JP2006041204A - 電子部品用セラミック造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工位置、寸法等が制限されない設計の自由度が高く、かつ微細な寸法や、複雑な形状加工が可能となる電子部品用セラミック造形物の製造方法の提供。
【解決手段】 電子部品用セラミック造形物が積層体から得られるように、
少なくとも絶縁体材料および消失材料を有する複数のシート状部材を積層してなる積層体に消失処理を施すことにより、立体形状を形成することを特徴とする、電子部品用セラミック造形物の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、巻き線型電子部品、素材加工の方法に関し、プレス成形、研削加工によらないセラミックコア材等の電子部品用セラミック造形物の製造方法、加工方法を提供する。

従来から、セラミックコアの製造方法において、例えば巻き線型インダクター素子の巻芯となるセラミックコアの製造は、セラミックス粉を成型、焼成、必要に応じて研削加工工程を経て作られている（特許文献１、２）。

特許文献１は、可燃性シートに貫通孔を形成し、これにセラミックペースト又はセラミックシートを充填し、これらを積層、焼成してコアの焼結体を得ており、その実施例には、両端に□１ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの角鍔を持つ、全長２．０ｍｍのドラムコアが開示されている。特許文献１は、可燃性シートを金型で加工した後、セラミックス材料を充填している点で、形成可能な完成品の立体形状には制限がある。

また、特許文献１ではシートを積層した後に積層体を切断したりパンチで打ち抜く例も示されているが、これらは変形、バリ、欠けの要因となりさらなる精度の悪化や歩留まりの低下を促進することになる。

特許文献２は、フェライト磁性原材料をシート状に加工した後、所定の輪郭形状を型抜きし、これを焼成して厚さが１ｍｍ以下の薄型フェライト磁性コアを作製している。特許文献２はフェライトシートを金型で加工していることから、複雑な三次元形状の加工が困難であり、かつ完成品の精度も十分でない。金型加工は変形、バリ、欠けの要因となり精度の悪化や歩留まりの低下を促進する。

また、特許文献２ではグリーンシートが１層である場合の形成精度のレベルであり、層の厚さ方向での制御性に劣り、また均質な層の形成が困難である。
特開２００３−２４９４１３号公報 特開２００３−２３４２２７号公報

このように、従来のセラミックコアの製造方法には、以下の問題点がある：
成型のみで形状を決定する場合、成型金型に対する抜きテーパー角を無視した形状は不可能である。
成型後の研削加工方法によっては、加工位置、寸法等が制限される、即ち加工の制限によって設計の自由度が損なわれる。
素体の大きさと加工機の組合せによるが、微細でかつ複雑な形状加工には限界がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、予め層に分割して各層に所定の加工を施し、素材以外の部分は焼成時に消失する材料が存在し、セラミックグリーンシートの積層時などの変形を防ぎ、型抜きが難しいボビン形状の加工が可能となる。さらに、加工設備による制約その他を考慮する必要がないので、目的とする製品の任意な形状加工が可能となる。また、フォトリソグラフィー加工技術を導入することにより、従来よりも複雑、微細、高精度な形状、寸法加工が可能となる。

本発明の一実施態様は、電子部品用セラミック造形物が積層体から得られるように、少なくとも絶縁体材料および消失材料を有する複数のシート状部材を積層してなる積層体に消失処理を施すことにより、立体形状を形成することを特徴とする、電子部品用セラミック造形物の製造方法である。
本発明のさらなる一実施態様は、前記積層体に対して、前記消失処理を施すことにより、前記立体形状を形成すると同時に、複数個の造形物に分離することを特徴とする上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明のさらなる一実施態様は、前記シート状部材が略平坦な層であることを特徴とする、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明の別の一実施態様は、前記消失材料および前記絶縁体材料の少なくとも一方は感光性を有し、前記消失材料と前記絶縁体材料の厚さの調整を、露光現像処理により行うことを特徴とする、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明のさらに別の一実施態様は、前記消失材料が溶媒に溶解可能な材料であり、前記消失処理は溶解であることを特徴とする、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明のもう一つの別の実施態様は、前記消失処理は加熱あるいは焼成であることを特徴とする、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明のさらにもう一つの別の実施態様は、前記電子部品用セラミック造形物を形成する各層を作製する工程において、必要に応じて層を適宜設計し、電極等を必要とする層および部位に、好ましくは電着技術により電極材料を形成することを特徴とする、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

本発明のさらにもう一つの別の実施態様は、絶縁体材料パターンが、電着法により形成される、上記に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法である。

なお、ここで言う立体形状とは、立方体や直方体或いは円柱形などの単純な形状のみならず、コア等に用いられるツバ付ドラム形、電子部品等で用いられるＬ形貫通穴を持つセラミックブロック、らせん状の溝が切られた円柱形など、いわゆる加工成形が困難で、複雑な形状をした造形物のことを言う。

本発明は上記した構成を採用することで極めて顕著な効果を奏する。即ち、感光性シートを使用することにより従来の金型加工を上回る精度にセラミックコア等を加工することができる。また金型を全く使用しないことから、金型加工におけるチッピング、バリ、変形、脱落がなく精度の悪化や歩留まりの低下が抑制される。

