JP2006253322A

JP2006253322A - 電子部品

Info

Publication number: JP2006253322A
Application number: JP2005066040A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Kawasaki; 邦彦川崎
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】内部応力を緩和して、クラックの発生や磁気特性の劣化を防ぐことが可能な電子部品を提供すること。
【解決手段】積層型インダクタ１は、素体１０と、素体１０の内部に設けられたコイルＬとを備えている。素体１０は、焼結した第１の部分１６と、焼結していない粉体からなる第２の部分１８とを有している。コイルＬは、第２の部分１８の内部に位置するように形成されており、第２の部分１８によって覆われている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルを備える電子部品に関する。

この種の電子部品として、素体と、該素体の内部に設けられたコイルとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された電子部品では、コイルは、外周全体を非磁性材料により被覆した導体パターンを互いに重畳するような態様で積層されることで形成されており、磁性体中に配設されている。
特許第３２０８８４２号公報

ところで、特許文献１に記載された電子部品では、磁性体グリーンシートの一部に非磁性体ペーストを所定のパターンに印刷した後、この非磁性体ペーストの上に導体パターンを印刷して、更にこの導体パターンの上に非磁性体ペーストを印刷したものを複数枚積層して圧着し、その後に焼成している。したがって、特許文献１に記載された電子部品では、磁性体及び非磁性体が焼成されており、コイルは焼成された非磁性体中に位置することとなる。

しかしながら、特許文献１に記載された積層型電子部品には、以下のような問題点が存在している。通常、磁性体と非磁性体とでは、熱収縮の際の挙動や線膨張係数が異なる。このため、磁性体及び非磁性体を同時に焼成するのでは、その焼成過程において、熱収縮の際の挙動や線膨張係数が異なることに起因する内部応力の発生が問題となる。すなわち、磁性体と非磁性体との界面に沿って内部応力が集中すると、磁性体と非磁性体との界面にクラックが生じることがある。また、内部応力が磁性体に作用することにより、電子部品の磁気特性が劣化することもある。この磁気特性の劣化は、磁性体がフェライト材料である場合、特に顕著となる。

本発明は、内部応力を緩和して、クラックの発生や磁気特性の劣化を防ぐことが可能な電子部品を提供することを目的とする。

本発明に係る電子部品は、素体と、該素体の内部に設けられたコイルとを備える電子部品であって、素体が、焼結した第１の部分と、該第１の部分内に位置すると共に焼結していない粉体からなる第２の部分と、を有しており、コイルが、第２の部分内に配されており、該第２の部分を構成する粉体により覆われていることを特徴とする。

本発明に係る電子部品では、コイルが、焼結していない粉体からなる第２の部分に配されているので、素体内に発生する内部応力が第２の部分を構成する粉体により緩和されることとなる。この結果、クラックの発生や磁気特性の劣化を防ぐことができる。

また、第１の部分が、磁性体からなり、粉体が、非磁性体であることが好ましい。このように構成すると、磁気飽和現象が生じにくくなり、直流重畳特性を更に向上させることができる。

また、第１の部分が、磁性体からなり、粉体が、磁性体であることが好ましい。このように構成すると、第１の部分と第２の部分とで同じような組成となるため、素体を焼成により形成する際に材料成分の相互拡散が生じない。その結果、素体の焼結性の劣化を抑制することができると共に、磁気特性を向上させることができる。

また、粉体の焼結温度が、第１の部分を構成する材料の焼結温度よりも高く設定されていることが好ましい。このように構成すると、焼結していない粉体からなる第２の部分が第１の部分中に位置させる構成を容易に実現することができる。

本発明によれば、内部応力を緩和して、クラックの発生や磁気特性の劣化を防ぐことが可能な電子部品を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本実施形態は、本発明を積層型インダクタに適用した例である。

（積層型電子部品の構成）
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る電子部品の一例である積層型インダクタ１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る積層型インダクタを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る積層型インダクタの断面構成を説明するための図である。

積層型インダクタ１は、図１に示されるように、略直方体形状の素体（積層体）１０と、素体１０の長手方向の両側面１０ａ，１０ｂにそれぞれ形成された一対の端子電極１２，１４とを備える。なお、素体１０の底面は、積層型インダクタ１が外部基板（図示せず）に実装されたときに、当該外部基板に対向する面である。

積層型インダクタ１は、図２に示されるように、導体Ｃ１〜Ｃ１２が接続されてなるコイルＬを素体１０の内部に備えている。素体１０は、焼結した第１の部分１６と、焼結していない粉体からなる第２の部分１８とを有している。素体１０は、後述するように第１の部分１６と、第２の部分１８とがそれぞれ所定のパターンでスクリーン印刷されて順次積層される印刷積層工法によって構成されている。

