JP7169141B2 - 積層コイル部品及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、積層コイル部品及び電子機器に関する。
積層コイル部品の大電流化に伴い、磁性体としてフェライト材料に代わって金属磁性材料が用いられるようになってきている。金属磁性材料はフェライト材料に比べて絶縁性が低いことから、高いインダクタンスを確保しつつ、コイル導体間の短絡を抑制することが可能な様々な技術が提案されている。例えば、コイル導体が設けられた内部導体領域の上下に、内部導体領域に含まれる軟磁性合金粒子と構成元素の種類が同じで且つ平均粒径が大きい軟磁性合金粒子を含むカバー領域を備える積層コイル部品が知られている（例えば、特許文献１）。例えば、コイル導体の一部を構成する内部導体を含む内部導体形成層と、内部導体形成層に含まれる軟磁性合金粒子と構成元素の種類が同じで且つ平均粒径が小さい軟磁性合金粒子を含む磁性体層とが、交互に積層された積層コイル部品が知られている（例えば、特許文献２）。
また、磁気特性及び絶縁特性の低下を抑制するために、コイル軸方向でコイル導体間に配置された磁性体層がコイル軸方向に沿って並んだ３つ以上の合金磁性粒子を含んで構成された積層コイル部品が知られている（例えば、特許文献３）。
近年、積層コイル部品の小型化、例えば低背化が進み、取得可能なインダクタンスが小さくなる傾向にある。取得可能なインダクタンスを大きくするには、基体部の金属磁性粒子の充填率を上げること又はコイルの巻き密度を高めることが考えられる。しかしながら、従来の構成では、インダクタンスを大きくすることに関して未だ改善の余地が残されている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、積層コイル部品のコイル導体間の短絡を抑制しつつインダクタンスを大きくすることを目的とする。
本発明は、基体部と、前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、前記複数の高硬度絶縁粒子は、前記複数の金属磁性粒子と構成元素が同じで且つ組成比が異なる金属磁性粒子であり、前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、８％以下である、積層コイル部品である。
本発明は、体部と、前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、前記複数の高硬度絶縁粒子は、前記複数の金属磁性粒子とは異なる磁性粒子であり、前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、８％以下である、積層コイル部品である。
本発明は、基体部と、前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、前記複数の高硬度絶縁粒子は、非磁性粒子である、積層コイル部品である。
上記構成において、前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、７％以下である構成とすることができる。
上記構成において、前記隣接する導体層の間隔は、前記導体層の厚さよりも薄い構成とすることができる。
本発明は、上記記載の積層コイル部品と、前記積層コイル部品が実装された回路基板と、を備える電子機器である。
本発明によれば、積層コイル部品のコイル導体間の短絡を抑制しつつインダクタンスを大きくすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る積層コイル部品の斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ間の断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、実施例１の積層コイル部品１００は、基体部１０と、コイル５０と、１対の外部電極７０ａ及び７０ｂと、を備える。
基体部１０は、上面１２と、下面１４と、１対の端面１６ａ及び１６ｂと、１対の側面１８ａ及び１８ｂと、を有する略直方体形状をしている。下面１４は実装面であり、上面１２は下面１４と反対側の面である。端面１６ａ及び１６ｂは、上面１２及び下面１４の短辺に接続された面である。側面１８ａ及び１８ｂは、上面１２及び下面１４の長辺に接続された面である。基体部１０は、完全な直方体形状の場合に限られず、例えば各頂点が丸みを帯びている場合、各稜（各面の境界部）が丸みを帯びている場合、又は各面が曲面を有している場合なども含む。
コイル５０は、基体部１０に内蔵されている。コイル５０は、周回導体５２と引出導体５４ａ及び５４ｂとを含む。引出導体５４ａは、周回導体５２の一端から基体部１０の端面１６ａに直線状に引き出されている。引出導体５４ｂは、周回導体５２の他端から基体部１０の端面１６ｂに直線状に引き出されている。コイル５０は、所定の周回単位を有するとともに、周回単位によって規定される面に略直交するコイル軸を有する。コイル５０は、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、銀、白金、又はパラジウムなどの金属材料、或いは、これらを含む合金材料で形成されている。
