(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンコイルの形成された複数のグリーンシートが積層されてなる多層コイル基板の製造方法であって、
該複数のグリーンシートには磁心を通す孔が形成されており、該孔とはめあい形状をなす断面をもつ柱部材に該複数のグリーンシートを通して積層し、積層された該複数のグリーンシートを２つの押圧部材で挟んで熱圧着を行う熱圧着工程
を包含し、
前記２つの押圧部材の少なくとも一方は、押圧部に前記グリーンシートの前記導体パターンコイルの形成された領域に対応させた凹部が形成されている、多層コイル基板の製造方法。
【請求項２】
前記熱圧着工程を、圧力伝達を均一化させるための緩衝部材を介して２つの前記押圧部材で挟んで行う請求項１記載の多層コイル基板の製造方法。
【請求項３】
前記緩衝部材を、導体パターンコイルを形成しないグリーンシートとし、その厚さを前記導体パターンコイルが形成されたグリーンシートより厚くするか、又は複数のグリーンシートを重ねる構成とした請求項２記載の多層コイル基板の製造方法。
【請求項４】
前記グリーンシートが、単一のコイルを有する多層コイル基板を形成する大きさとされており、積層された該複数のグリーンシートの外周を壁部材で囲んで熱圧着を行う請求項１〜請求項３のいずれかに記載の多層コイル基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器のトランス等に使用する多層コイル基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器のトランスとしては、フェライトコアに導線を巻いたものが一般的であるが、薄型トランスとしては、図７に示すように、渦巻き状の導体を内部に形成したセラミック多層コイル７１をフェライトコア７３、７４で挟んだ構造が知られている。
より詳しくは、セラミック多層コイル７１はコイルとなる導体パターンを印刷した複数の絶縁性セラミックシートを積層後に焼成したもので、各々の絶縁性セラミックシートの導体パターンコイルはバイアホールを通じて接続して所望のターン数が形成されている。セラミック多層コイル７１の中央にはフェライトコア７３を挿入する孔７２が設けられている。
【０００３】
このセラミック多層コイル基板の製造方法を図８を用いて説明する。
絶縁性セラミックの材料としては、千数百度の高温で焼成を行うアルミナや、千℃以下の温度で焼成できるガラスセラミックと呼ばれるものを用いることができる。ガラスセラミックは、アルミナとガラスを混ぜあわせたもの、又は焼成によって結晶化する結晶化ガラスと呼ばれているガラスによるものである。
これらの粉体を樹脂や溶剤と混合しスラリーとなったものを、例えばドクターブレード法にてプラスチックフィルム上に塗布して、乾燥後０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の厚みにしたものが絶縁層となるグリーンシート８２である。
【０００４】
グリーンシート８２は１辺が１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の正方形に切断した後、バイアホールの形成、バイアホール導体の印刷、導体パターンコイル８４の印刷を行う。この工程では、例えば焼成前のコイル１個分の基板寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍであれば、１辺が１００ｍｍの正方形には４個分のコイルを配置して形成するようにすると製造効率が向上する。尚、バイアホールやコイルの導体材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｇ−Ｐｄ等の中からセラミック材料や焼成条件に適したものを適宜選んで使用する。
【０００５】
図８に示すように、グリーンシート８２上の導体パターンコイル８４は渦巻き状に印刷されており、複数枚のグリーンシート８２を積層し各導体パターンコイル８４をバイアホールにより接続して所望の巻き数にしている。例えば、導体パターンコイル８４として５ターンのコイルが印刷されたグリーンシート８２を１０枚重ねると５０ターンのコイルになる。コイルは導通抵抗が低いほうがトランスとしての効率が高いので、導通抵抗を下げるために導体パターンコイルを重ねて印刷し厚くする方法が用いられる。例えば、１回の印刷と乾燥により２０μｍ程の厚さの導体パターンコイルを印刷できるが、乾燥と印刷を繰り返すことで、更に導体パターンコイルの厚さを厚くすることが可能である。このように作製したコイルの両端はバイアホールにより表面に導かれる。
【０００６】
