JP7406919B2 - 積層コイル部品 - Google Patents

積層コイル部品 Download PDF

Info

Publication number
JP7406919B2
JP7406919B2 JP2019043707A JP2019043707A JP7406919B2 JP 7406919 B2 JP7406919 B2 JP 7406919B2 JP 2019043707 A JP2019043707 A JP 2019043707A JP 2019043707 A JP2019043707 A JP 2019043707A JP 7406919 B2 JP7406919 B2 JP 7406919B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric glass
glass layer
dielectric
component
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019043707A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020150007A (ja
Inventor
直之 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2019043707A priority Critical patent/JP7406919B2/ja
Priority to CN202010104802.2A priority patent/CN111681850A/zh
Priority to KR1020200027674A priority patent/KR102339627B1/ko
Priority to US16/814,893 priority patent/US11756723B2/en
Publication of JP2020150007A publication Critical patent/JP2020150007A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7406919B2 publication Critical patent/JP7406919B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/323—Insulation between winding turns, between winding layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/16—Compositions for glass with special properties for dielectric glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/08—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances quartz; glass; glass wool; slag wool; vitreous enamels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/327—Encapsulating or impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08—Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/10—Doped silica-based glasses containing boron or halide containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/32—Doped silica-based glasses containing metals containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/04—Particles; Flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/30—Methods of making the composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H01F2017/002—Details of via holes for interconnecting the layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0066—Printed inductances with a magnetic layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F2017/0093—Common mode choke coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

