JP2015154046A - 積層コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結時における導体の破損を防止できると共に、信頼性を維持できる積層コイル部品を提供する。【解決手段】積層コイル部品１は、素体２と、素体２の内部に配置されたコイルＣと、素体２の外表面に配置され、コイルＣと接続された外部電極４，５と、を備え、コイルＣの端部と外部電極４，５とは、接続部１３により電気的に接続されており、接続部１３は、外部電極４，５に直接接続される第１引出導体１４ａ、第１引出導体１４ａに直接接続される第２引出導体１４ｂ、及び、第２引出導体１４ｂに直接接続される第３引出導体１４ｃを少なくとも有し、第２引出導体１４ｂの収縮率は、第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃの収縮率よりも高い。【選択図】図１

Description

本発明は、積層コイル部品に関する。

積層コイル部品として、セラミックシートを積層してなるセラミック積層体と、セラミック積層体内に配置され、セラミック積層体の積層方向に延在するコイルと、セラミック積層体において積層方向で互いに対向する端面に配置された外部電極と、を備え、コイルの端部と外部電極とが、コイルの軸線に沿って配置された複数のスルーホール導体により接続されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−９９５７２号公報

積層コイル部品を製造する工程においては、上記スルーホール導体となる導電性ペーストが形成されたセラミックシートを積層した積層体を焼成する。このとき、導電性ペーストの収縮率によっては、焼結した素体とスルーホール導体との間に隙間が形成されたり、隙間が形成されなかったりする。ここで、素体とスルーホール導体との間に隙間が形成されないと、残留応力によって特性（インピーダンス特性）が劣化するといった問題が生じるおそれがある。そのため、積層コイル部品の特性劣化を抑制する観点からは、スルーホール導体を形成する材料として収縮率の高い材料を用い、素体とスルーホール導体との間に隙間を形成することが好ましい。

しかしながら、収縮率の高い材料でスルーホール導体を形成する場合、以下のような問題が生じ得る。すなわち、外部電極とコイルとを接続するスルーホール導体と素体との間に隙間があると、外部電極との接続信頼性の問題や、めっき工程においてめっき液が素体の内部に浸入するなどといった問題が生じる。そのため、少なくとも外部電極に直接接続される（素体の端面に露出する）スルーホール導体については、素体との間に隙間が形成されないように、収縮率の低い材料で形成する必要がある。しかし、このスルーホール導体を収縮率の低い材料で形成すると、このスルーホール導体に接続される次のスルーホール導体に、その次以降の他のスルーホール導体の焼結時の収縮応力が集中する。そのため、焼結時にスルーホール導体が破損するおそれがある。

本発明は、焼結時における導体の破損を防止できると共に、信頼性を維持できる積層コイル部品を提供することを目的とする。

本発明に係る積層コイル部品は、複数の絶縁体層が積層されてなる素体と、複数のコイル導体が接続されて構成され、素体の内部に配置されたコイルと、素体の外表面に配置され、コイルと電気的に接続された外部電極と、を備えた積層コイル部品であって、コイルの端部と外部電極とは、接続部により電気的に接続されており、接続部は、外部電極に直接接続される第１引出導体、当該第１引出導体に直接接続される第２引出導体、及び、当該第２引出導体に直接接続される第３引出導体を少なくとも有し、第１引出導体及び第３引出導体の収縮率は、第２引出導体の収縮率よりも低いことを特徴とする。

この積層コイル部品では、コイルと外部電極とを接続する接続部は、第１〜第３引出導体を有している。第１引出導体は、外部電極に直接接続され、第２引出導体は、第１引出導体に直接接続され、第３引出導体は、第２引出導体に直接接続されている。すなわち、第１引出導体、第２引出導体及び第３引出導体は、この順番で、外部電極側から連続して配置されている。積層コイル部品では、第１引出導体及び第３引出導体の収縮率は、第２引出導体の収縮率よりも低い。言い換えれば、第２引出導体の収縮率は、第１引出導体及び第３引出導体の収縮率よりも高い。つまり、低収縮の第１引出導体及び第３引出導体の間に、高収縮の第２引出導体が配置されている。

