JP7184031B2 - 積層コイル部品 - Google Patents
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Description
本開示は、積層コイル部品およびその製造方法に関する。
近年の電子機器の大電流化の傾向により、積層コイル部品は、高い定格電流が要求されるようになってきている。従来の積層コイル部品として、例えば、素体および当該素体内に設けられたコイルを備えた積層コイル部品が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示される積層コイル部品は、素体を構成する磁性体層上に、厚さ３０μｍ程度のコイル導体層を形成してコイル導体印刷シートを得、かかるシートを複数枚圧着して焼成することにより製造されている。
積層コイル部品では大電流を流す用途が拡大しているため、コイルパターンの厚みをより厚くする必要がある。また、磁性体層とコイル導体間に空隙を設けるなどして応力緩和効果を備えることについても、その必要性が高まっている。
本開示の目的は、直流抵抗が低く大電流を流す用途に好適であり、かつ応力緩和の両立をしたうえで、インピーダンスのばらつきの小さい積層コイル部品を提供することにある。
本開示は、以下の態様を含む。
［１］ 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含む積層コイル部品であって、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられており、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が０．１０以上０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が０．２５以上１．００以下である、
積層コイル部品。
［２］ 前記コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下である、上記［１］に記載の積層コイル部品。
［３］ 前記第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下である、上記［１］または［２］に記載の積層コイル部品。
［４］ 前記空隙層の厚みは、４μｍ以上２８μｍ以下である、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の積層コイル部品。
［５］ 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含み、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられている積層コイル部品の設計方法であって、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が、０．１０以上０．７０以下の範囲内、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が、０．２５以上１．００以下の範囲内
となるように、前記第１絶縁体層の厚み、前記コイル導体の厚みおよび前記空隙層の厚みを決定するステップを含む設計方法。
［１］ 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含む積層コイル部品であって、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられており、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が０．１０以上０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が０．２５以上１．００以下である、
積層コイル部品。
［２］ 前記コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下である、上記［１］に記載の積層コイル部品。
［３］ 前記第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下である、上記［１］または［２］に記載の積層コイル部品。
［４］ 前記空隙層の厚みは、４μｍ以上２８μｍ以下である、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の積層コイル部品。
［５］ 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含み、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられている積層コイル部品の設計方法であって、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が、０．１０以上０．７０以下の範囲内、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が、０．２５以上１．００以下の範囲内
となるように、前記第１絶縁体層の厚み、前記コイル導体の厚みおよび前記空隙層の厚みを決定するステップを含む設計方法。