本発明は積層コイル部品に関し、より詳しくは部品素体がガラス材料で形成された積層コモンモードチョークコイル等の積層コイル部品に関する。
従来より、情報通信端末等の各種電子機器では、ノイズ除去用にコモンモードチョークコイル等の小形の積層コイル部品が使用されている。また、近年における通信機器の高周波数化の進展に伴い、高周波数帯域でのノイズ除去を効率良く行う積層コイル部品の研究・開発も盛んに行われている。
例えば、特許文献１には、図７に示すように、コイル導体１０１が埋設された誘電体ガラス層１０２の両主面に磁性体層１０３ａ、１０３ｂを形成して積層体１０４を構成すると共に、積層体１０４の両主面に更に誘電体ガラス層１０５ａ、１０５ｂを形成し、誘電体ガラス層１０２と磁性体層１０３ａ、１０３ｂとが層間剥離しないように誘電体ガラス層１０５ａ、１０５ｂで積層体１０４を拘束した積層コイル部品が提案されている。
この特許文献１では、誘電体ガラス層１０２、１０５ａ、１０５ｂを形成するガラス材料は、磁性体層１０３ａ、１０３ｂを形成するフェライト材料に比べて線膨張係数が小さいことから、斯かる線膨張係数の差に起因し、焼成工程等で高温から常温に冷却する過程で外層側の誘電体ガラス層１０５ａ、１０５ｂには圧縮応力が負荷される。したがって、このような積層コイル部品が実装された基板にたわみが生じても、誘電体ガラス層１０５ａ、１０５ｂにクラック等の構造欠陥が積層コイル部品に発生するのを避けることができると考えられる。
また、特許文献２には、ガラス相と、ガラス相中に分散されたセラミックス相とを有するガラスセラミックス焼結体であって、セラミックス相がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子とジルコニア（ＺｒＯ２）粒子とを含み、前記ガラス相がＭＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系ガラス（Ｍはアルカリ土類金属）を含み、前記焼結体の断面において、アルミナ粒子の面積率が０．０５～１２％であり、 ジルコニア粒子の面積率が０．０５～６％であるガラスセラミックス焼結体、及びこのガラスセラミックス焼結体からなるセラミック層を備えたコイル電子部品が提案されている。
この特許文献２では、セラミック層（部品素体）をガラスセラミックス焼結体で形成すると共に、特定組成のガラス相中に、フィラーとして、アルミナ粒子及びジルコニア粒子を特定量含有することで、比較的低温での焼成を可能にし、誘電率が過度に上昇することなくて強度を確保しようとしている。
特開２０１７－７３４７５号公報（請求項１、図１等） 特開２０１８－１３１３５３号公報（請求項１、８、段落［００１３］等）
しかしながら、特許文献１では、上述したように磁性体層１０３ａ、１０３ｂに接する外層側の誘電体ガラス層１０５ａ、１０５ｂに圧縮応力が負荷されることから、積層コイル部品にクラック等の構造欠陥が発生するのを抑制できるものの、積層コモンモードチョークコイルのような積層コイル部品では、コモンモード成分の減衰特性（Ｓｃｃ２１）が未だ不十分であった。
すなわち、ノイズの減衰特性は、共振周波数における信号の鋭さを示す品質係数Ｑ（以下、「Ｑ値」という。）で評価することができ、良好な減衰特性を得るためにはＱ値が高いことが必要とされている。また、高いＱ値を得るためには比誘電率の低い低誘電率材料が効果的であることが知られている。
しかしながら、磁性体層を形成するフェライト材料は、ガラス材料に比べると比誘電率が高く、このため未だ所望の良好な減衰特性を得ることができない状況にあった。
また、特許文献２のように部品素体を誘電体ガラス材料で形成した場合、図８に示すように、内部導体１１２が部品素体１１１に埋設され、かつ部品素体１１１の両端部に外部電極１１３ａ、１１３ｂが形成されている。そして、このように形成された電子部品がリフロー加熱処理等によりはんだ１１４を介して基板１１５に実装される。
しかしながら、この場合、ガラス材料はフェライト材料に比べて比誘電率が低いことからＱ値も高く、減衰特性の向上が可能であるものの、誘電体ガラス層の表層部分には圧縮応力が殆ど負荷されない。このため、基板にたわみが生じると、部品素体１１１に引張応力が生じ、部品素体１１１にクラック等の構造欠陥１１６が生じるおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、積層コイル部品が実装された基板にたわみが生じた場合であっても、良好な減衰特性を確保しつつクラック等の構造欠陥の発生を抑制することができる積層コモンモードチョークコイル等の積層コイル部品を提供することを目的とする。
上述したようにガラス材料、例えばホウケイ酸系ガラスは、フェライト材料に比べて比誘電率が低く、高Ｑ値化が可能であることから、高周波数帯域での減衰特性を向上させるためには部品素体全体をガラス材料で形成することが望ましいと考えられる。
しかしながら、部品素体全体を同一組成のガラス材料で形成した場合、［発明が解決しようとする課題］の項でも述べたように、誘電体ガラス層の表層部分には圧縮応力が殆ど負荷されない。このため基板にたわみが生じると、部品素体に引張応力が生じ、積層コイル部品にはクラック等の構造欠陥が発生するおそれがある。
本発明者は、斯かる課題を解決すべく、実装基板に対向して配される積層コイル部品について、石英とホウケイ酸系ガラスとの線膨張係数の差に着目し、鋭意研究を行ったところ、石英はホウケイ酸系ガラスに比べて線膨張係数が大きいことから、部品素体を内部導体が埋設された第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の外層側の薄層の第２の誘電体ガラス層に区分し、これら第１及び第２の誘電体ガラス層の主成分を形成するホウケイ酸系ガラスに石英を添加すると共に、少なくとも実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の石英含有量を第１の誘電体ガラス層よりも少なくすることにより、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層との間で線膨張係数に差が生じさせることができ、これにより第２の誘電体ガラス層に圧縮応力を負荷させることができ、積層コイル部品のたわみ強度を改善することができるという知見を得た。具体的には、少なくとも第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される石英の含有量がガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部の範囲においては、第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層の石英含有量差をガラス材料１００重量部に対し５～１０重量部とすることにより、基板にたわみが生じ、積層コイル部品に引張応力が生じても、クラック等の構造欠陥の発生を効果的に抑制でき、これにより減衰特性と機械的強度とを両立させることができることが分かった。また、本発明者の更なる鋭意研究の結果、実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の厚みを１０～１００μｍとすることにより大きな圧縮応力が前記第２の誘電体ガラス層に負荷され、クラック等の構造欠陥の発生を効果的に抑制できることも分かった。
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、実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の石英含有量が、前記第１の誘電体ガラス層の石英含有量よりも少なく、少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の前記石英の含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し５～１０重量部であり、かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であることを特徴としている。
これにより実装基板にたわみが生じ、積層コイル部品に引張応力が生じても、第１の誘電体ガラス層及び第２の誘電体ガラス層間の石英含有量の差、すなわち、両者の線膨張係数の差に起因して第２の誘電体ガラス層には圧縮応力が負荷される。そしてその結果、積層コイル部品のたわみ強度が向上し、クラック等の構造欠陥を抑制できる良好な機械的強度を有する積層コイル部品を得ることができる。しかも、部品素体全体は主成分がガラス材料で形成されていることから、Ｑ値も高く高周波数帯域での減衰特性が良好な積層コイル部品を得ることができる。すなわち、機械的強度と減衰特性とが両立した積層コイル部品を得ることができる。
さらに、本発明の積層コイル部品は、前記フィラー成分にはアルミナを含み、前記少なくとも一方の第２の誘電体ガラス層は、前記アルミナの含有量が、前記第１の誘電体ガラス層よりも多いのが好ましい。
これにより、アルミナは比誘電率が石英に比べて高いがビッカース硬度が高いことから、第２の誘電体ガラス層のアルミナの含有量を第１の誘電体ガラス層よりも多くすることにより、機械的強度を向上させることが可能となる。
また、本発明の積層コイル部品は、前記少なくとも一方の第２の誘電体ガラス層と前記第１の誘電体ガラス層との間の前記アルミナの含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し２重量部以上であるのが好ましい。
