JPH03233915A - セラミックコイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばインダクタまたはトランス等に用いら
れるセラミックコイル部品の製造方法に関し、特に、イ
ンダクタンスを発生させるための螺旋状導電部の形成工
程が改良された製造方法に関する。

〔従来の技術〕

受動部品の表面実装化の進展に伴い、コイルやトランス
等のコイル部品を表面実装可能なチップ部品として構成
することが要求されている。

この種のチップ型セラミックコイルの従来の製造方法の
一例を、第２図を参照して説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、矩形のセラごツクグ
リーンシート１を用意し、第２図（ｂ）に示すように、
その上に導電性材料をＬ字型に印刷して導電膜２を形成
し、乾燥させる。次に、第２図（ｃ）に示すように、導
電膜２の先端側部分２ａのみが露出するように、セラ果
ツクグリーンシートｌの上面に、セラミック生材料３を
印刷する。

次に、第２図（ｄ）に示すように、導電膜２の先端側部
分２ａに重なるように逆り字型の導電膜４を印刷し、乾
燥させる。次に、第２図（ｅ）に示すように、導電膜４
の先端側部分４ａのみを露出させるように、セラミック
生材料５を印刷する。

しかる後、導電膜４の露出している先端側部分４ａに重
ねて、コの字状に導電Ｍ６を印刷し、乾燥させる（第２
図（ｆ）参照）。

第２図（ｂ）〜（ｆ）の工程を繰り返すことにより、セ
ラミック生材料の積層方向に延びる螺旋状導電路を導電
膜により構成する。最後に、第２図（ｇ）に示す矩形の
セラミックグリーンシート７を積層し、得られた積層体
を一体焼成することにより、第３図に示す焼結体８を得
る。

焼結体８内には、上述した導電膜２．４．６により構成
された導電路９（第３図では略図的に示す）が、積層方
向において螺旋状に進行するように構成されている。そ
して、焼結体８の両端部には、第１．第２の外部電極１
０ａ、１０ｂが、導電路９に電気的に接続されるように
形成されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕従来のセラミッ
ク・コイル部品に用いた焼結体８の略図的平面断面図を
第４図（ａ）に示す。第４図（ａ）から明らかなように
、このセラ〔ツク・コイル部品のコイル断面積Ｓは、焼
結体８を上方から見た場合に導電路９で囲まれる領域１
１の面積に相当することになる。

ところで、第４図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図
である第４図（ｂ）から明らかなように、上記のような
焼結体８を製作する場合、導電路９の側方に設けるギャ
ップ幅ｇは、少なくとも約１５０μｍの大きさを有する
ようにｔ＃！威する必要があり、他方、導電路９は、少
なくとも２５０μｍの幅を有するように構成しなければ
ならない。

従って、第４図（ａ）のＸ及びＹで示す寸法が、１．６
Ｘ３．２ｍｍの一般的なチップ部品として構成した場合
、導電路９間の距離ｌは、長くとも８００μｍとなる。

コイルのインダクタンスは、コイル断面積Ｓに比例する
が、上記チップ型セラくツク・コイル部品では距＠１．
の長さに上記のような制約があるため、断面積Ｓをさほ
ど大きくすることができず、従って得られるインダクタ
ンス値に限界があった。

