JP4330850B2 - 薄型コイル部品の製造方法,薄型コイル部品及びそれを使用した回路装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型コイル部品(薄型コイル,薄型トランス,その他の薄型磁気素子を含む)の製造方法,薄型コイル部品及びそれを使用した回路装置に関するものであり、更に具体的には、生産性の改善に関するものである。
【0002】
【背景技術】
従来、チョークコイルとしては、フェライトボビンに絶縁被覆Cu線等の線材を巻いた巻線タイプ,フェライトグリーンシート上にコイルパターンとなるAgなどの厚膜導体材料ペーストを印刷し、これらを積層した後に同時焼成した積層コイル型などが用いられてきた。これらはいずれも、所望のインダクタンスを得ようとするとコイル部品の厚みが増してしまうため、薄型化が要求されるマイクロ電源ユニットなどに好適とはいえない。
【0003】
これに対し、特開平8−203737号公報では、図5(A)に示すように、絶縁体層とコイルパターンとを厚み方向に積層した積層体の上下に、フェライト板などの磁性体基板を設けた構造のコイル部品が提案されており、前記コイルパターンが少なくとも2個のコイルを構成していることを特徴としている。図示の例では、絶縁体層106,108,110,112とコイルパターン114,116が積層された積層体120の上下に磁性体基板102及び104が設けられている。しかしながら、このような構造の場合、フェライト基板もしくは基板上に形成された絶縁体層上に薄膜プロセスを用いてコイルパターンを形成する都合上、磁性体基板の平坦性が要求される。このため、一般的なバルクのフェライト焼結体を使用するのは困難であり、焼結体ブロックをスライス加工して利用する方法がとられている。
【0004】
ところが、機械加工を施すことにより、磁性体基板表面にマイクロクラック(図3(A)参照)が発生し、基板強度が低下するという問題が生じる。マイクロクラックについては、スライス加工後、ラップ処理を行うことで除去可能であるが、ラップ加工の効率が低いことに加え、製造工程が増えることにより、生産性が大幅に低下してしまう。
【0005】
このため、磁性体基板としてフェライトのバルク基板を使用するタイプでは、部品の信頼性を維持しながら薄型化を実現するのは困難であるとして、特開2001−284125公報に、フェライト層として、印刷法又はグリーンシート法で成膜されたフェライト磁性層を使用することが提案されている。図5(B)にはその分解斜視図が示されており、その#B−#B線に沿って切断した断面が同図(C)に示されている。図5(B)及び図5(C)に示す平面磁気素子200は、第1のフェライト層202の上に第1の平面コイル206が形成されており、該平面コイル206の周回するパターン間隙及び外側にはフェライト磁性体208が配設されている。そして、第1の平面コイル206上に、絶縁層としてポリイミド樹脂層210,214が設けられており、その中に第1の平面コイル206の端子218からの引出電極212が形成されている。ポリイミド樹脂層214の上には、第2の平面コイル216,第2のフェライト層204が順に形成されており、端子228の上に孔220を通って第2の平面コイル216の引出電極222が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開2001−284125公報の技術では、フェライト磁性層を印刷法やグリーンシート法で成膜する際に、フェライト磁性粉をバインダーに混合させたペーストが用いられており、成膜後は、バインダーを固化させる方法と焼成する方法が開示されている。バインダーを固化させる方法では、薄い磁性層を形成することが可能であるが、磁性基板中に非磁性の有機物を含むため、磁性基板の比透磁率が低下し、その結果、素子自体のインダクタンスが低下するという問題がある。
【0007】
また、成膜後に焼成を行う方法の場合は、ベース基板上にフェライト磁性層を印刷して焼成を行い、その後、プリント配線基板などの分野で用いられているアディティブ法で磁性層の上面にコイルパターンを形成する。そして、更に、絶縁用のポリイミド層を形成後、同様に第2のコイルパターンを形成する。このような方法の場合、ベース基板となるフェライト層は焼成可能であるが、コイル面の上面に配置されるフェライト層は、絶縁層として有機物を用いることから焼成することができず、素子のインダクタンスを十分に向上させることができない。
【0008】
更に、従来、この種の薄型のコイル部品は、回路基板に実装して使われる形態であるが、コイル部品自体が回路部品を搭載することができれば、小型・薄型の回路装置を少ない工程数で提供でき、好都合である。
【0009】
