(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線をスパイラル状に形成してなるコイル状導線を成形金型内に挿入し、成形金型の内部に形成された支持部にコイル状導線の両端部を支持してコイル状導線を成形金型の中心部に位置させる工程と、
上記成形金型内に磁性セラミックスラリを注入する工程と、
上記成形金型内に注入されたセラミックスラリに圧力をかけるとともに水分を抜き取ることにより湿式プレス成形を行い、コイル状導線を埋設した成形体を得る工程と、
上記成形体を焼成して磁性体コアを形成する工程と、
焼成された磁性体コアの両端面に、コイル状導線の両端部と接続される外部電極を形成する工程と、を備えたチップ型インダクタの製造方法。
【請求項２】
焼成済みの磁性セラミックよりなる巻芯の外周に金属線をスパイラル状に形成してなるコイル状導線を巻装する工程と、
上記コイル状導線を巻装した巻芯を成形金型内に挿入し、成形金型の内部に形成された支持部にコイル状導線を巻装した巻芯の両端部を支持してコイル状導線を成形金型の中心部に位置させる工程と、
上記成形金型内に磁性セラミックスラリを注入する工程と、
上記成形金型内に注入されたセラミックスラリに圧力をかけるとともに水分を抜き取ることにより湿式プレス成形を行い、コイル状導線を埋設した成形体を得る工程と、
上記成形体を焼成して磁性体コアを形成する工程と、
焼成された磁性体コアの両端面に、コイル状導線の両端部と接続される外部電極を形成する工程と、を備えたチップ型インダクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズフィルタやトランス等に用いられるチップ型インダクタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータなどのデジタル機器から出る輻射ノイズを除去する高周波用フィルタとして、チップインダクタが広く使用されている。このようなチップインダクタとしては、例えば実開平６−５０３１２号公報に記載のように、積層されたセラミック層によってチップ素体を構成し、セラミック層上に形成されるスルーホール部を介してセラミック層間のコイル導体を接続してチップ素体内を周回するコイルを形成し、そのコイルの始端と終端とをそれぞれ別の外部電極に接続した積層型チップインダクタが知られている。
【０００３】
高周波フィルタ用のインダクタには、インダクタンスが大きくかつ低抵抗のものが要求されている。一般に、インダクタンスは、コイルの巻数の二乗に比例し、長さに反比例する。ところが、上記のような積層型インダクタの場合、製造工程が複雑であり、製造コストが高くつくだけでなく、コイルの巻数を大きく取れないので、大きなインダクタンスが得られず、しかもコイル導体が膜状電極で構成されるので、抵抗値が大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するため、特開平８−１９１０２２号公報に記載のように、磁性体セラミックスを押し出し成形することにより巻芯を形成し、この巻芯に対して導線をコイル状に巻回し、さらにその上に磁性体セラミックスを押し出し成形することにより外被体を形成するようにしたインダクタの成形方法が提案されている。その後、セラミックスを焼成し、焼成された磁性体コアの両端面に外部電極を被着することで、コイル状導線の両端部を外部電極に接続してある。
この場合には、積層型インダクタに比べて製造方法が簡単であり、コイル状導線として金属線を用いているので、高いインダクタンス値と低い抵抗値とを両立できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような製造方法では、巻芯となる部分と外被体となる部分とが共に押し出し成形によって形成されるが、押し出し成形による成形体の密度はさほど高くない。また、外被体がコイルの周囲に隙間なく充填されず、巻芯と外被体との間に空洞が生じることがある。しかも、セラミック粒子同士を結合するためにバインダを必要とするので、焼成時にポアが発生する原因となっていた。そのため、高品質のインダクタを得ることが難しかった。
【０００６】
