WO2005024863A1 - 積層コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　コイルの軸心方向に沿って隣接しあうバイアホール同士の離間間隔が狭くなることを防止しながら各バイアホールの内容積をより大きくすることが可能とする。 　積層コイル部品１のバイアホール３は、各セラミック層１６に形成され、かつ、導体が充填された貫通孔５が積層方向Ｘに連なってなり、該貫通孔５の各々は、セラミック層１６の一方側開口５ａの開口面におけるコイル４の軸心方向Ｙに沿う径と、その他方側開口５ｂの開口面におけるコイル４の軸心方向Ｙに沿う径との差が、セラミック層１６の一方側開口５ａの開口面におけるコイル４の軸心方向Ｙに直交する方向Ｚの径と、その他方側開口５ｂの開口面におけるコイル４の軸心方向ｙに直交する方向Ｚ径との差よりも小さくなる立体形状を有している。

Description

明 細 書

積層コイル部品及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は積層コイル部品及びその製造方法に係り、特には、積層コイル部品にお けるバイァホールの形状と、その形成方法とに関する。

背景技術

[0002] 積層コイル部品の例としては特許文献 1で開示されたチップインダクタが周知であり 、図 9に外観構造を示し、図 10にはその分解構造を示している。図 9、図 10に示すよ うに、縦積層横卷型といわれる従来のチップインダクタ 11は、積層体 12の積層方向 Xと直交する方向 Yに沿って周回するコイル 13が積層体 12の内部に設けられた構造 を有している。このコイル 13は、積層体 12における上部側及び下部側の所定位置ご とに配置される積層面に沿って形成された導体パターン (帯状導体） 14のそれぞれ の端部同士が、多数個のバイァホール 15で接続されることにより構成されている。バ ィァホール 15は、積層方向 Xに沿って多数個が形成されている。

[0003] すなわち、これらのバイァホール 15は、図 10で示すように、セラミックグリーンシート 16それぞれの所定位置ごとに対するレーザ光照射等によって貫通孔 17を形成し、こ れら貫通孔 17の内部に導電ペースト等の導体を充填して形成したものである。そし て、貫通孔 17のそれぞれは、図 11及び図 12で拡大して示すように、略円形の平面 形状を有し、かつ、その内面全体が積層方向 Xに沿って同等の傾斜角（テーパ角）と なる立体形状を有している。なお、セラミックグリーンシート 16は積層体 12のセラミツ ク層となるものである。

[0004] なお、ここでの図 12は、平面状態を示す図 11中の A— A線に沿った断面状態を示 してレ、る。つまり、これら貫通孔 17の各々は、下面側開口 17aよりも上面側開口 17b の直径の方が大きな立体形状とされている。また、このとき、積層体 12の上部側にお ける端部位置に形成された導体パターン 14の各々は積層体 12の端面にまで引き出 されており、この積層体 12の端面を覆って形成された外部電極 18と各別に接続され ている。 [0005] 一方、積層体 12の作製時には、バイァホール 15のみが形成されたセラミックダリー ンシート 16の多数枚を積層方向 Xの中央位置に配置する。そして、導体パターン 14 及びバイァホール 15が形成されたセラミックグリーンシート 16の複数枚をその上部側 及び下部側に配置する。さらに、導体パターン 14及びバイァホール 15のいずれも形 成されていないセラミックグリーンシート 16の複数枚をその上部側及び下部側に配置 すること力 S行われる。そして、積層方向 Xに沿って圧着し、かつ、焼成することにより 積層体 12を得た後、この積層体 12の端面上に外部電極 18を形成すると、図 9で示 特許文献 1 :特開 2002 - 252117号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、チップインダクタ 11においては、多数個のバイァホール 15が形成されて いるため、チップインダクタ 11全体における直流抵抗値 (Rdc)に占めるバイァホール 15の形成部分での Rdcの比率が大きくなる。その影響が素子全体の Rdcにまで及ぶ ことが避けられなレ、。そこで、このような不都合が生じるのを防止するため、バイァホ ール 15の平面形状を大きくし、その結果としてバイァホール 15の内容積をより大きく すること力 S考えられてレ、る。

