JP2022045541A - 積層型コイル部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数６０ＧＨｚ付近までの領域での使用に適した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において、複数の絶縁層が積層された内部にコイルが設けられた積層体と、積層体表面に設られた外部電極を有する。積層体は、長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、高さ方向に相対する第１主面及び第２主面と、幅方向に相対する第１側面及び第２側面と、を有し、積層方向及び上記コイルのコイル軸が第１主面に平行である。絶縁層は、フェライト相と、フェライト相を構成するフェライト材料よりも誘電率の低い材料からなる非磁性体相とを有しており、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上である。【選択図】図６
Description
本発明は、積層型コイル部品に関する。
特許文献１には、複数の絶縁層が積層されてなり、内部にコイルを内蔵する積層体と、外部電極とを備える積層型コイル部品が開示されている。
この積層型コイル部品は、高周波特性に優れるものとされており、４０ＧＨｚ、５０ＧＨｚでの透過係数Ｓ２１が特定の値以上であることが記載されている。
この積層型コイル部品は、高周波特性に優れるものとされており、４０ＧＨｚ、５０ＧＨｚでの透過係数Ｓ２１が特定の値以上であることが記載されている。
近年の電気機器の通信速度の高速化、及び、小型化に応じて、積層型コイル部品にはさらなる高周波帯（例えば、６０ＧＨｚ以上のＧＨｚ帯）での高周波特性が充分であることが求められている。
特許文献１に記載された積層型コイル部品は、その絶縁層の材料としてフェライト材料を使用している。フェライト材料は比誘電率が１５程度と高いために、フェライト材料を使用した積層型コイル部品は周波数６０ＧＨｚ付近の領域での損失が大きく、さらなる改良が望まれていた。
特許文献１に記載された積層型コイル部品は、その絶縁層の材料としてフェライト材料を使用している。フェライト材料は比誘電率が１５程度と高いために、フェライト材料を使用した積層型コイル部品は周波数６０ＧＨｚ付近の領域での損失が大きく、さらなる改良が望まれていた。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、周波数６０ＧＨｚ付近までの領域での使用に適した積層型コイル部品を提供することを目的とする。
本発明の積層型コイル部品は、複数の絶縁層が積層方向に積層されてなり内部にコイルが設けられた積層体と、上記積層体の表面に設けられて上記コイルに電気的に接続された外部電極とを有し、上記積層体は、長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、上記長さ方向に直交する高さ方向に相対する第１主面及び第２主面と、上記長さ方向及び上記高さ方向に直交する幅方向に相対する第１側面及び第２側面と、を有し、上記外部電極は、上記積層体の上記第１端面の少なくとも一部から上記第１主面の一部にわたって延在する第１外部電極と、上記積層体の上記第２端面の少なくとも一部から上記第１主面の一部にわたって延在する第２外部電極とを有し、上記積層体の積層方向及び上記コイルのコイル軸が上記第１主面に平行であり、上記絶縁層は、フェライト相と、上記フェライト相を構成するフェライト材料よりも誘電率の低い材料からなる非磁性体相とを有しており、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であることを特徴とする。
本発明によれば、周波数６０ＧＨｚ付近までの領域での使用に適した積層型コイル部品を提供することができる。
以下、本発明の積層型コイル部品について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成及び態様に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成及び態様を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
しかしながら、本発明は、以下の構成及び態様に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成及び態様を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図１は、本発明の積層型コイル部品の一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示す積層型コイル部品１は、積層体１０と第１外部電極２１と第２外部電極２２とを備えている。積層体１０は、６面を有する略直方体形状である。積層体１０の構成については後述するが、複数の絶縁層が積層方向に積層されてなり、内部にコイルが設けられている。第１外部電極２１及び第２外部電極２２は、それぞれ、コイルに電気的に接続されている。
図１に示す積層型コイル部品１は、積層体１０と第１外部電極２１と第２外部電極２２とを備えている。積層体１０は、６面を有する略直方体形状である。積層体１０の構成については後述するが、複数の絶縁層が積層方向に積層されてなり、内部にコイルが設けられている。第１外部電極２１及び第２外部電極２２は、それぞれ、コイルに電気的に接続されている。
本明細書における積層型コイル部品及び積層体では、長さ方向、高さ方向、幅方向を、図１におけるｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とする。ここで、長さ方向（ｘ方向）と高さ方向（ｙ方向）と幅方向（ｚ方向）は互いに直交する。
長さ方向（ｘ方向）は積層方向と平行な方向である。
長さ方向（ｘ方向）は積層方向と平行な方向である。
図１に示すように、積層体１０は、長さ方向（ｘ方向）に相対する第１端面１１及び第２端面１２と、長さ方向に直交する高さ方向（ｙ方向）に相対する第１主面１３及び第２主面１４と、長さ方向及び高さ方向に直交する幅方向（ｚ方向）に相対する第１側面１５及び第２側面１６とを有する。
図１には示されていないが、積層体１０は、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、積層体の３面が交わる部分であり、稜線部は、積層体の２面が交わる部分である。
第１外部電極及び第２外部電極は、積層体の端面の少なくとも一部から積層体の主面にわたって延在する外部電極である。
図１に示す積層型コイル部品１では、第１外部電極２１は、積層体１０の第１端面１１の一部を覆い、かつ、第１端面１１から延伸して第１主面１３の一部を覆って配置されている。
図１に示す積層型コイル部品１では、第１外部電極２１は、積層体１０の第１端面１１の一部を覆い、かつ、第１端面１１から延伸して第１主面１３の一部を覆って配置されている。
なお、図１では、積層体１０の第１端面１１を覆う部分の第１外部電極２１の高さは一定であるが、積層体１０の第１端面１１の一部を覆う限り、第１外部電極２１の形状は特に限定されない。例えば、積層体１０の第１端面１１において、第１外部電極２１は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、積層体１０の第１主面１３を覆う部分の第１外部電極２１の長さは一定であるが、積層体１０の第１主面１３の一部を覆う限り、第１外部電極２１の形状は特に限定されない。例えば、積層体１０の第１主面１３において、第１外部電極２１は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
図１に示すように、第１外部電極２１は、さらに、第１端面１１及び第１主面１３から延伸して、第１側面１５の一部及び第２側面１６の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、第１側面１５及び第２側面１６を覆う部分の第１外部電極２１は、いずれも、第１端面１１と交わる稜線部及び第１主面１３と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第１外部電極２１は、第１側面１５の一部及び第２側面１６の一部を覆って配置されていなくてもよい。
図１に示す積層型コイル部品１では、第２外部電極２２は、積層体１０の第２端面１２の一部を覆い、かつ、第２端面１２から延伸して第１主面１３の一部を覆って配置されている。
第１外部電極２１と同様、第２外部電極２２は、第２端面１２のうち、第１主面１３と交わる稜線部を含む領域を覆っている。
