JP3662749B2

JP3662749B2 - Manufacturing method of multilayer inductor element

Info

Publication number: JP3662749B2
Application number: JP29789298A
Authority: JP
Inventors: 敏之安保; 文男内木場; 寿浩阿部; 秋広佐々木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP2000188225A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材フィルム上に薄いセラミックスグリーンシート層を設けた積層体を用いて積層インダクタ素子を、品質をそこなわずに製造するための改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子機器においては、その小型化に対する市場の要請があり、そのため、それを構成する部品の小型化が必要になってきている。
ところで、これまでリード付き部品であったインダクタ、コンデンサなどの電子部品は、所定のパターン形状を有するセラミックス層と金属層とからなる積層体を同時焼成して内部導体を備えたモノリシック構造を形成させる技術が実用化されたことにより、小型化することが可能になった。
【０００３】
この技術を利用して積層インダクタを製造するには、先ずフェライトのようなセラミックスの粉体をバインダーや有機溶剤と混合してペーストを調製し、このペーストをポリエチレンテレフタレートフィルムのような基板フィルム上にドクターブレードを用いて塗布、乾燥することによりグリーンシートを作製したのち、このグリーンシートに機械加工、レーザ加工によりスルーホールを穿設し、次いで銀又は銀パラジウムのような導体のペーストをスクリーン印刷してコイルパターンを得る。この際、スルーホールはペーストで充填されており、これによって２層間の電気的導通ができるようになっている。
【０００４】
次に、印刷されたシートを所定の順序で積層し、加熱圧着後、裁断して所望のチップ形状としたのち、脱バインダー、焼成を行い焼結させたのち、焼結したチップを研磨し、所要の端子電極を付設し、さらに熱処理を施し、最後に電気めっきにより端子電極に被覆処理を行い完成させる。
このようにして得られたチップインダクタの１例の内部構造の斜視図を図１に示す。図中のＦはコイルであり、Ｍは内部導体部であり、Ｓはスルーホール導通部である。
【０００５】
このチップインダクタを製造する場合には、積層工程に先立って、セラミックスグリーンシートを基材フィルムから剥離させることが必要になる。
そして、これまで作製していた比較的大きいサイズのインダクタにおいては、コイルの断面積を大きくすることができ、コイル巻き数は５回程度で十分なため、グリーンシートの厚さは、最も薄い場合でも５０μｍ程度になるので、基材フィルムからの剥離に特に問題はなかった。しかしながら、近年要求されている微細なチップサイズでは、コイルの断面積が制限され、所望のインダクタンスを得るには、コイル巻き数を多くしなければならないため、グリーンシートの厚さは必然的に薄くしなければならなくなるが、このようにグリーンシートが薄くなると、これを基材フィルムから剥離させる場合に、シートの破断や、しわや伸びなどを伴うのを避けられなくなる。
しかも、積層インダクタの場合は、スルーホールの穿設により、シートの平坦性がそこなわれる上に、このスルーホールに充填される粘着性ペーストのため、いっそう基材フィルムから剥離しにくくなる。
【０００６】
このように、剥離時に生じる破断や、しわや、伸びなどは、積層時の位置のズレの原因となり、特にサイズの小さいものにおいては、インダクタ素子の機能を低下させ、極端な場合には、インダクタ素子としての役割を果たさなくなる。
【０００７】
このような基材フィルムからグリーンシートを剥離する際の破断、しわ、伸びなどを抑制する方法としては、これまで基材フィルムを剥離したグリーンシート同士を積層する代りに、基材フィルムを付着したまま積層圧着し、積層後基材フィルムを剥離し、さらにその上に別のグリーンシートを基材フィルムを付着したまま積層圧着するという操作を繰り返す方法が知られている（特開平５−３６５６８号公報、特開平７−１９２９５５号公報）。しかしながら、これらの方法によっても、第１層目のグリーンシートについては、あらかじめ基材フィルムを除いておく必要があるため、破断、しわ、伸びを防止することはできないし、またこれらの方法では、１枚ごとに積層圧着を繰り返すために、その都度プレスしなければならないという煩雑さを伴う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基材フィルム上に薄いグリーンシートを設けた積層体を用いて微小な積層インダクタ素子を製造する方法であって、基材フィルムからグリーンシートを剥離する際に、破断、しわ、伸びなどのトラブルの発生を防止し、積層時の位置ずれによる機能低下のない品質良好な製品を得ることを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、微小な積層インダクタ素子をロスなしに製造するための方法について鋭意研究を重ねた結果、基材フィルムとセラミックスグリーンシートの積層体に素子を構成するために印刷するコイルパターンのほかに、補強用パターンを印刷し、かつその外側に沿ってスナップ溝を設けることにより、厚さ５〜３０μｍという薄いセラミックスグリーンシートを、破断、しわ、伸びなどのトラブルなしに、基材フィルムから剥離しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、基材フィルムとその上に設けた膜厚３０μｍ以下の薄いセラミックスグリーンシートからなる積層体材料を用い、この積層体材料にスルーホールを穿設し、次いで積層体材料のセラミックスグリーンシート上に導体ペーストを用いてコイルパターンを印刷したのち、基材フィルムから該セラミックスグリーンシートを剥離して、別のセラミックスグリーンシートと積層し、加熱圧着後、裁断することによって所望のチップ形状を形成し、焼結する工程を含む積層インダクタ素子の製造方法において、積層体材料のセラミックスグリーンシート上にコイルパターンの印刷と同時又は別個にコイルパターンとは別の補強用パターンを印刷し、次いでその外側に沿ってレーザ加工により、セラミックスグリーンシート部分は完全に切断するが基材フィルムは切断しない深さのスナップ溝を設けることを特徴とする積層インダクタ素子の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる基材フィルムとセラミックスグリーンシートとの積層体としては、これまで積層チップインダクタの製造に用いられていた材料をそのまま用いることができる。