基体部１０は、コイル５０を内部に有するコイル内蔵領域２０とコイル軸方向でコイル内蔵領域２０の両側に設けられたカバー領域２２と、を含む。コイル内蔵領域２０については後述する。カバー領域２２は、磁性体材料を含んで形成され、例えば金属磁性粒子を主成分に含んで形成されている。なお、主成分に含むとは、例えば金属磁性粒子を５０ｗｔ％より多く含む場合であり、７０ｗｔ％以上含む場合が好ましく、８０ｗｔ％以上含む場合がより好ましく、９０ｗｔ％以上含む場合が更に好ましい。
外部電極７０ａ及び７０ｂは、基体部１０の表面に設けられた表面実装用の外部端子である。外部電極７０ａは、基体部１０の下面１４から端面１６ａを経由して上面１２に延在し且つ側面１８ａ及び１８ｂの一部を覆っている。外部電極７０ｂは、基体部１０の下面１４から端面１６ｂを経由して上面１２に延在し且つ側面１８ａ及び１８ｂの一部を覆っている。すなわち、外部電極７０ａ及び７０ｂは、基体部１０の５面を覆う５面電極である。なお、外部電極７０ａ及び７０ｂは、５面電極の場合に限られず、下面１４から端面１６ａ又は１６ｂを経由して上面１２に延在する３面電極、下面１４から端面１６ａ又は１６ｂに延在する２面電極などの場合でもよい。
外部電極７０ａは、周回導体５２の一端から基体部１０の端面１６ａに引き出される引出導体５４ａに端面１６ａで接続している。外部電極７０ｂは、周回導体５２の他端から基体部１０の端面１６ｂに引き出される引出導体５４ｂに端面１６ｂで接続している。
外部電極７０ａ及び７０ｂは、例えば複数の金属層から形成されている。例えば、外部電極７０ａ及び７０ｂは、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、白金、又はパラジウムなどの金属材料或いはこれらを含む合金材料で形成された下層、銀又は銀を含む導電性樹脂で形成された中層、ニッケル及び／又は錫のめっき層である上層の積層構造をしている。各層の間に中間層がある場合又は上層の上に最上層がある場合など、外部電極７０ａ及び７０ｂの層構成は例示された層に限定されるものではない。
図２は、実施例１における基体部の分解斜視図である。図２のように、基体部１０は、コイル軸に垂直に、複数の導体磁性体複合層２４、一又は複数の中間層２６、及び一又は複数のカバー層２８に区分けされる構造を有する。導体磁性体複合層２４は、平面導体５６と、平面導体５６の周囲に設けられた磁性体層３０と、を含む。中間層２６には、中間層２６を貫通し、平面導体５６に接続する接続導体５８が形成されている。コイル５０の周回導体５２は、導体磁性体複合層２４の平面導体５６と中間層２６の接続導体５８とが接続されていることで形成され、螺旋状に延びている。一又は複数のカバー層２８により、図１（ｂ）におけるカバー領域２２が構成されている。
図１（ｂ）のように、コイル内蔵領域２０は、複数の導体磁性体複合層２４と一又は複数の中間層２６とに交互に区分けされた構造に形成されている。すなわち、一又は複数の中間層２６は、複数の導体磁性体複合層２４の間に配置されている。これにより、コイル軸方向に略垂直な方向で周回導体５２の一部を構成する導体層６０の周囲に磁性体層３０が設けられている。コイル軸方向で隣接する導体層６０の間に導体間層２５が設けられている。コイル軸方向で隣接する磁性体層３０の間に磁性体層間部２７が設けられている。
なお、図１（ｂ）及び図２では、説明のため、導体磁性体複合層２４は一定の厚みで図示しているが、導体層６０と磁性体層３０とで厚みが異なっていてもよい。同様に、説明のため、中間層２６は一定の厚みで図示しているが、導体層６０の間に位置する導体間層２５と磁性体層３０の間に位置する磁性体層間部２７とで厚みが異なっていてもよい。また、磁性体層間部２７では部分的に途切れていてもよい。
図３（ａ）は、図１（ｂ）の領域Ａの拡大図、図３（ｂ）は、図１（ｂ）の領域Ｂの拡大図である。図４は、図３（ｂ）の領域Ｃの拡大図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４のように、コイル軸方向で隣接する導体層６０の間に導体間層２５が設けられている。コイル軸方向で隣接する磁性体層３０の間に磁性体層間部２７が設けられている。磁性体層３０は、絶縁性を有し、金属磁性粒子４０を主成分に含んで形成されている。金属磁性粒子４０は、例えば表面に絶縁膜４２が形成されることで絶縁処理が施されている。磁性体層３０は、金属磁性粒子４０の表面に形成された絶縁膜４２が互いに結合することで形成されている。磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０の平均粒径は、例えば４μｍ以上且つ２０μｍ以下である。平均粒径は、断面をＳＥＭ等で観察し、金属磁性粒子４０の直径を測定してその平均値を求めることによって決定できる。なお、金属磁性粒子４０を主成分に含むとは、例えば金属磁性粒子４０を５０ｗｔ％より多く含む場合であり、７０ｗｔ％以上含む場合が好ましく、８０ｗｔ％以上含む場合がより好ましく、９０ｗｔ％以上含む場合が更に好ましい。
金属磁性粒子４０として、例えばＦｅＳｉＣｒ系、ＦｅＳｉＡｌ系、又はＦｅＳｉＣｒＡｌ系などの軟磁性金属、Ｆｅ又はＮｉなどの磁性金属、アモルファス磁性金属、或いは、ナノ結晶磁性金属からなる金属磁性粒子が挙げられる。絶縁膜４２として、例えば酸化シリコンなどの無機絶縁物が挙げられる。なお、磁性体層３０は、金属磁性粒子４０を含む樹脂で形成されていてもよい。この場合、樹脂として、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、或いは、ポリアミド樹脂又はフッ素樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