具体的には、図８に示すように、導体パターンコイル８４を印刷したグリーンシート８２は、予め４隅に位置決め用の孔８５が形成されており、押圧部材８８の４隅にはこれらの孔８５に対応する位置に穴８９が設けられている。押圧部材８８の４隅の穴８９にグリーンシート８２の位置決め用のピン８６を垂設し、このピン８６にグリーンシート８２の各孔８５を通して押圧部材８８上に複数のグリーンシート８２を位置決めして積み重ね、その上に押圧部材８７を載置して、熱盤プレスによって熱圧着を行う。その際、グリーンシート８２が押圧部材８７、８８に接着されないように、両者の間にシリコンコートのプラスチックフィルムやテフロンフィルムを挟むようにしている。
【０００７】
尚、フェライトコアを取り付けるためのコイル中央の孔８３は、積層後や焼成後に形成するのは難しいので、グリーンシート８２を積層する前のグリーンシート８２の切断時やバイアホールの形成時に形成しておく。
積層されたグリーンシート８２は、焼成してから所定の寸法に切断される。切断は、あらかじめ積層後に切れ目を入れておいたところを折って割る方法や、ダイヤモンドカッターを備えた切断機を使用する方法により行う。このようにして作製されたコイルにフェライトコア７３を取り付けてトランスとして用いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のトランスの製造方法では以下に示す問題が生じる。
即ち、図９に示すように、グリーンシート８２を積み重ねると、導体パターンコイル８４の存在する領域Ｒ９１と、導体パターンコイル８４の存在しない領域Ｒ９２の厚みの差が大きいため、熱圧着における圧力は先ず導体パターンコイル８４の存在する部分に強くかかり、導体パターンコイル８４の存在しない領域Ｒ９２に導体パターンコイル８４やグリーンシート８２の材料を押し出そうとする。
【０００９】
このため、図１０に示すように、多層コイル基板８１は、コイルの形状が膨らんで変形したり、積層前にあけておいたフェライトコアを通すための角孔８３は押し狭められたりする。導体パターンコイル８４の外側の導体パターンコイル８４のない領域Ｒ９２も圧力が低いので、導体パターンコイル８４が外側に押し出されてずれてしまう。このような導体パターンコイル８４の変形は、寸法の問題だけでなく、厚さ方向の導体の間隔が狭くなることによりショートや絶縁性の低下を引き起こすおそれがある。
【００１０】
また、多層コイル基板８１の角孔８３が変形し各辺のふくらみが大きくなると、図１１に示すように、角孔８３の角部が鋭角になり、焼成中に角部からひび割れ８９が生じ導体の断線を引き起こすおそれがある。加えて、グリーンシート８２全体としても、グリーンシート８２の周辺部分は圧力が低くなったり、導体の有無による焼成後の収縮率の違いによる変形が生じたりするため、図１２に示すようにグリーンシート８２全体及び角孔８３が歪んだ形状になる。
【００１１】
その結果、焼成後に多層コイル基板の切断を行う際に、予め直線で定めていた切断位置Ｌ１が図１２に示すように曲がってしまうことになり、多層コイル基板を正確な寸法に切断することが困難となる。また、磁心用の角孔８３が変形しているため、フェライトコアをコイルとの隙間を少なく精密に取りつけることも非常に困難となる。
【００１２】
更には、熱圧着工程において、積層された導体パターンコイルが著しく変形した場合は、内部の導体が切断位置よりはみ出してしまい、多層コイル基板を所定の寸法に切断できない場合も生じる。また、焼成前に入れた切れ目で基板の分割ができたとしても、導体パターンコイルを印刷したグリーンシートの積層枚数が多く多層コイル基板の厚さが厚い場合には垂直に割れずに斜めに割れるといった不具合が発生する。この不具合に対し、回転するダイヤモンドの刃で多層コイル基板を切断することが考えられるが、一分間に数ｍｍ程度の速度でしか切断することができないので、短時間に多数の多層コイル基板を製造することができないという別の問題が発生する。
【００１３】
本発明は、こうした従来技術の課題を解決するものであり、製造工程において、多層コイル基板における導体パターンコイルや磁心を通す孔の変形を抑制することができ、耐電圧特性に優れた多層コイル基板を寸法精度よく製造することができる多層コイル基板の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、長時間を要した焼成後の多層コイル基板の切断工程を省くことができ、短時間に多数の多層コイル基板を低価格で製造することができる多層コイル基板の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層コイル基板の製造方法は、導体パターンコイルの形成された複数のグリーンシートが積層されてなる多層コイル基板の製造方法であって、該複数のグリーンシートには磁心を通す孔が形成されており、該孔とはめあい形状をなす断面をもつ柱部材に該複数のグリーンシートを通して積層し、積層された該複数のグリーンシートを２つの押圧部材で挟んで熱圧着を行う熱圧着工程を包含してなり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
磁心を通す孔が角孔である場合には、グリーンシートが接触する柱部材の角部の面取りを行うとよい。
