JP4325357B2 - 積層コイル部品および積層コイル部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は積層コイル部品、特に、積層インダクタや積層インピーダンス素子などの積層コイル部品および積層コイル部品の製造方法に関する。

この種の積層コイル部品として、例えば特許文献１に記載のものがある。この積層インダクタ１０１は、図９に示すように、コイル用導体パターン１０２，引出し用導体パターン１０３および層間接続用ビアホール１０４を設けた磁性体セラミックグリーンシート１０６と、外層用磁性体セラミックグリーンシート１０７とで構成されている。これらシート１０６，１０７を積み重ねて圧着し、積層体１１０（図１０参照）を形成した後、焼成し、入出力用外部電極１１１，１１２を形成している。

複数のコイル用導体パターン１０２は層間接続用ビアホール１０４を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルＬ１０を積層体１１０内部に形成している。この積層インダクタ１０１は、螺旋状コイルＬ１０のコイル軸が積層体１１０の積み重ね方向と直交し、かつ、積層体１１０の両端面に入出力用外部電極１１１，１１２が設けられている。入出力用外部電極１１１，１１２は、引出し用導体パターン１０３を介して螺旋状コイルＬ１０の両端部に電気的に接続している。従って、積層インダクタ１０１は、いわゆる「縦積層横巻型」のインダクタである。

引出し用導体パターン１０３は、図１０に示すように、入出力用外部電極１１１，１１２に接続する外部接続部１０３ａと、該外部接続部１０３ａと層間接続用ビアホール１０４とを繋ぐ中継接続部１０３ｂとからなる。外部接続部１０３ａは、入出力用外部電極１１１，１１２との接触面積を大きくとるために、積層体１１０の端面に沿って形成されている。
特開平２−１０６００６号公報

ところで、従来の積層インダクタ１０１において、限られたサイズで螺旋状コイルＬ１０のターン数を多くしようとすれば、外部接続部１０３ａの幅Ｄ１０を狭くして、コイル用導体パターン１０２の配設領域を広くする必要がある。

しかしながら、外部接続部１０３ａの幅Ｄ１０を単に狭くしただけでは、以下の問題が発生する。すなわち、この積層インダクタ１０１をマザーのセラミック積層ブロックを用いて量産する場合、セラミック積層ブロックから個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程において、カットずれを起こしたときに中継接続部１０３ｂでカットされる（図１０の一点鎖線Ｃ参照）可能性が高くなる。仮に、中継接続部１０３ｂが外部接続部１０３ａを介することなく、入出力用外部電極１１１，１１２と接続すると、入出力用外部電極１１１，１１２と中継接続部１０３ｂとの接触面積が極端に小さいため、電気的接続不良が発生し易くなる。

そこで、本発明の目的は、縦積層横巻型の積層コイル部品において、入出力用外部電極と引出し用導体との接触面積を大きく維持しつつ、螺旋状コイルのターン数を増加させることができる積層コイル部品および積層コイル部品の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る積層コイル部品は、
（ａ）複数の絶縁層と、所定の絶縁層上で互いに平行に位置する複数のコイル用導体と、複数の引出し用導体とを積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）前記コイル用導体を層間接続手段を介して電気的に接続して前記積層体内部に形成した螺旋状コイルと、
（ｃ）前記積層体の積み重ね方向と直交する両端面に形成され、前記螺旋状コイルの両端部に前記引出し用導体を介して電気的に接続された入出力用外部電極とを備え、
（ｄ）前記螺旋状コイルのコイル軸が前記積層体の積み重ね方向と直交し、
（ｅ）前記引出し用導体が、前記入出力用外部電極に接続する外部接続部と、該外部接続部と層間接続手段とを繋ぐ中継接続部とからなり、
（ｆ）前記外部接続部は、前記積層体の端面に沿って形成されるとともに該端面にて前記入出力用外部電極に接続され、かつ、導体幅が前記中継接続部に繋がっている部分で最大になっているとともに中継接続部から遠い部分が幅狭になっており、
（ｇ）前記引出し用導体に隣接するコイル用導体の前記中継接続部から遠い部分の一端部が、外部接続部の前記幅狭部分に近接していること、
を特徴とする。