なお、導電路９の幅Ｗを狭くすれば、距Ｍｌを長くする
ことはできるが、その場合には導電路９に基づく電気抵
抗分が増大し、Ｑが低下するため好ましくない。

さらに、従来の製造方法では、セラ果ツクグリーンシー
ト１上において、上述のような複雑な印刷工程を多数回
実施しなければならず、製造工程が非常に煩雑であった
。

よって、本発明の目的は、小型でありながら大きなイン
ダクタンスを得ることができ、かつ高い　− Ｑを実現し得るセラミックコイル部品を比較的簡単な工
程で能率よく製造し得る方法を提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明のセラミックコイル部品の製造方法では、まずセ
ラミック生材料よりなる芯材と、セラミックの焼成温度
で飛散する材料を主体とするペーストが一方端縁から所
定幅の直線状または曲線状に延びるように塗布されたセ
ラミックグリーンシートとを用意する。次に、直線状ま
たは曲線状に塗布されたペーストが芯材の周囲に螺旋状
に配置されるように、上記芯材の周囲にペーストが塗布
された側を内側にして上記一方端縁側からセラミックグ
リーンシートを巻回して巻回体を得る。次に、得られた
巻回体を焼成すると共に、ペースト成分を飛散させるこ
とにより焼結体内に焼結体の少なくとも一方端面に開口
した所定幅の螺旋状空隙路を形成する。次に、焼結体内
の螺旋状空隙路に熔融金属を注入し、固化することによ
り、所定幅の螺旋状導電部を形成する。また、本発明で
は、溶融金属の注入・固化に先立ち、あるいは注入・固
化後に、焼結体の外周側面に、螺旋状空隙路または螺旋
状導電部の両端に接続されるように、第１゜第２の外部
電極を形成する。

〔作用〕

インダクタンス分を発生ずるための螺旋状導電部を構成
するのに必要な印刷工程が、本発明では、セラミックの
焼成温度で飛散する材料を主体とするペーストをセラミ
ックグリーンシート上に印刷する単一の工程で行われる
。そして、焼成により形成された螺旋状空隙路に、溶融
金属を注入・固化することにより螺旋状導電部が形成さ
れる。すなわち、比較的簡単な工程により必要とする螺
旋状導電部を一度に形成することができる。

セラミックグリーンシートは、セラ壽ツク生材料からな
る芯材の周囲に巻回されるため、巻回に際し芯材と巻回
されるセラミツタグリーンシートとを容易に巻き締める
ことができ、従って中実の緻密な筒状セラもツタ焼結体
からなるセラミックコイル部品を得ることができる。

さらに、本発明の製造方法により得られたセラミンクコ
イル部品では、所定幅の螺旋状導電部が筒状セラミック
焼結体の外周面と平行な向きのまま筒状セラミック焼結
体の一端側から他端側に向かって螺旋状に延ばされるこ
とになる。従って、コイルの有効断面積を従来法により
得られるセラミックコイル部品に比べて大幅に拡大する
ことができる。よって、高インダクタンス値のセラミッ
クコイル部品を容易に得ることができる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明のセラミックコイル部品の製造方法の一実
施例を説明する。

まず、第５図（ａ）に示す矩形のセラミックグリーンシ
ート２１を用意する。セラミックグリーンシート２１は
、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料と有機質バインダとを混
練してなるスラリーを、例えばドクターブレード法等に
より底形し、所望の大きさに切断することにより得られ
る。

次に、第５図（ｂ）に示すように、セラミックグリーン
シート２Ｉの一方面に、セラミックグリ　　ｌ　− −ンシー１２１を構成しているセラミック材料の焼成温
度で飛散し得る材料を主体とするペーストを一方端縁２
１ａから他方端縁２Ｉｂ側に斜行するように塗布し、所
定幅のペースト部２２．２２’を形成する。

所定幅のペースト部２２．２２’を構成するための上記
ペーストの主成分材料としては、例えばカーボンまたは
カーボンにセラミックスを混合した材料が好適に用いら
れる。カーボンやカーボンにセラミックスを混合した材
料は、セラミックグリーンシート２１を焼成する温度で
飛散し、後述の空隙路を形成し得るからである。

他方、第５図（ｃ）に示す中実円筒状の芯材２３を用意
する。芯材２３は、本実施例の製造方法では、セラミッ
クグリーンシート２１を構成したものと同一のセラミッ
ク生材料を、例えば押出成形することにより用意される
。もっとも、セラミックグリーンシート２１を構成する
材料以外のセラミック生材料で、芯材２３を構成しても
よい。

なお、「生材料」とは、完全に生の状態のものだけでな
く、仮焼済みのもののように「半生」の材料をも含むも
のとする。要するに、焼成に際し、セラミックグリーン
シートと同様に収縮し得るものであればよい。

