JP2021158283A - コイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱処理時の導電性ペーストによる焼結体の膨張を抑制したコイル部品の製造方法を提供する。【解決手段】コイル部品の製造方法は、導電性粒子３１、有機材料から成る有機粒子３２３及びバインダ樹脂を含む導電性ペーストから磁性体シートに導体パターンＣ１３を形成する工程と、導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程と、バインダ樹脂の分解温度以上且つ導電性粒子の焼結開始温度以上であり有機粒子の熱分解温度より低い第１温度で積層体を加熱する第１加熱工程と、有機粒子の熱分解温度よりも高い第２温度で積層体を加熱する第２加熱工程と、を備える。導電性ペーストは、無機材料から成る無機粒子を含んでも良い。【選択図】図４

Description

本発明は、コイル部品の製造方法に関する。

磁性材料から成る磁性体層と、当該磁性体層に設けられた導体パターンと、を備えるコイル部品が知られている。従来のコイル部品として、導体パターンを有する複数の磁性体層が積層された積層コイル部品が知られている。積層コイル部品の一つの例として、積層インダクタが挙げられる。積層インダクタは、電子回路において用いられる受動素子である。積層インダクタは、例えば、電源ラインや信号ラインにおいて、ノイズを除去するために用いられる。従来の積層コイル部品は、例えば特開２００７−０２７３５３号公報及び特開２０１２−２３８８４０号公報に記載されている。

従来の積層コイル部品の製造プロセスは、典型的には、磁性材料を含む磁性体シートに、Ａｇ等の金属粒子とバインダ樹脂とを混合させた導電性ペーストを印刷し、この導電性ペーストが印刷された磁性体シートを複数積層することにより積層体を作製する工程と、この積層体に加熱処理を行う工程と、を備える。

特開２００７−０２７３５３号公報 特開２０１２−２３８８４０号公報

Ａｇ粒子は、粒径に応じた変動はあるが、２５０℃未満の低温で焼結され得る。また、バインダ樹脂として、２５０℃前後の熱分解温度を有する樹脂材料が用いられることが多い。例えば、バインダ樹脂として広く用いられているエポキシ樹脂の熱分解温度は概ね２５０℃である。したがって、導電ペーストがＡｇ粒子等の低温で焼結される金属粒子を含む場合には、製造時の加熱処理によって導電性ペーストがバインダ樹脂の熱分解温度以上まで昇温されると、導電性ペースト中ではバインダ樹脂の熱分解とＡｇ粒子等の低温で焼結される金属粒子の金属粒子の焼結がともに進行する。このため、バインダ樹脂の熱分解によって生成される生成物が導電性ペーストの外部に排出されずにＡｇ粒子等の低温で焼結される金属粒子の焼結体内に閉じ込められてしまうことがある。さらに昇温すると、焼結体内に残されたバインダ樹脂の残渣物が膨張し、これに伴って焼結体も膨張してしまう。焼結体が膨張すると、この焼結体に接する磁性体層にクラックが発生したり、焼結体が磁性体層から剥離するデラミネーションが発生しやすくなるといった問題が生じる。焼結体に接する磁性体部分おけるクラックの発生や焼結体が磁性体部分から剥離するデラミネーションの発生は、積層体への加熱処理を高温で行う場合に顕在化しやすい。

本発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。本発明のより具体的な目的の一つは、加熱処理時に昇温される導電性ペーストにおいて焼結体の膨張を抑制することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。本明細書に開示される発明は、発明を解決しようとする課題以外に記載される課題を解決するものであってもよい。

本発明の一又は複数の実施形態によるコイル部品の製造方法は、導電性粒子、有機材料から成る有機粒子、及びバインダ樹脂を含む導電性ペーストから磁性体シートに導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程と、前記バインダ樹脂の熱分解温度以上且つ前記導電性粒子の焼結開始温度以上であり前記有機粒子の熱分解温度より低い第１温度で前記積層体を加熱する第１加熱工程と、前記有機粒子の熱分解温度よりも高い第２温度で前記積層体を加熱する第２加熱工程と、を備える。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記有機材料は、アクリル樹脂である。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記導電性粒子と前記有機粒子との合計の質量に対する前記有機粒子の含有比率は、１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％である。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記第２温度は、８００℃以上である。

本発明の一又は複数の実施形態によるコイル部品の製造方法は、導電性粒子、無機材料から成る無機粒子、及びバインダ樹脂を含む導電性ペーストから磁性体シートに導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程と、
前記バインダ樹脂の熱分解温度以上且つ前記導電性粒子の焼結開始温度以上であり前記無機粒子の融点よりも低い第１温度で前記積層体を加熱する第１加熱工程と、前記第１温度よりも高い第２温度で前記積層体を加熱する第２加熱工程と、を備える。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記無機材料は、ジルコニアである。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記導電性粒子と前記第２粒子との合計の質量に対する前記無機粒子の含有比率は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％である。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記積層体は、前記加熱工程において８００℃以上で加熱される。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記複数の磁性体シートは、第１磁性体シートと、前記第１磁性体シート上に配置された第２磁性体シートと、を備えており、前記第１磁性体シートの上面には前記導電性ペーストから第１導体パターンが形成され、前記第２磁性体シートの上面には前記導電性ペーストから第２導体パターンが形成されており、前記第１導体パターンの厚さは、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間の間隔よりも大きい。

