JP3890953B2 - 積層型電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の積層型電子部品として、従来より、図７に示す構成の積層型ＬＣノイズフィルタ１が知られている。この積層型ＬＣノイズフィルタ１は、コイル用電極パターン６０〜６２，６６〜６８、コンデンサ電極パターン６３〜６５およびビアホール３０〜５０等を設けた長方形あるいは正方形の絶縁シート２〜２２などにて構成されている。
【０００３】
引出し用ビアホール３０〜３２，４７〜５０は、連接して引出し用ビア導体Ｔ１，Ｔ２を構成している。コイル用電極パターン６０〜６２は、中継用ビアホール３３，３４を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ１を構成している。コイル用電極パターン６６〜６８は、中継用ビアホール４５，４６を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ２を構成している。ホット側コンデンサ電極パターン６３，６５は、それぞれ絶縁シート１１，１２を挟んでグランド側コンデンサ電極パターン６４に対向することにより、貫通コンデンサＣを構成している。ホット側コンデンサ電極パターン６３，６５は、中心電極用ビアホール３９〜４１を連接して構成した中心電極用ビア導体Ｔ３に電気的に接続している。さらに、中継用ビアホール３６〜３８，４２〜４４は、それぞれ連接して中継用ビア導体Ｔ４，Ｔ５を構成している。
【０００４】
絶縁シート２〜２２は積み重ねられた後、一体的に焼成されることにより、図８に示す積層体７０とされる。積層体７０には、入力端子７１、出力端子７２およびグランド端子７３が形成されている。入力端子７１には、引出し用ビア導体Ｔ１を介して、螺旋状コイルＬ１の一端が電気的に接続されている。出力端子７２には、引出し用ビア導体Ｔ２を介して、螺旋状コイルＬ２の一端が電気的に接続されている。グランド端子７３には、グランド側コンデンサ電極パターン６４が電気的に接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ビアホール３０〜５０は、絶縁シート２〜２２に金型やレーザ等で穴を明け、導電体材料をこの穴に充填することにより形成される。しかし、従来の積層型ＬＣノイズフィルタ１は全ての穴に導電体材料が充填されるため、充填された導電体材料の量が多すぎて過充填となり、焼成時の導電体材料の膨張収縮によって積層体に亀裂が生じる場合があった。
【０００６】
また、一般に、導電体材料を穴に充填する際には、導電体材料が穴の周囲に滲み出る。従って、グランド側コンデンサ電極パターン６４を設けた絶縁シート１２の穴に導電体材料を充填してビアホール４０を形成すると、導電体材料の滲みのため、ビアホール４０とグランド側コンデンサ電極パターン６４との間の絶縁距離が短くなり、絶縁破壊電圧が低下するという不具合があった。また、焼成時に、絶縁シート１２の表面上に滲んだ導電体材料が絶縁シート１１〜１３相互間のセラミック同士の接合を遮り、絶縁シート１１〜１３相互間でデラミネーションを発生させ易いという不具合もあった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、信頼性の高い積層型電子部品を得ることができる製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、
（ａ）ビアホールを設けた絶縁層でビアホールの径より大きな空孔を設けた絶縁層を挟むように積み重ねて、ビアホールと空孔を絶縁層の積み重ね方向に連接する工程と、
（ｂ）積み重ねられた絶縁層を圧着して積層体を形成するとともに、ビアホール内の導電体材料をビアホールの径より大きな空孔内に延在させかつ電気的にビアホールどうしを接続させてビア導体を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。ここに、ビアホールは、絶縁層に設けた穴にスクリーン印刷等の方法で導電体材料を充填したものを意味する。また、空孔は、絶縁層に設けた穴に導電体材料を充填していないもの、あるいは、絶縁層に設けた穴の内周壁にめっき等の方法で導電体材料を付与したもので穴が塞がっていないものを意味する。
【０００９】
以上の構成により、ビアホール内に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料は空孔内に延在する。従って、導電体材料の過充填が防止され、焼成時の導電体材料の熱収縮による亀裂が積層体に発生しない。このとき、空孔を設けた絶縁層が２層以上連接されていてもよいし、空孔を設けた絶縁層の間にビアホールを設けた絶縁層が２層以上連接されていてもよい。
【００１０】