より具体的には、外部接続部は、中継接続部に繋がっている部分近傍で、導体幅が階段状に幅広になっている。あるいは、外部接続部は、積層体の端面に沿って中継接続部に繋がっている部分近傍に到るまで、導体幅が漸増している。あるいは、外部接続部は、積層体の端面に沿って導体幅が漸増し、中継接続部に繋がっている部分で中継接続部の長さ寸法と等しい導体幅を有し、かつ、外部接続部の内側縁部は、隣接するコイル用導体と平行な傾斜辺を有している。

また、本発明に係る積層コイル部品の製造方法は、複数のコイル用導体および複数の引出し用導体をマザーのセラミックグリーンシートの表面に印刷する工程と、マザーのセラミックグリーンシートを複数枚積層した後、加圧密着させてマザーのセラミック積層ブロックを形成する積層工程と、マザーのセラミック積層ブロックを引出し用導体の配置に合わせてカットし、個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程と、積層セラミックチップに入出力用外部電極を形成する工程とを備え、前記各工程を経ることにより、前述の積層コイル部品を製造することを特徴とする。

外部接続部の導体幅を、中継接続部に繋がっている部分で最大に設定することにより、マザーのセラミック積層ブロックから個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程において、仮にカットずれを起こしても、中継接続部でカットされる可能性は低い。一方、中継接続部に繋がっている部分の近傍以外では、外部接続部の導体幅が狭くなっているため、コイル用導体の配設領域が広くなる。

本発明によれば、外部接続部の導体幅を、中継接続部に繋がっている部分で最大に設定しているので、マザーのセラミック積層ブロックから個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程において、仮にカットずれを起こしても、中継接続部でカットされる可能性は低い。従って、入出力用外部電極と引出し用導体との接触面積を大きく維持できる。さらに、中継接続部に繋がっている部分の近傍以外では、外部接続部の導体幅が狭くなっているので、コイル用導体の配設領域が広くなる。従って、その広くなった分だけコイル用導体の数を増やすことができ、螺旋状コイルのターン数を増加させることができる。

以下に、本発明に係る積層コイル部品および積層コイル部品の製造方法の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、積層インダクタ１は、複数の直線状のコイル用導体パターン２と引出し用導体パターン５，６と層間接続用ビアホール４とを設けたセラミックグリーンシート１０と、複数の直線状のコイル用導体パターン３を上面に設けたセラミックグリーンシート１１と、複数の層間接続用ビアホール４を設けたセラミックグリーンシート１２と、外層用セラミックグリーンシート１３などで構成されている。

セラミックグリーンシートは、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｕ系のフェライト粉末や誘電体粉末やガラス粉末を結合剤などと一緒に混練したものを、ドクターブレード法などの方法でシート状にしたものである。コイル用導体パターン２，３や引出し用導体パターン５，６は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などからなり、スクリーン印刷などの方法により形成される。また、層間接続手段でかつコイル用導体である層間接続用ビアホール４は、レーザビームなどを用いてビアホールの孔を形成し、この孔にＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕやこれらの合金などの導電性ペーストを充填することによって形成される。

コイル用導体パターン２およびコイル用導体パターン３はそれぞれ、シート１０，１１上に平行に配置されている。層間接続用ビアホール４は、軸心がシート１０〜１３の積み重ね方向に配設されており、連接されている。そして、コイル用導体パターン２の端部が、層間接続用ビアホール４を介してコイル用導体パターン３の端部に電気的に接続することにより、コイル用導体パターン２とコイル用導体パターン３が交互に電気的に直列に接続して螺旋状コイルＬ１を形成する。

