JP7234972B2 - コイル部品 - Google Patents
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Description
本発明は、コイル部品およびその製造方法に関する。
従来のコイル部品としては、特開平１１－２１９８２１号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１では、導体層と磁性体層との間の応力を緩和するために、空隙部を設けており、空隙部は導体層の全周に設けられている。
特許文献１に記載のコイル部品では、コイルを形成する導体層と磁性体層とが直接接触しておらず、このようなコイル部品ではコイルの位置が安定しないおそれがあった。
本発明の課題は、応力を緩和しつつ、かつ、コイルの位置が安定するコイル部品を提供することにある。
前記課題を解決するために、本開示の一態様であるコイル部品は、
素体と、
素体内に設けられたコイルと
を有し、
素体は、積層された複数の磁性層を有し、
コイルは、積層された複数のコイル配線を有し、
磁性層とコイル配線とが交互に積層されており、
磁性層とコイル配線との間に空隙部を有し、
コイル配線の一部は、磁性層と接触しており、
コイル配線の空隙部側の面の一部に金属酸化物を含む領域が存在する。
素体と、
素体内に設けられたコイルと
を有し、
素体は、積層された複数の磁性層を有し、
コイルは、積層された複数のコイル配線を有し、
磁性層とコイル配線とが交互に積層されており、
磁性層とコイル配線との間に空隙部を有し、
コイル配線の一部は、磁性層と接触しており、
コイル配線の空隙部側の面の一部に金属酸化物を含む領域が存在する。
前記実施形態によれば、磁性層とコイル配線との間に空隙部があることにより、磁性層とコイル配線との間の応力が緩和される。さらに、コイル配線の少なくとも一部が磁性層と接触しているため、コイル配線の全周に空隙部が存在する場合と比べて、コイル配線の位置が安定する。
また、コイル部品の一実施形態では、金属酸化物に含まれる金属の融点が、８５０℃以下である。
前記実施形態によれば、コイル配線となる導体ペーストの焼結が完了するまでに上記金属が溶融され、空隙部を容易に形成できる。
また、コイル部品の一実施形態では、金属酸化物が、Ｃｕの酸化物、Ｚｎの酸化物、Ｂｉの酸化物、およびＳｎの酸化物の少なくとも１つを含む。
前記実施形態における金属酸化物に含まれる金属は、コイル配線となるコイル導体ペーストの焼結温度よりも低い温度で溶融する金属、および／または、磁性層を構成する材料として用いることのできる金属である。このような形態によれば、焼結温度に昇温する間に上記金属が溶融され、空隙部を容易に形成でき、および／または、磁性層と同じ材料を用いることができるため、コイル配線よりはみ出て形成された金属酸化物は焼成時に素体の磁性層に吸収され一体化されるため、空隙部の寸法のばらつきを抑えることができ、コイル部品のインピーダンス値やインダクタンス値のばらつきの抑制に寄与できる。
また、コイル部品の一実施形態では、金属酸化物を含む領域の形状は、島状、および帯状の少なくとも１つを含む。
前記実施形態によれば、金属酸化物を含む領域が、コイル配線の表面に点在または分散しているため、コイル配線の表面に均一に空隙部が形成できる。
また、コイル部品の一実施形態では、金属酸化物を含む領域の形状は、島状を含み、該島状の形状の円相当径が０．１μｍ以上の直径を有する。
前記実施形態では、島状の形状の円相当径が０．１μｍ以上の直径を有するために、空隙部の形成に用いる金属の量が一定量確保される。その結果、空隙部の形成が容易になる。
前記実施形態では、金属酸化物を含む領域の割合（「被覆率」ともいう）が、コイル配線の表面の面積に対し１０％以上８０％以下である。
前記実施形態によれば、金属酸化物の原料となる金属の溶融を利用して空隙部を形成する場合、金属酸化物を含む領域の割合が１０％以上であることによって、コイル配線の表面に空隙部を確実に形成できる。また、金属酸化物を含む領域の割合は、コイル配線の全面に必ずしも形成されている必要はなく、空隙部の形成の観点から８０％あれば十分である。
前記実施形態によれば、空隙部の最大厚みが、０．５μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にある。
前記実施形態によれば、空隙部を有することにより、応力緩和の効果が発揮される。さらに、空隙部の厚みが特定の範囲にあるために、コイル部品がインピーダンス値やインダクタンス値を確保できる。
前記実施形態によれば、空隙部が、コイル配線の積層方向の一方の面に存在する。
前記実施形態によれば、積層方向の一方に空隙部を有することにより、応力緩和の効果が発揮される。さらに、積層方向の他方に磁性層が存在するため、コイル導体の位置が安定し、コイル部品がインピーダンス値やインダクタンス値を確保できる。
前記実施形態によれば、コイル部品の製造方法は、
焼成後に磁性層となる磁性シート上に、金属を含む層を形成する工程と、
金属を含む層上に、焼成後にコイル配線となるコイル導体ペースト層を形成する工程と、
焼成により金属を含む層に含まれる金属を溶融することによって、コイル配線と磁性層との間に空隙部を形成しつつ、コイル配線の表面に金属酸化物を含む領域を設ける工程、とを含む。
焼成後に磁性層となる磁性シート上に、金属を含む層を形成する工程と、
金属を含む層上に、焼成後にコイル配線となるコイル導体ペースト層を形成する工程と、
焼成により金属を含む層に含まれる金属を溶融することによって、コイル配線と磁性層との間に空隙部を形成しつつ、コイル配線の表面に金属酸化物を含む領域を設ける工程、とを含む。