第１外部電極２１と同様、第２外部電極２２は、第２端面１２のうち、第１主面１３と交わる稜線部を含む領域を覆っている。
第１外部電極２１と同様、積層体１０の第２端面１２の一部を覆う限り、第２外部電極２２の形状は特に限定されない。例えば、積層体１０の第２端面１２において、第２外部電極２２は、端部から中央部に向かって高くなる山なり形状であってもよい。また、積層体１０の第１主面１３の一部を覆う限り、第２外部電極２２の形状は特に限定されない。例えば、積層体１０の第１主面１３において、第２外部電極２２は、端部から中央部に向かって長くなる山なり形状であってもよい。
第１外部電極２１と同様、第２外部電極２２は、さらに、第２端面１２及び第１主面１３から延伸して、第１側面１５の一部及び第２側面１６の一部を覆って配置されていてもよい。この場合、第１側面１５及び第２側面１６を覆う部分の第２外部電極２２は、いずれも、第２端面１２と交わる稜線部及び第１主面１３と交わる稜線部に対して斜めに形成されていることが好ましい。なお、第２外部電極２２は、第１側面１５の一部及び第２側面１６の一部を覆って配置されていなくてもよい。
以上のように第１外部電極２１及び第２外部電極２２が配置されているため、積層型コイル部品１を基板上に実装する場合には、積層体１０の第１主面１３が実装面となる。
また、図１に示す形態とは異なり、第１外部電極が、積層体の第１端面の全部を覆い、かつ、第１端面から延伸して第１主面の一部、第２主面の一部、第１側面の一部、及び、第２側面の一部を覆っていてもよい。
また、第２外部電極が、積層体の第２端面の全部を覆い、かつ、第２端面から延伸して第１主面の一部、第２主面の一部、第１側面の一部、及び、第２側面の一部を覆っていてもよい。
この場合、積層体の第１主面、第２主面、第１側面及び第２側面のいずれかが実装面となる。
また、第２外部電極が、積層体の第２端面の全部を覆い、かつ、第２端面から延伸して第１主面の一部、第２主面の一部、第１側面の一部、及び、第２側面の一部を覆っていてもよい。
この場合、積層体の第１主面、第２主面、第１側面及び第２側面のいずれかが実装面となる。
本発明の積層型コイル部品のサイズは特に限定されないが、０６０３サイズ、０４０２サイズ又は１００５サイズであることが好ましい。
本発明の積層型コイル部品は、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上である。
透過係数Ｓ２１は、入力信号に対する透過信号の電力の比から求められる。透過係数Ｓ２１は、基本的に無次元量であるが、通常、常用対数をとってｄＢ単位で表される。
周波数毎の透過係数Ｓ２１は、ネットワークアナライザを用いて、積層型コイル部品への入力信号と透過信号の電力を測定することにより求められる。周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を求めることにより、周波数毎の透過係数Ｓ２１を求めることができる。
透過係数Ｓ２１の測定装置の具体例については、実施例の項目で説明する。
透過係数Ｓ２１は、入力信号に対する透過信号の電力の比から求められる。透過係数Ｓ２１は、基本的に無次元量であるが、通常、常用対数をとってｄＢ単位で表される。
周波数毎の透過係数Ｓ２１は、ネットワークアナライザを用いて、積層型コイル部品への入力信号と透過信号の電力を測定することにより求められる。周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を求めることにより、周波数毎の透過係数Ｓ２１を求めることができる。
透過係数Ｓ２１の測定装置の具体例については、実施例の項目で説明する。
１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上であるとは、周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を測定した際に、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の全範囲において透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上であることを意味する。
また、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であるとは、周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を測定した際に、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の全範囲において透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であることを意味する。
積層型コイル部品の透過係数Ｓ２１が上記のような特性を満たす場合、例えば、光通信回路内のバイアスティー（Ｂｉａｓ－Ｔｅｅ）回路等に好適に使用できる。とくに、周波数６０ＧＨｚまでの周波数領域で使用する光通信モジュールに、より好適に使用することができる。
また、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であるとは、周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を測定した際に、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の全範囲において透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であることを意味する。
積層型コイル部品の透過係数Ｓ２１が上記のような特性を満たす場合、例えば、光通信回路内のバイアスティー（Ｂｉａｓ－Ｔｅｅ）回路等に好適に使用できる。とくに、周波数６０ＧＨｚまでの周波数領域で使用する光通信モジュールに、より好適に使用することができる。
また、積層型コイル部品は、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－０．５ｄＢ以上であることが好ましい。また、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．２ｄＢ以上であることが好ましい。
絶縁層は、フェライト相と、フェライト相を構成するフェライト材料よりも誘電率の低い材料からなる非磁性体相とを有する。
フェライト相はフェライト材料を有する相であり、フェライト材料のみからなる相であってもよい。
フェライト相は、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト材料で構成されることが好ましい。フェライト相がＮｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト材料で構成されることにより、積層型コイル部品のインダクタンスが高まる。
Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト材料は、４０ｍｏｌ％以上、４９．５ｍｏｌ％以下のＦｅ２Ｏ３と、５ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以下のＺｎＯと、４ｍｏｌ％以上、１２ｍｏｌ％以下のＣｕＯと、残部であるＮｉＯと、を含むことが好ましい。これらの酸化物は、不可避不純物を含んでいてもよい。
Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト材料は、Ｍｎ３Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｎＯ２等の添加剤を更に含んでいてもよい。
また、フェライト相は、元素分析した場合にＦｅを含む相であり、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、及び、Ｎｉを含んでいることが好ましい。また、フェライト相は、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｓｎ等をさらに含んでいてもよい。
フェライト相は、Ｆｅ２Ｏ３換算で４０ｍｏｌ％以上、４９．５ｍｏｌ％以下のＦｅと、ＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以下のＺｎと、ＣｕＯ換算で６ｍｏｌ％以上、１３ｍｏｌ％以下のＣｕと、ＮｉＯ換算で１０ｍｏｌ％以上、４５ｍｏｌ％以下のＮｉと、を含むことが好ましい。
非磁性体相は、フェライト材料よりも誘電率の低い材料からなる相である。