さらに、セラミックグリーンシート作製時に、消失材料と絶縁体材料との厚さの調整を行い、例えば略平坦化した層を用いることにより、焼結体の寸法精度のさらなる向上が可能となる。この効果は、電着による略平坦化、或いは制御性良く充填形成した層を使用することによっても得られる。すなわち、この略平坦化したセラミックグリーンシートを使用することにより、積層時のシートズレが生じにくく、それにより積層体形成時の目的とするセラミック造形物の変形等が極めて顕著に抑制され、正確な外形形状を形成することができ、それにより、焼成後の変形等も顕著に抑制できる。

また端子電極を有する電子部品用セラミック造形物を作製する場合、煩雑な端子電極の後付け工程を必要とせず、製造工程を簡略化することができる。さらには、各種セラミックグリーンシートを作製、積層、プレスして積層体を形成した後、その積層体の焼成と同時に端子電極が形成されることから、端子電極の剥離などが抑制される。

本発明にかかる電子部品用セラミック造形物は、電子部品用セラミック造形物が積層体から得られるように、少なくとも絶縁体材料および消失材料並びに任意に導電体材料からなる複数のシート状部材を積層してなる積層体に消失処理を施すことにより、立体形状を形成することにより製造される。特に、絶縁体材料と消失材料との厚さの微調整をフォトリソグラフィー或いは電着法により、略平坦なシート状部材とすることで、目的とするセラミック造形物の外形形状の寸法精度を高めることができる。

なお、本発明で使用する消失材料は、特定の処理を行うことによって消失し、且つ当該処理によってセラミックグリーンシート積層体を構成する材料に悪影響を与えないことが望ましい。この消失材料と処理方法の具体的な例としては、消失材料が水溶性アクリル樹脂、水溶性ワックス等である場合は、水洗による除去方法、消失材料がパラフィン、グリース等である場合は、高温処理による除去方法、消失材料がポジレジスト等である場合は、露光現像による除去方法、消失材料がネガレジストや各種樹脂である場合は、焼成処理による除去などが挙げられ、またこれらに限定されるものではない。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図５は、本発明にかかる電子部品用セラミック造形物の製造方法における主要部の工程を示すフローチャートである。なお、図１乃至図５は、基体、シート等の要部についての断面を示している。

図１に示すように、複数個取りを前提としたサイズの基材１およびセラミックスラリー２からなるシートに、後にコア等となる立体が層状に分割された外形形状が複数個並ぶ様に任意の方法で貫通溝３の加工を施す。シートに感光性が付与されている場合は、フォトリソグラフィーの技術により貫通溝形成が可能である。この貫通溝部に後に消失（焼失）可能なアクリル樹脂等からなる消失材料４を充填する。このようにしてコア等の立体を形成する各層を同様に作製する。これらの複数のシートを積層、プレスして積層体を形成（積層体５）後、これを焼成することにより、焼成過程で個々の立体（コア）に同時に分離しつつ、焼成が終了した立体（セラミックコア６）が得られる。

図２に示すように、複数個取りを前提としたサイズの基材１および感光性が付与されたセラミックスラリー２からなるシートに、後にコア等となる立体が層状に分割された外形形状が複数個並ぶ様にフォトリソグラフィーの技術（不図示）により貫通溝３の加工を施す。この露光条件によるシートの厚さ方向での感光性能を利用して、露光現像処理により貫通溝の形成と厚さを微調整することも可能である。この貫通溝部に後に消失（焼失）可能なフォトレジスト等の感光性材料からなる消失材料４を充填する。この消失材料も同様に厚さ方向での感光性能を上手く利用して、露光現像処理により先に形成したシートの厚さと略一致させる事が可能である。このようにしてコア等の立体を形成する略平坦な各層を同様に作製する。これらの複数のシートを積層、プレスして積層体を形成（積層体５）後、これを焼成することにより、焼成過程で個々の立体（コア）に同時に分離しつつ、焼成が終了した立体（セラミックコア６）が得られる。

図３に示すように、レジスト材料等の感光性能を持つ消失材料４からなる層を基材１上に形成し、後にコア等となる立体が層状に分割された外形形状部を露光現像処理により（不図示）除去する。この外形形状部に対応する空間にセラミックスラリー２を充填する。この場合において、基材１が光透過性の材料からなり、セラミックスラリーが感光性が付与された物であれば、乾燥固化後に露光条件によるシートの厚さ方向での感光性能を利用して、露光現像処理にて溝の形成と厚さの微調整も可能となる。このようにしてコア等の立体を形成する各層を同様に作製する。これらの複数のシートを積層、プレスして積層体を形成（積層体５）後、これを焼成することにより、焼成過程で個々の立体（コア）に同時に分離しつつ、焼成が終了した立体（セラミックコア６）が得られる。

