JP4612970B2

JP4612970B2 - 積層電子部品

Info

Publication number: JP4612970B2
Application number: JP2001222749A
Authority: JP
Inventors: 幸広野呂; 幸夫磯脇; 良明成尾
Original assignee: Soshin Electric Co Ltd
Current assignee: Soshin Electric Co Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP2003037022A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、磁性体あるいは誘電体などの絶縁体と、導体あるいは抵抗体などの異種材料層からなる積層電子部品に係わり、特に積層複合インダクタと積層複合キャパシタを積層したＬＣフィルタや、さらには上層にチップ部品搭載層および、その下層に配線層を積層した混成集積回路基板を含む、一体燒結された積層電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化の要求に伴い、それを構成する電子部品の複合化、軽薄短小化が進められている。たとえば誘電率の大きいコンデンサ層と、誘電率の小さい配線層を積層したものや、磁性体層に形成したインダクタと誘電体層に形成したコンデンサ層を一体的に燒結したチップ形状のＬＣフィルタなどが用いられている。
【０００３】
このようなＬＣフィルタは、以下のように形成されている。すなわち、任意数のコイル導体を印刷した磁性体グリーンシートを、ビアホール接続するよう積層したインダクタ層と、任意数のコンデンサ電極を印刷した誘電体グリーンシートを積層したコンデンサ層を、重ねあわせて加圧して圧着させ、個片に切断後に焼成して一体燒結させ、外面に端子電極を焼きつけてチップ形状のＬＣフィルタを形成する。このとき、コイル導体およびコンデンサ電極は、導電性の良い銀ペーストを用いることが好ましいため銀の融点以下で焼成する磁性体グリーンシートと誘電体グリーンシートが用いられる。
【０００４】
しかしながら、第一に、磁性体層と誘電体層の燒結収縮率と、熱膨張率を近似させることは困難なため、燒結後の製品に図７に示すようなクラック７や、デラミネーション８や、反りが発生し、第二に、各材料層と接合層やダミー層の界面において反応層が形成される場合に、この反応層部分の焼結収縮率と熱膨張率が変化して、クラックやデラミネーションや反りが発生したりしていた。対策として図８に示すように磁性体層２と誘電体層１の中間に両者の平均的な燒結収縮率および熱膨張率を有する接合層４を介在させる構造や、図５に示すように、磁性体層２を誘電体層１で挟んだサンドイッチ構造などが用いられていた。
【０００５】
図５に示す構造では、図９の断面図に示すように上下の誘電体層のコンデンサ電極９を接続させるために、コンデンサの数が少ない構成の製品は側面の外部電極（図示せず）を設けて中継することもできるが、コンデンサの数が多い構成の製品は、中間の磁性体層２にビア１１を設けて中継させる必要があり、そのため磁性体層の各層にスルーホールの打ち抜きと、該スルーホールへの銀ペーストの刷り込みが必要であった。さらに、中間の磁性体層２はビアの数に比例して各層の実効面積が減少してコイル電極の配置が制限されるので、各層の面積を広げるか、または実効面積が減少した分は積層数を増やして製品の厚みを厚くせざるを得ないため、形状が大きくなると共にコストアップとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、異種材料層を接合させ一体燒結させた積層電子部品において、製品の反りや、デラミネーション、およびクラックの発生を押さえ、かつ前述したような、サンドイッチ構造の場合に、側面での外部電極による接続または上下層の接続をなくしてコスト低減を図るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る積層電子部品は、導体層を内蔵する誘電体層と、導体層を内蔵する磁性体層とが積層された積層電子部品において、前記誘電体層と前記磁性体層との間に接合され、両者の平均的な熱収縮率、熱膨張率を有する接合層と、前記磁性体層の前記接合層が積層される側の面と反対の面に接合され、且つ、前記接合層と同一材料で導体層を内蔵しないダミー層とを有することを特徴とする。
