JP7354584B2 - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層電子部品の製造方法に関する。

積層電子部品の一つとして、積層された複数の絶縁体層の内部に複数の導体パターンを含む積層インダクタが知られている。例えば、引用文献１に記載の積層インダクタの製造方法では、絶縁材料層となる絶縁体ペーストと導体パターンとなる導体ペーストとを交互に塗工して形成した積層体を焼成し、積層インダクタを製造している。

特開２００７－２６６２１９号公報

上述した積層インダクタにおいて、設計通りの素子特性を得るためには、絶縁材料層からなる素体内部の所定の位置に導体パターンが配置される必要がある。ここで、積層電子部品の製造方法において、導体パターンを形成する導体ペーストは、一般的に、８００℃～９００℃の温度で焼結する。そのため、積層電子部品を製造する際には、積層体を８００℃以上の温度で焼成する必要がある。このように、８００℃以上の高温で導体ペーストを焼成すると、焼結する導体パターンに熱収縮が生じ、これに起因して導体パターンの位置（積層方向に関する位置又は面方向に関する位置）にずれが生じ得る。そのため、設計通りの素子特性を得ることができないおそれがある。特に、スマートフォン等の電子機器に搭載される積層電子部品は、小型であるため、導体パターンの位置ずれに起因する素子特性の低下が顕著となり得る。

本発明の一側面は、所望する素子特性を得ることができる積層電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る積層電子部品の製造方法は、樹脂成分を含む絶縁ペーストによって絶縁体樹脂層を形成する第１工程と、絶縁体樹脂層上に、５００℃以下の温度で焼結する導体ペーストによって導体パターンを形成する第２工程と、第１工程と第２工程とを繰り返して形成された積層体を、５００℃以下の温度で焼成する第３工程と、を含む。

本発明の一側面に係る積層電子部品の製造方法では、５００℃以下の温度で焼結する導体ペーストを塗工して導体パターンを形成し、積層体を５００℃以下の温度で焼成する。これにより、積層電子部品の製造方法では、８００℃以上で焼成する場合に比べて、導体パターンにおいて熱収縮が生じることを抑制できる。したがって、積層電子部品の製造方法では、熱収縮に起因して導体パターンの位置にずれが生じることを抑制できる。その結果、積層電子部品の製造方法では、所望する素子特性を得ることができる。

一実施形態においては、第２工程では、絶縁体樹脂層上に導体ペーストを塗工して導体層を形成し、導体層においてフォトリソグラフィプロセスを行うことによって導体パターンを形成してもよい。この方法では、所定の位置に導体パターンを精度良く形成することができる。そのため、積層電子部品の製造方法では、所望する素子特性を得ることができる。

一実施形態においては、絶縁体樹脂層にスルーホールを形成し、スルーホールに導体ペーストを充填して、一の導体パターンと他の導体パターンとを接続するスルーホール導体を形成する工程を含んでいてもよい。この方法では、一の導体パターンと他の導体パターンとをスルーホール導体によって接続する構成において、スルーホール導体を上記導体ペーストで形成する。これにより、積層電子部品の製造方法では、スルーホール導体において熱収縮が生じることを抑制できる。したがって、積層電子部品の製造方法では、熱収縮に起因してスルーホール導体の位置にずれが生じることを抑制できるため、所望する素子特性を得ることができる。

本発明の一側面によれば、積層電子部品において、所望する素子特性を得ることができる。

図１は、一実施形態に係る積層コイル部品の斜視図である。 図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。 図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図６は、積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図７は、積層体の断面構成を示す図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、他の実施形態に係る積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図９は、他の実施形態に係る積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図１０は、他の実施形態に係る積層コイル部品の製造工程を示す図である。 図１１は、他の実施形態に係る積層コイルの断面構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［積層コイル部品の構造］
図１に示されるように、積層コイル部品（積層電子部品）１は、素体２と、素体２の両端部にそれぞれ配置された第１端子電極３及び第２端子電極４と、を備えている。積層コイル部品１は、例えば、「１００５」タイプ（長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ）のチップ部品である。

素体２は、直方体形状を呈している。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。素体２は、その外表面として、互いに対向している一対の端面２ａ，２ｂと、互いに対向している一対の主面２ｃ，２ｄと、互いに対向している一対の側面２ｅ、２ｆと、を有している。本実施形態では、主面２ｄは、積層コイル部品１を他の電子機器（たとえば、回路基板、又は、積層電子部品など）に実装する際、他の電子機器と対向する実装面として規定される。素体２は、後述する絶縁体樹脂層が積層されて構成されている。実際の素体２では、各絶縁体樹脂層は、各絶縁体樹脂層の間の境界が視認できない程度に一体化されている。