螺旋状コイルＬ１の両端部は引出し用導体パターン５，６に電気的に接続されている。引出し用導体パターン５，６は、後で詳細に説明するように、入出力用外部電極２２，２３に接続する外部接続部５ａ，６ａと、該外部接続部５ａ，６ａと層間接続用ビアホール４とを繋ぐ中継接続部５ｂ，６ｂとからなる。外部接続部５ａ，６ａはシート１０の左右の辺にそれぞれ露出している。

各シート１０〜１３は積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて図２に示すような直方体形状を有する積層体２１とされる。積層体２１の左右の端面には、入出力用外部電極２２，２３が形成されている。外部電極２２，２３は、塗布焼付、スパッタリング、あるいは蒸着などの方法により形成される。外部電極２２，２３には、引出し用導体パターン５，６がそれぞれ接続されている。

以上の構成からなる積層インダクタ１は、積層体２１の内部に、コイル軸が積層体の積み重ね方向と直交する螺旋状コイルＬ１が配設されている。そして、積層インダクタ１の左右の両端面に、螺旋状コイルＬ１の両端部に引き出し用導体パターン５，６を介して電気的に接続された入出力用外部電極２２，２３が配設されている。従って、積層インダクタ１は、いわゆる「縦積層横巻型」のインダクタとなっている。

ここで、図３を参照しながら、引出し用導体パターン５，６について詳説する。引出し用導体パターン５，６は、積層体２１の端面（短辺）に沿って形成されている外部接続部５ａ，６ａと、積層体２１の長手方向に延在している中継接続部５ｂ，６ｂからなる。中継接続部５ｂ，６ｂの一端部には層間接続用ビアホール４が設けられ、他端部は外部接続部５ａ，６ａに接続している。外部接続部５ａ，６ａは、中継接続部５ｂ，６ｂに繋がっている部分近傍にステップ部５ｃ，６ｃを有しており、導体幅が階段状に幅広になっている。

この幅広部分の導体幅Ｄ２を、マザーのセラミック積層ブロックから個々の積層セラミックチップを切り出す際のカット精度よりも大きく設定している。これにより、仮にカットずれが生じても、中継接続部５ｂ，６ｂでカットされる可能性が低くなる。従って、入出力用外部電極２２，２３と引出し用導体パターン５，６との接触面積を大きく維持できる。

さらに、中継接続部５ｂ，６ｂに繋がっている部分の近傍以外では、外部接続部５ａ，６ａの導体幅Ｄ１が狭くなっている。これにより、外部接続部５ａ，６ａは、隣接するコイル用導体パターン２が最も近づく部分に「逃げ」ができ、コイル用導体パターン２の配設領域が広くなる。従って、その広くなった分だけコイル用導体パターン２の数を増やすことができ、螺旋状コイルＬ１のターン数を増加させることができる。

さらに、本実施例の積層インダクタ１と、図１０に示した従来の積層インダクタ１０１（比較例１，２）とをそれぞれ２００００個製造し、その結果を比較した。積層体２１，１１０の長さは１１２０μｍ（焼成後は１０００μｍ）とし、コイル用導体パターン２，３，１０２の導体幅は９０μｍでピッチＰは１５０μｍとした。なお、数値は焼成前の値である。そして、螺旋状コイルＬ１，Ｌ１０のターン数および外部接続部５，６，１０３の導体幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１０の寸法をそれぞれ表１のように設定した。なお、ここでは、マザーのセラミック積層ブロックから個々の積層セラミックチップを切り出す際のカット精度を５０μｍとして設計している。

比較例１は従来の仕様であり、螺旋状コイルＬ１０のターン数は５．５ターンしかとれない。そのため、１００ＭＨｚにおけるインピーダンスは２００Ωしか得られなかった。比較例２はターン数を６．５ターンにするために、外部接続部１０３ａの導体幅Ｄ１０を狭くしたものである。その結果、インピーダンスは２５０Ωと大きくなったものの、２０％の接続不良が発生した。