導体間層２５は、絶縁性を有し、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬く且つ平均粒径が小さい高硬度絶縁粒子４４を主成分に含んで形成されている。導体間層２５に含まれる高硬度絶縁粒子４４の平均粒径は、例えば０．１μｍ以上且つ２μｍ以下である。平均粒径は、断面をＳＥＭ等で観察し、高硬度絶縁粒子４４の直径を測定してその平均値を求めることによって決定できる。なお、高硬度絶縁粒子４４を主成分に含むとは、高硬度絶縁粒子４４を５０ｗｔ％より多く含む場合であり、７０ｗｔ％以上含む場合が好ましく、８０ｗｔ％以上含む場合がより好ましく、９０ｗｔ％以上含む場合が更に好ましい。
磁性体層間部２７は、絶縁性を有し、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０、及び、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬く且つ平均粒径が小さい高硬度絶縁粒子４４、を含んで形成されている。金属磁性粒子４０は、例えば表面に絶縁膜４２が形成されることで絶縁処理が施されている。磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４の平均粒径は、例えば０．１μｍ以上且つ２μｍ以下である。平均粒径は上述と同じ方法で決定できる。
高硬度絶縁粒子４４は、一例として、表面に絶縁膜（不図示）が形成されることで絶縁処理が施された金属磁性粒子である。高硬度絶縁粒子４４は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と異なる構成元素を有する場合でもよいし、同じ構成元素で且つ異なる組成比からなる場合でもよい。高硬度絶縁粒子４４として、例えばＦｅＳｉＣｒ系、ＦｅＳｉＡｌ系、又はＦｅＳｉＣｒＡｌ系などの軟磁性金属からなる金属磁性粒子が挙げられる。
導体層６０のコイル軸方向の厚さは、例えば１０μｍ以上且つ２００μｍ以下である。導体層６０のコイル軸方向の間隔（すなわち、導体間層２５のコイル軸方向の厚さ）は、例えば３μｍ以上且つ１５μｍ以下である。
次に、実施例１の積層コイル部品１００の製造方法の一例を説明する。図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る積層コイル部品の製造方法を示す断面図である。なお、図５（ａ）から図５（ｃ）では、導体磁性体複合層２４及び中間層２６の製造方法についての断面を示している。図５（ａ）のように、予め用意した高硬度絶縁粒子４４を含むペースト（スラリー）をドクターブレード法などによりフィルム上に塗布することで、シート状の高硬度絶縁シート３６を形成する。
図５（ｂ）のように、高硬度絶縁シート３６の所定の位置、すなわち接続導体５８を形成する位置に、レーザ加工などによって貫通孔（不図示）を形成する。次いで、高硬度絶縁シート３６に印刷法（例えばスクリーン印刷法）を用いて導電性金属ペーストを印刷することで、周回導体５２並びに引出導体５４ａ及び５４ｂの前駆体を形成する。図５（ｂ）では、引出導体５４ａ及び５４ｂの図示を省略している。これらは、後述する熱処理によって周回導体５２並びに引出導体５４ａ及び５４ｂとなる。
図５（ｃ）のように、予め用意した金属磁性粒子４０を含む磁性体ペースト（スラリー）を印刷法（例えばスクリーン印刷法）によって高硬度絶縁シート３６上の周回導体５２の周囲に印刷して磁性体層３０を形成する。これにより、高硬度絶縁シート３６上に周回導体５２の一部を構成する導体層６０と磁性体層３０とを含む導体磁性体複合層２４が形成される。
カバー層２８は、予め用意した磁性体ペースト（スラリー）をドクターブレード法などによりフィルム上に塗布することでシート状に形成される。
続いて、導体磁性体複合層２４が形成された高硬度絶縁シート３６及びカバー層２８を所定の順序で積層し、積層方向に圧力を加えて圧着することで積層体を得る。高硬度絶縁シート３６の磁性体層３０に挟まれた部分は、圧力をかけると、金属磁性粒子４０の粒子間の隙間に高硬度絶縁粒子４４が入り込む構造となり、磁性体層間部２７が形成される。一方、高硬度絶縁シート３６の導体層６０に挟まれた部分は、導体層６０が微小粒径の導電性金属粒子により密に形成されているため、粒子の隙間に高硬度絶縁粒子４４が入り込まない。この部分は、高硬度絶縁粒子４４を主成分とする導体間層２５が形成される。磁性体層間部２７は、金属磁性粒子４０と高硬度絶縁粒子４４を含む。導体間層２５は、金属磁性粒子４０を含まず高硬度絶縁粒子４４を含む。中間層２６は、この磁性体層間部２７と導体間層２５とから構成される。このように得られた積層体をチップ単位に切断した後、所定温度（例えば７００℃～９００℃）にて焼成を行って、基体部１０を形成する。
続いて、基体部１０の所定の位置に外部電極７０ａ及び７０ｂを形成する。外部電極７０ａ及び７０ｂは、例えば電極ペーストを塗布し、所定温度（例えば５００℃～７００℃）で焼付けを行い、さらにめっきを施すことにより形成される。これにより、実施例１の積層コイル部品１００が形成される。
