JP5748112B2 - 積層コイル部品、及び該積層コイル部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は積層コイル部品、及び該積層コイル部品の製造方法に関し、より詳しくは、フェライト材料からなる磁性体部に導体部が埋設された積層インダクタ等の積層コイル部品及びその製造方法に関する。

従来より、スピネル型結晶構造を有するＮｉ−Ｚｎ等のフェライト系磁器を使用した積層コイル部品は広く使用されており、フェライト材料の開発も盛んに行なわれている。

この種の積層コイル部品は、コイル状に巻回された導体部が磁性体部中に埋設された構造を有しており、通常は導体部と磁性体部とは同時焼成により形成される。

ところで、上記積層コイル部品では、フェライト材料からなる磁性体部と導電性材料を主成分とする導体部とでは線膨張係数が異なることから、両者の線膨張係数の相違に起因し、焼成後の冷却過程で内部に応力歪みが生じる。そして、基板実装時のリフロー処理等で急激な温度変化や外部応力が負荷されると、上述した応力歪みが変化することから、インダクタンス等の磁気特性が変動する。

そこで、特許文献１には、積層されたセラミックシートによって積層チップの骨格を形成し、内部導体によって積層チップ内にコイル導体を形成し、その始端と終端とがそれぞれ別の外部電極端子に接続してなる積層チップインダクタであって、上記セラミックシートが磁性体シートであり、外部電極端子への引き出し部を除く上記内部導体が包含されるように、積層チップ内にドーナツ状の非磁性体の領域を形成した積層チップインダクタが提案されている。

この特許文献１では、磁性体シートを作製した後、該磁性体シート上に非磁性体ペーストを塗布して所定パターンの非磁性体膜を形成し、その後、磁性体ペースト、内部導体用ペースト、及び非磁性体ペーストを使用して順次印刷処理を複数回施し、これにより積層チップインダクタを得ている。

そして、この特許文献１では、コイル導体と接するセラミックを非磁性体とすることにより、同時焼成によって内部に応力歪みが生じ、その後に熱衝撃が負荷されたり外部からの応力が負荷された場合であっても、磁気特性が変動するのを抑制している。

一方、この種の積層コイル部品では、大電流が通電された場合であっても安定したインダクタンスが得られることが重要であり、そのためには大きな直流電流を通電してもインダクタンスの低下が抑制されるような直流重畳特性を有することが必要となる。

しかしながら、積層インダクタ等の積層コイル部品は、閉磁路を形成するため、大電流を通電すると磁気飽和が生じ易くなり、インダクタンスが低下して所望の直流重畳特性を得ることができなくなる。

そこで、特許文献２では、磁性体層間に端部が接続され、積層方向に重畳して周回する導体パターンを具えた積層コイル部品において、積層方向の両端の導体パターンに接し、当該導体パターンの内側に位置する、該磁性体層よりも透磁率の低い材料の層を具えた積層コイル部品が提案されている。

この特許文献２では、磁性体層よりも透磁率の低い材料（例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系フェライト材料でＮｉ含有量の少ないものや非磁性体材料等）からなる層を導体パターンの外側に設けることにより、端部の導体パターンの内側の角に磁束が集中するのを防止して磁束を主磁路の中央部分に分散させ、これにより磁気飽和の発生を防止し、インダクタンスの向上を図ろうとしている。

また、特許文献３には、磁性体層と導体パターンを積層し、素体内にインピーダンス素子が形成された積層型ビーズにおいて、磁性体層の焼結性を調整するための焼結調整剤を導体ペーストに混入した積層型ビーズが提案されている。

この特許文献３では、焼結調整剤が、銀粉末を被覆するＳｉＯ_２によって構成されると共に、ＳｉＯ_２が銀の重量換算で０．０５〜０．３ｗｔ％含有しており、該焼結調整剤が混入した導体ペーストを磁性体層に印刷して導体パターンを形成している。

そして、この特許文献３では、上述した焼結調整剤を導体ペーストに混入することにより、焼結調整剤が磁性体中に適度に拡散することから、導体パターンの近傍の磁性体の焼結状態をそれ以外の部分よりも遅らせることができ、これにより磁気的に不活性な層を傾斜的に形成している。すなわち、導体パターンの近傍の磁性体の焼結状態をそれ以外の部分よりも遅らせることにより、導体パターン間や導体パターンの近傍の磁性体の粒径がそれ以外の部分よりも小さくなって透磁率の低い層を形成することができ、磁気的に不活性な部分を形成している。そしてこれにより高周波帯域において大電流域まで直流重畳特性を向上させ、磁気特性が劣化するのを防止しようとしている。

実開平６−４５３０７号公報（請求項２、段落番号〔００２４〕、図２、図７） 特許第２６９４７５７号明細書（請求項１、図１等） 特開２００６−２３７４３８号公報（請求項１、段落番号〔０００７〕）

しかしながら、特許文献１は、内部導体用ペーストの他、磁性体ペーストや非磁性体ペースト等の複数のペーストを交互に使用して印刷処理を行わなければならず、製造工程が煩雑であり、実用性に欠ける。しかも、磁性体ペーストと非磁性体ペーストとで成分系が異なる場合は、収縮挙動の相違から同時焼成した場合に残留応力が発生し、クラック等の欠陥が生じるおそれがある。