第１の部分１６は、磁性体からなり、焼結している。第１の部分１６を構成する磁性体には、焼結温度が９００℃以下であるフェライト（例えば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト）を用いることができる。第１の部分１６は、後述するように、上記磁性体粉末を含む磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４を印刷積層して焼成することにより形成される。

第２の部分１８は、第１の部分１６中に位置し、非磁性体からなり、この非磁性体が焼結していない粉体となっている。第２の部分１８を構成する非磁性体には、酸化物セラミックス材料（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト）、窒化物セラミックス材料（例えば、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｒＮ、ＴｉＮ）等の、焼結温度が９００℃以上である材料を用いることができる。第２の部分１８は、後述するように、上記非磁性体材料の粉末を含む非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３を印刷積層して焼成することにより形成される。なお、第２の部分１８は、積層型インダクタ１の高周波特性を向上させるため、第１の部分１６よりも誘電率の低い材料であることが好ましい。

コイルＬは、第２の部分１８の内部に位置するように形成されており、第２の部分１８によって覆われている。また、コイルＬは、導体Ｃ１〜Ｃ１２がそれぞれ印刷積層されて重畳し、積層方向に隣り合う導体Ｃ１〜Ｃ１２の端部同士がそれぞれ電気的に接続されることにより形成される。コイルＬの各端部、すなわち導体Ｃ１，Ｃ１２の導体Ｃ２，Ｃ１１と電気的に接続されている端部と反対側の各端部には、それぞれコイルＬと電気的に接続された導出部Ｃ１ａ，Ｃ１２ａが一体的に形成されている。導出部Ｃ１ａは、素体１０の長手方向に位置する側面１０ａまで引き出され、端子電極１２と電気的に接続されている。導出部Ｃ１２ａは、素体１０の側面１０ａと反対側に位置する側面１０ｂまで引き出され、端子電極１４と電気的に接続されている。なお、導体Ｃ１〜Ｃ１２及び導出部Ｃ１ａ，Ｃ１２ａとしては、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｇ合金又はＣｕ合金を用いることができるが、抵抗率を低くするために特にＡｇを主成分として用いると好ましい。

（積層型電子部品の製造方法）
次に、図３〜図１８を参照して、上述した積層型インダクタ１の製造方法について説明する。図３〜図１８は、それぞれ積層型インダクタの製造工程の一工程を示す斜視図である。

まず、フェライト等の磁性体粉末と、エチルセルロース等からなるバインダと、テルピネオール、ブチルカルビトール等からなる溶剤とを混練して、磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４の原料となる磁性体ペーストを生成する。また、酸化物セラミックス材料や窒化物セラミックス材料等の非磁性体粉末と、エチルセルロース等からなるバインダと、テルピネオール、ブチルカルビトール等からなる溶剤とを混練して、非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３の原料となる非磁性体ペーストを生成する。さらに、導体Ｃ１〜Ｃ１２及び導出部Ｃ１ａ，Ｃ１２ａの原料となる導体ペーストを生成する。なお、磁性体ペースト及び非磁性体ペーストにおいて、それぞれバインダの含有量を１〜５重量％程度とし、溶剤の含有量を１０〜５０重量％程度とすると好ましい。また、非磁性体ペーストにおけるバインダの含有量が、磁性体ペーストにおけるバインダの含有量の１／２以下とすると好ましい。さらに、また、酸化物セラミックス材料や窒化物セラミックス材料等の非磁性体粉末は、塗料化及び印刷積層を容易にするため、ＢＥＴ（Brunauer-Emmett-Teller）法を用いてその比表面積を測定したときに、１０ｍ^２／ｇ以下であると好ましい。

次に、以上のように得られた磁性体ペーストをシート状に印刷して、磁性体グリーン層Ａ１を形成する（図３参照）。そして、この磁性体グリーン層Ａ１の表面に、略環状（略ロ字形状）に非磁性体ペーストを印刷して、非磁性体グリーン層Ｂ１を形成する（図４参照）。続いて、磁性体グリーン層Ａ１の縁に引き出されるように導体ペーストを略矩形状に印刷して、磁性体グリーン層Ａ１上に導出部Ｃ１ａを形成し、非磁性体グリーン層Ｂ１に重なるように導体ペーストを略Ｌ字状に印刷して、非磁性体グリーン層Ｂ１上にコイルＬの略１／２ターンに相当する導体Ｃ１を形成する（図５参照）。そして、表面に露出している磁性体グリーン層Ａ１に重なるように磁性体ペーストを印刷して、磁性体グリーン層Ａ２を形成する（図６参照）。さらに、非磁性体グリーン層Ｂ１の左半分と重なるように非磁性体ペーストを印刷して、略コ字形状に非磁性体グリーン層Ｂ２を形成する（図７参照）。

