JP3815679B2

JP3815679B2 - 積層型電子部品

Info

Publication number: JP3815679B2
Application number: JP2003140055A
Authority: JP
Inventors: 守川内; 孝志鈴木; 宣典望月; 修美熊谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP2004342963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層体でなる基体の内部にコイルを形成し、基体の長手方向の両端面に端部電極を設けた積層型電子部品に係わり、特にそのインピーダンスのピーク値の周波数特性を調整する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の積層型電子部品である直方体状をなすチップビーズは、図９に示すように、磁性体からなる基体１の内部に形成されたヘリカル状のコイル２２の幅は、短手方向に対向するように形成される部分２２ａのパターン幅ａが、長手方向に対向するように形成される部分２２ｂのパターン幅ｂと同じ幅（ａ＝ｂ）である。２３、２４は基体２１の長手方向の両端に設けられた端部電極である。
【０００３】
このような積層型電子部品において、各種電子機器で発生するノイズを取り除くため、各種電子機器ごとに異なるノイズの周波数帯域に合わせたインピーダンスピーク値の周波数特性（インピーダンスのピークがどの周波数で現れるかについての特性）が必要とされる。
【０００４】
しかしながら、近年の電子機器の高周波化に伴い、ユーザーのインピーダンス特性に対する要求が多種多用になってきている。このことを図１０の例で説明すると、それまでのユーザーの要求する積層型電子部品の周波数特性がＡで示すようにインピーダンスピーク値が５００ＭＨｚであったものが、特性Ｂに示すようにインピーダンスピーク値を７００ＭＨｚ程度に上げてほしいという要求が新たに発せられる場合がある。その場合には特性Ａが得らえる積層型電子部品で用いた磁性体材料と同じ磁性体材料を用い、巻数を変える等の手段で対処してインピーダンスピーク値が７００ＭＨｚとなるＢ特性を得てきたが、Ｂ特性のインピーダンスピーク値を超えた値を要求されると、Ａ特性のものでは特性が得られなくなり、その特性は、インピーダンスピーク値が１３００ＭＨｚ程度のＣ特性が得られる磁性体材料の巻数調整でも得られない。
【０００５】
このため、新たに磁性体材料を開発する必要が生じる。しかし、この新たな特性の積層型電子部品を提供するための磁性体材料の開発には信頼性を確保する意味においても時間がかかる上、磁性体材料が多種になることによって生産管理も複雑化し困難になってくる。
【０００６】
このような不具合を解消しうる手段として、特許文献１には、コイルの幅を、ターン単位で変えることにより、所望の特性を得る積層型電子部品が開示されている。また、特許文献２には、積層方向の両端または一端のコイルパターンを他の部分のコイルパターンと異ならせたものが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３０４０６８９号公報
【特許文献２】
特開２００３−１７３２７号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１、２に記載の積層型電子部品は、１種の積層型電子部品に２種以上のコイルターンが必要になるため、印刷によりコイル用印刷パターン数が増加する上、印刷工程が複雑化し、設備も大型化して製造コストを上昇させるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、磁性体材料を変えることなく、かつターン単位でのコイルパターンを変えることなく、経済的にインピーダンスピーク値の周波数特性を調整できる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、直方体状をなす基体の内部に、積層構造によりヘリカル状コイルが形成され、前記基体の長手方向の両端面であって積層方向に平行をなす面に端部電極が形成され、前記コイルの始端部と終端部が前記端部電極に接続された積層型電子部品であって、
積層方向に投影して見て、前記コイルを構成する各ターンのコイルパターンが同一であり、
前記端部電極近傍の巻回部分のパターン幅ｂを、他の部分のパターン幅ａに比較して広く（ｂ＞ａ）形成し、