[0007] し力、しながら、ただ単純にバイァホール 15の平面形状を大きくしたのでは、これらバ ィァホール 15の平面形状が略円形であることに起因してコイル 13の軸心方向 Yに沿 つて隣接しあうバイァホール 15同士の離間間隔が狭くなつてしまう。また、バイァホー ノレ 15の平面形状を大きくしながらも、バイァホール 15同士間の離間間隔を適切に確 保しょうとする場合には、コイル 13のターン (周回）数が減ることとなり、その結果とし て大きなインピーダンスを確保することができなくなる。

[0008] 本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであり、コイルの軸心方向に沿つ て隣接しあうバイァホール同士の離間間隔が狭くなることを防止しながら、各バイァホ ールの内容積をより大きくすることが可能な構成とされた積層コイル部品と、その製造 方法とを提供することを目的としてレ、る。

課題を解決するための手段 [0009] 請求項 1記載の発明に係る積層コイル部品は、積層体の積層方向に沿って形成さ れたバイァホールと、前記積層体の積層面に沿って形成され、かつ、所定の端部同 土が前記バイァホールで接続される帯状導体とにより、前記積層方向と直交する方 向に沿って周回するコイルが前記積層体の内部に構成されているものである。そして 、ここでのバイァホールは、積層体となる各セラミック層に形成され、かつ、導体が充 填された貫通孔が前記積層方向に連なってなるものであり、該貫通孔の各々は、前 記セラミック層の一方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に沿う径と、そ の他方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に沿う径との差が、前記セラ ミック層の一方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に直交する径と、そ の他方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に直交する径との差よりも小 さくなる立体形状を有している。

[0010] 例えば、これらの貫通孔は、前記コイルの軸心方向と合致する側の内面部分の方 力 前記コイルの軸心方向と前記積層方向との双方に対して直交する側の内面部分 よりも、前記積層方向に沿って急峻な傾斜角（テーパ角）となる立体形状を有してい る。言い換えると、各貫通孔における前記コイルの軸心方向と前記積層方向との双 方に対して直交する側の内面部分は、前記コイルの軸心方向と合致する側の内面部 分よりも、前記積層方向に沿って緩や力な傾斜角となる立体形状を有している。

[0011] 請求項 2記載の発明に係る積層コイル部品は請求項 1に記載したものであり、前記 貫通孔は略楕円形の平面形状を有し、かつ、その短軸方向が前記コイルの軸心方 向に沿った方向と合致している。

[0012] 請求項 3記載の発明に係る積層コイル部品の製造方法は請求項 1または請求項 2 に記載した積層コイル部品を製造する方法であり、前記バイァホールは、レーザ光照 射によって貫通孔を形成した後、該貫通孔に対して導体を充填する手順で形成され ることを特 ί敷としてレ、る。

発明の効果

[0013] 請求項 1に記載の発明に係る積層コイル部品では、セラミック層の一方側の開口面 におけるコイルの軸心方向に沿う径と、その他方側の開口面におけるコイルの軸心 方向に沿う径との差力 セラミック層の一方側の開口面におけるコイルの軸心方向に 直交する径と、その他方側の開口面におけるコイルの軸心方向に直交する径との差 よりも小さくなる立体形状を、ノくィァホールとなる貫通孔の各々が有している。すなわ ち、この積層コイル部品においては、内面部分の傾斜角が方向ごとに対応して相違 する立体形状のバイァホールを形成しているので、内面全体が同一の傾斜角とされ た立体形状を有するバイァホールに比し、その内面積が全体として増加することにな る。その内容積が増大する結果として、ノ ァホールの形成部分における Rdcが低 下する。

