JP2014194980A - 積層型電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、高インピーダンス化への対応を考慮し、低抵抗化のための内部電極断面積確保と、巻数増加に対応する狭ピッチ化の両立を図る、積層型電子部品及びその製造方法の提供。
【解決手段】導電性のベース板５１上にレジスト膜６１を形成し、フォトリソグラフィによりレジスト膜６１に所定パターンの開口を形成し、レジスト膜６１の高さよりも低くめっきにより開口内に導体を充填して導体パターン７１を形成し、レジスト膜６１を除去し、導体パターン７１をベース板５１から絶縁シートへと転写し、転写後の絶縁シートを積層して加熱することにより絶縁シートから絶縁体層を得て導体パターン７１から内部電極を得る、積層型電子部品の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック層やガラス層などといった絶縁体層の積層体とその層間に形成された内部電極とを有する積層型電子部品及びその製造方法に関する。

従来、積層コモンモードチョークコイルなどに代表される積層型電子部品は、フォトリソグラフ技術を用いて感光性レジストによりパターンニングされた導電性基板のパターン開口部に、電界メッキにて内部電極パターンを形成していた（特許文献１）。図４は、転写前の内部電極パターンの模式断面図である。ベース板５６上のレジスト膜６６に設けた開口に形成された内部電極パターン７６の上部にキノコ状に突出したオーバーメッキ部分（以下バンプ部と呼ぶ。）を積層用シートに押し付けて転写し、更に積層・転写を繰り返して内部導体を形成していた。

図５は従来の積層型電子部品の一例である積層コモンモードチョークコイルの模式図である。各層の内部電極１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、各シートに設けられた導体を印刷したスルーホール３ａ、３ｂで結ばれる構造を有する。部品全体の構造としては、前述の内部電極が埋設される中間層１（ほぼ非磁性）を、上下の磁性層２、３で挟む様に積層した構造が一般的である。本部品は積層部品であるため、最終的に部品を、一般的には７５０〜９５０℃で一体焼成する。

積層コモンモードチョークコイルなどといった積層型電子部品が使用される回路は高周波化が進んでおり、小型化、高インピーダンス化も求められている。小型化に伴い、内部導体が細くなると直流抵抗値が大きくなり、入力信号そのものを減衰させてしまう問題が顕在化し始めてきている。高インピーダンスを確保するためには内部電極パターンの巻数を多くする必要があるが、部品の小型化に伴い、内部電極が占有することができる部分が少なくなり、内部電極間ピッチ（内部電極間隔）も狭くなってきている。

従来技術においては、内部電極メッキを形成する際に、図４に示すように、レジスト膜の高さより高くめっきを成長させ、バンプ部分が形成される。この時、レジスト膜より高い部分については、めっき成長を制御することは困難である。特に、パターン間が狭ピッチになるとそのバラツキにより、図面中のＸ部分で示すように、内部電極間ショートを引き起こしてしまうことが懸念される。

このため従来技術では、内部電極を小さく細くするためには、内部電極断面積を小さくせざるを得ず、結果として、抵抗値が高くなってしまいがちである。さらには、内部電極間ピッチを確保してショート回避を図るためには、バンプを小さく形成せざるを得ず、積層用シートへの食い込みが小さくなってしまい、転写性が悪化し生産性の低下が懸念される。

特開２００２−０３８２９２号公報

上記をかんがみて、本発明は、小型化、高インピーダンス化への対応を考慮し、低抵抗化のための内部電極断面積確保と、巻数狭ピッチ化の両立を図る、積層型電子部品及びその製造方法の提供を課題とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、内部電極の新たな形成方法を見出して、以下を特徴とする本発明を完成した。
本発明は、複数の絶縁体層からなる積層体とその層間に形成された内部電極とを有する積層型電子部品の製造方法に係る。本発明の製造方法は、導電性のベース板上にレジスト膜を形成する工程、フォトリソグラフィにより前記レジスト膜に所定パターンの開口を形成する工程、前記開口内に前記開口を形作るレジスト膜の高さよりも低くめっきにより導体を充填して導体パターンを形成する工程、前記レジスト膜を除去する工程、前記絶縁体層の前駆体である絶縁シートと前記導体パターンとを押し当てることにより前記導体パターンを前記絶縁シートに転写する工程、および、転写後の絶縁シートを積層することにより絶縁シートから絶縁体層を得て導体パターンから内部電極を得る工程、を有する。
好適には、前記所定パターンの開口の幅がベース板から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に広くなるように開口が形成され、別途好ましくは、所定パターンの開口の長さ方向の断面が前記ベース板から遠ざかるにつれて幅広になる略台形状になるように前記開口を形成される。
内部電極の形状は特に限定は無く、例えばコイルを構成してもよい。上述の積層の工程により得られる積層体を加熱して絶縁シートから焼結体を得ることにより絶縁体層を構成してもよい。
さらに、上述の製造方法により製造された積層型電子部品もまた本発明に属する。