これにより減衰特性を損なうことなく、より一層良好な機械的強度を有する積層コイル部品を効率良く得ることができる。
また、本発明の積層コイル部品は、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記アルミナの含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し１０重量部以下であるのが好ましい。
また、上記積層コイル部品では、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層との間で石英の含有量に差を設けることにより、両者の線膨張係数に差を生じさせているが、フィラー成分種に依存することなく、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層との間で線膨張係数に差を生じさせることによっても本発明の課題を解決することができ、減衰特性と機械的強度が両立した積層コイル部品を得ることができる。
すなわち、本発明に係る積層コイル部品は、実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の線膨張係数が、前記第１の誘電体ガラス層の線膨張係数よりも小さくなるように、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の線膨張係数差が、０．４ｐｐｍ／℃以上であり、かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であることを特徴としている。
このようにフィラー成分種に依存することなく第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層との間で所定の線膨張係数差を設けることにより、上述したように減衰特性と機械的強度の両立した積層コイル部品を効率良く得ることができる。尚、この場合は、前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、必要に応じて各種フィラー成分を含有させることができる。
また、本発明の積層コイル部品は、前記少なくとも一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは、１０μｍ～１００μｍであるのが好ましく、７５μｍ以下が好ましい。
また、本発明の積層コイル部品は、前記内部導体が、渦巻状又は螺旋状に形成されているのが好ましい。
また、本発明の積層コイル部品は、積層コモンモードチョークコイルであるのが好ましい。
これにより高強度で高周波特性の良好な積層コモンモードチョークコイルを得ることができる。
本発明の積層コイル部品によれば、実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の石英含有量が、前記第１の誘電体ガラス層の石英含有量よりも少なく、少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の前記石英の含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し５～１０重量部であり、かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であるので、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層の両者の線膨張係数の差に起因して第２の誘電体ガラス層には圧縮応力が負荷される。そしてその結果、積層コイル部品のたわみ強度が向上し、クラック等の構造欠陥を抑制できる良好な機械的強度を有する積層コイル部品を得ることができる。しかも、部品素体全体は主成分がガラス材料で形成されていることから、Ｑ値も高く高周波数帯域での減衰特性が良好な積層コイル部品を得ることができる。すなわち、機械的強度と減衰特性とが両立した積層コイル部品を実現することができる。
また、本発明の積層コイル部品によれば、実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の線膨張係数が、前記第１の誘電体ガラス層の線膨張係数よりも小さくなるように、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の線膨張係数差が、０．４ｐｐｍ／℃以上であり、かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であるので、所定量の石英が含有されていれば、石英以外のフィラー種に依存することなく減衰特性と機械的強度が両立した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コモンモードチョークコイルの一実施の形態を示す模式的に示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面図である。 積層成形体を模式的に示す分解斜視図である。 実施例で作製された比較例試料を模式的に示す斜視図である。 試料番号３の減衰特性を比較例試料と共に示した図である。 モデル１、２における第２の誘電体ガラス層の厚みと圧縮応力との関係を比較例モデルと共に示す図である。 磁性体層を有するタイプの従来の積層コイル部品を示す断面図である。 誘電体ガラス層のみで形成された場合の従来の積層コイル部品の課題を説明するための図である。
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コモンモードチョークコイルの一実施の形態を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ－Ａ矢視断面図である。
この積層コモンモードチョークコイルは、内部導体１を有する部品素体２の両端部に外部電極３ａ～３ｄが形成されている。
部品素体２は、具体的には内部導体１を埋設した第１の誘電体ガラス層４と、該第１の誘電体ガラス層４の両主面に形成された厚みＴ１、Ｔ２からなる薄層の第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂとを有する積層構造とされている。
第１の誘電体ガラス層４は、図２に示すように、第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇが積層された焼結体で形成されると共に、内部導体１は、巻き方向が互いに同一方向となるようにコイル状（渦巻状）に形成された第１及び第２のコイル導体７、８を有し、前記第１のコイル導体７と第２のコイル導体８とが、前記第１の誘電体ガラス層４に埋設されている。そして、第１のコイル導体７は、第３の誘電体ガラスシート６ｃ上に形成された第１のコイル部９ａと、第３の誘電体ガラスシート６ｃを貫通する第１の導通ビア９ｂと、第２の誘電体ガラスシート６ｂ上に形成された第１の引出導体部９ｃとを有し、第１のコイル部９ａ、第１の導通ビア９ｂ、及び第１の引出導体部９ｃが電気的に接続されている。また、第２のコイル導体８は、第４の誘電体ガラスシート６ｄ上に形成された第２のコイル部１０ａと、第５の誘電体ガラスシート６ｅを貫通する第２の導通ビア１０ｂと、第５の誘電体ガラスシート６ｅ上に形成された第２の引出導体部１０ｃとを有し、第２のコイル部１０ａ、第２の導通ビア１０ｂ、及び第２の引出導体部１０ｃが電気的に接続されている。そして、本積層コモンモードチョークコイルは、第２の誘電体ガラス層５ａが実装基板（不図示）と対向するように配され、はんだを介して実装基板に電気的に接続される。
このように構成された積層コモンモードチョークコイルは、第１及び第２のコイル導体７、８にノーマルモードの電流が流れると、該第１及び第２のコイル導体７、８には互いに逆方向に磁束が発生し、磁束が打ち消しあうことからインダクタとしての機能は生じない。一方、第１及び第２のコイル導体７、８にコモンモードの電流が流れると、該第１及び第２のコイル導体７、８には同一方向に磁束が発生し、インダクタとして機能する。
このように積層コモンモードチョークコイルでは、ノーマルモードではインダクタとして機能せずに信号成分が伝送され、コモンモードではインダクタとして機能してノイズ成分が伝送されることにから、これらの伝送モードの相違を利用し、信号とノイズとに分離してノイズ除去を行うことができる。
そして、本実施の形態では、第１及び第２の誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂは主成分がガラス材料で形成されると共に、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂは、石英含有量が、第１の誘電体ガラス層４よりも少なくなるように形成されている。
すなわち、ホウケイ酸系ガラス（比誘電率：４．０～５．０）に代表されるガラス材料は、フェライト材料（比誘電率：１０～２０）に比べて比誘電率が低く、高いＱ値を得ることができることから、ＧＨｚ帯域等の高周波数帯域において急峻で良好な減衰特性を得ることができ、ノイズを効果的に除去することができる。特に、石英は比誘電率が４未満であり、ホウケイ酸系ガラスよりも更に低いことから、より高いＱ値を得ることが可能であり、減衰特性のより一層の向上を図ることができる。
