JP2005026560A - 積層セラミック電子部品、積層コイル部品および積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
積層セラミック電子部品、積層コイル部品および積層セラミック電子部品の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】積層コイル1は、複数のコイル用導体パターン9と引出し導体パターン11と層間接続用ビアホール7とを設けた内層用セラミックグリーンシート13と、層間接続用ビアホール7を設けた内層用セラミックグリーンシート15と、複数のコイル用導体パターン10と引出し導体パターン11とを設けた内層用セラミックグリーンシート14と、外層用セラミックグリーンシート16などで構成されている。外層部は、内層用セラミックグリーンシート13〜15より厚みの小さい外層用セラミックグリーンシート16を3枚以上積層している。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミック電子部品、積層コイル部品および積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の積層セラミック電子部品として、例えば特許文献1に記載の積層コイル部品が知られている。図6に示すように、この積層コイル部品201は、コイル用導体パターン209,210をそれぞれ表面に設けた内層用セラミックグリーンシート213,214と、層間接続用ビアホール207を設けた内層用セラミックグリーンシート215と、外層用セラミックグリーンシート216などで構成されている。通常、内層用セラミックグリーンシート213〜215の厚みは、外層用セラミックグリーンシート216の厚みと等しい。
【0003】
これらのセラミックグリーンシート213〜216は、積み重ねられて圧着されて、図7に示すように、積層体221とされる。この後、焼成され、入出力用外部電極222,223が形成される。
【0004】
複数のコイル用導体パターン209,210は層間接続用ビアホール207を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルL10を積層体221内部に形成している。この積層コイル部品201は、螺旋状コイルL10のコイル軸が積層体221の積み重ね方向と直交し、かつ、積層体221の両端面に、螺旋状コイルL10の両端部に電気的に接続された入出力用外部電極222,223が設けられている、いわゆる「縦積層横巻型」のコイル部品である。
【0005】
また、特許文献2には、少ない積層枚数で所定の厚みの外層部を得るため、外層用セラミックグリーンシートを厚くした積層電子部品が記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−252117号公報
【特許文献2】
特開2002−134355号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、積層セラミック電子部品では、入出力用外部電極の表面に、はんだ付け性改善などの目的でNiめっきおよびSnめっきなどを施す。
【0008】
しかし、従来の積層コイル部品201の場合、入出力用外部電極222,223のNiめっきおよびSnめっきなどを施すと、NiめっきやSnめっきが積層コイル部品201の不必要な部分にめっきが異常析出してしまうことがある。具体的には、図8に示すように、内部電極であるコイル用導体パターン209,210の近傍の積層体221の表面に不要なめっき膜230が形成される。
【0009】
めっきの異常析出の原因は、コイル用導体パターン209,210と積層体221表面との間の絶縁抵抗不足である。そのため、従来は、外層用セラミックグリーンシート216にて構成される外層部分の厚みを150μm以上にすることによって、絶縁抵抗を大きくして異常析出を防いでいた。
【0010】
しかしながら、小さいサイズで高インピーダンスを得るためには、螺旋状コイルL10の径をできるだけ大きくとる必要がある。つまり、層間接続用ビアホール207を設けた内層用セラミックグリーンシート215の枚数をできるだけ多くするとともに、外層部分を薄くする必要がある。
【0011】
そこで、本発明の目的は、めっきの異常析出を抑制することができる小型の積層セラミック電子部品、積層コイル部品および積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層セラミック電子部品は、
(a)複数の内層用セラミック層と複数の内部電極とを積み重ねて構成した素子部と、
(b)素子部の上下にそれぞれ複数の外層用セラミック層を積み重ねて構成した外層部とを備え、