本開示は、大電流を通電可能で、接合信頼性が高い積層コイル部品を提供することができる。また、本開示は、接合信頼性が高い積層コイル部品を提供することができる。
以下、本開示について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本実施形態の積層コイル部品および各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。
本実施形態の積層コイル部品１の斜視図を図１に、ｘ－ｘ断面図を図２に、ｙ－ｙ断面図を図３に示す。但し、下記実施形態の積層コイル部品および各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。
図１～図３に示されるように、本実施形態の積層コイル部品１は、略直方体形状を有する積層コイル部品である。積層コイル部品１において、図１のＬ軸に垂直な面を「端面」と称し、Ｗ軸に垂直な面を「側面」と称し、Ｔ軸に垂直な面を「上面」および「下面」と称する。積層コイル部品１は、概略的には、素体２と、該素体２の両端面に設けられた外部電極４，５とを含む。素体２は、絶縁体部６と該絶縁体部６に埋設されたコイル７を含む。該絶縁体部６は、第１絶縁体層１１および第２絶縁体層１２を有する。上記コイル７は、コイル導体層１５が、第１絶縁体層１１を貫通する接続導体１６によりコイル状に接続されることにより構成される。コイル導体層１５のうち最下層および最上層に位置するコイル導体層１５ａ，１５ｆは、それぞれ、引出部１８ａ，１８ｆを有する。コイル７は、上記引出部１８ａ，１８ｆで、外部電極４，５に接続される。上記絶縁体部６と上記コイル導体層１５の主面（図２および図３では下方主面）との間、即ち第１絶縁体層１１とコイル導体層１５との間に空隙層２１が設けられている。
上記した本実施形態の積層コイル部品１を以下に説明する。本実施形態では、絶縁体部６がフェライト材料から形成される態様について説明する。
本実施形態の積層コイル部品１において、素体２は、絶縁体部６とコイル７から構成される。
上記絶縁体部６は、第１絶縁体層１１および第２絶縁体層１２を含み得る。
上記第１絶縁体層１１は、積層方向に隣接するコイル導体層１５の間、およびコイル導体層１５と素体の上面または下面との間に設けられる。
上記第２絶縁体層１２は、コイル導体層１５の周囲に、コイル導体層１５の上面（図２および図３で上側の主面）が露出するように設けられる。換言すれば、第２絶縁体層１２は、コイル導体層１５と積層方向に同じ高さにある層を形成する。例えば、図２において、第２絶縁体層１２ａは、コイル導体層１５ａと積層方向に同じ高さに位置する。
即ち、本開示の積層コイル部品において、上記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、上記コイル導体層は、上記第１絶縁体層上に設けられ、上記第２絶縁体層は、上記第１絶縁体層上に上記コイル導体層に隣接して設けられていると言える。
上記第１絶縁体層１１の厚みは、好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下、さらに好ましくは１６μｍ以上３０μｍ以下であり得る。かかる厚みを５μｍ以上とすることにより、コイル導体層間の絶縁性をより確実に確保できる。また、かかる厚みを１００μｍ以下とすることにより、より優れた電気特性を得ることができる。ここに、第１絶縁体層１１の厚みとは、コイル導体層１５間に存在する第１絶縁体層１１の厚みをいう。
上記第１絶縁体層の厚みは、以下のようにして測定することができる。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部における第１絶縁体層の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部における第１絶縁体層の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
一の態様において、第２絶縁体層１２は、その一部がコイル導体層１５の外縁部分に乗り上げるように設けてもよい。換言すれば、第２絶縁体層１２は、コイル導体層１５の外縁部分を覆うように設けてもよい。即ち、互いに隣接するコイル導体層１５および第２絶縁体層１２を上面側から平面視した場合に、第２絶縁体層１２は、コイル導体層１５の外縁よりも内側にまで存在し得る。
上記第１絶縁体層１１および第２絶縁体層１２は、素体２において、一体化していてもよい。この場合、第１絶縁体層１１は、コイル導体層間に存在し、第２絶縁体層１２は、コイル導体層１５と同じ高さに存在すると考えることができる。
上記絶縁体部６は、好ましくは磁性体、さらに好ましくは焼結フェライトから構成される。上記焼結フェライトは、主成分として、少なくともＦｅ、Ｎｉ、およびＺｎを含む。焼結フェライトは、さらにＣｕを含んでいてもよい。
上記第１絶縁体層１１および上記第２絶縁体層１２は、同じ組成であっても、異なる組成であってもよい。好ましい態様において、上記第１絶縁体層１１および上記第２絶縁体層１２は、同じ組成である。
一の態様において、上記焼結フェライトは、主成分として、少なくともＦｅ、Ｎｉ、ＺｎおよびＣｕを含む。