続いて、導体Ｃ１の導出部Ｃ１ａが形成されている一端と反対側の他端に導体Ｃ２の一端が重なるように導体ペーストを略Ｌ字状に印刷して、非磁性体グリーン層Ｂ１，Ｂ２上にコイルＬの略１／２ターンに相当する導体Ｃ２を形成する（図８参照）。そして、表面に露出している磁性体グリーン層Ａ２に重なるように磁性体ペーストを印刷して、磁性体グリーン層Ａ３を形成する（図９参照）。さらに、表面に露出している非磁性体グリーン層Ｂ１と重なるように非磁性体ペーストを印刷して、略コ字形状に非磁性体グリーン層Ｂ３を形成する（図１０参照）。

続いて、表面に露出している導体Ｃ２の他端に導体Ｃ３の一端が重なるように、非磁性体グリーン層Ｂ２，Ｂ３上に導体ペーストを略Ｌ字状に印刷して、コイルＬの略１／２ターンに相当する導体Ｃ３を形成する（図１１参照）。そして、表面に露出している磁性体グリーン層Ａ３に重なるように磁性体ペーストを印刷して、磁性体グリーン層Ａ４を形成する（図１２参照）。さらに、表面に露出している非磁性体グリーン層Ｂ２と重なるように、略コ字状に非磁性体グリーン層Ｂ４を印刷する（図１３参照）。

続いて、上記した図８〜図１３の工程を４回繰り返すと、積層方向に互いに隣り合う導体Ｃ１〜Ｃ１１がそれぞれ電気的に接続されることとなる（図１４参照）。そして、磁性体グリーン層Ａ１２の縁に引き出されるように導体ペーストを略矩形状に印刷して、磁性体グリーン層Ａ１２上に導出部Ｃ１２ａを形成し、表面に露出している導体Ｃ１１と重なるように導体ペーストを略Ｌ字状に印刷して、非磁性体グリーン層Ｂ１１，Ｂ１２上にコイルＬの略１／４ターンに相当する導体Ｃ１２を形成する（図１５参照）。これにより、５．５ターンのコイルＬが形成されることとなる。さらに、表面に露出している磁性体グリーン層Ａ１２に重なるように磁性体ペーストを印刷して、磁性体グリーン層Ａ１３を形成する（図１６参照）。続いて、表面に露出している非磁性体グリーン層Ｂ１１，Ｂ１２と重なるように非磁性体ペーストを印刷して、略環状（略ロ字形状）に非磁性体Ｂ１３を形成する（図１７参照）。そして、表面全体を覆うように磁性体グリーン層Ａ１４を印刷し、脱バインダ工程の後に、所定温度（例えば、８５０℃〜８９０℃程度）にて焼成すると、素体１０が形成されることとなる（図１８参照）。このとき、焼結温度が９００℃以下である磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４によって形成される磁性体１６は焼結する一方、焼結温度が９００℃以上である非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３によって形成される非磁性体１８は焼結せずに粉体となる。なお、素体１０は、１６０８タイプや２０１２タイプ等、種々の大きさのタイプで形成することができる。

次に、この素体１０に、端子電極１２，１４を形成する。これにより、積層型インダクタ１が形成されることとなる。端子電極１２，１４は、素体１０の長手方向の両端面にそれぞれＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ若しくはＮｉ、又はこれらを１種類以上含有する合金（例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金）等の導電性を有する材料を主成分とする電極ペーストを転写した後に、所定温度（例えば、７００℃程度）で焼付けを行い、さらに電気めっきを施すことにより形成される。この電気めっきは、Ｃｕ、ＮｉあるいはＳｎ等を用いることができる。

以上のように、本実施形態では、磁性体である第１の部分１６が焼結しており、非磁性体である第２の部分１８が焼結していない粉体となっている。また、第２の部分１８が第１の部分１６の内部に位置している。そのため、磁性体と非磁性体とで熱収縮の際の挙動や線膨張係数が異なっていても、磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４、非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３及び導体Ｃ１〜Ｃ１２をそれぞれ印刷積層して焼成する際に、第２の部分１８の粉体によって内部応力が緩和されることとなる。その結果、第１の部分１６と第２の部分１８との界面に内部応力が集中することを抑制することができ、クラックの発生を防ぐことができることとなる。また、内部応力が磁性体に作用することによる磁気特性の劣化を防ぐことができ、磁気特性の変化による電子部品のインダクタンス値の変化を防ぐことができることとなる。さらに、積層型インダクタ１をはんだ付けする際に加えられる熱により積層型インダクタ１に歪が生じるが、第２の部分１８の粉体によって歪が吸収されるため、積層型インダクタ１をはんだ付けする際のインダクタンス値の変化（はんだドリフト）を改善することができる。

また、本実施形態では、コイルＬが非磁性体からなる第２の部分１８で覆われているため、磁気抵抗が大きくなる。そのため、磁気飽和現象が生じにくくなり、積層型インダクタ１の直流重畳特性を向上させることができる。

