JPWO2010013843A1 - 積層インダクタ、その製造方法、及び積層チョークコイル - Google Patents
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Abstract
良好な直流重畳特性を有するとともに温度特性のばらつきを生じることなく、且つ層間剥離の発生を抑制して、安定生産可能な積層インダクタとその製造方法、及び積層チョークコイルを提供する。電源回路のチョークコイルとして用いられる積層インダクタ（１０）であって、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層（３）と、磁性体層（３）を介して積層されることによりコイルを構成する複数の導体層（２）と、複数の磁性体層（３）に接するように形成されＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる少なくとも一つの非磁性層（４）と、を備える直方体形状の積層体チップ（１）、および積層体チップ（１）の端部に設けられコイルの端部に導電接続された少なくとも一対の外部電極（８）、を有する。
Description
本発明は、積層インダクタ、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる積層パワーチョークコイルに関するものである。
ＤＣ／ＤＣコンバータといった電源用途のパワーチョークコイルにおいて重要な製品特性として重畳特性がある。
積層パワーチョークコイル（積層チョークコイル）においては、磁束の集中する場所に非磁性層を磁性層との同時焼成によって形成することによって磁気飽和を抑制し、重畳特性を向上させる手法がとられている。
このような手法のひとつとして、特許文献１及び２には、非磁性層を、例えば、構成元素が磁性層を構成するＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトに近いＺｎ−Ｃｕフェライトとすることが記載されている。
また、特許文献３には、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＷＯ２、Ｔａ２Ｏ５、コージエライト系セラミックス、ＢａＳｎＮ系セラミックス、ＣａＭｇＳｉＡｌＢ系セラミックスのいずれかよりなるセラミックスを非磁性層として用いることが記載されている。
しかし、特許文献３には、磁性層としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトを用いることについては記載がなく、また、非磁性層としてはＺｎＦｅ２Ｏ４（亜鉛フェライト）が具体的に記載されているにすぎず、ＴｉＯ２は具体的に記載されていない。
一方、特許文献４には、「ＴｉＯ２に、ＺｒＯ２：０．１〜１０ｗｔ％、ＣｕＯ：１．５〜６．０ｗｔ％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０ｗｔ％、ＮｉＯ：２．０〜１５ｗｔ％を配合し、その合計が １００ｗｔ％となるようにした誘電体磁器組成物。」が記載され、特許文献５には、「ＣｕＯ（１．０〜５．０ｗｔ％）、Ｍｎ３Ｏ４（０．２〜１０ｗｔ％）、ＮｉＯ（０．５〜１４ｗｔ％）、Ａｇ２Ｏ（０．１〜１０ｗｔ％）および残部ＴｉＯ２からなることを特徴とする誘電体磁器組成物。」が記載されているが、いずれも、インダクタ・コンデンサ複合部品のコンデンサ部の材料として用いることが示唆されているだけで、積層インダクタの非磁性層として用いることは示されていない。
しかしながら、特許文献１及び２に記載されているように、非磁性層をＺｎ−Ｃｕフェライトとした場合には、同時焼成において、Ｚｎ−ＣｕフェライトのＺｎ成分がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトに拡散し、また、Ｎｉ−Ｚｎ−ＣｕフェライトのＮｉ成分がＺｎ−Ｃｕフェライトに拡散して、Ｎｉ濃度が傾斜的に変化するＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト層を形成してしまい、拡散層はＮｉ濃度傾斜に伴いキュリー点の異なるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトとなっており、温度上昇に伴って、Ｎｉ濃度の低いところから、磁性体から非磁性体に変化する。したがって、温度によって見かけ上の非磁性層の厚みが変化するため、製品の温度特性を悪化させてしまうという問題があった。
また、積層チョークコイルは、コイルを構成する導体層と磁性体層とが交互に積層され間に非磁性層が少なくとも一つ挿入される導体層形成領域と、その積層方向の上下にそれぞれ配置されコイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをする磁性体層からなるヨーク領域とを有する。このため、積層チョークコイルの焼成の際に、コイルを構成する導体層形成領域においてはコイルを構成する導体層を構成する金属の焼結と磁性体層を構成する磁性材料の焼結とが相互に影響しあいながら焼結が進行する一方、ヨーク領域においては磁性材料を主体とする焼結が進行し、両者の間に潜在応力が生じやすい。このため、コイルを構成する導体層形成領域内に配置され、磁性体層やコイル導体層との親和性が低い非磁性層部分が潜在応力緩和のはけ口となり、非磁性層と、これに接する磁性体層もしくはコイルを構成する導体層との間に、層間剥離が生じやすい。
Ｚｎ−Ｃｕフェライト以外の非磁性材料としてはガラス系の材料が一般的に知られているが、線膨張係数がフェライトと異なるため、同時焼成すると接合界面に層間剥離が発生する。
また、磁性層と同時焼成可能な非磁性材料としてＴｉＯ２の低温焼成材を適用したが、相互拡散界面の形成が十分ではなく、界面層での剥離を生じるものがあった。
特開平１１−９７２４５号公報
特開２００１−４４０３７号公報
特開平１１−９７２５６号公報
特許第２９７７６３２号公報
特公平８−８１９８号公報
積層パワーチョークコイル（積層チョークコイル）においては、磁束の集中する場所に非磁性層を磁性層との同時焼成によって形成することによって磁気飽和を抑制し、重畳特性を向上させる手法がとられている。
このような手法のひとつとして、特許文献１及び２には、非磁性層を、例えば、構成元素が磁性層を構成するＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトに近いＺｎ−Ｃｕフェライトとすることが記載されている。
また、特許文献３には、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＴｉＯ２、ＷＯ２、Ｔａ２Ｏ５、コージエライト系セラミックス、ＢａＳｎＮ系セラミックス、ＣａＭｇＳｉＡｌＢ系セラミックスのいずれかよりなるセラミックスを非磁性層として用いることが記載されている。
