JP3948261B2 - Coil parts manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器、通信機器などに利用されるコイル部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コイル部品は各種電子機器、通信機器などに多用されており、近年は小型あるいは薄型、さらには多機能なコイル部品がますます要求されており、しかも、回路の高周波化、高速信号化やデジタル化に伴ってノイズ対策部品としてのコイル部品もますます重要になってきている。
【0003】
従来これらの要望を満すコイル部品の製造方法としては、フェライト磁性層とコイル用導体層を交互に積層して得る方法や、あるいはフェライト磁性層にコイル用導体層を形成し、これらを積層する方法、さらにはセラミック素体に導体層を形成し螺旋状に切断してコイル部品を得る方法など種々提案されている。
【0004】
セラミック素体としてフェライトコアを用い、このフェライトコアの表面に螺旋状導体層を形成してコイル部品を得る方法としては、フェライトにガラスを添加して形成したフェライトコアを用いる方法や、フェライトコア上にガラス層を形成しさらに導体層を形成する方法などが提案されている。特に、フェライトコアの表面に螺旋状導体層を形成してコイルを形成する方法では、フェライトコアの材質を特定のものにしたり、導体下地層を特定のものにしたりする必要があった。
【0005】
さらに、セラミック素体として板状のセラミック基板を用い、これに例えばつづら折れ状やスパイラル状のコイルパターンを形成する方法では、第1にセラミック基板に全面被覆パターンの導体層を形成し、第2のつづら折れ、スパイラル、櫛形のパターンの逆パターンを絶縁体層で形成し(つづら折れ、スパイラル、櫛形のパターンの空隙部を形成した絶縁体層を形成し)、第3に導体層上にさらに導体を形成し、第4に絶縁体層を除去し、第5に全面被覆パターンの導体を除去し、そして所望の導体パターンをセラミック基板上に形成する必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成によれば、セラミック素体としてフェライトコアを用いつつ、この表面に螺旋状導体層を形成してコイル部品を得る方法としては、フェライトにガラスを添加して形成したフェライトコアを用いる方法や、フェライトコア上にガラス層を形成し、さらに導体層を形成する方法などがあるが、フェライトコアの材質に起因して導体下地層として特定のものを形成しなければならないという問題点を有していた。
【0007】
さらに、セラミック素体として板状のセラミック基板を用いつつ、このセラミック基板上に所望のコイルパターンを形成するためには、セラミック基板上に形成した全面被覆パターンの導体を削除して所望のコイルパターンを形成しなければならないという問題点も有していた。
【0008】
本発明は上記問題点を解決し、セラミック素体として特定の材質や形状のものを用いても、特定の導体下地層を形成したり、全面被覆パターンの導体を除去したりすることなく、所望のコイルパターンを形成したコイル部品を得るコイル部品の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明は、以下の構成を有する。
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、セラミック素体上に第1導体層を形成する第1導体層形成工程と、その次に、前記第1導体層上に第2導体層を形成する第2導体層形成工程と、その次に、前記第2導体層にコイル部を形成するコイル形成工程とを備え、その次に、前記コイル形成工程後に前記第1導体層を加熱処理して絶縁化する絶縁化工程を設けた方法である。
【0011】
上記方法により、セラミック素体の表面に螺旋状導体層を有する優れたコイル部品を得ることができる。
【0012】
そして、セラミック素体として、特定の材質や形状のものを用いても、特定の導体下地層を形成したり、全面被覆パターンの導体を削除したりすることなく、所望のコイルパターンを形成したコイル部品を得ることができる。
【0013】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、前記絶縁化工程の後に、外部電極を形成する電極形成工程を設けた方法である。
【0014】
上記方法により、実装性の優れた外部電極を有するコイル部品を得ることができる。
【0015】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、前記絶縁化工程の後に、第2導体層に外装材を被覆し外装部を形成する外装形成工程を設けた方法である。
【0016】
上記方法により、絶縁性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0017】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、特に、外装材はガラスとセラミックの混合体とした方法である。
【0018】
上記方法により、強度の優れたコイル部品を得ることができる。
【0019】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、特に、外装材はフェライト磁性材料からなる磁性体とした方法である。
【0020】
上記方法により、インダクタンスの大きなコイル部品を得ることができる。
【0021】
本発明の請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、セラミック素体はTiO2を含有する誘電体材料からなる誘電体とした方法である。
【0022】
