コイル内蔵基板の製造方法
【課題】コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができるコイル内蔵基板の製造方法を提供する。
【解決手段】未焼成積層体は、積層された未焼成セラミック基材層と、積層方向から透視すると互いに重なり合う未焼成コイル要素と、未焼成セラミック基材層を貫通して未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて未焼成セラミック基材層と未焼成コイル要素との間に形成された消失層とを備える。未焼成積層体を焼成するとき、（ｉ）未焼成セラミック基材層が収縮を開始する収縮開始温度まで昇温する第１期間に、消失層の空隙部形成用材料の一部のみを消失させ、（ii）さらに昇温して未焼成セラミック基材層の収縮を開始させた第２期間にも、消失層の空隙部形成用材料の消失を継続させ、空隙部を形成する。
【解決手段】未焼成積層体は、積層された未焼成セラミック基材層と、積層方向から透視すると互いに重なり合う未焼成コイル要素と、未焼成セラミック基材層を貫通して未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて未焼成セラミック基材層と未焼成コイル要素との間に形成された消失層とを備える。未焼成積層体を焼成するとき、（ｉ）未焼成セラミック基材層が収縮を開始する収縮開始温度まで昇温する第１期間に、消失層の空隙部形成用材料の一部のみを消失させ、（ii）さらに昇温して未焼成セラミック基材層の収縮を開始させた第２期間にも、消失層の空隙部形成用材料の消失を継続させ、空隙部を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル内蔵基板の製造方法に関し、詳しくは、積層されたセラミック基材層の間にコイル要素を備えるコイル内蔵基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、未焼成のセラミック基材層を積層、圧着した未焼成の積層体を焼成して製造されたセラミック多層基板について、種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、未焼成のセラミック基材層を未焼成のセラミック補助層で挟み込んだ未焼成の積層体を同時に焼成してセラミック多層基板を製造する場合に、焼結後のセラミック基材層の線膨張係数α１と、焼結後のセラミック補助層の線膨張係数α２との差α１−α２を０．２〜５ｐｐｍ／℃となるようにしておくことで、焼結したセラミック多層基板の機械的強度が増すことが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、積層されたセラミック基材層の間に内部電極を備えるセラミック多層基板において、内部電極となる導電体ペーストに接する収縮抑制用グリーン層を設けた未焼成の積層体を焼成し、焼成の際に導電性ペーストの面方向の収縮を収縮抑制用グリーン層によって抑制し、導電性ペーストの厚み方向の収縮を、周囲のセラミックグリーンシートの厚み方向の収縮度より大きくすることにより、基板表面のうねりを低減することが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、フェライト基板用の未焼成の積層体を焼成する際に、炉内温度を段階的に昇温し、脱バインダ過程後に本焼過程を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００７／１４５１８９号
【特許文献２】特開２００１−２５７４７３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４５０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セラミック基材層の間にコイル要素を備えているコイル内蔵基板は、積層方向から透視するとコイル要素が互いに重なり合うように配置されている。このようなコイル内蔵基板を製造する場合、未焼成のコイル要素が形成されたセラミックグリーンシートを積層すると、未焼成のコイル要素が重なり合う部分が他の部分よりも隆起する。この状態で圧下し、セラミックグリーンシートを圧着して、表面を平らにした未焼成の積層体を形成し、焼成すると、焼成後の積層体、すなわちコイル内蔵基板の表面にうねりが発生する。
【０００８】
コイル内蔵基板には、コイル内蔵基板をマザーボード等の他の回路基板に実装するための端子電極が形成されている。また、コイル内蔵基板自体に電子部品が実装される場合、コイル内蔵基板には、ランド電極が形成されている。コイル内蔵基板の表面がうねっていると、コイル内蔵基板を他の回路基板に実装する場合や、コイル内蔵基板に電子部品を実装する場合に、不都合が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができるコイル内蔵基板の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したコイル内蔵基板の製造方法を提供する。
【００１１】
コイル内蔵基板の製造方法は、第１乃至第３の工程を備える。前記第１の工程において、（ａ）互いに積層された複数の未焼成セラミック基材層と、（ｂ）互いに隣接する前記未焼成セラミック基材層の異なる組の当該未焼成セラミック基材層間において、前記未焼成セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数の未焼成コイル要素と、（ｃ）前記未焼成セラミック基材層を貫通して前記未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、（ｄ）前記未焼成セラミック基材層と少なくとも一つの前記未焼成コイル要素との間に、前記未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて形成された少なくとも一つの消失層とを備えた未焼成積層体を形成する。前記第２の工程において、前記未焼成積層体を焼成して、前記未焼成セラミック基材層と前記未焼成コイル要素と前記未焼成層間接続導体とを焼結させるとともに、前記消失層の前記空隙部形成用材料を消失させて空隙部を形成する。前記第３の工程において、前記未焼成積層体の焼成により形成された焼結済み積層体を分割して、１個又は２個以上のコイル内蔵基板を取り出す。前記第２の工程において、前記消失層の前記空隙部形成用材料は、前記未焼成セラミック基材層が収縮を開始するときには一部が残るようにし、該一部を、前記未焼成セラミック基材層の収縮に伴って徐々に消失させて、前記空隙部を形成する。
【００１２】
上記方法によれば、積層方向にコイル要素が重なり合う部分に空隙部が形成された未焼成積層体を焼成することにより、焼結済み積層体の表面のうねりを抑制し、焼結済み積層体から形成されるコイル内蔵基板の表面のうねりを抑制できる。また、空隙部により、焼結後のコイル要素の残留応力が抑制され、コイルのインダクタンス値の増加、効率の向上が得られる。
【００１３】
好ましくは、前記未焼成積層体は、前記未焼成コイル要素の一方の主面と前記未焼成セラミック基材層との間に前記消失層が形成され、当該未焼成コイル要素の他方の主面は他の前記未焼成セラミック基材層と接している。
【００１４】
この場合、コイル要素の片側のみに空隙部が形成される。コイル要素の両側に空隙部が形成される場合と比べると、基板強度の低下を抑制することができ、焼結済み積層体を分割するとき、基板にクラックが発生しにくい。
【００１５】
好ましくは、前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下である。
【００１６】
この場合、基板の強度を確保しながら、基板のうねりを抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、前記未焼成コイル要素の焼結後の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下である。
【００１８】
この場合、コイルの特性を確保しながら、基板のうねりを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明は、以下のように構成されたコイル内蔵基板を提供する。
【００２０】
