JP2006237438A - 積層型ビーズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導体パターンと磁性体層が接触しているので、導体パターンに流れる電流による磁界の影響を受けて特性が劣化する。100ＭＨｚ以上の高周波帯域において500ｍＡ程度の大きな電流を処理する必要があるが、高周波帯域におけるインピーダンス特性がバラツキ、耐高電流性がなかった。導体パターンの銀の熱膨張係数と磁性体層のフェライトの熱膨張係数が大きく異なるので、この熱膨張係数の差によって磁性体内に残留応力が発生し、磁気特性が劣化する。導体パターンに使用されている銀が磁性体層に拡散し、これによって磁気特性が劣化する。
【解決手段】 磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成される。導体パターンは、磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤が混入された導体ペーストを磁性体層に印刷して形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズ及びその製造方法に関するものである。

電子部品の小型化、薄型化等の要求に伴ってインピーダンス素子の分野においても、巻線を用いない固体化した積層型ビーズが検討されるようになっている。

図５に示す様に磁性体層５１と導体パターン５２を積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズがある。この素体のインピーダンス素子の端部が引き出された端面には、外部端子が形成される。この様な従来の積層型ビーズは、導体パターン５２が磁性体層５１と接触しているため、導体パターンに流れる電流による磁界の影響を受けやすく、形状の小型化、導体パターンの微細化、導体パターン間の磁性体層の薄層化に伴って、特性の劣化が著しいという問題があった。また、インピーダンス素子は、扱う信号の高周波化、大電流化に伴い、１００ＭＨｚ以上の高周波帯域において５００ｍＡ程度の大きな電流を処理する必要があり、高周波帯におけるインピーダンス特性が安定し、かつ、耐高電流性を有することが求められている。しかしながら、前述の様に導体パターンが磁性体層と接触しているため、これらの特性も劣化が避けられなかった。さらに、導体パターンに一般的に使用されている銀と磁性体層に使用されるフェライトでは熱膨張係数が大きく異なるため、この熱膨張係数の差によって磁性体内に残留応力が発生し、磁性体の磁気特性が劣化するという問題もあった。またさらに、導体パターンに使用されている銀が磁性体層内に拡散し、これによって磁気特性が劣化するという問題もあった。
これらの問題を解決するために、図６に示す様に磁性体層６１と導体パターン６２の間に空隙６３を形成することが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2003−217934号公報

しかしながら、この様な従来の積層型ビーズは、形状が小型のものほど、磁性体層と導体パターン間に均一かつ完全な空隙を形成することは極めて困難であり、また、１００５サイズ（１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）以下のものでは製造プロセスが安定する程度の充分な空隙を設けると導体パターンや磁性体の占める割合が相対的に大きく減少し、製品の特性のバリエーションが少なくなったり、Ｑ値が低下したり、直流抵抗が増加したりするという問題があった。
また、従来の積層型ビーズにおいて、磁性体層と導体パターン間に空隙を設けるかわりに導体パターン間に非磁性体を形成することも検討されたが、非磁性体を形成するための工数やコストが増加すると共に、非磁性体と磁性体の加熱収縮挙動や収縮率等が異なるために非磁性体と磁性体層の接合が不充分になるという問題があった。

本発明は、高周波帯域において大電流域まで直流重畳特性を向上させることができると共に、磁気特性が劣化するのを防止できる積層型ビーズ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、導体パターンに用いられる材料を改良することにより、上記の課題を解決するものである。
すなわち、磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズにおいて、導体ペーストに磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤が混入される。焼結調整剤は、銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、このＳｉＯ₂が銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する。
また、本発明は、磁性体層と導体パターンを積層し、積層体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズの製造方法において、銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、ＳｉＯ₂が銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを磁性体層に印刷して導体パターンを形成する。