上記方法により、コンデンサ機能を有するコイル部品を得ることができる。
【0023】
本発明の請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、セラミック素体はフェライト磁性材料からなる磁性体とした方法である。
【0024】
上記方法により、インダクタの大きなコイル部品を得ることができる。
【0025】
本発明の請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、セラミック素体はAl2O3を含有する絶縁材料からなる絶縁体とした方法である。
【0026】
上記方法により、高周波特性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0027】
本発明の請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、セラミック素体はガラスとセラミックの混合体とした方法である。
【0028】
上記方法により、高周波特性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0029】
本発明の請求項10に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、第1導体層はNi系金属からなるNi系金属層とするとともに、第2導体層はAg系金属からなるAg系金属層とした方法である。
【0030】
上記方法により、セラミック素体との付着性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0031】
本発明の請求項11に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、第1導体層形成工程では、セラミック素体上に第1層を形成するとともに、前記第1層上に第2層を形成して第1導体層を設け、前記第1層はNi系金属からなるNi系金属層とするとともに、前記第2層はCu系金属からなるCu系金属層とし、第2導体層は、Ag系金属からなるAg系金属層とした方法である。
【0032】
上記方法により、第1導体層または第2導体層の整合性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0033】
本発明の請求項12に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、コイル形成工程は、レーザ照射により第2導体層を螺旋状に切削して前記第2導体層にコイル部を形成する工程とした方法である。
【0034】
上記方法により、生産性の優れた方法とすることができる。
【0035】
本発明の請求項13に記載の発明は、セラミック素体上に第1導体層を形成する第1導体層形成工程と、その次に、空隙部を形成した絶縁体層を第1導体層上に形成する絶縁体形成工程と、その次に、前記空隙部に第2導体層が配置されるように前記第1導体層上に前記第2導体層を形成する第2導体形成工程とを備え、前記第2導体層形成後に加熱処理により、前記第1導体層の絶縁化と前記絶縁体層の消失化とを同時に行う絶縁化工程を設けた方法である。
【0036】
上記方法により、生産性の優れたコイル部品を得ることができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図1および図2を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【0038】
図1(a)〜(f)は本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造工程を示す断面図、図2は同コイル部品の断面図である。
【0039】
まず、図1(a)に示すように、直方体状のセラミック素体1を形成する。次に、図1(b)に示すように、セラミック素体1の全面に第1導体層2を形成する。さらに、図1(c)に示すように、第1導体層2の表面に第2導体層3を形成する。形成後の断面は、セラミック素体1の表面に第1導体層2があり、さらに第2導体層3がそれらを覆うようになる。次に、図1(d)に示すように、第2導体層3の一部を螺旋状に切断して第2導体層3の一部に螺旋状のコイル部4を形成する。次に、螺旋状のコイル部4を形成したこれらに熱処理を施して、第1導体層1を絶縁化する。熱処理を施したものは、必要に応じて、図1(e)に示すように、コイル部4の表面に外装材5を形成する。さらに、図1(f)に示すように、第2導体層3の表面で外装材5を形成していない露出している部分に外部電極6を形成する。
【0040】
以上の方法で得られた本発明のコイル部品の断面は、図2に示すようにセラミック素体1の表面に絶縁体化された第1導体層2があり、さらに絶縁化された第1導体層2を第2導体層3が覆い、第2導体層3の螺旋状コイル部4は外装材5で覆われ、外装材5で覆われていない第2導体層3の部分には外部電極6が形成されている。
【0041】
なお、外部電極6は一般に知られるように、ニッケル電極層とはんだ電極層ないしは錫電極層などの複層構造が一般的であり、形成方法は湿式めっき法での形成が通常一般的に多用されている。外装材5を形成した場合は、この湿式めっき法による外部電極6の形成が有利であるが、他の方法として、電極ペーストの塗布や蒸着、スパッタあるいはイオンプレーティングなどの乾式電極形成法などがある。
【0042】
以上の方法(セラミック素体1の表面に第1導体層2を形成し、さらに第1導体層2上に第2導体層3を形成し、次に少なくとも第2導体層3の一部を螺旋状に切断した後、熱処理を施す方法)は、本発明の最低基本的な製造方法であって、特に、重要なことは螺旋状に第2導体層3を切断した後、切断後に発生したセラミック素体1、第1導体層2や第2導体層3のそれぞれ単独ないしはお互いが反応し生成した加工変質部などを熱処理を施すことにより、コイル部品として重要な電気特性を確保することにある。