コイル内蔵基板は、（ａ）互いに積層された複数のセラミック基材層と、（ｂ）互いに隣接する前記セラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間において、前記セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数のコイル要素と、（ｃ）前記セラミック基材層を貫通して前記コイル要素同士を接続する層間接続導体とを備える。少なくとも一つの前記コイル要素の一方の主面と前記セラミック基材層との間に空隙部が形成され、当該コイル要素の他方の主面は他の前記セラミック基材層と接する。前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下である。前記コイル要素の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下である。
【００２１】
上記構成によれば、コイル要素とセラミック基材層とが重なり合った部分に空隙部を設けることにより、セラミック基材層のみが重なり合った部分との厚みの差を小さくして、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例１）
【図２】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例２）
【図３】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例３）
【図４】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例４）
【図５】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例５）
【図６】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例６）
【図７】セラミックグリーンシートの焼成収縮を示すグラフである。（実施例１）
【図８】カーボンペーストのＴＧ曲線及びＤＴＡ曲線を示すグラフである。（実施例１）
【図９】コイル内蔵基板の断面図である。（説明例）
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００２５】
＜実施例１＞ 実施例１のコイル内蔵基板について、図１、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、コイル内蔵基板１０の主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図１に示すように、コイル内蔵基板１０は、鎖線１１で示すように、複数個分の基板本体１２となる部分を含む集合基板がブレイク溝１２ｘ，１２ｙに沿って切断され分割された個片である。
【００２７】
基板本体１２は、図１において上から順に、第１の非磁性体フェライト層１６ａ、第１の磁性体フェライト層１４ａ、中間非磁性体フェライト層１６ｃ、第２の磁性体フェライト層１４ｂ、第２の非磁性体フェライト層１６ｂが積層されている。第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂは、磁性体セラミック材料、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化銅を主成分とする磁性体フェライトとセラミック材料を含む。第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃとは、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化銅を主成分とする非磁性体フェライトとセラミック材料を含む。基板本体１２の各層１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、１層又は積層された２層以上のセラミック材料を含むセラミック基材層からなる。
【００２８】
図示していないが、基板本体１２の下面１２ｔには、コイル内蔵基板１０をマザーボード等の他の回路基板に実装するための端子電極が形成されている。基板本体１２の上面１２ｓに、コイル内蔵基板１０に電子部品を実装するためのランド電極を形成してもよい。
【００２９】
基板本体１２の内部には、コイル３０と、不図示の層間接続導体及び面内接続導体が形成されている。層間接続導体は、セラミック基材層を貫通する導体である。面内接続導体は隣接するセラミック基材層の間に形成された導体である。層間接続導体及び面内接続導体は、コイル３０と、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔに形成された端子電極やランド電極とを接続したり、基板本体１２の内部に抵抗やコンデンサなどの回路素子を形成したりする。
【００３０】
コイル３０は、第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃの内部に形成されているコイル要素３２を含む。コイル要素３２は、互いに隣接するセラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間に形成されている。コイル要素３２は、基板本体１２の各層１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃが積層された積層方向（図１において上下方向）から基板本体１２を透視すると、積層方向に延在する仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状にそれぞれ形成され、環状の領域内において互いに重なり合っている。鎖線３２ｓは、積層方向から透視したときにコイル要素３２が互いに重なり合う領域の内周の位置を示している。鎖線３２ｔは、積層方向から透視したときにコイル要素３２が互いに重なり合う領域の外周の位置を示している。
【００３１】
コイル３０は、積層方向に隣接するコイル要素３２の端部同士が不図示の層間接続導体を介して互いに接続されている。
【００３２】
基板本体１２の内部には、一つのコイル要素３２ｘに接する空隙部４０が形成されている。空隙部４０内には、コイル要素３２ｘの上面３２ｙが露出しており、コイル要素３２ｘの下面３２ｚはセラミック基材層に接している。積層方向から透視すると、空隙部４０は、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域に重なるように形成され、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域からはみ出ないように形成されている。例えば、空隙部４０は、積層方向から透視すると、環状に形成され、コイル要素３２ｘと重なり合う。
【００３３】
コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の内周より内側や、外周より外側は磁束が通るため、空隙部が形成されていると、そこを通る磁束が減り、インダクタのＬ値が低下する。また、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の外周より外側に空隙部が形成されていると、ブレイク溝１２ｘ，１２ｙと空隙部との間のギャップが狭くなり、集合基板から基板本体１２を分割するときに、空隙部を起点とするクラックが発生しやすい。これらの不都合を防ぐため、空隙部４０は、積層方向から透視すると、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域からはみ出ないように形成する。すなわち、空隙部４０は、積層方向から透視すると、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成しない。
【００３４】
空隙部４０は、コイル要素３２ｘの片側のみに形成されるため、コイル要素３２ｘの両側に空隙部が形成される場合と比べると、基板本体１２の強度の低下を抑制することができ、焼結済み積層体を分割するとき基板本体１２にクラックが発生しにくい。
【００３５】
空隙部４０を形成すると、焼結後のコイル要素３２の残留応力が抑制され、コイル３０のインダクタンス値の増加、効率の向上が得られる。
【００３６】
空隙部４０は、基板本体１２を形成するための未焼成積層体の内部に配置されたカーボンペースト等の空隙部形成用材料が、焼成の際に消失することによって形成される。
【００３７】
空隙部４０は、積層方向の厚さを大きくし過ぎると、基板本体１２の強度が低下する。そのため、空隙部４０の積層方向の厚さは２５μｍ以下として、基板本体１２の強度を確保しながら、基板のうねりを抑制することが好ましい。
【００３８】
コイル要素３２の積層方向の厚さは、コイル要素３２の積層方向の厚さや層数と、空隙部４０の積層方向の厚さや層数とに応じて、１μｍ以上、２５μｍ以下の範囲で選択し、コイルの特性を確保しながら、基板のうねりを抑制することが好ましい。
