(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルム上に膜厚２０μｍ以下の薄いフェライトグリーンシート層を設けた積層体を用いて積層インダクタ素子を製造するに当り、積層体にスルーホールを穿設したのち、フェライトグリーンシート上に、印刷導体ペーストを用いて、コイルパターンと同時に幅１〜２ｍｍ、厚み１０〜２０μｍの線状の剥離促進用パターンを形成し、かつその外周に沿ってレーザ加工によりフェライトグリーンシートは完全に切断するが基材フィルムは切断しない深さで、方形枠状のスナップ溝を設け、次いでこのようにして得たスルーホール及びコイルパターンと剥離促進用パターンを有する積層体を所望形状に裁断して複数のカード状シートを作製後、カード状シートから基材フィルムを剥離してベースを形成する操作、このベースの剥離面に他のカード状シートをその基材フィルムと反対側の面で重ねて圧着する操作及び基材フィルムを剥離する操作を複数回繰り返してフェライトグリーンシート積層体を形成したのち、これを焼結することを特徴とする積層インダクタ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層インダクタ素子の製造方法の改良に関する。さらに詳しくは、本発明は、基材フィルム上に薄いフェライトグリーンシート層を設けた積層体を用いて高品質で優れた性能を有する面実装型積層インダクタ素子を効率よく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子機器においては、その小型化に対する市場の要請があり、そのため、それを構成する部品の小型化が必要になってきている。
ところで、これまでリード付き部品であったインダクタ、コンデンサなどの電子部品は、所定のパターン形状を有するセラミックス層と金属層とからなる積層体を同時焼成して内部導体を備えたモノリシック構造を形成させる技術が実用化されたことにより、小型化することが可能になった。
【０００３】
現在、チップコンデンサ、チップ抵抗などにおいては、１００５形状に移行しつつあり、チップインダクタにおいても同様に小型化が要求されてきている。
積層インダクタ素子を製造するには、まずフェライトのようなセラミックスの粉体をバインダーや有機溶剤と混合してペーストを調製し、このペーストをポリエチレンテレフタレートフィルムのような基材フィルム上にドクターブレードなどを用いて塗布、乾燥することによりセラミックスグリーンシートを作製したのち、このセラミックスグリーンシートに機械加工、レーザ加工によりスルーホールを穿設し、次いで銀又は銀パラジウムのような導体のペーストをスクリーン印刷してコイルパターンを形成する。この際、スルーホールはペーストで充填されており、これによって２層間の電気的導通ができるようになっている。
【０００４】
次に、印刷されたグリーンシートを複数枚積層し、加熱圧着後、裁断して所望のチップ形状としたのち、脱バインダー、焼成を行い焼結させたのち、焼結したチップを研磨し、所要の端子電極を付設し、さらに熱処理を施し、最後に電気めっきにより端子電極に被覆処理を行い完成させる。
このようにして得られたチップインダクタの１例の内部構造の斜視図を図１に示す。図中のＦはコイルであり、Ｍは内部導体部であり、Ｓはスルーホール導通部である。また、図２に、このチップインダクタの製造工程図の１例を示す。
【０００５】
このチップインダクタを製造する場合には、積層工程に先立って、セラミックスグリーンシートを基材フィルムから剥離させることが必要になる。
そして、これまで作製していた比較的大きいサイズのインダクタにおいては、コイルの断面積を大きくすることができ、コイル巻き数は５回程度で十分なため、セラミックスグリーンシートの厚さは、最も薄い場合でも５０μｍ程度になるので、基材フィルムからの剥離に特に問題はなかった。しかしながら、近年要求されている微細なチップサイズ、例えば１００５形状では、コイルの断面積が制限され、所望のインダクタンスを得るには、コイル巻き数を多くしなければならないため、セラミックスグリーンシートの厚さを、２０μｍ以下という薄さにする必要があるが、このようにセラミックスグリーンシートを薄くすると、これを基材フィルムから剥離させる場合に、シートの破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を伴うのを避けられなくなる。
しかも、積層インダクタの場合は、スルーホールの穿設により、セラミックスグリーンシートの平坦性がそこなわれる上に、このスルーホールに充填される粘着性ペーストのため、いっそう基材フィルムから剥離しにくくなり、上記のトラブルを生じやすい。
【０００６】
このように、剥離時に生じる破断や、しわ、伸びなどのトラブルは、積層時の位置のズレを生じる原因となり、特にサイズの小さいものにおいては、インダクタ素子の機能を低下させ、極端な場合には、インダクタ素子としての役割を果たさなくなる。