このような材料においては、基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニルなどのプラスチックが用いられる。また、セラミックスとしては、各種フェライトのような磁性体が用いられる。
【００１２】
基材フィルムの厚さは、通常３０〜１００μｍ、好ましくは３８〜８０μｍであり、セラミックスグリーンシートの厚さは、３０μｍ以下、特に５〜３０μｍである。
この基材フィルムとセラミックスグリーンシートとの積層体は、例えば、フェライト粉末と鉱油系溶剤、アルコール類、アセトンのような有機溶剤とポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ブチラール系バインダー、アクリル系バインダーのようなバインダーとを混合してスラリーを調製し、これをドクターブレードを用いて基材フィルム上に塗布し、乾燥して３０μｍ以下、好ましくは５〜３０μｍの厚さの層を形成させる。
【００１３】
本発明方法においては、このようにして得た基材フィルムとセラミックスグリーンシートとの積層体に、レーザ加工によりスルーホールを穿設したのち、グリーンシート層にスクリーン印刷により内部導体としてのコイルパターンと補強用パターンを形成させる。このコイルパターンと補強用パターンとは別々に施すこともできるが、工程を短縮するため、同時に施すのが有利である。
【００１４】
この補強用パターンは、通常、方形枠状例えば正方形状、長方形状に形成されるが、所望に応じ他の形状にすることもできる。この枠の部分は、幅０．５〜３ｍｍ、厚さは１０〜２０μｍの線で構成される。
【００１５】
前記のコイルパターンには、銀、パラジウム、銀・パラジウム合金が用いられ、補強用パターンには、通常コイルパターンと同じ材料を用いるが、それ以外の材料例えば金属合金を用いることもできる。
【００１６】
また、本発明方法においては、補強用パターンの外側に沿ってスナップ溝を設けることが必要である。このスナップ溝はレーザ加工によって設けられるが、積層体にスルーホールを穿設する際に、同時に設けるのが有利である。このスナップ溝の深さは、セラミックス層を完全に切断し、基材フィルム層に達する深さにする必要がある。このスナップ溝がセラミックス層を完全に切断していないと、製品ロスが多くなる。
また、本発明方法においては、補強用パターンとスナップ溝の両方を備えることによりはじめて、切断、しわ、伸びを抑制することができるのであって、いずれか一方を欠いた場合は、所望の効果が奏されない。
【００１７】
図２は、本発明方法において基材フィルムとセラミックスグリーンシートとの積層体に補強用パターンとスナップ溝を設けた状態を示す平面図であり、図３はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図中１は基材フィルム、２はセラミックスグリーンシート、３は補強用パターン、４はスナップ溝である。
【００１８】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これにより本発明は限定されるものではない。
【００１９】
実施例１
Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ酸化物系フェライト粉末に、ブチラール系有機バインダーと炭化水素系溶剤とを加え、よく混練して磁性体スラリーを調製した。
次いで、これを厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレードにより塗布し、乾燥することにより厚さ３〜５０μｍのフェライトグリーンシートを形成させた。
このようにして得たポリエチレンテレフタレートフィルムとフェライトグリーンシートとの積層体に、レーザ加工で直径８０μｍのスルーホールを穿設すると同時に、外側に沿ってスナップパターンを設けた。また、フェライトグリーンシートを完全に切断し、基材フィルムに達する深さ又はフェライトグリーンシートを切断しない深さでスナップ溝を設けた。その後で、シートに内部導体となる銀導体ペーストをスクリーン印刷し、内部導体パターン及びビアホール充填導体と補強用パターンとを同時に形成させた。
このようにして、印刷速度、印刷回転、印刷圧力を変えて、膜厚が６、１０、１２、１５、２０及び３０μｍで、線幅が０．３、０．５、１、１．５、２、３及び５ｍｍの補強用パターンを有する試料を作製し、１００枚について剥離試験を行い、その中の破断、しわ及び伸びが認められないものを良品として、その数を表１〜表４に示した。
表１は、フェライトグリーンシート厚さ２０μｍの試料についてスナップ溝深さを変え、かつ補強用シートを有するものと有しないものについての結果を示したものである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
この表から明らかなように、スナップ溝と補強用パターンのいずれか一方のみでは、剥離状態の改善は不十分であり、またスナップ溝の深さを、基材フィルムに達するようにしてはじめて剥離が容易になる。
表２は、フェライトグリーンシートの厚さが異なる場合の結果を示したものである。
【００２２】
【表２】

