JP2015191904A - 積層型コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】素体における内部応力の発生を抑制できると共に、インダクタンスの向上を図ることができる積層型コイル部品を提供する。【解決手段】積層型コイル部品１は、複数のセラミック層Ｃ１〜Ｃ２０が積層されてなる素体２と、複数のコイル導体Ｐ１〜Ｐ１７が電気的に接続されて構成され、素体２の内部に配置されたコイル５と、素体２の外表面に配置され、コイル５と電気的に接続される端子電極３，４とを備え、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６は、当該コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の周囲の素体２と接触している部分と、当該コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の周囲の素体２と離間している部分とを有している。【選択図】図４

Description

本発明は、積層型コイル部品に関する。

特許文献１には、磁性体セラミック層を積層してなる素体と、内部導体を接続して構成され、素体の内部に配置されたコイルと、を備えた積層型コイル部品が開示されている。特許文献１に記載の積層型コイル部品では、内部導体と内部導体の周囲の磁性体セラミックとの界面には空隙が存在せず、且つ、内部導体と磁性体セラミックとの界面が解離している。

特許文献２には、内部導体における端子電極との接続部は、周囲の磁性体セラミックと密着しており、接続部以外の内部導体は、周囲の磁性体セラミックと密着されずに形成されている積層型コイル部品が開示されている。

国際公開ＷＯ２００９／３４８２４号パンフレット 特開２００３−１０９８２０号公報

積層型コイル部品を形成する際、内部導体となる導電ペーストと磁性体セラミック（素体）となるグリーンシートとを同時焼成したときには、内部導体と磁性体セラミックとが結合（融着）する。この構成では、素体に内部応力が残存することがあるため、磁性体セラミックの磁気特性が低下してインピーダンスが低下するおそれがある。この点、特許文献１に記載の積層型コイル部品では、内部導体と磁性体セラミックとの界面が解離しているため、素体に内部応力が残存することは抑制されている。しかしながら、内部導体の周囲と磁性体セラミックとの間に空隙が設けられていないため、高温の環境下において内部導体が熱膨張したときに、素体に応力が加わるおそれがある。これにより、特許文献１に記載の積層型コイル部品では、磁性体セラミックの磁気特性が低下し、インピーダンスが低下するといった問題が依然として生じ得る。一方で、上記特許文献２に記載の積層型コイル部品のように、内部導体と磁性体セラミックとの間に設けられた空隙では、磁界が低減するために磁束が流れ難い。そのため、内部導体が周囲の磁性体セラミックと接触していない構成では、インダクタンスが低下するといった問題が生じ得る。

本発明は、素体における内部応力の発生を抑制できると共に、インダクタンスの向上を図ることができる積層型コイル部品を提供することを目的とする。

本発明に係る積層型コイル部品は、複数の磁性体層が積層されてなる素体と、複数のイル導体が電気的に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複数の端子電極と、を備えた積層型コイル部品であって、コイル導体は、当該コイル導体の周囲の素体と接触している部分と、当該コイル導体の周囲の素体と離間している部分と、を有していることを特徴とする。

この積層型コイル部品では、コイル導体は、周囲の素体と離間している部分を有している。すなわち、積層型コイル部品では、コイル導体が素体と離間している部分において、空隙が画成されている。これにより、高温環境下においてコイル導体に熱膨張が生じた場合であっても、空隙においてその膨張を吸収できる。したがって、膨張したコイル導体による素体での内部応力の発生を抑制できる。また、積層型コイル部品では、コイル導体が周囲の素体と接触している部分を有しているため、この接触している部分においては、磁束の流れが阻害されることを抑制できる。したがって、インダクタンスの低下を抑制できる。以上のように、積層型コイル部品では、素体における内部応力の発生を抑制できると共に、インダクタンスの向上を図ることができる。

一実施形態においては、コイル導体は、磁性体層の積層方向において対向する第１面及び第２面を有し、第１面及び第２面のいずれか一方側が素体と接触しており、他方側が素体と離間していてもよい。この構成により、積層型コイル部品では、第１面又は第２面と素体との間に画成される空隙を大きく確保できる。すなわち、磁気ギャップを大きく確保できる。積層型コイル部品では、磁気ギャップにより、磁気抵抗が大きくなるため、磁気飽和が生じるまでに大きな電流を必要する。そのため、電流増加によるインダクタンスの低下を抑制でき、直流重畳特性の向上を図ることができる。