したがって、厚さ２０μｍ以下という薄いセラミックスグリーンシートを基材フィルムから破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生なしに剥離する方法が望まれている。
【０００７】
これまで、このような基材フィルムからセラミックスグリーンシートを剥離する際の破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を抑制する方法としては、これまで基材フィルムを剥離したセラミックスグリーンシート同士を積層する代りに、基材フィルムを付着したまま積層圧着し、積層後基材フィルムを剥離し、さらにその上に別のセラミックスグリーンシートを基材フィルムを付着したまま積層圧着するという操作を繰り返す方法（以下、枚葉圧着剥離式積層法と称す）が知られている（特開平５−３６５６８号公報、特開平７−１９２９５５号公報）。
【０００８】
したがって、厚さ２０μｍ以下の薄いフェライトグリーンシートを用いて積層インダクタ素子を製造する場合にも、この枚葉圧着剥離式積層法によるのが有利であるが、この方法では、積層工程ごとに圧着及び基材フィルムの剥離を行う必要がある上に、フェライトグリーンシートが薄くなればなるほど破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を避けるために剥離を慎重に行わなければならないことから、作業時間が長くなるのを免れない。
したがって、作業能率を上げるために、破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を伴わずに、基材フィルムとフェライトグリーンシートを容易に剥離させ、作業時間を短縮することが望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、サイズが小さく、かつ厚さ２０μｍ以下の薄いフェライトシートを積層した積層インダクタ素子の製造において、基材フィルムをフェライトグリーンシートから剥離する際に、破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を抑制し、しかも作業時間を短縮して、品質の良好な積層インダクタ素子を得ることを目的としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、枚葉圧着剥離式積層法により、薄いフェライトグリーンシートをもつ積層体から積層インダクタ素子を効率よく製造する方法について鋭意研究を重ねた結果、基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体にスルーホールを穿設し、フェライトグリーンシート上に、素子を構成するためのコイルパターンを印刷する際に、同時に剥離促進用パターンを印刷し、かつその外周に沿ってスナップ溝を設け、このものを所望形状に裁断して複数のカード状シートを作製したのち、これを積層し、焼結することにより、フェライトグリーンシートの破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生が抑制され、機能低下のない品質の良好な積層インダクタ素子が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、基材フィルム上に膜厚２０μｍ以下の薄いフェライトグリーンシート層を設けた積層体を用いて積層インダクタ素子を製造するに当り、積層体にスルーホールを穿設したのち、フェライトグリーンシート上に、印刷導体ペーストを用いて、コイルパターンと同時に幅１〜２ｍｍ、厚み１０〜２０μｍの線状の剥離促進用パターンを形成し、かつその外周に沿ってレーザ加工によりフェライトグリーンシートは完全に切断するが基材フィルムは切断しない深さで、方形枠状のスナップ溝を設け、次いでこのようにして得たスルーホール及びコイルパターンと剥離促進用パターンを有する積層体を所望形状に裁断して複数のカード状シートを作製後、カード状シートから基材フィルムを剥離してベースを形成する操作、このベースの剥離面に他のカード状シートをその基材フィルムと反対側の面で重ねて圧着する操作及び基材フィルムを剥離する操作を複数回繰り返してフェライトグリーンシート積層体を形成したのち、これを焼結することを特徴とする積層インダクタ素子の製造方法を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体としては、これまで積層チップインダクタの製造に用いられていた材料をそのまま用いることができる。このような材料においては、基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどのプラスチックフィルムが用いられる。これらの中で、特にポリエチレンテレフタレートフィルムが好適である。また、フェライトグリーンシートとしては、スピネル型や六方晶型フェライトなどからなるグリーンシートが用いられる。