第１端子電極３は、素体２の側面２ｅに配置されている。第１端子電極３は、一対の側面２ｅ，２ｆの対向方向から見て、矩形状（長方形状）を呈している。第１端子電極３は、一対の端面２ａ，２ｂの対向方向に沿って延在していると共に、一対の主面２ｃ，２ｄの対向方向に沿って延在している。第１端子電極３の表面は、側面２ｅと面一である。第２端子電極４は、素体２の側面２ｆに配置されている。第２端子電極４は、一対の側面２ｅ，２ｆの対向方向から見て、矩形状（長方形状）を呈している。第２端子電極４は、一対の端面２ａ，２ｂの対向方向に沿って延在していると共に、一対の主面２ｃ，２ｄの対向方向に沿って延在している。第２端子電極４の表面は、側面２ｆと面一である。

図２及び図３に示されるように、積層コイル部品１は、素体２内にコイル５が配置されている。図２に示されるように、第１端子電極３とコイル５の一端部とは、第１接続部３ａによって接続されている。図３に示されるように、第２端子電極４とコイル５の他端部とは、第２接続部４ａによって接続されている。

［積層コイル部品の製造方法］
続いて、積層コイル部品１の製造方法について説明する。積層コイル部品１の製造方法では、最初に、図４（ａ）に示されるように、基板Ｂ上に、絶縁体樹脂層ＲＬ１及び絶縁体樹脂層ＲＬ２を形成する（第１工程）。基板Ｂは、板状の基材であり、例えば、ステンレス、Ａｌ等の金属、ガラス、ＰＥＴやポリイミド等のフィルム、ガラスエポキシ等の樹脂材質で構成され得る。基板Ｂの上面は、離型処理が施されていてもよい。離型処理には、シリコーンコート、フッ素樹脂加工等が用いられ得る。基板Ｂの上面は、実質的に平坦な面である。

絶縁体樹脂層ＲＬ１及び絶縁体樹脂層ＲＬ２は、絶縁体樹脂ペースト（絶縁ペースト）で形成される。絶縁体樹脂ペーストは、樹脂成分及び溶媒等を含んでいる。樹脂成分は、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂が用いられる。絶縁体樹脂ペーストには、ガラス粉末、セラミック粉末が少量含まれていてもよい。絶縁体樹脂層ＲＬ１は、基板Ｂ上に、例えばダイコーターによって絶縁体樹脂ペーストを塗工して形成し、絶縁体樹脂ペーストを乾燥させることによって形成する。ダイコーターは、ポンプ式、プランジャー式等の種々のダイコーターを採用することができる。絶縁体樹脂層ＲＬ２は、絶縁体樹脂層ＲＬ１上に、絶縁体樹脂ペーストを塗工して乾燥させることによって形成する。これにより、絶縁体樹脂層ＲＬ１上に絶縁体樹脂層ＲＬ２が積層される。絶縁体樹脂層ＲＬ１及び絶縁体樹脂層ＲＬ２の厚さは、積層コイル部品１のサイズに合わせて適宜設定される。

次に、図４（ｂ）に示されるように、絶縁体樹脂層ＲＬ２上に、導体パターンを形成する。導体パターンの形成に用いられる導電性ペーストは、導電性金属（例えば、Ａｇ）を含んでいる。導電性ペーストは、低温焼成ペーストである。低温焼成ペーストは、５００℃以下の温度で焼結する。導電性ペーストとしては、例えば、大研化学工業社製ＵＡ－２０１（商品名）を用いることができる。上記導電性ペーストを用いることによって、相対的に低温である５００℃以下での焼成が可能となることに加え、所望の抵抗値の導体パターンとすることが可能となる。端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１は、絶縁体樹脂層ＲＬ２上に、例えばスクリーン印刷によって導電性ペーストを塗工し乾燥して形成する。導体パターンとして、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１を形成する（第２工程）。端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１は、スクリーン印刷によってパターニングする。これにより、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１が形成される。

続いて、図５（ａ）に示されるように、絶縁体樹脂層ＲＬ２上に、絶縁体樹脂層ＲＬ３を形成する。絶縁体樹脂層ＲＬ３は、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１上にも形成される（オーバーコートされる）。そのため、図５（ｂ）に示されるように、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１上に形成された絶縁体樹脂層ＲＬ３を除去する。