しかし、特許文献３には、磁性層としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトを用いることについては記載がなく、また、非磁性層としてはＺｎＦｅ２Ｏ４（亜鉛フェライト）が具体的に記載されているにすぎず、ＴｉＯ２は具体的に記載されていない。
一方、特許文献４には、「ＴｉＯ２に、ＺｒＯ２：０．１〜１０ｗｔ％、ＣｕＯ：１．５〜６．０ｗｔ％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０ｗｔ％、ＮｉＯ：２．０〜１５ｗｔ％を配合し、その合計が １００ｗｔ％となるようにした誘電体磁器組成物。」が記載され、特許文献５には、「ＣｕＯ（１．０〜５．０ｗｔ％）、Ｍｎ３Ｏ４（０．２〜１０ｗｔ％）、ＮｉＯ（０．５〜１４ｗｔ％）、Ａｇ２Ｏ（０．１〜１０ｗｔ％）および残部ＴｉＯ２からなることを特徴とする誘電体磁器組成物。」が記載されているが、いずれも、インダクタ・コンデンサ複合部品のコンデンサ部の材料として用いることが示唆されているだけで、積層インダクタの非磁性層として用いることは示されていない。
しかしながら、特許文献１及び２に記載されているように、非磁性層をＺｎ−Ｃｕフェライトとした場合には、同時焼成において、Ｚｎ−ＣｕフェライトのＺｎ成分がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトに拡散し、また、Ｎｉ−Ｚｎ−ＣｕフェライトのＮｉ成分がＺｎ−Ｃｕフェライトに拡散して、Ｎｉ濃度が傾斜的に変化するＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト層を形成してしまい、拡散層はＮｉ濃度傾斜に伴いキュリー点の異なるＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトとなっており、温度上昇に伴って、Ｎｉ濃度の低いところから、磁性体から非磁性体に変化する。したがって、温度によって見かけ上の非磁性層の厚みが変化するため、製品の温度特性を悪化させてしまうという問題があった。
また、積層チョークコイルは、コイルを構成する導体層と磁性体層とが交互に積層され間に非磁性層が少なくとも一つ挿入される導体層形成領域と、その積層方向の上下にそれぞれ配置されコイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをする磁性体層からなるヨーク領域とを有する。このため、積層チョークコイルの焼成の際に、コイルを構成する導体層形成領域においてはコイルを構成する導体層を構成する金属の焼結と磁性体層を構成する磁性材料の焼結とが相互に影響しあいながら焼結が進行する一方、ヨーク領域においては磁性材料を主体とする焼結が進行し、両者の間に潜在応力が生じやすい。このため、コイルを構成する導体層形成領域内に配置され、磁性体層やコイル導体層との親和性が低い非磁性層部分が潜在応力緩和のはけ口となり、非磁性層と、これに接する磁性体層もしくはコイルを構成する導体層との間に、層間剥離が生じやすい。
Ｚｎ−Ｃｕフェライト以外の非磁性材料としてはガラス系の材料が一般的に知られているが、線膨張係数がフェライトと異なるため、同時焼成すると接合界面に層間剥離が発生する。
また、磁性層と同時焼成可能な非磁性材料としてＴｉＯ２の低温焼成材を適用したが、相互拡散界面の形成が十分ではなく、界面層での剥離を生じるものがあった。
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、良好な直流重畳特性を有するとともに温度特性のばらつきを生じることなく、且つ層間剥離の発生を抑制して、安定生産可能な積層インダクタとその製造方法、及び積層チョークコイルを提供することを目的とする。
本発明においては、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）電源回路のチョークコイルとして用いられる積層インダクタであって、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層と、該磁性体層を介して積層されることによりコイルを構成する複数の導体層と、前記複数の磁性体層に接するように形成されＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる少なくとも一つの非磁性層と、を備える直方体形状の積層体チップ、および該積層体チップの端部に設けられ前記コイルの端部に導電接続された少なくとも一対の外部電極、を有する。
（２）前記積層体チップは、前記磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体が相互拡散して接合界面を形成している前記（１）の積層インダクタ。
（３）前記非磁性層が、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体からなる前記（１）又は（２）の積層インダクタ。
（４）前記誘電体が、酸化物換算で、ＴｉＯ２、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を含み、その合計が１００質量％となるように構成されたものである前記（３）の積層インダクタ。
（５）Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に導電ペーストパターンを印刷し、これを上下に接する前記磁性体シート間の導電ペーストパターンがスルーホールを介して互いに接続され螺旋状のコイルが構成されるように、且つ前記誘電体粉末のペーストの塗布により形成される非磁性シートもしくは前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように、積層圧着して積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有する積層インダクタの製造方法。
（６）Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に、導電ペーストパターンの印刷と、磁性体ペーストパターンを得るための前記フェライト粉末のペーストの印刷とを、交互に、且つ前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように行なって積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有する積層インダクタの製造方法。
（７）前記積層体を焼成して積層体チップを得る工程が、前記磁性体シートもしくは磁性体ペーストパターンから形成される磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性シート若しくは非磁性パターンから形成される非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体を相互拡散させて接合界面を形成させる前記（５）又は（６）の積層インダクタの製造方法。