前記実施形態によれば、焼成の際の熱を利用して金属を含む層に含まれる金属の溶融を利用するので、空隙部の形成が容易になる。
本発明のコイル部品によれば、応力を緩和しつつ、かつ、コイルの位置を安定にすることができる。
以下、本開示の一態様であるコイル部品を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。
（第１実施形態）
図１は、コイル部品の第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す第１実施形態のＸ－Ｘ断面図であり、Ｗ方向の中心を通るＬＴ断面図である。図３は、コイル部品の分解平面図であり、下図から上図にわたってＴ方向に沿った図を表している。なお、Ｌ方向は、コイル部品１の長さ方向であり、Ｗ方向は、コイル部品１の幅方向であり、Ｔ方向は、コイル部品１の高さ方向（第１方向）である。
図１は、コイル部品の第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す第１実施形態のＸ－Ｘ断面図であり、Ｗ方向の中心を通るＬＴ断面図である。図３は、コイル部品の分解平面図であり、下図から上図にわたってＴ方向に沿った図を表している。なお、Ｌ方向は、コイル部品１の長さ方向であり、Ｗ方向は、コイル部品１の幅方向であり、Ｔ方向は、コイル部品１の高さ方向（第１方向）である。
図１から図３に示すように、コイル部品１は、素体１０と、素体１０の内部に設けられたコイル２０と、素体１０の表面に設けられコイル２０に電気的に接続された第１外部電極３１および第２外部電極３２とを有する。
コイル部品１は、第１、第２外部電極３１、３２を介して、図示しない回路基板の配線に電気的に接続される。コイル部品１は、例えば、ノイズ除去フィルタとして用いられ、パソコン、ＤＶＤプレーヤー、デジカメ、ＴＶ、携帯電話、カーエレクトロニクスなどの電子機器に用いられる。
素体１０は、略直方体状に形成されている。素体１０の表面は、第１端面１５と、第１端面１５の反対側に位置する第２端面１６と、第１端面１５と第２端面１６の間に位置する４つの側面１７とを有する。第１端面１５および第２端面１６は、Ｌ方向に対向している。
素体１０は、複数の第１磁性層１１および第２磁性層１２を含む。第１磁性層１１および第２磁性層１２は、Ｔ方向に交互に積層される。第１磁性層１１および第２磁性層１２は、例えば、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系のフェライト材料などの磁性材料からなる。第１磁性層１１および第２磁性層１２のそれぞれの厚みは、例えば、５μｍ以上でかつ３０μｍ以下である。なお、素体１０は、部分的に非磁性層を含んでいてもよい。
第１外部電極３１は、素体１０の第１端面１５の全面と、素体１０の側面１７の第１端面１５側の端部とを覆う。第２外部電極３２は、素体１０の第２端面１６の全面と、素体１０の側面１７の第２端面１６側の端部とを覆う。第１外部電極３１は、コイル２０の第１端に電気的に接続され、第２外部電極３２は、コイル２０の第２端に電気的に接続される。
なお、第１外部電極３１は、第１端面１５と１つの側面１７に渡って形成されるＬ字形状であってもよく、第２外部電極３２は、第２端面１６と１つの側面１７に渡って形成されるＬ字形状であってもよい。
コイル２０は、Ｔ方向に沿って、螺旋状に巻回されている。コイル２０は、例えば、ＡｇまたはＣｕなどの導電性材料からなる。コイル２０は、複数のコイル配線２１と複数の引出導体層６１，６２とを有する。
２層の第１引出導体層６１と、複数のコイル配線２１と、２層の第２引出導体層６２とは、Ｔ方向に順に配置され、ビア導体を介して電気的に順に接続される。複数のコイル配線２１は、Ｔ方向に順に接続されて、Ｔ方向に沿った螺旋を形成する。第１引出導体層６１は、素体１０の第１端面１５から露出して第１外部電極３１に接続され、第２引出導体層６２は、素体１０の第２端面１６から露出して第２外部電極３２に接続される。なお、第１、第２引出導体層６１，６２の層数は、特に限定されず、例えば、それぞれ１層であってもよい。
コイル配線２１は、第１磁性層１１上に設けられ、第２磁性層１２と同一層に設けられる。このような構成とすることによって、コイル配線２１の厚みを保持でき、コイル配線２１の直流抵抗値（Ｒｄｃ）を低減できる。つまり、コイル配線２１の横断面の形状、言い換えると、コイル配線２１の延在する方向に直交する方向の断面の形状を台形などの矩形とすることができる。なお、図３では、第２磁性層１２は省略している。
コイル配線２１の一部は、磁性層と接触する。具体的には、コイル配線２１は、その上面において第１磁性層１１と、その左右の面において第２磁性層１２と、それぞれ接触する。このような形態とすることにより、コイル配線２１の全周が磁性層と接触していない場合よりも、コイル配線２１の位置は安定する。
コイル配線２１は、平面上に１ターン未満に巻回された形状に形成されている。引出導体層６１，６２は、直線形状に形成されている。コイル配線２１の厚みは、例えば、１０μｍ以上４０μｍ以下である。第１、第２引出導体層６１，６２の厚みは、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下であるが、コイル配線２１の厚みより薄くてもよい。
素体１０内には、空隙部５１が存在する。空隙部５１は、磁性層とコイル配線２１との間に存在する。具体的には、空隙部５１は、第１磁性層１１とコイル配線２１との間に存在する。空隙部５１を設けることにより、コイル配線２１と第１磁性層１１との熱膨張係数の差から生じる応力を抑制でき、内部応力によるインダクタンス（インピーダンス値）の劣化を解消でき、高いインピーダンス値（インダクタンス値）を確保できる。