非磁性体相を構成する材料としては、ガラス材料、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ウィルマイト［ａＺｎＯ・ＳｉＯ２（ａは、１．８以上、２．２以下）］等が挙げられる。ガラス材料としては、ホウケイ酸ガラスが好ましい。
ホウケイ酸ガラスは、ＳｉをＳｉＯ２に換算して８０重量％以上、８５重量％以下、ＢをＢ２Ｏ３に換算して１０重量％以上、２５重量％以下、アルカリ金属ＡをＡ２Ｏに換算して０．５重量％以上、５重量％以下、ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して０重量％以上、５重量％以下の割合で含むことが好ましい。アルカリ金属ＡとしてはＫ、Ｎａ等が挙げられる。
非磁性体相を構成する材料としては、ガラス材料、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ウィルマイト［ａＺｎＯ・ＳｉＯ２（ａは、１．８以上、２．２以下）］等が挙げられる。ガラス材料としては、ホウケイ酸ガラスが好ましい。
ホウケイ酸ガラスは、ＳｉをＳｉＯ２に換算して８０重量％以上、８５重量％以下、ＢをＢ２Ｏ３に換算して１０重量％以上、２５重量％以下、アルカリ金属ＡをＡ２Ｏに換算して０．５重量％以上、５重量％以下、ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して０重量％以上、５重量％以下の割合で含むことが好ましい。アルカリ金属ＡとしてはＫ、Ｎａ等が挙げられる。
フェライト相及び非磁性体相については、以下のようにして区別される。まず、積層型コイル部品の積層体に対して、積層方向に沿う断面を研磨により露出させた後、走査型透過電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＴＥＭ－ＥＤＸ）で元素マッピングを行う。そして、Ｆｅ元素が存在する領域をフェライト相、フェライト相以外の領域を非磁性体相として、両相を区別する。
なお、積層方向に沿う断面は、後述する図２に示すような断面である。
なお、積層方向に沿う断面は、後述する図２に示すような断面である。
このように区別されるフェライト相及び非磁性体相について、フェライト相を構成するフェライト材料は誘電率が高く、非磁性体相を構成する材料はフェライト材料よりも誘電率が低い。
フェライト材料の比誘電率は、例えば１４．５以上であり、１５．５以下であってもよい。
また、非磁性体相を構成する材料の比誘電率は、フェライト材料の比誘電率より低ければ限定されるものではないが、例えば７．０以下であることが好ましく、５．０以下であることがより好ましい。
積層型コイル部品を構成する絶縁層に、フェライト材料よりも誘電率が低い材料からなる非磁性体相が含まれることによって、絶縁層の誘電率が低下する。絶縁層の誘電率が低下することによって積層型コイル部品の損失が小さくなり、特に周波数６０ＧＨｚまでの領域での損失を小さくすることができる。そのため、本発明の積層型コイル部品は、周波数６０ＧＨｚまでの領域での使用に適した積層型コイル部品となる。
フェライト材料の比誘電率は、例えば１４．５以上であり、１５．５以下であってもよい。
また、非磁性体相を構成する材料の比誘電率は、フェライト材料の比誘電率より低ければ限定されるものではないが、例えば７．０以下であることが好ましく、５．０以下であることがより好ましい。
積層型コイル部品を構成する絶縁層に、フェライト材料よりも誘電率が低い材料からなる非磁性体相が含まれることによって、絶縁層の誘電率が低下する。絶縁層の誘電率が低下することによって積層型コイル部品の損失が小さくなり、特に周波数６０ＧＨｚまでの領域での損失を小さくすることができる。そのため、本発明の積層型コイル部品は、周波数６０ＧＨｚまでの領域での使用に適した積層型コイル部品となる。
フェライト材料の比誘電率、及び、非磁性体相を構成する材料の比誘電率を特定するためには、上記の元素マッピングによりフェライト相を構成するフェライト材料の構造式を特定し、非磁性体相を構成する材料の構造式を特定する。そして、公知のデータベースから、当該構造式となる化合物の比誘電率を求める。この手順によりフェライト材料の比誘電率及び非磁性体相を構成する材料の比誘電率をそれぞれ特定することができる。
また、フェライト材料を所定の形状に成形した誘電率測定用試料を作製し、これに電極を形成した後所定の条件で静電容量を測定して、静電容量の測定値と誘電率測定用試料の寸法を基にフェライト材料の比誘電率を求めてもよい。同様に、非磁性体相を構成する材料を所定の形状に成形した誘電率測定用試料を作製して非磁性体相を構成する材料の比誘電率を求めてもよい。
また、フェライト材料を所定の形状に成形した誘電率測定用試料を作製し、これに電極を形成した後所定の条件で静電容量を測定して、静電容量の測定値と誘電率測定用試料の寸法を基にフェライト材料の比誘電率を求めてもよい。同様に、非磁性体相を構成する材料を所定の形状に成形した誘電率測定用試料を作製して非磁性体相を構成する材料の比誘電率を求めてもよい。
フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合は、５５体積％以上、８０体積％以下であることが好ましい。フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合が５５体積％以上、８０体積％以下であることにより、積層型コイル部品において、高周波領域での透過係数Ｓ２１の特性をより好適な範囲にすることができる。
フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合が５５体積％よりも小さい場合、比誘電率が低い材料の量が少ないため、高周波領域での領域の損失を低減させる効果がその分だけ小さくなる。
一方、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合が８０体積％よりも大きい場合、非磁性体相の割合が多すぎるため、積層体の強度が不足することがある。
積層型コイル部品の高周波特性を向上させる観点から、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合は、好ましくは６０体積％以上、８０体積％以下である。
フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合は、以下のようにして定められる。まず、積層型コイル部品を構成する積層体に対して、積層方向に対して直交方向における中央部まで研磨を施すことにより、積層方向に沿う断面を露出させる。
次に、露出した断面の中央付近において５０μｍ角の領域を３箇所抽出した後、走査型透過電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析で元素マッピングを行うことにより、上述したようにフェライト相と非磁性体相とを区別する。そして、上述した３箇所の各領域について、得られた元素マッピング画像から、フェライト相及び非磁性体相の合計面積に対する非磁性体相の面積割合を、画像解析ソフトにより測定する。その後、これらの面積割合の測定値から平均値を算出し、この平均値を、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合とする。
次に、露出した断面の中央付近において５０μｍ角の領域を３箇所抽出した後、走査型透過電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分析で元素マッピングを行うことにより、上述したようにフェライト相と非磁性体相とを区別する。そして、上述した３箇所の各領域について、得られた元素マッピング画像から、フェライト相及び非磁性体相の合計面積に対する非磁性体相の面積割合を、画像解析ソフトにより測定する。その後、これらの面積割合の測定値から平均値を算出し、この平均値を、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合とする。
また、非磁性体相の合計体積に対するフォルステライトの体積割合が２体積％以上、８体積％以下であることが好ましい。
フォルステライトに含まれる元素であるＭｇ元素が存在する領域をフォルステライトが存在する領域として区別し、非磁性体相の面積に対するフォルステライトが存在する領域の面積割合を測定することにより、非磁性体相に含まれるフォルステライトの体積割合を求めることができる。
非磁性体相の２体積％以上、８体積％以下がフォルステライトであると、積層体の強度が向上する。