このように、外部電極との接続のために外表面に露出する第１引出導体の収縮率を低くすることにより、素体との間に隙間が形成されることが抑制され、外部電極との接続信頼性の低下やめっき液の浸入などを抑制できる。また、第２引出導体の収縮率を高くすることにより、素体と第２引出導体との間に隙間が形成されるため、残留応力を緩和でき、特性の劣化を抑制できる。したがって、積層コイル部品の信頼性を維持できる。また、第２引出導体を挟むように配置される第１及び第３引出導体が低収縮であるため、第２引出導体を引っ張る力が小さくなり、第２引出導体への応力集中が緩和される。その結果、焼結時における第２引出導体の破損を防止できる。

一実施形態においては、第１〜第３引出導体のそれぞれは、スルーホール導体と、スルーホール導体と一体に設けられると共に、スルーホール導体よりも外形の大きいパッド導体と、を有していてもよい。このように、各引出導体がスルーホール導体とパッド導体とで構成されている場合、収縮応力によって他の引出導体に引っ張られたとしても、外形の大きいパッド導体が引っ掛かるため、引出導体の移動が制限される。そのため、第２引出導体が引張応力をそのまま負担するので、特に破損し易くなる。本発明では第２引出導体に作用する応力を緩和できるため、パッド導体を有する構成においては、特に本発明の構成が有効となる。

一実施形態においては、接続部は、第３引出導体に直接接続される第４引出導体、及び、当該第４引出導体に接続される第５引出導体を有し、第４引出導体の収縮率は、第２引出導体の収縮率と略同等であり、第５引出導体の収縮率は、第１引出導体及び第３引出導体の収縮率と略同等であってもよい。このような構成によれば、第２引出導体に加わる応力を分散することができる。したがって、第２引出導体の破損をより一層抑制することができる。

一実施形態においては、コイルの中心軸は、素体における積層方向に沿って延在しており、外部電極は、素体において積層方向で対向する一対の外表面に配置されていてもよい。このように、コイルの中心軸が素体の積層方向に沿って延在するいわゆる縦巻きの構成においては、引出導体は、直線的に配置される。この場合、第２引出導体に作用する応力が特に顕著となり、第２引出導体が破損し易い。これに対して、本発明では第２引出導体に作用する応力を緩和できるため、縦巻きコイルを有する構成においては、特に本発明の構成が有効となる。

一実施形態においては、第１引出導体は、他の引出導体よりも体積が大きくてもよい。このように、第１引出導体の体積が大きいと、第２引出導体を引っ張る力が大きくなり、その結果、第２引出導体に加わる応力が大きくなり、第２引出導体が破損し易い。これに対して、本発明では第２引出導体に作用する応力を緩和できるため、第２引出導体の体積が大きい構成においては、特に本発明の構成が有効となる。

本発明によれば、焼結時における導体の破損を防止できると共に、信頼性を維持できる。

一実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。 図１に示した積層コイル部品の層構造を示す分解斜視図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。 コイル導体のパターンの一例を示す平面図である。 引出導体のパターンの一例を示す平面図である。 接続導体のパターンの一例を示す平面図である。 接続部の断面構成を拡大して示す図である。 従来の積層コイル部品において引出導体に作用する応力を説明する図である。 一実施形態に係る積層コイル部品において引出導体に作用する応力を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る積層コイル部品を示す斜視図である。図２は、図１に示した積層コイル部品の層構造を示し分解斜視図である。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成を示す図である。

図１に示されるように、積層コイル部品１は、略直方体形状を呈する素体２と、素体２の両端部にそれぞれ配置される一対の外部電極４，５と、を備えている。素体２は、外表面として、互いに対向する一対の端面２ａ，２ｂと、一対の端面２ａ，２ｂを連結するように一対の端面２ａ，２ｂの対向方向に沿って延びる４つの側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆと、を有する。

素体２は、図２に示されるように、複数の絶縁体層１１が積層されることによって形成されている。各絶縁体層１１は、矩形状（本実施形態では、正方形状）を呈しており、各側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを画成することとなる四辺１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを有している。各絶縁体層１１は、電気絶縁性を有する絶縁体であり、絶縁体グリーンシートの焼結体から構成される。実際の素体２では、各絶縁体層１１は、その間の境界が視認できない程度に一体化されている。

絶縁体層１１は、たとえば、ストロンチウム、カルシウム、アルミナ及び酸化珪素からなるガラスと、アルミナとからなるガラス系セラミックから構成されている。絶縁体層１１は、フェライト（たとえば、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、又はＮｉ−Ｃｕ系フェライトなど）から構成されていてもよい。