本発明の一又は複数の実施形態において、前記導電性粒子は、銀粒子である。

本発明の一又は複数の実施形態による製造方法は、前記導体パターンの一端に第１外部電極を設け、前記導体パターンの他端に第２外部電極を設ける工程を備える。

本発明の一又は複数の実施形態によれば、加熱処理時に昇温される導電性ペーストにおいて焼結体の膨張を抑制することができる。

回路基板に実装されたコイル部品の斜視図である。 図１のコイル部品の分解図である。 図１のコイル部品のＩ−Ｉ線断面図である。 図３の領域Ａを拡大して模式的に示す拡大断面図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１から図３を参照して、本発明の一実施形態によるコイル部品１について説明する。コイル部品１は、本発明の製造方法により製造されたコイル部品の一例である。図示の実施形態において、コイル部品１は、積層インダクタである。この積層インダクタは、電源ラインに組み込まれるパワーインダクタ及びそれ以外の様々なインダクタとして使用され得る。本発明は、図示されている積層インダクタ以外の様々なコイル部品に適用され得る。

図示のように、コイル部品１は、基体１０と、基体１０内に設けられたコイル導体２５と、基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

コイル部品１は、実装基板２ａに実装されている。回路基板２は、コイル部品１と、このコイル部品１が実装される実装基板２ａと、を備える。実装基板２ａには、２つのランド部３が設けられている。コイル部品１は、外部電極２１、２２のそれぞれと実装基板２ａの対応するランド部３とを接合することで実装基板２ａに実装されている。回路基板２は、コイル部品１及びコイル部品１以外の様々な電子部品を備えることができる。

回路基板２は、様々な電子機器に搭載され得る。回路基板２が搭載され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール、自動車の電装品及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。コイル部品１が搭載される電子機器は、本明細書で明示されるものには限定されない。

本発明の一又は複数の実施形態において、基体１０は磁性材料からおおむね直方体状に形成される。基体１０は、第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ、及び第２の側面１０ｆを有する。本体１０は、これらの６つの面によってその外面が画定される。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとは互いに対向し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとは互いに対向し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとは互いに対向している。図１において第１の主面１０ａは本体１０の上側にあるため、第１の主面１０ａを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｂを「下面」と呼ぶことがある。磁気結合型コイル部品１は、第２の主面１０ｂが回路基板２と対向するように配置されるので、第２の主面１０ｂを「実装面」と呼ぶこともある。コイル部品１の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。本明細書においては、文脈上別に理解される場合を除き、コイル部品１の「長さ」方向、「幅」方向、及び「高さ」方向はそれぞれ、図１の「Ｌ軸」方向、「Ｗ軸」方向、及び「Ｔ軸」方向とする。Ｌ軸、Ｗ軸、及びＴ軸は互いに直交している。コイル軸Ａｘは、Ｔ方向に沿って延びている。コイル軸Ａｘは、例えば、平面視で長方形形状を有する第１の主面１０ａの対角線の交点を通り第１の主面１０ａに垂直な方向に延びる。

本発明の一又は複数の実施形態において、コイル部品１は、長さ寸法（Ｌ軸方向の寸法）が０．２〜６．０ｍｍ、幅寸法（Ｗ軸方向の寸法）が０．１〜４．５ｍｍ、高さ寸法（Ｔ軸方向の寸法）が０．１〜４．０ｍｍとなるように形成される。これらの寸法はあくまで例示であり、本発明を適用可能なコイル部品１は、本発明の趣旨に反しない限り、任意の寸法を取ることができる。一又は複数の実施形態において、コイル部品１は、低背に形成される。例えば、コイル部品１は、その幅寸法が高さ寸法よりも大きくなるように形成される。

上述したように、本発明の一又は複数の実施形態において、基体１０は、磁性材料から成る。例えば、基体１０は、複数の金属磁性粒子を含む。金属磁性粒子は、軟磁性金属材料から成る粒子又は粉末である。金属磁性粒子用の軟磁性金属材料は、例えば、（１）金属系のＦｅもしくはＮｉ、（２）合金系のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−ＡｌもしくはＦｅ−Ｎｉ、（３）非晶質のＦｅ―Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ−ＣもしくはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ、（４）またはこれらの混合材料の粒子である。金属磁性粒子の平均粒径は、例えば、１μｍ〜２０μｍとされる。金属磁性粒子の平均粒径は、１μｍ〜２０μｍの範囲には限定されず適宜変更可能である。一又は複数の実施形態において、金属磁性粒子は、球形又は略球形の形状を呈する。金属磁性粒子におけるＦｅの含有比率は、８５ｗｔ％以上とされてもよい。基体１０に含まれる金属磁性粒子の表面には絶縁膜が設けられる。金属磁性粒子の表面の絶縁膜は、例えば、金属磁性粒子の表面が酸化されることで形成される酸化膜であってもよい。金属磁性粒子の表面には、絶縁性のコーティング膜が設けられてもよい。このコーティング膜は、例えばシリカから成る又はシリカを含む薄膜であってもよい。