また、特許文献２も、組成の異なる複数の磁性体ペースト、又は磁性体ペーストと非磁性体ペーストを用意して印刷処理を行わなければならず、特許文献１と同様、製造工程が煩雑であり、実用性に欠ける。

さらに、特許文献３の方法では、導体ペーストに焼結調整剤を混入させていることから、導体ペーストを焼結して得られる導体パターンの抵抗が必然的に高くなり、直流抵抗(Ｒｄｃ)が大きくなるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、煩雑な工程を要することなく、熱衝撃が負荷されたり外部からの応力が負荷されてもインダクタンスの変動が小さく良好な耐熱衝撃性を有し、かつ直流重畳特性が良好な積層コイル部品、及び該積層コイル部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料を使用して鋭意研究を行ったところ、焼成処理で導体部の近傍領域（第１の領域）と前記近傍領域以外の領域（第２の領域）とで焼結性に差異を生じさせ、第１の領域の焼結性を第２の領域の焼結性に対して低下させることにより、耐熱衝撃性や直流重畳特性を向上させることができるという知見を得た。

すなわち、耐熱衝撃性や直流重畳特性を向上させるためには、第１の領域と第２の領域との間で焼結性に差異を生じさせるのが有効である。そしてそのためには焼成時に第１の領域における結晶粒子の粒成長を抑制する必要がある。

そこで、本発明者らは、焼成時における第１の領域での結晶粒子の粒成長を抑制すべく、更に鋭意研究を進めたところ、Ｃｕ成分の含有量がＣｕＯに換算して０．２〜４mol％となるようにフェライト材料中にＣｕ成分を含有させ、低酸素濃度雰囲気で焼成することにより、第２の領域に対する第１の領域の平均結晶粒径を、粒径比で０．９以下に抑制することができ、これにより耐熱衝撃性や直流重畳特性を向上させることができることが分かった。

本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る積層コイル部品は、フェライト材料からなる磁性体部と、コイル状に巻回された導体部とを有し、該導体部が前記磁性体部に埋設されて部品素体を形成する積層コイル部品において、前記部品素体は、前記導体部近傍の第１の領域と、該第１の領域以外の第２の領域とに区分され、前記第１の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径は、前記第２の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径に対し、粒径比で０．９以下であり、かつ、前記フェライト材料は、少なくともＣｕ成分を含有すると共に、Ｃｕ成分の含有量は、ＣｕＯに換算して０．２〜４mol％であることを特徴としている。

また、本発明の積層コイル部品は、前記粒径比が、０．８以下が好ましい。

また、本発明の積層コイル部品は、ＣｕＯの含有量は、０．４〜４mol％であるのがより好ましい。

また、導体部がＡｇを主成分とし、磁性体部となるべき磁性体シートにＣｕ成分を含有している場合は、低酸素濃度下で導体部と磁性体部とを同時焼成させると、導体部近傍の第１の領域に含有されるＣｕ成分がＡｇに吸収され、これにより第１の領域におけるＣｕ成分の含有量が減少して該第１の領域の焼結性が第２の領域の焼結性に比べて低下し、これにより粒径比を容易に０．９以下にすることができる。

すなわち、本発明の積層コイル部品は、前記導体部が、Ａｇを主成分としているのが好ましい。

また、フェライト材料中にＳｎ成分を含有させることにより、直流重畳特性のより一層の向上が可能となる。

すなわち、本発明の積層コイル部品は、前記フェライト材料が、Ｓｎ成分を含有しているのが好ましい。

また、酸素濃度が０．００１〜０．１体積％の焼成雰囲気で焼成することにより、ＣｕＯの含有量が４mol％以下に減少させても、Ａｇと同時焼成できる程度にまで焼成温度を低下させることが可能となり、比抵抗を損なうこともなく、磁性体部に導体部が埋設された部品素体を得ることが可能となる。

すなわち、本発明の積層コイル部品は、前記部品素体は、酸素濃度が０．００１〜０．１体積％の焼成雰囲気で焼結されてなるのが好ましい。

そして、酸素濃度が０．１体積％以下の焼成雰囲気で焼成した場合、結晶格子中に酸素欠陥が形成されてフェライト原料粉末中の各成分の相互拡散が促進されて低温焼結性を向上させることができ、これによりＡｇと同時焼成可能になる程度まで焼成温度の低下が可能となり、上記粒径比を０．９以下にできる。

すなわち、本発明に係る積層コイル部品の製造方法は、少なくともＣｕ酸化物を含むフェライト原料粉末から磁性体シートを作製する磁性体シート作製工程と、Ａｇを主成分とする導電性ペーストを作製するペースト作製工程と、前記導電性ペーストを前記磁性体シートに塗布して磁性体シートの表面にコイルパターンを形成するコイルパターン形成工程と、前記コイルパターンの形成された磁性体シートを所定方向に積層し、積層成形体を形成する積層体形成工程と、該積層成形体を酸素濃度が０．１体積％以下の焼成雰囲気で焼成し、磁性体に内部導体が埋設された部品素体を作製する焼成工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明の積層コイル部品の製造方法は、前記酸素濃度は、０．００１体積％以上であるのが好ましい。