【００１６】
好ましくは、前記２つの押圧部材の少なくとも一方は、押圧部に前記グリーンシートの前記導体パターンコイルの形成された領域に対応させた凹部が形成されている構成とする。
【００１７】
また、好ましくは、前記熱圧着工程を、圧力伝達を均一化させるための緩衝部材を介して２つの前記押圧部材で挟んで行う構成とする。この緩衝部材は、より具体的には、厚紙、ポリエチレン等の柔軟性のあるプラスチックとすることができる。
【００１８】
また、好ましくは、前記緩衝部材を、導体パターンコイルを形成しないグリーンシートとし、その厚さを前記導体パターンコイルが形成されたグリーンシートより厚くするか、又は複数のグリーンシートを重ねる構成とする。
【００１９】
また、好ましくは、前記グリーンシートが、単一のコイルを有する多層コイル基板を形成する大きさとされており、積層された該複数のグリーンシートの外周を壁部材で囲んで熱圧着を行う構成とする。
【００２０】
その場合に、グリーンシートの導体パターンコイルと柱部材や壁部材との隙間を０．５ｍｍ以下にするとさらに変形を少なくすることができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記壁部材が、加熱手段を備える構成とする。
【００２２】
以下に、本発明の作用について説明する。
上記構成によれば、磁心を通す孔が開けられた複数のグリーンシートを積層し、２つの押圧部材で挟んで熱圧着を行う熱圧着工程を、孔とはめあい形状をなす断面をもつ柱部材に通して位置決めし積層した状態で行うので、熱圧着工程においてグリーンシートの孔が内側に押し出され変形するのをこの柱部材により防止することが可能となる。また、複数の多層コイル基板を同時に並べて形成する場合には、基板全体としての変形をも併せて防止することが可能となる。
【００２３】
磁心を通す孔が角孔である場合には、グリーンシートが接触する柱部材の角部の面取りを行うと、グリーンシートと柱部材の角部とが直接接触することがなくなり、グリーンシートの孔の角にひび割れが生じるのを防止することが可能となる。
【００２４】
上記の２つの押圧部材の少なくとも一方が、押圧部にグリーンシートの導体パターンコイルの形成された領域に対応させた凹部が形成されたものとし、この押圧部材を用いて熱圧着工程を行うと、グリーンシートの導体パターンコイルのない領域に圧力がよく伝わり、グリーンシート全体における圧力伝達を均一化させて、導体パターンコイルが外側へ押し出されて変形するのを防止することが可能となる。
【００２５】
特に、上記の熱圧着工程を、緩衝部材を介して２つの押圧部材で挟んで行う構成にすると、グリーンシート全体における圧力伝達をより一層均一化させることが可能となり、焼成後の多層コイル基板の端面が平滑化される。この緩衝部材は、具体的には、例えば厚紙、ポリエチレン等の柔軟性のあるプラスチック等とすることができる。また、緩衝部材を、導体パターンコイルを形成しないグリーンシートとし、その厚さを導体パターンコイルを形成したグリーンシートより厚くするか、又は複数のグリーンシートを重ねる構成とする場合には、上記した圧力伝達の均一化に加えて、導体パターンコイルの厚みによりグリーンシート表面にひび割れが発生するのを防止することが可能となる。
【００２６】
グリーンシートが、単一のコイルを有する多層コイル基板として焼成後に所望の仕上がり寸法となる大きさとされ、積層したグリーンシートの外周を囲む形状とされた壁部材で囲んで熱圧着を行う構成にすると、熱圧着工程におけるグリーンシートの外側へのはみ出しがなくなると共に端面が平滑化されるので、焼成後に切断しなくても所望の仕上がり寸法となる。加えて、熱により軟化しやすい緩衝部材を用いた場合にも、壁部材により緩衝部材が外側に流れ出すのを抑えられることから、圧力が周囲に逃げて圧力伝達の効率が低下することもなく、又グリーンシート全体における圧力伝達をより一層均一化させることが可能となる。その場合に、グリーンシートの導体パターンコイルと柱部材や壁部材との隙間を０．５ｍｍ以下にするとさらに変形が少なくなることが実験により確認されている。
【００２７】
上記壁部材が加熱手段を備える構成にすると、積層されたグリーンシートを周囲からも加熱することが可能となると共に、壁部材が熱の放散を防止するので、グリーンシートの温度分布が更に一層均一化されると共に、熱圧着工程の時間を更に短縮することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１による多層コイル基板の製造方法を示す。
この実施形態１は、図１に示すように、磁心を通す孔３が形成された複数のグリーンシート２を、孔３とはめあい形状をなす断面をもつ柱部材８に通して積層し、２つの押圧部材５、６で挟んで熱圧着を行う熱圧着工程を包含している。
【００２９】
ここでは、グリーンシート２に複数の多層コイル基板を同時に並べて形成する場合について具体的に説明する。