(c)外層部は三つ以上の外層用セラミック層を積み重ねて構成され、かつ、外層用セラミック層の厚みが内層用セラミック層の厚みより薄いこと、を特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る積層コイル部品は、
(d)複数の内層用セラミック層と複数のコイル用導体とを積み重ねて構成したコイル部と、
(e)コイル用導体を電気的に接続してコイル部に形成されたコイルと、
(f)コイル部の上下にそれぞれ複数の外層用セラミック層を積み重ねて構成した外層部とを備え、
(g)外層部は三つ以上の外層用セラミック層を積み重ねて構成され、かつ、外層用セラミック層の厚みが内層用セラミック層の厚みより薄いこと、を特徴とする。
【0014】
外層部は、外層用セラミック層同士の界面で絶縁抵抗が大きい。外層用セラミック層の表面には、不純物が析出していたり、素材の一部が偏析していたりして、表面の絶縁抵抗が大きいからである。従って、厚みの薄い外層用セラミック層を使用しても、三つ以上の外層用セラミック層を積み重ねれば、実用上十分大きい絶縁抵抗が得られる。
【0015】
外層用セラミック層の材料には、塩素、イオウ、ナトリウムの少なくともいずれか一つを不純物として含んでいるセラミック材料や、塩素、イオウ、ナトリウムの少なくともいずれか一つを特性改善のための添加物として積極的に含んでいるセラミック材料を用いるとよい。
【0016】
また、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、
(h)内部電極を内層用セラミックシートの表面に形成する工程と、
(i)内層用セラミックシートを複数枚積み重ねて素子部を構成するとともに、素子部の上下にそれぞれ内層用セラミックシートより厚みが薄い外層用セラミックシートを3枚以上積み重ねて外層部を構成し、これを加圧密着させてセラミック積層体を形成する工程と、
(j)セラミック積層体に外部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層セラミック電子部品、積層コイル部品および積層セラミック電子部品の製造方法の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【0018】
[第1実施形態、図1〜図3]
図1に示すように、積層コイル1は、複数のコイル用導体パターン9と引出し導体パターン11と層間接続用ビアホール7とを設けた内層用セラミックグリーンシート13と、層間接続用ビアホール7を設けた内層用セラミックグリーンシート15と、複数のコイル用導体パターン10と引出し導体パターン11とを設けた内層用セラミックグリーンシート14と、外層用セラミックグリーンシート16などで構成されている。
【0019】
セラミックグリーンシート13〜16は、例えばFe−Ni−Cu系のフェライト粉末や誘電体粉末を結合剤などと一緒に混練したものを、ドクターブレード法などの方法でシート状にしたものである。コイル用導体パターン9,10や引出し導体パターン11は、Ag,Pd,Cu,Auやこれらの合金などからなり、スクリーン印刷などの方法により形成される。また、コイル用導体である層間接続用ビアホール7は、レーザビームなどを用いてビアホールの孔を明け、この孔にAg,Pd,Cu,Auやこれらの合金などの導電性ペーストを充填することによって形成される。
【0020】
コイル用導体パターン9およびコイル用導体パターン10はそれぞれ、シート13,14上に平行に配置されている。層間接続用ビアホール7は、軸心がシート13〜16の積み重ね方向に配設されており、連接されている。そして、コイル用導体パターン9の端部が、層間接続用ビアホール7を介してコイル用導体パターン10の端部に電気的に接続することにより、コイル用導体パターン9とコイル用導体パターン10が交互に電気的に直列に接続して螺旋状コイルL1を形成する。
【0021】
螺旋状コイルL1の両端部は引出し導体パターン11に電気的に接続されている。引出し導体パターン11はシート13,14の左右の辺にそれぞれ露出している。
【0022】
各シート13〜16は積み重ねられて圧着された後、一体的に焼成されて図2に示すような直方体形状を有する積層体21とされる。積層体21の左右の端面には、入出力用外部電極22,23が形成されている。外部電極22,23は、塗布焼付、スパッタリング、あるいは蒸着などの方法により形成される。外部電極22,23には、引出し導体パターン11がそれぞれ接続されている。さらに、外部電極22,23の表面に、はんだ付け性改善などの目的でNiめっきおよびSnめっきなどを施す。
【0023】