【0043】
しかも、螺旋状に切断する部分は少なくとも第2導体層3を行っておけば、この熱処理で第1導体層2は絶縁体化して、コイル部品としては十分な絶縁体と変化する。また、前述した加工変質部は場合によっては、絶縁抵抗が小さい物質が生成されることがあり、熱処理を施すことによって絶縁抵抗が加工前の問題のないレベルに回復可能である。
【0044】
例えば、セラミック素体1としてNiZnCu系フェライトを用い、第1導体層2としてニッケル電極層を用い、さらに第2導体層3として銀電極層を用い、螺旋状に切断する方法としてYAGレーザーを用いた場合、熱処理温度としては200℃以上の温度でコイル部品を得るのに必要な絶縁抵抗レベルに回復する。さらに、トランスのコイル間などのように十分な絶縁抵抗を確保するためには、さらに高温度の熱処理を施すことによって、例えばYAGレーザー加工前のレベルに回復可能である。銀電極を用いた場合は、熱処理の限界温度としては、銀の融点である約960℃までの温度が限界となる。
【0045】
つまり、本発明の製造方法で重要なことは、第2導体層3を螺旋状に切断して螺旋状のコイル部4を形成した後、熱処理を施すことで螺旋化に伴う絶縁性劣化と第1導体層2の絶縁化による螺旋化の容易化や第2導体層3の付着性の確保をすることにある。
【0046】
セラミック素体1を得る方法としては、粉体成型法による方法やセラミックグリーンシートあるいは積層したものを切断して形成する方法などが一般的である。セラミック素体1を形成するためのペーストないしスラリーは、各粉末とブチルカルビトール、テルピネオール、アルコールなどの溶剤、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、エチレン−酢酸ビニルなどの結合剤、さらに、各種の酸化物あるいはガラス類などの焼結助剤を添加し、ブチルベンジルフタレート、ジブチルフタレート、グリセリンなどの可塑剤あるいはさらに分散剤等を添加してもよい。
【0047】
これらを混合した混練物を用いて各層を形成する。グリーンシートを作製する場合のスラリーとしては、前記の溶剤に替えて蒸発性の優れた各種の溶剤、例えば酢酸ブチル、メチルエチルケトン、トルエン、アルコールなどが望ましい。セラミック素体1を形成するときの焼成温度範囲としては約800℃から1600℃の範囲である。
【0048】
第1導体層2や第2導体層3を形成する方法としては、めっき、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、塗布、転写、印刷、ディピング、溶射、吹き付けなどで形成し、螺旋状へのパターンニングにはカット、マスキング、エッチングなどを用いて行うことができる。さらには、セラミック素体1の表面形状をねじ状にし、その表面に導体を形成し、ねじ山を排除する程度削り落とすことによって、セラミック素体1の表面の一部に螺旋状導体からなるコイルを形成することも可能である。
【0049】
第2導体層3の少なくとも一部を螺旋状のコイル部4として螺旋状にする方法には、レーザーを用いた切断や砥石や刃物を用いた切断、砥粒などを高速でワークにあてた加工など様々な方法があるが、生産性を考慮するとレーザーを用いる方法が望ましい。螺旋状に導体を形成する方法には、全面形成したものを螺旋状に切断する方法以外に、マスキングとマスキングを施していない部分の導体を除去する方法などがある。さらに、別な方法としては、外部電極6およびコイルを形成しない部分にマスキングし、マスキングを施していない部分に導体層を形成する方法や外部電極6およびコイル部4が形成される部分にのみ導体層を直接形成する方法などもある。さらには、螺旋状にする方法としては、水、炭酸ガス、砥粒などを吹き付けてのパターン形成あるいは刃物や砥石を用いたパターン形成などや、金型やめっき等で所定形状に予め形成した導体を転写する方法、マスキングしたものへの滴下、ポッティングあるいは溶射などの方法などでもよい。
【0050】
第2導体層3の螺旋状に加工したコイル部4を覆うように外装材5を設けることにより、螺旋状のコイル部4の保護と絶縁が可能になる。外装材5を樹脂とした場合、この樹脂にセラミック粉末を含有させると外装材5の強度を向上する。また、セラミック粉末を磁性粉末にすれば、磁気シールド性や電気特性の向上が可能になる。当然、樹脂系の外装材5を用い、外装材5を形成した後、熱処理を行う場合は、熱処理温度の限界温度はその耐熱温度となる。外装材5を形成した後、熱処理する方法では、例えばセラミック素体1にフェライト磁性体を用い、外装材5にもフェライト磁性体を用いることで、熱処理と外装材5の焼結も兼ねることができ、外装材5の形成後は、磁気回路的には閉磁路構成となり、優れた電気特性のコイル部品を得ることができる。しかも、この場合は、磁気シールド性もさらに向上する。
【0051】
セラミック素体1や外装材5は、非磁性体であっても磁性体であってもいずれでもよい。必要なコイル部品特性を確保するために適宜選択すればよい。当然のことながらこれらには絶縁性が要求される。非磁性体としては、エポキシ、ポリイミドなどの有機系の絶縁材料、ガラス、ガラスセラミックス、CuZn系フェライトあるいはアルミナに代表されるようなセラミックなどの無機系の絶縁材料などの電気的に絶縁性があればどのようなものであってもよい。磁性体としては、NiZn系やNiZnCu系、MnZn系などのスピネル系や六方晶系などのフェライト材料などがある。
【0052】
セラミック素体1や外装材5を誘電率の低いもので構成することによって、コイル間の浮遊容量を低減することができ、コイルの自己共振周波数を高めることやコイルの高周波特性を改善することが可能になる。