次に、比較例１に係る積層コイル部品について説明する。図６は、比較例１に係る積層コイル部品の断面図である。図６のように、比較例１の積層コイル部品１０００では、複数の導体磁性体複合層２４と一又は複数の中間層９６とに交互に区分けされた構造に形成されている。導体層６０の間に設けられた導体間層９５及び磁性体層３０の間に設けられた磁性体層間部９７は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と構成元素が同じで且つ組成も同じである金属磁性粒子を含んでいる。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
ここで、実施例１及び比較例１のインダクタンスを測定した実験について説明する。実験は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０の平均粒径を異ならせた２つの場合について行った。表１は、第１の実験での磁性体層３０、導体間層２５及び９５、磁性体層間部２７及び９７に含まれる粒子の組成及び平均粒径などと、インダクタンス（Ｌ値）の測定結果と、を示す表である。
表１のように、第１の実験では、比較例１の試料１及び実施例１の試料１から試料４の全てで、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０は、平均粒径が１０μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比をＦｅ９２ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ３．５ｗｔ％とした。また、比較例１の試料１では、導体間層９５及び磁性体層間部９７に含まれる金属磁性粒子は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子で、平均粒径を２μｍと異ならせた。したがって、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０の平均粒径に対する導体間層９５及び磁性体層間部９７に含まれる金属磁性粒子の平均粒径の割合である粒径比は２０％である。また、導体層６０のコイル軸方向の間隔は１２μｍであった。
実施例１の試料１では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が２μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比はＦｅ８９ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ６．５ｗｔ％とした。したがって、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０の平均粒径に対する導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４の平均粒径の割合である粒径比は２０％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は１２μｍであった。
実施例１の試料２では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、実施例１の試料１での高硬度絶縁粒子４４と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、平均粒径を０．８μｍとした。粒径比は８％である。導体層６０のコイル軸方向での間隔は４．８μｍであった。
実施例１の試料３では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、実施例１の試料１での高硬度絶縁粒子４４と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金粒子とし、平均粒径を０．５μｍとした。粒径比は５％である。導体層６０のコイル軸方向での間隔は３μｍであった。
実施例１の試料４では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が２μｍのＦｅＡｌＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比はＦｅ８９ｗｔ％、Ａｌ４．５ｗｔ％、Ｓｉ６．５ｗｔ％とした。粒径比は２０％である。導体層６０のコイル軸方向での間隔は１２μｍであった。
実施例１の試料１から試料３において、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ構成元素で形成されているが、Ｓｉの組成比が高いため、金属磁性粒子４０よりも硬い。また、実施例１の試料４においても、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と異なる構成元素で形成されているが、Ｓｉの組成比が高いため、金属磁性粒子４０よりも硬い。
表１のように、比較例１の試料１ではインダクタンス（Ｌ値）が１．００μＨであったのに対し、実施例１の試料１では１．１５μＨ、試料２では１．２３μＨ、試料３では１．４１μＨ、試料４では１．２０μＨであった。このように、実施例１は、比較例１に比べて、インダクタンスが大きくなった。
表２は、第２の実験での磁性体層３０、導体間層２５及び９５、磁性体層間部２７及び９７に含まれる粒子の組成及び平均粒径などと、インダクタンスの測定結果と、を示す表である。