（８）前記誘電体粉末として、ＴｉＯ２に、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を配合し、その合計が１００質量％となるように構成されたものを用いる前記（５）又は（６）の積層インダクタの製造方法。
（９）コイルを構成する導体層と磁性体層とが交互に積層され間に非磁性層が少なくとも一つ挿入される導体層形成領域と、その積層方向の上下にそれぞれ配置されコイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをする磁性体層からなるヨーク領域とを有する積層チョークコイルにおいて、前記磁性体層がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなり、前記非磁性層がＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる。
（１）電源回路のチョークコイルとして用いられる積層インダクタであって、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層と、該磁性体層を介して積層されることによりコイルを構成する複数の導体層と、前記複数の磁性体層に接するように形成されＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる少なくとも一つの非磁性層と、を備える直方体形状の積層体チップ、および該積層体チップの端部に設けられ前記コイルの端部に導電接続された少なくとも一対の外部電極、を有する。
（２）前記積層体チップは、前記磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体が相互拡散して接合界面を形成している前記（１）の積層インダクタ。
（３）前記非磁性層が、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体からなる前記（１）又は（２）の積層インダクタ。
（４）前記誘電体が、酸化物換算で、ＴｉＯ２、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を含み、その合計が１００質量％となるように構成されたものである前記（３）の積層インダクタ。
（５）Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に導電ペーストパターンを印刷し、これを上下に接する前記磁性体シート間の導電ペーストパターンがスルーホールを介して互いに接続され螺旋状のコイルが構成されるように、且つ前記誘電体粉末のペーストの塗布により形成される非磁性シートもしくは前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように、積層圧着して積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有する積層インダクタの製造方法。
（６）Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に、導電ペーストパターンの印刷と、磁性体ペーストパターンを得るための前記フェライト粉末のペーストの印刷とを、交互に、且つ前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように行なって積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有する積層インダクタの製造方法。
（７）前記積層体を焼成して積層体チップを得る工程が、前記磁性体シートもしくは磁性体ペーストパターンから形成される磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性シート若しくは非磁性パターンから形成される非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体を相互拡散させて接合界面を形成させる前記（５）又は（６）の積層インダクタの製造方法。
（８）前記誘電体粉末として、ＴｉＯ２に、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を配合し、その合計が１００質量％となるように構成されたものを用いる前記（５）又は（６）の積層インダクタの製造方法。
（９）コイルを構成する導体層と磁性体層とが交互に積層され間に非磁性層が少なくとも一つ挿入される導体層形成領域と、その積層方向の上下にそれぞれ配置されコイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをする磁性体層からなるヨーク領域とを有する積層チョークコイルにおいて、前記磁性体層がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなり、前記非磁性層がＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる。
本発明によれば、良好な直流重畳特性を有するとともに温度特性のばらつきを生じることなく、且つ層間剥離の発生を抑制して、安定生産可能な積層インダクタ、積層チョークコイルを提供することができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
図１は本発明の積層インダクタの内部構造を示す縦断面図である。
図２は本発明の積層インダクタの積層体チップの内部構造を示す分解斜視図である。
図３は本発明の積層インダクタの実施例と比較例の積層インダクタにおける磁性体層と非磁性層との積層界面の上記図１において破線で囲まれる領域Ａの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した状態を示す図であり、図３（ａ）は実施例の積層インダクタを示し、図３（ｂ）は比較例の積層インダクタを示す。
図４は非磁性層の材料組織（図中ｄはＡｇがメタルとして材料中に分離して析出している様子）を示す図である。
図５は実施例と比較例の積層インダクタにおけるインダクタンスの温度特性変化を示す図である。
図２は本発明の積層インダクタの積層体チップの内部構造を示す分解斜視図である。
図３は本発明の積層インダクタの実施例と比較例の積層インダクタにおける磁性体層と非磁性層との積層界面の上記図１において破線で囲まれる領域Ａの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した状態を示す図であり、図３（ａ）は実施例の積層インダクタを示し、図３（ｂ）は比較例の積層インダクタを示す。
図４は非磁性層の材料組織（図中ｄはＡｇがメタルとして材料中に分離して析出している様子）を示す図である。
図５は実施例と比較例の積層インダクタにおけるインダクタンスの温度特性変化を示す図である。
本発明の積層インダクタの第１の実施形態について説明する。図１に示すように、第１実施形態の積層インダクタ１０は、直方体形状の積層体チップ１と、積層体チップ１の長さ方向両端部に設けられたＡｇ等の金属材料から成る外部電極８，８とを備える。