本発明によれば、転写前にレジスト膜を除去するため、メッキ部全体がバンプの役目を果たし、メッキ部とレジスト膜壁面との摩擦が無いため、安定した転写性、生産性が確保できる。従来工法と異なり、導体パターン形成時に、レジスト膜の高さよりも低くめっきを形成するということは、パターン間にレジスト膜の「壁」が常に存在することになるため、内部電極間のショートの懸念が顕著に低下する。また、バンプ部の幅で内部電極メッキパターンの幅が規定される従来技術に対して、バンプ部の無い本発明の製造方法によれば、所望の線幅の導体パターンにおける導体量が多くなり、直流抵抗値の低減が期待される。

好適態様において、転写前の内部電極パターンの幅がベース板から遠ざかるにつれて広くなるように形成すると、転写後には内部電極パターンの幅広部分が絶縁シートに押し当てられることになるので、めっき導体の安定性が増し、めっき導体が傾斜したり、ベース板から離れないという転写ミスの懸念が低減される。また、転写時の接触面積が大きくなるため、転写に要する力が小さくなり、ベース板が変形しにくくなりベース板の再利用が促進される。

本発明の製法の一段階におけるベース板の模式断面図である。 本発明により得られる積層型電子部品の一例の模式図である。 内部電極パターンの断面図である。 従来技術による転写前の内部電極パターンの模式断面図である。 従来の積層型電子部品の一例の模式図である。

図面を適宜参照しながら本発明を詳述する。但し、本発明は図示された態様に限定されるわけでなく、また、図面においては発明の特徴的な部分を強調して表現することがあるので、図面各部において縮尺の正確性は必ずしも担保されていない。

本発明によれば、導電性のベース板上にレジスト膜を形成する。導電性のベース板については従来技術を適宜参照することができ、例えば、ＳＵＳ板、ニッケル板、銅板などを用いることができる。レジストの材質及び形成法は従来技術を適宜参照することができ、通常は、アルカリや酸による脱脂洗浄を経てノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の感光性レジストを塗布することによりレジスト膜が形成される。

次いで、このレジスト膜に所定パターンの開口を形成する。開口の形成はフォトリソグラフィにより行われ、具体的な手順については従来技術を適宜参照することができる。所定パターンとは、転写後に内部導体になることを予定したパターンである。例えば、積層型電子部品がコイル部品である場合には、当該パターンはコイル形成のための巻線状のパターンなどであってもよい。開口の形成は、例えば、レジスト膜の仮乾燥としてのプリベーク処理、フォトマスクを使ってＵＶ等を照射する露光処理、パターンを出現させる現像処理、などが挙げられる。本発明では、フォトリソグラフィにおいては、ネガ型でもよいし、ポジ型でもよい。

レジスト膜に形成する開口は、好ましくは、ベース板から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に幅広になるように形成され、より好ましくは、ベース板から遠ざかるにつれて幅広になる略台形状になるように形成される。「開口の幅」は、開口のパターンの長さ方向に垂直な断面図において描写される「幅」である。略台形とは、前記断面図における開口形状がほぼ左右対称であって、ベース板から遠ざかるにつれておおむね連続的に幅広になる形状である。当該開口がベース板から遠ざかるにつれて幅広になると、ベース板から絶縁シートへ導体パターンを転写したときに、前記幅広部分が絶縁シート側に当たるため、転写後の導体パターンが傾きにくく、安定性が増す。