上記積層コイル部品によれば、フェライト材料からなる磁性体部と、コイル状に巻回された導体部とを有し、該導体部が前記磁性体部に埋設されて部品素体を形成する積層コイル部品において、前記部品素体は、前記導体部近傍の第１の領域と、該第１の領域以外の第２の領域とに区分され、前記第１の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径は、前記第２の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径に対し、粒径比で０．９以下（好ましくは、０．８以下）であり、かつ、前記フェライト材料は、少なくともＣｕ成分を含有すると共に、Ｃｕ成分の含有量は、ＣｕＯに換算して０．２〜４mol％（好ましくは、０．４〜４mol％）であるので、第１の領域は第２の領域に比べて焼成時の粒成長が抑制されて焼結性が低下し、透磁率も第１の領域は第２の領域に比べて低下する。

すなわち、導体部近傍の第１の領域は、焼結性が低下して焼結密度が低くなることから、内部応力を緩和させることができ、基板実装時のリフロー処理等で熱衝撃や外部から応力が負荷されてもインダクタンス等の磁気特性の変動を抑制することができる。また、第１の領域では透磁率が低下することから、直流重畳特性が改善され、その結果、磁束の集中が大幅に緩和され、飽和磁束密度を向上させることが可能となる。

しかも、上述したようにＣｕ成分の含有量をＣｕＯに換算して、０．２〜４mol％（好ましくは、０．４〜４mol％）としているので、低酸素濃度の焼成雰囲気で焼成しても、第２の領域での粒成長を損なうこともなく、容易に粒径比を０．９以下とすることができ、良好な絶縁性を確保しつつ耐熱衝撃性及び直流重畳特性の良好な積層インダクタ等の積層コイル部品を得ることが可能となる。

また、本発明に係る積層コイル部品の製造方法によれば、少なくともＣｕ酸化物を含むフェライト原料粉末から磁性体シートを作製する磁性体シート作製工程と、Ａｇを主成分とする導電性ペーストを作製するペースト作製工程と、前記導電性ペーストを前記磁性体シートに塗布して磁性体シートの表面にコイルパターンを形成するコイルパターン形成工程と、前記コイルパターンの形成された磁性体シートを所定方向に積層し、積層成形体を形成する積層体形成工程と、該積層成形体を酸素濃度が０．１体積％以下（好ましくは、０．００１体積％以上）の焼成雰囲気で焼成し、磁性体に内部導体が埋設された部品素体を作製する焼成工程とを含むので、結晶格子中に酸素欠陥が形成されてフェライト原料粉末中の各成分の相互拡散が促進されて低温焼結性を向上させることができ、これによりＡｇと同時焼成可能になる程度まで焼成温度の低下が可能となり、前記粒径比を０．９以下にできる。そしてその結果、熱衝撃や外部からの応力負荷があってもインダクタンス等の磁気特性の変化が抑制された良好な耐熱衝撃性を有し、かつ良好な直流重畳特性を有する積層コイル部品を得ることができる。

本発明に係る積層コイル部品としての積層インダクタの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図（横断面図）である。 上記積層インダクタの製造方法を説明するための分解斜視図である。 上記積層インダクタの第２の実施の形態を示す横断面図である。 実施例における結晶粒径及び組成の測定箇所を示す図である。

次に、本発明の実施の形態を詳説する。

図１は、本発明に係る積層コイル部品としての積層インダクタの一実施の形態を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図（横断面図）である。

本積層インダクタは、部品素体１が、磁性体部２とコイル導体（導体部）３とを有し、コイル導体３は磁性体部２に埋設されている。また、コイル導体３の両端には引出電極４ａ、４ｂが形成されると共に、部品素体１の両端にはＡｇ等からなる外部電極５ａ、５ｂが形成され、該外部電極５ａ、５ｂと引出電極４ａ、４ｂとが電気的に接続されている。

本実施の形態では、磁性体部２は、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、及びＣｕの各成分を主成分として含有したフェライト材料で形成され、コイル導体３は、Ａｇを主成分とした導電性材料で形成されている。

磁性体部２は、図２に示すように、コイル導体３の近傍域である第１の領域６と、該第１の領域６以外の第２の領域７とに区分され、数式（１）に示すように、第１の領域６の平均結晶粒径Ｄ１は、第２の領域７の平均結晶粒径Ｄ２に対し０．９以下とされている。

Ｄ１／Ｄ２≦０．９ …（１）
そして、これにより第２の領域７は、焼成時に粒成長が促進されて良好な焼結性を有し、焼結密度の高い高密度領域を形成する一方、第１の領域６は、第２の領域に比べて焼結性に劣り、結晶粒子の粒成長が抑制された焼結密度の低い低密度領域を形成する。

すなわち、第１の領域６は、第２の領域７に比べて平均結晶粒径が小さく、焼成時に粒成長が抑制され焼結性に劣り、焼結密度が低下する。したがって、これにより熱衝撃や外部からの応力が負荷されても内部応力を緩和することができ、インダクタンス等の磁気特性の変動を抑制することが可能となる。