【0053】
第1導体層2の材料としては、ニッケルや銅などが一般的で望ましい。これらは湿式めっき法で形成する方法も十分に確立されている。第1導体層2はこれらの単層ないしは復層であってもよい。一方、第2導体層3の材料としては、電気的に良導体であれば何でもよいが、大気中で焼成しても金属を維持できる銀、銀とパラジウムの合金や銀と白金の合金あるいは白金などが望ましい。つまり、熱処理を大気中で行っても、金属として維持でき、第1導体層2は反対に酸化物化ないしはセラミック素体1中に拡散することが望ましい。
【0054】
これらの第1導体層2を湿式めっき法で形成する場合、セラミック素体1に無電解めっき法でまず下地導体層を薄く形成し、この導体層を電極にして他の電極材を電気めっき法で形成する方法などで複数層の導体層を容易に形成することができる。また、無電解めっき法は様々な溶液処理が不可欠なため、この下地電極形成を乾式方法で行ってもよい。
【0055】
外部電極6としては前述したように、導電性材料であればよいが、一般的には単一層でなく複数層から構成されることが望ましい。表面実装用とした場合にはプリント配線板への実装時の実装強度あるいは実装時の半田の濡れ性、半田くわれなどを考慮する必要があり、具体的には最下層は第2導体層3と同じ導体材料を用い、中間層には半田くわれを防止するニッケル電極を用い、最外層には半田に対して濡れ性の良い半田電極あるいは錫電極などを用いる。
【0056】
しかしながら、これは一例であり、必ずしもこの構成を採用する必要はなく、金属等の導電性に優れた材料以外に導電性樹脂材料、銀と白金の合金や銀とパラジウムの合金などでもよい。
【0057】
第2導体層3と外部電極6の一部の層を一体にすることによって、第2導体層3と外部電極6との接続信頼性を優れたものにすることができる。例えば、図1(a)〜(f)を用いて示した方法のように、セラミック素体1の表面全面に第2導体層3を例えば銀で構成し、第2導体層3は連続的な銀で構成される。外部電極6は銀を下地にして、さらにニッケルと錫の積層構造とすることによって、接続信頼性を高めるとともに、チップ部品としての実装性も優れたコイル部品になる。
【0058】
また、アルミナやフェライトなどのセラミック基板に所定の配線パターンを形成し、セラミック基板に窓を設けてコイル部品を挿入し、配線パターンとコイル部品の外部電極6を接続させ、厚膜形成プロセスを用いて焼成して電気的に結線してもよい。
【0059】
外部電極6は、外装材5を形成した後形成するか、または第2導体層3のコイル部にマスキングを施し、露出した部分にニッケルめっきおよび半田めっきあるいは錫めっきを行う方法もあるが、前述したように、外装材5をマスキングに使うのが望ましい。
【0060】
次に、本発明の代表的な別の方法について、図3(a)〜(f)、図4を用いて説明する。
【0061】
図3(a)〜(f)はコイル部品の製造工程の断面図、図4は同コイル部品の斜視図である。
【0062】
この方法では、セラミック素体1の1つの面にスパイラル状の第2導体層3を有するコイル部品を得ることができる。
【0063】
具体的な製造方法は次の通りである。
【0064】
まず、図3(a)に示したようにセラミック素体1を形成する。次に、図3(b)に示したようにセラミック素体1の表面に第1導体層2を形成する。さらに、図3(c)に示すように、第1導体層2の一部に第1絶縁体層7を形成する。この第1絶縁体層7のパターンは次に形成する第2導体層3の逆パターンである(第1絶縁体層7には第2導体層3のパターンと同一の空隙部が形成されている)。次に、図3(d)に示すように、第1導体層2の第1絶縁体層7を形成していない露出部(第1絶縁体層7の空隙部)に第2導体層3を形成する。このセラミック素体1上に第1導体層2、第1絶縁体層7および第2導体層3を形成したものを熱処理する。熱処理した後の一例としては、図3(e)に示すように、第1導体層2は熱処理により絶縁体化ないしは拡散消失し、第1絶縁体層7は消失する。次に、図3(f)に示すように、第2導体層3などを覆うように第2絶縁体層9を形成する。そして、図3(f)に示した第2絶縁体層9に結線用の開口部を形成するとともに、外部電極6を形成することによって、図4に示したようなコイル部品を得ることができる。
【0065】
以上の例で説明した通り、セラミック素体1の少なくとも一部の表面に第1導体層2の第2導体層3を形成し、少なくとも第2導体層3を螺旋状に切断してコイルを形成した後、熱処理を施すことによって、あるいは、セラミック素体1の少なくとも一部の表面に第1導体層2を形成し、第1導体層2の一部に第1絶縁体層7を形成し、第1絶縁体層7の逆パターン状に第2導体層3を形成した後、熱処理を施すことによって、従来知られるようなセラミック素体を特定のものにすることや導体層下に特定の下地層を用いる必要はなく、あるいは別途導体層を除去する必要もなく、所望の導体パターンを有するコイル部品を得ることができる。さらに開磁路回路や閉磁路回路の構成も容易に可能となる。
【0066】
上記実施の形態においては、面実装タイプとして両端等に外部電極6を設けたものについてのみ説明してきたが、セラミック素体1のピン端子を埋設したものや、外部電極6の代りに端子を有するギャップ状電極をセラミック素体1の両端に嵌合結合したリードタイプのコイル部品とすることも容易にできる。
【0067】
次に本発明の更に具体的な製造方法における実施例について説明する。
【0068】
(実施例1)
NiZnCuフェライト粉末100gに対してブチラール樹脂が8g、ブチルベンジルフタレートが4g、メチルエチルケトンが24gおよび酢酸ブチルが24g混合し、ポットミルを用いて混練して磁性体スラリーを作製する。