また、外被体を押し出し成形する際、コイルが外被体の中心部に対して偏ることがあるので、安定した磁気特性を持つインダクタが得られなかった。また、コイルが偏った状態のまま焼成すると、焼成によるセラミックの収縮によりソリが発生したり割れを生じるといった不具合があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、安定した磁気特性を有し、焼成収縮による割れなどの不具合が少ない高品質のインダクタが得られるチップ型インダクタの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】
上記目的は、請求項１または２に記載の発明によって達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、金属線をスパイラル状に形成してなるコイル状導線を成形金型内に挿入し、成形金型の内部に形成された支持部にコイル状導線の両端部を支持してコイル状導線を成形金型の中心部に位置させる工程と、上記成形金型内に磁性セラミックスラリを注入する工程と、上記成形金型内に注入されたセラミックスラリに圧力をかけるとともに水分を抜き取ることにより湿式プレス成形を行い、コイル状導線を埋設した成形体を得る工程と、上記成形体を焼成して磁性体コアを形成する工程と、焼成された磁性体コアの両端面に、コイル状導線の両端部と接続される外部電極を形成する工程と、を備えたチップ型インダクタの製造方法である。
【０００９】
請求項１では、導線を成形金型に挿入し、磁性セラミックスラリを注入した上で湿式プレスを行なう。このとき、導線が成形金型の中心部に位置するように、成形金型の内部に形成された支持部に導線の両端部を支持する。これにより、湿式プレス時の導線の偏りが防止される。支持部としては、例えば金型内部に形成された支持溝であってもよい。湿式プレスによって導線を埋設した成形体が得られるが、湿式プレス法による成形体は押し出し成形法による成形体に比べてセラミック組織が緻密であり、密度の高い成形体が得られるとともに、セラミックスラリが圧縮されるので、バインダが不要あるいは極少量で済む。そのため、この成形体を焼成すると、焼成された磁性体コアは密度が高く、しかもバインダが少ないので、ポアが発生しにくく、良質のインダクタを得ることができる。
【００１０】
上記のように導線を成形金型内に挿入して湿式プレスを行なうので、１回の成形でインダクタを作成できる。そのため、積層型インダクタに比べて製造工程が少なくなることは勿論、押し出し成形方法に比べても簡素化される。なお、導線としてコイル状導線を用いることで、積層型インダクタと比べて低い抵抗値で高いインダクタンス値が得られる。
【００１１】
上記のように湿式プレス成形された成形体を焼成すると、セラミック材料が焼成収縮を起こす。この場合、セラミックは縮むが導線は縮まない。コイル状導線を用いた場合には、コイルの内側に隙間が生じる。この隙間には外部からフラックスなどが侵入して特性に影響を及ぼす可能性がある。また、隙間の発生とともに、焼成収縮によりコイルの内側部に割れが発生することがある。さらに、多数個取りを行なう場合つまり長いコイル状導線を用いる場合、コイル状導線の両端部を成形金型の支持部で支持しただけでは、コイル状導線が撓む恐れがあり、この状態で成形されると、コア中のコイル状導線が真直に配設されないことがある。
【００１２】
このような問題を解消するため、請求項２のように、成形金型にコイル状導線を挿入する前に、焼成済みの磁性セラミックよりなる巻芯をコイル状導線の中に挿通しておくのが望ましい。つまり、コイル状導線の内側の巻芯は収縮しないので、焼成によってコイル状導線の内側部に隙間が発生せず、焼成収縮による割れも防止できる。さらに、コイルの中に巻芯を挿通することで、コイルが長くなってもその撓みを巻芯で防止でき、さらに高品質のインダクタが得られる。
【００１３】
なお、巻芯はコイルの外側に設けられる磁性体コアと同一組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。同一組成であれば、コイルの内側と外側とで均質な磁性体コアを得ることができる。異なる組成の場合には、コイル内側と外側とで例えば透磁率を異ならせることができ、インダクタの特性を容易に変更することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明にかかるチップ型インダクタの第１実施例を示す。