上記焼結フェライトにおいて、Ｆｅ含有量は、Ｆｅ２Ｏ３に換算して、好ましくは４０．０モル％以上４９．５モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは４５．０モル％以上４９．５モル％以下であり得る。
上記焼結フェライトにおいて、Ｚｎ含有量は、ＺｎＯに換算して、好ましくは５．０モル％以上３５．０モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは１０．０モル％以上３０．０モル％以下であり得る。
上記焼結フェライトにおいて、Ｃｕ含有量は、ＣｕＯに換算して、好ましくは４．０モル％以上１２．０モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは７．０モル％以上１０．０モル％以下である。
上記焼結フェライトにおいて、Ｎｉ含有量は、特に限定されず、上記した他の主成分であるＦｅ、ＺｎおよびＣｕの残部とし得る。
一の態様において、上記焼結フェライトは、Ｆｅは、Ｆｅ２Ｏ３に換算して４０．０モル％以上４９．５モル％以下、Ｚｎは、ＺｎＯに換算して５．０モル％以上３５．０モル％以下、Ｃｕは、ＣｕＯに換算して４．０モル％以上１２．０モル％以下、ＮｉＯは残部である。
本開示において、上記焼結フェライトは、さらに添加成分を含んでいてもよい。焼結フェライトにおける添加成分としては、例えばＭｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｉ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、ＢｉおよびＳｉの含有量（添加量）は、主成分（Ｆｅ（Ｆｅ２Ｏ３換算）、Ｚｎ（ＺｎＯ換算）、Ｃｕ（ＣｕＯ換算）およびＮｉ（ＮｉＯ換算））の合計１００重量部に対して、それぞれ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、およびＳｉＯ２に換算して、０．１重量部以上１重量部以下であることが好ましい。また、上記焼結フェライトは、さらに製造上不可避な不純物を含んでいてもよい。
上記したように、上記コイル７は、コイル導体層１５がコイル状に相互に電気的に接続されることにより構成されている。積層方向に互いに隣接するコイル導体層１５は、絶縁体部６（具体的には、第１絶縁体層１１）を貫通する接続導体１６により接続されている。本実施形態において、コイル導体層１５は、下面側から順に、コイル導体層１５ａ～１５ｆとする。上記コイル導体層１５ａ，１５ｆは、それぞれ、引出部１８ａ，１８ｆを有する。引出部１８ａ，１８ｆは、コイル導体層の末端に位置し、外部電極４，５に接続される。
コイル導体層１５を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ等が挙げられる。上記コイル導体層１５を構成する材料は、好ましくはＡｇまたはＣｕ、より好ましくはＡｇである。導電性材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。
上記コイル導体層１５の巻き線部における厚み（即ち、引出部以外の部分における厚み）は、好ましくは３０μｍ以上６０μｍ以下、より好ましくは３５μｍ以上４５μｍ以下であり得る。コイル導体層の厚みを大きくすることにより、積層コイル部品の抵抗値がより小さくなる。ここにコイル導体層の厚みとは、積層方向に沿ったコイル導体層の厚みをいう。
上記コイル導体層の厚みは、以下のようにして測定することができる。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
上記接続導体１６は、第１絶縁体層１１を貫通するように設けられる。接続導体を構成する材料は、上記コイル導体層１５に関して記載した材料であり得る。接続導体１６を構成する材料は、コイル導体層１５を構成する材料と同じであっても異なっていてもよい。好ましい態様において、接続導体１６を構成する材料は、コイル導体層１５を構成する材料と同じである。好ましい態様において、接続導体を構成する材料は、Ａｇである。
上記空隙層２１は、いわゆる応力緩和空間として機能する。
空隙層２１の厚みは、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは４μｍ以上２８μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下である。空隙層２１の厚みを上記の範囲とすることにより、内部応力をより緩和することができ、クラックの発生をより抑制することができる。
上記空隙層の厚みは、以下のようにして測定することができる。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部に位置する空隙層の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
チップのＬＴ面を研磨紙に向けた状態で研磨を行い、コイル導体層のＷ寸中央部で研磨を停止する。その後、マイクロスコープで観察を行う。コイル導体層のＬ寸中央部に位置する空隙層の厚みを、マイクロスコープに付属している測定機能にて測定する。
一の態様において、図２に示されるように、上記空隙層２１は、コイルの巻き線方向に垂直な断面において、幅がコイル導体層１５の幅よりも大きい。即ち、コイル導体層の両端から、コイル導体層から離れる方向に延伸するように設けられる。
