JP2005080231A

JP2005080231A - Ｌｃ複合部品のアレイ化構造

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Publication number: JP2005080231A
Application number: JP2003311863A
Authority: JP
Inventors: Kensho Nagatomo; 憲昭長友; Fumio Matsumoto; 文夫松本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】機械的な強度を増して高強度化したＬＣ複合部品のアレイ化構造を提供する。
【解決手段】コイル部２４の上下両側に、磁性材料よりなる浮遊容量低減層２３，２５を介して、キャパシタ導体を形成しているコンデンサ部２２，２６を配置して積層した積層体の上下両面に表面保護層２１，２７を配置し、コイル導体及びキャパシタ導体をアレイ化してなるＬＣ複合部品のアレイ化構造であって、コンデンサ部２２，２６が、表面保護層２１，２７側に配置されたシート状材料に一体に形成されている共通内部導体３０，３５と、浮遊容量低減層２３，２５側に配置されたシート状材料に分割して形成されている個別内部導体３１〜３４，３６〜３９とにより形成された複数組のキャパシタ導体を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器などのノイズを除去するフィルタとして機能するインダクタとキャパシタとを備えたＬＣ複合部品のアレイ化構造、特に、π型３端子としたＬＣ複合部品のアレイ化構造に関する。

電子機器などのノイズを除去するフィルタとして用いられ、インダクタ（コイル部）とキャパシタ（コンデンサ部）とを複合してモノリシック構造としたＬＣ複合部品が知られている。
従来、この種のＬＣ複合部品は、誘電体材料と磁性体材料との混合材料の表面に導体を形成し、これを積層することによって形成されたインダクタ及びキャパシタにより構成されている。この場合、インダクタ及びキャパシタとなる導電膜（内部導体）を形成した層は、積層体の中間層に配置された構成となっている。

また、従来のチップ型電子部品においては、電子部品素体（積層体）の上下両面（端子電極を設けた端面どうしを結ぶ方向に延在する側面）近傍に、この上下両面と平行方向にセラミックス焼結体よりも熱膨張係数の大きな材料よりなる圧縮応力付与層を設けることにより、引張応力に弱いセラミックス焼結体である電子部品素体の耐破壊応力を向上させたものが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
特開平９−１３４３０４号公報

しかしながら、従来のＬＣ複合部品においては、上下表面層の材料自体に十分な強度がなく弱いと、温度変化による熱応力や曲げ応力等の機械的な強度が不足する場合があり、信頼性や耐久性の面で不都合を生じることが懸念される。このような問題はアレイ化されたＬＣ複合部品においても同様であるため、対策が望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、機械的な強度を増して高強度化したＬＣ複合部品のアレイ化構造を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るＬＣ複合部品は、内部導体が形成された複数のシート状材料を積層してコイル導体を形成しているコイル部の上下両側に、磁性材料よりなる中間層を介して、内部導体が形成された複数のシート状材料を積層してキャパシタ導体を形成しているコンデンサ部を配置して積層した積層体の上下両面に表面保護層を設け、前記コイル導体及び前記キャパシタ導体をアレイ化してなるＬＣ複合部品のアレイ化構造であって、前記コンデンサ部が、前記表面保護層側に配置されたシート状材料に一体に形成された共通内部導体と、前記中間層側に配置されたシート状材料に分割して形成された個別内部導体とにより形成された複数組のキャパシタ導体を備えていることを特徴とするものである。

このようなＬＣ複合部品のアレイ化構造によれば、コンデンサ部が、表面保護層側に配置されたシート状材料に一体に形成された共通内部導体と、中間層側に配置されたシート状材料に分割して形成された個別内部導体とにより形成された複数組のキャパシタ導体を備えた構成となるので、高収縮層である大面積の共通内部導体が表面保護層と隣接する位置に積層されることとなる。このような高収縮層は、圧縮応力付与層として機能することになるので、アレイ化されたＬＣ複合部品の高強度化が可能になる。
なお、表面保護層についても非磁性絶縁材料よりなる高収縮材料を採用し、上述した誘電材料層とともに圧縮応力付与層を形成することが望ましい。

また、上記のＬＣ複合部品のアレイ化構造においては、前記中間層が所望の厚さを備えた浮遊容量低減層であることが好ましく、これにより、コンデンサ部とコイル部との間の浮遊容量が低減されるので、高周波特性を向上させることができる。