基体１０には、金属磁性粒子同士の結合を強化するための結合材が含まれていてもよい。基体１０に含まれる結合材は、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂であってもよく、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、又はアクリル樹脂である。

図２及び図３に示されているように、基体１０は、積層された複数の磁性体層を有する。図示のように、基体１０は、本体部２０、この本体部２０の上面に設けられた上部カバー層１８、この本体部２０の下面に設けられた下部カバー層１９を備えてもよい。本体部２０は、積層された磁性体層１１〜１６を含む。基体１０においては、図２の上から下に向かって、上部カバー層１８、磁性体層１１、磁性体層１２、磁性体層１３、磁性体層１４、磁性体層１５、磁性体層１６、磁性体層１７、下部カバー層１９の順に積層されている。

上部カバー層１８は、４枚の磁性体層１８ａ〜１８ｄを含む。この上部カバー層１８においては、図２の下から上に向かって、磁性体層１８ａ、磁性体層１８ｂ、磁性体層１８ｃ、磁性体層１８ｄの順に積層されている。

下部カバー層１９は、４枚の磁性体層１９ａ〜１９ｄを含む。この下部カバー層１９においては、図２の上から下に向かって、磁性体層１９ａ、磁性体層１９ｂ、磁性体層１９ｃ、磁性体層１９ｄの順に積層されている。

コイル部品１は、磁性体層１１〜磁性体層１６、磁性体層１８ａ〜１８ｄ、及び磁性体層１９ａ〜１９ｄ以外にも、必要に応じて、任意の数の磁性体層を含むことができる。磁性体層１１〜磁性体層１６、磁性体層１８ａ〜１８ｄ、及び磁性体層１９ａ〜１９ｄの一部は、適宜省略することができる。図３においては、磁性体層間の境界が示されているが、本発明が適用された実際のコイル部品の基体においては磁性体層間の境界は視認できないこともある。

導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の各々は、隣接する導体パターンとビアＶ１〜Ｖ６を介して電気的に接続される。このようにして接続された導体パターンＣ１１〜Ｃ１６が、スパイラル状の周回部２５ａを形成する。すなわち、コイル導体２５の周回部２５ａは、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６及びビアＶ１〜Ｖ５を有する。

磁性体層１１〜磁性体層１６の各々には、対応する導体パターンＣ１１〜Ｃ１６が設けられている。これらの導体パターンＣ１１〜Ｃ１６により、周回部２５ａが構成される。各導体パターンＣ１１〜Ｃ１６は、コイル軸Ａｘの周りに延伸するように形成される。図示の実施形態において、コイル軸Ａｘは、Ｔ軸方向に延伸しており、磁性体層１１〜磁性体層１６の積層方向と一致する。

導体パターンＣ１１のビアＶ１に接続されている端部と反対側の端部は、引出導体２５ｂ２を介して外部電極２２に接続される。導体パターンＣ１６のビアＶ５に接続されている端部と反対側の端部は、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２１に接続される。このように、コイル導体２５は、周回部２５ａと、引出導体２５ｂ１と、引出導体２５ｂ２と、を有する。

導体パターンＣ１１〜Ｃ１６は、対応する磁性体層１１〜磁性体層１６上にそれぞれ形成される。導体パターンＣ１１〜Ｃ１６は、後述するように磁性体シートに導電性ペーストを導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の形状となるように塗布し、この磁性体シートに塗布された導電性ペーストを加熱することで形成される。磁性体層１１〜磁性体層１５の所定の位置には、ビアＶ１〜Ｖ５がそれぞれ形成される。ビアＶ１〜Ｖ５は、磁性体層１１〜磁性体層１５の所定の位置に、磁性体層１１〜磁性体層１５をＴ軸方向に貫く貫通孔を形成し、当該貫通孔に導電性材料を埋め込むことにより形成される。導体パターンＣ１１〜Ｃ１６及びビアＶ１〜Ｖ５は、導電性に優れた金属、例えば、Ａｇを含んでいる。導体パターンＣ１１〜Ｃ１６及びビアＶ１〜Ｖ５の材料として用いられる導電性に優れた金属材料として、Ａｇ以外にＣｕ、Ａｇを主成分とする合金、及びＣｕを主成分とする合金が用いられ得る。

このように、コイル導体２５は、コイル軸Ａｘの周りに延びる周回部２５ａを有しており、基体１０内に配置されている。コイル導体２５は、その引出導体２５ｂ１及び引出導体２５ｂ２の端部が基体１０から外に向かって露出しているが、それ以外の部分は基体１０内に配置されている。

本発明の一又は複数の実施形態において、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の厚さは、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６のうち隣接するものの間の間隔よりも大きい。例えば、図３に示されているように、導体パターンＣ１４の厚さｔ１は、導体パターンＣ１４とこれに隣接する導体パターンＣ１５との間隔ｔ２より大きい。この大小関係は、導体パターンＣ１４と導体パターンＣ１５との間の間隔だけでなく、他の隣接する導体パターンの組について成立してもよい。