外部電極４は、一方の端面２ａ全体と、４つの側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆの一部を覆うように形成されている。外部電極５は、他方の端面２ｂ全体と、４つの側面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆの一部を覆うように形成されている。複数の絶縁体層１１の積層方向は、一対の端面２ａ，２ｂの対向方向と一致している。したがって、一対の外部電極４，５は、複数の絶縁体層１１の積層方向における素体２の両端部にそれぞれ配置されることとなる。

各外部電極４，５は、素体２の外表面にＡｇやＰｄなどを主成分とする導電性ペーストを付着させた後に焼付け、更に電気めっきを施すことにより形成される。電気めっきには、Ｎｉ、Ｓｎなどを用いることができる。

積層コイル部品１は、図２〜図６に示されるように、複数のコイル導体１２と、接続部１３と、を備えている。接続部１３は、引出導体１４と、接続導体１５と、を有している。複数のコイル導体１２、引出導体１４及び接続導体１５は、素体２内に絶縁体層１１の積層方向に併置されている。各コイル導体１２、引出導体１４、及び接続導体１５は、たとえばＡｇやＰｄなどの導電材を含んでいる。各コイル導体１２、引出導体１４及び接続導体１５は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。各導体１２，１４，１５となる導体パターンは、当該導体パターンに対応する開口が形成されたスクリーン製版を用いて、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成される。

コイル導体１２を形成する導体パターン２１は、図４に示されるように、いずれも略Ｕの字状に形成されている。導体パターン２１の一端部及び他端部には、スルーホール導体２２に対応する略円形のパッド部２３がそれぞれ形成されている。各導体パターン２１は、図２に示されるように、９０度ずつ位相をずらした状態でスルーホール導体２２を介して直列に接続されており、積層方向に沿って中心軸Ｌ（図３参照）が延在するコイルＣを形成している。

引出導体１４を形成する導体パターン２４は、図５に示されるように、スルーホール導体２５に対応する略円形のパッド部（パッド導体）２６からなる。つまり、引出導体１４は、スルーホール導体２５と、スルーホール導体２５と一体に設けられるパッド部２６と、から構成されている。パッド部２６は、コイル導体１２のパッド部２３より大径となっており、コイル導体１２によって形成されるコイルＣの中心軸Ｌと同軸に配置されている。各導体パターン２４は、図２に示されるように、スルーホール導体２５を介して直列に接続されており、コイルＣの中心軸Ｌに沿って延在する引出導体１４を形成している。引出導体１４の外側端部は、素体２の積層方向の端面２ａ，２ｂに露出し、外部電極４，５に接続されている。

図７は、接続部の断面構成を拡大して示す図である。図７に示されるように、接続部１３は、複数（ここでは７個）の第１〜第７引出導体１４ａ〜１４ｇが連続して接続されて構成されている。図７に示す例では、第１引出導体１４ａ、第２引出導体１４ｂ、第３引出導体１４ｃ、第４引出導体１４ｄ、第５引出導体１４ｅ、第６引出導体１４ｆ、及び第７引出導体１４ｇが、外部電極４，５側から、この順番に連続して配置されている。すなわち、第１引出導体１４ａが外部電極４，５に直接接続される。

図７に示されるように、第１〜第７引出導体１４ａ〜１４ｇを構成するスルーホール導体２５は、略円錐台形状を呈している。スルーホール導体２５は、直径が小さい方の一端部が他の引出導体のパッド部２６に接続されている。パッド部２６の直径（外形）は、スルーホール導体２５の直径（他端部の直径）よりも大きい。第１引出導体１４ａは、第２〜第７引出導体１４ｂ〜１４ｇに比べて、体積が大きい。具体的には、第１引出導体１４ａは、スルーホール導体２５の幅寸法及び長さ寸法、及び、パッド部２６の厚み及び直径が、第２〜第７引出導体１４ｂ〜１４ｇに比べて大きい。

本実施形態では、第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇは、略同等の収縮率を有している。第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆは、略同等の収縮率を有している。第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇの収縮率は、第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆの収縮率よりも低い。言い換えれば、第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆの収縮率は、第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇの収縮率よりも高い。つまり、接続部１３は、収縮率の低い第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇと、収縮率の高い第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとが、交互に配置されている。

