(57)【要約】【課題】  静水圧プレスによる圧着工程において積層体の収縮の均一化を図ることができる積層型部品の製造方法を提供する。【解決手段】  導電パターン１４が形成されたセラミックグリーンシート１２の積層体を静水圧プレスにより圧着する際に、圧着開始後の圧力上昇を０．９Ｍｐａ／秒以上とする。そして、圧力を上昇させた後、所定圧力で保持する。これにより、積層体の積層方向の収縮が主として進行する時間内に所定圧力に到達させることができ、圧力が変動しない状況下で積層方向に直交する方向の収縮がなされる。そのため、積層方向に直交する方向の収縮を均一にすることができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電パターンが形成された複数のセラミックシートの積層体を、静水圧プレスにより圧着する圧着工程を含む積層型部品の製造方法であって、
前記圧着工程において、０．９Ｍｐａ／秒以上の圧力上昇率で圧力を上昇させた後に、所定圧力で保持することを特徴とする積層型部品の製造方法。
【請求項２】
前記圧力上昇率が１．８Ｍｐａ／秒以下である請求項1記載の積層型部品の製造方法。
【請求項３】
導電パターンが形成された複数のセラミックシートの積層体を、静水圧プレスにより圧着する圧着工程を含む積層型部品の製造方法であって、
前記圧着工程において、圧力を上昇させた後に、所定圧力で１０〜１２０秒間保持することを特徴とする積層型部品の製造方法。
【請求項４】
前記セラミックシートには、前記導電パターンが所定ピッチで複数配列されている請求項１〜３のいずれか一項記載の積層型部品の製造方法。
【請求項５】
前記圧着工程の終了から３０分以上経過した後に、それぞれに前記導電パターンが含まれるように前記積層体を切断する請求項１〜４のいずれか一項記載の積層型部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型部品の一例として、携帯電話等に使用される積層型チップインダクタがある。この積層型チップインダクタの製造工程には、導電パターンが形成された複数のセラミックシートを所定順に積層した後、プレス加工により積層体を圧着する圧着工程が含まれる。
【０００３】
従来、この圧着工程では、積層体の積層方向に機械的な圧力をかけるプレス方法（機械式プレス）が用いられていたが、各セラミックシートの導体パターンの形状等がそれぞれ異なることから圧力の加わり方に差が生じ、積層体内部に密度差が生じるという問題があった。このため、圧着後に素子の焼成を行うと、導体パターンとセラミックシートとの間に空隙が生じ、デラミネーション（層間剥離）が発生し易くなるおそれがあった。
【０００４】
そこで、近年では、フィルム等で積層方向の両端面を挟んだ積層体を真空パック化し、これを水中で保持して圧力をかける静水圧プレスが用いられてきている。静水圧プレスでは、積層体の全側面に均一な圧力をかけながら圧着を行うことができるので、積層体全体の密度が均一化される。
【０００５】
このような静水圧プレスを用いた積層型部品の製造方法には、例えば積層体を吸液性を有する紙で挟み、加圧の際に層間から沁み出す樹脂バインダを吸収するようにしたもの（特許文献1参照）や、積層体を弾性体の型に入れて、加圧時の変形を抑えるようにしたもの（特許文献２参照）がある。また、プレス工程を予備工程と最終工程に分け、予備工程で予め積層体を圧縮することで積層体表面の形状を平坦化するようにしたもの（特許文献３参照）がある。
【特許文献１】特開平６−２８３３７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３８４５号公報
【特許文献３】特開平１０−２７０２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、静水圧プレスを行う場合には図８に示すように、比較的緩やかに圧力を上昇させる方法が用いられてきた。これは、緩やかな圧力上昇の下では、積層体の耐圧性が十分に大きく、不均一な収縮が起きないと考えられていたためである。
【０００７】
しかしながら、本発明者らは、静水圧プレスの加圧条件について詳細な検討を行った結果、積層体の面によって収縮の進行に時間的な差異が生じていることを見出した。すなわち、積層体は導電パターンの形成される面（積層方向の両端面）の面積が大きいので、この面に圧力が加わりやすく、積層方向の収縮が積層方向に直交する方向の収縮に対して先行する傾向があることが判明した。