次に、コイル部品１の製造方法の一例を説明する。コイル部品１は、例えば、磁性体シートを用いたシート製法により作製される。本発明の一又は複数の実施形態におけるコイル部品の製造方法は、磁性体シートに導体パターンを形成することで、導体パターンが形成された磁性体シートを準備する工程（「シート準備工程」という。）と、導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程（「積層工程」という。）と、この積層体を加熱する工程（「加熱工程」という。）と、を備える。以下、各工程についてより詳しく説明する。詳しくは後述するとおり、シート準備工程で磁性体シートに形成される導体パターンは、導電性ペーストから形成される。この導電性ペーストは、バインダ樹脂の熱分解時に導電性粒子の焼結を阻害して、熱分解による生成物の外部への排出を促進するための焼結阻害剤を含む。導電性ペーストは、焼結阻害剤として、有機粒子又は無機粒子を含むことができる。以下の説明では、まず導電性ペーストが有機粒子を含む実施形態について説明し、その後に導電性ペーストが無機粒子を含む実施形態について説明する。

導電性ペーストが有機粒子を含む実施形態による製造方法においては、最初に、シート準備工程について説明する。このシート準備工程においては、まず、磁性材料を含む複数の磁性体シートを準備する。磁性体シートは、例えば金属磁性粒子を樹脂と混練して得られたスラリーを成型金型に入れて所定の成形圧力を加えることで作製される。金属磁性粒子と混練される樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れた樹脂が用いられ得る。

一部の磁性体シートには、導電性ペーストが塗布され、焼成後に導体パターンＣ１１〜Ｃ１６となる未焼成導体パターンが磁性体シートに形成される。磁性体シートの各々には積層方向に貫通する貫通孔が形成されており、導電性ペーストが磁性体シートに塗布されるときに、導電性ペーストは貫通孔内に埋め込まれ、焼成後にビアＶ１〜Ｖ５となる未焼成ビアが形成される。導電性ペーストは、例えば、スクリーン印刷法により磁性体シートに塗布される。

本発明の一又は複数の実施形態において用いられる導電性ペーストは、導電性粒子と、有機材料から成る有機粒子と、バインダ樹脂とを含む。導電性ペーストは、導電性粒子及び有機粒子を含む粒子群とバインダ樹脂とを混練することで得られる。導電性ペーストには、アミン系エポキシ硬化剤等の硬化剤及び溶剤を含有させても良い。

本発明の一又は複数の実施形態において、導電性ペーストに含まれる導電性粒子は、導電性に優れた金属を含む粒子である。この導電性粒子は、例えば、Ａｇ又はＡｇを含む合金から形成される。本発明の一又は複数の実施形態において、Ａｇ粒子の平均粒径は、１μｍ〜２０μｍとされる。Ａｇ粒子の粒径によって焼結開始温度が変化する。本発明の一又は複数の実施形態において、Ａｇ粒子の粒径は、Ａｇ粒子の焼結開始温度が有機粒子の熱分解温度よりも低くなるように定められる。導電性粒子の焼結開始温度は、当該導電性粒子を還元性雰囲気中で昇温したときに一定の収縮が起こったときの温度を意味する。本明細書では、導電性粒子の集合体の体積が１％収縮したときの温度を焼結開始温度とする。導電性粒子の集合体を昇温すると、導電性粒子間の隙間が小さくなり、これにより導電性粒子の集合体において体積収縮が起こる。本発明の一又は複数の実施形態において、導電性粒子の焼結開始温度は、例えば２００℃〜３００℃の間の温度とされる。本明細書において「平均粒径」は、それと別の意味に解すべき場合を除き、体積基準平均粒径を意味する。軟磁性金属粒子の体積基準平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５に従って、レーザ回折散乱法により測定される。レーザ回折・散乱装置としては、例えば、日本国京都府京都市の堀場製作所社製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（型番：ＬＡ−９６０）を用いることができる。

本発明の一又は複数の実施形態において、導電性ペーストに含まれる有機粒子は、有機材料から形成された粒子である。有機粒子用の有機材料として、例えば、アクリル樹脂、ベークライト（フェノール樹脂）、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、又はポリエチレン樹脂が用いられ得る。本発明の一又は複数の実施形態において、有機粒子は、４００℃以上の熱分解温度を有する有機材料から形成される。

本発明の一又は複数の実施形態において、有機粒子の平均粒径は、１μｍ〜３０μｍとされる。本発明の一又は複数の実施形態において、有機粒子の粒径は、１μｍ〜１０μｍとされる。導電性粒子が焼結して得られる焼結体には、有機粒子に起因する空隙が含まれる。有機粒子の粒径を小さくすることにより、焼結体内部の空隙を小さくすることができる。焼結体内部の空隙を小さくすることにより、コイル導体の導電性を高めることができ、また、コイル導体におけるクラックの発生を抑制できる。

本発明の一又は複数の実施形態において、導電性粒子と有機粒子との合計の質量１００ｗｔ％に対する有機粒子の含有比率は、１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％とされる。