また、内部電極として少なくともホット側内部電極と該ホット側内部電極に対向して設けられるグランド内部電極を有し、ビアホールはホット側内部電極を表面に設けた絶縁層に設けられ、空孔はグランド内部電極を表面に設けた絶縁層に設けている。そして、グランド内部電極を表面に設けた絶縁層を、ホット側内部電極を表面に設けた絶縁層の間に配設し、グランド内部電極を設けた絶縁層の空孔を、積層方向においてホット側内部電極を設けた絶縁層のビアホールの間に配設している。これにより、グランド内部電極を設けた絶縁層の穴に導電体材料を充填する作業がなくなり、導電体材料が穴の周囲に滲むおそれがなくなる。
【００１１】
さらに、空孔を設けた絶縁層の厚みを５０μｍ以下に設定することが好ましい。これにより、絶縁層の積み重ね方向に隣接するビアホールの導電体材料が空孔を通してより一層確実に接続する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型電子部品の製造方法について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１実施形態、図１〜図３］
第１実施形態は、図７および図８に示した従来の積層型ＬＣノイズフィルタ１に本発明を適用したものである。図１に示すように、第１実施形態の積層型ＬＣノイズフィルタ１Ａは、従来の積層型ＬＣノイズフィルタ１の絶縁シート３，９，１２，１５，２１にそれぞれ設けたビアホール３１，３７，４０，４３，４９の代わりに、空孔３１Ａ，３７Ａ，４０Ａ，４３Ａ，４９Ａを設けたものである。絶縁シート２〜２２は、誘電体粉末や磁性体粉末を結合剤と一緒に混練したものをシート状にしたものである。
【００１４】
コイル用電極パターン６０〜６２，６６〜６８およびコンデンサ電極パターン６３〜６５は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等からなり、スパッタリング法、蒸着法などの薄膜形成法、あるいは、フォトリソグラフィ法やパターン印刷法により形成される。ビアホール３０，３２〜３６，３８，３９，４１，４２，４４〜４８，５０は、絶縁シート２，４〜８，１０，１１，１３，１４，１６〜２０，２２に金型、レーザ等で穴を明け、スクリーン印刷等の方法でＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等の導電体材料をこの穴に充填することにより形成される。
【００１５】
一方、空孔３１Ａ，３７Ａ，４０Ａ，４３Ａ，４９Ａは、絶縁シート３，９，１２，１５，２１に金型、レーザ等で穴を明けることにより形成される。必要であれば、空孔３１Ａ〜４９Ａの内周壁に印刷やめっき等の方法でＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等の導電体材料を付与する（ただし、穴は塞がっていない）。
【００１６】
コイル用電極パターン６０〜６２は、中継用ビアホール３３，３４を介して電気的に直列に接続され、絶縁シート２〜２２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイルＬ１とされる。コイル用電極パターン６６〜６８は、中継用ビアホール４５，４６を介して電気的に直列に接続され、絶縁シート２〜２２の積み重ね方向に対して平行な軸を有する螺旋状コイルＬ２とされる。
【００１７】
ホット側コンデンサ電極パターン６３，６５は、それぞれ絶縁シート１１，１２を挟んでグランド側コンデンサ電極パターン６４に対向することにより、貫通コンデンサＣを構成している。グランド側コンデンサ電極パターン６４の中央部は円形に電極が除去されており、グランド側コンデンサ電極パターン６４と空孔４０Ａとの間に所定の間隔が確保されている。なお、ホット側コンデンサ電極パターンとグランド側コンデンサ電極パターンの枚数、面積、間隔は所望の静電容量となるように適宜設定される。
【００１８】
引出し用ビアホール３０，３２は、空孔３１Ａを間に挟んで、シート２〜２２の積み重ね方向に連接される。引出し用ビアホール４８，５０は、空孔４９Ａを間に挟んで、シート２〜２２の積み重ね方向に連接される。貫通コンデンサＣの中心電極用ビアホール３９，４１は、空孔４０Ａを間に挟んで連接される。さらに、中継用ビアホール３６，３８、４２，４４はそれぞれ、空孔３７Ａ，４３Ａを間に挟んで連接される。
【００１９】
各シート２〜２２は、積み重ねられてプレスされた後、一体的に焼成されることにより、図２に示すような直方体形状の積層体７０Ａとされる。このとき、隣接する引出し用ビアホール３０，３２内に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料はそれぞれ空孔３１Ａ内に延在する。これにより、引出し用ビアホール３０，３２の導電体材料は空孔３１Ａを通して電気的に接続し、引出し用ビア導体Ｔ１を形成する。