【０００８】
したがって、従来のように緩やかな圧力上昇を行うと、収縮の主たる方向が積層方向に直交する方向に移行するときにおいても、なお圧力の上昇が続いているため、この方向の収縮が不均一になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、静水圧プレスによる圧着工程において積層体の収縮の均一化を図ることができる積層型部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決のため、本発明における積層型部品の製造方法は、導電パターンが形成された複数のセラミックシートの積層体を、静水圧プレスにより圧着する圧着工程を含む積層型部品の製造方法であって、圧着工程において、０．９Ｍｐａ／秒以上の圧力上昇率で圧力を上昇させた後に、所定圧力で保持することを特徴としている。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、圧力上昇率を０．９ＭＰａ／秒以上と高い値にしているため、収縮の主たる方向が積層方向から積層方向に直交する方向に移行する前に所定圧力に到達する。また、この所定圧力は保持され、圧力が変動しない状況下で積層方向に直交する方向の収縮がなされるので、積層体の収縮を均一化できる。
【００１２】
上記積層型部品の製造方法は、圧力上昇率が１．８Ｍｐａ／秒以下であることが好ましい。
【００１３】
急激な圧力上昇を行うには、静水圧プレスの装置の大型化が必要となる。上記範囲に設定することで、静水圧プレスの装置の大型化を防止できる。
【００１４】
また、本発明における積層型部品の製造方法は、導電パターンが形成された複数のセラミックシートの積層体を、静水圧プレスにより圧着する圧着工程を含む積層型部品の製造方法であって、圧着工程において、圧力を上昇させた後に、所定圧力で１０〜１２０秒間保持することを特徴としている。
【００１５】
所定圧力の保持時間を上記範囲の下限以上にすることによって、積層体の圧着を十分に行うことができ、焼成後のデラミネーションの発生を抑止できる。また、所定圧力を保持する時間を上記範囲の上限以下にすることによって、積層体の過度の収縮を抑えることができ、かつ圧着工程に要する時間を短くできる。
【００１６】
そして、上記いずれの積層型部品の製造方法においても、セラミックシートには、導電パターンが所定ピッチで複数配列されていることが好ましい。
【００１７】
この場合、セラミックシートを積層すると、導電パターンは積層方向に直交する方向に配列される。この配列方向の収縮は上記理由により均一化できるので、圧着の際の導電パターンの配列ピッチずれの発生を抑止できる。
【００１８】
上記いずれの積層型部品の製造方法においても、圧着工程の終了から３０分以上経過した後に、それぞれに導電パターンが含まれるように積層体を切断することが好適である。
【００１９】
圧着工程の終了により積層体にかかる圧力が開放されると、しばらくの間は積層体全体が自己復帰する。上記時間経過後では積層体の自己復帰がほぼ終了しているので、高い精度で切断を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、静水圧プレスによる圧着工程において積層体の収縮の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２２】
（積層型部品の構成）
図1は、本発明の実施形態に係る積層型コイル（積層型部品）１を示す斜視図であり、図２は、図１に示す積層型コイル１における素子部１０の分解斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、積層型コイル１は、直方体形状を有する素子部１０と、この素子部１０の長手方向の両端面に形成された１対の外部電極２０，２０とを有している。
【００２４】
素子部１０は、図２に示すように、導体パターン１４を有する複数のセラミックグリーンシート１２を積層し、これを焼成することにより形成されている。なお、実際の積層型コイル１では、セラミックグリーンシート１２間の境界が視認できない程度に一体化されている。
【００２５】