【００３９】
次に、コイル内蔵基板１０を、集合基板状態で作製する場合の製造工程について説明する。
【００４０】
（１）まず、基板本体１２の各層を形成するため、セラミック材料粉末を含み、シート状に成形された未焼結のセラミックグリーンシートを準備する。
【００４１】
第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂを形成するためのセラミックグリーンシートには、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化銅を主成分とする磁性体フェライトを用いる。第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃを形成するためのセラミックグリーンシートには、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化銅を主成分とする非磁性体フェライトを用いる。
【００４２】
図７のグラフは、セラミックグリーンシートの焼成時の収縮挙動を示すグラフである。セラミックグリーンシートを一定速度で温度を上げて焼成し、焼成前後の寸法Ｌ０、Ｌ１から求めた収縮率（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０を縦軸に示し、横軸に温度（℃）を示している。実線は、第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂを形成するためのセラミックグリーンシートを示す。破線は、第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃを形成するためのセラミックグリーンシートを示す。図７から、セラミックグリーンシートが収縮を開始する温度は、約６００℃であることが分かる。
【００４３】
セラミックグリーンシートの適宜位置にレーザー加工やパンチング加工等により貫通孔を加工し、この貫通孔に導体ペーストを印刷等により埋め込むことによって、未焼成層間接続導体を形成する。
【００４４】
また、セラミックグリーンシートの一方主面に、導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷して、コイル要素、面内配線導体、ランド電極、端子電極の導体パターンを形成する。
【００４５】
さらに、コイル要素３２ｘが形成されるセラミックグリーンシートについては、空隙部形成用材料として、溶媒にカーボン粒子が混合しているカーボンペーストを未焼成のコイル要素３２ｘに塗布しておく。カーボンペースト中のカーボンのＤ５０は、０．１〜５．０μｍとする。Ｄ５０とは、レーザー回折散乱法で測定された粒度分布における累積５０体積％径である。
【００４６】
図８のグラフに、コイル要素３２ｘに塗布したカーボンペーストのＴＧ曲線と、ＤＴＡ曲線を示す。ＴＧ曲線は、雰囲気温度の上昇によるサンプルの重量変化を温度に対して記録したものである。ＤＴＡ曲線は、サンプルホルダーに設けられた熱電対の起電力により、リファレンスとサンプルとの温度差を検出したものである。図８のＴＧ曲線から、カーボンペーストは、昇温に伴い徐々に消失することが分かる。
【００４７】
（２）次いで、基板本体１２の各層を形成する未焼結のセラミックグリーンシートを積層して、未焼成積層体を形成する。このとき、台板上にセラミックグリーンシートを重ねると、コイル要素が重なり合う部分は他の部分より隆起するが、平面で圧下してセラミックグリーンシートを圧着することにより、表面が平らな未焼成積層体を形成する。
【００４８】
（３）次いで、未焼成積層体を焼成する。
【００４９】
まず、室温から、セラミックグリーンシートが収縮を開始する温度を越えない温度まで、例えば４００℃まで、焼成炉の温度を上げる。焼成炉内の酸素濃度は、５〜２５％とする。このとき、セラミックグリーンシートや消失層のカーボンペーストに含まれる溶媒が加熱に伴って気化したり、有機材料が熱分解して気化したりして、未焼成積層体内から消失するが、消失層にはカーボンペースト中のカーボンが残る。
【００５０】
次いで、セラミックグリーンシートや導電ペーストが焼結する温度まで、例えば約９００℃まで焼成炉の温度を上げる。焼成炉内の酸素濃度は、０．１〜１０．０％とする。温度の上昇に伴ってセラミックグリーンシートが収縮し、焼結する。消失層に残っているカーボンペースト中のカーボンは、セラミックグリーンシートが収縮するときに、徐々に消失させることできる。これによって、基板のうねりを抑制しながら、焼結済み積層体の内部に空隙部４０を形成できる。カーボンの消失速度は、カーボンの粒径を大きくすると遅くすることでき、小さくすると速くすることができる。
【００５１】
（４）次いで、室温まで冷却した後、焼結済み積層体、すなわちコイル内蔵基板１０の集合基板に、レーザー加工やダイシング加工によりブレイク溝１２ｘ，１２ｙを形成する。必要に応じて、基板本体１２の上面１２ｓに形成されたランド電極と、下面１２ｔに形成された端子電極にメッキを行い、ランド電極に表面実装部品やＩＣチップなどの電子部品を実装する。
【００５２】
（５）以上の工程により完成したコイル内蔵基板１０の集合基板をブレイク溝１２ｘ，１２ｙ溝に沿って切断し、コイル内蔵基板１０の個片に分割する。
【００５３】
空隙部形成用材料（例えば、カーボンペースト中のカーボンの粒径）や焼成条件（例えば、酸素濃度、温度プロファイル）を調整し、焼成の際に空隙部形成用材料の消失速度と積層体の収縮速度を制御することにより、基板のうねり、すなわち基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりを抑制することができる。
【００５４】
＜実施例２＞ 実施例２のコイル内蔵基板１０ａについて、図２を参照しながら説明する。
【００５５】
図２は、コイル内蔵基板１０ａの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図２に示すように、コイル内蔵基板１０ａは、実施例１のコイル内蔵基板１０と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図２に示すように、コイル内蔵基板１０ａの基板本体１２の内部には、コイル要素３２ａを含むコイル３０ａが形成されている。実施例１と同じく、コイル要素３２ａに接する空隙部４０ａが形成されることにより、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりが抑制されている。
【００５７】
各コイル要素３２ａは、実施例１と同様に仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状にそれぞれ形成されているが、実施例１のコイル要素３２よりも厚く、層数も多い。空隙部４０ａは、すべてのコイル要素３２ａに対して形成されている。コイル要素が厚いほど、コイル要素の層数が多いほど、コイル要素が積層方向に重なり合っているコイル部分の隆起量が大きくなるため、基板表面のうねり抑制効果を高めるように、空隙部の層数を増やしている。
【００５８】
ただし、コイル要素の膜厚や層数に対して、空隙部の層数が多過ぎると、焼結するとコイル部分が陥没するため、基板本体の各層の厚みやコイル要素の厚みに応じて、適切な層数の空隙部を形成する必要がある。
【００５９】
＜実施例３＞ 実施例３のコイル内蔵基板１０ｂについて、図３を参照しながら説明する。
【００６０】
図３は、コイル内蔵基板１０ｂの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図３に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｂは、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００６１】
基板本体１２を積層方向から透視すると、第１のコイル要素３２ｂは、仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状に形成され、互いに重なり合っている。
【００６２】
基板本体１２を積層方向から透視すると、第２のコイル要素３４ｂは、仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状に形成され、第１のコイル要素３２ｂが互いに重なり合っている領域より内側において、互いに重なり合っている。
【００６３】