また、空隙部５１は、コイル配線２１の積層方向の一方の面に存在しており、具体的には、コイル配線２１の下面に接するように設けられており、コイル配線２１の積層方向の一方の面には空隙部５１が、他方の面には第１磁性層１１が存在することとなる。このような形態とすることにより、コイル配線２１の位置が安定し、高いインピーダンス値（インダクタンス値）を確保できる。
また、空隙部５１は、コイル配線２１の積層方向の一方の面に存在しており、具体的には、コイル配線２１の下面に接するように設けられており、コイル配線２１の積層方向の一方の面には空隙部５１が、他方の面には第１磁性層１１が存在することとなる。このような形態とすることにより、コイル配線２１の位置が安定し、高いインピーダンス値（インダクタンス値）を確保できる。
空隙部５１の最大厚みは、例えば、０．５μｍ以上でかつ８．０μｍ以下である。空隙部５１がこのような最大厚みを有することにより、応力緩和の効果が十分に発揮されるだけでなく、空隙部の厚みが特定の範囲にあるために、コイル部品の高いインピーダンス値（インダクタンス値）も確保される。
図４に、図２のコイル配線２１付近の拡大断面図を示す。図４に示すように、コイル配線２１の空隙部５１側の面の一部に金属酸化物を含む領域７１が存在する。
金属酸化物を含む領域７１は、金属酸化物のみから構成される領域であってもよく、金属酸化物を含む領域７１には、不可避な不純物が含まれていてもよい。
金属酸化物を含む領域７１は、金属酸化物のみから構成される領域であってもよく、金属酸化物を含む領域７１には、不可避な不純物が含まれていてもよい。
金属酸化物を含む領域７１は、第１金属酸化物７１ａおよび第２金属酸化物７１ｂを含む。第１金属酸化物７１ａと第２金属酸化物７１ｂとは異なる金属を有する化合物である。
第１金属酸化物７１ａは、Ｃｕの酸化物である。Ｃｕは、磁性層を構成する材料として用いることのできる金属であるため、磁性層と同じ材料を用いることも可能となり、コイル配線よりはみ出て形成された金属酸化物は焼成時に素体の磁性層に吸収され一体化されるため、空隙部の寸法のばらつきを抑えることができ、コイル部品のインピーダンス値やインダクタンス値のばらつきの抑制に寄与できる。Ｃｕの酸化物としては、例えば、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏを挙げることができる。
第２金属酸化物７１ｂは、Ｚｎの酸化物である。Ｚｎは磁性層を構成する材料として用いることのできる金属である。したがって、磁性層と同じ材料を用いることも可能となり、コイル配線よりはみ出て形成された金属酸化物は焼成時に素体の磁性層に吸収され一体化されるため、空隙部の寸法のばらつきを抑えることができ、コイル部品のインピーダンス値やインダクタンス値のばらつきの抑制に寄与できる。また、焼成の際の熱を利用してＺｎを溶融でき、空隙部の形成が容易になる。さらに、Ｚｎの融点は４１９℃であり、すなわち、Ｚｎは融点が８５０℃以下の金属である。したがって、Ｚｎを用いた場合には、コイル配線となる導体ペーストの焼結が完了するまでに金属が溶融され、空隙部の形成がさらに容易になる。Ｚｎの酸化物としては、例えば、ＺｎＯを挙げることができる。
金属酸化物を含む領域７１の形状は、例えば、島状、および帯状の少なくとも１つを含む。金属酸化物を含む領域７１が、上記のような形状を有してコイル配線の表面に点在または分散しているため、コイル配線の表面に均一に空隙部が形成できる。また、金属酸化物を含む領域７１が点在または分散していることから、金属酸化物の原料となる金属の溶融を利用して空隙部５１を形成する場合には、偏らずに安定した形状の空隙部５１が形成されている。
ここで、帯状であるとは、一定の幅を有する細長く続く形状であることを意味し、例えば、長尺な矩形を挙げることができる。一定の幅とは、略一定の幅であればよい。帯状の形状である場合、金属酸化物を含む領域７１は、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。
島状であるとは、円形、楕円形、および／またはこれらの形状に近い形状を有することをいい、円相当径を求めることのできる形状であることをいう。島状である場合、金属酸化物を含む領域７１がそれぞれ分離して存在してもよく、完全に分離はせずに、金属酸化物を含む領域７１同士が一部において接触していてもよい。また、金属酸化物を含む領域７１は、島状の形状の領域７１および帯状の形状の領域７１が混在していてもよく、複数の島状の形状の領域７１を、帯状の形状の領域７１が連結していてもよい。
ここで、帯状であるとは、一定の幅を有する細長く続く形状であることを意味し、例えば、長尺な矩形を挙げることができる。一定の幅とは、略一定の幅であればよい。帯状の形状である場合、金属酸化物を含む領域７１は、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。
島状であるとは、円形、楕円形、および／またはこれらの形状に近い形状を有することをいい、円相当径を求めることのできる形状であることをいう。島状である場合、金属酸化物を含む領域７１がそれぞれ分離して存在してもよく、完全に分離はせずに、金属酸化物を含む領域７１同士が一部において接触していてもよい。また、金属酸化物を含む領域７１は、島状の形状の領域７１および帯状の形状の領域７１が混在していてもよく、複数の島状の形状の領域７１を、帯状の形状の領域７１が連結していてもよい。
金属酸化物を含む領域７１が島状の形状であるとき、金属酸化物を含む領域７１の円相当径が０．１μｍ以上の直径を有していてもよい。島状の形状の円相当径が０．１μｍ以上の直径を有するため、空隙部５１の形成に用いる金属の量が一定量確保される。その結果、空隙部５１の形成が容易になる。