図２に示されるように、積層体チップ１はコイルを構成する複数の導体層２，２が磁性体層３を介して積層された構造を有しており、積層体チップ１の積層方向中央には磁性体層３の少なくとも一つと置換する形態で非磁性層４が介装されている。
本発明において、積層体チップ１は、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層３，３とＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層４とを含む。上記Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトとしては、Ｆｅ２Ｏ３とＮｉＯとＺｎＯとＣｕＯとを含有するフェライトである。また、上記Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層４は、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（Ａｇ２Ｏの代わりにＡｇを用いても良い）を含有する誘電体であり、ＴｉＯ２に、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を配合し、その合計が１００質量％となるようにしたものであることが好ましい。
非磁性層４に助剤としてＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４を加えることにより、焼成の際に、これらがＴｉＯ２の一部と反応してＣｕ−Ｍｎ−Ｔｉ−Ｏ系の液相を生成し、この液相生成によりＴｉＯ２が低温で緻密化し、粒子の成長が急速に進行する。一方、ＺｒＯ２は、ＴｉＯ２、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４と比べて融点が高いため、前記Ｃｕ−Ｍｎ−Ｔｉ−Ｏ系の液相にＺｒが加わることにより、液相の融点並びに粘度が高くなり、その結果、ＴｉＯ２粒子の液相焼結による粒成長の速度が調整され、酸素欠陥の少ないＴｉＯ２低温焼成材が得られる。
本発明においては、上記のようなＴｉＯ２低温焼成材に、さらにＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を添加して非磁性層４を構成することにより、界面における材料成分の相互拡散を促進し、界面強度を改善した。すなわち、磁性体層３のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと非磁性層４のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体は、同時焼成により相互拡散して接合界面を形成している。図３に示されるように、Ａｇを添加した非磁性層を備えることによりＡｇ未添加の非磁性層を備える場合よりも、相互拡散が促進される。接合界面にＦｅ２ＴｉＯ５を生成し、磁気ギャップ層を形成していると推定される。
また、上記のようなＴｉＯ２低温焼成材に、さらにＡｇ２Ｏ（もしくはＡｇ）を添加して非磁性層４を構成することにより、積層チョークコイルの焼成工程における冷却過程で、図４に示されるように、Ａｇがメタル成分として非磁性層４内に材料から分離して析出する。このため、磁性体層３のフェライトと非磁性層４のＴｉＯ２低温焼成材との間に発生する応力を緩和し、層間剥離の発生を抑制するとともに、インダクタンスの低下を抑制し、また、ＴｉＯ２を主成分とするＴｉＯ２低温焼成材の特性悪化を生じない。
主成分であるＴｉＯ２は、５０質量％以上が好ましく、７０〜９８質量％がより好ましい。
Ａｇ２Ｏの含有量は、０．０１質量％より少ないと、層間剥離、インダクタンス低下の抑制の効果が充分でなく、１０質量％を超えると、効果が飽和すると共に、Ａｇ粒子同士が相互接続されたネットワーク構造が形成されて絶縁体としての特性が急激に低下するので、０．０１〜１０質量％が好ましい。
磁性体層３の上側それぞれには、Ａｇ等の金属材料からなりコイルを構成するコ字形の導体層２が配されている。また、磁性体層３のそれぞれには、上側と下側の導体層２，２を磁性体層３，３をそれぞれ介して接続するためのスルーホール５，５がコイルを構成する導体層２，２の端部と重なるように形成されている。ここでのスルーホール５，５とは、磁性体層に予め形成した孔にコイルを構成する導体層と同一材料を充填したものを指す。
最上部及び最下部の磁性体層はヨーク領域７、７であり、コイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをするとともに上下部のマージンを確保するためのもので、該磁性体層にはコイルを構成する導体層及びスルーホールは形成されていない。
非磁性層４の上側には、Ａｇ等の金属材料からなりコイルを構成するコ字形の導体層２が配されている。また、非磁性層４には、上側と下側の導体層２，２同士を非磁性層４を介して接続するためのスルーホール５がコイルを構成する導体層２，２の端部と重なるように形成されている。
コイルを構成する導体層２，２・・・・・はスルーホール５，５・・・・・を介し接続されて螺旋状のコイルを構成する。コイルを構成する最上位の導体層２と最下位の導体層２にはそれぞれ引出し部６，６が設けられていて、引出し部６，６のうちの一方は外部電極８，８の一方に接続され、引出し部６，６のうちの他方は外部電極８，８の他方に接続されている。
次に、本発明の積層インダクタの製造方法の第１の実施形態について説明する。
まず、積層インダクタの製造に際しては、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層３を構成するための磁性体シート（フェライトシート）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合してフェライト粉末のペーストを得た後、このフェライト粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法等の手法によって面状に塗布して磁性体シート（フェライトシート）を得る。
また、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層（４）を構成するための非磁性シート（誘電体シート）もしくは非磁性パターンを作製する。具体的には、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を含有する誘電体粉末に、上記と同様に、溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを得た後、この誘電体粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法やスラリービルド法等の手法によって面状に塗布して非磁性シート（誘電体シート）を、もしくはパターン状に印刷して非磁性パターンを得る。
