JP2014003044A - 積層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランド電極の周縁部を保護しながらも応力発生を抑える積層基板、および当該積層基板の製造方法を提供する。
【解決手段】非磁性ペースト２１のうち、ランド電極２２の周縁部と非磁性ペースト２１とが平面視して重なる部分（重複部２３）は、圧着前には、積層方向に盛り上がっている。下面側の最外層から２層目の非磁性体基板２は、平面視して重複部２３と重なる領域が除去されている（除去領域３１と言う）。重複部２３は、積層体の圧着時に内層側に押し込まれることになるが、除去領域３１に非磁性体基板２が入り込み、応力が緩和される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、インダクタを内蔵した積層基板、および当該積層基板の製造方法に関するものである。

従来、磁性体材料からなるセラミックグリーンシートに導体パターンを印刷し、積層してなるインダクタ素子が知られている。このような積層型インダクタ素子は、天面に制御ＩＣなどの電子部品搭載用電極が設けられ、底面に実装用のランド電極が設けられる。

特許文献１には、ランド電極と基板との境界部分を保護するために、ランド電極の周縁部を絶縁体で被覆し、プレスして平坦化する旨が記載されている。

特開２００５−２８６３０３号公報

しかし、ランド電極の周縁部を覆うように絶縁体等を被覆すると、当該周縁部が積層方向に盛り上がることになる。すると、積層基板を圧着する際に、この周縁部が内層側に押し込まれることで強い応力が発生し、最外層のセラミックや被覆材料にクラックが発生する、あるいは最外層のセラミックや被覆材料が欠ける場合があった。

そこで、この発明は、ランド電極の周縁部を保護しながらも応力発生を抑える積層基板、および当該積層基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の積層型インダクタは、以下の工程により製造される。

（１）磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する工程
（２）前記磁性体を含む複数のセラミックグリーンシート上にコイル導体を形成する工程
（３）非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する工程
（４）前記積層体の天面および底面に、電極を設ける工程
（５）前記電極の周縁部を覆うように、非磁性体を含むペーストを塗布する工程
（６）少なくとも最外層が非磁性体層となるように、前記磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートと前記非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを積層し、前記コイル導体を互いに層間接続してインダクタを構成する積層体を得る工程
（７）その後、前記積層体を圧着し、焼成して積層型インダクタを得る工程
ここで、本発明の積層型インダクタは、前記非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートのうち、最外層より内層のセラミックグリーンシートにおいて、前記電極の周縁部と、前記非磁性体を含むペーストと、が平面視して重なる領域が除去されていることを特徴とする。

ランド電極の周縁部は、非磁性ペーストが塗布され、積層方向に盛り上がることになるが、内層側のセラミックグリーンシートにおいて上記除去領域存在するため、圧着時に当該除去領域に非磁性体基板が入り込み、応力が緩和される。したがって、クラックが発生する、あるいはセラミックが欠けるおそれがない。

また、上記製造方法で製造された積層基板は、ランド電極の周縁部が前記非磁性体層に埋没し、当該周縁部の先端が前記非磁性体層の内層側に向いていることになる。

仮に内層のセラミックグリーンシートに上記除去領域が存在しない場合、最外層のランド電極が内層側に押し込まれたとしても、内層側のセラミックグリーンシートによって強い応力が発生するため、ランド電極の周縁部の先端は、面方向に向いたまま圧縮されることになり、当該先端が内層側に向くことはない（図３を参照）。一方、本願発明の積層基板は、内層側のセラミックグリーンシートに除去領域が存在し、当該除去領域に非磁性体基板が入り込んでいくため、ランド電極の周縁部も内層側に引き込まれ、その先端部は内層側に向くことになる。

なお、除去領域は、平面視してコイル導体が重なる領域であることが好ましい。この場合、ランド電極の周縁部の先端は、平面視してコイル導体が重なる領域において、非磁性体層の内層側に向いていることになる。コイル導体は、焼成前のセラミックよりも硬く、圧着時に最も大きな応力が発生するため、当該コイル導体に重なる領域に除去領域が配置されていることが好ましい。

この発明によれば、ランド電極の周縁部を被覆した場合であっても応力を低減することができ、クラックが発生する、あるいは欠けるおそれはない。

積層基板の平面図および断面図である。 図２（Ａ）は圧着前の積層基板の断面図であり、図２（Ｂ）は圧着後の積層基板の断面図である。 積層基板の製造方法を示す図である。 従来の積層基板において、圧着前後の積層基板の断面図である。 応用例１に係る積層基板の平面図および断面図である。 応用例２に係る積層基板の平面図および断面図である。