しかしながら、部品素体全体を同一組成のガラス材料で形成した場合、積層コモンモードチョークが実装された基板にたわみが生じると、該基板には引張応力が生じ、このため基板と外部電極３ａ～３ｄの側面折返部先端の接触部分を起点に誘電体ガラス層にクラック等の構造欠陥が発生するおそれがある。
すなわち、特許文献１のように磁性体層の外層側に誘電体ガラス層が配されている場合は、フェライト材料とガラス材料の線膨張係数の相違から、磁性体層に接する外側の誘電体ガラス層には圧縮応力が負荷され、これにより引張応力に起因したクラック等の構造欠陥の発生を抑制することが可能である。
しかしながら、部品素体全体を同一組成のガラス材料で形成した場合、部品素体の外層、特に表層部分には圧縮応力が殆ど負荷されず、このため実装基板にたわみが生じると、該実装基板からの引張応力に起因してクラック等の構造欠陥が発生するおそれがある。
そこで、本実施の形態では、ホウケイ酸系ガラスと石英との線膨張係数の相違に着目し、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂ中の石英含有量が、第１の誘電体ガラス層４中の石英含有量よりも少なくなるよう石英含有量を調整している。すなわち、ホウケイ酸系ガラスの線膨張係数は、石英の線膨張係数より小さい。したがって、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂ中の石英含有量を、第１の誘電体ガラス層４中の石英含有量よりも少なくすることにより、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂの線膨張係数は第１の誘電体ガラス層４の線膨張係数よりも大きくなり、焼成工程等の製造過程で高温から常温に冷却する過程で第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂには圧縮応力が負荷され、その結果、引張応力等の外的応力に対し機械的強度を向上させることができる。
このように本実施の形態では、積層コモンモードチョークコイルの機械的強度が向上することから、基板にたわみが生じても積層コモンモードチョークコイルにクラック等の構造欠陥が発生するのを抑制することができる。
第１の誘電体ガラス層４と第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂとの石英含有量の差（石英含有量差）は、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂにクラック等の構造欠陥が生じない程度に該第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂに圧縮応力が負荷されるのであれば特に限定されるものではないが、通常はガラス材料１００重量部に対し、３～１０重量部が好ましく、５～１０重量部がより好ましい。石英含有量差が、ガラス材料１００重量部に対し３重量部未満になると石英含有量差が過度に少なくなって両者間で十分な線膨張係数差Δαを確保することができず、十分な機械的強度を得ることができない。一方、石英含有量差がガラス材料１００重量部に対し１０重量部を超えると、石英含有量の絶対値が多くなることから焼結性の低下を招くおそれがある。
第１及び第２の誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂの各々に含有される石英含有量も特に限定されるものではないが、通常はガラス材料１００重量部に対し、４０～６０重量部が好ましい。
また、第１及び第２の誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂに含有されるフィラー成分にはアルミナを含むのも好ましく、この場合、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂのアルミナの含有量が、第１の誘電体ガラス層４よりも多いのが好ましい。アルミナは比誘電率が８．５とホウケイ酸ガラスや石英に比べて高いが、ビッカース硬度が高く、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂ中のアルミナの含有量を、第１の誘電体ガラス層４中のアルミナの含有量よりも多くすることにより、機械的強度をより一層向上させることが可能である。
第１の誘電体ガラス層４と第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂとのアルミナ含有量の差（アルミナ含有量差）は、より機械的強度の向上に寄与するのであれば特に限定されるものではないが、ガラス材料１００重量部に対し、２～１０重量部が好ましい。アルミナ含有量差がガラス材料１００重量部に対し、２重量部未満の場合は第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂに対するアルミナの添加効果を十分に発揮することができない。一方、アルミナ含有量差がガラス材料１００重量部に対し、１０重量部を超えると、焼結性が低下し、水分が部品素体２に浸入するおそれがある。
尚、第１及び第２の誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂにアルミナを含有させる場合、その含有量は、良好な減衰特性と機械的強度を確保できる範囲であればば特に限定されるものではないが、通常は、ガラス材料１００重量部に対し、１０重量部以下である。
また、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂの厚みＴ１、Ｔ２は、実装基板からの引張応力は、部品素体２の表層部分に負荷されることを考慮すると、薄層であればその厚みは特に限定されるものではないが、１０～１００μｍが好ましく、１０～７５μｍがより好ましい。
また、上記積層コモンモードチョークコイルでは、第１の誘電体ガラス層４と第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂとの間で石英の含有量に差を設けることにより、線膨張係数に差を生じさせているが、石英等のフィラー成分種に依存することなく、第１の誘電体ガラス層４と第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂとの間で線膨張係数に差が生じるように第１の誘電体ガラス層４と第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂを形成してもよい。すなわち、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂの線膨張係数が、前記第１の誘電体ガラス層４の線膨張係数よりも小さくなるように形成することにより、フィラー成分種に依存することなく減衰特性と機械的強度が両立した積層コイル部品を得ることができる。
このように第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂに十分な圧縮応力が負荷される程度に線膨張係数差を生じさせることにより、本発明の課題を解決することができる。尚、この場合は、第１及び第２の誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂに任意の各種フィラー成分を含有させることができる。
線膨張係数差は、第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂに十分な圧縮応力が負荷されるのであれば、特に限定されるものではないが、好ましくは、線膨張係数差は０．１ｐｐｍ／℃以上、より好ましくは、０．４ｐｐｍ／℃以上である。
尚、ガラス材料としては、上述したようにＳｉ、Ｂを主成分とした比誘電率の低いホウケイ酸ガラスを好んで使用することができる。例えば、ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０～８５ｗｔ％、ＢをＢ２Ｏ３に換算して１０～２５ｗｔ％、ＫをＫ２Ｏに換算して０．５～５ｗｔ％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して０．５ｗｔ％とされたホウケイ酸アルカリガラスを好んで使用することができる。
また、第１及び第２のコイル導体７、８の導体材料としては、特に限定されるものではなく、Ａｇ、Ａｇ－Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性材料を使用することが可能であるが、通常は比較的安価で大気雰囲気で焼成可能なＡｇを主成分とした導電性材料を好んで使用することができる。
次に、上記積層コモンモードチョークコイルの製造方法を詳述する。
図３は本積層コモンモードチョークコイルの中間生成物である積層成形体を模式的に示す分解斜視図である。
［第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇの作製］
焼成後のガラス成分の組成が、所定組成となるようにＳｉ化合物、Ｂ化合物等のガラス素原料を秤量し、この秤量物を白金坩堝に投入し、１５００～１６００℃の温度で所定時間溶融させ、ガラス融液を作製する。次いで、このガラス融液を急冷した後、粉砕し、これによりガラス材料を得る。