以上の構成からなる積層コイル1は、積層体21の内部に、コイル軸が積層体の積み重ね方向と直交する螺旋状コイルL1が配設されている。そして、積層コイル1の左右の両端面に、螺旋状コイルL1の両端部に電気的に接続された入出力用外部電極22,23が配設されている。従って、積層コイル1は、いわゆる「縦積層横巻型」のコイル部品となっている。
【0024】
ここで、外層用セラミックグリーンシート16のシート厚みと枚数を種々に変更した積層コイル1を試作した。積層コイル1のサイズは、縦が1.6mm、横が0.8mmである。内層用セラミックグリーンシート13〜15を積み重ねて構成したコイル部の積み重ね方向の寸法T1は600μmである。
【0025】
こうして試作した積層コイル1の各々に対して、めっきの異常析出発生率を測定した。測定結果を図3のグラフに示す。グラフから、外層部の厚みT2が同じでも、薄い外層用セラミックグリーンシート16を複数枚積層した方が、めっきの異常析出の発生率が低くなることがわかる(厚み50μmの外層用セラミックグリーンシートを2枚積層した場合と、厚み100μmの外層用セラミックグリーンシートが1枚だけの場合とを比較参照)。これは、外層用セラミックグリーンシート16を焼成すると、各表面に不純物が析出したり、素材の一部が偏析したりして、各表面の絶縁抵抗が大きくなるからである。
【0026】
従って、厚みの薄い外層用セラミックグリーンシートを使用しても、外層用セラミックグリーンシートを積み重ねれば、その界面に実用上十分大きい絶縁抵抗を得ることができる。厚み25μmの外層用セラミックグリーンシートを3枚積層した場合と、厚み50μmの外層用セラミックグリーンシートを3枚積層した場合とを比較すると、いずれの場合もめっきの異常析出は発生していない。
【0027】
つまり、コイル用導体パターン9,10と積層体21表面との間の絶縁抵抗は、必ずしも外層部の厚みT2に比例するものではなく、外層用セラミックグリーンシート16の積層枚数が3枚以上であれば、厚みの小さい外層用セラミックグリーンシート16であっても、大きな絶縁抵抗を得られることがわかった。従って、外層部として、内層用セラミックグリーンシート13〜15より厚みの小さい外層用セラミックグリーンシート16を3枚以上積層することにより、図6に示した従来の積層コイル部品201と比較して、低背の積層コイル1を得ることができる。この積層コイル1はめっきの異常析出も発生しない。
【0028】
ところで、外層用セラミックグリーンシート16の表面の絶縁抵抗を大きくするためには、外層用セラミックグリーンシート16の原料に、不純物として含んでいるセラミック材料を使用したり、あるいは、塩素、イオウ、ナトリウムの少なくともいずれか一つを特性改善のための添加物として積極的に含んでいるセラミック材料を使用するとよい。
【0029】
例えば、外層用セラミックグリーンシート16の原料中に不純物として塩素やイオウが10〜600ppm含まれている場合には、焼成後の外層用セラミックグリーンシート16には塩素やイオウ(不純物)が5〜150ppm含まれている。また、ナトリウムが30〜120ppmが含まれている場合には、焼成後の外層用セラミックグリーンシート16にはナトリウム(不純物)が5〜100ppm含まれている。そして、焼成後の外層用セラミックグリーンシート16の表面には、これらの不純物が析出して絶縁抵抗を大きくする。
【0030】
[第2実施形態、図4および図5]
図4に示すように、第2実施形態の積層コイル101は、コイル用導体パターン105や層間接続用ビアホール104を設けた内層用セラミックグリーンシート106と、引出し用ビアホール107を設けた外層用セラミックグリーンシート109などで構成されている。これらシート106,109を積み重ねて圧着して積層体110(図5参照)を形成した後、焼成し、入出力用外部電極111,112を形成している。
【0031】
複数のコイル用導体パターン105は層間接続用ビアホール104を介して電気的に直列に接続され、螺旋状コイルL10を積層体110内部に形成している。この積層コイル101は、螺旋状コイルL10のコイル軸が積層体110の積み重ね方向に平行であり、かつ、積層体110の両端部に、螺旋状コイルL10の両端部に電気的に接続された入出力用外部電極111,112が設けられている、いわゆる「縦積層縦巻型」のコイル部品である。
【0032】
この積層コイル101は、外層部として、内層用セラミックグリーンシート106より厚みの小さい外層用セラミックグリーンシート109を3枚以上積層している。これにより、めっきの異常析出が発生せず、かつ、低背化が可能な積層コイル101を得ることができる。
【0033】
[他の実施形態]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。積層セラミック電子部品としては、積層コイルの他に、例えば積層インピーダンス素子、積層LCフィルタ、積層コンデンサ、積層トランスなどがある。