また、第１の領域６は、上述したように焼結性に劣ることから、透磁率μも低下し、直流重畳特性が改善され、これにより磁束の集中が大幅に緩和され、磁気飽和し難くなる。

尚、第１の領域６の平均結晶粒径Ｄ１と第２の領域７の平均結晶粒径Ｄ２との粒径比Ｄ１／Ｄ２が０．９を超えると、粒径比Ｄ１／Ｄ２が１以下であっても第１の領域６と第２の領域７との間で焼結性に十分な差異が生じず、また粒径比Ｄ１／Ｄ２が１を超えると、第１の領域６が第２の領域７よりも粒成長が促進されて焼結性が上がることから好ましくない。

そして、磁性体部２中のＣｕ成分の含有モル量をＣｕＯに換算して０．２〜４mol％とし、酸素濃度が０．００１〜０．１体積％となるように雰囲気調整して焼成することにより、粒径比Ｄ１／Ｄ２を容易に０．９以下に制御することが可能となる。

すなわち、良好な直流重畳特性を得るためには飽和磁束密度Ｂｓを高くする必要があり、そのためにはＣｕＯの含有モル量を低減するのが有効とされている。

一方、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料では、融点が１０２６℃と低いＣｕＯの含有モル量を減少させると焼結性が低下する。このため、通常、ＣｕＯを８mol％以上含有させている。

しかるに、本発明者らの研究結果により、焼成雰囲気を酸素濃度が０．１体積％以下の低酸素濃度雰囲気とすることにより、低温焼結性が向上し、フェライト原料中のＣｕＯの含有モル量を低減させても、焼成温度を低下させることが可能となることが分かった。

すなわち、焼成雰囲気の酸素濃度が０．１体積％を超えると、結晶構造中に酸素欠陥を十分に形成するのが困難であるが、焼成雰囲気の酸素濃度が０．１体積％以下の低酸素雰囲気になると、結晶構造中で酸素欠陥の形成が促進される。そしてこのように、結晶構造中に酸素欠陥が形成されると、結晶中に存在するフェライト成分（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ）の相互拡散が促進され、これにより低温焼結性を向上させることができ、Ａｇと同時焼成できる９００〜９３０℃程度にまで焼成温度を低下させることが可能となる。しかも、上述したようにＣｕＯの含有モル量を低減させることにより、直流重畳特性を向上させることも可能となる。

ここで、ＣｕＯの含有モル量を０．２〜４mol％としたのは以下の理由による。

酸素濃度を０．１体積％以下の低酸素雰囲気下で焼成処理を行った場合、大気雰囲気で焼成した場合に比べ、ＣｕＯが結晶粒子中に異相として析出しやすくなる。そして、ＣｕＯの含有モル量が４mol％を超えて多くなると、ＣｕＯが結晶粒子中に過剰に析出し、このＣｕＯの析出により磁性体部２全体の焼結性が却って低下し、このため第２の領域７でも結晶粒子の粒成長が抑制され、粒径比Ｄ１／Ｄ２が０．９を超えてしまうおそれがある。

一方、ＣｕＯの含有モル量が０．２mol％未満になると、低融点のＣｕＯの含有モル量が過度に少なくなり、低酸素濃度雰囲気で焼成しても、十分な焼結性を得ることができず、第２の領域７でも粒成長が抑制される。

したがって、粒径比Ｄ１／Ｄ２を０．９以下とするためには、フェライト原料中のＣｕ成分の含有モル量は、ＣｕＯに換算して０．２〜４mol％とするのが好ましく、より好ましくは０．４〜４mol％である。

このようにフェライト原料中のＣｕ成分の含有モル量をＣｕＯに換算して０．２〜４mol％とし、酸素濃度が０．１体積％以下の焼成雰囲気で、Ａｇを主成分とするコイル導体３と同時焼成すると、Ａｇが、コイル導体３近傍の第１の領域６におけるＣｕＯを吸収し、ＣｕＯがコイル導体３近傍に偏析する。そしてその結果、第１の領域６ではＣｕＯの含有重量が減少し、これにより第１の領域６では焼結性が低下する。すなわち、第１の領域６では粒成長が抑制されて結晶粒子の平均粒径が小さくなり焼結密度が低下する。そしてこれにより、基板実装時のリフロー処理等で熱衝撃が負荷されたり外部から応力が負荷されても内部応力が緩和され、インダクタンス等の磁気特性の変動を抑制することが可能となる。また、焼結密度の低い第１の領域６は、透磁率も低下することから、直流重畳特性も改善され、その結果、磁束の集中が大幅に緩和され、磁気飽和し難くなる。

尚、焼成雰囲気の酸素濃度の下限値は、特に限定されるものではないが、酸素欠陥が必要以上に形成されて比抵抗が低下するのを回避する観点からは、酸素濃度は０．００１体積％以上が好ましい。

また、フェライト組成中のＣｕ成分以外の主成分を形成する各成分の含有量、すなわちＦｅ、Ｚｎ、Ｎｉの各成分の含有量は特に限定されるものではないが、透磁率や焼結性、キュリー点等で良好な特性を得る観点からは、それぞれＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、及びＮｉＯに換算してＦｅ_２Ｏ_３：４０〜４９．５mol％、ＺｎＯ：５〜３５mol％、及びＮｉＯ：残部となるように配合されるのが好ましい。