フォルステライトに含まれる元素であるＭｇ元素が存在する領域をフォルステライトが存在する領域として区別し、非磁性体相の面積に対するフォルステライトが存在する領域の面積割合を測定することにより、非磁性体相に含まれるフォルステライトの体積割合を求めることができる。
非磁性体相の２体積％以上、８体積％以下がフォルステライトであると、積層体の強度が向上する。
絶縁層は、ＢをＢ２Ｏ３に換算して４．３重量％以上８．０重量％以下、ＳｉをＳｉＯ２に換算して２７．６重量％以上５１．４重量％以下、ＭｇをＭｇＯに換算して１．１重量％以上２．１重量％以下、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して２４．７重量％以上４３．５重量％以下、ＮｉをＮｉＯに換算して３．３重量％以上５．９重量％以下、ＺｎをＺｎＯに換算して７．７重量％以上１３．５重量％以下、ＣｕをＣｕＯに換算して２．０重量％以上３．６重量％以下、含有することが好ましい。
絶縁層の組成は、誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）による分析を行うことにより確認される。
続いて、積層型コイル部品を構成する積層体が内蔵するコイルの例について説明する。
コイルは、絶縁層とともに積層方向に積層された複数のコイル導体が電気的に接続されることにより形成される。
コイルは、絶縁層とともに積層方向に積層された複数のコイル導体が電気的に接続されることにより形成される。
図２は、本発明の積層型コイル部品の一例を模式的に示す断面図であり、図３は、図２に示す積層型コイル部品を構成する絶縁層の様子を模式的に示す分解斜視模式図であり、図４は、図２に示す積層型コイル部品を構成する絶縁層の様子を模式的に示す分解平面模式図である。
図２は、絶縁層、コイル導体及び連結導体、並びに、積層体の積層方向を模式的に示すものであり、実際の形状及び接続等を厳密には表していない。例えば、コイル導体はビア導体を介して接続されている。
図２は、絶縁層、コイル導体及び連結導体、並びに、積層体の積層方向を模式的に示すものであり、実際の形状及び接続等を厳密には表していない。例えば、コイル導体はビア導体を介して接続されている。
図２に示すように、積層型コイル部品１は、絶縁層とともに積層された複数のコイル導体３２が電気的に接続されることにより形成されるコイルを内蔵する積層体１０と、コイルに電気的に接続される第１外部電極２１及び第２外部電極２２を備える。
積層体１０には、コイル導体が配置された領域と、第１連結導体４１又は第２連結導体４２が配置された領域とが存在する。積層体１０の積層方向、及び、コイルの軸方向（図２中、コイル軸Ａを示す）は、第１主面１３に対して平行である。
積層体１０には、コイル導体が配置された領域と、第１連結導体４１又は第２連結導体４２が配置された領域とが存在する。積層体１０の積層方向、及び、コイルの軸方向（図２中、コイル軸Ａを示す）は、第１主面１３に対して平行である。
図３及び図４に示すように、積層体１０は、図２中の絶縁層３１として、絶縁層３１ａと、絶縁層３１ｂと、絶縁層３１ｃと、絶縁層３１ｄと、を有している。積層体１０は、図２中の絶縁層３５ａとして、絶縁層３５ａ１と、絶縁層３５ａ２と、絶縁層３５ａ３と、絶縁層３５ａ４と、を有している。積層体１０は、図２中の絶縁層３５ｂとして、絶縁層３５ｂ１と、絶縁層３５ｂ２と、絶縁層３５ｂ３と、絶縁層３５ｂ４と、を有している。
コイル３０は、図２中のコイル導体３２として、コイル導体３２ａと、コイル導体３２ｂと、コイル導体３２ｃと、コイル導体３２ｄと、を有している。
コイル導体３２ａ、コイル導体３２ｂ、コイル導体３２ｃ、及び、コイル導体３２ｄは、各々、絶縁層３１ａ、絶縁層３１ｂ、絶縁層３１ｃ、及び、絶縁層３１ｄの主面上に配置されている。
コイル導体３２ａ、コイル導体３２ｂ、コイル導体３２ｃ、及び、コイル導体３２ｄの長さは、各々、コイル３０の３／４ターンの長さである。つまり、コイル３０の３ターンを構成するためのコイル導体の積層数は４である。積層体１０においては、コイル導体３２ａ、コイル導体３２ｂ、コイル導体３２ｃ、及び、コイル導体３２ｄが１つの単位（３ターン分）として繰り返し積層されている。
コイル導体３２ａは、ライン部３６ａと、ライン部３６ａの端部に配置されるランド部３７ａと、を有している。コイル導体３２ｂは、ライン部３６ｂと、ライン部３６ｂの端部に配置されるランド部３７ｂと、を有している。コイル導体３２ｃは、ライン部３６ｃと、ライン部３６ｃの端部に配置されるランド部３７ｃと、を有している。コイル導体３２ｄは、ライン部３６ｄと、ライン部３６ｄの端部に配置されるランド部３７ｄと、を有している。
絶縁層３１ａ、絶縁層３１ｂ、絶縁層３１ｃ、及び、絶縁層３１ｄには、各々、ビア導体３３ａ、ビア導体３３ｂ、ビア導体３３ｃ、及び、ビア導体３３ｄが積層方向に貫通するように配置されている。
コイル導体３２ａ及びビア導体３３ａ付きの絶縁層３１ａと、コイル導体３２ｂ及びビア導体３３ｂ付きの絶縁層３１ｂと、コイル導体３２ｃ及びビア導体３３ｃ付きの絶縁層３１ｃと、コイル導体３２ｄ及びビア導体３３ｄ付きの絶縁層３１ｄとは、１つの単位（図３及び図４中の点線で囲まれた部分）として繰り返し積層されている。これにより、コイル導体３２ａのランド部３７ａと、コイル導体３２ｂのランド部３７ｂと、コイル導体３２ｃのランド部３７ｃと、コイル導体３２ｄのランド部３７ｄとは、ビア導体３３ａ、ビア導体３３ｂ、ビア導体３３ｃ、及び、ビア導体３３ｄを介して接続される。つまり、積層方向に隣り合うコイル導体のランド部は、ビア導体を介して互いに接続される。
以上により、積層体１０に内蔵されるソレノイド状のコイル３０が構成される。
積層方向から平面視したとき、コイル導体３２ａ、コイル導体３２ｂ、コイル導体３２ｃ、及び、コイル導体３２ｄで構成されるコイル３０は、円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。積層方向から平面視したとき、コイル３０が多角形状である場合、多角形の面積相当円の直径をコイル３０のコイル径とし、多角形の重心を通り積層方向に延伸する軸をコイル３０のコイル軸とする。
絶縁層３５ａ１、絶縁層３５ａ２、絶縁層３５ａ３、及び、絶縁層３５ａ４には、各々、ビア導体３３ｐが積層方向に貫通するように配置されている。絶縁層３５ａ１、絶縁層３５ａ２、絶縁層３５ａ３、及び、絶縁層３５ａ４の主面上には、ビア導体３３ｐに接続されるランド部が配置されていてもよい。
ビア導体３３ｐ付きの絶縁層３５ａ１と、ビア導体３３ｐ付きの絶縁層３５ａ２と、ビア導体３３ｐ付きの絶縁層３５ａ３と、ビア導体３３ｐ付きの絶縁層３５ａ４とは、コイル導体３２ａ及びビア導体３３ａ付きの絶縁層３１ａと重なるように積層されている。これにより、ビア導体３３ｐ同士がつながって第１連結導体４１を構成し、第１連結導体４１が第１端面１１に露出する。その結果、第１外部電極２１とコイル３０とが、第１連結導体４１を介して互いに接続される。
第１連結導体４１は、上述したように、第１外部電極２１とコイル３０との間を直線状に接続することが好ましい。第１連結導体４１が第１外部電極２１とコイル３０との間を直線状に接続するとは、積層方向から平面視したとき、第１連結導体４１を構成するビア導体３３ｐ同士が重なっていることを意味し、ビア導体３３ｐ同士は厳密に直線状に並んでいなくてもよい。
絶縁層３５ｂ１、絶縁層３５ｂ２、絶縁層３５ｂ３、及び、絶縁層３５ｂ４には、各々、ビア導体３３ｑが積層方向に貫通するように配置されている。絶縁層３５ｂ１、絶縁層３５ｂ２、絶縁層３５ｂ３、及び、絶縁層３５ｂ４の主面上には、ビア導体３３ｑに接続されるランド部が配置されていてもよい。
ビア導体３３ｑ付きの絶縁層３５ｂ１と、ビア導体３３ｑ付きの絶縁層３５ｂ２と、ビア導体３３ｑ付きの絶縁層３５ｂ３と、ビア導体３３ｑ付きの絶縁層３５ｂ４とは、コイル導体３２ｄ及びビア導体３３ｄ付きの絶縁層３１ｄと重なるように積層されている。これにより、ビア導体３３ｑ同士がつながって第２連結導体４２を構成し、第２連結導体４２が第２端面１２に露出する。その結果、第２外部電極２２とコイル３０（コイル導体３２ｄ）とが、第２連結導体４２を介して互いに接続される。
第２連結導体４２は、上述したように、第２外部電極２２とコイル３０との間を直線状に接続することが好ましい。第２連結導体４２が第２外部電極２２とコイル３０との間を直線状に接続するとは、積層方向から平面視したとき、第２連結導体４２を構成するビア導体３３ｑ同士が重なっていることを意味し、ビア導体３３ｑ同士は厳密に直線状に並んでいなくてもよい。
なお、第１連結導体４１を構成するビア導体３３ｐと第２連結導体４２を構成するビア導体３３ｑとの各々にランド部が接続されている場合、第１連結導体４１及び第２連結導体４２の形状は、ランド部を除いた形状を意味する。