そして、磁性体シートと非磁性シートにスルーホール５を形成するための孔を金型による打ち抜きやレーザ加工による穿孔等の手法によって所定配列で形成する。そして、スルーホールを形成するための孔を形成した後の磁性体シート上と非磁性シート上にスクリーン印刷等の手法によって、コイルを構成する導体層２を形成するための導電ペーストを所定パターンで印刷する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした金属ペーストが用いられる。
次に、導電ペースト印刷後の磁性体シート及び非磁性シートを、上下のシートの導電ペーストパターン２がスルーホール５を介して互いに接続され螺旋状のコイルが構成されるように積層圧着して積層体を得る。ここでは磁性体シート３と非磁性シート４を図２のような層構造が得られる順序で積層する。
そして、積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得る。このチップ状の積層体を空気中にて約４００〜５００℃で１〜３時間加熱してバインダ成分を除去し、バインダ成分除去後のチップ状の積層体を空気中にて８５０〜９２０℃で１〜３時間焼成する。
外部電極を形成するため、焼成後の積層体チップの両端部にディップ法等の手法によって導電ペーストを塗布する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした前記同様の金属ペーストが用いられる。導電ペースト塗布後の積層体チップを空気中にて約５００〜８００℃で０．２〜２時間焼成して外部電極とする。最後に、各外部電極にＮｉ，Ｓｎ等のメッキ処理を施して、積層インダクタ１０を得る。
次に、本発明の積層インダクタの製造方法の第２の実施形態について説明する。（図示省略）
まず、積層インダクタの製造に際しては、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層を構成するための磁性体シート（フェライトシート）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合してフェライト粉末のペーストを得た後、このフェライト粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法等の手法によって面状に塗布して磁性体シート（フェライトシート）を得る。
次に、前記磁性体シート上にスクリーン印刷等の手法によって、コイル用導体層を構成するための導電ペーストを所定パターンで印刷する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした金属ペーストが用いられる。
次に、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層を構成するための磁性体パターン（フェライトパターン）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合して磁性体ペースト（フェライト粉末のペースト）を得た後、このフェライト粉末のペーストを前記で形成された導体パターン上にその一端を露出するように印刷して磁性体パターン（フェライトパターン）を得る。
前記と同様に前記磁性体パターン上にスクリーン印刷等の手法によって、コイルを構成する導体層を形成するための導電ペーストを前記で形成した導電ペーストパターンの一端に接続するように所定パターンで印刷する。
前記と同様に、磁性体パターンと導電ペーストパターンとをスクリーン印刷等の手段により交互に印刷する。
次に、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層を構成するための非磁性パターン（誘電体パターン）を作製する。具体的には、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を含有する誘電体粉末に、上記と同様に、溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを得た後、この誘電体粉末のペーストを前記で得られた積層体上にパターン状に印刷して非磁性パターンを得る。
前記と同様に、磁性体パターンと導電ペーストパターンとをスクリーン印刷等の手段により交互に印刷する。
そして、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得る。この積層体を空気中にて約４００〜５００℃で１〜３時間加熱してバインダ成分を除去し、バインダ成分除去後のチップ状の積層体を空気中にて８５０〜９２０℃で１〜３時間焼成する。
外部電極を形成するため、焼成後の積層体チップの両端部にディップ法等の手法によって導電ペーストを塗布する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした前記同様の金属ペーストが用いられる。導電ペースト塗布後の積層体チップを空気中にて約５００〜８００℃で０．２〜２時間焼成して外部電極とする。最後に、各外部電極にＮｉ，Ｓｎ等のメッキ処理を施して、積層インダクタを得る。
また、積層チョークコイルを製造する場合には、コイル導体とＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層とを交互に積層し、間にＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層を少なくとも一つ挿入してコイルを構成する導体層形成領域を形成し、その積層方向の上下に、コイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをするように、磁性体層からなるヨーク領域７，７をそれぞれ配置し、上記と同様の条件で焼成する。焼成する際に、コイルを構成する導体層形成領域においてはコイルを構成する導体層を構成する金属の焼結と磁性体層を構成する磁性材料の焼結とが相互に影響しあいながら焼結が進行し、ヨーク領域７，７においては磁性材料を主体とする焼結が進行するため、両者の間に潜在応力が生じるが、本発明においては、非磁性層が、Ａｇ添加ＴｉＯ２低温焼成材（ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏを含有する誘電体粉末）からなるので、磁性体層と非磁性層との間に発生する応力が緩和され、層間剥離が抑制される。
図２に示されるように、積層体チップ１はコイルを構成する複数の導体層２，２が磁性体層３を介して積層された構造を有しており、積層体チップ１の積層方向中央には磁性体層３の少なくとも一つと置換する形態で非磁性層４が介装されている。