次に、第６図に示すように、芯材２３の外周面に、セラ
短ンクグリーンシート２１を巻回する。

巻回に際しては、セラミックグリーンシート２１のペー
スト部２２．２２’が形成された側を内面側とし、一方
端縁２１ａ側からセラミンクグリーンシート２１を巻き
付ける。

セラくツタグリーンシート２１を芯材２３の周囲に巻き
付けた後、適宜の方法で巻き締め、あるいは巻き付けら
れたセラミックグリーンシート２１を圧着することによ
り、巻回体を得る。

次に、得られた巻回体を、第５図（ｂ）及び（Ｃ）にＱ
−Ｑ線で示す部分に相当する部分で切断する。すなわち
、芯材２３の周囲にセラミンクグリーンシート２Ｉが巻
回されたものを芯材２３の長さ方向中央部分で切断する
。それによって、２個の巻回体を得ることができる。

切断された後の巻回体を、第７図に斜視図で示す。第７
図から明らかなように、円筒状の巻回体２４では、芯材
２３の周囲にセラミックグリーンシート２１が巻回され
ている。そして、ペースト部２２は、巻回体２４の一方
端面２４ａから他方端面２４ｂ側に螺旋状に延びるよう
に配置されている。なお、第７図では螺旋状に配置され
たペースト部２２を破線で略図的に示しているが、この
螺旋状ペースト部２２は、一方端面２４ａ側から他方端
面２４ｂ側に向かって進行するに連れて、その径が大き
くなるように巻回されている。

次に、第７図に示した巻回体２４を所定の温度で焼成し
、第１図に示す円筒状の焼結体２５を得る。この焼成に
より、芯材２３とセラミックグリーンシート２１に基づ
く周囲の筒状セラミックス部分２６とが一体焼成される
。第１図では、両者を区別するために芯材２３とセラご
ツタ部分２６との間に境界があるように図示されている
が、実際には、この境界は目視されない場合もある。

焼成により螺旋状ペースト部２２（第７図）中の例えば
カーボンのようなセラミックの焼成温度で飛散する材料
が飛散され、螺旋状空隙路２７が焼成体２５内に形成さ
れる。この螺旋状空隙路２７は、焼結体２５の一方端面
２５ａ側において開いた開口２７ａを有する。第１図で
は特に図示はされていないが、焼結体２５の他方端面２
５ｂ側においても、同様に開口を有する。

次に、上記螺旋状空隙路２７内に熔融金属を注入し、固
化させることにより螺旋状導電部を形成する。すなわち
、第８図に略図的に示すように、真空装置内に配置され
た槽２８内に鉛または錫等の低融点金属２９を熔融させ
ておく。そして、真空装置内に焼結体２５を入れて脱気
した状態で、該焼結体２５を溶融された低融点金属２９
内に浸漬する。次に、焼結体２５を低融点金属２９に浸
漬した状態で真空装置内を加圧し、溶融されている低融
点金属２９を焼結体２５の螺旋状空隙路２７（第１図）
に注入する。

次に、低融点金属２９から焼結体２５を引き上げ、冷却
することにより螺旋状空隙路２７内に注＝１９ 入された低融点金属を固化し、第９図に示すように螺旋
状ｉｔ部３１を形成する。このようにして、インダクタ
ンスを発生させるための螺旋状導電部３１は、鉛または
錫等の安価な卑金属を用いて形成される。

次に、焼結体２５の両端面２５ａ、２５ｂ近傍の外周側
面上に、第１０図に示すように、第１゜第２の外部電極
３２．３３を形成する。この外部電極３２．３３は、Ｐ
ｂ−Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｄ、、ＣＵもしくはＮｉまたはこれ
らの合金等の導電性材料を、例えば無電界めっき、焼き
付け、蒸着またはスパッタリング等の適宜の方法により
付与することにより形成される。

さらに、第１の外部電極３２と螺旋状導電部３１の一方
端とを電気的に接続するために接続電極３４を外部電極
３２の形成方法と同様にしてセラミック焼結体２５の一
方端面２５ａに形成する。