前記コイルを積層方向に投影して見て基体の長手方向のコイルの内径Ｄ２を一定にして、前記端部電極の巻回部分のパターン幅ｂを変えてインピーダンスピーク値の周波数特性を微調整した
ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の積層型電子部品の一実施の形態を、積層方向に見て投影した場合の透視図、図２は本発明による積層型電子部品を、コイルパターンを変えて示す断面図である。
【００１２】
本実施の形態の積層型電子部品は、信号中の高周波成分を除去するチップビーズと称されるものであり、磁性体でなる直方体状の基体１内に積層構造によりコイル２を形成し、コイル２の始端部、終端部を基体１の長手方向の両端に設けた端部電極３、４に接続してなる。これらの端部電極３、４は基体１の端部への導体ペーストのディップや印刷により塗布した後、焼成することにより形成される。これらの端部電極３、４を形成する端面は、コイル２の巻心方向に対して平行である。端部電極３、４は、基体１の端面のみならず、その端面に隣接する四面にも延出して形成される。
【００１３】
この積層型電子部品は、図３に示すようなスクリーン印刷法あるいは図４に示すようなシート積層法によって製造される。図３に示すスクリーン印刷法による場合には、磁性体粉末を樹脂製バインダーや溶剤と共に混合して作製された磁性体ペーストをスクリーン印刷等により例えば約３００μｍの厚みになるように印刷し、乾燥を行うことにより、磁性体層５ａを形成する。次に端部電極３に接続するためのコイル用導体パターンの始端部６ａを形成するため、銀等の導体粉末を混入した導体ペーストの印刷を、例えば２０μｍの厚みで行う。
【００１４】
次に、連続的なコイル状導体を形成するために、異なる層のコイル用導体パターンどうしを絶縁する目的で、１個の面積に対して１／２以上の面積にわたり、磁性層５ｂを磁性体ペーストの印刷、乾燥により形成する。以下、コイル用導体パターン６ｂ〜６ｅと磁性体ペーストの印刷による磁性体層５ｃ〜５ｆの交互印刷、乾燥を行い、積層工程を終了する。終端部の導体パターン６ｅは、端部電極４に接続されるものである。
【００１５】
以上のような積層工程により、多数固取りの積層型チップビーズがグリーン状態で完成した後、焼成後の寸法が例えば１００５（長さ：１．０ｍｍ、幅と高さ：０．５ｍｍ）となるように単体に切断し、８７０℃で焼成後、端部電極３、４を塗布して焼付けし、端部電極３、４に電気めっきを施して完成する。
【００１６】
なお、端部電極３、４への電気めっきは、銅とニッケルと錫、ニッケルと錫、ニッケルと金、ニッケルとパラジウムと金、ニッケルとパラジウムと銀、あるいはニッケルと銀等で行うことが好ましい。
【００１７】
図４に示すシート積層法による場合は、ドクターブレード法等により形成した上下端の磁性体グリーンシート７ａ、７ｍと、その間の、それぞれコイル用導体パターン８ａ〜８ｋを形成した磁性体グリーンシート７ｂ〜７ｌとを、各コイル用導体パターン８ａ〜８ｋの端部どうしがスルーホール９によって接続されるように重ね、その後は単体への切断、焼成、端部電極３、４の焼付け、電気めっきにより作製する。
【００１８】
いずれの製造方法による場合も、図３、図４に示すように、コイル用導体パターン６ａ〜６ｅや、８ａ〜８ｋの前記端部電極３、４の近傍となる部分２ｂのパターン幅ｂが、他の部分、すなわち短手方向に対向する部分２ａのパターン幅ａより大（ｂ＞ａ）となるように形成する。
【００１９】
そして、各ターンのコイルパターンは同じとして、この端部電極３、４の近傍となる部分２ｂのパターン幅ｂを変えることにより、インピーダンスピークが現れる周波数を調整する。この場合、図１に短手方向のコイルの内径Ｄ１とパターン幅ａは一定とすることが好ましい。その理由は、コイル２は、短手方向に対向する部分２ａについては、チップ側面の限界に近い位置に形成されているので、内径Ｄ１やパターン幅ａを変更する余裕に乏しいからであり、またこの内径Ｄ１を小さくすると、インピーダンスが確保しにくくなるからである。
【００２０】
また、長手方向のコイルの内径Ｄ２は一定とすることが、インピーダンスをほぼ一定にしたままピーク値のみを調整する意味で好ましい。このため、図２に示す例においては、コイル２の長手方向の内径Ｄ２は一定にし、コイル２の長手方向の外径がＤ３１、Ｄ３２、Ｄ３３と変わるように端部電極２ｂの部分のパターン幅ｂを変えることにより、インピーダンスピーク値をほとんど変えることなく、インピーダンスピーク値の周波数特性を調整することが可能となる。すなわち、コイルの端部電極３、４に近い部分の面積を変えることにより、コイル２と端部電極３、４との間の浮遊容量を変えることができ、もってインピーダンスピーク値をあまり変化させないで、インピーダンスピーク値の周波数特性を調整することができる。