本発明において、積層体チップ１は、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層３，３とＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層４とを含む。上記Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトとしては、Ｆｅ２Ｏ３とＮｉＯとＺｎＯとＣｕＯとを含有するフェライトである。また、上記Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層４は、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（Ａｇ２Ｏの代わりにＡｇを用いても良い）を含有する誘電体であり、ＴｉＯ２に、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を配合し、その合計が１００質量％となるようにしたものであることが好ましい。
非磁性層４に助剤としてＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４を加えることにより、焼成の際に、これらがＴｉＯ２の一部と反応してＣｕ−Ｍｎ−Ｔｉ−Ｏ系の液相を生成し、この液相生成によりＴｉＯ２が低温で緻密化し、粒子の成長が急速に進行する。一方、ＺｒＯ２は、ＴｉＯ２、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４と比べて融点が高いため、前記Ｃｕ−Ｍｎ−Ｔｉ−Ｏ系の液相にＺｒが加わることにより、液相の融点並びに粘度が高くなり、その結果、ＴｉＯ２粒子の液相焼結による粒成長の速度が調整され、酸素欠陥の少ないＴｉＯ２低温焼成材が得られる。
本発明においては、上記のようなＴｉＯ２低温焼成材に、さらにＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を添加して非磁性層４を構成することにより、界面における材料成分の相互拡散を促進し、界面強度を改善した。すなわち、磁性体層３のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと非磁性層４のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体は、同時焼成により相互拡散して接合界面を形成している。図３に示されるように、Ａｇを添加した非磁性層を備えることによりＡｇ未添加の非磁性層を備える場合よりも、相互拡散が促進される。接合界面にＦｅ２ＴｉＯ５を生成し、磁気ギャップ層を形成していると推定される。
また、上記のようなＴｉＯ２低温焼成材に、さらにＡｇ２Ｏ（もしくはＡｇ）を添加して非磁性層４を構成することにより、積層チョークコイルの焼成工程における冷却過程で、図４に示されるように、Ａｇがメタル成分として非磁性層４内に材料から分離して析出する。このため、磁性体層３のフェライトと非磁性層４のＴｉＯ２低温焼成材との間に発生する応力を緩和し、層間剥離の発生を抑制するとともに、インダクタンスの低下を抑制し、また、ＴｉＯ２を主成分とするＴｉＯ２低温焼成材の特性悪化を生じない。
主成分であるＴｉＯ２は、５０質量％以上が好ましく、７０〜９８質量％がより好ましい。
Ａｇ２Ｏの含有量は、０．０１質量％より少ないと、層間剥離、インダクタンス低下の抑制の効果が充分でなく、１０質量％を超えると、効果が飽和すると共に、Ａｇ粒子同士が相互接続されたネットワーク構造が形成されて絶縁体としての特性が急激に低下するので、０．０１〜１０質量％が好ましい。
磁性体層３の上側それぞれには、Ａｇ等の金属材料からなりコイルを構成するコ字形の導体層２が配されている。また、磁性体層３のそれぞれには、上側と下側の導体層２，２を磁性体層３，３をそれぞれ介して接続するためのスルーホール５，５がコイルを構成する導体層２，２の端部と重なるように形成されている。ここでのスルーホール５，５とは、磁性体層に予め形成した孔にコイルを構成する導体層と同一材料を充填したものを指す。
最上部及び最下部の磁性体層はヨーク領域７、７であり、コイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをするとともに上下部のマージンを確保するためのもので、該磁性体層にはコイルを構成する導体層及びスルーホールは形成されていない。
非磁性層４の上側には、Ａｇ等の金属材料からなりコイルを構成するコ字形の導体層２が配されている。また、非磁性層４には、上側と下側の導体層２，２同士を非磁性層４を介して接続するためのスルーホール５がコイルを構成する導体層２，２の端部と重なるように形成されている。
コイルを構成する導体層２，２・・・・・はスルーホール５，５・・・・・を介し接続されて螺旋状のコイルを構成する。コイルを構成する最上位の導体層２と最下位の導体層２にはそれぞれ引出し部６，６が設けられていて、引出し部６，６のうちの一方は外部電極８，８の一方に接続され、引出し部６，６のうちの他方は外部電極８，８の他方に接続されている。
次に、本発明の積層インダクタの製造方法の第１の実施形態について説明する。
まず、積層インダクタの製造に際しては、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層３を構成するための磁性体シート（フェライトシート）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合してフェライト粉末のペーストを得た後、このフェライト粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法等の手法によって面状に塗布して磁性体シート（フェライトシート）を得る。
また、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層（４）を構成するための非磁性シート（誘電体シート）もしくは非磁性パターンを作製する。具体的には、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を含有する誘電体粉末に、上記と同様に、溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを得た後、この誘電体粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法やスラリービルド法等の手法によって面状に塗布して非磁性シート（誘電体シート）を、もしくはパターン状に印刷して非磁性パターンを得る。
そして、磁性体シートと非磁性シートにスルーホール５を形成するための孔を金型による打ち抜きやレーザ加工による穿孔等の手法によって所定配列で形成する。そして、スルーホールを形成するための孔を形成した後の磁性体シート上と非磁性シート上にスクリーン印刷等の手法によって、コイルを構成する導体層２を形成するための導電ペーストを所定パターンで印刷する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした金属ペーストが用いられる。
次に、導電ペースト印刷後の磁性体シート及び非磁性シートを、上下のシートの導電ペーストパターン２がスルーホール５を介して互いに接続され螺旋状のコイルが構成されるように積層圧着して積層体を得る。ここでは磁性体シート３と非磁性シート４を図２のような層構造が得られる順序で積層する。