各引出導体１４ａ〜１４ｇの収縮率は、導電性ペーストにより設定されている。導電性ペーストは、例えば、導電材としての銀粉と、アクリル樹脂と、溶剤と、を含んでいる。第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇとなる導電性ペーストは、例えば、銀粉を９０％質量含有し、アクリル樹脂を銀粉１００重量部に対して５重量部含有している。第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとなる導電性ペーストは、例えば、銀粉を９０％質量含有し、アクリル樹脂を銀粉１００重量部に対して１０重量部含有している。すなわち、収縮率の低い第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇとなる導電性ペーストは、収縮率の高い第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとなる導電性ペーストよりもアクリル樹脂の含有量が少ない。

第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆは、収縮率が高い結果、焼成されると、第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇよりも収縮する。これにより、図７に示されるように、第２引出導体１４ｂと素体２との間には、隙間Ｓが形成されている。同様に、第４引出導体１４ｄと素体２との間、第６引出導体１４ｆと素体２との間にも、隙間Ｓが形成されている。

接続導体１５を形成する導体パターン２７は、図６に示されるように、コイル導体１２の一方のパッド部２３に対応する位置と、引出導体１４のパッド部２６に対応する位置とを結ぶように直線状に形成されている。導体パターン２７の一端部には、スルーホール導体２５に対応する略円形のパッド部２８が引出導体１４のパッド部２６と同軸かつ略同形に形成され、導体パターン２７の他端部には、スルーホール導体２２に対応する略円形のパッド部２９がコイル導体１２のパッド部２３と同軸かつ略同形に形成されている。図２に示されるように、導体パターン２７の一端部は、スルーホール導体２５を介して引出導体１４の他端部に接続され、導体パターン２７の他端部は、スルーホール導体２２を介してコイル導体１２の端部に接続されている。

続いて、積層コイル部品１の作用効果について説明する。図８は、従来の積層コイル部品において引出導体に作用する応力を説明する図である。図８に示されるように、従来の積層コイル部品では、外部電極に接続される第１引出導体２０ａ（第１引出導体１４ａに相当）を、めっき液の浸入抑制などの観点から収縮率の小さい材料で形成し、その他の第２〜第７引出導体２０ｂ〜２０ｇ（第２〜第７引出導体１４ｂ〜１４ｇに相当）を、残留応力による特性（インピーダンス）の劣化抑制の観点から、素体との間に隙間が形成されるように収縮率の高い材料で形成している。このような構成では、以下のような問題が生じ得る。

すなわち、従来の積層コイル部品では、その製造工程にける積層体の焼成時に、収縮率の高い第２〜第７引出導体２０ｂ〜２０ｇが、その収縮によって、図８（ａ）に示されるように、外部電極に接続される第１引出導体２０ａを矢印方向に引っ張る。また、外部電極に接続される第１引出導体２０ａも、その収縮によって、図８（ｂ）に示されるように、第２〜第７引出導体２０ｂ〜２０ｇを矢印方向に引っ張る。このとき、第２引出導体２０ｂは、パッド部が第１引出導体２０ａに接触し、スルーホール導体が第３引出導体２０ｃに接触しており、第３引出導体２０ｃよりも第１引出導体２０ａに接触する面積が大きい。そのため、第２引出導体２０ｂにおいては、図８（ｃ）に示されるように、第２引出導体２０ｂのスルーホール導体の直径の小さい一端部に、第１引出導体２０ａ側に引っ張られる応力が働く。そうすると、図８（ｄ）に示されるように、第２引出導体２０ｂのスルーホール導体の一端部に、互いに反対側に引っ張る応力が働き、この部分において第２引出導体２０ｂが破損（破断）することがある。

上記の問題を鑑みて、本実施形態に係る積層コイル部品１では、コイルＣと外部電極４，５とを電気的に接続する接続部１３は、少なくとも第１〜第３引出導体１４ａ〜１４ｃを有している。積層コイル部品１では、第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃの収縮率は、第２引出導体１４ｂの収縮率よりも低い。つまり、低収縮の第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃの間に、高収縮の第２引出導体１４ｂが配置されている。このように、外部電極４，５との接続のために端面２ａ，２ｂに配置される第１引出導体１４ａの収縮率を低くすることにより、素体２との間に隙間が形成されることが抑制され、外部電極４，５との接続信頼性の低下やめっき液などの浸入を抑制できる。

また、積層コイル部品１では、第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆの収縮率を高くすることにより、焼成したときに素体２と第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとの間に隙間Ｓ（図７参照）が形成されるため、残留応力を緩和でき、特性の劣化を抑制できる。したがって、積層コイル部品１の信頼性を維持できる。