図４に示すように、レジスト材料等の感光性能を持つ消失材料４からなる層を導電性を有する基材１上に形成し、後にコア等となる立体が層状に分割された外形形状部を露光現像処理（不図示）により除去する。この外形形状部に対応する空間に電着により誘電体粉、磁性体粉等の絶縁体材料９を充填する。基材が導電処理を施された光透過性の材料からなり、絶縁体粉と感光性樹脂材料を共析させて層を形成し、形成した層が所望の光透過性を有する場合には、最初にこの層を形成し、乾燥固化後に露光条件によるシートの厚さ方向での感光性能を利用して、露光現像処理にて溝の形成と厚さの微調整も可能である。この溝に電着等により、消失材料４を形成することとしても良い。このようにしてコア等の立体を形成する各層を同様に作製する。これらの複数のシートを積層、プレスして積層体を形成（積層体５）後、これを焼成することにより、焼成過程で個々の立体（コア）に同時に分離しつつ、焼成が終了した立体（セラミックコア６）が得られる。

図５に示すように、レジスト材料等からなる感光性能を持つ消失材料４からなる層を導電性を有する基材１上に形成し、後にコア等となる立体が層状に分割された外形形状部を露光現像処理により（不図示）除去する。外形形状部に対応する空間に電着により誘電体粉、磁性体粉等の絶縁体材料９を充填する。基材が導電処理を施された光透過性の材料からなり、絶縁体粉と感光性樹脂材料を共析させて層を形成し、形成した層が所望の光透過性を有する場合には、乾燥固化後に露光条件によるシートの厚さ方向での感光性能を利用して、露光現像処理にて溝の形成と厚さの微調整も可能である。このようにしてコア等の立体を形成する各層を同様に作製する。必要に応じて層を適宜設計し、電極を必要とする層および部位には、任意の方法で貫通溝３の加工を施し、好ましくは電着技術により電極材料７を形成する。これらの各シートを積層、プレスして積層体を形成（積層体５）後、これを焼成することにより、焼成過程で個々の立体（コア）に同時に分離しつつ、焼成が終了した立体（電極付きセラミックコア６）が得られる。

上記実施例は、本発明の好ましい実施態様としての、複数の電子部品用セラミック造形物を同時に製造する場合を例示したが、１個のみの電子部品用セラミック造形物も同様に得られることは、当業者であれば当然に理解されよう。例えば、最終製品の試作の過程で、種類の異なる製品を別個独立に製造して、効果を確認して製品の方向性を決定する場合には、複数個の同種製品を製造するのではなく、１個のみの製品を製造する場合がある。かかる場合、従来法では、各種類に合わせた金型をそれぞれ作製して、異なる製品を製造することを要するが、本発明の方法では、図６に示すように、セラミックグリーンシート８ａ、８ｂの厚さ、或いは枚数を変更させるだけで、異なる種類の積層型製品を製造することができる。図６では、誘電体フィルタコアの、切り欠き（溝）長さの異なる例を示している。

本発明のセラミックコアの製造方法の一例を示す工程図である。 本発明のセラミックコアの製造方法のもう一つの例を示す工程図である。 本発明のセラミックコアの製造方法の他の一例を示す工程図である。 本発明のセラミックコアの製造方法のさらなる他の一例を示す工程図である。 本発明のセラミックコアの製造方法のさらなる他の一例を示す工程図である。 切り欠き（溝）長さの異なる誘電体フィルタコアの一製造例を示す工程図である。

符号の説明

１：基材
２：セラミックスラリー
３：貫通溝
４：消失材料
５：積層体
６：セラミックコア
７：電極材料
８ａ、８ｂ：セラミックグリーンシート
９：絶縁体材料

Claims (8)

1. 電子部品用セラミック造形物が積層体から得られるように、
   少なくとも絶縁体材料および消失材料を有する複数のシート状部材を積層してなる積層体に消失処理を施すことにより、
   立体形状を形成することを特徴とする、
   電子部品用セラミック造形物の製造方法。
2. 前記積層体に対して、前記消失処理を施すことにより、前記立体形状を形成すると同時に、複数個の造形物に分離することを特徴とする請求項１に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
3. 前記シート状部材が略平坦な層であることを特徴とする、請求項１または２項に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
4. 前記消失材料および前記絶縁体材料の少なくとも一方は感光性を有し、前記消失材料と前記絶縁体材料の厚さの調整を、露光現像処理により行うことを特徴とする、請求項１、２或いは３項のうち何れか１項に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
5. 前記消失材料が溶媒に溶解可能な材料であり、前記消失処理は溶解であることを特徴とする、請求項１、２、３或いは４項のうち何れか１項に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
6. 前記消失処理は加熱あるいは焼成であることを特徴とする、請求項１、２、３或いは４項のうち何れか１項に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
7. 前記電子部品用セラミック造形物を形成する各層を作製する工程において、
   必要に応じて層を適宜設計し、電極等を必要とする層および部位に、好ましくは電着技術により電極材料を形成することを特徴とする、請求項１、２、３、４、５或いは６項のうち何れか１項に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
8. 絶縁体材料パターンが、電着法により形成される、請求項７に記載の電子部品用セラミック造形物の製造方法。
   

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