[0014] 従って、コイルの軸心方向に沿って隣接しあうバイァホール同士の離間間隔が狭く なったり、コイルのターン数が減少したりすることを有効に防止できる。その結果、バイ ァホール同士の離間間隔を適切に確保してコイルのターン数を維持することが可能 となり、積層コイル部品の全体における Rdcに占めるバイァホールの形成部分での R dcの比率が低下する。このような理由により、大きなインピーダンスを確保することが できるという効果が得られる。

[0015] 請求項 2に記載の発明に係る積層コイル部品では、バイァホールとなる貫通孔の各 々が略楕円形の平面形状を有し、かつ、その短軸方向がコイルの軸心方向に沿った 方向と合致する構成が採用されている。そして、このような貫通孔であれば、その立 体形状が請求項 1で説明したのと同じであることになり、このような立体形状のバイァ ホールを容易に形成することができる。

[0016] 請求項 3に記載の発明に係る積層コイル部品の製造方法であれば、レーザ光のェ ネルギー分布を調整することによって貫通孔の内面部分の傾斜角を容易に制御し得 る。従って、請求項 1または請求項 2で説明した立体形状または平面形状とされたバ ィァホールを容易に形成できるとレ、う効果が得られる。

発明を実施するための最良の形態

[0017] コイルの軸心方向に沿って隣接するバイァホール同士の間隔が狭くなることを防止 しながら、各バイァホールの内容積をより大きくするという目的を、バイァホールとなる 貫通孔の立体形状の構成で可能とした。

実施例

[0018] 図 1は本実施例に係るチップインダクタの外観構造を示す斜視図、図 2はその分解 構造を示す斜視図であり、図 3は本実施例に係るチップインダクタのバイァホールと なる貫通孔を拡大して示す斜視図である。また、図 4はバイァホールとなる貫通孔を 拡大して示す平面図、図 5は貫通孔を拡大して示す断面図であり、図 5 (a)は図 4中 の A— A線に沿った断面状態、図 5 (b)は図 4中の B— B線に沿った断面状態をそれぞ れ示している。

[0019] さらに、図 6は貫通孔とレーザ光のエネルギー分布との関係を模式化して示す説明 図、図 7は第 1の変形例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図であり、図 8 は第 2の変形例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図である。なお、図 1 一図 8において、従来例を示す図 9一図 12と互いに同一となる部分には、同一符号 を付している。

[0020] 本実施例に係るチップインダクタ 1は、図 1で外観構造を示し、かつ、図 2で分解構 造を示すように、積層体 2の積層方向 Xに沿って形成されたバイァホール 3と、所定 の端部同士がバイァホール 3で接続される導体パターン (帯状導体） 14とを有してい る。そして、チップインダクタ 1は、バイァホール 3と、積層体 2の積層面に沿って形成 されて、かつ、接続された導体パターンにより、積層方向 Xと直交する方向 Yに沿って 周回するコイル 4が積層体 2の内部に構成されている。

[0021] すなわち、このチップインダクタ 1のコイル 4は、積層体 2における上部側及び下部 側の所定位置ごとに配置される積層面に沿って形成された導体パターン (帯状導体 ) 14のそれぞれが、積層方向 Xと合致する方向に沿って形成された多数個のバイァ ホール 3を介して電気的に接続されることにより構成されている。そして、このとき、積 層体 2の上部側における積層面の端部位置に形成された導体パターン 14の各々は 積層体 2の端面にまで引き出されており、この積層体 2の端面を覆って形成された外 部電極 18と各別に接続されている。なお、図 2において、導体パターン 14は 3層に 形成されているが、 1層であってもよい。

[0022] 一方、この際におけるバイァホール 3のそれぞれは、図 2で示すように、積層体 2の セラミック層となるセラミックグリーンシート 16それぞれの所定位置ごとに対するレーザ 光照射により貫通孔 5を形成し、かつ、この貫通孔 5の内部に導電ペースト等の導体 を充填することによって形成したものである。また、このとき、これら貫通孔 5のそれぞ れは、図 3及び図 4で示すように、略楕円形の平面形状を有しており、かつ、その長 軸方向はコイル 4の軸心方向 Yと積層体 2の積層方向 Xとの双方に対して直交する方 向 Zと合致している。