このインダクタ１０は角柱形状の磁性体コア１１を備えており、このコア１１は例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトなどの磁性体セラミックスを焼成したものである。なお、コア１１の形状は角柱形状以外に円柱形状など種々の形状を採用しうる。コア１１の内部にはＡｇ，Ｃｕまたはこれらの合金よりなる金属線をスパイラル状に形成したコイル状導線１２が埋設されている。コイル状導線１２の両端部は磁性体コア１１の両端面に露出しており、この露出面には厚膜電極などからなる外部電極１３，１４が形成されている。そのため、外部電極１３，１４とコイル状導線１２の両端部とが電気的に接続されている。
【００１５】
ここで、上記構成よりなるチップ型インダクタ１０の具体的な製造方法を図４に従って説明する。
まず、図３，図４（ａ）のような成形金型２０を準備する。この成形金型２０には後述する下型２６とでキャビティ２１が形成され、キャビティ２１の両端部内面にはコイル状導線１２の両端部を支持する支持部である支持溝２２が上端面から一定深さＤまで形成されている。この深さＤは湿式プレス成形時にコイル状導線１２が成形体２７の中心部に位置する深さに設定されている。上記支持溝２２は後述するセラミックスラリ２３をキャビティ２１に注入した際にコイル状導線１２の偏りを防止し、成形金型２０の中心部に位置決めする機能を有する。なお、支持溝２２の形状は任意である。
【００１６】
次に、図４の（ｂ）のようにコイル状導線１２を成形金型２０のキャビティ２１内に挿入し、コイル状導線１２の両端部を支持溝２２上に載置する。この実施例の導線１２は、例えばφ２００μｍのＡｇ線を内径が１．２５ｍｍ、コイル間のピッチが０．４ｍｍとなるようにスパイラル状に巻回したものであり、特に多数個取りを行なうために複数のインダクタの全長に相当する長さとなるよう長尺としてもよい。
【００１７】
次に、図４の（ｃ）のようにキャビティ２１にセラミックスラリ２３を注入し、湿式プレスを行なう。セラミックスラリ２３としては、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトよりなる原料１５００ｇに純水６５０ｇ、消泡剤を原料に対して０．２ｗｔ％、分散剤を０．５ｗｔ％添加し、これをポットミルに入れ、ＰＳＺの玉石と共に１７時間混合したものを用いる。セラミックスラリ２３の注入後、キャビティ２１の上面を水分のみ抜けるフィルタ２４で蓋をし、その上から多孔質の上型２５でパッキングする。そして、成形金型２０の下方から下型２６を押し上げることにより、セラミックスラリ２３に例えば１００ｋｇｆ／ｃｍ２  の圧力を５分間かけて水分をフィルタ２４を介して上型２５の水抜き穴２５ａで抜き取ることで、プレス成形を行なう。こうして成形された成形体２７は、図４の（ｄ）のように、セラミックスラリ２３が加圧されるので密度が高く、かつセラミックスラリ２３がコイル状導線１２の周囲に隙間なく充填される。
【００１８】
その後、成形金型２０から成形体２７を取り出し、この成形体２７を例えば４０℃で５０時間乾燥した後、９１０℃で２時間焼成した。このとき、成形体２７は湿式プレスされたものであるから、密度が高く、充填度も高い。しかも、セラミックスラリ２３にはバインダが含まれないので、ポアの発生を防止でき、高品質の焼結体が得られる。また、コイル状導線１２の偏りが支持溝２２によって防止されるので、コイル状導線１２が焼結体の中心部に位置しており、安定した特性のインダクタが得られる。
【００１９】
その後、図４の（ｅ）のように、焼結体の両端の不要部（支持溝２２に対応する部分）をカットするとともに、所定長さでカットして磁性体コア１１を得る。そして、コイル状導線１２が露出したコア１１の両端面に外部電極１３，１４を形成してチップインダクタ１０（図１，図２参照）を得た。外部電極１３，１４の形成方法としては、例えばＡｇペーストやＡｇＰｄペースト等を塗布し、１５０℃で１５分乾燥後、８００℃で１０分間焼付けを行った。必要であれば、Ｎｉ−Ｓｎメッキなどを行なってもよい。