次に、インダクタ１をマザー基板を用いて量産する場合について説明する。

図４に示すように、積層インダクタ１が複数個取れるような広面積のセラミックマザーシート１０Ａを準備し、縦横にインダクタ１の配列位置を決定する。この位置に合わせて、コイル用導体パターン２を、スクリーン印刷などの方法を用いて形成するとともに、ビアホールの孔に導電性ペーストを充填して層間接続用ビアホール４を形成する。

同様にして、図５に示すような層間接続用ビアホール４のみを形成した広面積のセラミックマザーシート１２Ａと、図６に示すようなコイル用導体パターン３を形成した広面積のセラミックマザーシート１１Ａとを用意する。なお、図４〜図６において、コイル用導体パターン２，３や層間接続用ビアホール４は、中央部の四つのインダクタのもの以外は省略している。

次に、こうして用意されたセラミックマザーシート１１Ａ，１２Ａ，１０Ａを順に積み重ねた後、さらに上下に外層用セラミックマザーシートを積層し、一体的に加圧してマザーのセラミック積層ブロックを形成する。このマザーのセラミック積層ブロックをダイサーやレーザビーム、あるいはジェット水流で縦横に切断し、図４〜図６の一点鎖線で囲んだサイズ毎に切り出し、チップ状の積層体、つまり、図２や図３に示したような積層体２１を得る。このとき、引出し用導体パターン５，６の外部接続部５ａ，６ａの幅広部分の導体幅Ｄ２が、カットの最大ずれ量よりも大きいので、中継接続部５ｂ，６ｂでカットされる可能性が低くなる。従って、入出力用外部電極２２，２３と引出し用導体パターン５，６との接触面積を大きく維持でき、接続信頼性の高い積層インダクタ１を得ることができる。

この後、チップ状の積層体２１は所定の温度に加熱され、焼成される。この後、積層体２１の両端部にそれぞれ入出力用外部電極２２，２３を設ける。

以上の方法によれば、入出力用外部電極２２，２３と引出し用導体パターン５，６との接続不良を発生させることなく、一度で大量に生産でき、低コストで能率良く積層型インダクタ１を得ることができる。なお、マザーのセラミック積層ブロックを焼成した後、図４〜図６の一点鎖線で囲んだサイズ毎に切り出し、チップ状の積層体２１を得るようにしてもよい。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

引出し用導体パターンは、外部接続部が中継接続部に繋がっている部分で導体幅が最大になっておれば、その形状は問わない。例えば、図７に示す積層インダクタ１Ａのように、外部接続部３５ａ，３６ａが、積層体２１の端面に沿って中継接続部３５ｂ，３６ｂに繋がっている部分近傍に到るまで、導体幅が漸増している引出し用導体パターン３５，３６であってもよい。

あるいは、図８に示す積層インダクタ１Ｂのように、略三角形状の引出し用導体パターン４５，４６であってもよい。この引出し用導体パターン４５，４６は、外部接続部４５ａ，４６ａが、積層体２１の端面に沿って導体幅が漸増し、中継接続部４５ｂ，４６ｂに繋がっている部分で中継接続部４５ｂ，４６ｂの長さ寸法と等しい導体幅を有し、かつ、外部接続部の内側縁部は、隣接するコイル用導体パターン２と平行な傾斜辺を有している。

積層コイル部品としては、積層インダクタの他に、積層インピーダンス素子、積層トランス、積層ＬＣフィルタなどのようにコイルを一部に含む積層複合電子部品などがある。

また、積層コイル部品を製造する場合、導体パターンやビアホールを設けたセラミックシートを積み重ねた後、一体的に焼成する工法に必ずしも限定されない。セラミックシートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する工法によって積層コイル部品を製造してもよい。すなわち、印刷などの手法によりペースト状のセラミック材料を塗布してセラミック層を形成した後、そのセラミック層の上からペースト状の導電性材料を塗布して導体パターンやビアホールを形成する。さらにペースト状のセラミック材料を上から塗布してセラミック層とする。こうして順に重ね塗りをすることにより、積層構造を有するコイル部品が得られる。