[0023] なお、図 3及び図 4では、セラミックグリーンシート 16の上面に開口した各貫通孔 5 の上面側開口 5aのみが略楕円形の平面形状を有している。セラミックグリーンシート 16の下面に開口した各貫通孔 5の下面側開口 5bは円形の平面形状を有するとして いる。し力、しながら、このような構成に限定されず、各貫通孔 5の下面側開口 5bが略 楕円形の平面形状とされていてもよぐバイァホール 3の形成部分における Rdcを低 減するには下面側開口 5bも略楕円形である方がよい。

[0024] この際、貫通孔 5の各々は、図 3 図 5で示すように、セラミックグリーンシート 16の 一方側開口、つまり、上面側開口 5aの開口面におけるコイル 4の軸心方向 Yに沿う 方向の径と、その他方側の開口面、つまり、下面側開口 5bの開口面におけるコイル 4 の軸心方向 Yに沿う方向の径とに差を設けている。その差が、上面側開口 5aの開口 面におけるコイル 4の軸心方向 Yと積層方向 Xとの双方に対して直交する方向 Zの径 と、下面側開口 5bの開口面におけるコイル 4の軸心方向 Yと積層方向 Xとの双方に 対して直交する方向 Zの径との差よりも小さくなる立体形状を有している。

[0025] すなわち、各貫通孔 5は、コイル 4の軸心方向 Yと合致する側の内面部分 5cの方が 、コイル 4の軸心方向 Yと積層体 2の積層方向 Xとの双方に対して直交する方向 Zと 合致する側の内面部分 5dよりも、積層体 2の積層方向 Xに沿って急峻な傾斜角（テ ーパ角）となる立体形状を有している。言い換えると、各貫通孔 5におけるコイル 4の 軸心方向 Yと積層方向 Xとの双方に対して直交する側の内面部分 5dは、コイル 4の 軸心方向 Yと合致する側の内面部分 5cよりも、積層方向 Xに沿って緩やかな傾斜角 となる立体形状を有してレ、る。

[0026] このような立体形状を有する貫通孔 5の場合には、従来例で示した立体形状を有す る貫通孔 17に比し、その内面積が全体として増加することになり、その内容積が増大 している。そこで、これら貫通孔 5の内部に導体を充填してなるバイァホール 3が設け に比し、ノィァホール 3の形成部分における Rdcが小さくて済むことになる。その結果 、チップインダクタ 1全体の Rdcに占めるバイァホール 3の形成部分での Rdcの比率 が低下する。

[0027] つぎに、本実施例に係るチップインダクタ 1の製造方法を説明する。まず最初に、磁 性体材料である NiCuZn系フヱライトに水系バインダ（酢酸ビュルや水溶性アタリノレ 等）あるいは有機系バインダ（ポリビュルプチラール等）を加える。それとともに、分散 剤や消泡剤等を添カ卩したうえ、ドクターブレード法やリバースロールコータを用いた方 法でキャリアフィルム上にセラミックグリーンシート 16を成形する。

[0028] 引き続き、セラミックグリーンシート 16の所定位置ごとに対するレーザ光の照射によ つて貫通孔 5を形成する。この際においては、図 6で示すように、レーザ光のエネルギ 一分布を調整することにより平面形状が略楕円形の貫通孔 5、例えば、上面側開口 5 aが略楕円形であり、かつ、下面側開口 5bが略円形である貫通孔 5を形成する。すな わち、このとき、レーザ光のエネルギーが図 6中に付記する閾値 Sを超える場合には セラミックグリーンシート 16を貫通する孔が形成されることになり、閾値 Sを超える付近 でエネルギーが急激に変化していれば貫通孔 5内面の傾斜角は小さくなる。また、閾 値 Sを超える付近でエネルギーが緩やかに変化していれば貫通孔 5内面の傾斜角は 大きくなる。