【００２０】
同様にして、引出し用ビアホール４８，５０の導電体材料は空孔４９Ａを通して電気的に接続し、引出し用ビア導体Ｔ２を形成する。中心電極用ビア導体３９，４１の導電体材料は空孔４０Ａを通して電気的に接続し、中心電極用ビア導体Ｔ３を形成する。この中心電極用ビア導体Ｔ３に、ホット側コンデンサ電極パターン６３，６５が電気的に接続している。さらに、中継用ビアホール３６，３８の導電体材料、並びに、中継用ビアホール４２，４４の導電体材料はそれぞれ、空孔３７Ａ、４３Ａを通して電気的に接続し、中継用ビア導体Ｔ４，Ｔ５を形成する。
【００２１】
次に、積層体７０Ａの右側面部には入力端子７１が設けられ、左側面部には出力端子７２が設けられ、中央部にはグランド端子７３が設けられる。積層体７０Ａの下面７５は、積層型ＬＣノイズフィルタ１Ａをプリント基板等にはんだ付けする際の実装面として利用される。実装面７５に対して、シート２〜２２の積み重ね方向は平行であり、コイルＬ１，Ｌ２のコイル軸方向も平行である。つまり、積層型ＬＣノイズフィルタ１Ａは横巻き構造である。図３は、積層型ＬＣノイズフィルタ１Ａの電気等価回路図である。
【００２２】
入力端子７１には、引出し用ビア導体Ｔ１を介して、螺旋状コイルＬ１の一端（コイル用電極パターン６０）が電気的に接続されている。出力端子７２には、引出し用ビア導体Ｔ２を介して、螺旋状コイルＬ２の一端（コイル用電極パターン６８）が電気的に接続されている。グランド端子７３には、グランド側コンデンサ電極パターン６４が電気的に接続されている。
【００２３】
以上の構成からなる積層型ＬＣノイズフィルタ１Ａは、ビアホール３０，３２、ビアホール３６，３８、ビアホール３９，４１、ビアホール４２，４４、およびビアホール４８，５０のそれぞれの内部に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料が空孔３１Ａ〜４９Ａ内に延在するので、導電体材料の過充填が防止され、焼成時の導電体材料の熱収縮による亀裂が積層体７０Ａに発生しない。
【００２４】
さらに、ホット側コンデンサ電極パターン６３，６５をそれぞれ設けた絶縁シート１１，１３にビアホール３９，４１を設け、グランド側コンデンサ電極パターン６４を設けた絶縁シート１２に空孔４０Ａを設けたので、グランド側コンデンサ電極パターン６４を設けた絶縁シート１２の穴に導電体材料を充填する作業がなくなり、導電体材料が穴の周囲に滲むおそれがなくなる。この結果、グランド側コンデンサ電極パターン６４と中心電極用ビア導体Ｔ３との間の絶縁距離を十分に確保することができる。
【００２５】
また、本第１実施形態では、空孔３１Ａ〜４９Ａをそれぞれ設けた絶縁シート３，９，１２，１５，２１の厚みを５０μｍ以下（５μｍ以上）に設定している。さらに、空孔３１Ａ〜４９Ａの穴径を、該空孔３１Ａ〜４９Ａに接するビアホール３０，３２，３６，３８，３９，４１，４２，４４，４８，５０の穴径より大きく（３倍以下）設定している。これにより、絶縁シート２〜２２の積み重ね方向に隣接するビアホール３０と３２の導電体材料を空孔３１Ａを通してより一層確実に接続させることができる。同様に、ビアホール３６と３８の導電体材料、ビアホール３９と４１の導電体材料、ビアホール４２と４４の導電体材料、並びにビアホール４８と５０の導電体材料をそれぞれ、空孔３７Ａ，４０Ａ，４３Ａ，４９Ａを通してより一層確実に接続させることができる。
【００２６】
［第２実施形態、図４および図５］
図４に示す多層基板８１は、信号線用電極パターン１６１〜１６９、ビアホール１０１，１０３，１２２，１２４，１３２，１３４，１５２，１５４等および空孔１０２，１２３，１３３，１５３等をそれぞれ設けた絶縁シート８２〜９６などにて構成されている。ビアホール１０１，１０３，１２２，１２４，１３２，１３４，１５２，１５４等は、絶縁シート８２，８４〜８６，８８〜９０，９２〜９４，９６に金型、レーザ等で穴を明け、スクリーン印刷等の方法でＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等の導電体材料をこの穴に充填することにより形成される。
【００２７】
一方、空孔１０２，１２３，１３３，１５３等は、絶縁シート８３，８７，９１，９５に金型、レーザ等で穴を明けることにより形成される。必要であれば、空孔１０２，１２３，１３３，１５３等の内周壁にめっき等の方法でＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ等の導電体材料を付与する（ただし、穴は塞がっていない）。
【００２８】