尚、上述した平均結晶粒径及びＣｕ成分の含有重量は以下のようにして測定する。

すなわち、第１の領域６については、磁性体部２とコイル導体３との界面からの離間距離（図２中、Ｙで示す。）が１〜１０μｍの領域で代表し、平均結晶粒径及びＣｕ成分の含有重量を測定する。

また、第２の領域７については、コイル導体３の内側であって、磁性体部２の幅方向の中心軸Ｃから±５０μｍ以内の領域（図２中、Ｚで示す。）で代表し、平均結晶粒径及びＣｕ成分の含有重量を測定する。

このようにして平均結晶粒径を測定することにより、上記粒径比Ｄ１／Ｄ２が０．９以下となり、また、第１の領域６のＣｕ成分の含有重量が、第２の領域７のＣｕ成分の含有重量に比べ、減少することが確認される。

次に、上記積層インダクタの製造方法を、図３を参照しながら詳述する。

まず、フェライト素原料として、Ｆｅ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｎｉ酸化物、及びＣｕ酸化物を用意する。そしてこれら各フェライト素原料をＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯにそれぞれ換算し、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３:４０〜４９．５mol％、ＺｎＯ：５〜３５mol％、ＣｕＯ：０．２〜４mol％、ＮｉＯ：残部となるように秤量する。

次いで、これらの秤量物を純水及びＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等の玉石と共にポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７００〜７５０℃の温度で所定時間仮焼する。

次いで、これらの仮焼物に、ポリビニルブチラール系等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、及びＰＳＺボールと共に、再びポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、フェライトスラリーを作製する。

次に、ドクターブレード法等を使用して前記フェライトスラリーをシート状に成形加工し、所定膜厚の磁性体シート８ａ〜８ｈを作製する。

次いで、磁性体シート８ａ〜８ｈのうち、磁性体シート８ｂ〜８ｇが互いに電気的に接続可能となるようにレーザ加工機を使用して磁性体シート８ｂ〜８ｇの所定箇所にビアホールを形成する。

次に、Ａｇを主成分としたコイル導体用導電性ペーストを用意する。そして、この導電性ペーストを使用してスクリーン印刷し、磁性体シート８ｂ〜８ｇ上にコイルパターン９ａ〜９ｆを形成し、かつ、ビアホールを前記導電性ペーストで充填しビアホール導体１０ａ〜１０ｅを作製する。尚、磁性体シート８ｂ及び磁性体シート８ｇに形成された各コイルパターン９ａ、９ｆには、外部電極と電気的接続が可能となるように引出部９ａ′、９ｆ′が形成されている。

次いで、コイルパターン９ａ〜９ｆの形成された磁性体シート８ｂ〜８ｇを積層し、これらをコイルパターンの形成されていない磁性体シート８ａ及び磁性体シート８ｈで挟持して圧着し、これによりコイルパターン９ａ〜９ｆがビアホール導体１０ａ〜１０ｅを介して接続された圧着ブロックを作製する。その後、この圧着ブロックを所定寸法に切断して積層成形体を作製する。

次に、この積層成形体を大気雰囲気下、所定温度で十分に脱脂した後、酸素濃度０．００１〜０．１体積％に雰囲気調整された焼成炉に供給し、９００〜９３０℃で所定時間焼成し、これにより磁性体部中２にコイル導体３が埋設された部品素体１を得る。

尚、この焼成処理で、磁性体シート８ｂ〜８ｇ中、コイルパターン９ａ〜９ｆ近傍のＣｕＯはコイルパターン９ａ〜９ｆ中のＡｇに吸収され、焼成後にはコイル導体３の周囲にＣｕＯが偏析し、これにより磁性体部２は、焼結密度の低い第１の領域６と、第１の領域６以外の焼結性が良好で焼結密度の高い第２の領域７に区分される。

次に、部品素体１の両端部に、Ａｇ粉等の導電性粉末、ガラスフリット、ワニス、及び有機溶剤を含有した外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥させた後、７５０℃で焼き付けて外部電極５ａ、５ｂを形成し、これにより積層インダクタが作製される。

このように本実施の形態では、部品素体１は、コイル導体３近傍の第１の領域６と、該第１の領域６以外の第２の領域７とに区分され、第１の領域６における磁性体部２の平均結晶粒径は、第２の領域７における磁性体部２の平均結晶粒径に対し、粒径比で０．９以下であるので、第１の領域６は第２の領域７に比べて焼成時の粒成長が抑制されて焼結性が低下し、その結果、第１の領域６は透磁率も低下する。そして、コイル導体３近傍の第１の領域６は、焼結性が低下して焼結密度が低くなることから、内部応力を緩和させることができ、基板実装時のリフロー処理等で熱衝撃や外部から応力が負荷されてもインダクタンス等の磁気特性の変動を抑制することができる。また、第１の領域６では透磁率が低下することから、直流重畳特性が改善され、その結果、磁束の集中が大幅に緩和され、飽和磁束密度を向上させることが可能となる。