この発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、インダクタンス値や部品の信頼性を損なうことなく、生産性に優れた薄型コイル部品の製造方法,薄型コイル部品及びそれを利用した回路装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の薄型コイル部品の製造方法は、グリーンシート法によって作成した複数のフェライトグリーンシートを、積層圧着後に焼成し、積層フェライト基板を得るステップ1,絶縁性基板の両面にコイルパターンが形成された平面コイルを形成するステップ2,該ステップ2で形成された平面コイルの両面を、接着層を介して前記ステップ1で得た積層フェライト基板で挟み、真空又は減圧状態で熱圧着するステップ3,前記接着層を硬化させて平面コイルの集合基板を形成するステップ4,該ステップ4で得られた集合基板を、単体コイルに分割するステップ5,を含むことを特徴とする。主要な実施形態の一つは、前記ステップ1において、前記フェライトグリーンシートを積層圧着するときに、外層のフェライトグリーンシートの表面に表面模様を形成することを特徴とする。
【0011】
本発明の薄型コイル部品は、前記いずれかの薄型コイルの製造方法によって形成されたことを特徴とする。
【0012】
更に他の発明は、前記薄型コイル部品の表面に、回路部品を搭載するための配線基板を貼り合わせたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的,特徴,利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【0013】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>……以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。最初に、図1を参照して、本発明の実施形態1の構成について説明する。図1(A)は、部品の外観であり、同図(B)は製造時における積層構造を示す分解斜視図である。また、前記(A)を#A−#A線に沿って切断した断面を矢印方向に見た状態が、同図(C)に示されている。
【0014】
図1に示すように、本実施形態のコイル部品10は、絶縁基板18の両面にスパイラル状のコイルパターン20,22が形成されたコイル層16を、接着層(ないし接着性樹脂)14を介して上下から平板状の積層フェライト基板12及び30で挟み込んだ薄型の貼り合わせ構造となっている。このようなコイル部品10は、コイルパターンを複数個取りに配列した集合基板11を、単体コイルに分割して得られるものである。
【0015】
前記コイルパターン20及び22は、絶縁基板18の略中央部のスルーホール28により、表裏の導体が中心側の端部で接続されている。また、前記コイルパターン22の外周側端部には、分割端面に設けられる外部電極32と接続するための引出電極22Aが形成されており、その裏面には引出用の補助電極(図示せず)が形成されている。これら引出電極22A及び補助電極には、適宜位置にスルーホール28が形成されており、該スルーホール28により上下の電極が電気的に接続されている。
【0016】
一方、他方のコイルパターン20の外周側端部にも、前記引出電極22Aと対向する側に、もう一方の外部電極32と接続するための引出電極が形成されている。該引出電極は、その裏面に形成された補助電極とスルーホール(いずれも図示せず)により接続されている。更に、前記絶縁基板18の略中央部及び4隅には、開口部24及び26が形成されており、これら開口部内において上下の接着層14が接着され、コイル層16と接着層14の接合性が向上する。
【0017】
前記絶縁基板18としては、例えば、両面プリント基板を用いる。また、コイルパターン20及び22としては、例えば、銅箔などが利用され、フェライト基板12及び30としては、例えば、厚さ30〜70μm前後のフェライトグリーンシートを積層圧着し焼成した積層フェライト基板が利用される。接着層14としては、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性の接着樹脂シートが利用される。また、接着層14は、磁性体粉を含有するものであってもよい。
【0018】
次に、以上のような構成のコイル部品10の製造方法の一例を説明する。まず、フェライト粉体材料として、例えば、Ni−Zn−Cu系フェライト材料を使用し、積層セラミック電子部品で適用される公知の方法によって、厚さ約40μmのフェライトグリーンシートを作製し、これを所定の大きさに切断してフェライトグリーンシートを得る。該フェライトグリーンシートを4〜12枚用いて積層圧着し、脱バインダー処理後、900℃〜1000℃で焼成して積層フェライト基板12及び30を得る。得られた積層フェライト基板12及び30の厚さは、例えば、100〜300μmである。また、得られた積層フェライト基板の平坦度をJIS B0610に基づいて「ろ波最大うねり」として求めたところ、基準長さ80mmのときのろ波最大うねりは35μm以下、基準長さ2.5mmのときのろ波最大うねりは5μm以下であり、いずれも、スライス加工する前の従来のバルクのフェライト焼結体のろ波最大うねりに比較して大幅に低減されている。
【0019】
なお、フェライトグリーンシートを積層圧着するときに、外層のフェライトグリーンシートの表面に金型等により模様付けを行うようにしてもよい。図2には、金型の表面に形成された模様の一例として梨地模様が示されている。このように、フェライトグリーンシート積層体の外層表面に、表面模様を設けることにより、絶縁基板18(ないしコイル層16)との接着強度を増すことができる。