【００２０】
図５は本発明の第２実施例を示す。
上記実施例では、図４の（ｂ）のようにコイル状導線１２を成形金型２０内に直接挿入したが、焼成によってセラミック材料が収縮した時、コイル状導線１２の内側セラミック部分に割れや隙間が発生する可能性がある。また、多数個取りを行なうため、長尺なコイル状導線１２を挿入すると、コイル状導線１２に撓みが発生することがある。
【００２１】
そこで、図５（ａ）のようにコイル状導線１２を巻芯２８に巻装した上で、成形金型２０に挿入したものである。コイル状導線１２は巻芯２８の外周に密に巻いてもよいし、単に挿通しただけでもよい。巻芯２８としては、磁性体コア１１と同一組成のセラミック材料を用いてもよいし、異なるセラミック材料を用いてもよいが、少なくとも磁性セラミックを焼成したものを用いる。この実施例では、巻芯２８の軸長がコイル状導線１２より長く、成形金型２０の支持溝２２には巻芯２８の両端部のみが支持される。
【００２２】
コイル状導線１２を巻芯２８に巻装して成形金型２０の支持溝２２に支持すると、たとえコイル状導線１２が長尺であっても、巻芯２８の剛性によってコイル状導線１２の撓みが防止される。そして、図５（ｂ）のようにセラミックスラリ２３を注入した時あるいは湿式プレスを行なった時のコイル状導線１２の浮き上がりも防止される。
【００２３】
湿式プレスによって、図５（ｃ）のような成形体２７が得られる。この成形体２７を焼成すれば、巻芯２８は焼成収縮しないので、コイル１２の内側部に割れが発生したり、隙間が発生するのを防止できる。そして、焼成によりセラミックスラリ２３よりなる部分と巻芯２８よりなる部分が一体化され、一体の焼結体となる。その後、第１実施例と同様に焼結体を適当な長さにカットすることで磁性体コア１１が得られ、このコア１１に外部電極１３，１４を形成することにより、チップインダクタ１０が得られる。
【００２５】
なお、導線または巻芯の両端部を支持する成形金型１０の支持部の構造は、実施例のような支持溝２２に限るものではなく、導線または巻芯の両端部を安定して支持できるものであれば、如何なる形状であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、湿式プレス法によってコイル状導線を埋設した成形体を得るようにしたので、その成形体は押し出し成形法による成形体に比べて密度が高く、かつバインダが不要あるいは極少量で済む。そのため、この成形体を焼成すると、焼成された磁性体コアは密度が高く、しかもバインダが少ないのでポアが発生せず、高品質のインダクタを得ることができる。
また、成形金型に形成した支持部によってコイル状導線の両端部を中心位置で支持するようにしたので、導線の偏りが防止され、安定した特性のインダクタを得ることができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明によれば、焼成済みの磁性セラミックよりなる巻芯の外周にコイル状導線を巻装し、このコイル状導線を巻装した巻芯を成形金型にセットして湿式プレス法により成形するようにしたので、請求項１の効果に加え、焼成収縮によるコイル内側の隙間や割れを防止できる。しかも、多数個取りを行なうために長いコイルを使用しても、巻芯によってコイルの撓みを防止できるので、量産性の高い製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるインダクタの一例の外観斜視図である。
【図２】図１のインダクタの断面図である。
【図３】本発明にかかる成形金型の一例の平面図である。
【図４】本発明にかかるインダクタの製造方法の第１実施例の工程図である。
【図５】本発明にかかるインダクタの製造方法の第２実施例の工程図である。
【図１】
0003614080.tif 000002
【図２】
0003614080.tif 000003
【図３】
0003614080.tif 000004
【図４】
0003614080.tif 000005
【図５】
0003614080.tif 000006