【0069】
このスラリーを使い、コータを用いて乾燥後厚み0.2mmの磁性体グリーンシートを作製する。なおグリーンシートはPETフィルム上に形成する。
【0070】
絶縁体グリーンシートを用いて、図1に示すような形状のセラミック素体になるように成型および切断加工するとともに、プレス成型は室温で行い、成型圧力は1000kgf/cm2としている。
【0071】
この成型によって作製したセラミック素体を900℃で2時間保持する条件で焼成する。焼成したセラミック素体1の全面には湿式めっき法で、第1導体層2としてニッケル電極を形成し、このニッケル電極上に第2導体層3として銀電極を形成する。さらに図5に示すような螺旋状の溝部10を銀電極に形成する。なお、溝部10の形成にはYAGレーザーを用いている。そして、200℃から900℃の温度域において熱処理を施す。
【0072】
以上の方法で得られたコイル部品には剥離、割れ、反りなどの欠陥を生じない。特に、200℃から900℃の温度域においては、どの温度でも上記の効果を得ることができる。また、インピーダンスアナライザを用いてコイル特性を測定しても、優れた特性を有するものである。
【0073】
(実施例2)
NiZnCuフェライト粉末100gに対してエチルセルロースが3g、α−テルピネオールが40gを混合し、3本ロールを用いて混練してフェライトペーストを作製する。
【0074】
実施例1で作製した図5に示したような螺旋状の溝部10を形成した部分に外装材5としてこのフェライトペーストを塗布し、乾燥する。この外装材5を形成したセラミック素体1を900℃で2時間保持する条件で熱処理を行う。
【0075】
以上の方法で作製したコイル部品には剥離、割れ、反りなどの欠陥を生じない。また、インピーダンスアナライザなどを用いて実施例1と同様に各種の電気特性を測定しても、優れた特性を有するものである。
【0076】
(実施例3)
NiZnCuフェライト粉末100gに対してブチラール樹脂が6g、ブチルベンジルフタレートが4g、メチルエチルケトンが24gおよび酢酸ブチルが24gを混合し、ポットミルを用いて混練して磁性体スラリーを作製する。
【0077】
このスラリーを使い、コータを用いて乾燥後厚み0.2mmの磁性体グリーンシートを作製した。なおグリーンシートはPETフィルム上に形成する。
【0078】
磁性体グリーンシートを用いて、基板状のセラミック素体1になるようにプレス成型加工した。プレス成型は室温で行い成型圧力は1000kgf/cm2で行う。
【0079】
この成型によって作製したセラミック素体1を900℃で2時間保持する条件で焼成する。なお、焼成後のセラミック素体1は図3(a)に示すような板状で、厚みが0.8mmとしている。
【0080】
焼成したセラミック素体1に図3(b)に示すように湿式めっき法で、第1導体層2としてニッケル電極を形成し、図3(c)に示すように第1絶縁体層7を形成し、図3(d)に示すように、ニッケル電極を電極にしてニッケル電極上に、第2導体層3として銀電極を形成する。次に、850℃の温度で30分間保持する熱処理を施す。熱処理を施すと、図3(e)に示したように第1絶縁体層7は消失する。
【0081】
次に、図3(f)に示したように第2導体層3上に第2絶縁体層9を形成する。なお、第2絶縁体層9には導体の結線用の開口部を設けており、この開口部を介して結線し、電極を引き出すための引出電極を形成した後、さらにこれらを覆うように絶縁体層を形成して、図4に示すようなコイル部品を得る。
【0082】
以上の方法で得られたコイル部品には剥離、割れ、反りなどの欠陥は生じず、熱処理することによって第1導体層2は絶縁体化している。また、インピーダンスアナライザを用いて、コイル特性を測定しても優れた特性を有するものである。
【0083】
このように、第1導体層2をエッチングなどで削除しなくても、熱処理によって所望のコイルパターンを有するコイル部品を得ることもできる。
【0084】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、セラミック素体上に第1導体層を形成する第1導体層形成工程と、その次に、前記第1導体層上に第2導体層を形成する第2導体層形成工程と、その次に、前記第2導体層にコイル部を形成するコイル形成工程とを備え、第一導体層を加熱処理して絶縁化する絶縁化工程を設けているので、セラミック素体の表面に螺旋状導体層を有する優れたコイル部品を得ることができる。
【0085】
そして、セラミック素体として特定の材質や形状のものを用いても、特定の導体下地層を形成したり、全面被覆パターンの導体を削除したりすることなく、所望のコイルパターンを形成したコイル部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)〜(f)本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を示す製造工程の断面図
【図2】 同コイル部品の断面図
【図3】 (a)〜(f)本発明の一実施の形態における他のコイル部品の製造方法を示す製造工程の断面図
【図4】 同コイル部品の斜視図
【図5】 本発明の一実施の形態における螺旋状のコイル部を有したコイル部品の斜視図
【符号の説明】
1 セラミック素体
2 第1導体層
3 第2導体層
4 コイル部
5 外装材
6 外部電極
7 第1絶縁体層
9 第2絶縁体層
10 溝部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a coil component used in various electronic devices, communication devices, and the like.