本発明に係る積層コイル部品の一実施例を示す分解斜視図。 図１に示した積層コイル部品の模式水平断面図。 図２に示した積層コイル部品の内部透視図。 図１に示した積層コイル部品の生産に使用する絶縁性マザーシートを示す平面図。 図１に示した積層コイル部品の生産に使用する絶縁性マザーシートを示す平面図。 図１に示した積層コイル部品の生産に使用する絶縁性マザーシートを示す平面図。 図１に示した積層コイル部品の変形例を示す内部透視図。 図１に示した積層コイル部品の別の変形例を示す内部透視図。 従来の積層コイル部品を示す分解斜視図。 図９に示した積層コイル部品の内部透視図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…積層インダクタ
２，３…コイル用導体パターン
５，６，３５，３６，４５，４６…引出し用導体パターン
５ａ，６ａ，３５ａ，３６ａ，４５ａ，４５ａ…外部接続部
５ｂ，６ｂ，３５ｂ，３６ｂ，４５ｂ，４６ｂ…中継接続部
４…層間接続用ビアホール
１０，１１，１２，１３…セラミックグリーンシート
２１…積層体
２２，２３…入出力用外部電極
Ｌ１…螺旋状コイル
Ｄ１，Ｄ２…外部接続部の導体幅

Claims (5)

1. 複数の絶縁層と、所定の絶縁層上で互いに平行に位置する複数のコイル用導体と、複数の引出し用導体とを積み重ねて構成した積層体と、
   前記コイル用導体を層間接続手段を介して電気的に接続して前記積層体内部に形成した螺旋状コイルと、
   前記積層体の積み重ね方向と直交する両端面に形成され、前記螺旋状コイルの両端部に前記引出し用導体を介して電気的に接続された入出力用外部電極とを備え、
   前記螺旋状コイルのコイル軸が前記積層体の積み重ね方向と直交し、
   前記引出し用導体が、前記入出力用外部電極に接続する外部接続部と、該外部接続部と層間接続手段とを繋ぐ中継接続部とからなり、
   前記外部接続部は、前記積層体の端面に沿って形成されるとともに該端面にて前記入出力用外部電極に接続され、かつ、導体幅が前記中継接続部に繋がっている部分で最大になっているとともに中継接続部から遠い部分が幅狭になっており、
   前記引出し用導体に隣接するコイル用導体の前記中継接続部から遠い部分の一端部が、外部接続部の前記幅狭部分に近接していること、
   を特徴とする積層コイル部品。
2. 前記外部接続部は、前記中継接続部に繋がっている部分近傍で、導体幅が階段状に幅広になっていることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
3. 前記外部接続部は、前記積層体の端面に沿って前記中継接続部に繋がっている部分近傍に至るまで、導体幅が漸増していることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
4. 前記外部接続部は、前記積層体の端面に沿って導体幅が漸増し、前記中継接続部に繋がっている部分で前記中継接続部の長さ寸法と等しい導体幅を有し、かつ、前記外部接続部の内側縁部は、隣接するコイル用導体と平行な傾斜辺を有していることを特徴とする請求項１に記載の積層コイル部品。
5. 複数のコイル用導体および複数の引出し用導体をマザーのセラミックグリーンシートの表面に印刷する工程と、
   前記マザーのセラミックグリーンシートを複数枚積層した後、加圧密着させてマザーのセラミック積層ブロックを形成する積層工程と、
   マザーのセラミック積層ブロックを引出し用導体の配置に合わせてカットし、個々の積層セラミックチップを切り出すカット工程と、
   積層セラミックチップに入出力用外部電極を形成する工程とを備え、
   前記各工程を経ることにより、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層コイル部品を製造すること、
   を特徴とする積層コイル部品の製造方法。

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