ここで、円相当径とは、コイル配線２１の空隙部５１側から見た面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像における島状の形状の円相当径を意味する。例えば、上記円相当径は、コイル部品１のコイル配線２１の空隙部５１側の面において、５０００倍にて、特定の範囲（例えば１５μｍ×２５μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））用いて解析して、島状の形状について円相当径を得ることができる。金属酸化物として複数の種類が存在する場合には、金属酸化物の種類によらず求める。なお、金属酸化物の種類は、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）を用いて元素マッピングを行うことによって特定できる。
ここで、円相当径とは、コイル配線２１の空隙部５１側から見た面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像における島状の形状の円相当径を意味する。例えば、上記円相当径は、コイル部品１のコイル配線２１の空隙部５１側の面において、５０００倍にて、特定の範囲（例えば１５μｍ×２５μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））用いて解析して、島状の形状について円相当径を得ることができる。金属酸化物として複数の種類が存在する場合には、金属酸化物の種類によらず求める。なお、金属酸化物の種類は、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）を用いて元素マッピングを行うことによって特定できる。
金属酸化物を含む領域７１の割合（「被覆率」ともいう）は、コイル配線２１の表面の面積（コイル配線２１の空隙部５１に露出する面の面積および金属酸化物を含む領域７１の面積の合計値）に対し１０％以上８０％以下であってもよい。金属酸化物の原料となる金属の溶融を利用して空隙部５１を形成する場合、金属酸化物を含む領域７１の割合が１０％以上であることによって、コイル配線２１の表面に空隙部５１を確実に形成できる。また、金属酸化物を含む領域７１の割合は、コイル配線の全面に必ずしも形成されている必要はなく、空隙部の形成の観点から、８０％あれば十分である。
ここで、金属酸化物を含む領域７１の割合は、コイル部品１のコイル配線２１の空隙部５１側から見た面を、５０００倍にて、特定の範囲（例えば１５μｍ×２５μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））用いて解析して、コイル配線２１の空隙部５１に露出する面の面積および金属酸化物を含む領域７１の面積の合計値に対する、金属酸化物を含む領域７１の面積の割合を求めることによって得ることができる。なお、金属酸化物として複数の種類が存在する場合には、金属酸化物を含む領域７１は、全ての金属酸化物を含む領域を意味する。
ここで、金属酸化物を含む領域７１の割合は、コイル部品１のコイル配線２１の空隙部５１側から見た面を、５０００倍にて、特定の範囲（例えば１５μｍ×２５μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））用いて解析して、コイル配線２１の空隙部５１に露出する面の面積および金属酸化物を含む領域７１の面積の合計値に対する、金属酸化物を含む領域７１の面積の割合を求めることによって得ることができる。なお、金属酸化物として複数の種類が存在する場合には、金属酸化物を含む領域７１は、全ての金属酸化物を含む領域を意味する。
次に、図５Ａ～図５Ｄおよび図６Ａ～図６Ｂを用いて、コイル部品１の製造方法の一例を説明する。なお、コイル部品１の製造方法は以下の方法に限定されず、別の製造方法を用いてもよい。
図５Ａ～図５Ｄは、コイル配線２１の幅方向に沿った断面、言い換えると、コイル配線２１の延在方向に直交する断面を示す。
まず、磁性シート２１１を準備する。磁性シート２１１は、例えば、磁性フェライト材料を含む磁性スラリーをシート状に成形加工し、必要に応じて打ち抜きなどにより加工して作製し得る。また、磁性シート２１１の所定箇所には、レーザー照射を行ってスルーホールを形成する。
磁性スラリーを、シート状に加工する方法としては、例えば、ドクターブレード法を挙げることができる。得られるシートの厚さは、例えば厚さ１５μｍ以上でかつ２５μｍ以下である。
磁性スラリーを、シート状に加工する方法としては、例えば、ドクターブレード法を挙げることができる。得られるシートの厚さは、例えば厚さ１５μｍ以上でかつ２５μｍ以下である。
磁性フェライト材料の組成は、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯおよびＮｉＯを含むものを用いることができる。磁性フェライト材料がＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯおよびＮｉＯを含む場合、これらの含有量は、例えば、Ｆｅ２Ｏ３が４０．０ｍｏｌ％以上でかつ４９．５ｍｏｌ％以下、ＺｎＯが５ｍｏｌ％以上でかつ３５ｍｏｌ％以下、ＣｕＯが６ｍｏｌ％以上でかつ１２ｍｏｌ％以下、およびＮｉＯが８ｍｏｌ％以上でかつ４０ｍｏｌ％以下の範囲にある。上記磁性フェライト材料は、添加剤をさらに含み得る。添加剤としては、例えば、Ｍｎ３Ｏ４、Ｃｏ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２を挙げることができる。
磁性フェライト材料を、通常行い得る方法を用いて湿式で混合粉砕した後、乾燥する。乾燥により得られた乾燥物を、７００℃以上でかつ８００℃未満、具体的には７００℃以上でかつ７２０℃以下で仮焼し、原料粉末を形成する。なお、原料粉末（仮焼粉末）には、不可避な不純物が含まれ得る。