表２のように、第２の実験では、比較例１の試料２及び実施例１の試料５、６の全てで、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０は、平均粒径が６μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比をＦｅ９２ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ３．５ｗｔ％とした。また、比較例１の試料２では、導体間層９５及び磁性体層間部９７に含まれる金属磁性粒子は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、平均粒径を１μｍと異ならせた。粒径比は１７％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は６μｍであった。
実施例１の試料５では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が１μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比はＦｅ８９ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ６．５ｗｔ％とした。粒径比は１７％である。導体層６０のコイル軸方向での間隔は６μｍであった。
実施例１の試料６では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が１μｍのＦｅＡｌＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比はＦｅ８９ｗｔ％、Ａｌ４．５ｗｔ％、Ｓｉ６．５ｗｔ％とした。粒径比は１７％である。導体層６０のコイル軸方向での間隔は６μｍであった。
実施例１の試料５及び試料６においても、実施例１の試料１から試料４と同じく、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬い。
表２のように、比較例１の試料２ではインダクタンスが０．８０μＨであったのに対し、実施例１の試料５では０．９０μＨ、試料６では０．９１μＨであった。このように、実施例１は、比較例１に比べて、インダクタンスが大きくなった。
実施例１では、比較例１に比べて、インダクタンスが大きくなったのは、以下の理由によるものと考えられる。比較例１では、導体層６０の間の導体間層９５及び磁性体層３０の間の磁性体層間部９７は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ構成元素且つ同じ組成比からなる金属磁性粒子を含んで形成されている。このため、上述した製造方法において導体磁性体複合層２４が形成された中間層９６及びカバー層２８を積層方向に圧力を加えて圧着した場合、金属磁性粒子は僅かな変形を伴って互いに噛み合うようになると考えられる。これにより、金属磁性粒子の移動量が少なく、その結果、金属磁性粒子の充填率が上がり難いと考えられる。よって、インダクタンスが大きくなり難いと考えられる。
これに対し、実施例１では、導体層６０の間の導体間層２５及び磁性体層３０の間の磁性体層間部２７は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬く且つ平均粒径が小さい高硬度絶縁粒子４４を含んで形成されている。高硬度絶縁粒子４４は硬いため、上述した製造方法において導体磁性体複合層２４が形成された高硬度絶縁シート３６及びカバー層２８を積層方向に圧力を加えて圧着した場合、高硬度絶縁粒子４４は変形し難く、金属磁性粒子４０の間の隙間に入り込むようになると考えられる。高硬度絶縁粒子４４が金属磁性粒子である場合、高硬度絶縁粒子４４が金属磁性粒子４０の間の隙間に入り込むことで、金属磁性粒子の充填率が上がり、その結果、インダクタンスが大きくなったと考えられる。また、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径が小さいことで高硬度絶縁粒子４４の間の隙間が小さくなり、コイル軸方向で隣接する導体層６０の間隔が狭くなる。これにより、コイル５０の巻き密度を高くできるため、インダクタンスが大きくなったと考えられる。
以上のように、実施例１によれば、基体部１０は、コイル軸方向で隣接する導体層６０の間及びコイル軸方向で隣接する磁性体層３０の間に、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬く且つ平均粒径が小さい高硬度絶縁粒子４４を有する。これにより、上述したように、金属磁性粒子の充填率を高くできるとともに、導体層６０の間隔を狭くしてコイル５０の巻き密度を高くできるため、小型化（低背化）を図りつつ、インダクタンスを大きくすることができる。
金属磁性粒子の充填率を高くし、また、導体層６０の間隔を狭くする点から、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径は、金属磁性粒子４０の平均粒径の１／５以下が好ましく、１／１０以下がより好ましく、１／２０以下が更に好ましい。例えば、金属磁性粒子４０の平均粒径は、４μｍ以上且つ１０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上且つ８μｍ以下がより好ましく、４μｍ以上且つ６μｍ以下が更に好ましい。例えば、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径は、０．１μｍ以上且つ１μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上且つ０．７μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下が更に好ましい。