引出し用ビアホール１０１，１０３は、空孔１０２を間に挟んで、シート８２〜９６の積み重ね方向に連接される。引出し用ビアホール１０５，１０７、１１１，１１３、１１５，１１７はそれぞれ、空孔１０６，１１２，１１６を間に挟んで連接される。また、引出し用ビアホール１５１，１５２，１５４、１５５，１５６，１５８はそれぞれ、空孔１５３，１５７を間に挟んで連接される。さらに、中継用ビアホール１２１，１２２，１２４、１２５，１２６，１２８、１３１，１３２，１３４、１３５，１３６，１３８、１４１，１４２，１４４、１４５，１４６，１４８はそれぞれ、空孔１２３，１２７，１３３，１３７，１４３，１４７を間に挟んで連接される。
【００２９】
各シート８２〜９６は、積み重ねられてプレスされた後、一体的に焼成されることにより、図５に示すような多層基板８１とされる。このとき、隣接する引出し用ビアホール１０１，１０３内に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料はそれぞれ空孔１０２内に延在する。これにより、引出し用ビアホール１０１，１０３の導電体材料は空孔１０２を通して電気的に接続し、引出し用ビア導体Ｔ１１を形成する。引出し用ビア導体Ｔ１１の開口端面が外部接続電極となる。引出し用ビアホール１０５，１０７の導電体材料は空孔１０６を通して電気的に接続し、引出し用ビア導体Ｔ１２を形成する。引出し用ビアホール１１１，１１３の導電体材料は空孔１１２を通して接続し、引出し用ビア導体Ｔ１３を形成する。引出し用ビアホール１１５，１１７の導電体材料は空孔１１６を通して接続し、引出し用ビア導体Ｔ１４を形成する。引出し用ビアホール１５１，１５２，１５４は、ビアホール１５２，１５４の導電体材料が空孔１５３を通して電気的に接続することにより、引出し用ビア導体Ｔ２１を形成する。引出し用ビアホール１５５，１５６，１５８は、ビアホール１５６，１５８の導電体材料が空孔１５７を通して電気的に接続することにより、引出し用ビア導体Ｔ２２を形成する。
【００３０】
同様にして、中継用ビアホール１２１，１２２，１２４と空孔１２３とで中継用ビア導体Ｔ１５を形成する。中継用ビア導体Ｔ１５は信号線用電極パターン１６１，１６４間を電気的に接続する。中継用ビアホール１２５，１２６，１２８と空孔１２７とで中継用ビア導体Ｔ１６を形成する。中継用ビアホール１３１，１３２，１３４と空孔１３３とで中継用ビア導体Ｔ１７を形成する。中継用ビアホール１３５，１３６，１３８と空孔１３７とで中継用ビア導体Ｔ１８を形成する。中継用ビアホール１４１，１４２，１４４と空孔１４３とで中継用ビア導体Ｔ１９を形成する。中継用ビアホール１４５，１４６，１４８と空孔１４７とで中継用ビア導体Ｔ２０を形成する。また、多層基板８１の表面には、電子部品１６１，１６２がはんだ付けにより実装される。
【００３１】
以上の構成からなる多層基板８１は、ビアホール１０１，１０３、ビアホール１２２，１２４、ビアホール１３２，１３４、ビアホール１５２，１５４等のそれぞれの内部に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料が空孔１０２，１２３，１３３，１５３等に延在するので、導電体材料の過充填が防止され、焼成時の導電体材料の熱収縮による亀裂が多層基板８１に発生しない。
【００３２】
また、本第２実施形態では、空孔１０２，１２３，１３３，１５３等をそれぞれ設けた絶縁シート８３，８７，９１，９５の厚みを５０μｍ以下（３μｍ以上）に設定している。さらに、空孔１０２，１２３，１３３，１５３等の穴径を、該空孔１０２，１２３，１３３，１５３等に接するビアホール１０１，１０３、１２２，１２４、１３２，１３４、１５２，１５４等の穴径より大きく（３倍以下）設定している。これにより、絶縁シート８２〜９６の積み重ね方向に隣接するビアホール１０１と１０３の導電体材料を空孔１０２を通してより一層確実に接続させることができる。他のビアホール１２２と１２４などの導電体材料も、それぞれ、空孔１２３などを通してより一層確実に接続させることができる。
【００３３】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、本発明は、積層型ＬＣノイズフィルタや多層基板の他に、ビアホールを連接して構成したビアインダクタを用いた積層型ＬＣフィルタ（低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ、高域通過フィルタなど）や、連接したビアホールを用いたコンデンサや、カプラ、バラン、ディレイラインなどの単体又は前述の積層型電子部品を組み合わせて構成される高周波モジュールにも適用することができる。
【００３４】
また、前記第１実施形態や第２実施形態では、ビアホールと空孔は交互に連接され、空孔はビアホールの間に配設されているが、図６に示すように、空孔４８Ａ，４９Ａを２個以上連接してもよい。あるいは、空孔を二つ以上のビアホール毎に挿入するようにしてもよい。また、ビアホールと空孔は規則的に（交互や何層毎）連接されていてもよいし、不規則に連接（例えば外層近傍のビアホールの数に対する空孔の数の割合を多くしたり、中央部の空孔の数の割合を多くしたり）してもよい。