そして、積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得る。このチップ状の積層体を空気中にて約４００〜５００℃で１〜３時間加熱してバインダ成分を除去し、バインダ成分除去後のチップ状の積層体を空気中にて８５０〜９２０℃で１〜３時間焼成する。
外部電極を形成するため、焼成後の積層体チップの両端部にディップ法等の手法によって導電ペーストを塗布する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした前記同様の金属ペーストが用いられる。導電ペースト塗布後の積層体チップを空気中にて約５００〜８００℃で０．２〜２時間焼成して外部電極とする。最後に、各外部電極にＮｉ，Ｓｎ等のメッキ処理を施して、積層インダクタ１０を得る。
次に、本発明の積層インダクタの製造方法の第２の実施形態について説明する。（図示省略）
まず、積層インダクタの製造に際しては、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層を構成するための磁性体シート（フェライトシート）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合してフェライト粉末のペーストを得た後、このフェライト粉末のペーストをＰＥＴ等のフィルム上にドクターブレード法等の手法によって面状に塗布して磁性体シート（フェライトシート）を得る。
次に、前記磁性体シート上にスクリーン印刷等の手法によって、コイル用導体層を構成するための導電ペーストを所定パターンで印刷する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした金属ペーストが用いられる。
次に、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる高透磁率の磁性体層を構成するための磁性体パターン（フェライトパターン）を作製する。具体的には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主材料とする仮焼粉砕後のフェライト微粉末に、エタノール等の溶剤とＰＶＡ等のバインダを添加、混合して磁性体ペースト（フェライト粉末のペースト）を得た後、このフェライト粉末のペーストを前記で形成された導体パターン上にその一端を露出するように印刷して磁性体パターン（フェライトパターン）を得る。
前記と同様に前記磁性体パターン上にスクリーン印刷等の手法によって、コイルを構成する導体層を形成するための導電ペーストを前記で形成した導電ペーストパターンの一端に接続するように所定パターンで印刷する。
前記と同様に、磁性体パターンと導電ペーストパターンとをスクリーン印刷等の手段により交互に印刷する。
次に、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層を構成するための非磁性パターン（誘電体パターン）を作製する。具体的には、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ（若しくはＡｇ）を含有する誘電体粉末に、上記と同様に、溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを得た後、この誘電体粉末のペーストを前記で得られた積層体上にパターン状に印刷して非磁性パターンを得る。
前記と同様に、磁性体パターンと導電ペーストパターンとをスクリーン印刷等の手段により交互に印刷する。
そして、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得る。この積層体を空気中にて約４００〜５００℃で１〜３時間加熱してバインダ成分を除去し、バインダ成分除去後のチップ状の積層体を空気中にて８５０〜９２０℃で１〜３時間焼成する。
外部電極を形成するため、焼成後の積層体チップの両端部にディップ法等の手法によって導電ペーストを塗布する。ここでの導電ペーストには例えばＡｇを主成分とした前記同様の金属ペーストが用いられる。導電ペースト塗布後の積層体チップを空気中にて約５００〜８００℃で０．２〜２時間焼成して外部電極とする。最後に、各外部電極にＮｉ，Ｓｎ等のメッキ処理を施して、積層インダクタを得る。
また、積層チョークコイルを製造する場合には、コイル導体とＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層とを交互に積層し、間にＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる非磁性層を少なくとも一つ挿入してコイルを構成する導体層形成領域を形成し、その積層方向の上下に、コイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをするように、磁性体層からなるヨーク領域７，７をそれぞれ配置し、上記と同様の条件で焼成する。焼成する際に、コイルを構成する導体層形成領域においてはコイルを構成する導体層を構成する金属の焼結と磁性体層を構成する磁性材料の焼結とが相互に影響しあいながら焼結が進行し、ヨーク領域７，７においては磁性材料を主体とする焼結が進行するため、両者の間に潜在応力が生じるが、本発明においては、非磁性層が、Ａｇ添加ＴｉＯ２低温焼成材（ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏを含有する誘電体粉末）からなるので、磁性体層と非磁性層との間に発生する応力が緩和され、層間剥離が抑制される。
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
表１に示された組成のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトの粉末に対して、エタノール（溶剤）とＰＶＡ系バインダを添加、混合して、フェライト粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、磁性体シート（磁性体層）３を得た。また、表１に示されるようにＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２およびＡｇ２Ｏを含有する誘電体（Ａｇ添加ＴｉＯ２低温焼成材）の粉末に対して、同様に溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、非磁性シート（非磁性層）４を得た。
得られた各グリーンシートに導電ペーストパターン（コイルを構成するコ字形の導体層）２を印刷、積層して積層体を作成し、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得た。得られたチップ状の積層体を５００℃で１時間加熱してバインダ成分を除去し、９００℃で１ｈ焼成した。上記で得られた図２に分解斜視図で示す構造の積層体チップ１の両端部にＡｇ外部電極８，８を付け、Ｎｉ，Ｓｎのメッキ処理を実施して実施例の積層インダクタ１０を得た。