積層方向に隣接する第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとが層間接続導体を介して直列に接続されてコイル３０ｂが構成されている。
【００６４】
空隙部４０ｂは、第１のコイル要素３２ｂに接するように形成され、空隙部４０ｂ内には、第１のコイル要素３２ｂの上面が露出しており、コイル要素３２ｂの下面はセラミック基材層に接している。空隙部４０は、積層方向から透視すると、第１のコイル要素３２ｂが重なり合う環状の領域のみに重なるように、環状に形成され、第１のコイル要素３２ｂが重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成されていない。
【００６５】
＜実施例４＞ 実施例４のコイル内蔵基板１０ｃについて、図４を参照しながら説明する。
【００６６】
図４は、コイル内蔵基板１０ｃの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図４に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｃは、実施例３と同様に、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００６７】
実施例３と異なり、第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃが形成され、空隙部４０ｃ内には、コイル要素３４ｂの上面が露出しており、コイル要素３４ｂの下面はセラミック基材層に接している。空隙部４０ｃは、積層方向から透視すると、第２のコイル要素３４ｂが重なり合う環状の領域のみに重なるように、環状に形成され、第２のコイル要素３４ｂが重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成されていない。
【００６８】
＜実施例５＞ 実施例５のコイル内蔵基板１０ｄについて、図５を参照しながら説明する。
【００６９】
図５は、コイル内蔵基板１０ｄの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図５に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｄは、実施例３及び実施例４と同様に、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００７０】
実施例３及び実施例４と異なり、第１のコイル要素３２ｂに接する空隙部４０ｂと、第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃの両方が形成されている。
【００７１】
上述した実施例３〜５のように、コイル要素３０ｂ〜３０ｄが第１及び第２のコイル要素３２ｂ，３４ｂを含む場合には、第１のコイル要素３２ｂに接する空隙部４０ｂと第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃとの少なくとも一方を形成すれば、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりを抑制することができる。
【００７２】
＜実施例６＞ 実施例６のコイル内蔵基板１０ｅについて、図６を参照しながら説明する。
【００７３】
図６は、コイル内蔵基板１０ｅの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図６に示すように、コイル内蔵基板１０ｅの基板本体１２の内部には、９層のコイル要素３２ｅを含むコイル３０ｅが形成されている。コイル要素３０ｅは、仮想中心軸３１のまわりに形成されている。
【００７４】
９層のコイル要素３０ｅのうち３層に接する空隙部４０ｅが形成されている。空隙部４０ｅの内周４０ｑは、基板本体１２を積層方向から透視したときに、コイル要素３０ｅが重なり合う領域の内周に接している。
【００７５】
一方、空隙部４０ｅの外周４０ｐは、コイル要素３０ｅが重なり合う領域の外周との間に間隔を設けて該外周より内側に延在している。これにより、ブレイク溝１２ｘ，１２ｙと空隙部４０ｅとの間のギャップが広くなるため、集合基板から基板本体１２を分割するときに、空隙部４０ｅを起点とするクラックが発生しにくくなる。
【００７６】
空隙部４０ｅを設けることにより、基板のうねりを抑制することができる。例えば、コイル要素３２ｅの厚さが１０〜１２μｍ、コイル要素３２ｅが９層、基板本体１２の厚さが０．６００ｍｍの試作品において、空隙部４０ｅを全く形成しない比較例では、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねり量（厚みの最大値と最小値の差）が５０μｍであったが、実施例６のように空隙部４０ｅを３層形成することにより基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねり量を１５μｍまで低減することができた。
【００７７】
＜まとめ＞ 以上に説明した製造方法により、コイル要素に接する空隙部を形成すると、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【００７８】
すなわち、図９（ａ）の断面図に模式的に示すように、基板本体２ｘの内部に空隙部を形成しない場合には、コイル要素４が積層方向に重なり合う領域４ｘが焼成により隆起して、表面２ｓにうねりが発生する。図９（ｂ）の断面図に模式的に示すように、基板本体２の内部に、コイル要素４に接する空隙部６を形成すると、焼成による隆起を抑制し、表面２ｔのうねりを抑制できる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２，２ｘ 基板本体
２ｓ，２ｔ 表面
４ コイル要素
６ 空隙部
１０，１０ａ〜１０ｅ コイル内蔵基板
１２ 基板本体
１２ｓ 上面（表面）
１２ｔ 下面（表面）
１２ｘ，１２ｙ ブレイク溝
１４ａ 第１の磁性体フェライト層
１４ｂ 第２の磁性体フェライト層
１６ａ 第１の非磁性体フェライト層
１６ｂ 第２の非磁性体フェライト層
１６ｃ 中間非磁性体フェライト層
３０，３０ａ〜３０ｅ コイル
３１ 仮想中心軸
３２ コイル要素
３２ｂ 第１のコイル要素
３２ｅ，３２ｘ コイル要素
３４ｂ 第２のコイル要素
４０，４０ａ〜４０ｃ，４０ｅ 空隙部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル内蔵基板の製造方法に関し、詳しくは、積層されたセラミック基材層の間にコイル要素を備えるコイル内蔵基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、未焼成のセラミック基材層を積層、圧着した未焼成の積層体を焼成して製造されたセラミック多層基板について、種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、未焼成のセラミック基材層を未焼成のセラミック補助層で挟み込んだ未焼成の積層体を同時に焼成してセラミック多層基板を製造する場合に、焼結後のセラミック基材層の線膨張係数α１と、焼結後のセラミック補助層の線膨張係数α２との差α１−α２を０．２〜５ｐｐｍ／℃となるようにしておくことで、焼結したセラミック多層基板の機械的強度が増すことが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、積層されたセラミック基材層の間に内部電極を備えるセラミック多層基板において、内部電極となる導電体ペーストに接する収縮抑制用グリーン層を設けた未焼成の積層体を焼成し、焼成の際に導電性ペーストの面方向の収縮を収縮抑制用グリーン層によって抑制し、導電性ペーストの厚み方向の収縮を、周囲のセラミックグリーンシートの厚み方向の収縮度より大きくすることにより、基板表面のうねりを低減することが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、フェライト基板用の未焼成の積層体を焼成する際に、炉内温度を段階的に昇温し、脱バインダ過程後に本焼過程を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００７／１４５１８９号
【特許文献２】特開２００１−２５７４７３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４５０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セラミック基材層の間にコイル要素を備えているコイル内蔵基板は、積層方向から透視するとコイル要素が互いに重なり合うように配置されている。このようなコイル内蔵基板を製造する場合、未焼成のコイル要素が形成されたセラミックグリーンシートを積層すると、未焼成のコイル要素が重なり合う部分が他の部分よりも隆起する。この状態で圧下し、セラミックグリーンシートを圧着して、表面を平らにした未焼成の積層体を形成し、焼成すると、焼成後の積層体、すなわちコイル内蔵基板の表面にうねりが発生する。