一の態様において、巻き線部１７における空隙層２１は、１つの主面が絶縁体部に接し、他の部分が上記コイル導体層１５に接している。空隙層２１は一つの主面が第１絶縁体層１１に接し、他の面はコイル導体層１５に接している。換言すれば、第１絶縁体層１１上にある空隙層２１は、コイル導体層１５により覆われている。
本開示の積層コイル部品１において、上記第１絶縁体層１１上に上記コイル導体層１５および上記第２絶縁体層１２が設けられており、上記第１絶縁体層１１と上記コイル導体層１５との間には空隙層２１が設けられている。換言すれば、本開示の積層コイル部品１において、第１絶縁体層１１、空隙層２１およびコイル導体層１５は、この順に積層している。
外部電極４，５は、素体２の両端面を覆うように設けられる。上記外部電極は、導電性材料、好ましくはＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＳｎおよびＣｕから選択される１種またはそれ以上の金属材料から構成される。
上記外部電極は、単層であっても、多層であってもよい。一の態様において、上記外部電極は、多層、好ましくは２層以上４層以下、例えば３層であり得る。
一の態様において、外部電極は多層であり、ＡｇまたはＰｄを含む層、Ｎｉを含む層、またはＳｎを含む層を含み得る。好ましい態様において、上記外部電極は、ＡｇまたはＰｄを含む層、Ｎｉを含む層、およびＳｎを含む層からなる。好ましくは、上記の各層は、コイル導体層側から、ＡｇまたはＰｄ、好ましくはＡｇを含む層、Ｎｉを含む層、Ｓｎを含む層の順で設けられる。好ましくは、上記ＡｇまたはＰｄを含む層はＡｇペーストまたはＰｄペーストを焼き付けた層であり、上記Ｎｉを含む層およびＳｎを含む層は、めっき層であり得る。
本開示の積層コイル部品は、好ましくは、長さが０．４ｍｍ以上３．２ｍｍ以下であり、幅が０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、高さが０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、より好ましくは長さが０．６ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、幅が０．３ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であり、高さが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
本開示の積層コイル部品１において、上記第１絶縁体層の厚みをａとし、上記コイル導体の厚みをｂとし、上記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下である。
上記のｃ／ｂ比およびａ／ｂ比を満たす積層コイル部品間のインピーダンスのばらつきは小さい。好ましい態様において、それぞれの積層コイル部品は、直流抵抗が低く、応力緩和効果も大きい。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下である。
上記のｃ／ｂ比およびａ／ｂ比を満たす積層コイル部品間のインピーダンスのばらつきは小さい。好ましい態様において、それぞれの積層コイル部品は、直流抵抗が低く、応力緩和効果も大きい。
好ましい態様において、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１５以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．３０以上、１．００以下である。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１５以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．３０以上、１．００以下である。
より好ましい態様において、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．２５以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．４０以上、１．００以下である。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．２５以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．４０以上、１．００以下である。
好ましい態様において、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下である。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下である。
より好ましい態様において、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下であり、
第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下である。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下であり、