次に、焼成後のガラス材料１００重量部に対し好ましくは４０～６０重量部となるように石英を秤量し、さらに必要に応じて好ましくは１０重量部以下の範囲でアルミナを秤量する。次いで、これら石英、アルミナを含むフィラー成分をガラス材料に添加し、混合した後、これを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、及び可塑剤をＰＳＺボールと共に、ポットミルに投入し、十分に混合粉砕し、誘電体ガラススラリーを作製する。
次に、ドクターブレード法等の成形加工法を使用し、前記誘電体ガラススラリーをシート状に成形加工し、これにより厚みが２０～３０μｍの第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇを作製する。
［外層用誘電体ガラスシート１１ａ、１１ｂの作製］
第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇの作製方法と同様の方法・手順でガラス材料を作製する。
次に、石英含有量が第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇよりも少なくなるように、好ましくは焼成後の石英含有量差が、ガラス材料１００重量部に対し３～１０重量部（より好ましくは５～１０重量部）となるように石英を秤量する。また、必要に応じてアルミナ含有量が第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇよりも多くなるように、好ましくは焼成後のアルミナ含有量差が、ガラス材料１００重量部に対し２重量部以上となるように、アルミナを秤量する。
そして、これら石英、アルミナを含むフィラー成分をガラス材料に添加し、混合した後、上述と同様の方法・手順で誘電体ガラススラリーを作製する。
次に、ドクターブレード法等の成形加工法を使用し、前記誘電体ガラススラリーをシート状に成形加工し、これにより膜厚１０～１００μｍの外層用誘電体ガラスシート１１ａ、１１ｂを作製する。
［第１及び第２の導電膜１２、１３の作製］
Ａｇ等を主成分とする導電性ペーストを用意する。そして、スクリーン印刷法等の塗布法を使用し、第２の誘電体ガラスシート６ｂ上に導電性ペーストを塗布し、所定形状の第１の引出導体パターン１２ａを作製する。次に、レーザ照射等により第３の誘電体ガラスシート６ｃの所定箇所にビアホールを形成し、該ビアホールに導電性ペーストが充填して第１のビア導体１２ｂを形成する。その後スクリーン印刷法等の塗布法を使用し、第３の誘電体ガラスシート６ｃ上に渦巻状に第１のコイルパターン１２ｃを形成し、第１の引出導体パターン１２ａ、第１のビア導体１２ｂ、及び第１のコイルパターン１２ｃからなる第１の導電膜１２を作製する。
同様に、スクリーン印刷法等の塗布法を使用して第４の誘電体ガラスシート６ｄ上に導電性ペーストを塗布し、渦巻状に第２のコイルパターン１３ａを作製する。次に、レーザ照射等により第５の誘電体ガラスシート６ｅの所定箇所にビアホールを形成し、該ビアホールに導電性ペーストが充填して第２のビア導体１３ｂを形成する。その後スクリーン印刷法等の塗布法を使用して第５の誘電体ガラスシート６ｅ上に第２の引出導体パターン１３ｃを形成し、第２のコイルパターン１３ａ、第２のビア導体１３ｂ及び第２の引出導体パターン１３ｃを有する第２の導電膜１３を形成する。
［積層コモンモードチョークコイルの作製］
外層用誘電体ガラスシート１１ａ上に第１の誘電体ガラスシート６ａを積層した後、導電膜１２、１３が形成された第２～第５の誘電体ガラスシート６ｂ～６ｅを積層し、さらにその上に第６～第７の誘電体ガラスシート６ｆ、６ｇ、外層用誘電体ガラスシート１１ｂを順次積層し、これを加熱・圧着させ、これにより積層成形体を作製する。
次いで、この積層成形体を焼成炉に投入し、大気雰囲気下、３５０～５００℃の加熱温度で脱バインダ処理を行い、その後、８００～９００℃の温度で２時間焼成処理を行い、これにより外層用誘電体ガラスシート１１ａ、１１ｂ、第１～第７の誘電体ガラスシート６ａ～６ｇ、第１及び第２の導電膜１２、１３が共焼成される。そして、内部導体１（第１及び第２のコイル導体７、８）が埋設された第１の誘電体ガラス層４の両主面に薄層の第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂが形成された部品素体２を得る。
その後、この部品素体２の両端部の所定箇所にＡｇ等を主成分とした外部電極用導電性ペーストを塗布し、７００～８００℃程度の温度で焼き付け処理を行って下地電極を形成し、その上にＮｉめっき及びＳｎめっきを順次行って下地電極上にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を形成し、これにより第１～第４の外部電極３ａ～３ｄを作製する。すなわち、第１の引出導体部９ｃが第１の外部電極３ａに電気的に接続されると共に第１のコイル部９ａが第３の外部電極３ｃに電気的に接続され、また、第２のコイル部１０ａが第４の外部電極３ｄに電気的に接続されると共に第２の引出導体部１０ｃが第２の外部電極３ｂに電気的に接続され、これにより図１及び図２に示す積層コモンモードチョークコイルを作製することができる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、第１の誘電体ガラス層４に接する一対の第２の誘電体ガラス層５ａ、５ｂに対し、石英やアルミナの含有量を調整しているが、少なくとも一方の第２の誘電体ガラス層、具体的には実装基板に対向する誘電体ガラス層５ａについて、第１の誘電体ガラス層４との間で石英含有量やアルミナ含有量に差が生じるように形成されていればよい。
また、誘電体ガラス層４、５ａ、５ｂについても、性能に影響を与えない範囲で上述した材料種以外に適宜添加物を含有させてもよい。
また、上記実施の形態ではコイル形状が渦巻状の２つの内部導体１（第１及び第２のコイル導体７、８）を第１の誘電体ガラス層４に埋設させているが、内部導体の形態はコイル形状であれば特に限定されるものではなく、複数の導通ビアを介して螺旋状に形成された内部導体を第１の誘電体ガラス層４に埋設させてもよい。
また、上記実施の形態では、積層コモンモードチョークコイルを例示して説明したが、その他の積層コイル部品に適用可能であ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。
［誘電体ガラス材料の作製と線膨張係数の測定］
（誘電体ガラス材料の作製）
ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、及びＡｌ２Ｏ３が所定の割合で含有されたガラス材料、及びフィラー成分として石英粉末及びアルミナ粉末を用意した。
次いで、ガラス材料１００重量部に対し石英粉末及びアルミナ粉末の含有量が表１となるようにこれらガラス粉末、石英粉末及びアルミナ粉末を秤量して混合し、ポリビニルブチラール系樹脂等の有機バインダ、エタノール、トルエン等の有機溶剤、及び可塑剤をＰＳＺボールと共に、ボールミルに投入し、十分に混合粉砕し、誘電体ガラススラリーを作製した。
次に、ドクターブレード法を使用し、前記誘電体ガラススラリーを厚みが１０～３０μｍとなるようにシート状に成形加工し、誘電体ガラスシートを作製した。
次に、この誘電体ガラスシートを複数枚積層し、温度８０℃、圧力１００ＭＰａの条件下、ＷＩＰ（温間等方圧プレス）処理を行って圧着し、成形体を得た。次いで、この成形体を焼成後の外形寸法が、長さ：約４ｍｍ、幅：約１ｍｍ、高さ：約１ｍｍとなるようにダイサーで切断して焼成炉に投入し、８００～９００℃の温度で２時間焼成し、これにより試料番号Ａ～Ｅの誘電体ガラス材料を作製した。
（線膨張係数αの測定）
試料番号Ａ～Ｅの誘電体ガラス材料について、熱機械分析装置（リガク社製、Thermo plus EVO2 TMAシリーズ）を使用し、２０～５００℃の温度範囲で線膨張係数αを測定した。
表１は、その測定結果を示している。
Figure 0007406919000001
［積層コモンモードチョークコイルの作製と機械的強度の測定］
（積層コモンモードチョークコイルの作製）
Ａｇ系導電性ペーストを用意し、試料番号Ａの誘電体ガラスシートにスクリーン印刷法を使用して前記Ａｇ系導電性ペーストを塗布し、渦巻状のコイルパターン及び引出導体パターンを形成した。さらに誘電体ガラスシートに対し所定箇所にレーザ照射を行ってビアホールを形成し、該ビアホールにＡｇ系導電性ペーストを充填し、ビア導体を形成し、第１及び第２の導電膜を作製した。
上記導電膜が形成された試料番号Ａの誘電体ガラスシート、及び導電膜が形成されていない試料番号Ａの誘電体ガラスシートを所定順序で積層し、この両主面を試料番号Ａ～Ｄのいずれかの誘電体ガラスシートで狭持し、温度８０℃、圧力１００ＭＰａの条件下、ＷＩＰ処理を行って圧着し、積層体ブロックを得た。尚、試料番号Ｂ～Ｄは焼成後に表２に示すような第２の誘電体ガラス層の厚みＴとなるように所定枚数積層した。
次いで、この積層体ブロックをダイサーで切断して個片化した後、焼成炉に投入し、８００～９００℃の温度で２時間焼成し、これにより部品素体を得た。
次に、この部品素体の両端面にＡｇ系導電性ペーストを塗布し、７００～８００℃程度の温度で焼き付け処理を行って下地電極を形成し、その上にＮｉめっき及びＳｎめっきを順次行って下地電極上にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を形成し、これにより第１～第４の外部電極を作製し、試料番号１～６の積層コモンモードチョークコイル（試料）を得た。
得られた試料の外形寸法は、長さＬが０．６５ｍｍ、幅Ｗが０．５０ｍｍ、厚みＴが０．３０ｍｍであった。
（機械的強度の評価）