同様に、他方端面２５ｂ側においても接続電極を形成す
る。なお、これらの接続電極の形成は、外部電極３２．
３３の形成と同一工程により同時に行ってもよい。

また、外部電極３２．３３の形成は、上述した低融点金
属の注入・固化に先立って行ってもよい。

すなわち、焼結体２５を得るための焼成工程後に、直ち
に第１、第２の外部電極３２．３３を形成してもよい。

上記のようにして、第１０図に示したチップ型セラ果ツ
クコイル部品３５を得ることができる。

チップ型セラミックコイル部品３５では、インダクタン
スを発生させるための所定幅の螺旋状導電部３１が、第
１１図に略図的断面図で示すように、焼結体２５の一方
端面２５ａから他方端面２５ｂ側に至るに連れて、その
巻回径が大きくなるように形成されている。そして、第
１．第２の外部電極３２．３３から通電した場合、第１
１図の矢印Ｐ方向に、すなわちセラミンク焼結体２５の
長さ方向に磁束が発生する。従って、磁束の延びる方向
Ｐと螺旋状導電部３１の厚み方向とが互いに垂直である
ため、言い換えれば、磁束の延びる方向Ｐと導電部３１
の面方向が平行であるため、磁束が導電部３１によりさ
ほど妨げられない。

その結果、コイルの断面積Ｓを、従来のセラミックコイ
ル部品に比べて大きくすることができる。

すなわち、第２図〜第４図に示した従来のセラミックコ
イル部品では、導電路９の面方向が磁束の延びる方向と
直交していたため、導電路９の面積によりコイルの断面
積Ｓが低減されていたのに対し、本実施例により得られ
たセラミックコイル部品では導電部３１により磁束がさ
ほど妨げられないため、コイル有効断面積Ｓが効果的に
拡大される。従って、小型でありながら高インダクタン
ス値のセラミックコイル部品を得ることができる。

しかも、螺旋状導電部３１の幅を増大したとしても、コ
イル有効断面積Ｓが変化しないため、Ｑを低下させるこ
となく高インダクタンス化を図り得る。

より具体的に、本実施例により得られたセラミックコイ
ル部品３５と、従来法により得られたセラ鴫ツクコイル
部品（第３図参照）との有効断面積を比較する。

５ 本実施例により得られたセラミンクコイル部品では、導
電部３１の外側に形成されるギャンプ幅は使用するセラ
ミックグリーンシートの厚みで決定される。セラミック
グリーンシート２１としては、一般の５０μｍ程度の厚
みのものが用いられる。また、導電部３１の幅、すなわ
ち第４図（ｂ）に示した導電路２の幅Ｗに相当する幅は
、約ＩＯμｍである。従って、セラごツタ焼結体２５の
直径を１．６畦とした場合、螺旋状導電部３１間の内法
ｌは、平均で１６００−２Ｘ　（１０＋５０）＝１４８
０μｍとなる。

よって、従来法により得られたセラミックコイル部品に
比べてｌを非常に大きくすることができる。従って、同
等の大きさの従来法により得られた部品に比べて、イン
ダクタンス値が２倍以上となることがわかる。

炎星班 上記実施例の製造方法では、第５図（ｂ）に示すように
、セラごツタグリーンシート２１の一方主面上において
、一方端縁２１ａから他方端縁２−１６− Ｉｂ側に向かって斜行するようにペースト部２２．２２
′を形成していた。

これに対して、第１２図（ａ）に示すように、より幅の
広いセラミンクグリーンシート４１を用意し、ペースト
部２２．２２’に加えて、導電ペーストを印刷すること
によりシールド電極４２ａ。

４２ｂを形成してもよい。この場合、セラミックグリー
ンシート４１を、端縁４１ａ側から、かつペースト部２
２．２２’が内面となるように、芯材２３（第１２図（
ｂ）参照）に巻き付けることにより、ペースト部２２．
２２’により螺旋状のペースト部が形成される。さらに
、外周部分にはシールド電極４２ａ、４２ｂが巻回され
るため、シールド電極付の筒状体を得ることができる。