本発明によれば、積層体の上下両面に圧縮応力付与層が形成された構成となるので、π型３端子のＬＣ複合部品をアレイ化すると共に、機械的強度を増して高強度化したＬＣ複合部品を提供することができる。
また、浮遊容量低減層を設けてコンデンサ部とコイル部との間の浮遊容量を低減したので、ＬＣ複合部品の高周波特性を向上させることにより、優れたノイズ除去特性を有するπ型３端子のＬＣ複合部品を提供することができる。

以下、本発明によるＬＣ複合部品のアレイ化構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態はπ型３端子のノイズフィルタに適用したものであり、図１は本実施形態におけるＬＣ複合部品の分解斜視図、図２（ａ）は図１の完成状態を示すＬＣ複合部品の外観斜視図、図２（ｂ）はＬＣ複合部品の等価回路図、図３は図１に示した積層体のＡ−Ａ断面図である。

図１ないし図３において、ＬＣ複合部品１０は、磁性材料及び誘電材料の混合材料よりなるシート状材料を複数枚積層して一体化した構成とされる。また、略直方体形状の積層体としたＬＣ複合部品１０の上下両面を除く４側面には、後述する内部導体と引出電極を介して接続されている外部電極１１〜２０が分配して設けられている。
図１に示す構成例では、積層体としたＬＣ複合部品１０の上から順に、第１表面保護層２１、第１コンデンサ部２２、第１浮遊容量低減層（中間層）２３、コイル部２４、第２浮遊容量低減層（中間層）２５、第２コンデンサ部２６及び第２表面保護層２７を配置してあり、図２（ｂ）に示すように、１つのコイル導体と２つのキャパシタ導体とによって構成されたπ型の３端子ノイズフィルタアレイとされる。

第１表面保護層２１及び第２表面保護層２７は、積層体の上下両面に配設したシート状の高収縮材料であり、後述する第１及び第２コンデンサ部２２，２６の内部導体と共に圧縮応力付与層を形成している。このような第１表面保護層２１及び第２表面保護層２７のシート状材料には、たとえば表１に示す材料Ａが採用される。
なお、材料Ａの材料組成を見ると、ガラスの割合（ｗｔ％）がかなり多くなっている反面、磁性体及び誘電体の割合は比較的少なくなっており、従って、透磁率及び誘電率が小さい（低い）材料特性を有する非磁性絶縁材料となっている。

第１コンデンサ部２２及び第２コンデンサ部２６は、それぞれが積層された２枚のシート状材料２２ａ，２２ｂ及び２６ａ，２６ｂにより構成されている。４枚のシート状材料２２ａ，２２ｂ及び２６ａ，２６ｂのうち、第１表面保護層２１及び第２表面保護層２７側、すなわち表面保護層直下となるシート状材料２２ａ，２６ａの表面には、略全面に近い大面積の共用内部導体３０及び３５が一体に連続して形成されている。
なお、共用内部導体３０，３５には、いずれもグランド接続端子となる外部電極１９，２０と電気的に接続される引出電極３０ａ，３０ｂ及び３５ａ，３５ｂが一体に連続して設けられている。

また、第１浮遊容量低減層２３及び第２浮遊容量低減層２５側、すなわち中間層側となるシート状材料２２ｂ，２６ｂの表面には、アレイ化のためそれぞれが４つに分割された個別内部導体３１〜３４，３６〜３９が形成されている。各個別内部導体３１〜３４，３６〜３９には、それぞれが外部電極１１〜１８と電気的に接続される引出電極３１ａ〜３４ａ，３６ａ〜３９ａが一体に連続して設けられている。なお、図示の構成例では、引出電極３１ａは外部電極１２と、引出電極３２ａは外部電極１４と、引出電極３３ａは外部電極１６と、引出電極３４ａは外部電極１８と、引出電極３６ａは外部電極１１と、引出電極３７ａは外部電極１３と、引出電極３８ａは外部電極１５と、そして、引出電極３９ａは外部電極１７とそれぞれ接続される。

この結果、上面側の共用内部導体３０と４つの個別内部導体３１〜３４とにより、アレイ化されて互いに独立した４つのキャパシタが並んで形成されている。また、下面側の共用内部導体３５と４つの個別内部導体３６〜３９とにより、アレイ化されて互いに独立した４つのキャパシタが同様に形成されている。

