JP5218125B2

JP5218125B2 - 積層型電子部品

Info

Publication number: JP5218125B2
Application number: JP2009027386A
Authority: JP
Inventors: 真吉野; 正純荒田; 賢太郎吉田; 章彦生出
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: JP2010183007A

Description

本発明は、積層型電子部品に関する。

複数層の内部導体層を備え、該複数層の内部導体層によって、コイル部と、該コイル部の両端に位置する引き出し部とが構成された積層型電子部品が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された積層型電子部品では、互いに交差する２つの辺部分を有すると共に積層された複数の内部導体（コイル導体）層を備え、積層方向に隣接する内部導体層同士は、積層方向から見て各内部導体層の１つの辺部分が重複することで接続されて、コイル部を構成している。そして、積層方向での両端に位置する内部導体層の１つの辺部分が、コイル部を外部に電気的に接続させる引き出し部を構成している。

特開２００１−２４４１１７号公報

近年、各種電子機器に用いられる積層型電子部品として、定格電流が１．０Ａ以上のような、大電流に対応した積層型電子部品が求められている。積層型電子部品を大電流に対応させるためには、まず、導体の直流抵抗を低くし、導体の発熱等を抑制する必要がある。

特許文献１に記載された積層型電子部品では、コイル部を構成する内部導体層の辺部分は重複していることから、コイル部の直流抵抗は比較的低い。これに対し、引き出し部を構成する上記辺部分では、他の内部導体層の辺部分が重複しておらず、引き出し部における導体断面積がコイル部における導体断面積よりも小さくなってしまう。このため、引き出し部の直流抵抗がコイル部の直流抵抗よりも高くなり、引き出し部を構成する上記辺部分が発熱する懼れが生じる。引き出し部を構成する上記辺部分が発熱すると、当該辺部分の断線や素地の劣化等を招き、積層型電子部品の信頼性が低下することとなる。

本発明は、コイル部及び引き出し部全体での直流抵抗が低く、信頼性に優れた積層型電子部品を提供することを目的とする。

本発明に係る積層型電子部品は、複数層の内部導体層を備え、該複数層の内部導体層によって、コイル部と、該コイル部の両端に位置する引き出し部とが構成された積層型電子部品であって、複数層の内部導体層として、互いに交差する２つの辺部分を有すると共に積層された複数層の第１の内部導体層と、１つの辺部分からなる一対の第２の内部導体層と、を有し、積層方向に隣接する第１の内部導体層同士は、積層方向から見て各第１の内部導体層の１つの辺部分が重複することで接続され、積層方向での両端に位置する第１の内部導体層における引き出し部を構成する１つの辺部分には、第２の内部導体層が積層方向から見て重複して接続されており、第１の内部導体層同士が接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積と、第１の内部導体層と第２の内部導体層とが接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積とが同等に設定されていることを特徴とする。

本発明に係る積層型電子部品では、積層方向での両端に位置する第１の内部導体層における引き出し部を構成する１つの辺部分には、第２の内部導体層が積層方向から見て重複して接続され、第１の内部導体層同士が接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積と、第１の内部導体層と第２の内部導体層とが接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積とが同等に設定されているので、コイル部の直流抵抗だけでなく、引き出し部の直流抵抗が低くされる。この結果、引き出し部における発熱が抑制され、信頼性に優れた積層型電子部品を実現することができる。

好ましくは、第２の内部導体層は、該第２の内部導体層が接続される第１の内部導体層の２つの辺部分の交差部まで伸びている。この場合、コイル部と引き出し部との間において急激に導体断面積が減少してしまう箇所が生じ難くなる。このため、コイル部及び引き出し部全体での直流抵抗をより一層確実に低くできる。

本発明によれば、コイル部及び引き出し部全体での直流抵抗が低く、信頼性に優れた積層型電子部品を提供することができる。

本実施形態に係る積層型インダクタの斜視図である。図１の積層型インダクタの積層体の分解斜視図である。図２の積層体の積層シートの一例を示す一部破断斜視図である。図１の積層型インダクタの導電部の分解斜視図である。図１の積層型インダクタの導電部の斜視図である。本実施形態の一変形例に係る積層インダクタ型の積層体の分解斜視図である。図６の積層型インダクタの積層体の導電部の分解斜視図である。図６の積層型インダクタの積層体の導電部の斜視図である。