図１は、積層基板の平面図および断面図である。図１（Ａ）は、積層基板の下面側の最外層に配置される非磁性体基板１の平面図（下面側から平面視した図）であり、図１（Ｂ）は下面側の最外層から２層目の非磁性体基板２の平面図である。図１（Ｃ）は、内層側に配置される磁性体基板３の平面図であり、図１（Ｄ）は、積層基板の断面図（図１（Ａ）〜（Ｃ）における破線部分の断面図）である。

積層基板は、複数のセラミックグリーンシートを積層した積層体からなる。積層基板は、最外層のうち上面側から下面側に向かって順に、非磁性体層１１、磁性体層１２、非磁性体層１３、磁性体層１４、および非磁性体層１５が配置されている。

積層基板の最外層の上面には、部品搭載電極６１が形成されている。最外層の下面には、実装用のランド電極２２が形成されている。なお、これら部品搭載電極やランド電極の位置および数は、図１に示した例に限るものではない。

積層基板の内層に配置された一部のセラミックグリーンシート上には、各種配線が形成されている。例えば、図１（Ｃ）に示すように、磁性体層１２を形成する磁性体基板３おいては、コイル導体４１が形成されている。各セラミックグリーンシートに形成されたコイル導体４１は、ビアホールを介して層間接続される。したがって、コイル導体４１は、磁性体層１２、非磁性体層１３、および磁性体層１４を挟んで螺旋状に配線されることになる。これにより積層基板は、インダクタとして機能する。積層基板は、ＩＣやコンデンサ等の電子部品を搭載することにより、例えばＤＣ−ＤＣコンバータモジュールとして機能する。

なお、中間層である非磁性体層１３は、磁気的には磁性体層１２および磁性体層１４間に空隙が存在する場合と等価であるように機能し、インダクタとしての直流重畳特性を向上させるものであるが、本発明において必須の要素ではない。

最外層の非磁性体層１１および非磁性体層１５は、磁性体層１２および磁性体層１４の上面側および下面側をそれぞれ被覆する機能を有する。また、相対的に熱収縮率の高い磁性体層１２および磁性体層１４を、相対的に熱収縮率の低い非磁性体層１１および非磁性体層１５で挟みこむことで、焼成により素子全体を圧縮して強度を向上させるために設けられている。

そして、図１（Ａ）に示すように、最外層の非磁性体基板１は、さらに表面に非磁性ペースト２１が塗布される。非磁性ペースト２１は、少なくともランド電極２２の周縁部を覆うように、非磁性体基板１の表面全体に塗布される。ランド電極２２の中央部は、積層基板の表面に露出している。これにより、ランド電極２２の周縁部を保護し、フラックス等の浸食を防ぐことができる。

図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、非磁性ペースト２１のうち、ランド電極２２の周縁部と非磁性ペースト２１とが平面視して重なる部分（以下、重複部２３と言う。）は、積層方向に盛り上がることになる。この重複部２３は、図２（Ｂ）に示すように、積層体の圧着時に内層側に押し込まれることになる。

ここで、積層基板のうち、下面側の最外層から２層目の非磁性体基板２は、図１（Ｂ）に示すように、平面視して上記重複部２３と重なる領域が除去されている。非磁性体基板２のうち、この除去された領域を、除去領域３１と言う。

本実施形態の積層基板は、図２（Ｂ）に示すように、除去領域３１が存在することにより、圧着時に当該除去領域３１に非磁性体基板１が入り込むため、非磁性ペースト２１に発生する応力が緩和される。したがって、最外層の非磁性ペースト２１にクラックが発生する、あるいは欠けるおそれがない。

また、図２（Ｂ）に示すように、本実施形態の積層基板は、ランド電極の周縁部が非磁性体基板２に埋没し、かつ周縁部の先端が積層基板の内層側（積層方向）に向いている。仮に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、内層の非磁性体基板２に除去領域３１が存在しない場合、ランド電極２２が内層側に押し込まれたとしても、内層側の非磁性体基板２が存在することによって強い応力が発生するため、ランド電極２２の周縁部の先端は、面方向に向いたまま圧縮されることになり、当該先端が積層基板の内層側に向くことはない。本実施形態の積層基板は、除去領域３１に非磁性体基板１が入り込んでいくため、ランド電極２２の周縁部も内層側に引き込まれ、その先端部は内層側に向くことになる。

なお、除去領域３１を設ける基板は、最外層から２層目に限るものではなく、最外層の非磁性体基板と内層側の磁性体基板との間に存在する非磁性体基板であればどの基板に設けてもよい。ただし、除去領域がランド電極に近いほど応力が低減され易いため、除去領域は、最外層から２層目に設けることが好ましい。

次に、図４は、積層基板の製造方法を示す図である。積層基板は、以下の工程により製造される。

（１）まず、図４（Ａ）に示すように、磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する。

（２）次に、図４（Ｂ）に示すように、磁性体を含む複数のセラミックグリーンシート上にコイル導体４１を形成する。このとき、各コイル導体４１を層間接続するためのビアホールも形成する。