第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下である。
さらに好ましい態様において、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下であり、
第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下であり、
空隙層の厚みは、４μｍ以上２８μｍ以下である。
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）は０．１０以上、０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）は０．２５以上、１．００以下であり、
コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下であり、
第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下であり、
空隙層の厚みは、４μｍ以上２８μｍ以下である。
上記した本実施形態の積層コイル部品１の製造方法を以下に説明する。本実施形態では、絶縁体部６がフェライト材料から形成される態様について説明する。
（１）フェライトペーストの調製
まず、フェライト材料を準備する。フェライト材料は、主成分としてＦｅ、Ｚｎ、およびＮｉを含み、所望によりさらにＣｕを含む。通常、上記フェライト材料の主成分は、実質的にＦｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物（理想的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯおよびＣｕＯ）から成る。
フェライト材料として、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯ、および必要に応じて添加成分を所定の組成になるように秤量し、混合および粉砕する。粉砕したフェライト材料を乾燥し、仮焼し、仮焼粉末を得る。この仮焼粉末に、所定量の溶剤（ケトン系溶剤など）、樹脂（ポリビニルアセタールなど）、および可塑剤（アルキド系可塑剤など）を加え、プラネタリーミキサー等で混錬した後、さらに３本ロールミル等で分散することでフェライトペーストを作製することができる。
上記フェライト材料において、Ｆｅ含有量は、Ｆｅ２Ｏ３に換算して、好ましくは４０．０モル％以上４９．５モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは４５．０モル％以上４９．５モル％以下であり得る。
上記フェライト材料において、Ｚｎ含有量は、ＺｎＯに換算して、好ましくは５．０モル％以上３５．０モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは１０．０モル％以上３０．０モル％以下であり得る。
上記フェライト材料において、Ｃｕ含有量は、ＣｕＯに換算して、好ましくは４．０モル％以上１２．０モル％以下（主成分合計基準、以下も同様）であり、より好ましくは７．０モル％以上１０．０モル％以下である。
上記フェライト材料において、Ｎｉ含有量は、特に限定されず、上記した他の主成分であるＦｅ、ＺｎおよびＣｕの残部とし得る。
一の態様において、上記フェライト材料は、Ｆｅは、Ｆｅ２Ｏ３に換算して４０．０モル％以上４９．５モル％以下、Ｚｎは、ＺｎＯに換算して５．０モル％以上３５．０モル％以下、Ｃｕは、ＣｕＯに換算して４．０モル％以上１２．０モル％以下、ＮｉＯは残部である。
本開示において、上記フェライト材料は、さらに添加成分を含んでいてもよい。フェライト材料における添加成分としては、例えばＭｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｉ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。Ｍｎ、Ｃｏ、Ｓｎ、ＢｉおよびＳｉの含有量（添加量）は、主成分（Ｆｅ（Ｆｅ２Ｏ３換算）、Ｚｎ（ＺｎＯ換算）、Ｃｕ（ＣｕＯ換算）およびＮｉ（ＮｉＯ換算））の合計１００重量部に対して、それぞれ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、およびＳｉＯ２に換算して、０．１重量部以上１重量部以下であることが好ましい。また、上記フェライト材料は、さらに製造上不可避な不純物を含んでいてもよい。
なお、焼結フェライトにおけるＦｅ含有量（Ｆｅ２Ｏ３換算）、Ｍｎ含有量（Ｍｎ２Ｏ３換算）、Ｃｕ含有量（ＣｕＯ換算）、Ｚｎ含有量（ＺｎＯ換算）およびＮｉ含有量（ＮｉＯ換算）は、焼成前のフェライト材料におけるＦｅ含有量（Ｆｅ２Ｏ３換算）、Ｍｎ含有量（Ｍｎ２Ｏ３換算）、Ｃｕ含有量（ＣｕＯ換算）、Ｚｎ含有量（ＺｎＯ換算）およびＮｉ含有量（ＮｉＯ換算）と実質的に相違ないと考えて差し支えない。
（２）コイル導体用導電性ペーストの調製