その後、レジスト膜に形成した開口にめっき処理を施す。この処理によって、開口内に導体が充填されて、導体パターンを形成することができる。このとき、導体パターンがレジスト膜の高さよりも低くなるようにめっき処理を施す。レジスト膜の高さとは、開口部分を形成する「壁」に相当する箇所におけるレジスト膜の高さである。図１は、本発明の製法の一段階におけるベース板の模式断面図である。ベース板５１の上に形成したレジスト膜６１に開口が設けられ、その開口内に導体７１がめっきにより充填されて導体パターンが形成されている。図１は、導体パターンの長さ方向に垂直な断面図である。導体７１はレジスト膜６１の高さよりも低く充填されている。レジスト膜６１に形成された開口はベース板５１から遠ざかるにつれて幅広になる略台形状を呈している。

めっき処理そのものについては従来技術を適宜参照することができる。非限定的な例示として、めっき金属として銀や銅が挙げられ、酸電解処理により汚れの除去を目的とする前処理が行われ、前記酸を純水で除去してから、ベースめっき形成のためのストライクめっき処理が行われ、さらに、めっき電流を調節しながら本めっき処理が行われ、後処理としてめっき液の除去や洗浄が行われる。

めっきによる導体パターン形成の後に、レジスト膜６１を除去する。レジスト膜６１の除去は有機溶媒など、使用するレジストに適した溶媒により行うことができ、これにより、ベース板５１の上に導体パターン７１のみが残存する。

次いで、ベース板５１の上にある導体パターン７１を絶縁シートに転写する。絶縁シートは、焼成や熱処理によって、積層型電子部品における絶縁体層になる部材（前駆体）である。転写処理そのものについては従来技術を適宜参照することができ、一般的には、ベース板５１の上にある導体パターン７１に絶縁シートを押し当ててから剥離すればよい。

絶縁シートは、最終的に製造すべき積層型電子部品の種類により、材料や構成等を適宜設定することができる。例えば、コモンモードチョークコイルを製造する場合には、絶縁シートとして、磁性体材料あるいは非磁性体の絶縁材料からなるシートを用いることができる。

転写後の絶縁シートを、適宜積層し、カット後に加熱又は焼成することにより、絶縁シートから絶縁体層が得られ、導体パターンから内部電極が得られる。絶縁体層は焼結体からなる層であってもよく、加熱・焼成の条件などは、目的に応じて適宜調節することができる。

図２は本発明により得られる積層型電子部品の一例である積層コモンモードチョークコイルの模式図である。各層の内部電極１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、各シートに設けられた導体を印刷したスルーホール３ａ、３ｂで結ばれる構造を有する。部品全体の構造としては、前述の内部電極が埋設される中間層１（ほぼ非磁性）を、上下の磁性層２、３で挟む様に積層した構造が一般的である。ここで、内部電極１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの長さ方向に垂直な断面は、略台形状を呈している。

図３は導体パターンの長さ方向に垂直な断面図である。図３（Ａ）は、ベース板から遠ざかるにつれて一定比率で連続的に幅広になる略台形状の電極パターン７１を描写している。図３（Ｂ）は、ベース板から遠ざかるにつれ、二段階の比率で幅広になる電極パターン７２を描写しており、このような電極パターン７２を得る技術も本発明の範疇である。図３（Ｃ）は、ベース板から遠ざかるにつれ、一定比率で連続的に幅広になる電極パターン７３を描写しており、この電極パターン７３ではめっき表面の中央部が膨らんでいる。このように、めっき表面が平面でないものが得られる製造方法もまた本発明の範疇である。図３（Ｄ）は、従来技術において形成される電極パターン７６を描写している。キノコ状の断面形状をもつ従来技術の電極パターン７６と同じ幅で本発明の技術を適用する場合に得られる電極パターンの想定形状を点線で描写している。図３（Ｄ）の実線と点線との比較から理解されるとおり、同一のパターン幅の電極を形成する場合には、本発明の技術を適用した方が導体断面積を広く形成することができ、結果的に、直流抵抗値の低減が期待される。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。