このような第１コンデンサ部２２及び第２コンデンサ部２６のシート状材料２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂには、たとえば表１に示した材料Ｂが採用されている。また、内部導体３０〜３９の材料には、表１に示した材料Ｃが採用されている。
ここで、材料Ｂの材料組成を見ると、材料Ａとは反対にガラスが全く含まれておらず、磁性体及び誘電体の割合（ｗｔ％）は比較的多くなっているため、その透磁率及び誘電率が大きな（高い）材料特性を有する磁性材料となっている。
また、材料Ｃの材料組成を見ると、１００％が導電性の金属（たとえば銀など）となっており、このような導電体よりなる内部導体３１〜３４は、周知の印刷法により形成される。

コンデンサ部２２，２６と後述するコイル部２４との間に配設される中間層として設けた第１浮遊容量低減層２３及び第２浮遊容量低減層２５は、コンデンサ部２２，２６と、コイル部２４との層間を大きく（厚く）するため、内部導体のないシート状の材料Ｂを多層（図示の例では５層）に積層して所望の厚さを確保したものである。この場合の材料Ｂには、上述したコンデンサ部２２，２６と同様のシート状材料を使用しており、従って、その透磁率及び誘電率が大きな材料特性を有する磁性材料となる。
なお、浮遊容量低減層を形成する磁性材料の積層数については、図示した５層（２３ａ〜２３ｅ及び２５ａ〜２５ｅ）に限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することができる。

コイル部２４は、上述したコンデンサ部２２，２６及び浮遊容量低減層２３，２５と同様の材料Ｂにアレイ化した４つの内部導体を形成して複数積層し、全体でコイル状となる４組の内部導体４０〜４３を形成している層である。図示のコイル部２４は、それぞれに内部導体４０ａ〜４０ｆ，４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆ，４３ａ〜４３ｆが形成されているシート状の磁性材料を、第１磁性材料２４ａから第６磁性材料２４ｆの順に、６層に積層した構成とされる。
なお、この場合の内部導体４０〜４３についても、表１に示した金属１００％の材料Ｃが採用されており、周知の印刷法により形成されたものである。

以下、実質的に同じものを並べてアレイ化した内部導体４０〜４３のうち、代表例として内部導体４０について説明する。この内部導体４０は、第１磁性材料２４ａ〜第６磁性材料２４ｆの表面にそれぞれ形成した内部導体４０ａ〜４０ｆを電気的に接続したものである。
第１磁性材料２４ａの内部導体４０ａは、一端に連続する引出電極４４を備えて略コ字状に形成され、他端がスルーホールを介して下層の内部導体４０ｂと電気的に接続されている。なお、引出電極４４は、内部導体４０の一端と電気的に接続されて第１磁性材料２４ａの所定位置（端部）まで導かれる内部導体であり、最終的には内部導体４０の一端を上述した外部電極１２と電気的に接続させるためのものである。
第２磁性材料２４ｂの内部導体４０ｂは、内部導体４０ａと同様に略コ字状に形成される。この内部導体４０ｂは、第１内部電極４０ａの引出電極４４を除いた部分と略対称となるように形成され、その一端はスルーホールを介して上層の内部導体４０ａと電気的に接続されている。また、内部導体４０ｂの他端は、スルーホールを介して下層の第３磁性材料２４ｃに形成されている内部導体４０ｃの一端と電気的に接続されている。

以下同様にして、略コ字状の内部導体４０ｃは、スルーホールを介して下層の第４磁性材料２４ｄに形成されている内部導体４０ｄの一端と電気的に接続され、略コ字状の内部導体４０ｄは、スルーホールを介して下層の第５磁性材料２４ｅに形成されている内部導体４０ｅの一端と電気的に接続され、さらに、略コ字状の内部導体４０ｅは、スルーホールを介して最下層の第６磁性材料２４ｆに形成されている内部導体４０ｆの一端と電気的に接続されている。
そして、内部導体４０ｆには、略コ字状とした内部導体４０ｆに連続して外部電極１１と電気的に接続される引出電極４５が設けられている。
なお、コイル状の内部導体４０を形成する磁性材料の積層数については、上述した６層に限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することができる。

同様にして、内部導体４１は、第１磁性材料２４ａ〜第６磁性材料２４ｆの表面にそれぞれ形成されている内部導体４１ａ〜４１ｆを電気的に接続したものであり、その両端には、外部電極１４と接続される引出電極４６及び外部電極１３と接続される引出電極４７が設けられている。
同様にして、内部導体４２は、第１磁性材料２４ａ〜第６磁性材料２４ｆの表面にそれぞれ形成されている内部導体４２ａ〜４２ｆを電気的に接続したものであり、その両端には、外部電極１６と接続される引出電極４８及び外部電極１５と接続される引出電極４９が設けられている。
同様にして、内部導体４３は、第１磁性材料２４ａ〜第６磁性材料２４ｆの表面にそれぞれ形成されている内部導体４３ａ〜４３ｆを電気的に接続したものであり、その両端には、外部電極１８と接続される引出電極５０及び外部電極１７と接続される引出電極５１が設けられている。