本発明の積層型ビーズは、導体ペーストに磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤が混入されるので、焼結調整剤が適度に磁性体に拡散し、導体パターンの近傍の磁性体の焼結状態をそれ以外の部分よりも遅らせて、磁気的に不活性な層を傾斜的に形成することができる。従って、本発明の積層型ビーズは、高周波帯域において大電流域まで直流重畳特性を向上させることができると共に、磁気特性が劣化するのを防止できる。
また、本発明の積層型ビーズの製造方法は、銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、ＳｉＯ₂が銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを磁性体層に印刷して導体パターンを形成するので、ＳｉＯ₂が適度に磁性体に拡散し、導体パターンの近傍の磁性体の焼結状態をそれ以外の部分よりも遅らせて、磁気的に不活性な層を傾斜的に形成することができる。従って、本発明の積層型ビーズの製造方法は、特別な装置や工程を必要とすることなく、高周波帯域において大電流域まで直流重畳特性を向上させることができると共に、磁気特性が劣化するのを防止できる。

本発明の積層型ビーズは、磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成される。この時、インピーダンス素子を構成する導体パターンは、磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤が混入された導体ペーストを用いて形成される。この焼結調整剤は、銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、ＳｉＯ₂が銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有している。この様に形成された積層型ビーズは、導体ペーストの銀粉末を被覆しているＳｉＯ₂が適度に磁性体に拡散し、導体パターンの近傍の磁性体の焼結をそれ以外の部分よりも遅らせることができ、導体パターン間や導体パターンの近傍に磁性体としての機能がそれ以外の部分よりも不活性な部分を形成することができる。従って、本発明の積層型ビーズは、導体パターンに流れる電流による磁界の影響を受けて特性が劣化したり、導体パターンと磁性体の熱膨張係数の差によって磁性体内に残留応力が発生して磁気特性が劣化したりするのを防止できる。

以下、本発明の積層型ビーズ及びその製造方法を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明の積層型ビーズの実施例を示す分解斜視図である。
図１において、１１Ａ〜１１Ｆは磁性体層、１２Ａ〜１２Ｅは導体パターンである。
磁性体層１１Ａ〜１１Ｆは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトやＭｇ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等のフェライトで形成される。また、導体パターン１２Ａ〜１２Ｅは、磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤が混入された導体ペーストを用いて形成される。この焼結調整剤は、銀粉末がＳｉＯ₂によって被覆され、ＳｉＯ₂が銀粉末の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有するものが用いられる。
磁性体層１１Ａの表面には、導体パターン１２Ａが形成される。この導体パターン１２Ａは、１ターン未満分が形成され、一端が磁性体層１１Ａの端面に引き出される。
磁性体層１１Ｂの表面には、導体パターン１２Ｂが形成される。この導体パターン１２Ｂは３／４ターン分が形成される。導体パターン１２Ｂの一端は磁性体層１１Ｂのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ａの他端に接続される。
磁性体層１１Ｃの表面には、導体パターン１２Ｃが形成される。導体パターン１２Ｃは、３／４ターン分が形成され、その一端が磁性体層１１Ｃのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｂの他端に接続される。
磁性体層１１Ｄの表面には、３／４ターン分の導体パターン１２Ｄが形成される。この導体パターン１２Ｄの一端は磁性体層１１Ｄのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｃの他端に接続される。
磁性体層１１Ｅの表面には、１ターン未満の導体パターン１２Ｅが形成され、一端が磁性体層１１Ｅのスルーホール内の導体を介して導体パターン１２Ｃの他端に接続される。導体パターン１２Ｅの他端は、磁性体層１１Ｅの端面に引き出される。
この導体パターン１２Ｅが形成された磁性体層１１Ｅの上には、導体パターン１２Ｅを保護するための磁性体層１１Ｆが形成される。
この様にして導体パターン１２Ａ〜１２Ｅによって素体内にインピーダンス素子が形成され、素体の両端面に形成された外部端子間に接続される。

この様な積層型ビーズは以下の様にして製造される。この積層型ビーズをシート積層法によって形成する場合には、磁性体シート表面に銀粉末がＳｉＯ₂によって被覆され、ＳｉＯ₂が銀粉末の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを印刷して導体パターンを形成し、この導体パターンが形成された磁性体シートを所定の順序で所定の枚数を積層して素体を形成し、所定の形状に切断後、焼成し、外部端子が形成される。また、この積層型ビーズを印刷積層法によって形成する場合には、磁性体層表面に銀粉末がＳｉＯ₂によって被覆され、ＳｉＯ₂が銀粉末の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを印刷する磁性体層への導体パターンの形成と、この導体パターンが形成された磁性体層上に磁性体ペーストを印刷する磁性体層の形成を所定回数繰り返して素体を形成し、所定の形状に切断後、焼成し、外部端子が形成される。