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、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、本文中において「上」、「下」の概念を含む文言は、図１〜図８に示す状態の上下に基づいて用いるものとする。

図１〜図５に示す積層型インダクタ１は、直方体形状の積層体３と、この積層体３の両端面３ａ（長手方向の両側面）にそれぞれ形成された１対の端子電極５とを備えている。積層体３は、素体７と、この素体７の内部に配置された導電部９とを備えている。素体７は、フェライト等の磁性体で形成されている。導電部９は、Ａｇ等を主成分とする導電材料で形成されている。直方体形状の積層体３において、図１に示すように上面・下面に直交し、かつ端面３ａに直交する側面を、以下の説明において「側面３ｂ」と呼ぶ場合がある。

図４及び図５に示す導電部９は、コイル状に巻かれたコイル部１３と当該コイル部１３から引き出された引き出し部１５とを備えている。コイル部１３は、導電部９の中央部において上下方向に軸をもつコイル状をなしている。引き出し部１５の一端は、積層体３の端面３ａに露出して端子電極５に接続されている。すなわち、引き出し部１５は、コイル部１３の両端に位置すると共に、コイル部１３と端子電極５とを接続している。コイル部１３は、端子電極５及び引き出し部１５を介して外部に電気的に接続される。図４に符号「ｑ」で示す平面は、コイル部１３を含む仮想直方体Ｑの水平断面を示している。

図２に示すように、積層体３は、長方形板状のシートが上下に１２層積層されて形成されている。このうち、最上層及び最下層のシートは、磁性体からなる表面シートＰ０である。そして、表面シートＰ０に挟まれた１０層の積層シートＰ１〜Ｐ１０は、それぞれ、導電体で所定パターンに形成された第１の内部導体層Ｃ２〜Ｃ９又は第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０と、その内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０の余白を埋める磁性体層Ｆ１〜Ｆ１０とで構成されている。

各内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０は、積層シートＰ１〜Ｐ１０の上面及び下面に露出しており、積層方向から見て所定のパターンを描きながら矩形断面の形状で延在している。

積層シートＰ１では、図３及び図４（ａ）に示すように、上から見て長方形の１つの長辺に沿って延在する1つの辺部分からなり、Ｉ字形状を呈している第２の内部導体層Ｃ１が存在している。そして、第２の内部導体層Ｃ１は積層シートＰ１の全厚みに亘って一様の平面視形状で存在しており、第２の内部導体層Ｃ１の上端面と下端面は、それぞれ、積層シートＰ１の上面と下面に露出している。積層シートＰ１０でも、積層シートＰ１と同様に、上から見て長方形の１つの長辺に沿って延在する1つの辺部分を有し、Ｉ字形状を呈している第２の内部導体層Ｃ１０が存在している。ここで「平面視形状」とは、積層方向から見た形状（上から見た形状）を意味する。

積層シートＰ２では、図３及び図４（ｂ）に示すように、上から見て長方形の１つの長辺と１つの短辺に沿って延在する２つの辺部分を有し、Ｌ字形状を呈している第１の内部導体層Ｃ２が存在している。そして、第１の内部導体層Ｃ２は積層シートＰ２の全厚みに亘って一様の平面視形状で存在しており、第１の内部導体層Ｃ２の上端面と下端面は、それぞれ、積層シートＰ２の上面と下面に露出している。積層シートＰ３〜Ｐ９でも、積層シートＰ２と同様に、上から見て長方形の１つの長辺と１つの短辺に沿って延在する２つの辺部分を有し、Ｌ字形状を呈している第１の内部導体層Ｃ３〜Ｃ９が存在している。