原料粉末に、水系アクリルバインダおよび分散剤を添加し、湿式で混合粉砕して、磁性スラリーを作製する。湿式での混合粉砕は、例えば部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）ボールとともにポットミルに入れて行うことができる。なお、磁性シート２１１は、焼成後、第１磁性層１１になる。
磁性フェライト材料を、通常行い得る方法を用いて湿式で混合粉砕した後、乾燥する。乾燥により得られた乾燥物を、７００℃以上でかつ８００℃未満、具体的には７００℃以上でかつ７２０℃以下で仮焼し、原料粉末を形成する。なお、原料粉末（仮焼粉末）には、不可避な不純物が含まれ得る。
原料粉末に、水系アクリルバインダおよび分散剤を添加し、湿式で混合粉砕して、磁性スラリーを作製する。湿式での混合粉砕は、例えば部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）ボールとともにポットミルに入れて行うことができる。なお、磁性シート２１１は、焼成後、第１磁性層１１になる。
磁性シート２１１の上に、以下に示すように、金属を含む層４１を形成する。金属を含む層４１に含まれる金属は、金属酸化物の原料となるものであり、本態様ではＣｕおよびＺｎが含まれている。金属を含む層４１は、例えば、金属レジネート、金属塩、および、金属と樹脂とのコンポジットからなる群より選ばれる少なくとも１つから構成できる。
金属を含む層４１は、金属レジネート、金属塩、および、金属と樹脂とのコンポジットの少なくとも１つを含む溶液をスプレー法等により塗布し、その後、必要に応じて、例えば７０℃以上１００℃以下で乾燥することによって形成できる。このとき、必要に応じて、マスク等を用いることができる。金属レジネート、金属塩、および、金属と樹脂とのコンポジットの少なくとも１つを含む溶液は、複数の種類を用いてもよく、１種類のみを用いてもよい。例えば、２種類の場合、２種類の金属レジネート溶液を組み合わせて用いてもよく、一方を含む金属レジネート溶液と他方を含む金属塩を含む溶液との双方を用いてもよい。
金属レジネートとは、金属の有機化合物、すなわち、金属（例えばＺｎ）と有機基とを含む化合物を意味する。ここで、有機基とは、炭素原子を含む基を意味する。金属レジネート溶液に含まれる溶媒としては、イソブタノール、ブチルカルビトール等を挙げることができる。金属レジネート溶液に含まれる金属の濃度は、例えば、金属原子に換算して、該溶液全体に対して６重量％以上１０重量％以下である。
金属塩としては、例えば、ＣｕＣｌ２（融点４９８℃）を挙げることができる。なお、ＣｕＣｌ２の融点は、コイル配線となるコイル導体ペーストの焼結温度（例えば８５０℃）よりも低いことから、ＣｕＣｌ２を用いると、焼成する間に溶融され、空隙部を容易に形成できる。
金属塩を含む溶液としては、金属塩を含む水溶液を用いることができる。なお、金属塩を含む溶液では、金属塩が溶解されていればよく、例えば、金属塩と有機溶剤とを含む溶液、金属塩と有機溶剤と水とを含む溶液であってもよい。
金属塩を含む溶液に含まれる金属の濃度は、例えば、金属原子に換算して、該溶液全体に対して６重量％以上１０重量％以下である。
金属塩を含む溶液としては、金属塩を含む水溶液を用いることができる。なお、金属塩を含む溶液では、金属塩が溶解されていればよく、例えば、金属塩と有機溶剤とを含む溶液、金属塩と有機溶剤と水とを含む溶液であってもよい。
金属塩を含む溶液に含まれる金属の濃度は、例えば、金属原子に換算して、該溶液全体に対して６重量％以上１０重量％以下である。
金属と樹脂とのコンポジットは、例えば、金属粉末または金属塩の粉末が、樹脂に分散または溶解したものである。金属としては、例えば、Ｚｎを挙げることができ、金属塩としては、例えば、ＣｕＣｌ２を挙げることができる。
金属を含む層４１に重なるように、第１の導電ペーストを、例えばスクリーン印刷によりコイル導体ペースト層２２１を形成する。第１の導電ペーストは、例えば、Ａｇ粉末、溶剤、樹脂および分散剤を含むペーストを用いることができる。該溶剤としては、例えばオイゲノールを挙げることができ、該樹脂としては、例えばエチルセルロースを挙げることができる。上記ペースト状の導体組成物の調製は、通常行い得る方法を用いることができ、例えば、Ａｇ粉末、溶剤、樹脂および分散剤をプラネタリーミキサーで混合した後、３本ロールミルで分散させることによって作製できる。なお、コイル導体ペースト層２２１は、焼成後、コイル配線２１になる。
その後、磁性シート２１１上であって、かつ、コイル導体ペースト層２２１と同一層に、磁性ペースト層２１２を設ける。磁性ペースト層２１２は、以下の磁性ペーストをスクリーン印刷することによって形成し得る。なお、磁性ペースト層２１２は、焼成後、第２磁性層１２になる。
磁性ペーストは、ペースト状の組成物であり、溶剤、原料粉末、樹脂および可塑剤を含み、これらをプラネタリーミキサーで混練し、その後３本ロールミルで分散することで形成し得る。
原料粉末は、磁性フェライト材料を仮焼して得ることができる。磁性フェライト材料は、磁性シートにおける磁性フェライト材料と同様のものを用いてもよい。磁性フェライト材料の仮焼は、通常行い得る方法を用いて湿式で混合粉砕した後、乾燥し、乾燥により得られた乾燥物を、８００℃以上でかつ８２０℃以下で仮焼することによって得ることができる。なお、原料粉末には、不可避な不純物が含まれ得る。
原料粉末は、磁性フェライト材料を仮焼して得ることができる。磁性フェライト材料は、磁性シートにおける磁性フェライト材料と同様のものを用いてもよい。磁性フェライト材料の仮焼は、通常行い得る方法を用いて湿式で混合粉砕した後、乾燥し、乾燥により得られた乾燥物を、８００℃以上でかつ８２０℃以下で仮焼することによって得ることができる。なお、原料粉末には、不可避な不純物が含まれ得る。