本発明の一又は複数の実施形態において、バインダ樹脂として、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂、前記以外のバインダ樹脂として公知の樹脂、又はこれらの混合物が用いられ得る。バインダ樹脂は、上述した有機粒子の熱分解温度よりも低い熱分解温度を有する。バインダ樹脂として、例えば、２００℃〜３００℃の間の熱分解温度を有する樹脂を用いることができる。

次に、積層工程について説明する。この積層工程では、シート準備工程で作成された磁性体シートから、上部カバー層１８となる上部積層体、中間積層体、及び下部カバー層１９となる下部積層体を作製する。上部積層体及び下部積層体はそれぞれ、シート準備工程で準備された磁性体シートのうち未焼成導体パターンが形成されていないものを４枚積層することによって形成される。上部積層体の４枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１８ａ〜１８ｄとなり、下部積層体の４枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１９ａ〜１９ｄとなる。中間積層体は、未焼成導体パターンが形成された磁性体シートを所定の順序で積層することにより形成される。中間積層体の６枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１１〜１６となる。上記のように作製された中間積層体を上下から上部積層体及び下部積層体で挟み込み、この上部積層体及び下部積層体を中間積層体に熱圧着して本体積層体を得る。次に、ダイシング機やレーザ加工機などの切断機を用いて当該本体積層体を所望のサイズに個片化することでチップ積層体が得られる。

次に、加熱工程について説明する。この加熱工程は、チップ積層体をまず比較的低温の第１温度で第１加熱時間だけ加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程の後にチップ積層体を第１温度より高温の第２温度で第２加熱時間だけ加熱する第２加熱工程と、を有する。この第１温度は、チップ積層体中の磁性体シートに形成されている未焼成導体パターンに含まれるバインダ樹脂（つまり、導電性ペーストに含まれるバインダ樹脂）の分解温度以上且つ当該未焼成導体パターンに含まれる導電性粒子の焼結開始温度以上であり、前記有機粒子の熱分解温度より低い温度である。本明細書において、バインダ樹脂（つまり、導電性ペーストに含まれるバインダ樹脂）の熱分解温度は、当該バインダ樹脂を昇温するときに当該バインダ樹脂の重量減少が８０%を超えた温度を意味する。有機粒子の熱分解温度も同様に解釈される。すなわち、本明細書において、有機粒子の熱分解温度は、当該有機粒子を昇温するときに当該有機粒子の重量減少が８０%を超えた温度を意味する。第１温度は、例えば、３００℃以上４００℃未満の範囲にある。チップ積層体を第１温度まで昇温することにより、未焼成導体パターン中のバインダ樹脂の熱分解が進行する。第１加熱時間は、バインダ樹脂の熱分解が十分に行われる程度の時間とされ、例えば２時間〜１０時間とされる。第１温度での加熱時間は、バインダ樹脂の含有量、バインダ樹脂の種類、及びこれら以外の要素に応じて適宜変更され得る。

第１温度は、導電性粒子の焼結開始温度以上の温度であるため、第１温度での加熱処理において導電性粒子の焼結も始まる。しかしながら、第１温度は、有機粒子の熱分解温度よりも低い温度であるため、第１温度での加熱時には有機粒子は熱分解せずに導電性粒子間に留まっている。この有機粒子により導電性粒子の焼結の進行が阻害されるので、第１温度での加熱時には導電性粒子間に隙間が残っている。バインダ樹脂の熱分解により生成される二酸化炭素等の生成物は、第１温度での加熱工程において、導電性粒子間の隙間を通って未焼成導体パターンの外部に排出される。図４に、第１加熱工程で加熱されたチップ積層体の一部であり、図３に示されている領域Ａに相当する領域の拡大図を示す。領域Ａは、導体パターンＣ１３、磁性体層１２、及び磁性体層１３の一部を含んでいる。図４には、領域Ａのさらに一部である領域Ｂをさらに拡大して示している。図４は、加熱工程が完了する前の未焼成の導体パターン及び磁性体シートを図示しているが、説明の便宜のため焼成後の導体パターンＣ１３、磁性体層１２、及び磁性体層１３の参照符号を使用している。図４に示されているように、第１加熱工程で加熱されたチップ積層体において、導体パターンに対応する領域では、バインダ粒子が熱分解して導電性粒子３１同士が接触しており、導電性粒子３１の焼結が始まっている。他方、導電性粒子３１の間には、有機粒子３２が存在しているため、この有機粒子３２により導電性粒子３１の焼結の進行が妨げられている。このため、導電性粒子３１の間には特に有機粒子３２の周囲に隙間があり、バインダ樹脂の熱分解により生成された生成物は、この隙間から導電性ペーストの外部に排出される。

次に、第２加熱工程が行われる。第２加熱工程においては、チップ積層体を第２温度まで昇温させ、この第２温度で第２加熱時間だけ加熱処理が行われる。第２温度は、有機粒子の熱分解温度よりも高い温度であるため、この第２温度での加熱処理において有機粒子も熱分解される。有機粒子が熱分解されて生成された生成物は、導電性粒子の間に残されている隙間から導体パターンの外部に排出される。本発明の一又は複数の実施形態において、第２温度は、８００℃から９００℃の範囲の温度とされてもよい。第２加熱時間は、緻密な焼結体を得るために十分な時間とされ、例えば１時間〜２時間とされる。第２加熱工程においては、有機粒子も熱分解されるため、有機粒子によって抑制されていた導電性粒子の焼結がさらに進行し、緻密な焼結体が得られる。