セラミックグリーンシート１２としては、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系のフェライト粉末等を樹脂バインダで結着させ、平板状に形成したものが用いられる。各セラミックグリーンシート１２の厚みは２０μｍ程度となっている。また、セラミックグリーンシート１２の所定の位置には、導体パターン１４の接続に用いるスルーホール１６が形成されている。
【００２６】
導体パターン１４の形成には、例えばＡｇを主成分とする導体ペーストが用いられ、スクリーン印刷等によってセラミックグリーンシート１２上にパターン形成される。
【００２７】
そして、導体パターン１４は、セラミックグリーンシート１２が積層されると上述のスルーホール１６を介して相互に接続し、コイル状導体を形成するようになっている。このコイル状導体の両端部は、外部電極２０，２０にそれぞれ接続されている。
【００２８】
（積層型部品の製造方法）
次に、上記の構成を有する積層型コイル１の製造方法について説明する。
【００２９】
まず、セラミックグリーンシート１２の作製を行う（シート形成工程）。磁性体としてＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末を使用する。このフェライト粉末に樹脂バインダと所定の溶剤を加えたスラリーを、ベースフィルム上に所定の厚みで塗布して、セラミックグリーンシート１２を形成する。なお、本実施形態では、セラミックグリーンシート１２の厚みは約２０μｍである。
【００３０】
次に、セラミックグリーンシート１２において、導体パターン１４を形成する領域の所定の位置に、レーザー加工によってスルーホール１６を形成する（スルーホール形成工程）。そして、Ａｇを主成分とする導体ペーストを用いたスクリーン印刷等により、セラミックグリーンシート１２上に導体パターン１４を格子状に所定のピッチで配列する（導電パターン形成工程）。各導体パターン１４の配列ピッチは約１ｍｍとし、厚さは約１２μｍとしている。パターン形成後、セラミックグリーンシート１２を乾燥させて導体パターン１４を定着させる。
【００３１】
次に、上述のように導体パターン１４を形成したセラミックグリーンシート１２を所定の順序で積層し、その積層体の仮圧着を行う（積層工程）。この工程により、図３に示すようなセラミックグリーンシート１２の積層体が形成される。積層したセラミックグリーンシート１２の内部では、隣り合う導体パターン１４の端部同士がスルーホール１６を介して接続し、コイル状導体が形成される。
【００３２】
積層工程が終了したら、セラミックグリーンシート１２の積層体の圧着を静水圧プレスにより行う（圧着工程）。まず、積層体の積層方向の両端面をフィルム等で挟み、その一端面側を金属板で保持して真空パック化する。この真空パック化した積層体を水中に投入して圧力をかける。圧着工程開始後、圧力上昇率を０．９〜１．８ＭＰａ／秒として圧力を上昇させ、基準圧力値に到達した後、その圧力を保持して圧着を進行させる。圧力の保持は、圧力上昇開始から所定時間が経過した後に行うものであってもよい。なお、ここでいう圧力とは真空パックにかかる水圧の大きさをいうものとする。
【００３３】
圧着が終了したら、積層体を水中から取り出し、圧力を開放した状態（常圧）で所定時間放置する。圧着時に収縮していた積層体は、圧力の開放とともに自己復帰を開始し、時間の経過とともに圧着前の寸法に近づく。そして、一定の時間が経過すると積層体の自己復帰はほぼ停止する。
【００３４】
次に、圧着した積層体を公知のダイシング技術によって切断し、所定の形状・寸法にする（チップ化工程）。切断の寸法は、例えば１００５形状（長さ：１．０ｍｍ、幅および高さ：０．５ｍｍ）とする。
【００３５】
チップ化工程の後、所定の温度で焼成を行う（焼成工程）。焼成の温度は、例えば８７０℃とする。これにより、素子部１０が完成する。
【００３６】
次に、素子部１０のコイル状導体が露出した端面に、Ａｇを主成分とする導体ペーストを塗布し、約７００℃で焼付けを行う。その後、さらにこの端面に電気めっきを施すことによって外部電極２０、２０を形成する。この電気めっきは、例えば銅とニッケルと錫、ニッケルと錫、ニッケルと金、ニッケルとパラジウムと金、ニッケルとパラジウムと銀、あるいはニッケルと銀などを用いることが好ましい。以上の工程により、本実施形態における積層型コイル１が完成する。
【００３７】