本発明において、さらに、前記誘電体層の前記接合層が接合される側の面と反対の面に接合され、且つ、前記接合層と同一材料で導体層を内蔵しない第２のダミー層とを有するようにしてもよい。
【００１１】
焼成収縮挙動の差、熱膨張係数の差が大きい異種材料どうしの接合には、図３あるいは図４に示すように、導体層を内蔵する誘電体層１と、導体層を内蔵する磁性体層２の間に、両者の熱収縮挙動、あるいは熱膨張係数の平均的な値を有する接合層４を介して積層し、さらに前記接合層と同一材料からなる、導体層を内蔵しないダミー層３を積層体の片面あるいは上下両面に接合する。この積層体の上面ダミー層の表面にチップ部品の搭載パターンを形成することができ、また、下面ダミー層の表面に端子電極を形成しても良い。
【００１２】
図３によれば、接合層４と磁性体層２の界面に反応層が形成された場合には磁性体層２下面に接合層４と同一材料のダミー層を形成する。また、図４によれば、さらに誘電体層１と接合層４の界面に反応層が形成された場合には誘電体層１上面に接合層４と同一材料のダミー層を形成する。異種材料間の焼成収縮挙動あるいは熱膨張係数の差による応力を緩和し、さらに積層体の外面ダミー層との反応層で前記応力と平衡させることができ、反り、デラミネーション、クラックの発生を押さえることができる。
【００１３】
また本発明は、前記の積層電子部品において、誘電体層および接合層および誘電体層と同一材料で導体層を内蔵しないダミー層にガラスを含有することを特徴とする。
【００１４】
前記の積層電子部品において、誘電体層および接合層および誘電体層と同一材料で導体層を内蔵しないダミー層にガラスを含有させることにより、燒結温度を下げることができ、銀の融点以下の低温焼成が可能となる。
また、本発明において、前記誘電体層及び前記磁性体層は、各々複数枚のグリーンシートが積層されて構成され、前記接合層及び前記ダミー層は、各々１枚のグリーンシートのみで構成されていてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
異種材料層からなる積層電子部品において、導体層を内蔵する誘電体層と、導体層を内蔵する磁性体層を積層し、積層体の片面あるいは両面に、前記誘電体層あるいは磁性体と同一材料で導体層を内蔵しない層を積層し、誘電体層と磁性体層を交互に接合させる。
【００１６】
また、前記誘電体層と磁性体層との中間に接合層を介して積層し、さらに積層体上下面の少なくとも１面に、接合層と同一材料で導体層を内蔵しないダミー層を、誘電体層と磁性体層が交互になるよう積層し焼成して燒結させる。さらに、誘電体層および接合層にガラスを含有させる。
【００１７】
【実施例１】
磁性体層としてＦｅ２Ｏ３４８ｍｏｌ％、ＮｉＯ６ｍｏｌ％、ＣｕＯ１０ｍｏｌ％、ＺｎＯ３６ｍｏｌ％からなるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト、誘電体層としてＢａＯ１２ｍｏｌ％、ＴｉＯ２５５ｍｏｌ％、ＺｎＯ３３ｍｏｌ％からなるチタン酸系複合酸化物誘電体材料にホウ珪酸亜鉛ガラスを３ｗｔ％添加した材料にそれぞれバインダー、可塑材、溶剤を加えて混練しスリップを用意した。
【００１８】
次に、それぞれのスリップをドクターブレード法で、厚さ１００μｍのグリーンシートに成形した。つぎに得られたグリーンシートのそれぞれを、必要に応じてビア形成用のスルーホールと共に１０ｃｍ角のシートに打ち抜き、ＬＣフィルタを構成するべく、誘電体シートには複数のコンデンサ電極を、磁性体シートには複数のコイル形成パターンに銀ペーストを用いて印刷し多数個取りのシートを得た。
【００１９】
ついで、図１の構造に示すダミー層３に前記誘電体グリーンシートを１枚、磁性体層２にコイルを形成するように積層された磁性体グリーンシートを１８枚、誘電体層１にコンデンサを形成するように積層された誘電体グリーンシートを１４枚、順に積層し圧着積層体を得た。次に燒結後製品が５ｍｍ角になるよう収縮率を見込んで切断、脱脂後９００℃で３時間焼成し製品化した。同時に、上記のダミー層を配設しない従来品を同数作成した。
【００２０】
前記の本発明による製品と従来構造品のそれぞれ２５６個について、デラミネーションもしくはクラックが発生した個片を不良と見做した不良率と、図６に示す反り量を画像顕微鏡により測定した平均値を表１に示す。
【表１】