高硬度絶縁粒子４４は、金属磁性粒子４０と構成元素が同じで且つ組成比が異なる金属磁性粒子である場合でもよいし、金属磁性粒子４０と異なる磁性粒子である場合でもよい。高硬度絶縁粒子４４が磁性体材料で形成されていることで、インダクタンスを効果的に大きくすることができる。なお、表１及び表２では、高硬度絶縁粒子４４は、金属磁性材料である場合を例に示したが、フェライト材料などの金属磁性材料以外の磁性材料の場合でもよい。
コイル軸方向で隣接する導体層６０の間隔が狭いほどほどコイル５０の巻き密度を高くできることから、導体層６０の間隔（すなわち、導体間層２５の厚さ）は、導体層６０よりも薄い場合が好ましく、導体層６０の１／２以下の厚さの場合がより好ましく、１／５以下の厚さが更に好ましい。なお、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径が小さくなることで、導体間層２５の絶縁性が向上するため、導体層６０間の短絡は起こり難くなる。
図７は、実施例１の試料１から試料３についての粒径比とインダクタンスとの相関を示す図である。図７の横軸は、粒径比であり、金属磁性粒子４０の平均粒径に対する高硬度絶縁粒子４４の平均粒径の割合である。縦軸は、インダクタンスである。図７のように、粒径比が小さくなるほど、インダクタンスは大きくなっている。これは、粒径比が小さくなるほど、導体間層２５が薄くなり、コイル軸方向で隣接する導体層６０の間隔が狭くなるため、コイル５０の巻き密度を高くできるためと考えられる。
したがって、粒径比は小さい場合が好ましく、図７から、高硬度絶縁粒子４４が磁性粒子である場合、粒径比は８％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましい。
実施例１では、高硬度絶縁粒子４４が磁性粒子である場合を例に示した。実施例２では、高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子である場合について説明する。非磁性粒子として、例えば酸化アルミニウム粒子、酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、又は酸化マグネシウム粒子などの無機の酸化物粒子が挙げられる。
表３及び表４を用いて、実施例２及び比較例１のインダクタンスを測定した実験について説明する。表３は、第３の実験での磁性体層３０、導体間層２５及び９５、磁性体層間部２７及び９７に含まれる粒子の組成及び平均粒径などと、インダクタンスの測定結果と、を示す表である。
表３のように、第３の実験では、比較例１の試料１及び実施例２の試料１から試料４の全てで、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０は、平均粒径が１０μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比をＦｅ９２ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ３．５ｗｔ％とした。また、比較例１の試料１では、導体間層９５及び磁性体層間部９７に含まれる金属磁性粒子は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子で、平均粒径を２μｍと異ならせた。粒径比は２０％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は１２μｍであった。
実施例２の試料１では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が１．５μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は１５％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は９μｍであった。
実施例２の試料２では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．７μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は７％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は４．２μｍであった。
実施例２の試料３では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．５μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は５％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は３μｍであった。
実施例２の試料４では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．１μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は１％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は０．６μｍであった。