このように、各積層シートＰ１〜Ｐ１０においては、上下面に第１又は第２の内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０が露出しているので、上下に隣接する各内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０同士は、積層シートＰ１〜Ｐ１０同士の境界面において接合され、電気的に接続される。すなわち、積層方向に隣接する第１の内部導体層Ｃ２〜Ｃ９同士は、積層方向から見て各第１の内部導体層Ｃ２〜Ｃ９の１つの辺部分が重複することで接続されている。積層方向での両端に位置する第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９における１つの辺部分には、第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０が積層方向から見て重複して接続されている。

第１の内部導体層Ｃ３〜Ｃ８の２つの辺部分の交差部においては、上下に連続した３層の第１の内部導体層Ｃ２〜Ｃ９の一部同士が、上から見て３つ重複する箇所が存在している。第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９の２つの辺部分の交差部においては、上下に連続した２層の第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ３，Ｃ８，Ｃ９の一部同士が、上から見て２つ重複する箇所が存在している。

このように、上下に隣接する内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０同士が、上から見て少なくとも一部が重複するような平面視形状に形成されているので、結局、図４及び図５に示すように、すべての第１及び第２の内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０が順次接合されて一体化され、導電部９を構成する。すなわち、２次元的な第１及び第２の内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０を積層することで、３次元的なコイル形状を含む導電部９が形成されている。第１及び第２の内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０は、積層シートＰ１〜Ｐ１０同士の境界面において直接接合され、積層シートＰ１〜Ｐ１０同士の間に磁性体層は存在せず、スルーホール電極を設ける必要もない。したがって、積層型インダクタ１における積層方向の寸法を小さくすることができ、低背化を図ることができる。

図２に示されるように、第２の内部導体層Ｃ１０及び当該第２の内部導体層Ｃ１０に重複する第１の内部導体層Ｃ９の１つの辺部分の一端面は、積層体３の端面３ａに露出し端子電極５（図１参照）に接続される。したがって、第２の内部導体層Ｃ１０及び当該第２の内部導体層Ｃ１０に重複する第１の内部導体層Ｃ９の１つの辺部分は、前述の引き出し部１５を構成する。同様に、第２の内部導体層Ｃ１及び当該第２の内部導体層Ｃ１に重複する第１の内部導体層Ｃ２の１つの辺部分も、他方の端子電極５に接続される引き出し部１５を構成する。

続いて、積層型インダクタ１の製造方法について説明する。

まず、磁性ペースト及び導体ペーストを作る。磁性ペーストは、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト粉末、Ｎｉ−Ｃｕ系フェライト粉末等の磁性粉末をバインダ及び溶剤と共に配合して混錬することによって得られる。導体ペーストは、例えばＡｇ粉末をバインダ及び溶剤と共に配合して混錬することによって得られる。混錬には、三本ロール、ホモジナイザー、サンドミル等を用いる。

続いて、例えば印刷法によって磁性ペーストを支持フィルム上に印刷して、グリーンシートを形成する。このグリーンシートの厚みは、例えば２０μｍである。そして、このグリーンシートを加熱して乾燥させることで、加工しやすい状態（硬さ）とする。そして、金型プレス機によりグリーンシートを打ち抜いて、各内部導体層Ｃ１〜Ｃ１０に対応する所定形状のくり貫き部を形成する。そのくり貫き部にＡｇ等を主成分とする導電ペーストを充填することにより内部電極パターンが形成された焼成前のグリーンシートが得られる。

グリーンシートの作製法としては、磁性ペーストを所望の厚さになるまで重ね塗りした後、グリーンシートを乾燥させて金型で打ち抜いてもよいし、複数のグリーンシートを所望の厚さになるまで積層した後、これらのグリーンシートを金型でまとめて打ち抜いてもよいし、グリーンシートを１枚毎に金型で打ち抜いた後、複数枚のグリーンシートを重ねて所望の厚さにしてもよい。

くり貫き部の形成法としては、上記の金型による打ち抜き加工の他に、レーザによる穴開け、サンドブラスト加工、エッチング、フォトリソ、或いは孔部形成用の印刷版を支持フィルムに被せてパターンを印刷し、乾燥させてもよい。