【0020】
次に、通常のプリント配線の手法を用いて、ガラス繊維入りエポキシ樹脂基板を絶縁基板18とした両面Cu張り基板の上下面に、コイルパターン20及び22を形成する。コイルパターン20及び22の形成方法としてはどのような手法であってもよく、例えば、公知のサブトラクト法,アディティブ法などを用いることができる。具体的には、絶縁基板18として30〜100μmの厚さのプリプレグを利用した両面Cu張り基板等を用い、該絶縁基板18にドリル加工,打抜きプレス加工等によりスルーホール用貫通孔,開口部24及び26を形成し、前記スルーホール用貫通孔の内壁に無電解メッキを施してスルーホール28を形成する。次に、絶縁基板18の銅箔表面にレジスト塗布,パターン露光,エッチング処理を順次行ってコイルパターン20及び22を形成する。コイルパターン20及び22の形成後、上述した工程で作成した積層フェライト基板12及び30とコイル層16(ないし絶縁基板18)を、接着性樹脂シートによる接着層14を介して真空又は減圧状態で一括して熱圧着し、接着層14を硬化させて平面コイルの集合基板11を形成する。
【0021】
前記接着層14としては、例えば、ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂,アクリル樹脂などを用いることができる。また、接着性樹脂単体で用いることもできるが、接着性を低下させない範囲で、接着樹脂中にフェライト粉体を含有させておくことが望ましい。フェライト粉体を含有させることにより、前記開口部24及び26内の磁性体粉と、上下の積層フェライト基板12,30の間に磁路が形成され、全体として閉磁路が形成されると考えることができる。このため、部品外部への磁束の漏れを抑制することが可能となる。更に、接着時の使用方法としては、接着性樹脂シートを予め形成しておくようにしてもよいし、コイル層16の両面もしくは積層フェライト基板12,30に塗布するようにしてもよい。
【0022】
そして、前記集合基板11をダイサーカットして単体コイルに分割する。分割された単体コイルの端面には、コイルパターン20及び22から引き出される引出電極22Aや図示しない補助電極が露出するので、この部分に接続用の外部電極32を形成する。外部電極としては、例えば、スパッタによるドライメッキ電極,導電樹脂による樹脂電極などがある。
【0023】
図3は、フェライト基板の表面状態をSEM(走査型電子顕微鏡)にて拡大して観察した図である。同図(A)には、背景技術のフェライト焼結体ブロックをスライス加工した表面を拡大したもの(約1000倍)が比較例として示されている。また、同図(B)及び(C)には、上述した本実施形態のフェライトグリーンシートを積層圧着後に焼成した積層フェライト基板の表面状態が、それぞれ約1000倍,約5000倍に拡大して示されている。同図(A)に示す比較例では、スライス加工により表面が荒れており、一部に剥離が見られる。これに対して、同図(B)及び(C)に示す本実施形態の積層フェライト基板は、その表面が自由焼成面となっているため、マイクロクラックなどの瑕疵は観察されず、平坦性の高い表面を有していることが分かる。
【0024】
このように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)グリーンシート法で作製した複数のフェライトグリーンシートを積層圧着した後に焼成することとしたので、機械加工品などに含まれるマイクロクラックなどが生じることなく、表面が平坦でかつ膜厚の薄い、弾力性に富んだ積層フェライト基板を得ることができる。また、該積層フェライト基板を利用することにより、コイル部品の性能低下や強度の低下を防止することができる。
(2)前記積層フェライト基板の平坦度が高く、プレスするときに圧力が一定にかかるため、コイル層との一括圧着が可能となり、基板上に薄膜などの手法を用いて導体層を逐次形成していく方法に比べて、工程を簡略化できる。また、積層フェライト基板をコイル層の上下面に配置することが可能であるので、コイル部品のインダクタンス値の増大を図ることもできるとともに、平坦性が高いため、貼り合わせ後の傾きが少なく、上下の非対称が解消されてコイル部品全体として薄くすることができる。
(3)フェライトグリーンシートの積層圧着時に、フェライトグリーンシート積層体の外層の表面に表面模様を形成することとしたので、焼成後にフェライト基板の表面処理の加工を行わずに接着強度を高めることができる。
【0025】
<実施形態2>……次に、図4を参照して、本発明の実施形態2について説明する。本実施形態は、上述した実施形態のコイル部品10の主面に、回路部品搭載用の配線基板を一体化したチップ部品サイズの回路装置を示すものである。なお、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素には、同一の符号を用いることとする。
【0026】