試料番号１～６の各試料１０個について、ＪＩＳＣ６００６８－２－２１（２００９）に準拠し、たわみ強度試験を行い、機械的強度を評価した。すなわち、まず、長さ１００ｍｍ、幅：４０ｍｍ、厚み１．０ｍｍのガラスエポキシ製のたわみ強度試験用基板を用意した。次いで、この基板の表面中央部に試料をはんだ付けして該試料を基板表面に固着させ、たわみ量δが２ｍｍ、又は３ｍｍとなるように基板の裏面側から荷重を負荷し、５秒間放置した。そして、試料にクラック等の構造欠陥が生じていないかをマイクロスコープで確認し、試料１０個中、全数で構造欠陥が認められなかったものを良品（〇）、１個でも構造欠陥が認められたものを不良品（×）と判断した。
表２は、試料番号１～６のフィラー成分、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層の含有量差ΔＷ、第２の誘電体ガラス層の厚みＴ、線膨張係数差Δα、及びたわみ強度の試験結果を示している。
Figure 0007406919000002
試料番号１は、第１及び第２の誘電体ガラス層がいずれも試料番号Ａの誘電体ガラス材料を使用しており、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層とで石英含有量に差がないため、たわみ強度はたわみ量δが２ｍｍ及び３ｍｍのいずれにおいてクラック等の構造欠陥が発生した。
これに対し試料番号２～６は、第２の誘電体ガラス層の石英含有量が第１の誘電体ガラス層の石英含有量に比べて少なく、含有量差ΔＷがガラス材料１００重量部に対し３重量部以上であることから、線膨張係数差Δαも０．１ｐｐｍ／℃以上を確保することができた。その結果、試料番号１に比べてたわみ強度が改善され、機械的強度が向上することが分かった。特に、試料番号３～６は、含有量差ΔＷがガラス材料１００重量部に対し５重量部以上であり、第２の誘電体ガラス層の石英含有量が第１の誘電体ガラス層の石英含有量に比べて十分に少なく、線膨張係数差Δαも０．４ｐｐｍ／℃以上を確保できることから、たわみ量δが３ｍｍであってもクラック等の構造欠陥が生じず、十分に機械的強度が向上することが分かった。
フィラー成分として石英に加えアルミナを含有した場合について、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層のアルミナ含有量差が機械的強度に及ぼす影響を調べた。
すなわち、第１の誘電体ガラス層として試料番号Ｅの誘電体ガラス材料を使用し、第２の誘電体ガラス層として試料番号Ｂの誘電体ガラス材料を使用した以外は、実施例１と同様の方法・手順で試料番号１１の試料を作製した。
そして、実施例１と同様の方法・手順でたわみ強度試験を行い、機械的強度を評価した。
表３は、試料番号１～６のフィラー成分、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層の含有量差ΔＷ、第２の誘電体ガラス層の厚みＴ、線膨張係数差Δα、及びたわみ強度の試験結果を示している。尚、この表３には比較のため表２の試料番号２を再掲している。
Figure 0007406919000003
試料番号１１は、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層とで石英含有量差及び第２の誘電体ガラス層の厚みＴは同一であるが、第２の誘電体ガラス層のアルミナ含有量が第１の誘電体ガラス層のアルミナ含有量に比べて多いことから、たわみ量δが３ｍｍであってもクラック等の構造欠陥が生じず、より一層機械的強度が向上することが分かった。
すなわち、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層とでアルミナ含有量が同一の試料番号２は、たわみ量δが２ｍｍのときはクラック等の構造欠陥が発生しなかったが、たわみ量δが３ｍｍになると構造欠陥の発生が認められた。したがって、第２の誘電体ガラス層のアルミナ含有量を第１の誘電体ガラス層よりも多くすることで機械的強度がより一層向上することが分かった。
［比較例試料の作製］
比較例試料として部品素体に磁性体層を有する積層コモンモードチョークコイルを作製し、本発明実施例の減衰特性と比較例試料の減衰特性を比較した。
図４は、比較例としての積層コモンモードチョークコイルの斜視図である。
この積層コモンモードチョークコイルでは、部品本体５１は、内部導体５２が埋設された厚みｔ１の第１の誘電体ガラス層５３が厚みｔ２の一対の磁性体層５４ａ、５４ｂに狭持され、さらにこの一対の磁性体層５４ａ、５４ｂの各々主面には厚みｔ３の一対の第２の誘電体ガラス層５５ａ、５５ｂが形成され、厚みｔの積層構造を有している。また、部品本体５１の両端部には第１～第４の外部電極５６ａ～５６ｄが形成されている。
この比較例試料は、以下のようにして作製した。
まず、試料番号Ａの誘電体ガラスシートを使用し、実施例１と同様の方法・手順で、この誘電体ガラスシートに渦巻状のコイルパターン又は引出導体パターンを形成した。さらにこの誘電体ガラスシートに対し所定箇所にレーザ照射を行ってビアホールを形成し、該ビアホールにＡｇ系導電性ペーストを充填し、ビア導体を形成した。
また、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯを含有したフェライト材料を用意し、これ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を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、磁性体スラリーを作製し、その後ドクターブレード法を使用してシート状に成形加工し、これにより磁性体シートを作製した。
次に、導電膜が形成されていない誘電体ガラスシート、磁性体シート、導電膜が形成された誘電体ガラスシート、磁性体シート、及び導電膜が形成されていない誘電体ガラスシートを順次積層し、実施例１と同様の方法で加熱・加圧して圧着し、積層体を形成した。そしてその後、９００℃の温度で２時間焼成して部品素体５１を作製し、該部品素体５１の両端部に外部電極５６ａ～５６ｃを形成し、これにより比較例試料を作製した。
作製された比較例試料の外形寸法は、試料番号３と同様、長さＬが０．６５ｍｍ、幅Ｗが０．５０ｍｍ、厚みｔが０．３０ｍｍであった。
（減衰特性の測定）
試料番号３（本発明実施例）及び比較例試料について、コモンモード成分の減衰特性（Ｓｃｃ２１）を測定した。
図５は、その測定結果を示している。横軸が周波数（ＧＨｚ）、縦軸は減衰量（ｄＢ）である。また、図５中、実線が試料番号３（本発明実施例）を示し、破線が比較例試料を示している。
この図５から明らかなように、ＧＨｚの高周波数帯域において、比較例試料は減衰量が周波数に対し緩やかに変化しているのに対し、試料番号３は減衰量の変化は周波数に対し急峻であり、良好な減衰特性を有していることが分かる。すなわち、誘電体ガラス材料はフェライト材料に比べて比誘電率が低いことから高いＱ値を得ることができ、試料番号３は比較例試料に比べ減衰特性が向上したものと考えられる。
積層コイル部品の解析モデルを作成し、有限要素法を使用して応力解析を行い、第２の誘電体ガラス層の厚みＴと圧縮応力との関係をシミュレーションした。
具体的には、積層コイル部品の外形寸法を長さＬ：０．６５ｍｍ、幅Ｗ：０．５０ｍｍ、厚みｔ：０．３０ｍｍとし、第１の誘電体ガラス層と第２の誘電体ガラス層との線膨張係数差Δαを１．９ｐｐｍ／℃（モデル１）、及び１．３ｐｐｍ／℃（モデル２）に設定した。そして、部品素体の長さＬ方向に熱応力を負荷し、温度を８００℃から２０℃（室温）に冷却した場合において、第２の誘電体ガラス層の厚みＴを１０～１４０μｍに変化させたときの圧縮応力を算出した。尚、実装基板と積層コイル部品との間に形成されるはんだフィレット部は、無応力状態としてシミュレーションした。
図６は、シミュレーション結果を示している。横軸が第２の誘電体ガラス層の厚みＴ（μｍ）、縦軸は圧縮応力（ＭＰａ）である。また、図６中、●印はモデル１（線膨張係数差Δα：１．９ｐｐｍ／℃）を示し、■印はモデル２（線膨張係数差Δα：１．３ｐｐｍ／℃）を示している。破線は実施例３の磁性体層を含有した比較例試料と同様の仕様で比較例モデルを作成し、シミュレーションしたものである。
この図６から明らかなように磁性体層を有する比較例モデルは、第２の誘電体ガラス層の厚みＴに依存することなく約６１ＭＰａの圧縮応力が第２の誘電体ガラス層に負荷されている。
これに対しモデル１、２では、第２の誘電体ガラス層の厚みＴが厚くなるのに伴い第２の誘電体ガラス層に負荷される圧縮応力が減少し、厚みＴが１００μｍを超えると圧縮応力が殆ど負荷されなくなることが分かる。すなわち、第２の誘電体ガラス層の厚みＴが薄くなればなるほど、大きな圧縮応力が第２の誘電体ガラス層に負荷され、クラック等の構造欠陥の発生を効果的に抑制することができ、第２の誘電体ガラス層の厚みＴは、好ましくは１０～１００μｍ、より好ましくは７５μｍ以下であることが分かる。
また、このシミュレーション結果より、線膨張係数に一定の差があれば、フィラー成分種に依存することなく、第２の誘電体ガラス層には圧縮応力が負荷されることも分かった。
部品素体を誘電体ガラス材料で形成した場合であっても、基板のたわみに対し部品素体にクラック等の構造欠陥が生じるのを抑制し、減衰特性と機械的強度とを両立させる。
１ 内部導体
２ 部品素体
３ａ～３ｄ 外部電極
４ 第１の誘電体ガラス層
５ａ、５ｂ 第２の誘電体ガラス層