【００３５】
また、前記第１実施形態の積層型ＬＣノイズフィルタは横巻きＬＣＬ構造（Ｔ型）であるが、コイル軸が実装面に対して直交する縦巻きＣＬＣ構造（π型）であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ビアホール内に充填された導電体材料のうち、余分な導電体材料は空孔内に延在する。従って、導電体材料の過充填が防止され、焼成時の導電体材料の熱収縮による亀裂が積層体に発生しない。さらに、グランド側コンデンサ電極パターンを設けた絶縁層には空孔を設けることにより、グランド側コンデンサ電極パターンを設けた絶縁層に対して導電体材料を充填する作業がなくなり、導電体材料が穴の周囲に滲むおそれがなくなる。この結果、グランド側コンデンサ電極パターンとビア導体との間の絶縁距離を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型電子部品の製造方法の第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した積層型電子部品の外観斜視図。
【図３】図２に示した積層型電子部品の電気等価回路図。
【図４】本発明に係る積層型電子部品の製造方法の第２実施形態を示す分解断面図。
【図５】図４に示した積層型電子部品の断面図。
【図６】本発明に係る積層型電子部品の製造方法の他の実施形態を示す一部分解斜視図。
【図７】従来の積層型電子部品の製造方法を示す分解斜視図。
【図８】図７に示した積層型電子部品の外観斜視図。
【符号の説明】
１Ａ…積層型ＬＣフィルタ
２〜２２…絶縁シート
３０，３２〜３６，３８，３９，４１，４２，４４〜４８，５０…ビアホール
３１Ａ，３７Ａ，４０Ａ，４３Ａ，４９Ａ…空孔
６０〜６２，６６〜６８…コイル用電極パターン
６３，６５…ホット側コンデンサ電極パターン
６４…グランド側コンデンサ電極パターン
Ｔ１，Ｔ２…引出し用ビア導体
Ｔ３…中心電極用ビア導体
Ｔ４，Ｔ５…中継用ビア導体
８１…多層基板
８２〜９６…絶縁シート
１０１，１０３，１０５，１０７，１１１，１１３，１１５，１１７，１２１，１２２，１２４〜１２６，１２８，１３１，１３２，１３４〜１３６，１３８，１４１，１４２，１４４〜１４６，１４８，１５１，１５２，１５４〜１５６，１５８…ビアホール
１０２，１０６，１１２，１１６，１２３，１２７，１３３，１３７，１４３，１４７，１５３，１５７…空孔
Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２…引出し用ビア導体
Ｔ１５〜Ｔ２０…中継用ビア導体

Claims (6)

1. 絶縁層を積み重ねて構成した積層体内に、ビア導体と内部電極を設けた積層型電子部品の製造方法において、
   ビアホールを設けた絶縁層で前記ビアホールの径より大きな空孔を設けた絶縁層を挟むように積み重ねて、前記ビアホールと前記空孔を前記絶縁層の積み重ね方向に連接する工程と、
   積み重ねられた前記絶縁層を圧着して前記積層体を形成するとともに、前記ビアホール内の導電体材料を前記ビアホールの径より大きな前記空孔内に延在させかつ電気的に前記ビアホールどうしを接続させてビア導体を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
2. 前記内部電極として少なくともホット側内部電極と該ホット側内部電極に対向して設けられるグランド内部電極を有し、前記ホット側内部電極を表面に設けた絶縁層にはビアホールを設け、前記グランド内部電極を表面に設けた絶縁層には空孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
3. 前記グランド内部電極を表面に設けた絶縁層を、前記ホット側内部電極を表面に設けた絶縁層の間に配設し、前記グランド内部電極を設けた絶縁層の空孔を、積層方向において前記ホット側内部電極を設けた絶縁層のビアホールの間に配設したことを特徴とする請求項２に記載の積層型電子部品の製造方法。
4. 空孔を設けた絶縁層を２層以上連接していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
5. 空孔を設けた絶縁層の間にビアホールを設けた絶縁層が２層以上連接していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
6. 空孔を設けた絶縁層の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。

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