【０００８】
コイル内蔵基板には、コイル内蔵基板をマザーボード等の他の回路基板に実装するための端子電極が形成されている。また、コイル内蔵基板自体に電子部品が実装される場合、コイル内蔵基板には、ランド電極が形成されている。コイル内蔵基板の表面がうねっていると、コイル内蔵基板を他の回路基板に実装する場合や、コイル内蔵基板に電子部品を実装する場合に、不都合が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑み、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができるコイル内蔵基板の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したコイル内蔵基板の製造方法を提供する。
【００１１】
コイル内蔵基板の製造方法は、第１乃至第３の工程を備える。前記第１の工程において、（ａ）互いに積層された複数の未焼成セラミック基材層と、（ｂ）互いに隣接する前記未焼成セラミック基材層の異なる組の当該未焼成セラミック基材層間において、前記未焼成セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数の未焼成コイル要素と、（ｃ）前記未焼成セラミック基材層を貫通して前記未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、（ｄ）前記未焼成セラミック基材層と少なくとも一つの前記未焼成コイル要素との間に、前記未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて形成された少なくとも一つの消失層とを備えた未焼成積層体を形成する。前記第２の工程において、前記未焼成積層体を焼成して、前記未焼成セラミック基材層と前記未焼成コイル要素と前記未焼成層間接続導体とを焼結させるとともに、前記消失層の前記空隙部形成用材料を消失させて空隙部を形成する。前記第３の工程において、前記未焼成積層体の焼成により形成された焼結済み積層体を分割して、１個又は２個以上のコイル内蔵基板を取り出す。前記第２の工程において、前記消失層の前記空隙部形成用材料は、前記未焼成セラミック基材層が収縮を開始するときには一部が残るようにし、該一部を、前記未焼成セラミック基材層の収縮に伴って徐々に消失させて、前記空隙部を形成する。
【００１２】
上記方法によれば、積層方向にコイル要素が重なり合う部分に空隙部が形成された未焼成積層体を焼成することにより、焼結済み積層体の表面のうねりを抑制し、焼結済み積層体から形成されるコイル内蔵基板の表面のうねりを抑制できる。また、空隙部により、焼結後のコイル要素の残留応力が抑制され、コイルのインダクタンス値の増加、効率の向上が得られる。
【００１３】
好ましくは、前記未焼成積層体は、前記未焼成コイル要素の一方の主面と前記未焼成セラミック基材層との間に前記消失層が形成され、当該未焼成コイル要素の他方の主面は他の前記未焼成セラミック基材層と接している。
【００１４】
この場合、コイル要素の片側のみに空隙部が形成される。コイル要素の両側に空隙部が形成される場合と比べると、基板強度の低下を抑制することができ、焼結済み積層体を分割するとき、基板にクラックが発生しにくい。
【００１５】
好ましくは、前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下である。
【００１６】
この場合、基板の強度を確保しながら、基板のうねりを抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、前記未焼成コイル要素の焼結後の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下である。
【００１８】
この場合、コイルの特性を確保しながら、基板のうねりを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明は、以下のように構成されたコイル内蔵基板を提供する。
【００２０】
コイル内蔵基板は、（ａ）互いに積層された複数のセラミック基材層と、（ｂ）互いに隣接する前記セラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間において、前記セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数のコイル要素と、（ｃ）前記セラミック基材層を貫通して前記コイル要素同士を接続する層間接続導体とを備える。少なくとも一つの前記コイル要素の一方の主面と前記セラミック基材層との間に空隙部が形成され、当該コイル要素の他方の主面は他の前記セラミック基材層と接する。前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下である。前記コイル要素の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下である。
【００２１】
上記構成によれば、コイル要素とセラミック基材層とが重なり合った部分に空隙部を設けることにより、セラミック基材層のみが重なり合った部分との厚みの差を小さくして、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例１）
【図２】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例２）
【図３】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例３）
【図４】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例４）
【図５】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例５）
【図６】コイル内蔵基板の断面図である。（実施例６）
【図７】セラミックグリーンシートの焼成収縮を示すグラフである。（実施例１）
【図８】カーボンペーストのＴＧ曲線及びＤＴＡ曲線を示すグラフである。（実施例１）
【図９】コイル内蔵基板の断面図である。（説明例）
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００２５】
＜実施例１＞ 実施例１のコイル内蔵基板について、図１、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、コイル内蔵基板１０の主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図１に示すように、コイル内蔵基板１０は、鎖線１１で示すように、複数個分の基板本体１２となる部分を含む集合基板がブレイク溝１２ｘ，１２ｙに沿って切断され分割された個片である。
【００２７】
基板本体１２は、図１において上から順に、第１の非磁性体フェライト層１６ａ、第１の磁性体フェライト層１４ａ、中間非磁性体フェライト層１６ｃ、第２の磁性体フェライト層１４ｂ、第２の非磁性体フェライト層１６ｂが積層されている。第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂは、磁性体セラミック材料、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化銅を主成分とする磁性体フェライトとセラミック材料を含む。第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃとは、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化銅を主成分とする非磁性体フェライトとセラミック材料を含む。基板本体１２の各層１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、１層又は積層された２層以上のセラミック材料を含むセラミック基材層からなる。
【００２８】
図示していないが、基板本体１２の下面１２ｔには、コイル内蔵基板１０をマザーボード等の他の回路基板に実装するための端子電極が形成されている。基板本体１２の上面１２ｓに、コイル内蔵基板１０に電子部品を実装するためのランド電極を形成してもよい。