まず、グリーンシート２を４つの多層コイル基板１−１、１−２、１−３、１−４を印刷するのに適した大きさに切断する。次に、グリーンシート２にバイアホールとフェライトコア等の磁心を通す角孔３を開口する。尚、角孔３はグリーンシートの切断時に同時に形成するようにしてもよい。次に、バイアホールに導体インクを印刷後、角孔３の位置に合わせて導体パターンコイル４を印刷する。ここで、この導体パターンコイル４の膜厚を厚くするには、導体インクの印刷と乾燥を繰り返して行い重ね刷りすればよい。
【００３０】
次に、図１に示すように、グリーンシート２の４つの角孔３の位置に対応させて押圧部材６に角孔７を設け、この角孔７に垂設した角柱８にグリーンシート２の角孔３を通して複数のグリーンシート２を所定の順序に積み重ねる。
複数のグリーンシート２を積層した状態で行う熱圧着工程を、図２に示すように、グリーンシート２の導体パターンコイル４を形成した領域Ｒ１に対応させた凹部２７、２８をもつ２つの押圧部材２５、２６を用いて行うと、グリーンシート２の導体パターンコイル４のない領域Ｒ２に圧力がよく伝わり、グリーンシート２全体における圧力伝達が均一化される。このため、導体パターンコイル４が外側へ押し出されて変形するのが防止される。
【００３１】
その結果、図３に示すように、グリーンシート２の導体パターンコイル４を形成した領域Ｒ１における各導体パターンコイル４の位置がずれることなく、又角孔３の側壁Ｓが内側に膨らむことなく、積層したグリーンシート２が熱圧着された多層コイル基板１が作製される。
この熱圧着工程を、緩衝部材を介して２つの押圧部材で挟んで行うと、積層したグリーンシート２への圧力伝達をより一層均一化させることができる。
【００３２】
例えば、図２に示すように、緩衝部材を、導体パターンコイル４を形成しない複数のグリーンシート２２を重ねた構成とし、２つの押圧部材２５、２６で挟んでプレス機で熱圧着を行う。その後、押圧部材２５、２６からグリーンシート２２を取り外し焼成した後、所定の仕上げの寸法に切断する。尚、緩衝部材を、導体パターンコイル４を形成しない複数のグリーンシート２２を重ねる構成に代えて、導体パターンコイル４を形成したグリーンシート２より厚さの厚い１枚のグリーンシート２２としてもよい。
また、図４に示すように、押圧面の平らな押圧部材５、６を用いる場合に、緩衝部材２３として厚紙やポリエチレン等の柔軟性のあるプラスチックを用いてもよい。
【００３３】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２による多層コイル基板の製造方法として、単一のコイルを有する多層コイル基板を形成する場合について、図５及び図６を用いて以下に説明する。
まず、グリーンシート５２を、単一のコイルを有する多層コイル基板として焼成後に所望の仕上がり寸法となる大きさに切断する。次に、図５に示すように、金属製等の押圧部材５５、５６の中央部に角孔５７を設け、この角孔５７に垂設した角柱５８にグリーンシート５２の磁心用の角孔５９を通して押圧部材５６上に緩衝部材５３を挟んで複数のグリーンシート５２を所定の順序に積み重ねる。その上に更に緩衝部材５３を挟んで押圧部材５５を角柱５８に角孔５７をはめ合わせるようにして載置する。
【００３４】
次に、押圧部材５５、５６により緩衝部材５３を介して複数のグリーンシート５２を挟んだ状態で、その外周を囲む形状とされた壁部材５４で外周を囲んで熱圧着を行う。
この壁部材５４に帯状のヒーター等の加熱手段を設けると、積層されたグリーンシート５２を上下の熱盤からだけでなく周囲からも加熱することができると共に、壁部材５４により熱の放散を防止することもできる。これにより、グリーンシートの温度分布が均一化されると共に、熱圧着工程の時間を短縮することができる。
【００３５】
また、この壁部材５４により、熱圧着工程におけるグリーンシート５２の外側へのはみ出しがなくなると共に端面が平滑化されるので、焼成後に切断しなくても多層コイル基板が所望の仕上がり寸法となる。加えて、熱圧着の温度が１００℃前後なので、緩衝部材５３としてポリエチレン等の熱により軟化しやすい材料を用いた場合にも、壁部材５４により緩衝部材５３が外側に流れ出すのを抑えられることから、圧力が周囲に逃げて圧力伝達の効率が低下することもなく、又グリーンシート５２全体における圧力伝達をより一層均一化させることもできる。その場合に、グリーンシート５２の導体パターンコイルと柱部材５８や壁部材５４との隙間を０．５ｍｍ以下にすると更に変形が少なくなることが実験により確認されている。
尚、上記の各実施形態では、磁心用の孔を角孔にする例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、他の形状としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層コイル基板の製造方法によれば、磁心を通す孔が開けられた複数のグリーンシートを積層し、２つの押圧部材で挟んで熱圧着を行う熱圧着工程を、孔とはめあい形状をなす断面をもつ柱部材に通して位置決めし積層した状態で行うので、製造工程において、多層コイル基板における導体パターンコイルや磁心を通す孔の変形を抑制することができ、耐電圧特性に優れた多層コイル基板を寸法精度よく製造することができる。