実施例として、積層型電子部品の代表例であるコモンモードチョークコイルの製造例を示す。この実施例では製品サイズが０．４５×０．３×０．２５ｍｍである、図２に概略を示すチョークコイルを製造した。このコモンモードチョークコイルは、上下にＮｉ−Ｚｎフェライトからなる磁性層２、３を上下に設け、この間にＺｎフェライトからなる非磁性層１を設けた。４つの非磁性層１に内部電極１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂを形成し、スルーホール３aにより内部電極１ａと２ａを導通させ、スルーホール２ｂにより内部電極パターン１ｂと２ｂを導通させて、２つの電気的に独立したコイルを構成した。

この内部電極パターンの製造にあたっては、厚さ１５０μｍのＳＵＳ板をベース板として用い、ポリイミド樹脂からなるレジスト膜を完成時のレジスト膜厚が１０μｍ程度になる様にスピンコーターの回転数を調整して塗布形成した。次いで、１１０〜１３０℃にて３分間程度の仮乾燥（プリベーク）を行い、フォトマスクでレジスト膜にＵＶ照射を行った（ポジ型）。次いで所定の現像液を用いて内部電極のパターンに相当する開口を形成した。ベース板側における開口の幅は７μｍであり、ベース板から離れるに連れて開口のパターンを連続的に幅広にして、レジスト膜表面においては開口の幅は１０μｍであり、開口の断面は台形状を呈した。隣接する開口パターンの間隔は最も間隔の狭いパターンの最も近接したところの間隔は３μｍであった。アッシング処理及び酸電解処理により開口部の残渣処理及び洗浄を行い、銀の電解めっきにより厚さ１μｍ以下のベースメッキ層を形成した。その後、本メッキ処理として銀の電解めっきにより銀を開口に充填して、厚さ８μｍのメッキ層を形成した。その後、メッキ液除去処理と純水洗浄を行い、所定のパターン（メッキ）導体が形成された基板が完成する。最終的にはアセトンにより、レジスト膜を全て除去し、ベース板にパターン化された導体（パターン）のみが設けられた状態を達成した。

上記とは別に、Ｚｎフェライトを含むスラリーから絶縁シートを形成し、この絶縁シートと上記の導体パターンが設けられたベース板とを圧着し、導体パターンをベース板から絶縁シートへと転写させた。このとき、転写時の圧力は絶縁シートと導体の接触面積が増えたことで低くすることができた。それでも、転写不良は発生しなかった。その後、所定の位置にスルーホールを設けるとともに、絶縁シートを積層し、さらに、Ｎｉ−Ｚｎフェライトからなる２つの磁性層で上下から挟むように積層することで、焼成前チップを得た。この焼成前チップを８００〜９００℃程度にて焼成することにより、コモンモードチョークコイルを得た。

１：非磁性層
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ：内部電極
３a、２ｂ：スルーホール
２、３：磁性層
５１、５６：ベース板
６１、６６：レジスト膜
７１、７２、７３、７６：導体パターン

Claims (6)

1. 複数の絶縁体層からなる積層体とその層間に形成された内部電極とを有する積層型電子部品の製造方法であって、
   導電性のベース板上にレジスト膜を形成する工程、フォトリソグラフィにより前記レジスト膜に所定パターンの開口を形成する工程、前記開口内に前記開口を形作るレジスト膜の高さよりも低くめっきにより導体を充填して導体パターンを形成する工程、前記レジスト膜を除去する工程、前記絶縁体層の前駆体である絶縁シートと前記導体パターンとを押し当てることにより前記導体パターンを前記絶縁シートに転写する工程、および、転写後の絶縁シートを積層する工程、を有する前記製造方法。
2. 前記所定パターンの開口の幅が前記ベース板から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に広くなるように前記開口を形成する請求項１記載の製造方法。
3. 前記所定パターンの開口の長さ方向の断面が前記ベース板から遠ざかるにつれて幅広になる略台形状になるように前記開口を形成する請求項１記載の製造方法。
4. 前記内部電極がコイルを構成する請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。
5. 前記絶縁体層が前記絶縁シートを焼結させてなる焼結体で構成される請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法により製造された積層型電子部品。