図３及び図４では、コイル３０の３ターンを構成するためのコイル導体の積層数が４である場合、すなわち、繰り返し形状が３／４ターン形状である場合を例示したが、コイルの１ターンを構成するためのコイル導体の積層数は特に限定されない。
例えば、コイルの１ターンを構成するためのコイル導体の積層数が２、すなわち、繰り返し形状が１／２ターン形状であってもよい。
例えば、コイルの１ターンを構成するためのコイル導体の積層数が２、すなわち、繰り返し形状が１／２ターン形状であってもよい。
積層方向から平面視したときに、コイルを構成するコイル導体は互いに重なることが好ましい。また、積層方向から平面視したとき、コイルの形状は円形であることが好ましい。なお、コイルがランド部を含む場合には、ランド部を除いた形状（すなわちライン部の形状）をコイルの形状とする。
また、連結導体を構成するビア導体にランド部が接続されている場合には、ランド部を除いた形状（すなわちビア導体の形状）を連結導体の形状とする。
また、連結導体を構成するビア導体にランド部が接続されている場合には、ランド部を除いた形状（すなわちビア導体の形状）を連結導体の形状とする。
なお、図３に示すコイル導体は、繰り返しパターンが円形となるような形状であるが、繰り返しパターンが四角形等の多角形となるようなコイル導体であってもよい。
また、コイル導体の繰り返し形状は３／４ターン形状ではなく、１／２ターン形状であってもよい。
また、コイル導体の繰り返し形状は３／４ターン形状ではなく、１／２ターン形状であってもよい。
第１外部電極及び第２外部電極は、各々、単層構造であってもよいし、複層構造であってもよい。
第１外部電極及び第２外部電極が、各々、単層構造である場合、各外部電極の構成材料としては、例えば、銀、金、銅、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、これらの金属の少なくとも１種を含有する合金等が挙げられる。
第１外部電極及び第２外部電極が、各々、複層構造である場合、各外部電極は、積層体の表面側から順に、例えば、銀を含む下地電極層と、ニッケル被膜と、スズ被膜と、を有していてもよい。また、銀を含む下地電極層と、ニッケル被膜と、金被膜を有していてもよい。
図２、図３及び図４に示すような構成の積層型コイル部品において、積層型コイル部品のサイズが０６０３サイズである場合、高周波特性をさらに向上させるためには、以下のように設計することが好ましい。
コイルのターン数は、３６ターン以上、４２ターン以下であることが好ましい。ターン数がこの程度であると、コイル導体間のトータルの静電容量を低減することができるため、透過係数Ｓ２１を良好な範囲にすることができる。
また、コイル長が０．４１ｍｍ以上、０．４８ｍｍ以下であることが好ましい。
また、コイル長が０．４１ｍｍ以上、０．４８ｍｍ以下であることが好ましい。
コイル導体の幅は、４５μｍ以上、７５μｍ以下であることが好ましい。コイル導体の幅は図２に両矢印Ｗで示す寸法である。
コイル導体の厚みは、３．５μｍ以上、６．０μｍ以下であることが好ましい。コイル導体の厚みは図２に両矢印Ｔで示す寸法である。
コイル導体間の距離は、３．０μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。コイル導体間の距離は図２に両矢印Ｄで示す寸法である。
コイル導体の厚みは、３．５μｍ以上、６．０μｍ以下であることが好ましい。コイル導体の厚みは図２に両矢印Ｔで示す寸法である。
コイル導体間の距離は、３．０μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。コイル導体間の距離は図２に両矢印Ｄで示す寸法である。
コイル導体のランド部の直径は、３０μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。コイル導体のランド部の直径は図４に両矢印Ｒで示す寸法である。
積層体の第１主面が実装面である場合、積層体の第１主面を覆う部分の第１外部電極の長さ、第２外部電極の長さは、それぞれ０．２０ｍｍ以下であることが好ましい。また、０．１０ｍｍ以上であることが好ましい。
積層体の第１主面を覆う部分の第１外部電極の長さ、第２外部電極の長さは、図２に両矢印Ｅ１で示す寸法である。
積層体の第１主面を覆う部分の第１外部電極の長さ、第２外部電極の長さは、図２に両矢印Ｅ１で示す寸法である。
また、本発明の積層型コイル部品を構成する絶縁層の比誘電率は８．５以下であることが好ましい。また、８．０以下であることが好ましく、６．５以上であってもよい。
積層型コイル部品を構成する絶縁層の比誘電率は以下のようにして測定できる。
絶縁層を所定の形状（例えば円板状）に成形した誘電率測定用試料を作製する。これに電極を形成した後、周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓの条件下で静電容量を測定する。そして、静電容量の測定値を基に、円板状の試料の直径及び厚みから比誘電率を算出する。
積層型コイル部品を構成する絶縁層の比誘電率は以下のようにして測定できる。
絶縁層を所定の形状（例えば円板状）に成形した誘電率測定用試料を作製する。これに電極を形成した後、周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓの条件下で静電容量を測定する。そして、静電容量の測定値を基に、円板状の試料の直径及び厚みから比誘電率を算出する。
本発明の積層型コイル部品は、例えば、以下の方法で製造される。
＜フェライト材料作製工程＞
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、及び、ＮｉＯを所定の比率になるように秤量する。各酸化物には、不可避不純物が含まれていてもよい。次に、これらの秤量物を湿式で混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製する。この際、Ｍｎ３Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２等の添加剤を添加してもよい。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、仮焼成する。仮焼成温度については、例えば、７００℃以上、８００℃以下とする。このようにして、粉末状のフェライト材料を作製する。
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、及び、ＮｉＯを所定の比率になるように秤量する。各酸化物には、不可避不純物が含まれていてもよい。次に、これらの秤量物を湿式で混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製する。この際、Ｍｎ３Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２等の添加剤を添加してもよい。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、仮焼成する。仮焼成温度については、例えば、７００℃以上、８００℃以下とする。このようにして、粉末状のフェライト材料を作製する。
フェライト材料は、４０ｍｏｌ％以上、４９．５ｍｏｌ％以下のＦｅ２Ｏ３と、２ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以下のＺｎＯと、６ｍｏｌ％以上、１３ｍｏｌ％以下のＣｕＯと、１０ｍｏｌ％以上、４５ｍｏｌ％以下のＮｉＯと、を含むことが好ましい。
＜非磁性材料作製工程＞
非磁性材料の粉末を秤量する。非磁性材料としてホウケイ酸ガラス粉末とフォルステライト粉末の混合粉末を使用する場合、ホウケイ酸ガラスとしてカリウム、ホウ素、ケイ素、アルミニウムを所定の割合で含有するガラス粉末を準備する。また、フォルステライト粉末を準備する。
非磁性材料の粉末を秤量する。非磁性材料としてホウケイ酸ガラス粉末とフォルステライト粉末の混合粉末を使用する場合、ホウケイ酸ガラスとしてカリウム、ホウ素、ケイ素、アルミニウムを所定の割合で含有するガラス粉末を準備する。また、フォルステライト粉末を準備する。
ホウケイ酸ガラスは、ＳｉをＳｉＯ２に換算して８０重量％以上、８５重量％以下、ＢをＢ２Ｏ３に換算して１０重量％以上、２５重量％以下、アルカリ金属ＡをＡ２Ｏに換算して０．５重量％以上、５重量％以下、ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して０重量％以上、５重量％以下の割合で含むことが好ましい。
＜グリーンシート作製工程＞