このようにして非磁性絶縁材料及び磁性材料を積層することにより、コイル部２４の上下に浮遊容量低減層２３，２５を介してコンデンサ部２２，２６が配置され、さらにコンデンサ部２２，２６に隣接する上下の両端面に表面保護層２１，２７が設けられて機械的強度の増したＬＣ複合部品１０が形成される。この結果、上述したＬＣ複合部品１０は、第１表面保護層２１、第１浮遊容量低減層２３、第２浮遊容量低減層２５及び第２表面保護層２７を共用とし、第１コンデンサ部２２及び第２コンデンサ部２６にそれぞれアレイ化して設けられた４組のキャパシタと、コイル部２４にアレイ化して設けられた４組のインダクタとにより、π型３端子のＬＣ複合部品を４組アレイ化したものとなる。

すなわち、アレイ化したＬＣ複合部品１０の積層体は、上下両面の表面保護層２１，２７及びその直下の共用内部導体３０，３５に、中間層となる浮遊容量低減層２３，２５及びコイル部２４の材料Ｂより高収縮の材料Ａ及び材料Ｃを配置して積層したため、上下両面に高収縮材料よりなる圧縮応力付与層が形成されたものとなる。この結果、ＬＣ複合部品１０に対して温度変化により発生する熱応力が作用した場合や外部から曲げ応力が作用した場合など、積層体の焼成により収縮した割合の大きい高収縮材料が形成する圧縮応力付与層の存在により、機械的な強度を増すことができる。
換言すれば、アレイ化したＬＣ複合部品１０を構成する二つのコンデンサ部２２，２６においては、コンデンサ部２２，２６を表面保護層２１，２７の直下に配置してある。そして、キャパシタを形成する一対の内部導体のうち、表面保護層側の内部導体を一体化して大面積の共用内部導体３０，３５とし、この共用内部導体層を圧縮応力付与層の形成に有効利用できるようにするため、積層位置が表面保護層２１，２７の直下（すぐ内側）となるように配置することにより、積層体の機械的な強度を増したものである。

また、コンデンサ部２２，２６とコイル部２４との間には、磁性材料を積層してなる浮遊容量低減層２３，２５を配置して浮遊容量の低減をはかっているが、浮遊容量の問題を考慮しなければ、磁性材料を薄く（たとえば１枚のシート状材料）配置してもよい。しかし、高周波特性を向上させ、優れたノイズ除去特性を得るためには、十分な厚さの浮遊容量低減層を設けることが好ましい。

次に、本発明に係るＬＣ複合部品１０を、実施例により具体的に説明する。
まず、以下のようにして磁性材料、誘電材料及びガラス材料を得た。
＜磁性材料＞
ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ，Ｆｅ_２Ｏ_３を出発原料とし、これらを各々１５：２５：１２：４８（モル比）の割合で湿式混合後、９５０℃で仮焼し、Ｎｉ_０．１５Ｚｎ_０．２５Ｃｕ_０．１２Ｆｅ_０．９６Ｏ_１．９６の磁性材料を得た。得られた磁性材料は、湿式にて４８時間粉砕し、平均粒径が約１μｍのスピネル構造の磁性材料を得た。

＜誘電材料＞
ＰｂＯ，Ｌａ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２を出発原料とし、これらを各々８８：６：７０：３０（モル比）の割合で湿式混合後、１０５０℃で仮焼し、Ｐｂ_０．８８Ｌａ_０．１２Ｚｒ_０．７Ｔｉ_０．３Ｏ_３．０６の誘電材料を得た。得られた誘電材料は、湿式にて２４時間粉砕し、平均粒径が約１μｍのペロブスカイト型の誘電材料を得た。
＜ガラス材料＞
ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＢａＯの各々の割合が５５：１５：２０：１０（重量比）のガラス材料を得るために、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｂａの各成分の酸化物、炭酸塩または水酸化物を混合し、１１００℃で溶解後急冷し、ガラス材料を得た。得られたガラス材料は、湿式にて４８時間粉砕し、平均粒径０．５〜１．５μｍのガラス材料を得た。