【００２３】
この表から明らかなように、フェライトグリーンシートの厚さが５μｍよりも薄い場合や３０μｍを越える厚い場合もスナップ溝、補強用パターンを設けることにより、ある程度の改善が認められるが、特に５〜３０μｍの厚さの場合に著しい改善が認められる。
表３は、補強用シートの膜厚が異なる場合の結果を示したものである。
【００２４】
【表３】

【００２５】
また、表４は、補強用シートの線幅が異なる場合の結果を示したものである。
【００２６】
【表４】

【００２７】
これらの表から分るように、補強用パターンについては、線幅を０．５〜３ｍｍ、印刷厚さを１０〜２０μｍにすることによって、剥離を改善することができ、特に線幅が１〜２ｍｍ、印刷厚さが１２〜１５μｍの範囲において、著しい効果が奏される。
一方、線幅が０．５ｍｍよりも小さい場合、印刷厚さが１０μｍよりも小さい場合においては、補強用パターンによる効果は減少し、また線幅が３ｍｍを越える場合、印刷厚さが２０μｍを越える場合は、フェライトグリーンシート表面の平滑性が減少し、不良品の数が多くなる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明においては、積層インダクタ素子の製造の際に、セラミックスグリーンシート上に補強用パターン及びスナップ溝を設けることにより、破断、しわ、伸び等のトラブルの発生を抑制することができ、製品のロスを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップインダクタの１例の内部構造の斜視図。
【図２】本発明方法における基材フィルムとセラミックスグリーンシートの積層体の１例の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【符号の説明】
１基材フィルム
２セラミックスグリーンシート
３補強用パターン
４スナップ溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improved method for producing a laminated inductor element using a laminate in which a thin ceramic green sheet layer is provided on a base film without deteriorating quality.
[0002]
[Prior art]
Generally, there is a market demand for miniaturization of electronic devices, and therefore, it is necessary to miniaturize components constituting the electronic devices.
By the way, electronic components such as inductors and capacitors that have been leaded parts so far form a monolithic structure including an internal conductor by simultaneously firing a laminate composed of a ceramic layer and a metal layer having a predetermined pattern shape. Since the technology has been put to practical use, it has become possible to reduce the size.
[0003]
In order to manufacture a multilayer inductor using this technology, first, a ceramic powder such as ferrite is mixed with a binder or an organic solvent to prepare a paste, and this paste is placed on a substrate film such as a polyethylene terephthalate film. A green sheet is prepared by applying and drying using a doctor blade, then through holes are drilled in the green sheet by machining and laser processing, and then a conductor paste such as silver or silver palladium is screen printed. To obtain a coil pattern. At this time, the through hole is filled with a paste so that electrical conduction between the two layers can be achieved.
[0004]
Next, the printed sheets are laminated in a predetermined order, and after thermocompression bonding, cut into a desired chip shape, and after debinding, firing and sintering, the sintered chip is polished, Necessary terminal electrodes are provided, heat treatment is further performed, and finally, terminal treatment is performed by electroplating to complete the terminal electrodes.
A perspective view of the internal structure of one example of the chip inductor thus obtained is shown in FIG. In the figure, F is a coil, M is an internal conductor portion, and S is a through-hole conducting portion.
[0005]
When manufacturing this chip inductor, it is necessary to peel the ceramic green sheet from the base film prior to the lamination process.
In the case of a relatively large inductor manufactured so far, the cross-sectional area of the coil can be increased, and the number of coil turns is sufficient, so that the thickness of the green sheet is the thinnest. However, since it is about 50 μm, there was no particular problem in peeling from the base film. However, with the fine chip size required in recent years, the cross-sectional area of the coil is limited, and in order to obtain the desired inductance, the number of coil turns must be increased, so the thickness of the green sheet is inevitably thin. However, when the green sheet becomes thin in this way, it is unavoidable that the sheet is broken or wrinkled or stretched when it is peeled off from the base film.
In addition, in the case of a multilayer inductor, the flatness of the sheet is lost due to the drilling of the through hole, and the adhesive paste filled in the through hole makes it more difficult to peel from the base film.