本発明によれば、素体における内部応力の発生を抑制できると共に、インダクタンスの向上を図ることができる。

一実施形態に係る積層型コイル部品を示す斜視図である。 素体及びコイルの構成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。 素体及びコイル導体の断面構成を拡大して示す図である。

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型コイル部品を示す斜視図である。図２は、素体及びコイルの構成を示す分解斜視図である。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及び図２に示す積層型コイル部品１は、例えば積層型インダクタである。積層型コイル部品１は、略直方体形状の素体２と、素体２の長手方向の両端部にそれぞれ形成された端子電極３，４と、素体２の内部に配置されたコイル５と、を備えている。

素体２は、長手方向に向かい合って互いに平行をなす一対の端面２ａ，２ｂと、一対の端面２ａ，２ｂ間を連結するように伸び且つ互いに対向する一対の主面２ｃ，２ｄと、一対の主面２ｃ，２ｄを連結するように伸び且つ互いに対向する一対の側面２ｅ，２ｆと、を有する。主面２ｃ，２ｄのうちの一方は、積層型コイル部品１が外部基板（図示しない）に実装されたときに、当該外部基板に対応する面である。

図２に示すように、素体２は、複数のセラミック層（磁性体層）Ｃ１〜Ｃ２０が積層されることにより構成された積層体である。セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０は、電気絶縁性を有する絶縁体として機能する。セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０の厚みは、例えば６０μｍ程度である。素体２は、セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０の焼成によって形成されている。実際の積層型コイル部品１では、セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０の各層同士は、視認できない程度に一体化されている。

端子電極３は、一方の端面２ａ及び端面２ａと直交する主面２ｃ，２ｄ及び側面２ｅ，２ｆの各縁部の一部を覆うように形成されている。端子電極４は、他方の端面２ｂ及び端面２ｂと直交する主面２ｃ，２ｄ及び側面２ｅ，２ｆの各縁部の一部を覆うように形成されている。

コイル５は、複数のコイル導体Ｐ１〜Ｐ１７が電気的に接続されて構成されている。コイル５は、コイル導体Ｐ１〜Ｐ１７がスルーホール電極Ｈ１〜Ｈ１６を介して電気的に接続されて構成されている。詳細には、セラミック層Ｃ３の表面には、直線状のコイル導体Ｐ１が形成されている。コイル導体Ｐ１の一端は、セラミック層Ｃ３の一方縁まで延びており、端子電極３と電気的に接続されている。

セラミック層Ｃ４〜Ｃ１８の表面には、略Ｕの字状のコイル導体Ｐ２〜Ｐ１６がそれぞれ形成されている。コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の一端は、対応するスルーホール電極Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７，Ｈ９，Ｈ１１，Ｈ１３，Ｈ１５とそれぞれ電気的に接続されている。また、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の他端は、スルーホール電極Ｈ１，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７，Ｈ９，Ｈ１１，Ｈ１３，Ｈ１５とセラミック層Ｃ４〜Ｃ１８の中心を挟んで対称の位置に形成されたスルーホール電極Ｈ２，Ｈ４，Ｈ６，Ｈ８，Ｈ１０，Ｈ１２，Ｈ１４，Ｈ１６とそれぞれ電気的に接続されている。

セラミック層Ｃ１９の表面には、コイル導体Ｐ１と同様に、直線状のコイル導体Ｐ１７が形成されている。コイル導体Ｐ１７の一端は、スルーホール電極Ｈ１６と電気的に接続され、このスルーホール電極Ｈ１６を介してコイル導体Ｐ１６と電気的に接続されている。コイル導体Ｐ１７の他端は、セラミック層Ｃ１９の長手方向の他方縁まで延びており、端子電極４と電気的に接続されている。セラミック層Ｃ３〜Ｃ１９が積層されることにより、コイル５は、素体２の内部に螺旋状に形成されている。