[0029] ところで、チップインダクタ 1が 3216サイズであってコイル 4のターン数が 25. 5であ り、しかも、上面側開口 5a及び下面側開口 5bがともに略楕円形の平面形状である貫 通孔 5を形成するとした場合は次のようになる。図示省略している力 S、貫通孔 5におけ る上面側開口 5aの長軸方向、つまり、コイル 4の軸心方向 Yと積層体 2の積層方向 X との双方に対して直交する方向 Zと合致する長軸方向の寸法は 150 / mとされる。そ して、その短軸方向、つまり、コイル 4の軸心方向 Yと合致する短軸方向の寸法は 90 z mとされる。また、貫通孔 5における下面側開口 5bの長軸方向の寸法は 110 z m、 その短軸方向の寸法は 80 μ mとされる。

[0030] このような構成であれば、導体が充填されてバイァホール 3となる貫通孔 5における 短軸方向の寸法が小さくて済む。そのため、コイル 4の軸心方向 Yに沿って隣接しあ うバイァホール 3同士の離間間隔が狭くなり過ぎることは起こらず、積層体 2の外形が 大きくなり過ぎることも起こらなレ、。また、 3216サイズのチップインダクタ 1でターン数 2 5. 5を確保する場合には、貫通孔 5における上面側開口 5aの短軸方向の寸法は 90 z mが上限である。すなわち、貫通孔 5の短軸方向寸法がより大きくなつていると、焼 成後の Ag拡散やクラック等による短絡 (ショート）が発生しやすくなる。

[0031] つぎに、 Agを主成分とする導体ペーストを用意し、導体ペーストのスクリーン印刷に よりセラミックグリーンシート 16に形成された貫通孔 5のそれぞれに導体を充填してバ ィァホール 3を形成する。それとともに、セラミックグリーンシート 16の表面上における 所定位置に対し、コイル 4の一部分となる導体パターン 14を形成する。その後、図 2 で示すように、バイァホール 3のみが形成された所定枚数のセラミックグリーンシート 1 6を積層方向 Xの中央に配置する。これらの上下位置それぞれに対し、バイァホール 3及び導体パターン 14が形成された所定枚数のセラミックグリーンシート 16を配置す る。

[0032] さらに、バイァホール 3及び導体パターン 14が形成されていない所定枚数のセラミ ックグリーンシート 16を上下位置それぞれに重ねて配置したうえ、積層方向 Xに沿つ て圧着した後、所定の寸法で裁断し、脱脂及び焼成すると、積層体 2が得られる。そ の後、積層体 2の両端面にペーストを焼き付け、 Niメツキ及び Snメツキを施すことによ つて外部電極 18を形成すると、図 1で示したようなチップインダクタ 1が完成する。

[0033] 本実施例にあっては、積層体 2の内部に 1つのコイル 4を設けてなるチップインダク タ 1が積層コイル部品であるとしている力 本発明の適用対象となる積層コイル部品 が上記したようなチップインダクタ 1のみに限られないことは勿論である。すなわち、図 7で分解構造を示すようなチップインダクタ、つまり、積層体 2の内部に 2つのコイル 4 が並列状として設けられており、分離卷きといわれるチップインダクタが積層コイル部 品であってもよぐこのような構成のチップインダクタは、トランスやコモンチョークコィ ルとして利用される。

[0034] さらに、図 8で分解構造を示すようなチップインダクタ、つまり、積層方向 Xに沿って 交互となるように 2つのコイル 4a, 4bが積層体 2の内部に設けられたチップインダクタ 、いわゆる交互巻きのチップインダクタに対して本発明を適用してもよレ、。すなわち、 このチップインダクタは、導体パターン 14aとバイァホール 3a (図 8中、一点鎖線で示 す）とにより第 1のコイル 4aが構成され、かつ、導体パターン 14bとバイァホール 3b ( 図 8中、二点鎖線で示す）とによって第 2のコイル 4bが構成されたものである。このよう ノレ 4a， 4b間の結合係数が高くなる。