続いて、内部電極パターンが形成された焼成前のグリーンシート及び表面層用のグリーンシートを積層することによりグリーン積層体を作製し、グリーン積層体を所定の大きさに切断する。そして、グリーン積層体の脱バインダを行った後、グリーン積層体を一体焼成する。なお、この時の焼成温度は、例えば８５０〜９００℃程度である。これにより、グリーン積層体が焼成され、上記の積層体３が得られる。

次いで、積層体３（図１参照）の両端面３ａに例えばＡｇを主成分とする導電性ペーストを塗布して、例えば６００℃程度で焼き付け、その後で電気めっきを施すことにより、端子電極５を形成する。以上により、上述した積層型インダクタ１が完成する。

この積層型インダクタ１では、第１の内部導体層Ｃ２〜Ｃ９同士が接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積と、第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９と第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０とが接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積とが同等に設定されている。このため、引き出し部１５の直流抵抗が、コイル部１３の直流抵抗と同等にまで低くなる。

以上のように、本実施形態では、コイル部１３の直流抵抗だけでなく、引き出し部１５の直流抵抗が低くされため、引き出し部１５における発熱が抑制され、信頼性に優れた積層型インダクタ１を実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態では、第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０の長さは、第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０が第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９における２つの辺部分の交差部に重複しない長さに設定されているが、図６〜図８に示されるように、第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０が第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９における２つの辺部分の交差部に重複する長さに設定されていてもよい。すなわち、第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０は、第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９の２つの辺部分の交差部まで伸びていてもよい。この場合、第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ９の２つの辺部分の交差部においても、上下に連続した３層の第１の内部導体層Ｃ２，Ｃ３，Ｃ８，Ｃ９及び第２の内部導体層Ｃ１，Ｃ１０の一部同士が、上から見て３つ重複する箇所が存在することとなり、コイル部１３と引き出し部１５との間において急激に導体断面積が減少してしまう箇所が生じ難くなる。このため、コイル部１３及び引き出し部１５全体での直流抵抗をより一層確実に低くできる。

本発明は、積層型電子部品として、積層型インダクタに限らず、インダクタとコンデンサの双方を有するＬＣ部品やチップビーズなどに適用しても同様の効果を得ることができる。

１…積層型インダクタ、３…積層体、５…端子電極、７…素体、１３…コイル部、１５…引き出し部、Ｃ１，Ｃ１０…第２の内部導体層、Ｃ２〜Ｃ９…第１の内部導体層、Ｆ１〜Ｆ１０…磁性体層、Ｐ１〜Ｐ１０…積層シート。

Claims

複数層の内部導体層を備え、該複数層の内部導体層によって、コイル部と、該コイル部の両端に位置する引き出し部とが構成された積層型電子部品であって、
前記複数層の内部導体層として、互いに交差する２つの辺部分を有して、Ｌ字形状を呈していると共に積層された複数層の第１の内部導体層と、１つの辺部分からなり、Ｉ字形状を呈している一対の第２の内部導体層と、を有し、
積層方向に隣接する前記第１の内部導体層同士は、前記積層方向から見て各前記第１の内部導体層の１つの辺部分が重複することで接続され、
積層方向での両端に位置する前記第１の内部導体層における前記引き出し部を構成する１つの辺部分には、前記第２の内部導体層が前記積層方向から見て重複して接続されており、
前記第１の内部導体層同士が接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積と、前記第１の内部導体層と前記第２の内部導体層とが接続されている箇所において重複する２つの辺部分の合計断面積とが同等に設定され、
前記第２の内部導体層は、該第２の内部導体層が接続される前記第１の内部導体層の前記２つの辺部分の交差部まで伸び、
前記第１の内部導体層の前記２つの辺部分の前記交差部においては、前記積層方向に連続した３層の前記第１の内部導体層の一部同士が前記積層方向から見て３つ重複する箇所及び前記積層方向に連続した２層の前記第１の内部導体層と一層の前記第２の内部導体層との一部同士が前記積層方向から見て３つ重複する箇所のいずれかが存在していることを特徴とする積層型電子部品。