第１加熱工程においては、チップ積層体を加熱して第１温度まで昇温させた後に第１加熱時間だけ第１温度に保ってもよいし、加熱開始後に第１温度に保つ時間を確保せず、第２温度まで昇温させてもよい。この場合、チップ積層体の加熱開始後に第２温度へ昇温するまでの間にバインダ樹脂の熱分解が完了する。

次に、加熱処理されたチップ積層体の表面に外部電極２１及び外部電極２２を形成する。以上の工程により、有機粒子を含む導電性ペーストから形成された導体パターンを含むコイル部品１が得られる。

続いて、導電性ペーストが無機粒子を含む実施形態による製造方法について説明する。導電性ペーストが無機粒子を含む実施形態による製造方法も、シート準備工程と、積層工程と、加熱工程と、を備える。導電性ペーストが無機粒子を含む実施形態においては、導電性ペーストが有機粒子に代えて無機粒子を含むが、これ以外の材料（例えば、導電性粒子の材料及びバインダ樹脂の材料）については、導電性ペーストが有機粒子を含む実施形態と同じ材料を用いることができる。このため、以下の説明では、導電性ペーストが無機粒子を含む実施形態について、導電性ペーストが有機粒子を含む実施形態と異なる点について説明し、それ以外については説明を省略する。

まず、シート準備工程においては、上記の実施形態と同様に磁性材料を含む複数の磁性体シートを準備する。一部の磁性体シートには、導電性ペーストが塗布され、焼成後に導体パターンＣ１１〜Ｃ１６となる未焼成導体パターンが磁性体シートに形成される。この導電性ペーストは、導電性粒子と、無機材料から成る無機粒子と、バインダ樹脂とを含む。導電性ペーストは、導電性粒子及び無機粒子を含む粒子群とバインダ樹脂とを混練することで得られる。導電性ペーストには、アミン系エポキシ硬化剤等の硬化剤及び溶剤を含有させても良い。

本発明の一又は複数の実施形態において、導電性ペーストに含まれる無機粒子は、無機材料から形成された粒子である。無機粒子用の無機材料として、例えば、ジルコニア、アルミナ、及びシリカが用いられ得る。無機粒子用の無機材料として、例えばタングステン及びモリブデンが用いられ得る。本発明の一又は複数の実施形態において、無機粒子は、４００℃以上の融点を有する無機材料から形成される。

本発明の一又は複数の実施形態において、無機粒子の平均粒径は、５〜５００ｎｍとされる。本発明の一又は複数の実施形態において、無機粒子の粒径は、５〜１００ｎｍとされる。無機粒子の粒径を小さくすることにより、焼結体内部に占める無機粒子の割合を小さくすることができる。焼結体内における無機粒子の割合を小さくすることにより、コイル導体の導電性を高めることができ、また、コイル導体におけるクラックの発生を抑制できる。

本発明の一又は複数の実施形態において、導電性粒子と無機粒子との合計の質量１００ｗｔ％に対する無機粒子の含有比率は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％とされる。

次に、積層工程においては、シート準備工程で作成された磁性体シートから、上部カバー層１８となる上部積層体、中間積層体、及び下部カバー層１９となる下部積層体を作製する。そして、中間積層体を上下から上部積層体及び下部積層体で挟み込み、この上部積層体及び下部積層体を中間積層体に熱圧着して本体積層体を得る。次に、ダイシング機やレーザ加工機などの切断機を用いて当該本体積層体を所望のサイズに個片化することでチップ積層体が得られる。

次に、加熱工程が行われる。この加熱工程は、チップ積層体をまず比較的低温の第１温度で第１加熱時間だけ加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程の後にチップ積層体を第１温度より高温の第２温度で第２加熱時間だけ加熱する第２加熱工程と、を有する。この第１温度は、チップ積層体中の磁性体シートに形成されている未焼成導体パターンに含まれるバインダ樹脂（つまり、導電性ペーストに含まれるバインダ樹脂）の分解温度以上且つ当該未焼成導体パターンに含まれる導電性粒子の焼結開始温度以上であり、前記無機粒子に用いられる無機材料の融点より低い温度である。第１温度は、例えば、３００℃以上４００℃未満の範囲にある。チップ積層体を第１温度まで昇温することにより、未焼成導体パターン中のバインダ樹脂の熱分解が進行する。第１加熱時間は、バインダ樹脂の熱分解が十分に行われる程度の時間とされ、例えば２時間〜１０時間とされる。第１温度での加熱時間は、バインダ樹脂の含有量、バインダ樹脂の種類、及びこれら以外の要素に応じて適宜変更され得る。