Claims (8)

  1. 実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、
    内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、
    前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、
    前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、
    前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の石英含有量が、前記第１の誘電体ガラス層の石英含有量よりも少なく、
    少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、
    前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の前記石英の含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し５～１０重量部であり、
    かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であることを特徴とする積層コイル部品。
  2. 前記フィラー成分にはアルミナを含み、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層のアルミナ含有量は、前記第１の誘電体ガラス層のアルミナ含有量よりも多いことを特徴とする請求項１記載の積層コイル部品。
  3. 前記一方の第２の誘電体ガラス層と前記第１の誘電体ガラス層との間の前記アルミナの含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し２重量部以上であることを特徴とする請求項２記載の積層コイル部品。
  4. 前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記アルミナの含有量差は、前記ガラス材料１００重量部に対し１０重量部以下であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の積層コイル部品。
  5. 実装基板に対向して配された積層コイル部品であって、
    内部導体を内蔵した部品素体と、該部品素体の表面に形成された外部電極とを備え、
    前記部品素体が、前記内部導体を埋設した第１の誘電体ガラス層と、該第１の誘電体ガラス層の両主面に形成された薄層の第２の誘電体ガラス層とを有し、
    前記第１及び第２の誘電体ガラス層は、主成分がホウケイ酸系ガラスからなるガラス材料で形成されると共に、前記第２の誘電体ガラス層のうちの少なくとも前記実装基板に面する一方の第２の誘電体ガラス層の線膨張係数が、前記第１の誘電体ガラス層の線膨張係数よりも小さくなるように、少なくとも石英を含むフィラー成分を含有し、
    少なくとも前記一方の第２の誘電体ガラス層の厚みは１０～１００μｍであり、
    前記第１の誘電体ガラス層と前記一方の第２の誘電体ガラス層との間の線膨張係数差が、０．４ｐｐｍ／℃以上であり、
    かつ、前記第１及び第２の誘電体ガラス層の各々に含有される前記石英の含有量は、前記ガラス材料１００重量部に対し４０～６０重量部であることを特徴とする積層コイル部品。
  6. 前記厚みは、７５μｍ以下であ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. 前記内部導体は、渦巻き状又は螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の積層コイル部品。
  8. 積層コモンモードチョークコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の積層コイル部品。
JP2019043707A 2019-03-11 2019-03-11 積層コイル部品 Active JP7406919B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019043707A JP7406919B2 (ja) 2019-03-11 2019-03-11 積層コイル部品
CN202010104802.2A CN111681850A (zh) 2019-03-11 2020-02-20 层叠线圈部件
KR1020200027674A KR102339627B1 (ko) 2019-03-11 2020-03-05 적층 코일 부품
US16/814,893 US11756723B2 (en) 2019-03-11 2020-03-10 Multilayer coil component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019043707A JP7406919B2 (ja) 2019-03-11 2019-03-11 積層コイル部品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020150007A JP2020150007A (ja) 2020-09-17
JP7406919B2 true JP7406919B2 (ja) 2023-12-28