（３）一方、上記磁性体とは別に、図４（Ｃ）に示すように、非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する。
ここで、最外層から２層目の非磁性体基板２は、除去領域３１が設けられる。除去領域３１は、非磁性体基板の所定箇所をレーザ等で除去することで形成することも可能であるし、除去領域３１の部分だけ除くように非磁性体を印刷することでも実現可能である。

（４）そして、図４（Ｄ）に示すように、積層体の天面および底面に、電極を形成する。図４（Ｄ）では、底面にランド電極２２を形成する例を示している。

（５）そして、図４（Ｅ）に示すように、ランド電極２２の周縁部を覆うように、非磁性ペースト２１を塗布する。この例では、非磁性ペースト２１は、基板表面全体に塗布されているが、少なくともランド電極２２の周縁部を覆うように塗布すれば、全体に塗布する必要はない。

（６）その後、図４（Ｆ）に示すように、最外層に非磁性体基板１が配置されるように、非磁性体および磁性体のセラミックグリーンシートを積層し、コイル導体を互いに層間接続してインダクタを構成する積層体を得る。

（７）その後、積層体を圧着し、焼成して積層型インダクタを得る。以上のようにして積層基板が構成される。

なお、実際には、焼成前の工程において、マザー積層体の上面および下面にブレイク用の溝を形成する。

また、図４においては、説明のために個片化された単一の積層型インダクタを製造する方法を示したが、実際には、同じ構成を有する複数の積層型インダクタを同時に形成するようにマザー積層体を製造し、焼成後にブレイクして個片化する。

なお、図１においては、重複部２３と除去領域３１の位置が一致している例を示したが、重複部２３と除去領域３１の位置は、完全に一致している必要はない。重複部２３よりも除去領域３１の面積が広い態様も可能である。

例えば、図５の応用例１に示すような態様も可能である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、応用例１に係る除去領域７１は、積層基板を平面視してコイル導体４１が重なる部分に設けられている。この場合、図５（Ｃ）に示すように、ランド電極２２の周縁部の先端は、平面視してコイル導体４１が重なる領域において、積層基板の内層側に向いていることになる。

コイル導体は、焼成前のセラミックよりも硬く、圧着時に最も大きな応力が発生するため、図５の例に示すように、コイル導体に重なる領域に除去領域が配置されていることが好ましい。

また、図６の応用例２に示すような態様も可能である。図６に示すように、応用例２に係る除去領域８１は、積層基板を平面視してコイル導体４１と重なる部分のみ設けられている。この場合も、ランド電極２２の周縁部の先端は、平面視してコイル導体４１が重なる領域において、積層基板の内層側に向く。

１，２…非磁性体基板
３…磁性体基板
１１，１３，１５…非磁性体層
１２，１４…磁性体層
２１…非磁性ペースト
２２…ランド電極
２３…重複部
３１…除去領域
４１…コイル導体
６１…部品搭載電極

Claims (4)

1. 複数の磁性体基板が積層されてなる磁性体層と、
   複数の非磁性体基板が積層されてなり、前記磁性体層よりも外層に配置される非磁性体層と、
   前記積層される基板間に設けられたコイル導体を、積層方向に接続したインダクタと、
   を備え、前記磁性体層および前記非磁性体層を一体焼成して得られる積層基板であって、
   前記積層基板の表面に露出される複数の電極を備え、
   前記電極の周縁部が前記非磁性体層に埋没し、当該周縁部の先端が前記非磁性体層の内層側に向いていることを特徴とする積層基板。
2. 前記電極の周縁部の先端は、当該積層基板を平面視して前記コイル導体が重なる領域において、前記非磁性体層の内層側に向いていることを特徴とする請求項１に記載の積層基板。
3. 磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記磁性体を含む複数のセラミックグリーンシート上にコイル導体を形成する工程と、
   非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記積層体の天面および底面に、電極を設ける工程と、
   前記電極の周縁部を覆うように、非磁性体を含むペーストを塗布する工程と、
   少なくとも最外層が非磁性体層となるように、前記磁性体を含む複数のセラミックグリーンシート、および前記非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートを積層し、前記コイル導体を互いに層間接続してインダクタを構成する積層体を得る工程と、
   その後、前記積層体を圧着し、焼成して積層基板を得る積層基板の製造方法であって、
   前記非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートのうち、最外層より内層のセラミックグリーンシートにおいて、前記積層基板を平面視して前記電極の周縁部および前記非磁性体を含むペーストの重なる領域が除去されていることを特徴とする積層基板の製造方法。
4. 前記非磁性体を含む複数のセラミックグリーンシートのうち、最外層より内層のセラミックグリーンシートにおいて、前記積層基板を平面視してさらに前記コイル導体と重なる領域が除去されていることを特徴とする請求項３に記載の積層基板の製造方法。

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