しかる後、得られた筒状体を、長さ方向中央部で切断し
、上記実施例の場合と同様にして焼威し、低融点金属の
注入・固化並びに外部電極の形成の各工程を実施するこ
とにより、シールド電極付のセラミックコイル部品を得
ることができる。

また、第１３図（ａ）に示すように、長尺状のセラミッ
クグリーンシート５１を用意し、その長手方向に平行に
ペースト部２２を形成したものを用いてもよい。このセ
ラミックグリーンシート５１を前述した芯材２３に、セ
ラミツクグリーンシート５１同士が重なり合わないよう
に巻き付ければ、巻回を繰り返したとしても、巻回体の
径は一定となり易い。すなわち、第１４図に示すように
、セラくツタグリーンシート５１を芯材２３の周囲に重
なり合わないように巻回した場合には、螺旋状ペースト
部２２の巻回径は、芯材２３の一端側から他端側まで一
定となる。よって、インダクタンス値のばらつきが生じ
難いセラミックコイル部品を得ることができる。

なお、第１３図（ａ）に示したセラミックグリーンシー
ト５１を巻回した後、第１３図（ｂ）に示すセラミック
グリーンシート５２を巻回してもよい。セラミンクグリ
ーンシート５２の一方面には、矩形の領域に導電ペース
トが塗布されてシールド電極５３が形成されている。従
って、セラミックグリーンシート５２を外側に巻回する
ことにより、シールド電極付のセラミックコイル部品を
得ることができる。

なお、第１３図（ａ）に示したセラごツタグリーンシー
）５１は、長尺状の平行四辺形の形状に形成されていた
が、長尺状の長方形の平面形状を有するセラミックグリ
ーンシートを用いた場合であっても、芯材２３の外周面
上でずらしながら巻回することにより、ペースト部２２
の巻回径が一定の巻回体を得ることができる。

さらに、セラミックグリーンシート２１．４１を用いた
方法では、何れも巻回後に、焼成に先立って巻回体の長
さ方向中央部で切断することにより、２個の巻回体を得
ていた。しかしながら、２個のコイル素子部分間で切断
せずに、そのまま巻回体を焼成して、溶融金属を注入・
固化する工程以降の工程を実施すれば、２個のコイルが
結合されたトランスを得ることも可能である。

また、より長い芯材を用意し、同様に端縁２１ａ、２１
ｂ、４１ａ、４１ｂの長さのより長いセラミックグリー
ンシート２１．４１を用いて、３以上のペースト部２２
を形成しておけば、３個以上のコイル部品を能率よく生
産することも可能である。

また、上記実施例の製造方法では、芯材２３として、セ
ラミックグリーンシートを構成する材料と同様のセラミ
ック生材料からなるものを用いたが、芯材２３は、他の
セラミック材料からなるものを用いてもよく、また必ず
しも完全に生のセラミック材料からなるものを用いる必
要もない。すなわち、焼成に際して収縮し得る、半生の
セラミック材料からなる芯材２３を用いてもよい。

さらに、セラミックグリーンシートを構成するためのセ
ラミック材料としては、Ｎ　ｉ　−Ｚｎ系フェライト材
料に限らず、Ｍｎ−Ｚｎまたはイツトリウム−鉄−ガー
ネット等の任意のフェライト材料や、磁性材料のほか、
誘電性もしくは絶縁性セラミック材料を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法によれば、螺旋状導電部を形成するた
めの印刷工程は、ベースト部をセラミノ＝　１９− フグリーンシート上に印刷形成する単一の工程だけであ
る。そして、セラミックグリーンシートが芯材の外周面
に巻回された巻回体を焼成することにより形成された螺
旋状空隙路に溶融金属を注入・固化するだけで螺旋状導
電部を形成することができる。従って、従来のチップ型
セラミックコイル部品の製造方法に比べて比較的簡単な
工程により、表面実装に適したチンブ型のセラミックコ
イル部品を得ることができる。