続いて、図６に示されるように、絶縁体樹脂層ＲＬ３上に、端子パターンＴ１２，Ｔ２２及び導体パターンＣ２を形成する。端子パターンＴ１２，Ｔ２２及び導体パターンＣ２は、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１上にスクリーン印刷によって直接形成される。その後、上記の工程を繰り返し、絶縁体樹脂層及び各パターン（導体層）を積層（ビルドアップ）することにより、図７に示されるように、積層体１０を得る。積層体１０は、絶縁体樹脂層ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４，ＲＬ５，ＲＬ６，ＲＬ７，ＲＬ８，ＲＬ８，ＲＬ９，ＲＬ１０と、端子パターンＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６と、端子パターンＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６と、導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と、を含んでいる。

絶縁体樹脂層ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４，ＲＬ５，ＲＬ６，ＲＬ７，ＲＬ８，ＲＬ８，ＲＬ９，ＲＬ１０は、素体２を構成する。端子パターンＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６は、第１端子電極３を構成する。端子パターンＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６は、第２端子電極４を構成する。導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８は、コイル５を構成する。

続いて、積層体１０を基板Ｂから剥離する。そして、積層体１０を５００℃以下の温度で焼成する（第３工程）。焼成温度は、導電性ペーストの特性に応じて設定される。本実施形態では、焼成温度は、例えば、４００℃以上５００℃以下に設定される。積層体１０が焼成されると、絶縁体樹脂層ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４，ＲＬ５，ＲＬ６，ＲＬ７，ＲＬ８，ＲＬ８，ＲＬ９，ＲＬ１０が硬化し、素体２を構成する。また、端子パターンＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６が焼結し、第１端子電極３を構成する。また、端子パターンＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６が焼結し、第２端子電極４を構成する。また、導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８が焼結し、コイル５を構成する。以上により、積層コイル部品１が製造される。

以上説明したように、本実施形態に係る積層コイル部品１の製造方法では、５００℃以下の温度で焼結する導電性ペーストを塗工して導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を形成し、積層体を５００℃以下の温度で焼成する。これにより、積層コイル部品１の製造方法では、８００℃以上で焼成する場合に比べて、導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８において熱収縮が生じること（熱負荷が加わること）を抑制できる。したがって、積層コイル部品１の製造方法では、熱収縮に起因して導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８の位置にずれが生じることを抑制できる。その結果、積層コイル部品１の製造方法では、積層コイル部品１において、所望する素子特性を得ることができる。

また、本実施形態に係る積層コイル部品１の製造方法では、より焼結開始温度の低いＡｇ粒子を含有する導電ペーストを用いることによって、焼結温度をさらに低下させることが可能であり、焼結温度を３００～１００℃程度とすることも可能となる。これにより、積層コイル部品１の製造方法では、さらに低い温度領域での焼成が可能となり、素子特性をより一層向上させることが可能となる。

また、積層コイル部品１の製造方法では、基板Ｂから順に、絶縁体樹脂層及び導体パターンを順次積層して（積み上げて）積層体１０をする。そのため、積層コイル部品１の製造方法では、その他の積層方法（例えば、シート転写法）に比べて、導体パターンの位置精度の向上を図ることができる。したがって、積層コイル部品１の製造方法では、導体パターンの位置ずれを抑制できるため、積層コイル部品１において、所望する素子特性を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態では、積層コイル部品１の製造工程において、最初に、基板Ｂ上に絶縁体樹脂層ＲＬ１を形成する形態を一例に説明した。しかし、積層コイル部品１の製造方法では、最初に、導体パターン等を形成してもよい。以下、基板Ｂ上に導体パターン等を最初に製造する製造方法について説明する。

最初に、図８（ａ）に示されるように、基板Ｂ上に、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１を形成する。端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１は、スクリーン印刷によって形成する。続いて、図８（ｂ）に示されるように、基板Ｂ上に、絶縁体樹脂層ＲＬ３を形成する。絶縁体樹脂層ＲＬ３は、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１上にも形成される（オーバーコートされる）。そのため、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１上に形成された絶縁体樹脂層ＲＬ３を除去する。

続いて、図９に示されるように、絶縁体樹脂層ＲＬ３上に、スクリーン印刷によって、端子パターンＴ１２，Ｔ２２及び導体パターンＣ２，Ｃ３を形成する。その後、上記の工程を繰り返し、絶縁体樹脂層及び各パターン（導体層）を積層（ビルドアップ）して、図１０に示されるように、絶縁体樹脂層ＲＬ４，ＲＬ５，ＲＬ６，ＲＬ７，ＲＬ８，ＲＬ８，ＲＬ９，ＲＬ１０、端子パターンＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６と、端子パターンＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６、及び、導体パターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を形成する。そして、絶縁体樹脂層ＲＬ３、端子パターンＴ１１，Ｔ１２及び導体パターンＣ１を基板Ｂから剥離し、絶縁体樹脂層ＲＬ２及び絶縁体樹脂層ＲＬ１を形成して、積層体１０を得る。積層体１０を５００℃以下の温度で焼成することにより、積層コイル部品１が製造される。