【００２１】
このような調整を行えば、コイルの端部電極３、４近傍の巻回部分の幅を変える磁性体材料や巻数を変えることなく、かつターン単位でコイルパターンを変えることなく、もって印刷パターン等のコイル形成パターンを増加させることなく、インピーダンスピーク値の周波数特性を調整できる。このため、磁性体材料を増やすことなく、多種の特性の積層型電子部品を提供でき、材料管理の困難化を防ぐことができる。また、１種のチップについては、コイル始端部、終端部以外ではターン単位では１種のパターンが形成されるため、積層型電子部品の製造工数や製造設備を増やすことなく、積層型電子部品を製造することができ、コスト高となることを防ぐことができる。
【００２２】
上述のようにパターン幅ｂを変えることでインピーダンスピーク値の周波数特性を調整する場合、コイルのパターンとしては、図１に示したように矩形のみならず、図５（Ａ）に示すような楕円形や、図５（Ｂ）に示すような長円形のものとして形成した場合にも同様のインピーダンスピーク値の周波数特性を調整することができる。
【００２３】
また、同じコイルパターンを有するものについて、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各ターン間の磁性体層の幅ｔ１、ｔ２を変えることにより、インピーダンスピーク値の周波数を一定にしたままで、インピーダンスピーク値を調整することも可能となり、インピーダンスピーク値の周波数特性のみならず、インピーダンスピーク値そのものの調整も可能となる。
【００２４】
【実施例】
磁性体の完成組成がＦｅ_２Ｏ_３＝４０．０モル％、ＮｉＯ＝５０．０モル％、ＣｕＯ＝８．０モル％、ＺｎＯ＝２．０モル％となるように主成分としての各原料を秤量し、その１００重量部に対し、副成分としてＣｏ_３Ｏ_４を０．５重量部添加した。これらをボールミルを用いて湿式混合し、スプレードライヤーにより乾燥した。次にこの混合粉体を７６０℃で仮焼成した。その後、この仮焼成粉末をボールミルを用いて湿式粉砕し、スプレードライヤーにより乾燥し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末を得た。次に、前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末１００重量部に対して、エチルセルロース４重量部、テルピオネール７８重量部を加え、３本ロールにて混練して磁性体ペーストを作製した。
【００２５】
この磁性体ペーストを用い、スクリーン印刷法により、前記１００５のサイズのチップを得た。また、コイルのターン数は８とした。また、コイルパターンは図１の矩形とし、印刷パターンの厚さは２０μｍとし、パターン幅ａ＝７０μｍで一定とし、コイルの短手方向の内径Ｄ１＝１５０μｍ、長手方向の内径Ｄ２＝５１０μｍとした。また、パターン幅ｂ＝８０μｍ、１００μｍ、１３０μｍの３種類にて試作を行った。
【００２６】
図７（Ａ）は前記パターン幅ｂを変えた場合のインピーダンスピーク値の周波数特性を示す図であり、曲線Ｄはパターン幅ｂ＝８０μｍ、曲線Ｅはパターン幅ｂ＝１００μｍ、曲線Ｆはパターン幅ｂ＝１３０μｍの場合の周波数特性である。
【００２７】
パターン幅ｂ＝８０μｍの場合のインピーダンスピーク値の周波数は約１１６０ＭＨｚ、パターン幅ｂ＝１００μｍの場合のインピーダンスピーク値の周波数は約９８０ＭＨｚ、パターン幅ｂ＝１３０μｍの場合のインピーダンスピーク値の周波数は約８１０ＭＨｚであった。また、各パターン幅ｂにおいて、インピーダンスピーク値はほぼ一定で約６８０Ωであった。このように、パターン幅ｂを変えることで、インピーダンスピーク値をほとんど変えることなく周波数調整が可能となることが判明した。
【００２８】
図７（Ｂ）はパターン幅の比ｂ／ａの値と、インピーダンスピーク値が現れる周波数との相関図である。この図から分かるように、パターン幅ｂの拡大に伴い、周波数が低下する。
【００２９】
本発明によるパターン幅ｂの変化によるインピーダンスピーク値の周波数の調整量は、得られる周波数帯域にもよるが、インピーダンスピーク値が１ＧＨｚ前後であれば、おおよそ１０ＭＨｚ以上の微調整が可能である。
【００３０】
また、前記実施例において、パターン幅ａ＝７０μｍ、パターン幅ｂ＝１３０μｍのパターンを用い、コイルターン間の磁性体層の厚さｔ（図６におけるｔ１またはｔ２）を２０μｍ、１７μｍ、１４μｍの３種類にて試作を行った。図８はこのように磁性体層の厚さを変えた場合の周波数特性の変化を示す図である。