フェライト材料及び非磁性材料を所定の比率になるように秤量する。次に、これらの秤量物と、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤と、等を混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製する。そして、得られたスラリーをドクターブレード法等で、所定の厚みのシート状に成形した後、所定の形状に打ち抜くことにより、グリーンシートを作製する。
グリーンシートの厚さは２０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。
フェライト材料及び非磁性材料を所定の比率になるように秤量する。次に、これらの秤量物と、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤と、等を混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製する。そして、得られたスラリーをドクターブレード法等で、所定の厚みのシート状に成形した後、所定の形状に打ち抜くことにより、グリーンシートを作製する。
グリーンシートの厚さは２０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。
フェライト材料と非磁性材料の合計体積に対する非磁性材料の体積割合が、５０体積％以上、８０体積％以下となるようにフェライト材料と非磁性材料の体積割合を調整して混合することが好ましい。
＜導体パターン形成工程＞
まず、グリーンシートの所定の箇所にレーザー照射を行うことにより、ビアホールを形成する。
まず、グリーンシートの所定の箇所にレーザー照射を行うことにより、ビアホールを形成する。
次に、銀ペースト等の導電性ペーストを、スクリーン印刷法等により、ビアホールに充填しつつグリーンシートの表面に塗工する。これにより、グリーンシートに対して、ビア導体用導体パターンをビアホールに形成しつつ、ビア導体用導体パターンに接続されたコイル導体用導体パターンを表面上に形成する。このようにして、グリーンシートにコイル導体用導体パターン及びビア導体用導体パターンが形成されたコイルシートを作製する。コイルシートについては複数枚作製し、各コイルシートに対して、図３及び図４に示したコイル導体に相当するコイル導体用導体パターンと、図３及び図４に示したビア導体に相当するビア導体用導体パターンとを形成する。
また、銀ペースト等の導電性ペーストを、スクリーン印刷法等により、ビアホールに充填することにより、グリーンシートにビア導体用導体パターンが形成されたビアシートを、コイルシートとは別に作製する。ビアシートについても複数枚作製し、各ビアシートに対して、図３及び図４に示したビア導体に相当するビア導体用導体パターンを形成する。
＜積層体ブロック作製工程＞
コイルシート及びビアシートを、図３及び図４に相当する順序で積層方向に積層した後、熱圧着することにより、積層体ブロックを作製する。
コイルシート及びビアシートを、図３及び図４に相当する順序で積層方向に積層した後、熱圧着することにより、積層体ブロックを作製する。
＜積層体・コイル作製工程＞
まず、積層体ブロックをダイサー等で所定の大きさに切断することにより、個片化されたチップを作製する。
まず、積層体ブロックをダイサー等で所定の大きさに切断することにより、個片化されたチップを作製する。
次に、個片化されたチップを焼成する。焼成温度については、例えば、９００℃以上、９２０℃以下とする。また、焼成時間については、例えば、２時間以上、８時間以下とする。
個片化されたチップを焼成することにより、コイルシート及びビアシートのグリーンシートは、絶縁層となる。その結果、複数の絶縁層が、積層方向、ここでは、長さ方向に積層されてなる積層体が作製される。積層体には、フェライト相と非磁性体相とが形成される。
個片化されたチップを焼成することにより、コイルシートのコイル導体用導体パターン及びビア導体用導体パターンは、各々、コイル導体及びビア導体となる。その結果、複数のコイル導体が積層方向に積層されつつ、ビア導体を介して電気的に接続されてなるコイルが作製される。
以上により、積層体と、積層体の内部に設けられたコイルとが作製される。絶縁層の積層方向とコイルのコイル軸の方向とは、積層体の実装面である第１主面に平行になり、ここでは、長さ方向に沿って平行になる。
個片化されたチップを焼成することにより、ビアシートのビア導体用導体パターンは、ビア導体となる。その結果、複数のビア導体が長さ方向に積層されつつ電気的に接続されてなる、第１連結導体及び第２連結導体が作製される。第１連結導体は、積層体の第１端面から露出することになる。第２連結導体は、積層体の第２端面から露出することになる。
積層体に対しては、例えば、バレル研磨を施すことにより、角部及び稜線部に丸みを付けてもよい。
＜外部電極形成工程＞
まず、銀及びガラスフリットを含む導電性ペーストを、積層体の第１端面及び第２端面に塗工する。次に、得られた各塗膜を焼き付けることにより、積層体の表面上に下地電極層を形成する。より具体的には、積層体の第１端面から、第１主面、第２主面、第１側面、及び、第２側面の各面の一部にわたって延在する下地電極層を形成する。また、積層体の第２端面から、第１主面、第２主面、第１側面、及び、第２側面の各面の一部にわたって延在する下地電極層を形成する。各塗膜の焼き付け温度については、例えば、８００℃以上、８２０℃以下とする。
まず、銀及びガラスフリットを含む導電性ペーストを、積層体の第１端面及び第２端面に塗工する。次に、得られた各塗膜を焼き付けることにより、積層体の表面上に下地電極層を形成する。より具体的には、積層体の第１端面から、第１主面、第２主面、第１側面、及び、第２側面の各面の一部にわたって延在する下地電極層を形成する。また、積層体の第２端面から、第１主面、第２主面、第１側面、及び、第２側面の各面の一部にわたって延在する下地電極層を形成する。各塗膜の焼き付け温度については、例えば、８００℃以上、８２０℃以下とする。
その後、電解めっき等により、各下地電極層の表面上に、ニッケル被膜とスズ被膜とを順に形成する。
このようにして、第１連結導体を介してコイルに電気的に接続された第１外部電極と、第２連結導体を介してコイルに電気的に接続された第２外部電極とを形成する。
以上により、積層型コイル部品が製造される。
以上により、積層型コイル部品が製造される。
以下、本発明の積層型コイル部品をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１～４、及び、比較例１］
実施例１～４、及び、比較例１の積層型コイル部品用の積層体を、以下の方法で製造した。
実施例１～４、及び、比較例１の積層型コイル部品用の積層体を、以下の方法で製造した。
＜フェライト材料作製工程＞
Ｆｅ２Ｏ３が４８．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが３０．０ｍｏｌ％、ＮｉＯが１４．０ｍｏｌ％、ＣｕＯが８．０ｍｏｌ％の比率になるように、主成分を秤量した。次に、これらの秤量物と、純水と、分散剤とを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、８００℃で２時間仮焼成した。このようにして、粉末状のフェライト材料を作製した。
Ｆｅ２Ｏ３が４８．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが３０．０ｍｏｌ％、ＮｉＯが１４．０ｍｏｌ％、ＣｕＯが８．０ｍｏｌ％の比率になるように、主成分を秤量した。次に、これらの秤量物と、純水と、分散剤とを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、８００℃で２時間仮焼成した。このようにして、粉末状のフェライト材料を作製した。
＜非磁性材料作製工程＞
ホウケイ酸ガラス粉末とフォルステライト粉末を、体積比でホウケイ酸ガラス：フォルステライト＝５７．５：２．５の割合となるように秤量した。次に、これらの秤量物と、純水と、分散剤とを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、１１００℃で２時間仮焼成した。このようにして、粉末状の非磁性材料を作製した。
ホウケイ酸ガラス粉末とフォルステライト粉末を、体積比でホウケイ酸ガラス：フォルステライト＝５７．５：２．５の割合となるように秤量した。次に、これらの秤量物と、純水と、分散剤とを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーを乾燥させた後、１１００℃で２時間仮焼成した。このようにして、粉末状の非磁性材料を作製した。