[0002]
[Prior art]
Coil parts are widely used in various electronic devices and communication devices. In recent years, there is an increasing demand for small, thin, and multi-functional coil components. In addition, high-frequency circuits, high-speed signals, and digitization are required. Along with this, coil parts as noise countermeasure parts have become increasingly important.
[0003]
Conventionally, as a method of manufacturing a coil component that satisfies these demands, a method of alternately laminating a ferrite magnetic layer and a coil conductor layer, or forming a coil conductor layer on a ferrite magnetic layer and laminating these layers Various methods have been proposed, such as a method of obtaining a coil component by forming a conductor layer on a ceramic body and cutting it into a spiral.
[0004]
As a method of obtaining a coil component by using a ferrite core as a ceramic body and forming a helical conductor layer on the surface of the ferrite core, a method using a ferrite core formed by adding glass to ferrite, A method of forming a glass layer and further forming a conductor layer has been proposed. In particular, in the method of forming a coil by forming a helical conductor layer on the surface of a ferrite core, it is necessary to make the material of the ferrite core specific or make the conductor underlayer specific.
[0005]
Further, in the method of using a plate-like ceramic substrate as the ceramic body and forming a spiral or spiral coil pattern on the ceramic substrate, for example, first, a conductor layer having a whole surface covering pattern is formed on the ceramic substrate; Spiral fold, spiral, and comb-shaped pattern reverse pattern is formed in the insulator layer (spell-fold, spiral, comb-shaped pattern forming an insulating layer), and thirdly on the conductor layer It was necessary to form a conductor, fourthly remove the insulator layer, and fifthly remove the conductor of the overall coating pattern, and form the desired conductor pattern on the ceramic substrate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above configuration, a method of using a ferrite core formed by adding glass to ferrite as a method of obtaining a coil component by forming a helical conductor layer on the surface while using a ferrite core as a ceramic body, There is a method of forming a glass layer on a ferrite core and further forming a conductor layer, but there is a problem that a specific thing must be formed as a conductor underlayer due to the material of the ferrite core. It was.
[0007]
Furthermore, in order to form a desired coil pattern on this ceramic substrate while using a plate-shaped ceramic substrate as the ceramic element body, the conductor of the entire surface covering pattern formed on the ceramic substrate is deleted and the desired coil pattern is removed. There was also a problem that had to be formed.
[0008]
The present invention solves the above problems, and even if a ceramic body having a specific material or shape is used, a desired conductor underlayer is not formed or the conductor of the entire coating pattern is not removed. It aims at providing the manufacturing method of the coil component which obtains the coil component which formed this coil pattern.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
[0010]
The invention according to claim 1 of the present invention includes a first conductor layer forming step of forming a first conductor layer on a ceramic body, next, A second conductor layer forming step of forming a second conductor layer on the first conductor layer; next, A coil forming step of forming a coil portion in the second conductor layer, next, In this method, an insulation process is performed in which the first conductor layer is heat-insulated after the coil formation process.
[0011]
By the above method, an excellent coil component having a helical conductor layer on the surface of the ceramic body can be obtained.
[0012]
And even if a ceramic body with a specific material or shape is used, a coil in which a desired coil pattern is formed without forming a specific conductor underlayer or deleting the conductor of the entire surface covering pattern Parts can be obtained.
[0013]
The invention according to claim 2 of the present invention is the invention according to claim 1, in particular, After the insulating step, In this method, an electrode forming step for forming an external electrode is provided.
[0014]
By the above method, a coil component having an external electrode with excellent mountability can be obtained.
[0015]
The invention according to
[0016]
By the above method, a coil component with excellent insulation can be obtained.
[0017]
The invention described in
[0018]
By the above method, a coil component with excellent strength can be obtained.
[0019]
The invention according to
[0020]
By the above method, a coil component having a large inductance can be obtained.
[0021]
The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to claim 1, in particular, the ceramic body is TiO 2. 2 This is a method of forming a dielectric made of a dielectric material containing
[0022]
By the above method, a coil component having a capacitor function can be obtained.
[0023]
The invention according to claim 7 of the present invention is the method according to claim 1, wherein the ceramic body is a magnetic body made of a ferrite magnetic material.
[0024]
By the above method, a coil component having a large inductor can be obtained.
[0025]
The invention according to claim 8 of the present invention is the invention according to claim 1, in particular, the ceramic body is made of Al. 2 O Three It is the method made into the insulator which consists of an insulating material containing this.
[0026]
By the above method, a coil component having excellent high frequency characteristics can be obtained.
[0027]
The invention described in claim 9 of the present invention is the method of the invention described in claim 1, particularly, wherein the ceramic body is a mixture of glass and ceramic.
[0028]
By the above method, a coil component having excellent high frequency characteristics can be obtained.
[0029]
The invention according to claim 10 of the present invention is the invention according to claim 1, in particular, the first conductor layer is a Ni-based metal layer made of Ni-based metal, and the second conductor layer is made of Ag-based metal. This is an Ag-based metal layer.
[0030]
By the above method, a coil component having excellent adhesion to the ceramic body can be obtained.