まず、導電性材料を準備する。導電性材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ等が挙げられ、好ましくはＡｇまたはＣｕ、より好ましくはＡｇである。所定量の導電性材料の粉末を秤量し、所定量の溶剤（オイゲノールなど）、樹脂（エチルセルロースなど）、および分散剤と、プラネタリーミキサー等で混錬した後、３本ロールミル等で分散することで、コイル導体用導電性ペーストを作製することができる。
（３）樹脂ペーストの調製
上記積層コイル部品１の空隙層を作製するための樹脂ペーストを調製する。かかる樹脂ペーストは、溶剤（イソホロンなど）に、焼成時に消失する樹脂（アクリル樹脂など）を含有させることにより作製することができる。
（４）積層コイル部品の作製
（４－１）素体の作製
まず、金属プレートの上に熱剥離シートおよびＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを積み重ね（図示していない）、フェライトペーストを所定回数印刷し、外装となる第１フェライトペースト層３１を形成する（図５（ａ））。この層は第１絶縁体層１１に対応する。
まず、金属プレートの上に熱剥離シートおよびＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを積み重ね（図示していない）、フェライトペーストを所定回数印刷し、外装となる第１フェライトペースト層３１を形成する（図５（ａ））。この層は第１絶縁体層１１に対応する。
次に、空隙層２１ａを形成する箇所に、上記樹脂ペーストを印刷し、樹脂ペースト層３２を形成する（図５（ｂ））。
次に、引出部１８を形成する箇所であって、上記樹脂ペースト層３２と端面の間に、上記導電性ペーストを印刷し、引出導体付加層３７を形成する（図５（ｃ））。かかる引出導体付加層は、上記した引出部１８の肉厚部に対応する。
次に、コイル導体層１５ａを形成する箇所全体に、上記導電性ペーストを印刷し、導電性ペースト層３３を形成する（図５（ｄ））。
次に、導電性ペースト層３３が形成されていない領域に、上記フェライトペーストを印刷し、第２フェライトペースト層３４を形成する（図５（ｅ））。第２フェライトペースト層３４は、好ましくは上記導電性ペースト層３３の外縁部を覆うように設けられる。この層は第２絶縁体層１２に対応する。
次に、積層方向に隣接するコイル導体層を接続する接続導体を形成する箇所以外の領域に、フェライトペーストを印刷し、第１フェライトペースト層４１を形成する（図５（ｆ））。この層は第１絶縁体層１１に対応する。上記接続導体を形成する箇所は、ホール４２となる。
次に、上記のホール４２中に導電性ペーストを印刷して接続導体ペースト層４３を形成する（図５（ｇ））。
次いで、上記の工程（ｂ）～（ｇ）と同様の工程を適宜繰り返して図２および図３に示す各層を形成し（図５（ｈ）～（ｐ）等）、最後に、フェライトペーストを所定回数印刷し、外装となる第１フェライトペースト層７１を形成する（図５（ｑ））。この層は第１絶縁体層１１に対応する。
次に、金属プレートにとりつけたまま圧着した後、冷却を行い金属プレート、ＰＥＴフィルムの順番で剥離することにより、素子の集合体（未焼成積層体ブロック）が得られる。この未焼成積層体ブロックをダイサーなどで切断して、各素体に個片化する。
得られた未焼成の素体をバレル処理することにより、素体の角を削り、丸みを形成する。なお、バレル処理は、未焼成の積層体に対して行ってもよく、焼成後の積層体に対して行ってもよい。また、バレル処理は、乾式または湿式のどちらであってもよい。バレル処理は、素子同士を共擦する方法であってもよく、メディアと一緒にバレル処理する方法であってもよい。
バレル処理後、例えば９１０℃以上９３５℃以下の温度で未焼成素体を焼成し、積層コイル部品１の素体２を得る。焼成により、樹脂ペースト層が消失し、空隙層２１が形成される。
（４－２）外部電極の形成
次に、素体２の端面にＡｇおよびガラスを含む外部電極形成用Ａｇペーストを塗布し、焼き付けすることで下地電極を形成する。次に、電解めっきで下地電極の上に、Ｎｉ被膜、Ｓｎ被膜を順次形成することにより、外部電極を形成し、図１に示すような積層コイル部品１が得られる。
次に、素体２の端面にＡｇおよびガラスを含む外部電極形成用Ａｇペーストを塗布し、焼き付けすることで下地電極を形成する。次に、電解めっきで下地電極の上に、Ｎｉ被膜、Ｓｎ被膜を順次形成することにより、外部電極を形成し、図１に示すような積層コイル部品１が得られる。
以上、本発明の１つの実施形態について説明したが、本実施形態は種々の改変が可能である。
例えば、上記では、各絶縁層に対応するフェライトシートを準備し、このシートに印刷をしてコイルパターンを形成し、これらを圧着して素子を得てもよい。
上記した本開示の方法により製造された積層コイル部品は、直流抵抗が低く、大電流が通電可能であり、応力が緩和され、クラックの発生を抑制できる。
本開示は、直流抵抗が低く、応力が緩和された積層コイル部品の設計方法を提供する。具体的には、本開示は、
絶縁体部と、
上記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
上記絶縁体部の表面に設けられ、上記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含み、
上記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
上記第１絶縁体層上に上記コイル導体層および上記第２絶縁体層が設けられており、