[0006]
In this way, breakage, wrinkles, elongation, etc. that occur at the time of peeling cause misalignment of the position at the time of lamination, and particularly in the case of a small size, the function of the inductor element is deteriorated. It can no longer serve as an element.
[0007]
As a method of suppressing breakage, wrinkle, elongation, etc. when peeling the green sheet from such a base film, the base film was attached instead of laminating the green sheets from which the base film was peeled so far. A method is known in which a laminate film is pressure-bonded as it is, a base film is peeled off after lamination, and another green sheet is laminated and pressure-bonded while the base film is still attached thereon (JP-A-5-36568). JP, 7-192955, A). However, even with these methods, it is necessary to remove the base film in advance for the first-layer green sheet. Therefore, breakage, wrinkle, and elongation cannot be prevented, and in these methods, In order to repeat lamination | stacking crimping | compression-bonding for every sheet, it is accompanied by the complexity of having to press each time.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a method of manufacturing a micro multilayer inductor element using a laminate in which a thin green sheet is provided on a base film, and when the green sheet is peeled from the base film, breakage, wrinkle, elongation This is for the purpose of preventing the occurrence of troubles such as the above, and obtaining a product with good quality without functional deterioration due to misalignment during lamination.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research on a method for manufacturing a minute multilayer inductor element without loss, the present inventors have obtained a coil pattern to be printed in order to constitute an element on a laminate of a base film and a ceramic green sheet. In addition, by printing a reinforcing pattern and providing a snap groove along the outside , a thin ceramic green sheet having a thickness of 5 to 30 μm can be removed from the base film without troubles such as breakage, wrinkle, and elongation. The inventors have found that they can be peeled off, and have reached the present invention based on this finding.
[0010]
That is, the present invention uses a laminate material composed of a base film and a thin ceramic green sheet having a thickness of 30 μm or less provided thereon, and through holes are formed in the laminate material , and then the ceramic of the laminate material after printing the coil pattern using a conductor paste on the green sheet, a desired chip shape by then peeling the ceramic green sheet from the substrate film was laminated with another ceramic green sheet, after heat pressing, cutting forming a method of manufacturing a laminated inductor element comprising sintering, to print another reinforcing pattern and printed simultaneously with or separately from the coil pattern of the coil pattern on the ceramic green sheet laminate material, and then by laser processing along its outside, the ceramic green sheets part is completed Cleaves there is provided a method of manufacturing a multilayer inductor device characterized by providing a snap groove depth without substrate film cut.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As the laminate of the base film and the ceramic green sheet used in the present invention, materials that have been used in the production of multilayer chip inductors so far can be used as they are. In such materials, plastics such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and polyvinyl acetate are used as the base film. In addition, as ceramics, magnetic materials such as various ferrites are used.
[0012]
The thickness of the base film is usually 30 to 100 μm, preferably 38 to 80 μm, and the thickness of the ceramic green sheet is 30 μm or less, particularly 5 to 30 μm.