【００３１】
図８において、曲線Ｆは磁性体層厚さｔ＝２０μｍの場合（インピーダンスピーク値は約６６０Ω）、曲線Ｇは磁性体層厚さｔ＝１７μｍの場合（インピーダンスピーク値は約７５０Ω）、曲線Ｈは磁性体層厚さｔ＝１４μｍの場合（インピーダンスピーク値は約８７０Ω）の周波数特性である。また、インピーダンスピーク値が現れる周波数はいずれの場合も前記のごとく約８１０ＭＨｚであった。このように、磁性体厚さを変えることにより、インピーダンスピーク値を調整することも可能であり、この場合もターン毎のコイルパターンを同じにすることができる。本発明による場合のインピーダンスピーク値の調整量は、１ＧＨｚ前後の場合、５０Ω以上である。
【００３２】
なお、本発明を実施する場合、磁性体層には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライトやＮｉ−Ｃｕ系フェライトが好適に用いられる。勿論本発明に用いられる磁性体層はこれらの磁性体材料に限定されない。また、高周波用の積層型電子部品には、基体１として磁性体ではないものを用いることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルの端部電極近傍の巻回部分のパターン幅を変えることにより、インピーダンスピーク値の周波数特性の調整を可能にしたので、基体を構成する材料を変えることなく、ユーザーの要求に応じた特性の積層型電子部品を提供することができる。このため、基体材料の種類を増加させることが必要でなくなり、製造上の管理が容易となる。
【００３４】
また、１種類の積層型電子部品については１ターン分のコイルパターンは同一でよいため、印刷パターン等のコイルパターン形成用のパターンの種類を増加させる必要がなくなり、製造工数の増加や、製造設備の大型化を招くことがなく、コスト低減に寄与することができる。特に本発明は、多種少量生産において、材料の新たな選定や設備の変更、新設を要することなく実施できるため、経済的効果や開発期間短縮の効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による積層型電子部品の一実施の形態を積層方向に見た透視図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本実施の形態におけるパターン幅の変更を説明する断面図である。
【図３】本実施の形態の積層型電子部品を印刷法により製造する場合の工程図である。
【図４】本実施の形態の積層型電子部品をシート積層法により製造する場合の工程図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態のコイルパターンを示す透視図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は本実施の形態において、磁性体層の厚みの変更を説明する断面図である。
【図７】（Ａ）本発明において、端部電極近傍のコイルパターンの幅を変更した場合のインピーダンスの周波数特性図、（Ｂ）はパターン幅の比とインピーダンスピーク値との相関図である。
【図８】本発明において、コイルパターン間の磁性体層の厚さを変更した場合のインピーダンスの周波数特性図である。
【図９】従来の積層型電子部品のコイルパターンを示す透視図である。
【図１０】図９に示す従来の積層型電子部品の問題点を説明するインピーダンスの周波数特性図である。
【符号の説明】
１：基体、２：コイル、２ａ：短手方向に対向する部分、２ｂ：端部電極近傍の部分、３、４：端部電極、５ａ〜５ｍ：磁性体層、６ａ〜６ｋ：コイル用導体パターン、７ａ〜７ｍ：磁性体グリーンシート、８ａ〜８ｋ：コイル用導体パターン、９：スルーホール

Claims

直方体状をなす基体の内部に、積層構造によりヘリカル状コイルが形成され、前記基体の長手方向の両端面であって積層方向に平行をなす面に端部電極が形成され、前記コイルの始端部と終端部が前記端部電極に接続された積層型電子部品であって、
積層方向に投影して見て、前記コイルを構成する各ターンのコイルパターンが同一であり、
前記端部電極近傍の巻回部分のパターン幅ｂを、他の部分のパターン幅ａに比較して広く（ｂ＞ａ）形成し、
前記コイルを積層方向に投影して見て基体の長手方向のコイルの内径Ｄ２を一定にして、前記端部電極の巻回部分のパターン幅ｂを変えてインピーダンスピーク値の周波数特性を微調整した
ことを特徴とする積層型電子部品。