上記図５Ａ～図５Ｄに示すような方法により、第１磁性層１１の上に、コイル配線２１が形成される。
図６Ａに示すように、第１引出導体層６１は、まずは、磁性シート２１１を準備し、その後、図６Ｂに示すように、磁性シート２１１の上に、第２の導電ペーストをスクリーン印刷することによって第１引出導体ペースト層２６１を形成する。なお、第１引出導体ペースト層２６１は焼成後、第１引出導体層６１となる。なお、第２引出導体層６２も、第１引出導体層６１と同様に形成する。
第２の導電ペーストは、ペースト状の組成物であり、例えば、Ａｇ粉末、溶剤、樹脂および分散剤を含むペーストを用いることができる。また、第１の導電ペーストと同じ材料を用いることができる。
これらを熱圧着することで積層体ブロックを作製する。
その後、形成された積層体ブロックに通常行い得る操作、例えば個片化、焼成、外部電極の形成などを行い、コイル部品１を形成する。個片化、焼成、外部電極の形成は、通常行い得る方法を用いて行い得る。例えば、個片化は、得られた積層体ブロックをダイサーなどで切断して行いえる。必要に応じて、回転バレルを行うことでコーナーなどに丸みを形成する。外部電極の形成は、Ａｇペーストを所定の厚みに引き伸ばした層に、引出導体層が露出した端面を浸漬し、約８００℃程度の温度で焼き付けることにより下地電極を形成し、その後、電解めっきにより下地電極の上にＮｉ被膜、Ｓｎ被膜を順次形成することで設けることができる。
焼成は、８８０℃以上でかつ９２０℃以下の温度（磁性層となる磁性スラリー、磁性ペーストを焼結させる温度）で行い得る。金属を含む層４１に含まれる金属、または金属塩は、焼成時の昇温中に、第１の導電ペースト、例えばＡｇペーストの焼結が完了する温度までの温度で溶融すると考えらえる。Ａｇペーストの焼結が完了する温度は、例えば８５０℃である。これに対して、例えばＺｎの融点は４１９℃であることから、Ｚｎの金属レジネートは、同様に４１９℃で溶融する。また、ＣｕＣｌ２の融点は４９８℃である。したがって、金属および金属塩のいずれもＡｇペーストの焼結が完了する温度よりも低い温度で溶融していると考えられる。
上記のように金属または金属塩が溶融した結果、コイル配線２１と第１磁性層１１または第２磁性層１２との間であって、金属を含む層４１が存在していた箇所の接着強度が低下し、コイル配線２１が収縮する際にコイル配線２１と第１磁性層１１または第２磁性層１２との間に空隙部５１が形成されると考えられる。また、焼成時の昇温する際に、金属を含む層４１に含まれていた金属または金属塩の少なくとも一部が酸化され、金属酸化物が形成されると考えられる。
上記のように金属または金属塩が溶融した結果、コイル配線２１と第１磁性層１１または第２磁性層１２との間であって、金属を含む層４１が存在していた箇所の接着強度が低下し、コイル配線２１が収縮する際にコイル配線２１と第１磁性層１１または第２磁性層１２との間に空隙部５１が形成されると考えられる。また、焼成時の昇温する際に、金属を含む層４１に含まれていた金属または金属塩の少なくとも一部が酸化され、金属酸化物が形成されると考えられる。
（第２実施形態）
図７は、本開示のコイル部品１の第２実施形態を示すものであり、コイル配線２１Ａ付近の拡大断面図を示す。第２実施形態では、第２磁性層１２が存在せず、コイル配線２１Ａの形状が第１実施形態と異なる。
なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号を付している箇所は、同一の構成を示す。第１実施形態と同じ構成を有する箇所については、その説明を省略していることがある。
図７は、本開示のコイル部品１の第２実施形態を示すものであり、コイル配線２１Ａ付近の拡大断面図を示す。第２実施形態では、第２磁性層１２が存在せず、コイル配線２１Ａの形状が第１実施形態と異なる。
なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号を付している箇所は、同一の構成を示す。第１実施形態と同じ構成を有する箇所については、その説明を省略していることがある。
図７に示すように、素体１０Ａにおいて、コイル配線２１Ａの延在する方向に直交する方向の断面の形状は、長円形である。コイル配線２１Ａの上面は、第１磁性層１１と接する。なお、コイル配線２１Ａは、その形状以外は、第１実施形態のコイル配線２１と同様とすることができる。
コイル配線２１Ａの下面の空隙部５１側の面の一部に、金属酸化物を含む領域７１が存在する。金属酸化物を含む領域７１は、第１金属酸化物７１ａおよび第２金属酸化物７１ｂを含む。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
前記第１実施形態では、第１磁性層１１は、コイル配線２１の上面の全面に設けられているが、上面の一部のみに設けられてもよい。同様に、前記実施形態では、第２磁性層１２は、コイル配線２１の左右の面の全面に設けられているが、その一部のみに設けられてもよい。
前記第１実施形態では、空隙部５１は、コイル配線の下面に設けられているが、コイル配線２１の上面に設けられてもよい。
また、前記第１実施形態では、空隙部５１は、コイル配線２１と第１磁性層１１との間に設けられているが、コイル配線２１と第２磁性層１２との間に設けられてもよく、コイル配線２１と第１磁性層１１との間およびコイル配線２１と第２磁性層１２との間に設けられてもよい。
前記第１実施形態では、空隙部５１は、コイル配線の下面に設けられているが、コイル配線２１の上面に設けられてもよい。