続いて、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６と素体２との関係について説明する。図４は、コイル導体の断面構成を拡大して示す図である。図４では、コイル導体Ｐ５を一例に示している。以下の説明では、コイル導体Ｐ５を一例に説明するが、その他のコイル導体Ｐ２〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ１６についても同様の構成を有している。

コイル導体Ｐ５は、例えば断面が略矩形形状を呈している。図４に示すように、コイル導体Ｐ５は、セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０の積層方向において互いに対向する、第１面Ｓ１と、第２面Ｓ２と、を有している。コイル導体Ｐ５は、このコイル導体Ｐ５の周囲の素体２と接触する部分と、コイル導体Ｐ５の周囲の素体２と離間している部分と、を有している。本実施形態では、コイル導体Ｐ５の第１面Ｓ１側は、素体２と離間しており（素体２と接触しておらず）、コイル導体Ｐ５の第２面Ｓ２側は、素体２と接触している。コイル導体Ｐ５と素体２とが接触しているとは、密着している状態、当接している状態を含む。また、第１面Ｓ１において、素体２と部分的に接触していてもよく、第２面Ｓ２において素体２と部分的に離間していてもよい。

コイル導体Ｐ５の第１面Ｓ１側と素体２とが離間していることにより、コイル導体Ｐ５の第１面Ｓ１と素体２との間には、空隙Ｓが画成されている。空隙Ｓは、コイル導体Ｐ５の延在する方向に沿って設けられている。なお、コイル導体Ｐ１，Ｐ１７の素体２の端面２ａ，２ｂに露出する部分（端子電極３，４との接続部分）においては、水分やめっき液等の浸入を防止するために、空隙Ｓが設けられていない。

続いて、上述した構成を有する積層型コイル部品１の製造方法の一例について説明する。

最初に、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の前駆体である第１の導電性ペーストを作製する。第１の導電性ペーストは、アクリル樹脂（メタクリル酸メチルを含むポリマー）に溶剤を配合した有機ビヒクルに、銀粉末（導電性粉末）を混練して得られる。

第１の導電性ペースト中の銀粉末の含有量は、７９重量％〜９０重量％の範囲内とされている。アクリル樹脂の含有量は、銀粉末１００重量部に対して６．２重量部〜１１．３重量部である。また、溶剤には、例えばα−テルピネオール、テトラリン、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテートが用いられる。上述した銀粉末の含有量及びアクリル樹脂の含有量となるように作製された第１の導電性ペーストは、残留溶剤が１．０％以下であるときに測定したダイナミック硬さが９．８〜２０．６となる。

続いて、コイル導体Ｐ１，Ｐ１７の前駆体である第２の導電ペーストを作製する。第２の導電性ペーストは、既知の樹脂と溶剤を配合した有機ビヒクルに、銀粉末（導電性粉末）を混練して得られる。

次に、セラミック層Ｃ１〜Ｃ２０の前駆体であるグリーンシートを作製する。グリーンシートは、フェライト（例えば、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、Ｎｉ−Ｃｕ系のフェライト）やガラス系セラミック等を原料としたスラリーを、例えばドクターブレード法によってＰＥＴフィルム上に塗布することによって作製される。

次に、セラミック層Ｃ３〜Ｃ１８となるグリーンシートの所定位置に、レーザ加工等によってスルーホール（図示せず）をそれぞれ形成する。そして、スクリーン印刷により、各グリーンシートの表面に所定のパターンで上述の導電性ペースト（第１の導電性ペースト、第２の導電性ペースト）を塗布する。その後、導電性ペーストを乾燥させる工程を経てから、各グリーンシートを所定の順序で積層する。さらに、積層方向から圧力を加えて各グリーンシートを圧着させる。このとき、導電性ペーストとグリーンシートとの密着力を調整する。詳細には、コイル導体Ｐ１〜Ｐ１７と素体２とを離間させる部分は密着力が弱くなるように調整し、コイル導体Ｐ１〜Ｐ１７と素体２とを接触させる部分は密着力が強くなるように調整する。このようにグリーンシートを圧着させ、グリーンシートの積層体を形成する。