【００２１】
前記磁性体層、誘電体層に用いた材料の７００℃、８００℃、９００℃および９００℃にて３時間燒結させた試料の焼成収縮率・熱膨張率について表２に示す。磁性体層、誘電体層の焼成収縮率差・熱膨張率差は十分小さいことが分かる。
【表２】

【００２２】
表１の比較結果から本発明の効果は明らかであり、焼成収縮率・熱膨張率を近似させても解決できなかったデラミネーション・クラック・反りの発生を抑制していることが分かる。
【００２３】
なお、本発明に係わる積層電子部品は前記の実施例に限定するものではなく、その趣旨の範囲で種々の材料で実現することができる。磁性体は実施例に述べたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトに限らず、Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系などの低温燒結フェライトを使用しても良い。誘電体は実施例に述べたＢａＯ−ＺｎＯ−ＴｉＯ２系チタン酸系複合酸化物に限らず、酸化チタン系、チタン酸系複合酸化物、ジルコン酸系複合酸化物、あるいはこれらの混合物を使用することができる。また誘電体中に燒結助剤を添加しても良い。具体的には酸化チタン系として、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４を含むＴｉＯ２などが、チタン酸系複合酸化物としてはＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＺｎＴｉＯ３などが、ジルコン酸系複合酸化物としてはＢａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＺｒＯ３などが挙げられる。燒結助剤としてＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＰｂＯやこれらの混合物が挙げられる。
【００２４】
【実施例２】
磁性体層としてＦｅ２Ｏ３４８ｍｏｌ％、ＮｉＯ６ｍｏｌ％、ＣｕＯ１０ｍｏｌ％、ＺｎＯ３６ｍｏｌ％からなるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト、誘電体層としてＢａＯ１６ｍｏｌ％、ＴｉＯ２６７ｍｏｌ％、Ｎｄ２Ｏ３１４ｍｏｌ％、Ｂｉ２Ｏ３３ｍｏｌ％からなるチタン酸系複合酸化物誘電体材料にホウ珪酸亜鉛ガラスを３ｗｔ％添加した材料、接合層としてＢａＯ１２ｍｏｌ％、ＴｉＯ２５５ｍｏｌ％、ＺｎＯ３３ｍｏｌ％からなるチタン酸系複合酸化物誘電体材料にホウ珪酸亜鉛ガラスを３ｗｔ％添加した材料にそれぞれバインダー、可塑材、溶剤を加えて混練しスリップを用意した。
【００２５】
次に、それぞれのスリップをドクターブレード法で、厚さ１００μｍのグリーンシートに成形した。つぎに得られたグリーンシートのそれぞれを、必要に応じてビア形成用のスルーホールと共に１０ｃｍ角のシートに打ち抜き、ＬＣフィルタを構成するべく、誘電体シートには複数のコンデンサ電極を、磁性体シートには複数のコイル形成パターンに銀ペーストを用いて印刷し多数個取りのシートを得た。
【００２６】
ついで、図３の構造に示すダミー層３に前記接合層グリーンシートを１枚、磁性体層２にコイルを形成するように積層された磁性体グリーンシートを１８枚、接合層４に前記接合層グリーンシートを１枚、誘電体層１にコンデンサを形成するように積層された誘電体グリーンシートを１４枚、順に積層し圧着積層体を得た。次に燒結後製品が５ｍｍ角になるよう収縮率を見込んで切断、脱脂後９００℃で３時間焼成し製品化した。同時に、比較例として図８に示す、ダミー層を配設しない従来品を同数作成した。
【００２７】
前記の本発明による製品と従来構造品のそれぞれ２５６個について、デラミネーションもしくはクラックが発生した個片を不良と見做した不良率と、図６に示す反り量を画像顕微鏡により測定した平均値を表３に示す。
【表３】

【００２８】
前記磁性体層、誘電体層、接合層に用いた材料の７００℃、８００℃、９００℃および９００℃にて３時間燒結させた試料の焼成収縮率・熱膨張率について表４に示す。磁性体層/接合層間、誘電体層/接合層間の焼成収縮率の差・熱膨張率の差は十分小さいことが分かる。
【表４】

【００２９】
表３の検査結果から本発明の効果は明らかであり、接合層を用いて焼成収縮率・熱膨張率を連続的に変化させても解決できなかったデラミ・クラック・反りの発生を抑制していることが分かる.
【００３０】
【発明の効果】
異種材料層を接合させ一体燒結させた積層電子部品において、製品に反りや、デラミネーションや、クラックの発生を押さえ、かつ、サンドイッチ構成を取らないことで、コンデンサの数の多い構成の製品でも、上下層のコンデンサの接続のため、外部電極による中継や中間層にスルーホールの打ち抜きと、該スルーホールへの銀ペーストの刷り込み工程が不要となり、実効面積の減少をなくした小型で低コストの積層電子部品が提供できる。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図２】請求項１の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図３】請求項２の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図４】請求項２の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図５】従来の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図６】反り量の計測例を示す。
【図７】従来の積層電子部品の不良モードを示す。
【図８】従来の積層電子部品の構造説明図を示す。
【図９】従来の積層電子部品の構造断面図を示す。
【符号の説明】
１誘電体層
２磁性体層
３ダミー層
４接合層
５積層電子部品
６反り量
７クラック
８デラミネーション
９コンデンサ電極
１０コイル電極
１１ビア

Claims

導体層を内蔵する誘電体層と、導体層を内蔵する磁性体層とが積層された積層電子部品において、
前記誘電体層と前記磁性体層との間に接合され、両者の平均的な熱収縮率、熱膨張率を有する接合層と、
前記磁性体層の前記接合層が積層される側の面と反対の面に接合され、且つ、前記接合層と同一材料で導体層を内蔵しないダミー層とを有することを特徴とする積層電子部品。
請求項１記載の積層電子部品において、
さらに、
前記誘電体層の前記接合層が接合される側の面と反対の面に接合され、且つ、前記接合層と同一材料で導体層を内蔵しない第２のダミー層を有することを特徴とする積層電子部品。
請求項１又は２記載の積層電子部品において、
前記誘電体層、前記接合層及び前記ダミー層にガラスを含有することを特徴とする積層電子部品。
請求項３記載の積層電子部品において、
前記誘電体層及び前記磁性体層は、各々複数枚のグリーンシートが積層されて構成され、
前記接合層及び前記ダミー層は、各々１枚のグリーンシートのみで構成されていることを特徴とする積層電子部品。