また、本実施形態では、第２の部分を構成する非磁性体の焼結温度が、第１の部分を構成する磁性体の焼結温度よりも高いものとなっている。そのため、磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４、非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３及び導体Ｃ１〜Ｃ１２を印刷積層して、磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４の焼結温度で焼成することで、磁性体グリーン層Ａ１〜Ａ１４は焼結して磁性体１６となり、非磁性体グリーン層Ｂ１〜Ｂ１３は焼結せずに粉体となる。その結果、焼結していない粉体からなる第２の部分１８が焼結している第１の部分１６の内部に位置する構成を容易に実現することができる。

ここで、図９を参照して、積層型インダクタ１の直流重畳特性について説明する。図９において、特性ａが本実施形態に係る積層型インダクタ１の直流重畳特性であり、特性ｂが従来の積層型インダクタの直流重畳特性である。従来の積層型インダクタは、非磁性体が粉体ではなく、焼結されて固体となっている点で本実施形態に係る積層型インダクタ１と異なる。なお、図９では、横軸が直流電流を示し、縦軸がインダクタンス値を示している。

図９に示されるように、本実施形態に係る積層型インダクタ１では、従来の積層型インダクタに比べて、大きな電流を流したときにインダクタンス値の低下率が低いものとなっており、直流重畳特性が向上している。これは、焼結していない粉体からなる第２の部分１８が焼結している第１の部分１６の内部に位置して構成されており、粉体により焼結の際に発生する内部応力が緩和されて、積層型インダクタ１の磁気特性が変化しにくいものとなっているためである。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、コイルＬが非磁性体の粉体からなる第２の部分１８で覆われたものとなっているが、コイルが磁性体の粉体からなる第２の部分１８で覆われたものとなっていてもよい。このように構成すると、第１の部分１６が磁性体によって形成されているため、第１の部分１６と第２の部分１８とで同じような組成となる。その結果、素体１０を焼成により形成する際に材料成分の相互拡散が生じることがなく、素体１０の焼結性を向上させることができると共に、積層型インダクタ１の磁気特性を向上させることができる。なお、磁性体の粉体からなる第２の部分１８を構成するため、例えばスピネルフェライト、六方晶フェライト、ガーネットフェライトといった融点の高い材料を用いると好ましい。

また、本実施形態では、印刷積層工法によって積層型インダクタ１を作成したが、コイルＬの周囲が粉体からなる第２の部分１８で覆われた構成とすることができれば、シート積層工法等その他の公知の方法によって作成してもよい。

また、本実施形態では、本発明を積層型インダクタ１に適用したが、これに限られず、コイルＬを含む積層型電子部品（例えば、積層型バリスタ、積層型トランス、積層型ＬＣ複合部品）に対して適用することができる。

本実施形態に係る積層型インダクタを示す斜視図である。本実施形態に係る積層型インダクタの断面構成を説明するための図である。本実施形態に係る積層型インダクタの製造工程の一工程を示す斜視図である。図３の後続の工程を示す斜視図である。図４の後続の工程を示す斜視図である。図５の後続の工程を示す斜視図である。図６の後続の工程を示す斜視図である。図７の後続の工程を示す斜視図である。図８の後続の工程を示す斜視図である。図９の後続の工程を示す斜視図である。図１０の後続の工程を示す斜視図である。図１１の後続の工程を示す斜視図である。図１２の後続の工程を示す斜視図である。図１３の後続の工程を示す斜視図である。図１４の後続の工程を示す斜視図である。図１５の後続の工程を示す斜視図である。図１６の後続の工程を示す斜視図である。図１７の後続の工程を示す斜視図である。積層型インダクタの直流重畳特性を示す図である。

符号の説明

１…積層型インダクタ、１０…素体、１２，１４…端子電極、１６…磁性体、１８…非磁性体、Ａ１〜Ａ１４…磁性体グリーン層、Ｂ１〜Ｂ１３…非磁性体グリーン層、Ｃ１〜Ｃ１２…導体、Ｃ１ａ，Ｃ１２ａ…導出部、Ｌ…コイル。

Claims

素体と、該素体の内部に設けられたコイルとを備える電子部品であって、
前記素体が、焼結した第１の部分と、該第１の部分内に位置すると共に焼結していない粉体からなる第２の部分と、を有しており、
前記コイルが、前記第２の部分内に配されており、該第２の部分を構成する前記粉体により覆われていることを特徴とする電子部品。
前記第１の部分が、磁性体からなり、
前記粉体が、非磁性体であることを特徴とする請求項１に記載された電子部品。
前記第１の部分が、磁性体からなり、
前記粉体が、磁性体であることを特徴とする請求項１に記載された電子部品。
前記粉体の焼結温度が、前記第１の部分を構成する材料の焼結温度よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載された電子部品。