しかも、Ｃｕ成分の含有量がＣｕＯに換算して０．２〜４mol％（より好ましくは、０．４〜４mol％）であるので、０．００１〜０．１体積％の低酸素濃度の焼成雰囲気で焼成しても、第２の領域７における粒成長を損なうこともなく第１の領域６における粒成長を抑制することができ、これにより容易に粒径比を０．９以下（好ましくは、０．８以下）とすることができ、耐熱衝撃性及び直流重畳特性の良好な積層インダクタ等の積層コイル部品を得ることが可能となる。

また、コイル導体３が、Ａｇを主成分とすることにより、磁性体部２となるべき磁性体シート８ａ〜８ｈにＣｕＯを含有している場合は、低酸素濃度下で導体部と磁性体部とを同時焼成させると、コイル導体３近傍の磁性体部２に含有されるＣｕＯがＡｇに吸収され、これにより第１の領域６におけるＣｕＯ量が減少して第１の領域６の焼結性が第２の領域７の焼結性に比べて低下し、容易に粒径比を０．９以下にすることができる。

このように本実施の形態によれば、基板実装時のリフロー処理等で熱衝撃が負荷されたり外部からの応力負荷があっても、インダクタンス等の磁気特性の変化が抑制された良好な耐熱衝撃性を有し、かつ良好な直流重畳特性を有する積層コイル部品を得ることができる。

図４は本発明に係る積層コイル部品の第２の実施の形態を示す横断面図であって、この第２の実施の形態では、磁路を横切るよう非磁性体層１１を設け、開磁路型とするのも好ましく、このように開磁路型とすることにより、より一層の直流重畳特性の向上を図ることができる。

ここで、非磁性層１１としては、焼成時の収縮挙動が類似する材料、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトのＮｉをＺｎで全量置換したＺｎ−Ｃｕ系フェライト又はＺｎ系フェライトを使用することができる。

また、この第２の実施の形態のように非磁性層１１が形成されている場合も、平均結晶粒径やＣｕ成分の含有重量は、第１の実施の形態で述べた位置で測定されるが、非磁性体層１１の近傍位置で測定するのは好ましくないことから、第１の領域６、第２の領域７とも非磁性層１１から厚み方向に５０μｍ以上離間した位置で測定するのが好ましい。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、磁性体部２がＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、及びＣｕの各成分を主成分として含有したフェライト材料で形成されているが、副成分としてＳｎ成分をフェライト材料中に適量（例えば、主成分１００重量部に対しＳｎＯ_２に換算して０．１〜３重量部）含有させるのも好ましく、これにより、より一層の直流重畳特性の向上を図ることができる。

また、上記実施の形態では、本発明の積層インダクタについて説明したが、積層ＬＣ部品のような積層複合部品に適用できるのはいうまでもない。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

（試料の作製）
〔磁性体シートの作製〕
フェライト素原料として、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及びＣｕＯを用意し、表１のような組成となるように、これらフェライト素原料を秤量した。すなわち、Ｆｅ_２Ｏ_３：４９．０mol％、ＺｎＯ：３０．０mol％とし、ＣｕＯを０．０〜７．０mol％の範囲で異ならせ、残部をＮｉＯで調整した。

次いで、これら秤量物を純水及びＰＳＺボールと共に塩化ビニル製のポットミルに入れ、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させた後、７５０℃の温度で仮焼した。

次いで、これら仮焼物を、ポリビニルブチラール系バインダ（有機バインダ）、エタノール（有機溶剤）、及びＰＳＺボールと共に、再び塩化ビニル製のポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、スラリーを得た。

次に、ドクターブレード法を使用し、厚さが２５μｍとなるようにスラリーをシート状に成形し、これを縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさに打ち抜き、磁性体シートを作製した。

次いで、レーザ加工機を使用し、磁性体シートの所定位置にビアホールを形成した後、Ａｇ粉末、ワニス、及び有機溶剤を含有したＡｇペーストを磁性体シートの表面にスクリーン印刷し、かつ前記Ａｇペーストをビアホールに充填し、これにより所定形状のコイルパターン及びビアホール導体を形成した。

〔非磁性体シートの作製〕
Ｆｅ_２Ｏ_３：４９．０mol％、ＺｎＯ：５１．０mol％となるようにＦｅ_２Ｏ_３及びＺｎＯを秤量し、上述と同様の方法・手順で仮焼した後、スラリー化し、その後ドクターブレード法を使用し、厚さが２５μｍとなるようにスラリーをシート状に成形し、これを縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの大きさに打ち抜き、非磁性体シートを作製した。

そして、レーザ加工機を使用し、非磁性体シートの所定位置にビアホールを形成した後、Ｃｕ粉末、ワニス、及び有機溶剤を含有したＣｕペーストをビアホールに充填し、これによりビアホール導体を形成した。

〔焼結体の作製〕
非磁性体シートを略中央部に挟み込むような形態で、コイルパターンの形成された上記磁性体シート、上記非磁性体シート、及びコイルパターンの形成された上記磁性体シートを順次積層し、その後、これらをコイルパターンの形成されていない磁性体シートで挟持し、６０℃の温度で１００ＭＰａの圧力で圧着し、圧着ブロックを作製した。そして、この圧着ブロックを所定のサイズに切断し、積層成形体を作製した。