The laminate of the base film and the ceramic green sheet includes, for example, a ferrite powder and a mineral oil solvent, an alcohol, an organic solvent such as acetone, and a binder such as polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, a butyral binder, and an acrylic binder. To prepare a slurry, which is applied onto a base film using a doctor blade, and dried to form a layer having a thickness of 30 μm or less, preferably 5 to 30 μm.
[0013]
In the method of the present invention, in this way the laminate of the obtained base film and the ceramic green sheet, after the bored through-holes by laser processing, and the coil pattern as an inner conductor by screen printing on the green sheet layer A reinforcing pattern is formed. The coil pattern and the reinforcing pattern can be applied separately, but it is advantageous to apply them simultaneously in order to shorten the process.
[0014]
The reinforcing pattern is usually formed in a rectangular frame shape such as a square shape or a rectangular shape, but may be formed in other shapes as desired. This frame portion is constituted by a line having a width of 0.5 to 3 mm and a thickness of 10 to 20 μm.
[0015]
The said coil pattern, silver, palladium, silver-palladium alloy is used, the reinforcing pattern, but using the same material as ordinary coil patterns may be used other materials such as metal alloys.
[0016]
In the method of the present invention, it is necessary to provide a snap groove along the outside of the reinforcing pattern. This snap groove is provided by laser processing, but it is advantageous to provide it at the same time when a through hole is formed in the laminate. The depth of the snap groove needs to be a depth that completely cuts the ceramic layer and reaches the base film layer. If this snap groove does not completely cut the ceramic layer, product loss increases.
Further, in the method of the present invention, cutting, wrinkling, and elongation can be suppressed only by providing both the reinforcing pattern and the snap groove. Not played.
[0017]
FIG. 2 is a plan view showing a state in which a reinforcing pattern and snap grooves are provided in a laminate of a base film and a ceramic green sheet in the method of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA. It is.
In the figure, 1 is a substrate film, 2 is a ceramic green sheet, 3 is a reinforcing pattern, and 4 is a snap groove.
[0018]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by this.
[0019]
Example 1
A magnetic slurry was prepared by adding a butyral organic binder and a hydrocarbon solvent to Ni—Zn—Cu oxide ferrite powder and kneading them well.
Next, this was coated on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm with a doctor blade, and dried to form a ferrite green sheet having a thickness of 3 to 50 μm.
In the laminate of the polyethylene terephthalate film and ferrite green sheet obtained as described above, a through hole having a diameter of 80 μm was formed by laser processing, and at the same time, a snap pattern was provided along the outside . Further, the ferrite green sheet was completely cut, and a snap groove was provided at a depth reaching the base film or a depth not cutting the ferrite green sheet. Thereafter, a silver conductor paste serving as an inner conductor was screen-printed on the sheet, and an inner conductor pattern, a via hole filling conductor and a reinforcing pattern were simultaneously formed.
In this way, by changing the printing speed, printing rotation, and printing pressure, the film thickness is 6, 10, 12, 15, 20, and 30 μm, and the line width is 0.3, 0.5, 1, 1.5, Samples having reinforcing patterns of 2, 3 and 5 mm were prepared, a peel test was performed on 100 sheets, and those in which breakage, wrinkles and elongation were not observed were regarded as non-defective products, and the numbers are shown in Tables 1 to 4 Indicated.
Table 1 shows the results of samples having a ferrite green sheet thickness of 20 μm with different snap groove depths and those having and without reinforcing sheets.
[0020]
[Table 1]