[0035] そして、このような交互巻きのチップインダクタである場合には、その積層体 2の長 手方向に沿って数多くのバイァホール 3が並んでいるため、本発明の適用による Rdc の低減効果が顕著に現れる。

産業上の利用可能性

[0036] 本発明の積層コイル部品は、チップインダクタ、積層型複合 LC部品等のような積層 コイル部品に対して適用することが可能である。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]実施例に係るチップインダクタの外観構造を示す斜視図である。

[図 2]実施例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図である。

[図 3]実施例に係るチップインダクタのバイァホールとなる貫通孔を拡大して示す斜 視図である。

[図 4]実施例に係るチップインダクタのバイァホールとなる貫通孔を拡大して示す平 面図である。

[図 5]実施例に係るチップインダクタのバイァホールとなる貫通孔を拡大して示す断 面図であり、図 5 (a)は図 4中の A— A線に沿った断面状態、図 5 (b)は図 4中の B—B 線に沿った断面状態をそれぞれ示してレ、る。

[図 6]実施例に係る貫通孔とレーザ光のエネルギー分布との関係を模式化して示す 説明図である。

[図 7]第 1の変形例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図である。

[図 8]第 2の変形例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図である。

[図 9]従来例に係るチップインダクタの外観構造を示す斜視図である。

[図 10]従来例に係るチップインダクタの分解構造を示す斜視図である。

[図 11]従来例に係るチップインダクタのバイァホールとなる貫通孔を拡大して示す平 面図である。

[図 12]従来例に係るチップインダクタのバイァホールとなる貫通孔を拡大して示す断 面図であり、図 11中の A— A線に沿った断面状態を示してレ、る。

符号の説明

1 チップインダクタ (積層コイル部品）

2 積層体

3 バイァホーノレ

4 コイル

5 員 孑し

5a 上面側開口

5b 下面側開口

5c 内面部分 (コイルの軸心方向と合致する側の内面部分）

5d 内面部分 (コイルの軸心方向と積層体の積層方向との双方に対して直交する 側の内面部分）

14 導体パターン (帯状導体）

16 セラミックグリーンシート（セラミック層）

X 積層方向

Y コイルの軸心方向

z コイルの軸心方向と積層体の積層方向との双方に対して直交する方向

Claims

請求の範囲

[1] 積層体の積層方向に沿って形成されたバイァホールと、前記積層体の積層面に沿 つて形成され、かつ、所定の端部同士が前記バイァホールで接続される帯状導体と により、前記積層方向と直交する方向に沿って周回するコイルが前記積層体の内部 に構成されている積層コイル部品であって、

前記バイァホールは、前記積層体となる各セラミック層に形成され、かつ、導体が充 填された貫通孔が前記積層方向に連なってなり、

該貫通孔の各々は、前記セラミック層の一方側開口の開口面における前記コイル の軸心方向に沿う径と、その他方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に 沿う径との差力 前記セラミック層の一方側開口の開口面における前記コイルの軸心 方向に直交する径と、その他方側開口の開口面における前記コイルの軸心方向に 直交する径との差よりも小さくなる立体形状を有していることを特徴とする積層コイル 部品。

[2] 前記貫通孔の各々は略楕円形の平面形状を有し、かつ、その短軸方向が前記コィ ルの軸心方向に沿った方向と合致していることを特徴とする請求項 1に記載の積層コ ィル部品。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載した積層コイル部品の製造方法であって、

前記バイァホールは、レーザ光照射によって貫通孔を形成した後、該貫通孔に対 して導体を充填する手順で形成されることを特徴とする積層コイル部品の製造方法。