この様に形成された積層型ビーズは、粒径が０．１μｍのＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトを用いて磁性体層を形成し、銀粉末がＳｉＯ₂によって被覆され、ＳｉＯ₂が銀粉末の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを用いて導体パターンを形成し、これらの積層体を８７０℃で焼成して素体内に１４．５ターンのインピーダンス素子を形成したところ、図２に示す様に導体パターン間及び導体パターンの近傍（すなわち、点線で囲まれた部分）の磁性体の粒径がそれ以外の部分よりも小さくなった。ＳｉＯ₂の含有量を０．２ｗｔ％にした場合、この導体パターン間及び導体パターンの近傍の磁性体の粒径は、それ以外の部分の磁性体の粒径が１μｍなのに対して０．５μｍとなった。

図３は、本発明の積層型ビーズの特性を表にまとめたものを示している。なお、Ｚは１００ＭＨｚにおける値を示し、サンプルＮＯの＊印は本発明の範囲外のものであることを示している。
本発明の積層型ビーズは、銀粉末を被覆しているＳｉＯ₂の含有量を０．０５〜０．３ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．２６にすることにより、１００ＭＨｚにおけるインピーダンス値や直流抵抗Ｒ_Ｄｃを大きく劣化させることなく、サンプルＮＯ．１に示した従来のものに比較して、１００ＭＨｚにおけるインピーダンス値のバラツキを小さくできた。
図４は、直流電流を印加後の１００ＭＨｚにおけるインピーダンス値（直流電流印加後のインピーダンス値の復帰値）を測定したものをグラフにまとめたもので、横軸は印加電流を、縦軸はインピーダンス値の変動率を示している。
本発明の積層型ビーズの直流電流印加後のインピーダンス値の復帰値は、４２〜４５に示す様に、印加電流が大きくなるほど、従来の積層型ビーズのもの４１に比較して、その変動率が小さくなった。なお、４２はＳｉＯ₂の含有量を０．０５にしたものの特性を、４３はＳｉＯ₂の含有量を０．１にしたものの特性を、４４はＳｉＯ₂の含有量を０．１５にしたものの特性を、４５はＳｉＯ₂の含有量を０．２６にしたものの特性をそれぞれ示している。

本発明の積層型ビーズは、銀粉末を被覆しているＳｉＯ₂の含有量を０．０５〜０．３ｗｔ％、好ましくは０．０５〜０．２６にすることにより、高周波帯域において大電流域まで直流電流印加後のインピーダンス値の変動率を従来よりも小さくでき、直流重畳特性を改善することができる。これにより本発明の積層型ビーズは、直流重畳特性を改善できた分、定格電流を大きくしたり、形状を小型化したりすることができる。

以上、本発明の積層型ビーズの実施例を述べたが、本実施例に限られるものではない。例えば、導体パターンが磁性体層に直線状に形成されたり、ミアンダ状に形成され、それぞれ磁性体層の端部に引き出されたものや、平行に形成された複数本の第１の導体パターンと、平行に形成された複数本の第２の導体パターンとが磁性体層を介して積層され、第１の導体パターンと第２の導体パターンがスルーホールを介して交互に接続されたものにも適用することができる。

本発明の積層型ビーズの実施例を示す分解斜視図である。 本発明の積層型ビーズの実施例の断面図である。 本発明の積層型ビーズの特性を示す表である。 本発明の積層型ビーズの特性を示すグラフである。 従来の積層型ビーズの分解斜視図である。 従来の別の積層型ビーズの断面図である。

符号の説明

１１Ａ〜１１Ｆ 磁性体層
１２Ａ〜１２Ｅ 導体パターン

Claims (3)

1. 磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズにおいて、
   導体ペーストに該磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤を混入したことを特徴とする積層型ビーズ。
2. 前記焼結調整剤は、銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、該ＳｉＯ₂が該銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載の積層型ビーズ。
3. 磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズの製造方法において、
   銀粉末を被覆するＳｉＯ₂によって構成され、該ＳｉＯ₂が該銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有する焼結調整剤を混入した導体ペーストを該磁性体層に印刷して該導体パターンを形成したことを特徴とする積層型ビーズの製造方法。

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