【００２９】
基板本体１２の内部には、コイル３０と、不図示の層間接続導体及び面内接続導体が形成されている。層間接続導体は、セラミック基材層を貫通する導体である。面内接続導体は隣接するセラミック基材層の間に形成された導体である。層間接続導体及び面内接続導体は、コイル３０と、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔに形成された端子電極やランド電極とを接続したり、基板本体１２の内部に抵抗やコンデンサなどの回路素子を形成したりする。
【００３０】
コイル３０は、第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃの内部に形成されているコイル要素３２を含む。コイル要素３２は、互いに隣接するセラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間に形成されている。コイル要素３２は、基板本体１２の各層１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃが積層された積層方向（図１において上下方向）から基板本体１２を透視すると、積層方向に延在する仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状にそれぞれ形成され、環状の領域内において互いに重なり合っている。鎖線３２ｓは、積層方向から透視したときにコイル要素３２が互いに重なり合う領域の内周の位置を示している。鎖線３２ｔは、積層方向から透視したときにコイル要素３２が互いに重なり合う領域の外周の位置を示している。
【００３１】
コイル３０は、積層方向に隣接するコイル要素３２の端部同士が不図示の層間接続導体を介して互いに接続されている。
【００３２】
基板本体１２の内部には、一つのコイル要素３２ｘに接する空隙部４０が形成されている。空隙部４０内には、コイル要素３２ｘの上面３２ｙが露出しており、コイル要素３２ｘの下面３２ｚはセラミック基材層に接している。積層方向から透視すると、空隙部４０は、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域に重なるように形成され、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域からはみ出ないように形成されている。例えば、空隙部４０は、積層方向から透視すると、環状に形成され、コイル要素３２ｘと重なり合う。
【００３３】
コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の内周より内側や、外周より外側は磁束が通るため、空隙部が形成されていると、そこを通る磁束が減り、インダクタのＬ値が低下する。また、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の外周より外側に空隙部が形成されていると、ブレイク溝１２ｘ，１２ｙと空隙部との間のギャップが狭くなり、集合基板から基板本体１２を分割するときに、空隙部を起点とするクラックが発生しやすい。これらの不都合を防ぐため、空隙部４０は、積層方向から透視すると、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域からはみ出ないように形成する。すなわち、空隙部４０は、積層方向から透視すると、コイル要素３２が互いに重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成しない。
【００３４】
空隙部４０は、コイル要素３２ｘの片側のみに形成されるため、コイル要素３２ｘの両側に空隙部が形成される場合と比べると、基板本体１２の強度の低下を抑制することができ、焼結済み積層体を分割するとき基板本体１２にクラックが発生しにくい。
【００３５】
空隙部４０を形成すると、焼結後のコイル要素３２の残留応力が抑制され、コイル３０のインダクタンス値の増加、効率の向上が得られる。
【００３６】
空隙部４０は、基板本体１２を形成するための未焼成積層体の内部に配置されたカーボンペースト等の空隙部形成用材料が、焼成の際に消失することによって形成される。
【００３７】
空隙部４０は、積層方向の厚さを大きくし過ぎると、基板本体１２の強度が低下する。そのため、空隙部４０の積層方向の厚さは２５μｍ以下として、基板本体１２の強度を確保しながら、基板のうねりを抑制することが好ましい。
【００３８】
コイル要素３２の積層方向の厚さは、コイル要素３２の積層方向の厚さや層数と、空隙部４０の積層方向の厚さや層数とに応じて、１μｍ以上、２５μｍ以下の範囲で選択し、コイルの特性を確保しながら、基板のうねりを抑制することが好ましい。
【００３９】
次に、コイル内蔵基板１０を、集合基板状態で作製する場合の製造工程について説明する。
【００４０】
（１）まず、基板本体１２の各層を形成するため、セラミック材料粉末を含み、シート状に成形された未焼結のセラミックグリーンシートを準備する。
【００４１】
第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂを形成するためのセラミックグリーンシートには、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化銅を主成分とする磁性体フェライトを用いる。第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃを形成するためのセラミックグリーンシートには、例えば、酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化銅を主成分とする非磁性体フェライトを用いる。
【００４２】
図７のグラフは、セラミックグリーンシートの焼成時の収縮挙動を示すグラフである。セラミックグリーンシートを一定速度で温度を上げて焼成し、焼成前後の寸法Ｌ０、Ｌ１から求めた収縮率（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０を縦軸に示し、横軸に温度（℃）を示している。実線は、第１及び第２の磁性体フェライト層１４ａ，１４ｂを形成するためのセラミックグリーンシートを示す。破線は、第１及び第２の非磁性体フェライト層１６ａ，１６ｂと中間非磁性体フェライト層１６ｃを形成するためのセラミックグリーンシートを示す。図７から、セラミックグリーンシートが収縮を開始する温度は、約６００℃であることが分かる。
【００４３】
セラミックグリーンシートの適宜位置にレーザー加工やパンチング加工等により貫通孔を加工し、この貫通孔に導体ペーストを印刷等により埋め込むことによって、未焼成層間接続導体を形成する。
【００４４】
また、セラミックグリーンシートの一方主面に、導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷して、コイル要素、面内配線導体、ランド電極、端子電極の導体パターンを形成する。
【００４５】
さらに、コイル要素３２ｘが形成されるセラミックグリーンシートについては、空隙部形成用材料として、溶媒にカーボン粒子が混合しているカーボンペーストを未焼成のコイル要素３２ｘに塗布しておく。カーボンペースト中のカーボンのＤ５０は、０．１〜５．０μｍとする。Ｄ５０とは、レーザー回折散乱法で測定された粒度分布における累積５０体積％径である。
【００４６】
図８のグラフに、コイル要素３２ｘに塗布したカーボンペーストのＴＧ曲線と、ＤＴＡ曲線を示す。ＴＧ曲線は、雰囲気温度の上昇によるサンプルの重量変化を温度に対して記録したものである。ＤＴＡ曲線は、サンプルホルダーに設けられた熱電対の起電力により、リファレンスとサンプルとの温度差を検出したものである。図８のＴＧ曲線から、カーボンペーストは、昇温に伴い徐々に消失することが分かる。
【００４７】
（２）次いで、基板本体１２の各層を形成する未焼結のセラミックグリーンシートを積層して、未焼成積層体を形成する。このとき、台板上にセラミックグリーンシートを重ねると、コイル要素が重なり合う部分は他の部分より隆起するが、平面で圧下してセラミックグリーンシートを圧着することにより、表面が平らな未焼成積層体を形成する。
【００４８】
（３）次いで、未焼成積層体を焼成する。
【００４９】
まず、室温から、セラミックグリーンシートが収縮を開始する温度を越えない温度まで、例えば４００℃まで、焼成炉の温度を上げる。焼成炉内の酸素濃度は、５〜２５％とする。このとき、セラミックグリーンシートや消失層のカーボンペーストに含まれる溶媒が加熱に伴って気化したり、有機材料が熱分解して気化したりして、未焼成積層体内から消失するが、消失層にはカーボンペースト中のカーボンが残る。