＜グリーンシート作製工程＞
後に形成される、フェライト相及び非磁性体相の体積割合が、後に示す表１の通りになるように、フェライト材料及び非磁性材料を秤量した。次に、これらの秤量物と、有機バインダとしてのポリビニルブチラール系樹脂と、有機溶剤としてのエタノール及びトルエンとを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーをドクターブレード法で、所定の厚みのシート状に成形した後、所定の形状に打ち抜くことにより、グリーンシートを作製した。
後に形成される、フェライト相及び非磁性体相の体積割合が、後に示す表１の通りになるように、フェライト材料及び非磁性材料を秤量した。次に、これらの秤量物と、有機バインダとしてのポリビニルブチラール系樹脂と、有機溶剤としてのエタノール及びトルエンとを、ＰＳＺメディアとともにボールミルに入れて混合した後、粉砕することにより、スラリーを作製した。そして、得られたスラリーをドクターブレード法で、所定の厚みのシート状に成形した後、所定の形状に打ち抜くことにより、グリーンシートを作製した。
＜導体パターン形成工程＞
銀粉末と有機ビヒクルを含む内部導体用の導電性ペーストを準備した。
グリーンシートの所定箇所にビアホールを形成し、導電性ペーストを充填してビア導体を形成した後、コイル導体パターンを印刷し、コイルシートを得た。
別途、グリーンシートの所定箇所にレーザーを照射することにより、ビアホールを形成した。ビアホールに導電性ペーストを充填してビア導体を形成してビアシートを得た。
銀粉末と有機ビヒクルを含む内部導体用の導電性ペーストを準備した。
グリーンシートの所定箇所にビアホールを形成し、導電性ペーストを充填してビア導体を形成した後、コイル導体パターンを印刷し、コイルシートを得た。
別途、グリーンシートの所定箇所にレーザーを照射することにより、ビアホールを形成した。ビアホールに導電性ペーストを充填してビア導体を形成してビアシートを得た。
＜積層体ブロック作製工程＞
コイルシート及びビアシートを、図３及び図４に相当する順序で積層方向に積層した後、熱圧着することにより、積層体ブロックを作製した。
コイルシート及びビアシートを、図３及び図４に相当する順序で積層方向に積層した後、熱圧着することにより、積層体ブロックを作製した。
＜積層体・コイル作製工程＞
積層体ブロックをダイサーで切断して個片化することにより、個片化されたチップを作製した。続いて、個片化されたチップを９１０℃で５時間焼成して積層体とした。積層体には、フェライト相と非磁性体相とが形成された。
積層体ブロックをダイサーで切断して個片化することにより、個片化されたチップを作製した。続いて、個片化されたチップを９１０℃で５時間焼成して積層体とした。積層体には、フェライト相と非磁性体相とが形成された。
＜外部電極形成工程＞
銀粉末とガラスフリットを含有する外部電極用の導電性ペーストを塗膜形成槽に流し込み、所定厚みの塗膜が形成されるようにした。この塗膜に、積層体の外部電極を形成する箇所を浸漬した。
浸漬後、８００℃程度の温度で焼き付けることで、外部電極の下地電極層を形成した。
続いて、電解めっきで、下地電極層の上にニッケル被膜及びスズ被膜を順次形成して、外部電極を形成した。
銀粉末とガラスフリットを含有する外部電極用の導電性ペーストを塗膜形成槽に流し込み、所定厚みの塗膜が形成されるようにした。この塗膜に、積層体の外部電極を形成する箇所を浸漬した。
浸漬後、８００℃程度の温度で焼き付けることで、外部電極の下地電極層を形成した。
続いて、電解めっきで、下地電極層の上にニッケル被膜及びスズ被膜を順次形成して、外部電極を形成した。
以上により、実施例１～４、及び、比較例１の積層型コイル部品を製造した。
なお、実施例１～４はフェライト材料と非磁性材料の混合割合を変更した組成であり、比較例１は非磁性材料を使用していない組成である。
なお、実施例１～４はフェライト材料と非磁性材料の混合割合を変更した組成であり、比較例１は非磁性材料を使用していない組成である。
＜フェライト相及び非磁性体相の体積割合＞
積層型コイル部品の周囲を樹脂で封止した後、積層方向に対して直交方向における積層体の中央部まで研磨を施すことにより、積層方向に沿う断面を露出させた。そして、露出した断面の中央付近において５０μｍ角の領域を３箇所抽出した後、日立ハイテク社製の走査型透過電子顕微鏡「ＨＤ－２３００Ａ」を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析で元素マッピングを行った。その結果、Ｆｅ元素が存在する領域とＦｅ元素が存在しない領域があることを確認した。このようにして、Ｆｅ元素が存在する領域をフェライト相、フェライト相以外の領域を非磁性体相として、両相を区別した。
積層型コイル部品の周囲を樹脂で封止した後、積層方向に対して直交方向における積層体の中央部まで研磨を施すことにより、積層方向に沿う断面を露出させた。そして、露出した断面の中央付近において５０μｍ角の領域を３箇所抽出した後、日立ハイテク社製の走査型透過電子顕微鏡「ＨＤ－２３００Ａ」を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析で元素マッピングを行った。その結果、Ｆｅ元素が存在する領域とＦｅ元素が存在しない領域があることを確認した。このようにして、Ｆｅ元素が存在する領域をフェライト相、フェライト相以外の領域を非磁性体相として、両相を区別した。
次に、上述した３箇所の各領域について、得られた元素マッピング画像から、フェライト相及び非磁性体相の合計面積に対する非磁性体相の面積割合を、画像解析ソフトにより測定した。そして、これらの面積割合の測定値から平均値を算出し、この平均値を、フェライト相及び非磁性体相の合計面積に対する非磁性体相の面積割合とした。
このようにして得られた非磁性体相の面積割合は、積層体を作製する過程で秤量したフェライト材料及び非磁性材料の合計体積に対する非磁性材料の体積割合と略一致したことから、この非磁性体相の面積割合を、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合とした。なお、表１では、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対するフェライト相の体積割合を、１００－「非磁性体相の体積割合」として示した。
このようにして得られた非磁性体相の面積割合は、積層体を作製する過程で秤量したフェライト材料及び非磁性材料の合計体積に対する非磁性材料の体積割合と略一致したことから、この非磁性体相の面積割合を、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対する非磁性体相の体積割合とした。なお、表１では、フェライト相及び非磁性体相の合計体積に対するフェライト相の体積割合を、１００－「非磁性体相の体積割合」として示した。
＜比誘電率の測定＞
積層型コイル部品の製造に使用したフェライト材料を円板状に成形した誘電率測定用試料を作製し、試料の両主面上にＩｎ－Ｇａ合金からなる電極を形成した後、周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓの条件下で静電容量を測定した。そして、静電容量の測定値を基に、円板状の試料の直径及び厚みから比誘電率を算出した。
積層型コイル部品の製造に使用した非磁性材料についても、同様の手順により比誘電率を算出した。
フェライト材料の比誘電率は１５．０であり、非磁性材料の比誘電率は４．０であった。
積層型コイル部品の製造に使用したフェライト材料を円板状に成形した誘電率測定用試料を作製し、試料の両主面上にＩｎ－Ｇａ合金からなる電極を形成した後、周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖｒｍｓの条件下で静電容量を測定した。そして、静電容量の測定値を基に、円板状の試料の直径及び厚みから比誘電率を算出した。
積層型コイル部品の製造に使用した非磁性材料についても、同様の手順により比誘電率を算出した。
フェライト材料の比誘電率は１５．０であり、非磁性材料の比誘電率は４．０であった。
＜組成＞
絶縁層について、誘導結合プラズマ発光分光法による分析を行うことにより、組成を確認した。なお、表１では、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及び、ＣｕＯの合計を１００重量％としたときの各成分の組成を示した。
絶縁層について、誘導結合プラズマ発光分光法による分析を行うことにより、組成を確認した。なお、表１では、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及び、ＣｕＯの合計を１００重量％としたときの各成分の組成を示した。