また、前記第１実施形態では、空隙部５１は、コイル配線２１と第１磁性層１１との間に設けられているが、コイル配線２１と第２磁性層１２との間に設けられてもよく、コイル配線２１と第１磁性層１１との間およびコイル配線２１と第２磁性層１２との間に設けられてもよい。
前記第１実施形態では、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属酸化物として、第１金属酸化物７１ａおよび第２金属酸化物７１ｂを記載しているが、金属酸化物は単一の化合物であってもよく（即ち、第１金属酸化物７１ａのみであってもよく）、３種類以上の化合物であってもよい。
前記第１実施形態では、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属として、ＣｕおよびＺｎを記載したが、ＣｕおよびＺｎ以外の金属として、ＢｉおよびＳｎを挙げることができる。言い換えると、金属酸化物は、Ｃｕの酸化物、Ｚｎの酸化物、Ｂｉの酸化物およびＳｎの酸化物の少なくとも１つを含んでいてもよい。ＢｉおよびＳｎも、ＣｕおよびＺｎと同様に、磁性層を構成する材料として用いることのできる金属であるため、磁性層と同じ材料を用いることも可能となり、コイル配線よりはみ出て形成された金属酸化物は焼成時に素体の磁性層に吸収され一体化されるため、空隙部の寸法のばらつきを抑えることができ、コイル部品のインピーダンス値やインダクタンス値のばらつきの抑制に寄与できる。また、焼成の際の熱を利用して上記金属を溶融でき、空隙部の形成が容易になる。さらに、Ｂｉの融点は２７１℃、Ｓｎの融点は２３２℃であることから、ＢｉおよびＳｎは融点がコイル配線となる導体ペーストの焼結が完了する８５０℃以下の金属である。したがって、これらの金属を用いた場合には、焼成時の昇温する間に金属が溶融され、空隙部の形成がさらに容易になる。Ｂｉの酸化物としては、例えば、Ｂｉ２Ｏ３を、Ｓｎの酸化物としては、例えば、ＳｎＯ、ＳｎＯ４、ＳｎＯ３を挙げることができる。
前記第１実施形態では、金属を含む層４１に含まれる金属として、ＣｕおよびＺｎを記載したが、ＣｕおよびＺｎ以外の金属としては、ＢｉおよびＳｎを挙げることができる。ＢｉおよびＳｎは、例えば、金属レジネート、および／または金属と樹脂とのコンポジットとして用いることができる。
（実施例）
次に、コイル配線２１の空隙部５１側から見た面について、実施例を用いて説明する。なお、図８Ａ～８Ｃ、図９～１１は、コイル部品の形成後、コイル配線２１の空隙部５１側の面でコイル部品を切断し、該面をコイル配線２１の空隙部５１に直交する方向から撮影したＳＥＭ画像から作成した図である。
次に、コイル配線２１の空隙部５１側から見た面について、実施例を用いて説明する。なお、図８Ａ～８Ｃ、図９～１１は、コイル部品の形成後、コイル配線２１の空隙部５１側の面でコイル部品を切断し、該面をコイル配線２１の空隙部５１に直交する方向から撮影したＳＥＭ画像から作成した図である。
（実施例１）
第１実施形態のコイル部品を作成した。金属を含む層４１は、Ｚｎのレジネート溶液を塗布し、その後、ＣｕＣｌ２を含む水溶液を塗布することによって形成した。
図８Ａにおいて、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅および酸化亜鉛からなる領域である。図８Ａの白い箇所は、コイル配線２１の空隙部５１へ露出している箇所である。図８Ａにおいて、金属酸化物を含む領域７１の割合は７６％であった。
図８Ｂは、図８Ａのうち、酸化銅のみを抽出した図である。酸化銅の形状は、島状であった。
図８Ｃは、図８Ａのうち、酸化亜鉛のみを抽出した図である。酸化亜鉛の形状は、島状および帯状であった。例えば、図８Ｃにおいて、「Ｉ」の符号を付している箇所は島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所は帯状である。
第１実施形態のコイル部品を作成した。金属を含む層４１は、Ｚｎのレジネート溶液を塗布し、その後、ＣｕＣｌ２を含む水溶液を塗布することによって形成した。
図８Ａにおいて、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅および酸化亜鉛からなる領域である。図８Ａの白い箇所は、コイル配線２１の空隙部５１へ露出している箇所である。図８Ａにおいて、金属酸化物を含む領域７１の割合は７６％であった。
図８Ｂは、図８Ａのうち、酸化銅のみを抽出した図である。酸化銅の形状は、島状であった。
図８Ｃは、図８Ａのうち、酸化亜鉛のみを抽出した図である。酸化亜鉛の形状は、島状および帯状であった。例えば、図８Ｃにおいて、「Ｉ」の符号を付している箇所は島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所は帯状である。
（実施例２）
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、ＣｕＣｌ２の水溶液を用いた。
図９において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅からなる領域である。図９において、金属酸化物を含む領域７１の割合は１４％であり、酸化銅の形状は島状および帯状であった。例えば、図９において、「Ｉ」の符号を付している箇所が島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所が帯状である。
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、ＣｕＣｌ２の水溶液を用いた。