[0031]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, particularly in the first conductor layer forming step, the first layer is formed on the ceramic body and the first layer is formed on the first layer. Forming a second layer to provide a first conductor layer, wherein the first layer is a Ni-based metal layer made of a Ni-based metal, and the second layer is a Cu-based metal layer made of a Cu-based metal; The conductor layer is an Ag-based metal layer made of an Ag-based metal.
[0032]
By the above method, a coil component with excellent matching of the first conductor layer or the second conductor layer can be obtained.
[0033]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, in particular, in the coil forming step, the second conductor layer is cut into a spiral shape by laser irradiation to form a coil portion on the second conductor layer. It is the method made into the process of forming.
[0034]
By the said method, it can be set as the method excellent in productivity.
[0035]
The invention according to claim 13 of the present invention provides A first conductor layer forming step of forming a first conductor layer on the ceramic body, an insulator forming step of forming an insulator layer having a void on the first conductor layer, and then And a second conductor forming step of forming the second conductor layer on the first conductor layer so that the second conductor layer is disposed in the gap, and after the second conductor layer is formed by heat treatment, An insulation process for simultaneously performing insulation of the first conductor layer and disappearance of the insulator layer; This is a method provided.
[0036]
By the above method, a coil component with excellent productivity can be obtained.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the invention described in all claims of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to FIGS. 1 and 2.
[0038]
1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views showing a manufacturing process of a coil component according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil component.
[0039]
First, as shown in FIG. 1A, a rectangular parallelepiped ceramic body 1 is formed. Next, as shown in FIG. 1B, the first conductor layer 2 is formed on the entire surface of the ceramic body 1. Further, as shown in FIG. 1C, the
[0040]
As shown in FIG. 2, the cross-section of the coil component of the present invention obtained by the above method has the first conductor layer 2 insulated on the surface of the ceramic body 1, and further the insulated first conductor. The layer 2 is covered with the
[0041]
As is generally known, the external electrode 6 generally has a multilayer structure such as a nickel electrode layer and a solder electrode layer or a tin electrode layer, and the formation method is usually widely used by a wet plating method. ing. When the
[0042]
The above method (the first conductor layer 2 is formed on the surface of the ceramic body 1, the
[0043]
In addition, if at least the
[0044]
For example, NiZnCu-based ferrite is used as the ceramic body 1, a nickel electrode layer is used as the first conductor layer 2, a silver electrode layer is used as the
[0045]
That is, what is important in the manufacturing method of the present invention is that the
[0046]
As a method for obtaining the ceramic body 1, a method by a powder molding method, a method of cutting a ceramic green sheet or a laminate, and the like are generally used. The paste or slurry for forming the ceramic body 1 includes each powder and a solvent such as butyl carbitol, terpineol, alcohol, a binder such as ethyl cellulose, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, ethylene-vinyl acetate, Sintering aids such as various oxides or glasses may be added, and plasticizers such as butylbenzyl phthalate, dibutyl phthalate, and glycerin, or dispersants may be added.
[0047]
Each layer is formed using the kneaded material which mixed these. As a slurry for producing a green sheet, various solvents having excellent evaporability, such as butyl acetate, methyl ethyl ketone, toluene, alcohol, etc., are preferable instead of the above-mentioned solvents. The firing temperature range when forming the ceramic body 1 is in the range of about 800 ° C. to 1600 ° C.
[0048]
The first conductor layer 2 and the
[0049]
The method of making at least a part of the
[0050]
By providing the
[0051]
The ceramic body 1 and the
[0052]
By configuring the ceramic body 1 and the
[0053]
As a material for the first conductor layer 2, nickel, copper, and the like are common and desirable. A method of forming these by a wet plating method is well established. The first conductor layer 2 may be a single layer or a return layer. On the other hand, the material of the
[0054]
When these first conductor layers 2 are formed by a wet plating method, a base conductor layer is first formed thinly on the ceramic body 1 by an electroless plating method, and other electrode materials are electroplated using this conductor layer as an electrode. A plurality of conductor layers can be easily formed by a method such as Further, since various solution treatments are indispensable for the electroless plating method, the base electrode may be formed by a dry method.
[0055]
As described above, the external electrode 6 may be made of a conductive material, but it is generally desirable that the external electrode 6 is composed of a plurality of layers instead of a single layer. When it is used for surface mounting, it is necessary to consider mounting strength when mounting on a printed wiring board, solder wettability during mounting, solder breakage, and the like. Specifically, the lowermost layer is the
[0056]
However, this is only an example, and it is not always necessary to adopt this configuration, and a conductive resin material, an alloy of silver and platinum, an alloy of silver and palladium, or the like may be used in addition to a material having excellent conductivity such as metal.
[0057]
By integrating the
[0058]
Further, a predetermined wiring pattern is formed on a ceramic substrate such as alumina or ferrite, a window is provided on the ceramic substrate, a coil component is inserted, and the wiring pattern and the external electrode 6 of the coil component are connected, and a thick film forming process is used. May be fired and electrically connected.
[0059]
The external electrode 6 may be formed after the
[0060]
Next, another typical method of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (f) and FIG.
[0061]
3A to 3F are cross-sectional views of the coil component manufacturing process, and FIG. 4 is a perspective view of the coil component.