圧着後、グリーンシートの積層体をチップ単位に切断する。そして、例えば９００℃程度の温度でチップ化した積層体を焼成する。これにより、各グリーンシートがセラミック層Ｃ１〜Ｃ２０となり、また、導電性ペーストがコイル導体Ｐ１〜Ｐ１７及びスルーホール電極Ｈ１〜Ｈ１６となり、素体２が形成される。

ここで、本実施形態では、第１の導電性ペーストのダイナミック硬さが好適なものとなるので、第１の導電性ペーストの焼成時の収縮率が、グリーンシートの焼成時の収縮率よりも大きくなるようにできる。このとき、導電性ペーストとグリーンシートとの密着力が強い部分は結合するが、密着力が弱い部分は離間する。これにより、焼成後に得られる素体２とコイル導体Ｐ２〜Ｐ１６との間に空隙Ｓ（図４参照）が形成される。すなわち、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６において、周囲の素体２と接触する部分と、周囲の素体２と離間する部分とが形成される。コイル導体Ｐ１，Ｐ１７においては、第２の導電性ペーストの焼成時の収縮率が、第１の導電性ペーストの収縮率よりも小さく、グリーンシートの焼成時の収縮率に近いので、素体２との間に空隙は形成されない。

最後に、素体２に端子電極３，４を形成する。端子電極３，４は、素体２の長手方向の両端部に、銀、ニッケル、又は銅を主成分とする電極ペーストを塗布し、例えば６００℃で焼付を行うことにより形成される。その後、端子電極３，４の表面にＣｕ、Ｎｉ、及びＳｎ等のめっき層を形成すると、図１に示した積層型コイル部品１が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６は、周囲の素体２と離間している部分を有している。すなわち、積層型コイル部品１では、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６が素体２と離間している部分において、空隙Ｓが画成されている。これにより、高温環境下において、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６に熱膨張が生じた場合であっても、空隙Ｓにおいてその膨張を吸収できる。したがって、膨張したコイル導体Ｐ２〜Ｐ１６による素体２での内部応力の発生を抑制できる。その結果、素体２の磁気特性の低下を抑制し、インピーダンスの低下の抑制を図れる。

また、積層型コイル部品１では、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６が周囲の素体２と接触している部分を有しているため、この接触している部分においては、磁束の流れが阻害されることを抑制できる。したがって、インダクタンスの低下を抑制できる。以上のように、積層型コイル部品１では、素体２における内部応力の発生を抑制できると共に、インダクタンスの向上を図ることができる。

本実施形態では、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の第１面Ｓ１と素体２とが離間しており、第２面Ｓ２と素体２とが接触している。これにより、積層型コイル部品１では、第１面Ｓ１と素体２との間に画成される空隙Ｓを大きく確保できる。すなわち、磁気ギャップを大きく確保できる。積層型コイル部品１では、磁気ギャップにより、磁気抵抗が大きくなるため、磁気飽和が生じるまでに大きな電流を必要する。そのため、積層型コイル部品１では、電流増加によるインダクタンスの低下を抑制でき、直流重畳特性の向上を図ることができる。

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、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の第２面Ｓ２側が素体２と接触し、第１面Ｓ１側が素体２と離間している構成を一例に説明したが、第２面Ｓ２側が素体２と離間し、第１面Ｓ１側が素体２と接触している構成であってもよい。積層型コイル部品１では、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の少なくとも一部が素体２と接触し、コイル導体Ｐ２〜Ｐ１６の少なとも一部が素体２と離間している構成であればよい。

１…積層型コイル部品、２…素体、３，４…端子電極、５…コイル、Ｐ１〜Ｐ１７…コイル導体、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面。

Claims (2)

1. 複数の磁性体層が積層されてなる素体と、
   複数のコイル導体が電気的に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複数の端子電極と、を備えた積層型コイル部品であって、
   前記コイル導体は、当該コイル導体の周囲の前記素体と接触している部分と、当該コイル導体の周囲の前記素体と離間している部分と、を有していることを特徴とする積層型コイル部品。
2. 前記コイル導体は、前記磁性体層の積層方向において対向する第１面及び第２面を有し、
   前記コイル導体の前記第１面及び前記第２面のいずれか一方側が前記素体と接触しており、他方側が前記素体と離間していることを特徴とする請求項１記載の積層型コイル部品。

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