第１温度は、導電性粒子の焼結開始温度以上の温度であるため、第１温度での加熱処理において導電性粒子の焼結も始まる。しかしながら、第１温度は、無機粒子の融点よりも低い温度であるため、第１温度での加熱時には無機粒子は融解せずに導電性粒子間に留まっている。この無機粒子により導電性粒子の焼結の進行が阻害されるので、第１温度での加熱時には導電性粒子間に隙間が残っている。バインダ樹脂の熱分解により生成される二酸化炭素等の生成物は、第１温度での加熱工程において、導電性粒子間の隙間を通って未焼成導体パターンの外部に排出される。

次に、第２加熱工程が行われる。第２加熱工程においては、チップ積層体を第２温度まで昇温させ、この第２温度で第２加熱時間だけ加熱処理が行われる。本発明の一又は複数の実施形態において、第２温度は、８００℃から９００℃の範囲の温度とされてもよい。第２加熱時間は、緻密な焼結体を得るために十分な時間とされ、例えば１時間〜２時間とされる。

次に、加熱処理されたチップ積層体の表面に外部電極２１及び外部電極２２を形成する。以上の工程により、無機粒子を含む導電性ペーストから形成された導体パターンを含むコイル部品１が得られる。

コイル部品１は、シート製法以外の当業者に知られている方法、例えばスラリービルド法や薄膜プロセス法により作製されてもよい。

続いて、上記の実施形態による作用効果について従来の製造方法と対比して説明する。

従来のコイル部品の製造方法において用いられる導電性粒子を含む導電性ペーストには有機粒子や無機粒子が含まれていない。よって、従来のコイル部品の製造方法では、導電性ペーストから形成された導体パターンが設けられた複数の磁性体シートが積層された積層体を加熱する加熱工程において、導電性ペースト中のバインダ樹脂が熱分解されるとともに導電性粒子の焼結が有機粒子または無機粒子により抑制されずに進行する。このため、加熱工程における導電性粒子の焼結の進行により導電性粒子の隙間が減少することで、バインダ樹脂の熱分解による生成物（例えば、二酸化炭素ガス）の導体ペースト外への排出が抑制され、導電性粒子の焼結体内にバインダ樹脂の残渣が多く取り残されてしまう。このバインダ樹脂の残渣は、加熱工程において積層体がさらに昇温されたときに、焼結体が膨張する原因となる。この導体パターンにおいて導電性粒子の焼結体が膨張することにより、当該導体パターンに隣接する磁性体層にコイル部品の表面側へ向けてクラックが発生してしまう。また、加熱工程において積層体がさらに昇温すると、導体パターンにおいて導電性粒子の焼結体がさらに緻密化する。焼結体は緻密化する際に収縮するので、加熱工程において、導体パターンは、一旦膨張した後に収縮することになる。この導体パターンの収縮により、積層体において２つの導体パターンに挟まれた磁性体層にクラックが発生してしまう。また導体パターンが収縮すると、当該導体パターンに隣接する磁性体層との間でのデラミネーションが発生してしまう。

本発明の一又は複数の実施形態によるコイル部品１の製造方法によれば、第１加熱工程においてバインダ樹脂が熱分解することにより導電性粒子の焼結が開始する。第１加熱工程においては、有機粒子が熱分解せずに導電性粒子間に存在しているため、または、無機粒子が融解せずに導電性粒子間に存在しているため、有機粒子や無機粒子が存在しない従来の製造方法と比較して導電性粒子の焼結の進行が阻害される。このため第１加熱工程において導電性粒子は緻密な焼結体とはならないので、第１加熱工程においてバインダ樹脂の熱分解により生成された二酸化炭素等の生成物は、導電性粒子の粒界を通って導電性ペーストの外部に排出される。導電性粒子の焼結は、より高温の第２温度での加熱処理が行われる第２加熱工程において促進され、この第２加熱工程において緻密な焼結体が得られる。このように、本発明の一又は複数の実施形態によれば、導電性ペーストの外部へのバインダ樹脂の排出が促進されるので、焼結体内に残存するバインダ樹脂の残渣を減少させることができ、これにより焼結体の膨張を抑制することができる。このため、完成品のコイル部品１において、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６と隣接する磁性体層１１〜１７におけるクラックの発生や導体パターンＣ１１〜Ｃ１６と隣接する磁性体層１１〜１７との間でのデラミネーションを抑制することができる。

本発明の一又は複数の実施形態においては、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の厚さは、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６のうち隣接するものの間の間隔よりも大きい。このため、コイル導体２５の直流抵抗値を小さくすることができる。導体パターンを厚く形成するために製造工程において磁性体シートに導電性ペーストを厚く塗布すると、加熱時に焼結体の膨張によってより大きな応力が磁性体シートに作用する。このため、従来の製造方法によって製造されるコイル部品においては、導体パターンを厚く形成することは難しく、特に導体パターンＣ１１〜Ｃ１６のうち隣接するものの間の間隔よりも厚くすることは困難であった。本発明の一又は複数の実施形態による製造方法によれば、上記のとおり、導体パターンを構成する焼結体の膨張を抑制することができるので、磁性体シートに作用する応力を軽減するこ。このため、本発明の一又は複数の実施形態においては、導体パターンを厚くしてコイル導体の直流抵抗値を小さくすることができる。