上記第１絶縁体層と上記コイル導体層との間には空隙層が設けられている積層コイル部品の設計方法であって、
上記第１絶縁体層の厚みをａ、上記コイル導体の厚みをｂ、上記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が、０．１０以上０．７０以下の範囲内、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が、０．２５以上１．００以下の範囲内
となるように、上記第１絶縁体層の厚み、上記コイル導体の厚みおよび上記空隙層の厚みを決定するステップを含む設計方法を提供する。本開示の設計方法によれば、直流抵抗が低く、大電流が通電可能で、応力が緩和された積層コイル部品を容易に設計することができる。
絶縁体部と、
上記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
上記絶縁体部の表面に設けられ、上記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含み、
上記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
上記第１絶縁体層上に上記コイル導体層および上記第２絶縁体層が設けられており、
上記第１絶縁体層と上記コイル導体層との間には空隙層が設けられている積層コイル部品の設計方法であって、
上記第１絶縁体層の厚みをａ、上記コイル導体の厚みをｂ、上記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が、０．１０以上０．７０以下の範囲内、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が、０．２５以上１．００以下の範囲内
となるように、上記第１絶縁体層の厚み、上記コイル導体の厚みおよび上記空隙層の厚みを決定するステップを含む設計方法を提供する。本開示の設計方法によれば、直流抵抗が低く、大電流が通電可能で、応力が緩和された積層コイル部品を容易に設計することができる。
以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例
・フェライトペーストの調製
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、およびＮｉＯの粉末を、これらの合計に対してそれぞれ、４９．０モル％、２５．０モル％、８．０モル％、および残部となるように秤量した。これらの粉末を、混合および粉砕し、乾燥し、７００℃で仮焼して、仮焼粉末を得た。この仮焼粉末に、所定量のケトン系溶剤、ポリビニルアセタール、およびアルキド系可塑剤を加え、プラネタリーミキサーで混錬した後、さらに３本ロールミルで分散することでフェライトペーストを作製した。
・フェライトペーストの調製
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、およびＮｉＯの粉末を、これらの合計に対してそれぞれ、４９．０モル％、２５．０モル％、８．０モル％、および残部となるように秤量した。これらの粉末を、混合および粉砕し、乾燥し、７００℃で仮焼して、仮焼粉末を得た。この仮焼粉末に、所定量のケトン系溶剤、ポリビニルアセタール、およびアルキド系可塑剤を加え、プラネタリーミキサーで混錬した後、さらに３本ロールミルで分散することでフェライトペーストを作製した。
・コイル導体用導電性ペーストの調製
導電性材料として、所定量の銀粉末を準備し、オイゲノール、エチルセルロース、および分散剤と、プラネタリーミキサーで混錬した後、３本ロールミルで分散することで、コイル導体用導電性ペーストを作製した。
導電性材料として、所定量の銀粉末を準備し、オイゲノール、エチルセルロース、および分散剤と、プラネタリーミキサーで混錬した後、３本ロールミルで分散することで、コイル導体用導電性ペーストを作製した。
・樹脂ペーストの調製
イソホロンに、アクリル樹脂を混合することにより、樹脂ペーストを作製した。
イソホロンに、アクリル樹脂を混合することにより、樹脂ペーストを作製した。
・積層コイル部品の作製
上記のフェライトペースト、導電性ペースト、および樹脂ペーストを用いて、図５に示す手順により、未焼成の積層体ブロックを作製した。この際、第１絶縁体層の厚みａ、コイル導体の厚みｂ、および空隙層の厚みｃが、表１に示す厚さとなるように印刷を行った。
上記のフェライトペースト、導電性ペースト、および樹脂ペーストを用いて、図５に示す手順により、未焼成の積層体ブロックを作製した。この際、第１絶縁体層の厚みａ、コイル導体の厚みｂ、および空隙層の厚みｃが、表１に示す厚さとなるように印刷を行った。
次に、積層体ブロックをダイサー等で切断し、素子に個片化した。得られた素子をバレル処理することにより、素子の角を削り、丸みを形成した。バレル処理後、９２０℃の温度で素子を焼成し、素体を得た。
次に、素体の端面にＡｇおよびガラスを含む外部電極形成用Ａｇペーストを塗布し、焼き付けすることで下地電極を形成した。次に、電解めっきで下地電極の上に、Ｎｉ被膜、Ｓｎ被膜を順次形成することにより、外部電極を形成して、積層コイル部品を得た。