次に、この積層成形体を、大気雰囲気中、４００℃の温度で十分に脱脂した。その後、酸素濃度を０．１％に制御した焼成炉に積層成形体を投入し、９００〜９３０℃の温度域で、1〜５時間保持して焼成し、これにより磁性体部にコイル導体が埋設された試料番号１〜１２の部品素体を作製した。

次に、Ａｇ粉、ガラスフリット、ワニス、及び有機溶剤を含有した外部電極用導電ペーストを用意した。そして、この外部電極用導電ペーストをフェライト素体の両端に塗布して乾燥した後、７５０℃で焼き付けて外部電極を形成し、試料番号１〜１２の試料（積層インダクタ）を得た。

尚、試料の外形寸法は長さＬ：２．０ｍｍ、幅Ｗ：１．２ｍｍ、厚みＴ：１．０ｍｍであり、コイルのターン数はインダクタンスが約１．０μＨとなるように調整した。

〔試料の評価〕
試料番号１〜１２の各試料について、ＣｕＯの含有重量及び平均結晶粒径を測定した。

図５は、ＣｕＯの含有重量及び平均結晶粒径の測定箇所を示す断面図であって、各試料の部品素体２１は、非磁性体層２２が略中央部に形成されると共に、磁性体部２３にコイル導体２４が埋設されている。

そして、コイル導体２４近傍の第１の領域２５については、コイル導体２４の中心線Ｃ上であって、各々コイル導体２４からの離間距離Ｔ′が５μｍの位置を測定位置とし、該測定位置でのＣｕＯの含有重量及び平均結晶粒径を求めた。

また、第２の領域２６については、幅Ｗ:１．２ｍｍの磁性体部２３の中央に相当するＷ′が０．６ｍｍであって、かつ厚み方向の略中央部の非磁性体層２２から約１００μｍ離間した位置（図５中、Ｘで示す。）を測定位置とし、該測定位置でのＣｕＯの含有重量及び平均結晶粒径を求めた。

具体的には、ＣｕＯの含有重量は、試料番号１〜１２の各試料１０個について外部電極を下にして樹脂固めを行い、試料の長手方向の約１／２まで研磨した。そして、その研磨断面について、ＷＤＸ法（波長分散型Ｘ線分析法）を使用して各磁性体部２３の組成を定量分析し、第１及び第２の領域２５、２６における磁性体部２３中のＣｕＯの含有重量（平均値）を求めた。

ＣｕＯの平均結晶粒径は、上述と同様、各試料１０個を研磨した後、さらに化学エッチングを行い、エッチングした各試料について、上述した測定箇所におけるＳＥＭ写真を撮影し、このＳＥＭ写真から、第１及び第２の領域２５、２６における粒径を測定し、ＪＩＳ規格（Ｒ１６７０）に準拠し、円相当径に換算して平均結晶粒径を算出し、１０個の平均値を求めた。

そしてその後、熱衝撃試験及び直流重畳試験を行い、各々試験前後のインダクタンスを測定してその変化率を求め、耐熱衝撃性及び直流重畳特性を評価した。

具体的には、熱衝撃試験は、各試料５０個について、−５５℃〜＋１２５℃の範囲で所定のヒートサイクルで２０００サイクル繰り返し、試験前後のインダクタンスＬを測定周波数１ＭＨｚで測定し、試験前後のインダクタンス変化率を求めた。

また、直流重畳試験は、各試料５０個について、ＪＩＳ規格(Ｃ２５６０−２)に準拠し、１Ａの直流電流を試料に重畳した時のインダクタンスＬを測定周波数１ＭＨｚで測定し、試験前後のインダクタンス変化率を求めた。

表２は、試料番号１〜１２の各試料の測定結果を示している。

試料番号１は、熱衝撃試験でインダクタンス変化率が＋２２．２％、直流重畳試験でインダクタンス変化率が−５０．５％といずれも大きく、耐熱衝撃性及び直流重畳特性に劣ることが分かった。これはフェライト材料中にＣｕＯを含んでおらず、このため粒径比Ｄ１／Ｄ２が１．００となって第１の領域２５と第２の領域２６とで平均結晶粒径に差異が生じず、磁性体部２３の全体で焼結性が低いためと思われる。

また、試料番号１０〜１２も、熱衝撃試験でインダクタンス変化率が＋２２．５〜＋２５．１％、直流重畳試験でインダクタンス変化率が−５１．１〜−５２．８％といずれも大きく、耐熱衝撃性及び直流重畳特性に劣ることが分かった。これはＣｕＯの含有モル量が５．０〜７．０mol％と多いため、結晶粒子中にＣｕＯの異相が生じて却って焼結性が低下し、粒径比Ｄ１／Ｄ２が１．００〜１．０１となり、０．９を超えたものと思われる。