導電性ペーストに含まれる導電性粒子の割合を高くすると導電性粒子の間の空隙が少なくなるため、従来の製造方法では、導体パターンに取り残される残渣が多くなってしまう。これに対して、本発明の一又は複数の実施形態による製造方法を用いることにより、導電性ペーストに含まれる導電性粒子の割合が高くなっても導体パターンに残される残渣や空隙が少ない導体パターンを有するコイル部品を作製することができる。その結果、本発明の一又は複数の実施形態による製造方法を用いることにより、導体パターン内の残渣や空隙が少ないコイル部品が得られる。このようにして得られたコイル部品においては、導体パターン内の残渣や空隙が少ないため、高い導電率が実現される。

本発明の一又は複数の実施形態による製造方法によって作成されたコイル部品は、導体パターン内の残渣や空隙が少ないため、製造工程において、これらの残渣や空隙の存在する領域同士が連結されない。よって、本発明の一又は複数の実施形態による製造方法によって製造されたコイル部品を断面視すると、導体パターンの内の空隙は、ほぼ球形に見える。

本発明の一又は複数の実施形態によるコイル部品の製造方法によって作製されたコイル部品は、コイル軸Ａｘを通る断面で切断した導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の断面において、その厚さ方向（Ｔ軸に沿う方向）の上部領域及び下部領域に、当該上部領域及び下部領域に挟まれる中間領域よりも多くの空隙が含まれる。例えば、導体パターンＣ１１を厚さ方向において三等分したときに、その最も上側にある領域が上部領域とされ、最も下側にある領域が下部領域とされ、この上部領域と下部領域に挟まれた領域が中間領域とされる。例えば、導体パターンＣ１１の上部領域に含まれる空隙の面積の当該上部領域全体の面積に占める割合は、中間領域に含まれる空隙の面積の当該中間領域全体の面積に占める割合よりも大きくてもよい。また、導体パターンＣ１１の下部領域に含まれる空隙の面積の当該下部領域全体の面積に占める割合は、中間領域に含まれる空隙の面積の当該中間領域全体の面積に占める割合よりも大きくてもよい。この空隙の面積に関する説明は、導体パターンＣ１２〜Ｃ１６に含まれる空隙についても当てはまり得る。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

本明細書において説明した製造方法に含まれる工程の一部は、矛盾が生じない限り適宜省略可能である。本明細書において説明した製造方法においては、本明細書において明示的に説明されていない工程が必要に応じて実行され得る。本明細書において説明した製造方法に含まれる各工程の一部は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、随時順番を入れ替えて実行され得る。本明細書において説明した製造方法に含まれる各工程の一部は、可能であれば、同時に又は並行して実行され得る。

１ コイル部品
１０ 基体
２１、２２ 外部電極
２５ コイル導体
Ａｘ コイル軸

Claims (11)

1. 導電性粒子、有機材料から成る有機粒子、及びバインダ樹脂を含む導電性ペーストから磁性体シートに導体パターンを形成する工程と、
   前記導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程と、
   前記バインダ樹脂の分解温度以上且つ前記導電性粒子の焼結開始温度以上であり前記有機粒子の熱分解温度より低い第１温度で前記積層体を加熱する第１加熱工程と、
   前記有機粒子の熱分解温度よりも高い第２温度で前記積層体を加熱する第２加熱工程と、
   を備えるコイル部品の製造方法。
2. 前記有機材料は、アクリル樹脂である、
   請求項１に記載の製造方法。
3. 前記導電性粒子と前記有機粒子との合計の質量に対する前記有機粒子の含有比率は、１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％である、
   請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記第２温度は、８００℃以上である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 導電性粒子、無機材料から成る無機粒子、及びバインダ樹脂を含む導電性ペーストから磁性体シートに導体パターンを形成する工程と、
   前記導体パターンが形成された複数の磁性体シートを積層して積層体を形成する工程と、
   前記バインダ樹脂の熱分解温度以上且つ前記導電性粒子の焼結開始温度以上であり前記無機粒子の融点よりも低い第１温度で前記積層体を加熱する第１加熱工程と、
   前記第１温度よりも高い第２温度で前記積層体を加熱する第２加熱工程と、
   を備えるコイル部品の製造方法。
6. 前記無機材料は、ジルコニアである、
   請求項５に記載の製造方法。
7. 前記導電性粒子と前記第２粒子との合計の質量に対する前記無機粒子の含有比率は、０．０５ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％である、
   請求項５又は６に記載の製造方法。
8. 前記積層体は、前記加熱工程において８００℃以上で加熱される、
   請求項５から７のいずれか１項に記載の製造方法。
9. 前記複数の磁性体シートは、第１磁性体シートと、前記第１磁性体シート上に配置された第２磁性体シートと、を備えており、
   前記第１磁性体シートの上面には前記導電性ペーストから第１導体パターンが形成され、前記第２磁性体シートの上面には前記導電性ペーストから第２導体パターンが形成されており、
   前記第１導体パターンの厚さは、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間の間隔よりも大きい、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 前記導電性粒子は、銀粒子である、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の製造方法。
11. 前記導体パターンの一端に第１外部電極を設け、前記導体パターンの他端に第２外部電極を設ける工程を備える、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の製造方法。

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