることから、貫通孔ＴＨ１内に充填された導電性ペーストの表面が貫通孔ＴＨ２内に突出するように導電性ペーストを貫通孔ＴＨ１に充填する際に、貫通孔ＴＨ２内に突出する導電性ペーストが貫通孔ＴＨ２の内周面に付着し難くできる。

更に、本実施形態では、絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１は、上述した比（ｒ１／ｒ２）が１．１〜１．２の範囲とされている。比（ｒ１／ｒ２）が１．２より大きい場合には、他方端の開口が相対的に小さく、導電ペーストの充填し難くなる。比（ｒ１／ｒ２）が１．１より小さい場合には、基材Ｂに形成された貫通孔ＴＨ２内に突出する導電性ペーストが基材Ｂに付着し易くなってしまう。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

絶縁体グリーンシートＧＳに形成された貫通孔ＴＨ１は、上述したテーパ状に限られることなく、内径が略一定とされたストレート状に形成されていてもよい。

また、本発明の適用は、上述したコイルＣのみを有する積層コイル部品１に限られない。本発明は、たとえば、コイルと、コンデンサ、サーミスタ、又はバリスタとの複合部品等にも適用できる。

１…積層コイル部品、１０…素体、２１〜３２…絶縁体層、４１〜５０…コイル導体、５１〜５９…スルーホール導体、Ｂ…基材、Ｃ…コイル、ＧＳ…絶縁体グリーンシート、Ｌ…レーザ光、Ｐ…導体パターン、ＴＨ１，ＴＨ２…貫通孔。

Claims (3)

1. 基材上に形成された絶縁体グリーンシートを準備する準備工程と、
   前記基材側からレーザ光を照射し、前記基材と前記絶縁体グリーンシートとに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記絶縁体グリーンシートに導電性ペーストを付与し、前記絶縁体グリーンシート上に導体パターンを形成すると共に前記導電性ペーストを前記絶縁体グリーンシートに形成された前記貫通孔に充填する導電性ペースト付与工程と、
   前記絶縁体グリーンシートを前記基材から剥がし、積層するシート積層工程と、を備え、
   前記導電性ペースト付与工程では、前記絶縁体グリーンシートに形成された前記貫通孔内に充填された前記導電性ペーストの表面が、前記基材に形成された前記貫通孔内に突出するように、前記導電性ペーストを前記絶縁体グリーンシートに形成された前記貫通孔に充填することを特徴とする積層コイル部品の製造方法。
2. 前記貫通孔形成工程では、前記基材と前記絶縁体グリーンシートとに形成された前記貫通孔を、前記基材側から前記絶縁体グリーンシート側に向って縮径するようにテーパ状に形成することを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品の製造方法。
3. 前記絶縁体グリーンシートに形成された前記貫通孔は、前記基材側となる一方端の径ｒ１と他方端の径ｒ２との比（ｒ１／ｒ２）が１．１〜１．２の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の積層コイル部品の製造方法。

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