図９において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅からなる領域である。図９において、金属酸化物を含む領域７１の割合は１４％であり、酸化銅の形状は島状および帯状であった。例えば、図９において、「Ｉ」の符号を付している箇所が島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所が帯状である。
（実施例３）
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、Ｚｎのレジネート溶液を用いた。
図１０において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化亜鉛からなる領域である。図１０において、金属酸化物を含む領域７１の割合は１０％であり、酸化亜鉛の形状は島状であった。また、酸化亜鉛の円相当径は０．１１４μｍ以上であった。
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、Ｚｎのレジネート溶液を用いた。
図１０において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化亜鉛からなる領域である。図１０において、金属酸化物を含む領域７１の割合は１０％であり、酸化亜鉛の形状は島状であった。また、酸化亜鉛の円相当径は０．１１４μｍ以上であった。
（実施例４）
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、ＣｕＣｌ２の水溶液を用いた。
図１１において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅からなる領域である。図１１において、金属酸化物を含む領域７１の割合は６０％であり、酸化銅の形状は島状および帯状であった。例えば、図１１において、「Ｉ」の符号を付している箇所は島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所は帯状であった。
本実施例において、金属酸化物を含む領域７１に含まれる金属は、１種類である。
金属を含む層４１の形成に、ＣｕＣｌ２の水溶液を用いた。
図１１において、黒く示されている箇所が、金属酸化物を含む領域７１、具体的には酸化銅からなる領域である。図１１において、金属酸化物を含む領域７１の割合は６０％であり、酸化銅の形状は島状および帯状であった。例えば、図１１において、「Ｉ」の符号を付している箇所は島状であり、「Ｂ」の符号を付している箇所は帯状であった。
１ コイル部品
１０ 素体
１１ 第１磁性層
１２ 第２磁性層
１５ 素体の第１端面
１６ 素体の第２端面
１７ 素体の側面
２０ コイル
２１ コイル配線
３１ 第１外部電極
３２ 第２外部電極
４１ 金属を含む層
５１ 空隙部
６１ 第１引出導体層
６２ 第２引出導体層
７１ 金属酸化物を含む領域
７１ａ、７１ｂ 金属酸化物
２１１ 磁性シート
２１２ 磁性ペースト層
２２１ コイル導体ペースト層
２６１ 第１引出導体ペースト層
Ｔ 高さ方向
Ｗ 幅方向
Ｌ 長さ方向
１０ 素体
１１ 第１磁性層
１２ 第２磁性層
１５ 素体の第１端面
１６ 素体の第２端面
１７ 素体の側面
２０ コイル
２１ コイル配線
３１ 第１外部電極
３２ 第２外部電極
４１ 金属を含む層
５１ 空隙部
６１ 第１引出導体層
６２ 第２引出導体層
７１ 金属酸化物を含む領域
７１ａ、７１ｂ 金属酸化物
２１１ 磁性シート
２１２ 磁性ペースト層
２２１ コイル導体ペースト層
２６１ 第１引出導体ペースト層
Ｔ 高さ方向
Ｗ 幅方向
Ｌ 長さ方向
Claims (9)
- 素体と、
前記素体内に設けられたコイルと
を有し、
前記素体は、積層された複数の磁性層を有し、
前記コイルは、積層された複数のコイル配線を有し、
前記磁性層と前記コイル配線とが交互に積層されており、
前記磁性層と前記コイル配線との間に空隙部を有し、
前記コイル配線の一部は、前記磁性層と接触しており、
前記コイル配線の前記空隙部側の面の一部に金属酸化物を含む領域が存在する、コイル部品。 - 前記金属酸化物に含まれる金属の融点が、８５０℃以下である、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記金属酸化物が、Ｃｕの酸化物、Ｚｎの酸化物、Ｂｉの酸化物、およびＳｎの酸化物の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記金属酸化物を含む領域の形状は、島状、および帯状の少なくとも１つを含む、請求項１～３の何れか１項に記載のコイル部品。
- 前記金属酸化物を含む領域の形状は、島状を含み、該島状の形状の円相当径が０．１μｍ以上の直径を有する、請求項４に記載のコイル部品。
- 前記金属酸化物を含む領域の割合が、コイル配線の表面の面積に対し１０％以上８０％以下である、請求項１～５の何れか１項に記載のコイル部品。
- 前記空隙部の最大厚みが、０．５μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にある、請求項１～６の何れか１項に記載のコイル部品。
- 前記空隙部が、前記コイル配線の積層方向の一方の面に存在する、
請求項１～７の何れか１項に記載のコイル部品。 - 焼成後に磁性層となる磁性シート上に、金属を含む層を形成する工程と、
前記金属を含む層上に、焼成後にコイル配線となるコイル導体ペースト層を形成する工程と、
焼成により前記金属を含む層に含まれる金属を溶融することによって、前記コイル配線と前記磁性層との間に空隙部を形成しつつ、前記コイル配線の表面に金属酸化物を含む領域を設ける工程、とを含む、コイル部品の製造方法。
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