上記で得られた積層コイル部品は、いずれもＬ（長さ）＝１．６ｍｍ、Ｗ（幅）＝０．８ｍｍ、Ｔ（高さ）＝０．８ｍｍであった。
評価
上記で得られた積層コイル部品の各１０個について、１００ＭＨｚでのインピーダンスＺをアジレント・テクノロジー社製のインピーダンスアナライザ（型番Ｅ４９９１Ａ）を用いて測定し、その平均値を求めた。結果を下記表１に示す。なお、＊を付した試料番号１～３は比較例である。また、ｃ／ｂ比およびａ／ｂ比に対するインピーダンスＺの値を、それぞれ、図６および図７に示す。
上記で得られた積層コイル部品の各１０個について、１００ＭＨｚでのインピーダンスＺをアジレント・テクノロジー社製のインピーダンスアナライザ（型番Ｅ４９９１Ａ）を用いて測定し、その平均値を求めた。結果を下記表１に示す。なお、＊を付した試料番号１～３は比較例である。また、ｃ／ｂ比およびａ／ｂ比に対するインピーダンスＺの値を、それぞれ、図６および図７に示す。
上記の結果から、ｃ／ｂ比が０．１０以上０．７０以下であり、ａ／ｂ比が０．２５以上１．００以下である、試料番号４～１１においては、インピーダンスの変化が小さいため、インピーダンスのばらつきの小さい積層コイル部品を得ることができることが確認された。これらの積層コイル部品は、大電流に対応でき、応力緩和効果も得られる。
本開示の積層コイル部品は、インダクタなどとして幅広く様々な用途に使用され得る。
１…積層コイル部品
２…素体
４，５…外部電極
６…絶縁体部
７…コイル
１１…第１絶縁体層
１２…第２絶縁体層
１５…コイル導体層
１６…接続導体
１８…引出部
２１…空隙層
３１…第１フェライトペースト層
３２…樹脂ペースト層
３３…導電性ペースト層
３４…第２フェライトペースト層
４１…第１フェライトペースト層
４２…ホール
４３…接続導体ペースト層
４４…樹脂ペースト層
４５…導電性ペースト層
４６…第２フェライトペースト層
５５…導電性ペースト層
５６…第２フェライトペースト層
６１…第１フェライトペースト層
６３…接続導体ペースト層
６４…樹脂ペースト層
６５…導電性ペースト層
７１…第１フェライトペースト層
２…素体
４，５…外部電極
６…絶縁体部
７…コイル
１１…第１絶縁体層
１２…第２絶縁体層
１５…コイル導体層
１６…接続導体
１８…引出部
２１…空隙層
３１…第１フェライトペースト層
３２…樹脂ペースト層
３３…導電性ペースト層
３４…第２フェライトペースト層
４１…第１フェライトペースト層
４２…ホール
４３…接続導体ペースト層
４４…樹脂ペースト層
４５…導電性ペースト層
４６…第２フェライトペースト層
５５…導電性ペースト層
５６…第２フェライトペースト層
６１…第１フェライトペースト層
６３…接続導体ペースト層
６４…樹脂ペースト層
６５…導電性ペースト層
７１…第１フェライトペースト層
Claims (5)
- 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含む積層コイル部品であって、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられており、
前記第１絶縁体層、前記空隙層および前記コイル導体層は、この順に積層しており、前記空隙層は、前記コイル導体層の一方の主面側にのみ存在し、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が０．１０以上０．７０以下であり、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が０．２５以上１．００以下である、
積層コイル部品。 - 前記コイル導体の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下である、請求項１に記載の積層コイル部品。
- 前記第１絶縁体層の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１または２に記載の積層コイル部品。
- 前記空隙層の厚みは、４μｍ以上２８μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の積層コイル部品。
- 絶縁体部と、
前記絶縁体部に埋設され、複数のコイル導体層が電気的に接続されたコイルと、
前記絶縁体部の表面に設けられ、前記コイルと電気的に接続された外部電極と
を含み、
前記絶縁体部は、第１絶縁体層および第２絶縁体層が積層された積層体であり、
前記第１絶縁体層上に前記コイル導体層および前記第２絶縁体層が設けられており、
前記第１絶縁体層と前記コイル導体層との間には空隙層が設けられており、
前記第１絶縁体層、前記空隙層および前記コイル導体層は、この順に繰り返して積層しており、前記空隙層は、前記コイル導体層の一方の主面側にのみ存在している積層コイル部品の設計方法であって、
前記第１絶縁体層の厚みをａ、前記コイル導体の厚みをｂ、前記空隙層の厚みをｃとしたとき、
ｃとｂの比（ｃ／ｂ）が、０．１０以上０．７０以下の範囲内、
ａとｂの比（ａ／ｂ）が、０．２５以上１．００以下の範囲内
となるように、前記第１絶縁体層の厚み、前記コイル導体の厚みおよび前記空隙層の厚みを決定するステップを含む設計方法。
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