次に、上述した圧着工程について、さらに詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態によれば、上記のように、圧着工程開始後の圧力上昇率を０．９Ｍｐａ／秒以上と高くしているため、積層体の収縮の主たる方向が積層方向から積層方向に直交する方向に移行する前に所定圧力に到達する。そして、その所定圧力を保持することで、圧力変動の無い状況下で積層方向に直交する方向の収縮がなされるので、この方向の収縮を均一にすることができる。この積層方向に直交する方向には、図３に示すように、導電パターン１４が所定ピッチで配列されているので、収縮を均一化することにより、導電パターン１４間の配列ピッチずれを防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、圧着工程開始後の圧力上昇率を１．８Ｍｐａ／秒以下としている。これ以上圧力上昇率を大きくするには、静水圧プレスの装置を大型化させることが必要となる。したがって、上記上限以下の圧力上昇率とすることで、静水圧プレスの装置の大型化を防止できる。
【００４０】
次に、圧着工程の他の形態について説明する。
【００４１】
この形態では、所定圧力の保持時間を１０〜１２０秒としている。この保持時間の長短は、積層体の圧着の完全性と圧着時の収縮量の大小とに関係している。すなわち、保持時間が短いと圧着が十分に行われず、その後の焼成工程においてデラミネーションが発生しやすくなる。一方で、保持時間が長いと収縮量自体が大きくなるので、圧力解放後に積層体が設定寸法に戻るまでの時間が長くなる。そこで、保持時間を上記範囲にすることによって、圧着を十分に行うことができ、かつ製造工程に要する時間を短くすることができる。
【００４２】
なお、この保持時間は、２０秒〜８０秒とすることがより好ましい。こうすると、デラミネーションの発生をより確実に抑えることができ、製造工程のさらなる短縮化ができる。
【００４３】
また、本形態においても圧着工程開始後の圧力上昇率を０．９〜１．８ＭＰａ／秒の範囲にすることが好ましいが、これ以外の範囲にしてもよい。
【００４４】
さらに、保持する所定圧力の大きさは、４０〜１００Ｍｐａの範囲にすることが好ましい。この保持圧力の大小は、保持時間と同様に積層体の圧着の完全性と収縮量の大小に関係する。したがって、上記範囲内とすることにより、同様の理由で圧着工程の最適化ができる。また、積層体の積層数や導電パターンの形状が異なる場合であっても、圧着工程を適切に行うことができる。
【００４５】
次に、圧着工程における圧力条件ごとの比較結果について説明する。
【００４６】
まず、静水圧プレス開始後における圧力上昇率の最適範囲について示す。
【００４７】
この実証は以下のように行った。まず、導電パターン１４を所定のピッチで格子状に配列したセラミックグリーンシート１２の積層体を作製し、図３に示すように、導電パターン１４の配列面の各隅部近辺にターゲットマーク（図中の「＋」マーク）を設けた。この積層体を条件ごとに５つずつ用意し、静水圧プレスによる圧着を行った。
【００４８】
圧力上昇の条件は、０．６〜１．８ＭＰａ／秒の範囲において０．１ＭＰａ／秒刻みで計１３条件とし、いずれも圧力が６９ＭＰａに達した時点で圧力を開放した。そして、圧力開放から５分以内に各ターゲットマーク間（図３中のＡ〜Ｄ）の距離を測定し、圧着後のずれ量（設定値と測定値の差）の最大値と最小値の範囲を算出した。圧着前の各ターゲットマーク間距離（設定値）はいずれも８５ｍｍとした。
【００４９】
図４にその比較結果を示す。図４に示すように、圧力上昇が０．６〜０．８ＭＰａ／秒の範囲では、ずれ量がそれぞれ−２９〜−５１μｍ、−２６〜−４４μｍ、−２２〜−３９μｍと大きな値を示した。これに対し、圧力上昇が０．９〜１．８ＭＰａ／秒の範囲では、いずれもずれ量が−１０μｍ以下であった。
【００５０】
このように、圧着時の配列面方向のずれ量を小さくできるということは、積層体上に配列された導体パターン１４の配列ピッチのずれを抑えることができることを意味する。つまり、配列面の中央付近の配列ピッチと、端部付近の配列ピッチとに差が生じるのを抑えることができる。なお、１．８ＭＰａ／秒よりも大きな圧力上昇を行うには、静水圧プレスの装置の大型化・複雑化を招くため、実施は現実的でない。
【００５１】
以上の結果から、圧力上昇の条件は０．９〜１．８ＭＰａ／秒とするのが好ましいことが確認された。また、実験的にこの時点でチップを切断して焼成したところ、デラミネーションが多発し、圧着が不完全であることが証明された。前述したように、圧着を完全に行うためには所定圧力に到達後、１０〜１２０秒間の保持が必要であることが分かる。