【００５０】
次いで、セラミックグリーンシートや導電ペーストが焼結する温度まで、例えば約９００℃まで焼成炉の温度を上げる。焼成炉内の酸素濃度は、０．１〜１０．０％とする。温度の上昇に伴ってセラミックグリーンシートが収縮し、焼結する。消失層に残っているカーボンペースト中のカーボンは、セラミックグリーンシートが収縮するときに、徐々に消失させることできる。これによって、基板のうねりを抑制しながら、焼結済み積層体の内部に空隙部４０を形成できる。カーボンの消失速度は、カーボンの粒径を大きくすると遅くすることでき、小さくすると速くすることができる。
【００５１】
（４）次いで、室温まで冷却した後、焼結済み積層体、すなわちコイル内蔵基板１０の集合基板に、レーザー加工やダイシング加工によりブレイク溝１２ｘ，１２ｙを形成する。必要に応じて、基板本体１２の上面１２ｓに形成されたランド電極と、下面１２ｔに形成された端子電極にメッキを行い、ランド電極に表面実装部品やＩＣチップなどの電子部品を実装する。
【００５２】
（５）以上の工程により完成したコイル内蔵基板１０の集合基板をブレイク溝１２ｘ，１２ｙ溝に沿って切断し、コイル内蔵基板１０の個片に分割する。
【００５３】
空隙部形成用材料（例えば、カーボンペースト中のカーボンの粒径）や焼成条件（例えば、酸素濃度、温度プロファイル）を調整し、焼成の際に空隙部形成用材料の消失速度と積層体の収縮速度を制御することにより、基板のうねり、すなわち基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりを抑制することができる。
【００５４】
＜実施例２＞ 実施例２のコイル内蔵基板１０ａについて、図２を参照しながら説明する。
【００５５】
図２は、コイル内蔵基板１０ａの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図２に示すように、コイル内蔵基板１０ａは、実施例１のコイル内蔵基板１０と略同様に構成されている。以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図２に示すように、コイル内蔵基板１０ａの基板本体１２の内部には、コイル要素３２ａを含むコイル３０ａが形成されている。実施例１と同じく、コイル要素３２ａに接する空隙部４０ａが形成されることにより、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりが抑制されている。
【００５７】
各コイル要素３２ａは、実施例１と同様に仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状にそれぞれ形成されているが、実施例１のコイル要素３２よりも厚く、層数も多い。空隙部４０ａは、すべてのコイル要素３２ａに対して形成されている。コイル要素が厚いほど、コイル要素の層数が多いほど、コイル要素が積層方向に重なり合っているコイル部分の隆起量が大きくなるため、基板表面のうねり抑制効果を高めるように、空隙部の層数を増やしている。
【００５８】
ただし、コイル要素の膜厚や層数に対して、空隙部の層数が多過ぎると、焼結するとコイル部分が陥没するため、基板本体の各層の厚みやコイル要素の厚みに応じて、適切な層数の空隙部を形成する必要がある。
【００５９】
＜実施例３＞ 実施例３のコイル内蔵基板１０ｂについて、図３を参照しながら説明する。
【００６０】
図３は、コイル内蔵基板１０ｂの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図３に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｂは、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００６１】
基板本体１２を積層方向から透視すると、第１のコイル要素３２ｂは、仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状に形成され、互いに重なり合っている。
【００６２】
基板本体１２を積層方向から透視すると、第２のコイル要素３４ｂは、仮想中心軸３１のまわりに略Ｃ字形状に形成され、第１のコイル要素３２ｂが互いに重なり合っている領域より内側において、互いに重なり合っている。
【００６３】
積層方向に隣接する第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとが層間接続導体を介して直列に接続されてコイル３０ｂが構成されている。
【００６４】
空隙部４０ｂは、第１のコイル要素３２ｂに接するように形成され、空隙部４０ｂ内には、第１のコイル要素３２ｂの上面が露出しており、コイル要素３２ｂの下面はセラミック基材層に接している。空隙部４０は、積層方向から透視すると、第１のコイル要素３２ｂが重なり合う環状の領域のみに重なるように、環状に形成され、第１のコイル要素３２ｂが重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成されていない。
【００６５】
＜実施例４＞ 実施例４のコイル内蔵基板１０ｃについて、図４を参照しながら説明する。
【００６６】
図４は、コイル内蔵基板１０ｃの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図４に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｃは、実施例３と同様に、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００６７】
実施例３と異なり、第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃが形成され、空隙部４０ｃ内には、コイル要素３４ｂの上面が露出しており、コイル要素３４ｂの下面はセラミック基材層に接している。空隙部４０ｃは、積層方向から透視すると、第２のコイル要素３４ｂが重なり合う環状の領域のみに重なるように、環状に形成され、第２のコイル要素３４ｂが重なり合う環状の領域の内周より内側にも、外周より外側にも形成されていない。
【００６８】
＜実施例５＞ 実施例５のコイル内蔵基板１０ｄについて、図５を参照しながら説明する。
【００６９】
図５は、コイル内蔵基板１０ｄの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図５に示すように、基板本体１２の内部に形成されたコイル３０ｄは、実施例３及び実施例４と同様に、第１のコイル要素３２ｂと第２のコイル要素３４ｂとを含んでいる。
【００７０】
実施例３及び実施例４と異なり、第１のコイル要素３２ｂに接する空隙部４０ｂと、第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃの両方が形成されている。
【００７１】
上述した実施例３〜５のように、コイル要素３０ｂ〜３０ｄが第１及び第２のコイル要素３２ｂ，３４ｂを含む場合には、第１のコイル要素３２ｂに接する空隙部４０ｂと第２のコイル要素３４ｂに接する空隙部４０ｃとの少なくとも一方を形成すれば、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねりを抑制することができる。
【００７２】
＜実施例６＞ 実施例６のコイル内蔵基板１０ｅについて、図６を参照しながら説明する。
【００７３】
図６は、コイル内蔵基板１０ｅの主要な構成部分のみを模式的に図示した断面図である。図６に示すように、コイル内蔵基板１０ｅの基板本体１２の内部には、９層のコイル要素３２ｅを含むコイル３０ｅが形成されている。コイル要素３０ｅは、仮想中心軸３１のまわりに形成されている。
【００７４】
９層のコイル要素３０ｅのうち３層に接する空隙部４０ｅが形成されている。空隙部４０ｅの内周４０ｑは、基板本体１２を積層方向から透視したときに、コイル要素３０ｅが重なり合う領域の内周に接している。
【００７５】
一方、空隙部４０ｅの外周４０ｐは、コイル要素３０ｅが重なり合う領域の外周との間に間隔を設けて該外周より内側に延在している。これにより、ブレイク溝１２ｘ，１２ｙと空隙部４０ｅとの間のギャップが広くなるため、集合基板から基板本体１２を分割するときに、空隙部４０ｅを起点とするクラックが発生しにくくなる。
【００７６】