Family

ID=72423735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019043707A Active JP7406919B2 (ja) 2019-03-11 2019-03-11 積層コイル部品

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11756723B2 (ja)
JP (1) JP7406919B2 (ja)
KR (1) KR102339627B1 (ja)
CN (1) CN111681850A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7189172B2 (ja) * 2020-03-19 2022-12-13 株式会社東芝 アイソレータ
CN114739342B (zh) * 2022-04-08 2023-08-11 河北光兴半导体技术有限公司 超薄玻璃应力层厚度的测量方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008132913A1 (ja) 2007-04-20 2008-11-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子部品
JP2009152489A (ja) 2007-12-21 2009-07-09 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミック多層部品
JP2010147101A (ja) 2008-12-16 2010-07-01 Tdk Corp 電子部品
WO2017122381A1 (ja) 2016-01-13 2017-07-20 株式会社村田製作所 積層体及び電子部品

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6356181B1 (en) * 1996-03-29 2002-03-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Laminated common-mode choke coil
JPH10194828A (ja) * 1996-11-12 1998-07-28 Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk 低温焼成セラミックス多層基板とその製造方法
JPWO2005098879A1 (ja) * 2004-04-08 2008-03-06 株式会社村田製作所 セラミック電子部品、及びセラミック電子部品の製造方法
EP2026642B1 (en) * 2006-06-02 2017-12-27 Murata Manufacturing Co. Ltd. Multilayer ceramic substrate, method for producing the same and electronic component
JP2010147098A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Tdk Corp 電子部品
JP5543883B2 (ja) * 2010-09-24 2014-07-09 太陽誘電株式会社 コモンモードノイズフィルタ
US10043608B2 (en) * 2011-09-07 2018-08-07 Tdk Corporation Laminated coil component
JP2013135087A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Taiyo Yuden Co Ltd 積層コモンモードチョークコイル及びその製造方法
JP2013135088A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Taiyo Yuden Co Ltd 誘電体ガラス組成物およびそれを含む積層コモンモードチョークコイル
JP6028340B2 (ja) * 2012-03-01 2016-11-16 Tdk株式会社 積層型コイル部品
JP6079899B2 (ja) * 2013-12-19 2017-02-15 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
JP6630915B2 (ja) 2015-10-08 2020-01-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 積層コイル部品
JP6609221B2 (ja) * 2016-06-01 2019-11-20 太陽誘電株式会社 電子部品
US10566129B2 (en) 2016-09-30 2020-02-18 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electronic component
JP6752764B2 (ja) * 2016-09-30 2020-09-09 太陽誘電株式会社 コイル部品
WO2018100863A1 (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 株式会社村田製作所 複合電子部品、及び該複合電子部品の製造方法
JP6260731B1 (ja) 2017-02-15 2018-01-17 Tdk株式会社 ガラスセラミックス焼結体およびコイル電子部品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008132913A1 (ja) 2007-04-20 2008-11-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子部品
JP2009152489A (ja) 2007-12-21 2009-07-09 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミック多層部品
JP2010147101A (ja) 2008-12-16 2010-07-01 Tdk Corp 電子部品
WO2017122381A1 (ja) 2016-01-13 2017-07-20 株式会社村田製作所 積層体及び電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
US20200294713A1 (en) 2020-09-17
KR20200108783A (ko) 2020-09-21
JP2020150007A (ja) 2020-09-17
KR102339627B1 (ko) 2021-12-14
US11756723B2 (en) 2023-09-12
CN111681850A (zh) 2020-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6778400B2 (ja) 積層コイル部品
US10614947B2 (en) Coil component
JP5104761B2 (ja) セラミック基板およびその製造方法
JP5481854B2 (ja) 電子部品
JP5821975B2 (ja) 複合積層セラミック電子部品
JP6079899B2 (ja) 積層セラミック電子部品
EP2194766A1 (en) Ceramic multilayer substrate
US10262797B2 (en) Multilayer body and electronic component
KR101829869B1 (ko) 유리 세라믹스 조성물 및 코일 전자 부품
US6797093B2 (en) Glass ceramic multilayer substrate manufacturing method and glass ceramic multilayer substrate product
JP7406919B2 (ja) 積層コイル部品
JPWO2013121929A1 (ja) 複合積層セラミック電子部品
KR100930852B1 (ko) 저온 소성 기판 재료 및 그것을 사용한 다층 배선 기판
JPWO2018100863A1 (ja) 複合電子部品、及び該複合電子部品の製造方法
US10074467B2 (en) Resistance element and method for manufacturing the same
JP6493560B2 (ja) 多層セラミック基板及び電子部品
JP7180688B2 (ja) 積層体、電子部品及び積層体の製造方法
JP4301503B2 (ja) 複合積層セラミック部品及びその製造方法
JP2006278602A (ja) ガラスセラミック基板
JP4587758B2 (ja) ガラスセラミック基板
JP2002290037A (ja) 回路基板の製造方法
JP2004063812A (ja) 多層配線基板の製法
JP2004345914A (ja) 誘電体ガラスセラミック組成物および多層回路基板
JP2006008466A (ja) 低温焼成基板材料及びそれを用いた多層配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220114

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220614

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220909

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220909

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220916

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220920

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20221202

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20221206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231102

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7406919

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150