同図に示すように、本実施形態の回路装置50は、積層フェライト基板12,接着層14,両面にコイルパターン20(図示せず)及び22(図示せず)が形成されておりコイル層16(図示せず)を構成する絶縁基板18,接着層14,積層フェライト基板30を貼り合わせてなる薄型のコイル部品52の積層フェライト基板30上に、回路部品を搭載するための配線基板56を、熱硬化性接着剤による接着層54を介してプレス成形して貼り合わせた構造となっている。本実施形態の場合は、コイル層16,接着層14,積層フェライト基板12及び30とともに、接着層54を介して配線基板56を一括圧着する。
【0027】
配線基板56としては、配線パターン,絶縁層,部品ランドなどを有する多層プリント基板などが用いられる。該配線基板56には、例えば、IC62やコンデンサ60などのチップ状電子部品や、チップ状リード端子64などが、半田などの接合材(図示せず)を用いて実装される。このような回路装置50の端面には、接続電極58が設けられており、これによってコイル部品52の引出電極と配線基板56の配線パターンとの電気的接続が行われる。なお、コイル部品52の基本的構造は、上述した実施形態1のコイル部品10と同様である。
【0028】
このように、本実施形態によれば、内部コイルの表面の平坦性が高いため、回路部品を搭載するための配線基板を一括して積層して接合することができ、生産性に優れるとともに、回路装置の小型化を図ることもできる。
【0029】
<他の実施形態>……本発明には数多くの実施形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、前記形態で示した材料や形状・寸法は一例であり、同様の作用を奏するように設計変更可能である。フェライトグリーンシートの積層数,電極の引出構造,積層フェライト基板の外層の表面模様などもそれぞれ設計変更可能である。例えば、前記形態では、磁性粉体材料として、Ni−Zn−Cu系フェライト材料を用いることとしたが、これに限定されることなく、必要とされるコイル部品の特性にあわせて適宜選定することができる。更に、本発明の薄型コイル部品は、薄型コイル,薄型トランス,その他の薄型磁気素子を含み、これらのいずれに対しても適用可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、絶縁性基板の両面にコイルパターンが形成された平面コイルの両面を、接着層を介して、複数のフェライトグリーンシートを積層圧着した後に焼結して得た強度・平坦性が高い積層フェライト基板で挟んで熱圧着し、得られた平面コイルの集合基板を、単体コイルに切断して薄型コイル部品を得ることとした。このため、接着層を介しての一括積層が可能となり、部品の信頼性を損なうことなく、生産性に優れた薄型のコイル部品を得ることができる。更に、前記薄型コイル部品の表面に回路装置を搭載するための基板を設けるときも、一括で積層することができるため、小型・薄型の回路装置を、少ない工程数で作業性よく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す図であり、同図(A)は部品の外観図,(B)は製造時の分解斜視図,(C)は、前記(A)を#A−#A線に沿って切断した断面図である。
【図2】前記形態のフェライト基板の圧着積層金型の表面形状を示す図である。
【図3】フェライト基板の表面状態を示す拡大図であり、同図(A)は、従来製法によりフェライト焼結体ブロックをスライス加工した表面を示す図、(B)及び(C)は、前記形態の積層フェライト基板の表面を示す図である。
【図4】本発明の実施形態2の外観を示す斜視図である。
【図5】背景技術を示す図である。
【符号の説明】
10…コイル部品
11…集合基板
12…積層フェライト基板
14…接着層
16…コイル層
18…絶縁基板
20,22…コイルパターン
22A…引出電極
24,26…開口部
28…スルーホール
30…積層フェライト基板
32…外部電極
50…回路装置
52…コイル部品
54…接着層
56…配線基板
58…接続電極
60…コンデンサ
62…IC
64…チップ状リード端子
Claims (4)
- グリーンシート法によって作成した複数のフェライトグリーンシートを、積層圧着後に焼成し、積層フェライト基板を得るステップ1,
絶縁性基板の両面にコイルパターンが形成された平面コイルを形成するステップ2,
該ステップ2で形成された平面コイルの両面を、接着層を介して前記ステップ1で得た積層フェライト基板で挟み、真空又は減圧状態で熱圧着するステップ3,
前記接着層を硬化させて平面コイルの集合基板を形成するステップ4,
該ステップ4で得られた集合基板を、単体コイルに分割するステップ5,
を含むことを特徴とする薄型コイル部品の製造方法。 - 前記ステップ1において、前記フェライトグリーンシートを積層圧着するときに、外層のフェライトグリーンシートの表面に表面模様を形成することを特徴とする請求項1記載の薄型コイル部品の製造方法。
- 請求項1又は2記載の薄型コイル部品の製造方法によって形成されたことを特徴とする薄型コイル部品。
- 請求項3記載の薄型コイル部品の表面に、回路基板を搭載するための配線基板を貼り合わせたことを特徴とする回路装置。
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