【００１３】
基材フィルムの厚さは、通常３０〜１００μｍ、好ましくは３８〜８０μｍであり、フェライトグリーンシートの厚さは、２０μｍ以下、好ましくは５〜２０μｍ以下である。
この基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体は、例えば、フェライト粉末と水又は鉱油系溶剤、アルコール類、アセトン、トルエンのような有機溶剤とポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ブチラール系バインダー、アクリル系バインダーのようなバインダーとを混合してスラリーを調製し、これをドクターブレードを用いて乾燥時の厚さが、通常２０μｍ以下、好ましくは５〜２０μｍになるように基材フィルム上に塗布し、乾燥することによって製造することができる。
【００１４】
本発明方法においては、このようにして得た基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体に、レーザ加工によりスルーホールを穿設したのち、フェライトグリーンシート上にスクリーン印刷などによりコイルパターン（内部導体パターン）と剥離促進用パターンを形成させる。このコイルパターンと剥離促進用パターンとは別々に施すこともできるが、工程を短縮するために、同時に施す。
【００１５】
この剥離促進用パターンは、通常、方形枠状例えば正方形状、長方形状に形成されるが、所望に応じ他の形状にすることもできる。この枠の部分は、幅０．５〜３ｍｍ好ましくは１〜２ｍｍ、厚み１０〜２０μｍの線で構成される。
【００１６】
前記のコイルパターンには、通常、銀、パラジウム、銀・パラジウム合金などを含む印刷導体ペーストが用いられ、また剥離促進用パターンには、通常上記コイルパターンと同じ材料が用いられるが、それ以外の材料、例えば他の金属や金属合金などを含む印刷導体ペーストを用いることができる。
【００１７】
また、本発明方法においては、剥離促進用パターンの外周に沿ってスナップ溝を設けることが必要である。このスナップ溝はレーザ加工によって設けられるが、積層体にスルーホールを穿設する際に、同時に設けるのが有利である。このスナップ溝の深さは、フェライトグリーンシートを完全に切断し、基材フィルムに達する深さにする必要がある。このスナップ溝がフェライトグリーンシートを完全に切断していないと、品質の良好な積層インダクタ素子が得られにくい。
また、その幅としては、剥離が容易に行える範囲であればよく、特に制限はないが、できるだけ狭くするのが好ましく、通常は０．１〜１ｍｍである。
本発明方法においては、剥離促進用パターンとスナップ溝の両方を備えることによりはじめて、切断、しわ、伸びを抑制することができるのであって、いずれか一方を欠いた場合は、所望の効果が奏されない。
【００１８】
図３は、本発明方法において基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体に剥離促進用パターンとスナップ溝を設けた状態を示す平面図であり、図４はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図中１は基材フィルム、２はフェライトグリーンシート、３は剥離促進用パターン、４はスナップ溝である。
【００１９】
本発明方法においては、まず、このような基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体からなり、かつスルーホールが穿設され、さらに該フェライトグリーンシート上にコイルパターンの他に剥離促進用パターンが印刷されると共に、その外周に沿ってスナップ溝が設けられた積層シートを所望形状に裁断し、複数のカード状シートを作製する。
次に、上記のカード状シート１枚を適当な方法で固定して基材フィルムを剥離し、これに別のカード状シート１枚をフェライトグリーンシートが接するようにプレスなどにより圧着したのち、基材フィルムを剥離する操作を繰り返し、フェライトグリーンシート積層体を作製し、この積層体を焼結することにより、所望の積層インダクタ素子が得られる。
このような方法によると、基材フィルムを剥離する際に、フェライトグリーンシートの破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を抑制することができ、機能低下のない品質の良好な積層インダクタ素子が効率よく得られる。
【００２０】