また、第２引出導体１４ｂを挟むように配置される第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃが低収縮であるため、第２引出導体１４ｂへの応力集中が緩和される。具体的には、図９に示されるように、積層コイル部品１では、第２引出導体１４ｂに直接接続される第３引出導体１４ｃの収縮率が低いため、第２引出導体１４ｂのスルーホール導体の一端部に作用する応力が小さくなる。また、特に、本実施形態では、接続部１３は、収縮率の低い第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇと、収縮率の高い第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとが交互に配置されているため、第２引出導体１４ｂへの応力を分散することができる。その結果、焼結時の第２引出導体１４ｂの破損を防止できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、収縮率の低い第１引出導体１４ａ、第３引出導体１４ｃ、第５引出導体１４ｅ及び第７引出導体１４ｇと、収縮率の高い第２引出導体１４ｂ、第４引出導体１４ｄ及び第６引出導体１４ｆとが交互に配置されている構成を一例に説明したが、各導体の収縮率は以下のように設定してもよい。すなわち、第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃの収縮率を低くし、第２引出導体１４ｂ及び第４〜第７引出導体１４ｄ〜１４ｇの収縮率を高くしてもよい。

上記構成を有する積層コイル部品１においても、第２引出導体１４ｂを挟むように配置される第１引出導体１４ａ及び第３引出導体１４ｃが低収縮であるため、第２引出導体１４ｂへの応力集中が緩和される。その結果、第２引出導体１４ｂの破損を防止でき、積層コイル部品１の信頼性を維持できる。また、第２引出導体１４ｂ及び第４〜第７引出導体１４ｄ〜１４ｇの収縮率を高くすることにより、焼成したときに素体２と第２引出導体１４ｂ、第４〜第７引出導体１４ｄ〜１４ｇとの間に隙間Ｓが形成されるため、残留応力を緩和でき、特性の劣化を抑制できる。

上記実施形態では、外部電極４，５が素体の端面２ａ，２ｂに配置され、コイルＣの中心軸Ｌの延在方向が素体２の積層方向に沿って延在するいわゆる縦巻きコイルが外部電極４，５に接続される構成を一例に説明したが、コイルは、いわゆる横巻きコイルであってもよく、外部電極４，５の配置位置は、素体の外表面であれば特に限定されない。

上記実施形態では、第１〜第７引出導体１４ａ〜１４ｇが設けられている構成を一例に説明したが、引出導体は、少なくとも第１〜第３引出導体１４ａ〜１４ｃが設けられていればよく、その数は限定されない。

１…積層コイル部品、２…素体、２ａ，２ｂ…端面（外表面）、４，５…外部電極、１２…コイル導体、１１…絶縁体層、１３…接続部、１４ａ〜１４ｇ…第１〜第７引出導体、２５…スルーホール導体、２６…パッド部（パッド導体）、Ｃ…コイル、Ｌ…中心軸。

Claims (5)

1. 複数の絶縁体層が積層されてなる素体と、
   複数のコイル導体が接続されて構成され、前記素体の内部に配置されたコイルと、
   前記素体の外表面に配置され、前記コイルと電気的に接続された外部電極と、を備えた積層コイル部品であって、
   前記コイルの端部と前記外部電極とは、接続部により電気的に接続されており、
   前記接続部は、前記外部電極に直接接続される第１引出導体、当該第１引出導体に直接接続される第２引出導体、及び、当該第２引出導体に直接接続される第３引出導体を少なくとも有し、
   前記第１引出導体及び前記第３引出導体の収縮率は、前記第２引出導体の収縮率よりも低いことを特徴とする積層コイル部品。
2. 前記第１〜第３引出導体のそれぞれは、
   スルーホール導体と、
   前記スルーホール導体と一体に設けられると共に、前記スルーホール導体よりも外形の大きいパッド導体と、を有していることを特徴とする請求項１記載の積層コイル部品。
3. 前記接続部は、前記第３引出導体に直接接続される第４引出導体、及び、当該第４引出導体に接続される第５引出導体を有し、
   前記第４引出導体の収縮率は、前記第２引出導体の収縮率と略同等であり、
   前記第５引出導体の収縮率は、前記第１引出導体及び前記第３引出導体の収縮率と略同等であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層コイル部品。
4. 前記コイルの中心軸は、前記素体における積層方向に沿って延在しており、
   前記外部電極は、前記素体において前記積層方向で対向する一対の前記外表面に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層コイル部品。
5. 前記第１引出導体は、他の前記引出導体よりも体積が大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の積層コイル部品。

Images