【００３７】
特に、上記の２つの押圧部材の少なくとも一方を、押圧部にグリーンシートの導体パターンコイルの形成された領域に対応させた凹部が形成されたものとし、この押圧部材を用いて熱圧着工程を行うと、グリーンシートの導体パターンコイルのない領域に圧力がよく伝わり、グリーンシート全体における圧力伝達を均一化させることができ、導体パターンコイルが外側へ押し出されて変形するのを防止することができる。
【００３８】
また、上記の熱圧着工程を、緩衝部材を介して２つの押圧部材で挟んで行う構成にすると、グリーンシート全体における圧力伝達をより一層均一化させることができ、焼成後の多層コイル基板の端面を平滑化することができる。この緩衝部材として、具体的には、例えば厚紙、ポリエチレン等の柔軟性のあるプラスチック、グリーンシート等用いることができる。
【００３９】
緩衝部材を、導体パターンコイルを形成しないグリーンシートとし、その厚さを導体パターンコイルを形成したグリーンシートより厚くするか、又は複数のグリーンシートを重ねる構成とする場合には、上記した圧力伝達の均一化に加えて、導体パターンコイルの厚みによりグリーンシート表面にひび割れが発生するのを防止することができる。
【００４０】
更には、グリーンシートが、単一のコイルを有する多層コイル基板として焼成後に所望の仕上がり寸法となる大きさとされ、積層したグリーンシートの外周を囲む形状とされた壁部材で囲んで熱圧着を行う構成にすると、熱圧着工程におけるグリーンシートの外側へのはみ出しがなくなると共に端面が平滑化されるので、焼成後に切断しなくても所望の仕上がり寸法となる。
従って、長時間を要した焼成後の多層コイル基板の切断工程を省くことができ、短時間に多数の多層コイル基板を低価格で製造することができる。
【００４１】
また、緩衝部材として熱により軟化しやすい材料を用いる場合にも、壁部材により緩衝部材が外側に流れ出すのを抑えられることから、圧力が周囲に逃げて圧力伝達の効率が低下することもなく、又グリーンシート全体における圧力伝達をより一層均一化させることができる。
【００４２】
加えて、上記壁部材が加熱手段を備える構成にすると、積層されたグリーンシートを周囲からも加熱することができると共に、壁部材により熱の放散を防止することができる。このため、グリーンシート全体の温度分布を更に一層均一化させることができると共に、熱圧着工程の時間を更に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による多層コイル基板の製造方法を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１による多層コイル基板の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１による製造方法により作製された多層コイル基板を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１による多層コイル基板の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態２による多層コイル基板の製造方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２による多層コイル基板の製造方法を示す断面図である。
【図７】従来の多層コイル基板の構造を示す斜視図である。
【図８】従来の多層コイル基板の製造方法を示す斜視図である。
【図９】従来の多層コイル基板の製造方法を示す断面図である。
【図１０】従来の製造方法により製造された多層コイル基板を示す断面図である。
【図１１】従来の製造方法により作製された多層コイル基板の磁心用孔の周囲におけるひび割れを示す平面図である。
【図１２】従来の製造方法により作製された多層コイル基板の全体を示す平面図である。
【符号の説明】
１  多層コイル基板
２、５２  グリーンシート
３  磁心用孔
４  導体パターンコイル
５、６、２５、２６、５５、５６  押圧部材
７、５７  穴
８、５８  柱部材
２２、２３、５３  緩衝部材
２７、２８  凹部
５４  壁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003543290.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003543290.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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