積層インダクタ素子は、図１中Ｓで示すように、スルーホールに導電性物質を充填して電気的に連結した導体、すなわちビア（Ｖｉａ）導体を介して螺旋コイルが形成されており、したがって、該素子を作製する場合、一般的にはフェライトグリーンシートにスルーホールを形成し、そこに印刷法によって銀電極を形成したのち、フェライトグリーンシートを基材フィルムから剥離する方法が用いられている。印刷工程の前に基材フィルムからフェライトグリーンシートを剥離し、該フェライトグリーンシートに印刷を施そうとしても、本発明のようにフェライトグリーンシートが薄いと機械強度が低すぎて、スクリーン印刷などを施すことができない。
【００２１】
図５は基材フィルムをフェライトグリーンシートから剥離させるための装置の説明図であるが、これまでの剥離工程においては、例えば吸着治具５及び吸着治具５′による減圧吸着手段によって、フェライトグリーンシート２側及び基材フィルム１側をそれぞれ支え、かつそれぞれスライドさせることにより剥離させ、その後適当な長さに切断している。しかしながら、この方法を薄いフェライトグリーンシートに適用する場合、前述したように、破断や、しわ、伸びなどのトラブルが発生する。
剥離に際しては、剥離開始点から剥離が進行する。この場合、厚いシートにおいては、剥離開始点が多少ばらついても、シート強度が高いことから、上記のようなトラブルの発生が抑制され、スムーズに剥離を遂行できる。
これに対し、薄いシートにおいては、途中で破断したり、均一に剥がれないために、しわや伸びなどが発生する。
【００２２】
図６は、剥離の際に、フェライトグリーンシートに破断や、しわ、伸びなどが発生する機構を示す説明図であり、（ａ）は薄いシートの場合、（ｂ）は厚いシートの場合である。
図６（ａ）で分かるように、薄いフェライトグリーンシート２の場合、剥離開始点６から破線で示したように破断が発生するか、又は破断に至らなくても、しわや伸びが発生する。一方、厚いフェライトグリーンシート２の場合、剥離開始点６から、トラブルの発生がなく剥離する。なお、１は基材フィルムである。
【００２３】
図７は、枚葉圧着剥離式積層法の１例を示す工程図であって、この方法においては、基材フィルム１に支持されたフェライトグリーンシート２を、そのフェライトグリーンシート２側でフェライトグリーンシート又はその積層体７に重ね（ａ）（図では積層体に重ねることを示す）、次いでプレス８により圧着したのち（ｂ）、基材フィルム１を剥離する操作を繰り返し（ｃ）、フェライトグリーンシート積層体９を形成させる。この方法によれば、厚いシートから基材フィルムを剥離することと同じになる。
【００２４】
したがって、この方法においては、剥離を行ってから積層する場合に比べて、剥離は比較的容易であるが、厚みが２０μｍ以下の薄いフェライトグリーンシートでは、本発明のように剥離促進用パターン及びスナップ溝を設けないと、基材フィルムの剥離に伴い、シートが切断したり、あるいはシートにしわや伸びが生じるなどのトラブルを発生する。
【００２５】
図８は、枚葉圧着剥離式積層法において、剥離により破断や、しわ、伸びなどが発生する状態の１例を示す説明図である。図において、９はフェライトグリーンシート積層体、１０は印刷された導体パターン、２は新たに圧着されたフェライトグリーンシート、１は基材フィルムである。
この図に示されるように、複数のフェライトグリーンシートからなる積層体は、一般に平坦ではなく、導体が重ねられた部分は厚くなり、導体のない部分は薄くなる。特にパターン印刷が施されていない領域と印刷が施されている領域との界面では厚みの差が著しくなる。このような場合、枚葉圧着剥離式積層法により圧着を行うと圧力が不均一にかかり、接着力が不均一になる。この不均一に接着した部分を有したまま、基材フィルムを剥離すると、特にパターン界面で破断や、しわ、伸びなどのトラブルを生じる。
このようなトラブルは、インダクタなどの複雑なパターンをもつ場合に顕著に表われ、またスルーホールを有するシートにおいて、より顕著に表われる傾向にある。
【００２６】
本発明においては、上記のようなトラブルを剥離の開始点が均一になるようにシートの強度を剥離に対して高くすることにより抑制する。具体的には、前述の図３、図４に示すように、まず、所望の寸法の方形枠状のスナップ溝４を形成し、かつその内周に沿って剥離促進用パターン３を印刷し、補強を行い、導体パターン領域との間での段差を少なくする。これにより、シートに破断や、しわ、伸びなどを生じさせることなく、基材フィルムを容易に剥離することができる。
【００２７】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これにより本発明は限定されるものではない。
【００２８】
実施例
Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ酸化物系フェライト粉末とブチラール系有機バインダーとトルエンとを混合して調製した磁性体スラリーを厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレードにより塗布し、乾燥することにより厚さ３、５、１０、１５、２０及び３０μｍの各フェライトグリーンシートを形成させた。