【0034】
また、積層コイル部品は、図4に示す構造の積層体110の上下面に入出力用外部電極111,112を設けた後、横に倒して使用する、いわゆる「横積層横巻型」のものであってもよい。
【0035】
また、前記実施形態は個産品の例で説明したが、量産の場合には、複数の積層コイルを含んだマザー積層ブロックの状態で製造してもよいことは言うまでもない。さらに、前記実施形態は部品サイズが1.6mm×0.8mmの積層コイルを例にして説明したが、その他の部品サイズのコイル部品に対しても同様の効果が得られる。
【0036】
また、積層セラミック電子部品を製造する場合、導体パターンやビアホールを設けたセラミックシートを積み重ねた後、一体的に焼成する工法に必ずしも限定されない。また、以下に説明する工法によって積層セラミック電子部品を製造してもよい。すなわち、印刷などの手法によりペースト状のセラミック材料を塗布してセラミック層を形成した後、そのセラミック層の上からペースト状の導電性材料を塗布して導体パターンやビアホールを形成する。さらにペースト状のセラミック材料を上から塗布してセラミック層とする。こうして順に重ね塗りをすることにより、積層構造を有するセラミック電子部品が得られる。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、内層用セラミック層より厚みの小さい外層用セラミック層を三つ以上積層して外層部を形成しているので、めっきの異常析出が発生せず、かつ、低背化が可能な積層セラミック電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積層コイル部品の第1実施形態を示す分解斜視図。
【図2】図1に示した積層コイル部品の外観斜視図。
【図3】めっきの異常析出発生率を示すグラフ。
【図4】本発明に係る積層コイル部品の第2実施形態を示す分解斜視図。
【図5】図4に示した積層コイル部品の外観斜視図。
【図6】従来の積層コイル部品を示す分解斜視図。
【図7】図6に示した積層コイル部品の外観斜視図。
【図8】図6に示した積層コイル部品のめっきの異常析出を説明するための外観斜視図。
【符号の説明】
1,101…積層コイル
9,10,105…コイル用導体パターン
13〜15,106…内層用セラミックグリーンシート
16,109…外層用セラミックグリーンシート
L1,L10…螺旋状コイル
Claims (6)
- 複数の内層用セラミック層と複数の内部電極とを積み重ねて構成した素子部と、
前記素子部の上下にそれぞれ複数の外層用セラミック層を積み重ねて構成した外層部とを備え、
前記外層部は三つ以上の外層用セラミック層を積み重ねて構成され、かつ、前記外層用セラミック層の厚みが前記内層用セラミック層の厚みより薄いこと、を特徴とする積層セラミック電子部品。 - 前記外層用セラミック層が、塩素、イオウ、ナトリウムの少なくともいずれか一つを含んでいるセラミック材料からなることを特徴とする請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
- 複数の内層用セラミック層と複数のコイル用導体とを積み重ねて構成したコイル部と、
前記コイル用導体を電気的に接続して前記コイル部に形成されたコイルと、
前記コイル部の上下にそれぞれ複数の外層用セラミック層を積み重ねて構成した外層部とを備え、
前記外層部は三つ以上の外層用セラミック層を積み重ねて構成され、かつ、前記外層用セラミック層の厚みが前記内層用セラミック層の厚みより薄いこと、を特徴とする積層コイル部品。 - 前記内層用セラミック層と前記外層用セラミック層が磁性体材料からなることを特徴とする請求項3に記載の積層コイル部品。
- 前記外層用セラミック層が、塩素、イオウ、ナトリウムの少なくともいずれか一つを含んでいるセラミック材料からなることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の積層コイル部品。
- 内部電極を内層用セラミックシートの表面に形成する工程と、前記内層用セラミックシートを複数枚積み重ねて素子部を構成するとともに、前記素子部の上下にそれぞれ前記内層用セラミックシートより厚みが薄い外層用セラミックシートを3枚以上積み重ねて外層部を構成し、これを加圧密着させてセラミック積層体を形成する工程と、
前記セラミック積層体に外部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴する積層セラミック電子部品の製造方法。
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