（透過係数Ｓ２１の測定）
図５は、透過係数Ｓ２１を測定する方法を模式的に示す図である。
図５に示すように、信号経路６１とグランド導体６２を設けた測定用治具６０に試料（積層型コイル部品１）をはんだ付けした。積層型コイル部品１の第１外部電極２１が信号経路６１に接続され、第２外部電極２２がグランド導体６２に接続される。
図５は、透過係数Ｓ２１を測定する方法を模式的に示す図である。
図５に示すように、信号経路６１とグランド導体６２を設けた測定用治具６０に試料（積層型コイル部品１）をはんだ付けした。積層型コイル部品１の第１外部電極２１が信号経路６１に接続され、第２外部電極２２がグランド導体６２に接続される。
ネットワークアナライザ６３を用いて、試料への入力信号と透過信号の電力を求め、周波数を変化させて透過係数Ｓ２１を測定した。ネットワークアナライザ６３には、信号経路６１の一端と他端が接続される。
図６は、実施例２で作製した試料の透過係数Ｓ２１を示すグラフである。
図７は、比較例１で作製した試料の透過係数Ｓ２１を示すグラフである。
なお、透過係数Ｓ２１は、０ｄＢに近いほど損失が少ないことを示す。
図６は、実施例２で作製した試料の透過係数Ｓ２１を示すグラフである。
図７は、比較例１で作製した試料の透過係数Ｓ２１を示すグラフである。
なお、透過係数Ｓ２１は、０ｄＢに近いほど損失が少ないことを示す。
図６に示す通り、実施例２で製造した積層型コイル部品は、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上となっており、周波数６０ＧＨｚ付近までの領域での使用に適した積層型コイル部品となっていた。
また、図７に示す通り、比較例１で製造した積層型コイル部品は、５０ＧＨｚ以上の周波数の範囲での損失が大きく、周波数６０ＧＨｚ付近で損失が－８．５ｄＢ程度と非常に大きくなっていた。
また、図７に示す通り、比較例１で製造した積層型コイル部品は、５０ＧＨｚ以上の周波数の範囲での損失が大きく、周波数６０ＧＨｚ付近で損失が－８．５ｄＢ程度と非常に大きくなっていた。
また、透過係数Ｓ２１のグラフとしては示していないが、実施例１、実施例３及び実施例４の積層型コイル部品についても、１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上となっており、周波数６０ＧＨｚ付近までの領域での使用に適した積層型コイル部品となっていた。
１ 積層型コイル部品
１０ 積層体
１１ 第１端面
１２ 第２端面
１３ 第１主面
１４ 第２主面
１５ 第１側面
１６ 第２側面
２１ 第１外部電極
２２ 第２外部電極
３０ コイル
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３５ａ、３５ａ１、３５ａ２、３５ａ３、３５ａ４、３５ｂ、３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、３５ｂ４ 絶縁層
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ コイル導体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｐ、３３ｑ ビア導体
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ ライン部
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ ランド部
４１ 第１連結導体
４２ 第２連結導体
６０ 測定用治具
６１ 信号経路
６２ グランド導体
６３ ネットワークアナライザ
１０ 積層体
１１ 第１端面
１２ 第２端面
１３ 第１主面
１４ 第２主面
１５ 第１側面
１６ 第２側面
２１ 第１外部電極
２２ 第２外部電極
３０ コイル
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３５ａ、３５ａ１、３５ａ２、３５ａ３、３５ａ４、３５ｂ、３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、３５ｂ４ 絶縁層
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ コイル導体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｐ、３３ｑ ビア導体
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ ライン部
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ ランド部
４１ 第１連結導体
４２ 第２連結導体
６０ 測定用治具
６１ 信号経路
６２ グランド導体
６３ ネットワークアナライザ
Claims (4)
- 複数の絶縁層が積層方向に積層されてなり内部にコイルが設けられた積層体と、前記積層体の表面に設けられて前記コイルに電気的に接続された外部電極とを有し、
前記積層体は、長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、前記長さ方向に直交する高さ方向に相対する第１主面及び第２主面と、前記長さ方向及び前記高さ方向に直交する幅方向に相対する第１側面及び第２側面と、を有し、
前記外部電極は、前記積層体の前記第１端面の少なくとも一部から前記第１主面の一部にわたって延在する第１外部電極と、前記積層体の前記第２端面の少なくとも一部から前記第１主面の一部にわたって延在する第２外部電極とを有し、
前記積層体の積層方向及び前記コイルのコイル軸が前記第１主面に平行であり、
前記絶縁層は、フェライト相と、前記フェライト相を構成するフェライト材料よりも誘電率の低い材料からなる非磁性体相とを有しており、
１ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ未満の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．０ｄＢ以上、かつ、４０ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ以下の範囲での透過係数Ｓ２１が－１．５ｄＢ以上であることを特徴とする積層型コイル部品。 - 前記フェライト相及び前記非磁性体相の合計体積に対する前記非磁性体相の体積割合は、５５体積％以上、８０体積％以下である請求項１に記載の積層型コイル部品。
- 前記非磁性体相の合計体積に対するフォルステライトの体積割合が２体積％以上、８体積％以下である請求項１又は２に記載の積層型コイル部品。
- 前記絶縁層は、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して４．３重量％以上８．０重量％以下、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して２７．６重量％以上５１．４重量％以下、
ＭｇをＭｇＯに換算して１．１重量％以上２．１重量％以下、
ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して２４．７重量％以上４３．５重量％以下、
ＮｉをＮｉＯに換算して３．３重量％以上５．９重量％以下、
ＺｎをＺｎＯに換算して７．７重量％以上１３．５重量％以下、
ＣｕをＣｕＯに換算して２．０重量％以上３．６重量％以下、含有する請求項１～３のいずれかに記載の積層型コイル部品。
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2020
- 2020-09-09 JP JP2020151185A patent/JP7243696B2/ja active Active
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2021
- 2021-08-10 KR KR1020210105390A patent/KR102616408B1/ko active IP Right Grant
- 2021-08-31 US US17/463,211 patent/US20220076874A1/en active Pending
- 2021-09-03 CN CN202111030857.4A patent/CN114242417A/zh active Pending
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