[0062]
In this method, a coil component having the spiral
[0063]
A specific manufacturing method is as follows.
[0064]
First, as shown in FIG. 3A, the ceramic body 1 is formed. Next, the first conductor layer 2 is formed on the surface of the ceramic body 1 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3C, the first insulator layer 7 is formed on a part of the first conductor layer 2. The pattern of the first insulator layer 7 is the reverse pattern of the
[0065]
As described in the above example, the
[0066]
In the above embodiment, only the surface mount type in which the external electrodes 6 are provided at both ends and the like have been described. However, the ceramic element body 1 in which the pin terminals are embedded or the external electrodes 6 are provided with terminals. A lead-type coil component in which the gap electrode is fitted and coupled to both ends of the ceramic body 1 can be easily obtained.
[0067]
Next, examples of the more specific manufacturing method of the present invention will be described.
[0068]
Example 1
8 g of butyral resin, 4 g of butyl benzyl phthalate, 24 g of methyl ethyl ketone and 24 g of butyl acetate are mixed with 100 g of NiZnCu ferrite powder and kneaded using a pot mill to prepare a magnetic slurry.
[0069]
Using this slurry, a magnetic green sheet having a thickness of 0.2 mm is produced using a coater after drying. The green sheet is formed on a PET film.
[0070]
Using an insulating green sheet, it is molded and cut to form a ceramic body having the shape shown in FIG. 1, and press molding is performed at room temperature, and the molding pressure is 1000 kgf / cm. 2 It is said.
[0071]
The ceramic body produced by this molding is fired at 900 ° C. for 2 hours. A nickel electrode is formed as the first conductor layer 2 on the entire surface of the fired ceramic body 1 by wet plating, and a silver electrode is formed as the
[0072]
The coil component obtained by the above method does not cause defects such as peeling, cracking, and warping. In particular, in the temperature range of 200 ° C. to 900 ° C., the above effect can be obtained at any temperature. Moreover, even if the coil characteristic is measured using an impedance analyzer, it has excellent characteristics.
[0073]
(Example 2)
3 g of ethyl cellulose and 40 g of α-terpineol are mixed with 100 g of NiZnCu ferrite powder, and kneaded using three rolls to produce a ferrite paste.
[0074]
The ferrite paste is applied as the
[0075]
Defects such as peeling, cracking, and warping do not occur in the coil component manufactured by the above method. Further, even when various electrical characteristics are measured using an impedance analyzer or the like in the same manner as in Example 1, it has excellent characteristics.
[0076]
(Example 3)
6 g of butyral resin, 4 g of butyl benzyl phthalate, 24 g of methyl ethyl ketone and 24 g of butyl acetate are mixed with 100 g of NiZnCu ferrite powder and kneaded using a pot mill to prepare a magnetic slurry.
[0077]
Using this slurry, a magnetic green sheet having a thickness of 0.2 mm was prepared after drying using a coater. The green sheet is formed on a PET film.
[0078]
Using a magnetic green sheet, press forming was performed so as to form a substrate-like ceramic body 1. Press molding is performed at room temperature and the molding pressure is 1000 kgf / cm. 2 To do.
[0079]
The ceramic body 1 produced by this molding is fired under the condition of holding at 900 ° C. for 2 hours. The fired ceramic body 1 has a plate shape as shown in FIG. 3A and a thickness of 0.8 mm.
[0080]
A nickel electrode is formed as the first conductor layer 2 on the fired ceramic body 1 by the wet plating method as shown in FIG. 3 (b), and the first insulator layer 7 is formed as shown in FIG. 3 (c). Then, as shown in FIG. 3D, a silver electrode is formed as the
[0081]
Next, the second insulator layer 9 is formed on the
[0082]
Defects such as peeling, cracking and warping do not occur in the coil component obtained by the above method, and the first conductor layer 2 is made into an insulator by heat treatment. Further, even if the coil characteristic is measured using an impedance analyzer, it has excellent characteristics.
[0083]
Thus, even if the first conductor layer 2 is not deleted by etching or the like, a coil component having a desired coil pattern can be obtained by heat treatment.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first conductor layer forming step of forming the first conductor layer on the ceramic body, Next, the above A second conductor layer forming step of forming a second conductor layer on the first conductor layer; Next, the above A coil forming step for forming a coil portion on the second conductor layer, and an insulating step for heat-insulating the first conductor layer is provided, so that the surface of the ceramic body has a spiral conductor layer. An excellent coil component can be obtained.
[0085]
And even if a ceramic material with a specific material or shape is used, a coil component in which a desired coil pattern is formed without forming a specific conductor underlayer or removing the conductor of the entire surface covering pattern The manufacturing method of can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views of a manufacturing process showing a method of manufacturing a coil component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil component
FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views of a manufacturing process showing a method for manufacturing another coil component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the coil component.
FIG. 5 is a perspective view of a coil component having a helical coil portion according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Ceramic body
2 First conductor layer
3 Second conductor layer
4 Coil part
5 Exterior materials
6 External electrode
7 First insulator layer
9 Second insulator layer
10 Groove
Claims (13)
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