しかも、低融点金属の注入・固化により螺旋状導電部を
形成するものであるため、安価な鉛や錫等の卑金属によ
り螺旋状導電部を形成することができるため、セラミッ
クコイル部品のコストを低減することも可能となる。

さらに、本発明の製造方法により得られるセラミックコ
イル部品では、螺旋状導電部の主面が筒状セラミック焼
結体の外周面と平行な向きのままセラごツタ焼結体の一
端側から他端側に向かって螺旋状に延ばされている。従
って、コイルの有効断面積を従来法により得られるセラ
ミックコイル部品に比べて大幅に拡大することが可能と
なる。

よって、高小型・高インダクタンス値のセラミンクコイ
ル部品を得ることができる。

さらに、高インダクタンス化を図るために導電路の幅を
狭くする必要がないため、高インダクタンス化を図った
場合のＱの低下のおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造方法において螺旋状空
隙路が形成された焼結体を示す斜視図、第２図は従来の
セラミンクコイル部品を製造する工程を説明するための
略図的平面図、第３図は従来のセラミンクコイル部品の
断面図、第４図（ａ）は従来のセラミックコイル部品に
用いられる焼結体の略図的平面断面図、第４図（ｂ）は
第４図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図、第５図（
ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、本発明の一実施例の製造方
法に用いられるセラミックグリーンシートの平面図、セ
ラミックグリーンシートＬに印刷されるペーストの平面
形状を説明するための平面図及び芯材の側面図、第６図
は本発明の一実施例の製造方法において芯材の周囲にセ
ラミックグリーンシートを巻回する工程を説明するため
の側面図、第７図は芯材の周囲にセラミックグリーンシ
ートが巻回された巻回体を示す斜視図、第８図は焼結体
に低融点金属を注入・固化する工程を説明するための略
図的断面図、第９図は低融点金属により螺旋状導電部が
形成された焼結体を示す斜視図、第１０図は本発明の一
実施例により得られたセラミックコイル部品の斜視図、
第１１図は本発明の一実施例により得られたセラミック
コイル部品のコイル断面積が拡大する原理を説明するた
めの模式的断面図、第１２図（ａ）及び（ｂ）は、それ
ぞれ、変形例において用いられるセラ５７クグリーンシ
ートの平面図及び芯材を示す斜視図、第１３図（ａ）及
び（ｂ）は変形例において用いられる各セラミックグリ
ーンシートを説明するための各平面図、第１４図は第１
３図（ａ）に示したセラミックグリーンシートを芯材の
周囲に巻回した状態を示す斜視図である。 図において、２１はセラミックグリーンシート、２２は
ペースト部、２３は芯材、２４は巻回体、２５は焼結体
、２７は螺旋状空隙路、２７ａは開口、２９は溶融され
た低融点金属、３１は螺旋状導電部、３２は第１の外部
電極、３３は第２の外部電極、４１．５１はセラミック
グリーンシートを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック生材料よりなる芯材と、セラミックの
   焼成温度で飛散する材料を主体とするペーストが一方端
   縁から所定幅の直線状または曲線状に延びるように塗布
   されたセラミックグリーンシートとを用意する工程と、 前記直線状または曲線状に延びるように塗布されたペー
   ストが芯材の周囲に螺旋状に配置されるように、前記芯
   材の周囲に前記ペーストが塗布された側を内側にして前
   記一方端縁側からセラミックグリーンシートを巻回して
   巻回体を得る工程と、前記巻回体を焼成すると共に、前
   記ペースト成分を飛散させることにより、焼結体内に焼
   結体の少なくとも一方端面に開口した所定幅の螺旋状空
   隙路を形成する工程と、 前記焼結体内の螺旋状空隙路に溶融金属を注入し、固化
   させることにより所定幅の螺旋状導電部を形成する工程
   と、 前記焼結体の外周側面に、前記螺旋状空隙路または螺旋
   状導電部の両端に接続されるように第１，第２の外部電
   極を形成する工程とを備えることを特徴とするセラミッ
   クコイル部品の製造方法。