次に、上記磁性材料、上記誘電材料、上記ガラス材料を用いて、表１に示す複合比でそれぞれ混合し、ポリビニルブチラール等のバインダーを混合粉に対し９．４ｗｔ％加えて混練し複合ペイントを調整する。この複合ペイントでドクターブレード法により厚み１０〜５０μｍの材料Ａ、材料Ｂの各グリーンシートを作成した。
次に、各グリーンシートを用いて積層し、その途中で、市販のＡｇペーストを用いて各コイル導体及び各キャパシタ導体を印刷形成し（各コイル導体は各スルーホールを介して接続）、熱間圧着後、焼成後に焼結体寸法が１．０×０．５ｍｍとなるように切断し、ＬＣ複合部品を得た。このチップを４００℃で脱脂処理した後、大気中で９４０℃で４時間焼成した。得られたチップ状の焼結体をバレル研磨法で面取り処理した後、Ａｇ／Ｐｄ合金からなる端子電極部を形成して焼成し、π型の３端子型ノイズフィルタを得た。

表１に示す材料Ａは、表面保護層２１，２７に使用されるシート状の非磁性絶縁材料である。材料Ａの材料組成は、磁性体が２０ｗｔ％、誘電体が１３．３ｗｔ％、ガラスが６６．７ｗｔ％であり、金属は全く含まれていない。
また、表１に示す材料Ｂは、コンデンサ部２２，２６、浮遊容量低減層２３，２５及びコイル部２４の磁性材料として使用されるシート状の材料である。材料Ｂの材料組成は、磁性体が６０ｗｔ％、誘電体が４０ｗｔ％、ガラスは０ｗｔ％であり、金属は全く含まれていない。
また、表１に示す材料Ｃは、内部導体３０〜４３に使用される導電性の材料である。材料Ｃの材料組成は、磁性体、誘電体及びガラスを全く含まず、銀等よりなる導電体の金属が１００ｗｔ％である。

上述した材料Ａ〜Ｃの材料特性は、各材料のグリーンシートを約０．８ｍｍの厚さで積層し、プレス成形し、大気中で９４０℃で４時間焼成して得られた焼結体試料の特性結果が表１に示されている。ここで、透磁率及び誘電率は周波数１ＭＨｚでの測定値、Δμは材料Ａの誘電率を基準（すなわち１）として他の材料の誘電率の比を記載している。
また、抵抗率については、１×１０９Ωｃｍ以上の場合は高絶縁性であるとして○を記載している。
さらに、収縮については、焼成前の寸法を基準として焼成後の寸法を百分率（％）で示している。
すなわち、積層体の両端側には、中間層の材料Ｂ（収縮８４．４％）より収縮の大きい高収縮材料である材料Ａ（収縮８４．０％）及び材料Ｃ（収縮８４．０％）が配置されて圧縮応力付与層を形成している。

ところで、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえばコイル部の内部導体形状、材料Ａ〜Ｃの組成、あるいはアレイ化するインダクタ及びキャパシタの数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るＬＣ複合部品のアレイ化構造の一実施形態を示す分解斜視図である。（ａ）は図１のＬＣ複合部品を示す外観斜視図、（ｂ）はＬＣ複合部品の等価回路図である。図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。

符号の説明

１０ＬＣ複合部品
２１第１表面保護層
２２第１コンデンサ部
２３第１浮遊容量低減層
２４コイル部
２５第２浮遊容量低減層
２６第２コンデンサ部
２７表面保護層
３０，３５共用内部導体
３１〜３４，３６〜３９個別内部導体
４０〜４３内部導体

Claims

内部導体が形成された複数のシート状材料を積層してコイル導体を形成しているコイル部の上下両側に、磁性材料よりなる中間層を介して、内部導体が形成された複数のシート状材料を積層してキャパシタ導体を形成しているコンデンサ部を配置して積層した積層体の上下両面に表面保護層を設け、前記コイル導体及び前記キャパシタ導体をアレイ化してなるＬＣ複合部品のアレイ化構造であって、
前記コンデンサ部が、前記表面保護層側に配置されたシート状材料に一体に形成された共通内部導体と、前記中間層側に配置されたシート状材料に分割して形成された個別内部導体とにより形成された複数組のキャパシタ導体を備えていることを特徴とするＬＣ複合部品のアレイ化構造。
前記中間層が所望の厚さを備えた浮遊容量低減層であることを特徴とする請求項１記載のＬＣ複合部品のアレイ化構造。