実施例２の試料１から試料４において、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、ＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子よりも硬い酸化アルミニウム粒子であるため、金属磁性粒子４０よりも硬い。
表３のように、比較例１の試料１ではインダクタンスが１．００μＨであったのに対し、実施例２の試料１では１．０７μＨ、試料２では１．１０μＨ、試料３では１．２９μＨ、試料４では１．４３μＨであった。このように、実施例２は、比較例１に比べて、インダクタンスが大きくなった。
表４は、第４の実験での磁性体層３０、導体間層２５及び９５、磁性体層間部２７及び９７に含まれる粒子の組成及び平均粒径などと、インダクタンスの測定結果と、を示す表である。
表４のように、第４の実験では、比較例１の試料２及び実施例２の試料５から試料８において、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０は、平均粒径が６μｍのＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、各元素の組成比をＦｅ９２ｗｔ％、Ｃｒ４．５ｗｔ％、Ｓｉ３．５ｗｔ％とした。また、比較例１の試料２では、導体間層９５及び磁性体層間部９７に含まれる金属磁性粒子は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０と同じ組成のＦｅＣｒＳｉ合金磁性粒子とし、平均粒径を１μｍと異ならせた。粒径比は１７％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は６μｍであった。
実施例２の試料５では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．９μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は１５％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は５．４μｍであった。
実施例２の試料６では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．４μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は７％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は２．４μｍであった。
実施例２の試料７では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は３％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は１．２μｍであった。
実施例２の試料８では、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、平均粒径が０．１μｍの酸化アルミニウム粒子とした。粒径比は２％である。導体層６０のコイル軸方向の間隔は０．６μｍであった。
実施例２の試料５から試料８においても、実施例２の試料１から試料４と同じく、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は、磁性体層３０に含まれる金属磁性粒子４０よりも硬い。
表４のように、比較例１の試料２ではインダクタンスが０．８０μＨであったのに対し、実施例２の試料５では０．８５μＨ、試料６では０．８９μＨ、試料７では１．２１μＨ、試料８では１．２５μＨであった。このように、実施例２は、比較例１に比べて、インダクタンスが大きくなった。
実施例２において、比較例１よりもインダクタンスが大きくなったのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径が小さいため、コイル軸方向で隣接する導体層６０間の間隔が狭くなる。これにより、コイル５０の巻き密度を高くできるため、インダクタンスが大きくなったと考えられる。
実施例２のように、導体間層２５及び磁性体層間部２７に含まれる高硬度絶縁粒子４４は非磁性粒子である場合でもよい。この場合でも、高硬度絶縁粒子４４が金属磁性粒子４０よりも硬く且つ平均粒径が小さいことで、コイル軸方向で隣接する導体層６０間の間隔が狭くできるため、コイル５０の巻き密度を高くすることができる。よって、インダクタンスを大きくすることができる。
また、高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子である場合、導体間層２５の絶縁性を高くできるため、高硬度絶縁粒子４４の平均粒径を小さくして導体間層２５を薄くしても、導体層６０間の短絡を抑制できる。高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子である場合、導体層６０の間隔（すなわち、導体間層２５の厚さ）は、導体層６０の１／５以下が好ましく、１／１０以下がより好ましく、１／２０以下が更に好ましい。