上記実施形態では、積層体１０において、一の層の導体パターンと他の層の導体パターンとを、スクリーン印刷によって形成した導体パターンで接続する形態を一例に説明した。しかし、一の層の導体パターンと他の層の導体パターンとは、スルーホール導体によって接続されてもよい。

図１１に示されるように、積層体１０Ａは、絶縁体樹脂層２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆと、導体パターン３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄと、スルーホール導体４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと、を含んで構成されている。絶縁体樹脂層２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆは、絶縁体樹脂ペーストで形成される。導体パターン３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、低温焼成ペーストである導電性ペーストをスクリーン印刷することによって形成される。スルーホール導体４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、導体パターン３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを覆おう絶縁体樹脂層２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄにおいて、導体パターン３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに対応する位置にスルーホールを形成し、スルーホールに低温焼成ペーストを充填することで形成される。スルーホールは、例えば、フォトリソグラフィプロセスで形成する。

この方法では、スルーホール導体４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを上記導電性ペーストで形成する。これにより、積層コイル部品１の製造方法では、スルーホール導体４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにおいて熱収縮が生じることを抑制できる。したがって、積層コイル部品１の製造方法では、熱収縮に起因してスルーホール導体４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの位置にずれが生じることを抑制できるため、所望する素子特性を得ることができる。

上記実施形態では、絶縁体樹脂層を形成する絶縁体樹脂ペーストの樹脂成分が熱硬化性樹脂を含む形態を一例に説明した。しかし、樹脂成分は、光硬化性樹脂を含んでいてもよい。光硬化性樹脂は、例えば、紫外線硬化樹脂である。この場合、絶縁体樹脂ペーストを塗工した後に、紫外線を照射して硬化させることにより、絶縁体樹脂層が形成される。

上記実施形態では、積層コイル部品１の第１端子電極３を端子パターンＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６で形成すると共に、第２端子電極４を端子パターンＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６で形成する形態を一例に説明した。しかし、第１端子電極及び第２端子電極は、素体の外表面に形成されてもよい。

上記実施形態において、導体パターンがスクリーン印刷によって形成される形態を一例に説明した。しかし、低温焼成可能であり、かつ、感光性を備えた導電ペーストを用いることによって、導体パターンをフォトリソグラフィプロセスによって形成することも可能である。低温焼成可能であり、かつ、感光性を備えた導電ペーストの例としては、公知の鱗片形状、針状Ａｇ粒子又は一般的に銀ナノ粒子と呼ばれる０．５μｍ以下の粒子径である銀ナノ粒子、あるいは鱗片形状、針状Ａｇ粒子とＡｇナノ粒子の混合粒子と、感光性樹脂（例として、アクリル系樹脂）を混合して得られる導体ペーストを用いる。フォトリソグラフィプロセスによれば、所定の位置に導体パターンを精度良く形成することができ、また、小型の製品における細線パターンの形成を高精度に行うことが可能となる。

１…積層コイル部品（積層電子部品）、１０，１０Ａ…積層体、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８…導体パターン、ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４，ＲＬ５，ＲＬ６，ＲＬ７，ＲＬ８，ＲＬ８，ＲＬ９，ＲＬ１０…絶縁体樹脂層、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…スルーホール導体。

Claims (3)

1. 熱硬化性樹脂成分を含む絶縁ペーストによって絶縁体樹脂層を形成する第１工程と、
   前記絶縁体樹脂層上に、５００℃以下の温度で焼結する導体ペーストによって導体パターンを形成する第２工程と、
   前記第１工程と前記第２工程とを繰り返して形成された積層体を、５００℃以下の温度で加熱することで前記導体ペーストを焼結させて導体パターンを形成し、かつ、前記熱硬化性樹脂成分を硬化させる第３工程と、を含み、
   前記第３工程以外に前記熱硬化性樹脂成分を硬化させる工程を含まない、積層電子部品の製造方法。
2. 前記第２工程では、前記絶縁体樹脂層上に前記導体ペーストを塗工して導体層を形成し、前記導体層においてフォトリソグラフィプロセスを行うことによって前記導体パターンを形成する、請求項１に記載の積層電子部品の製造方法。
3. 前記絶縁体樹脂層にスルーホールを形成し、前記スルーホールに前記導体ペーストを充填して、一の前記導体パターンと他の前記導体パターンとを接続するスルーホール導体を形成する工程を含む、請求項１又は２に記載の積層電子部品の製造方法。
   

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