これに対し試料番号２〜９は、ＣｕＯの含有モル量が０．２〜４．０ｍｏｌ％であり、粒径比Ｄ１／Ｄ２が０．９以下であるので、熱衝撃試験でインダクタンス変化率が＋３．２〜＋１２．５％、直流重畳試験でインダクタンス変化率が−２２．５〜−３８．８％と小さくなり、改善されることが分かった。特に試料番号３〜９はＣｕＯの含有モル量が０．４〜４．０ｍｏｌ％であるため、粒径比Ｄ１／Ｄ２が０．８以下となり、その結果、熱衝撃試験でインダクタンス変化率が絶対値で１０％以下、直流重畳試験でインダクタンス変化率が絶対値で３５％以下となり、より良好な結果が得られることが分かった。

また、第１の領域２５のＣｕＯの含有重量ｘ１は、第２の領域２６のＣｕＯの含有重量ｘ２に比べて減少した。これは焼成過程で、コイル導体２４を構成するＡｇが第１の領域２５中のＣｕＯを吸収し、これにより第１の領域２６のＣｕＯの含有重量ｘ１が減少したためと考えられる。そしてこのＣｕＯの含有重量の相違により、第１の領域２５と第２の領域２６とで焼結性に差が生じ、その結果、両領域で平均粒径に粒径差が生じ、これにより耐熱衝撃性及び直流重畳特性が改善できたものと思われる。

フェライト材料の主成分を形成するＦｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、及びＣｕＯの他、副成分材料としてＳｎＯ_２を用意した。そして、Ｆｅ_２Ｏ_３：４９．０mol％、ＺｎＯ：３０．０mol％、ＣｕＯを１．０mol％、及びＮｉＯ：２０．０mol％となるように秤量し、さらに主成分１００重量部に対し、０．０〜３．０重量部となるようにＳｎＯ_２を秤量した。

その他は、実施例１と同様の方法・手順で、試料番号２１〜２８の試料を作製した。

次いで、試料番号２１〜２８の各試料について、実施例１と同様の方法・手順で、ＣｕＯの含有重量及び平均結晶粒径を測定し、熱衝撃試験及び直流重畳試験を行なった。

表３は、試料番号２１〜２８の各試料の測定結果を示している。

試料番号２１〜２８から明らかなように、熱衝撃試験でのインダクタンス変化率ΔＬは殆ど差異がないが、試料番号２２〜２８と試料番号２１との対比から明らかなように、フェライト材料中にＳｎＯ_２を含有させることにより直流重畳試験でのインダクタンス変化率ΔＬが減少し、直流重畳特性が向上することが分かった。しかも、主成分１００重量部に対しＳｎＯ_２の含有量が０．１〜３．０重量部の範囲では、ＳｎＯ_２の含有量が増量するのに伴い、直流重畳特性がより一層向上することが分かった。

すなわち、主成分に適量のＳｎＯ_２を含有させることにより、直流重畳特性がより一層向上することが確認された。

Ａｇを主成分とする材料をコイル導体に使用し、コイル導体と磁性体部とを同時焼成しても、煩雑な工程を要することなく耐熱衝撃性や直流重畳の良好な積層インダクタ等の積層コイル部品を実現できる。

１ 部品素体
２ 磁性体部
３ コイル導体（導体部）
６ 第１の領域
７ 第２の領域
２１ 部品素体
２３ 磁性体部
２４ コイル導体（導体部）
２５ 第１の領域
２６ 第２の領域

Claims (8)

1. フェライト材料からなる磁性体部と、コイル状に巻回された導体部とを有し、該導体部が前記磁性体部に埋設されて部品素体を形成する積層コイル部品において、
   前記部品素体は、前記導体部近傍の第１の領域と、該第１の領域以外の第２の領域とに区分され、
   前記第１の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径は、前記第２の領域における前記磁性体部の平均結晶粒径に対し、粒径比で０．９以下であり、
   かつ、前記フェライト材料は、少なくともＣｕ成分を含有すると共に、
   Ｃｕ成分の含有量は、ＣｕＯに換算して０．２〜４mol％であることを特徴とする積層コイル部品。
2. 前記粒径比は、０．８以下であることを特徴とする請求項１記載の積層コイル部品。
3. 前記Ｃｕ成分の含有量は、ＣｕＯに換算して０．４〜４mol％であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の積層コイル部品。
4. 前記導体部は、Ａｇを主成分としていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の積層コイル部品。
5. 前記フェライト材料は、Ｓｎ成分を含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の積層コイル部品。
6. 前記部品素体は、酸素濃度が０．００１〜０．１体積％の焼成雰囲気で焼結されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の積層コイル部品。
7. 少なくともＣｕ酸化物を含むフェライト原料粉末から磁性体シートを作製する磁性体シート作製工程と、
   Ａｇを主成分とする導電性ペーストを作製するペースト作製工程と、
   前記導電性ペーストを使用して前記磁性体シートの表面にコイルパターンを形成するコイルパターン形成工程と、
   前記コイルパターンの形成された磁性体シートを所定方向に積層し、積層成形体を作製する積層成形体作製工程と、
   該積層成形体を酸素濃度が０．１体積％以下の焼成雰囲気で焼成し、磁性体に導体部が埋設された部品素体を作製する焼成工程とを含むことを特徴とする積層コイル部品の製造方法。
8. 前記酸素濃度は、０．００１体積％以上であることを特徴とする請求項７記載の積層コイル部品の製造方法。

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