空隙部４０ｅを設けることにより、基板のうねりを抑制することができる。例えば、コイル要素３２ｅの厚さが１０〜１２μｍ、コイル要素３２ｅが９層、基板本体１２の厚さが０．６００ｍｍの試作品において、空隙部４０ｅを全く形成しない比較例では、基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねり量（厚みの最大値と最小値の差）が５０μｍであったが、実施例６のように空隙部４０ｅを３層形成することにより基板本体１２の表面１２ｓ，１２ｔのうねり量を１５μｍまで低減することができた。
【００７７】
＜まとめ＞ 以上に説明した製造方法により、コイル要素に接する空隙部を形成すると、コイル内蔵基板の表面のうねりを抑制することができる。
【００７８】
すなわち、図９（ａ）の断面図に模式的に示すように、基板本体２ｘの内部に空隙部を形成しない場合には、コイル要素４が積層方向に重なり合う領域４ｘが焼成により隆起して、表面２ｓにうねりが発生する。図９（ｂ）の断面図に模式的に示すように、基板本体２の内部に、コイル要素４に接する空隙部６を形成すると、焼成による隆起を抑制し、表面２ｔのうねりを抑制できる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２，２ｘ 基板本体
２ｓ，２ｔ 表面
４ コイル要素
６ 空隙部
１０，１０ａ〜１０ｅ コイル内蔵基板
１２ 基板本体
１２ｓ 上面（表面）
１２ｔ 下面（表面）
１２ｘ，１２ｙ ブレイク溝
１４ａ 第１の磁性体フェライト層
１４ｂ 第２の磁性体フェライト層
１６ａ 第１の非磁性体フェライト層
１６ｂ 第２の非磁性体フェライト層
１６ｃ 中間非磁性体フェライト層
３０，３０ａ〜３０ｅ コイル
３１ 仮想中心軸
３２ コイル要素
３２ｂ 第１のコイル要素
３２ｅ，３２ｘ コイル要素
３４ｂ 第２のコイル要素
４０，４０ａ〜４０ｃ，４０ｅ 空隙部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層された複数の未焼成セラミック基材層と、
互いに隣接する前記未焼成セラミック基材層の異なる組の当該未焼成セラミック基材層間において、前記未焼成セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数の未焼成コイル要素と、
前記未焼成セラミック基材層を貫通して前記未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、
前記未焼成セラミック基材層と少なくとも一つの前記未焼成コイル要素との間に、前記未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて形成された少なくとも一つの消失層と、
を備えた未焼成積層体を形成する第１の工程と、
前記未焼成積層体を焼成して、前記未焼成セラミック基材層と前記未焼成コイル要素と前記未焼成層間接続導体とを焼結させるとともに、前記消失層の前記空隙部形成用材料を消失させて空隙部を形成する第２の工程と、
前記未焼成積層体の焼成により形成された焼結済み積層体を分割して、１個又は２個以上のコイル内蔵基板を取り出す第３の工程と、
を備え、
前記第２の工程において、前記消失層の前記空隙部形成用材料は、前記未焼成セラミック基材層が収縮を開始するときには一部が残るようにし、該一部を、前記未焼成セラミック基材層の収縮に伴って徐々に消失させて、前記空隙部を形成することを特徴とする、コイル内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記未焼成積層体は、
前記未焼成コイル要素の一方の主面と前記未焼成セラミック基材層との間に前記消失層が形成され、当該未焼成コイル要素の他方の主面は他の前記未焼成セラミック基材層と接していることを特徴とする、請求項１に記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項３】
前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項４】
前記未焼成コイル要素の焼結後の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項５】
互いに積層された複数のセラミック基材層と、
互いに隣接する前記セラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間において、前記セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数のコイル要素と、
前記セラミック基材層を貫通して前記コイル要素同士を接続する層間接続導体と、
を備え、
少なくとも一つの前記コイル要素の一方の主面と前記セラミック基材層との間に空隙部が形成され、当該コイル要素の他方の主面は他の前記セラミック基材層と接し、
前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下であり、
前記コイル要素の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする、コイル内蔵基板。
【請求項１】
互いに積層された複数の未焼成セラミック基材層と、
互いに隣接する前記未焼成セラミック基材層の異なる組の当該未焼成セラミック基材層間において、前記未焼成セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数の未焼成コイル要素と、
前記未焼成セラミック基材層を貫通して前記未焼成コイル要素同士を接続する未焼成層間接続導体と、
前記未焼成セラミック基材層と少なくとも一つの前記未焼成コイル要素との間に、前記未焼成セラミック基材層が焼結する焼結温度では消失する空隙部形成用材料を用いて形成された少なくとも一つの消失層と、
を備えた未焼成積層体を形成する第１の工程と、
前記未焼成積層体を焼成して、前記未焼成セラミック基材層と前記未焼成コイル要素と前記未焼成層間接続導体とを焼結させるとともに、前記消失層の前記空隙部形成用材料を消失させて空隙部を形成する第２の工程と、
前記未焼成積層体の焼成により形成された焼結済み積層体を分割して、１個又は２個以上のコイル内蔵基板を取り出す第３の工程と、
を備え、
前記第２の工程において、前記消失層の前記空隙部形成用材料は、前記未焼成セラミック基材層が収縮を開始するときには一部が残るようにし、該一部を、前記未焼成セラミック基材層の収縮に伴って徐々に消失させて、前記空隙部を形成することを特徴とする、コイル内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記未焼成積層体は、
前記未焼成コイル要素の一方の主面と前記未焼成セラミック基材層との間に前記消失層が形成され、当該未焼成コイル要素の他方の主面は他の前記未焼成セラミック基材層と接していることを特徴とする、請求項１に記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項３】
前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項４】
前記未焼成コイル要素の焼結後の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のコイル内蔵基板の製造方法。
【請求項５】
互いに積層された複数のセラミック基材層と、
互いに隣接する前記セラミック基材層の異なる組の当該セラミック基材層間において、前記セラミック基材層が積層された積層方向に延在する仮想中心軸のまわりに形成され、前記積層方向から透視すると互いに重なり合う複数のコイル要素と、
前記セラミック基材層を貫通して前記コイル要素同士を接続する層間接続導体と、
を備え、
少なくとも一つの前記コイル要素の一方の主面と前記セラミック基材層との間に空隙部が形成され、当該コイル要素の他方の主面は他の前記セラミック基材層と接し、
前記空隙部の前記積層方向の厚さは２５μｍ以下であり、
前記コイル要素の前記積層方向の厚さは１μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする、コイル内蔵基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２９３６７（Ｐ２０１２−１２９３６７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９６９５（Ｐ２０１０−２７９６９５）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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