[0021]
As is clear from this table, only one of the snap groove and the reinforcing pattern is not sufficient to improve the peeling state, and peeling is not possible until the depth of the snap groove reaches the base film. It becomes easy.
Table 2 shows the results when the thicknesses of the ferrite green sheets are different.
[0022]
[Table 2]

[0023]
As is clear from this table, even when the thickness of the ferrite green sheet is thinner than 5 μm or thicker than 30 μm, a certain degree of improvement is recognized by providing a snap groove and a reinforcing pattern, but in particular 5-30 μm. A significant improvement is observed for the thickness of
Table 3 shows the results when the thicknesses of the reinforcing sheets are different.
[0024]
[Table 3]

[0025]
Table 4 shows the results when the line widths of the reinforcing sheets are different.
[0026]
[Table 4]

[0027]
As can be seen from these tables, for the reinforcing pattern, peeling can be improved by setting the line width to 0.5 to 3 mm and the printing thickness to 10 to 20 μm. In the range of 2 mm and a printing thickness of 12 to 15 μm, a remarkable effect is exhibited.
On the other hand, when the line width is smaller than 0.5 mm, when the printing thickness is smaller than 10 μm, the effect of the reinforcing pattern is reduced. When the line width exceeds 3 mm, the printing thickness exceeds 20 μm. In this case, the smoothness of the surface of the ferrite green sheet decreases and the number of defective products increases.
[0028]
【The invention's effect】
In the present invention, when the multilayer inductor element is manufactured, by providing the reinforcing pattern and the snap groove on the ceramic green sheet, it is possible to suppress the occurrence of troubles such as breakage, wrinkle, elongation, etc. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an internal structure of an example of a chip inductor.
FIG. 2 is a plan view of an example of a laminate of a base film and a ceramic green sheet in the method of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Base Film 2 Ceramic Green Sheet 3 Reinforcing Pattern 4 Snap Groove

Claims

Using a laminate material consisting of a base film and a thin ceramic green sheet with a film thickness of 30 μm or less provided thereon , through holes are drilled in this laminate material, and then a conductive paste on the ceramic green sheet of the laminate material after printing the coil pattern using, from the substrate film was peeled off the ceramic green sheets, laminated with another ceramic green sheet, after heat pressing to form a desired chip shape by cutting, sintering the method of manufacturing a laminated inductor element including a step of, by printing another reinforcing pattern and printed simultaneously with or separately from the coil pattern of the coil pattern on the ceramic green sheet laminate material and then along its outer laser The ceramic green sheet part is completely cut by processing, but the substrate Lum manufacturing method of a laminated inductor element and providing a snap groove of depth not cut.