【００５２】
この結果を踏まえて、本発明における圧力条件での圧着（以下「実施例」と記す）と、従来の圧力条件での圧着（以下「比較例」と記す）との比較結果について説明する。
【００５３】
図５および図８は、いずれも静水圧プレスにおける時間プレスと圧力との関係を示すグラフであり、図５は実施例、図８は比較例の圧力条件を示している。
【００５４】
図５に示すように、実施例においては、圧力を１．１５Ｍｐａ／秒で６０秒間上昇させた。また、図８に示すように、比較例においては、圧力を０．６９Ｍｐａ／秒で１００秒間上昇させた。いずれの場合も、圧力を６９Ｍｐａまで到達させ、その圧力を４０秒間保持させた。そして、保持時間が経過した後、約３．０Ｍｐａ／秒で降圧させて圧力を開放し、圧力開放から1時間経過後にターゲットマーク間距離を測定した。圧力条件ごとの測定数（積層体の数）は２０とした。
【００５５】
図６に比較結果を示す。比較例では設定値に対するずれ量が−２６〜−３９μｍであったのに対し、実施例では、ずれ量は−８〜−１４μｍと小さくなっている。このことから、本実施例が導体パターン１４の配列ピッチずれを防止するのに有効であることが確認できた。また、圧力開放から1時間が経過した状態では自己復帰自体もほぼ停止しており、積層体の切断を高い精度で行うことが可能である。
【００５６】
続いて、図７を参照して、圧着工程終了後に積層体の切断を行う時期の最適範囲について説明する。
【００５７】
図７は、圧着工程の終了（圧力解放）からの経過時間と積層体の収縮量との関係を、所定圧力の保持時間ｔをパラメータとして示すグラフである。このグラフでは、保持時間ｔの範囲を１０〜１２０秒としている。
【００５８】
圧着時は加圧によりセラミックグリーンシートの積層体は収縮された状態であり、図７に示すように、保持時間ｔが大きいほど圧着後の収縮量が大きくなっている。しかし、圧力が開放されると、時間の経過とともに積層体は自己復帰を始め、圧着前の所定寸法に近づいていく。圧力開放から３０分が経過すると、所定寸法とのずれ量は−１１〜−１８μｍまで復帰するので、その後のチップ化工程において、精度良く切断を行うことができる。さらに、圧着工程の終了から１時間が経過すると、所定寸法とのずれ量は−８〜−１４μｍとさらに小さくなる上に、自己復帰自体もほぼ停止している。したがって、切断をより高い精度で行うことが可能となる。
【００５９】
以上の結果より、圧着工程の終了から３０分以上経過した後に積層体の切断を行うことが好ましく、さらには、１時間以上経過した後がより好ましいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係る積層型コイルを表す斜視図である。
【図２】図１に示す素子部の分解断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層体の平面図である。
【図４】静水圧プレスにおける圧力上昇率を変化させたときのセラミックグリーンシートの収縮量を比較して示す表である。
【図５】本実施形態の静水圧プレスにおけるプレス圧力と時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の圧力条件で圧着した場合と、従来の圧力条件で圧着した場合とセラミックグリーンシートの収縮量を比較して示す表である。
【図７】圧力解放からの経過時間と積層体の収縮量との関係を、所定圧力の保持時間をパラメータとして示すグラフである。
【図８】従来の静水圧プレスにおけるプレス圧力と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１…積層型コイル（積層型部品）、１２…セラミックグリーンシート、１４…導電パターン
【図１】
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【図２】
2005252197.tif 000004
【図３】
2005252197.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005252197.tif 000007
【図６】
2005252197.tif 000008
【図７】
2005252197.tif 000009
【図８】
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