このようにして得たポリエチレンテレフタレートフィルムとフェライトグリーンシートとの各積層体に、レーザ加工で直径８０μｍのスルーホールを穿設すると同時に、方形枠状のスナップ溝を設けた。このスナップ溝は、フェライトグリーンシートを完全に切断し、基材フィルムに達する深さ又はフェライトグリーンシートを完全には切断しない深さで設けた。その後で、シートに内部導体となる銀導体ペーストをスクリーン印刷し、内部導体パターン及びビア導体と剥離促進用パターンとを同時に形成させた。
このようにして、印刷回数及び印刷圧力を変えて、膜厚が６、１０、１２、１５、２０及び３０μｍで、線幅が０．３、０．５、１、１．５、２、３及び５ｍｍの剥離促進用パターンを有する試料を作製し、１００枚について剥離試験を行い、その中の破断、しわ及び伸びが認められないものを良品として、その数により評価した。
表１は、フェライトグリーンシート厚さ１５μｍの試料についてスナップ溝深さを変え、かつ剥離促進用パターンを有するものと有しないものについての結果を示したものである。
【００２９】
【表１】
0003625401.tif 000002
【００３０】
この表から明らかなように、スナップ溝と剥離促進用パターンのいずれか一方のみでは、剥離状態の改善は不十分であり、またスナップ溝の深さを、基材フィルムに達するようにしてはじめて剥離が容易になる。
表２は、フェライトグリーンシートの厚さが異なる場合の結果を示したものである。
【００３１】
【表２】
0003625401.tif 000003
【００３２】
この表から明らかなように、フェライトグリーンシートの厚さが５μｍよりも薄い場合や２０μｍを越える厚い場合もスナップ溝、剥離促進用パターンを設けることにより、ある程度の改善が認められるが、特に５〜２０μｍの厚さの場合に著しい改善が認められる。
表３は、剥離促進用パターンの膜厚が異なる場合の結果を示し、表４は剥離促進用パターンの線幅が異なる場合の結果を示したものである。
【００３３】
【表３】
0003625401.tif 000004
【００３４】
【表４】
0003625401.tif 000005
【００３５】
これらの表から分るように、剥離促進用パターンについては、線幅を０．５〜３ｍｍ、印刷厚さを１０〜２０μｍにすることによって、剥離を改善することができ、特に線幅が１〜２ｍｍ、印刷厚さが１２〜１５μｍの範囲において、著しい効果が奏される。
一方、線幅が０．５ｍｍよりも小さい場合、印刷厚さが１０μｍよりも小さい場合においては、剥離促進用パターンによる効果は減少し、また線幅が３ｍｍを越える場合、印刷厚さが２０μｍを越える場合は、フェライトグリーンシート表面の平滑性が減少し、良品の数が少なくなる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、枚葉圧着剥離式積層法で積層インダクタ素子を製造する際に、基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体におけるフェライトグリーンシート上に、剥離促進用パターン及びスナップ溝を設けることにより、破断や、しわ、伸びなどのトラブルの発生を抑制することができ、機能を低下させることなく、品質の良好な積層インダクタ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップインダクタの１例の内部構造の斜視図。
【図２】チップインダクタの１例の製造工程図。
【図３】本発明方法における基材フィルムとフェライトグリーンシートとの積層体の１例の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図５】基材フィルムをフェライトグリーンシートから剥離させるための装置の模式図。
【図６】剥離の際に、フェライトグリーンシートに破断や、しわ、伸びなどが発生する機構を示す説明図。
【図７】枚葉圧着剥離式積層法の１例を示す工程図。
【図８】枚葉圧着剥離式積層法において、剥離により破断や、しわ、伸びなどが発生する状態の１例を示す説明図。
【符号の説明】
１  基材フィルム
２  フェライトグリーンシート
３  剥離促進用パターン
４  スナップ溝
５，５′吸着治具
６  剥離開始点
７  フェライトグリーンシート又はその積層体
８  プレス
９  フェライトグリーンシート積層体
１０  印刷された導体パターン
【図１】
0003625401.tif 000006
【図２】
0003625401.tif 000007
【図３】
0003625401.tif 000008
【図４】
0003625401.tif 000009
【図５】
0003625401.tif 000010
【図６】
0003625401.tif 000011
【図７】
0003625401.tif 000012
【図８】
0003625401.tif 000013