図８は、実施例２の試料１から試料４及び試料５から試料８についての粒径比とインダクタンスとの相関を示す図である。図８の横軸は、粒径比であり、金属磁性粒子４０の平均粒径に対する高硬度絶縁粒子４４の平均粒径の割合である。縦軸は、インダクタンスである。図８のように、高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子の場合でも、粒径比が小さくなるほど、インダクタンスは大きくなっている。これは、粒径比が小さくなるほど、導体間層２５が薄くなり、コイル軸方向で隣接する導体層６０の間隔が狭くなるため、コイル５０の巻き密度を高くできるためと考えられる。
したがって、高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子である場合でも、インダクタンスを大きくする点から、粒径比は小さい場合が好ましい。図８から、高硬度絶縁粒子４４が非磁性粒子である場合、粒径比は７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましい。
図９は、実施例３に係る電子機器の断面図である。図９のように、実施例３の電子機器３００は、回路基板８０と回路基板８０に実装された実施例１の積層コイル部品１００と、を備える。積層コイル部品１００は、外部電極７０ａ及び７０ｂが半田８４によって回路基板８０の電極８２に接合されることで、回路基板８０に実装されている。
実施例３の電子機器３００によれば、回路基板８０に実施例１の積層コイル部品１００が実装されている。これにより、小型（低背）で且つインダクタンスの大きな積層コイル部品１００を有する電子機器３００を得ることができる。なお、実施例５では、回路基板８０に実施例１の積層コイル部品１００が実装されている場合を例に示したが、実施例２の積層コイル部品が実装される場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 基体部
１２ 上面
１４ 下面
１６ａ、１６ｂ 端面
１８ａ、１８ｂ 側面
２０ コイル内蔵領域
２２ カバー領域
２４ 導体磁性体複合層
２５ 導体間層
２６ 中間層
２７ 磁性体層間部
２８ カバー層
３０ 磁性体層
３６ 高硬度絶縁シート
４０ 金属磁性粒子
４２ 絶縁膜
４４ 高硬度絶縁粒子
５０ コイル
５２ 周回導体
５４ａ、５４ｂ 引出導体
５６ 平面導体
５８ 接続導体
６０ 導体層
７０ａ、７０ｂ 外部電極
８０ 回路基板
８２ 電極
８４ 半田
９５ 導体間層
９６ 中間層
９７ 磁性体層間部
１００、１０００ 積層コイル部品
３００ 電子機器
１２ 上面
１４ 下面
１６ａ、１６ｂ 端面
１８ａ、１８ｂ 側面
２０ コイル内蔵領域
２２ カバー領域
２４ 導体磁性体複合層
２５ 導体間層
２６ 中間層
２７ 磁性体層間部
２８ カバー層
３０ 磁性体層
３６ 高硬度絶縁シート
４０ 金属磁性粒子
４２ 絶縁膜
４４ 高硬度絶縁粒子
５０ コイル
５２ 周回導体
５４ａ、５４ｂ 引出導体
５６ 平面導体
５８ 接続導体
６０ 導体層
７０ａ、７０ｂ 外部電極
８０ 回路基板
８２ 電極
８４ 半田
９５ 導体間層
９６ 中間層
９７ 磁性体層間部
１００、１０００ 積層コイル部品
３００ 電子機器
Claims (6)
- 基体部と、
前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、
前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、
前記複数の高硬度絶縁粒子は、前記複数の金属磁性粒子と構成元素が同じで且つ組成比が異なる金属磁性粒子であり、
前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、８％以下である、積層コイル部品。 - 基体部と、
前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、
前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、
前記複数の高硬度絶縁粒子は、前記複数の金属磁性粒子とは異なる磁性粒子であり、
前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、８％以下である、積層コイル部品。 - 基体部と、
前記基体部に内蔵され、周回導体を含むコイルと、を備え、
前記基体部は、前記コイルのコイル軸に略垂直な方向で前記周回導体の一部を構成する導体層の周囲に設けられ、複数の金属磁性粒子を含む磁性体層と、前記コイル軸の方向で隣接する前記導体層の間及び前記コイル軸の方向で隣接する前記磁性体層の間に設けられ、前記複数の金属磁性粒子よりも硬く且つ前記複数の金属磁性粒子よりも平均粒径が小さい複数の高硬度絶縁粒子と、を有し、
前記複数の高硬度絶縁粒子は、非磁性粒子である、積層コイル部品。 - 前記複数の金属磁性粒子の平均粒径に対する前記複数の高硬度絶縁粒子の平均粒径の割合は、７％以下である、請求項３記載の積層コイル部品。
- 前記隣接する導体層の間隔は、前記導体層の厚さよりも薄い、請求項１から４のいずれか一項記載の積層コイル部品。
- 請求項１から５のいずれか一項記載の積層コイル部品と、
前記積層コイル部品が実装された回路基板と、を備える電子機器。
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Patent Citations (10)
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