［比較例］
表１に示された組成のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトの粉末に対して、エタノール（溶剤）とＰＶＡ系バインダを添加、混合して、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、磁性体シート（磁性体層）を得た。また、表１に示されるようにＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４およびＺｒＯ２を含有する誘電体（Ａｇ未添加ＴｉＯ２低温焼成材）の粉末に対して、同様に溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、非磁性シート（非磁性層）を得た。
得られた各グリーンシートに導電ペーストパターン（コイルを構成するコ字形の導体層）を印刷、積層して積層体を作成し、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得た。得られたチップ状の積層体を５００℃で１時間加熱してバインダ成分を除去し、９００℃で１ｈ焼成した。上記で得られた積層体チップにＡｇ外部電極を付け、Ｎｉ，Ｓｎのメッキ処理を実施して比較例の積層インダクタを得た。
（界面形成）
上記で得られた実施例及び比較例の積層インダクタにおける磁性体層と非磁性層との積層界面の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した状態を図３に示す。図３（ａ）は実施例の積層インダクタ１０を示し、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層３，３とＡｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材からなる非磁性層４とが相互拡散して接合界面を形成して、接合している。図３（ｂ）は比較例の積層インダクタを示し、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層３’，３’とＡｇ未添加のＴｉＯ２低温焼成材からなる非磁性層４’とが相互拡散して接合界面を形成して、接合している。図３（ｂ）に示すようにＡｇ未添加の比較例の積層インダクタの場合には、相互拡散の距離（相互拡散層Ｃ’の厚さ）は１．１μｍであるのに対して、図３（ａ）に示すようにＡｇ添加の実施例の積層インダクタの場合には、相互拡散の距離（相互拡散層Ｃの厚さ）は３．２μｍとなっており、ＴｉＯ２低温焼成材にＡｇを添加することにより、相互拡散が促進されるのが分かる。
（材料組織）
上記と同様にして実施例の積層インダクタの非磁性層の材料組織を観察した状態を図４に示す。同図にｄで示すように、Ａｇがメタルとして非磁性層の材料中に分離して析出していることが確認された。Ａｇは焼成中は拡散促進効果を持つ助剤として液相に溶解するが冷却段階で析出するため、材料耐薬品性を低下するといった悪影響がない。
（インダクタンス値）
得られた積層インダクタのインダクタンス値を表２に示す。表２より、非磁性層のＴｉＯ２低温焼成材のＡｇを添加した量が多くなるほど、インダクタンス値は大きくなることが分かる。
（温度特性）
得られた積層インダクタのインダクタンスの温度特性変化を測定した。Ｚｎ−Ｃｕフェライトを非磁性層として用いた積層インダクタの特性と合わせて図５に示す。ＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた積層インダクタは、Ｚｎ−Ｃｕフェライトを非磁性層に用いた積層インダクタと比較すると、温度によるインダクタンスの変化率量が、１０分の１以下となっている。Ａｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた本発明の実施例の積層インダクタは、さらに温度特性のばらつきが小さくなっている。
（層間剥離）
得られた積層インダクタ１００個を中心部まで研磨し、Ｎｉ−Ｚｎ−ＣｕフェライトとＴｉＯ２低温焼成材の界面をＳＥＭにて観察し、剥離の有無を確認した。比較のためにＴｉＯ２を非磁性層に用いた積層インダクタについても同様に剥離の有無を確認した。その結果を表３に示す。ＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた積層インダクタの場合、ＴｉＯ２のみを非磁性層に用いた積層インダクタの場合と比較して剥離率が顕著に小さくなり、特に、Ａｇを添加した本発明の実施例の積層インダクタは剥離が認められなかった。
（溶出量）
相互拡散を促進する成分を表４に示す。表４に示される成分のものを非磁性層として、上記実施例の手順でチップ状の積層体を作製し、９００℃で１ｈ焼成して、相互拡散層の形成が同等の３ｍｍ角のサンプル（単板）を得た。この単板を量産に用いるメッキ液に浸漬し、材料成分の溶出量を測定した。Ａｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いたサンプルの場合、材料の耐薬品性が低下しないため、メッキ液に溶出することがないことが確認された。
以上のとおり、本発明の積層インダクタは、良好な直流重畳特性を有するとともに温度特性のばらつきを生じることなく、且つ層間剥離の発生を抑制されるという効果が確認された。
表１に示された組成のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトの粉末に対して、エタノール（溶剤）とＰＶＡ系バインダを添加、混合して、フェライト粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、磁性体シート（磁性体層）３を得た。また、表１に示されるようにＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２およびＡｇ２Ｏを含有する誘電体（Ａｇ添加ＴｉＯ２低温焼成材）の粉末に対して、同様に溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、非磁性シート（非磁性層）４を得た。
得られた各グリーンシートに導電ペーストパターン（コイルを構成するコ字形の導体層）２を印刷、積層して積層体を作成し、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得た。得られたチップ状の積層体を５００℃で１時間加熱してバインダ成分を除去し、９００℃で１ｈ焼成した。上記で得られた図２に分解斜視図で示す構造の積層体チップ１の両端部にＡｇ外部電極８，８を付け、Ｎｉ，Ｓｎのメッキ処理を実施して実施例の積層インダクタ１０を得た。
［比較例］
表１に示された組成のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトの粉末に対して、エタノール（溶剤）とＰＶＡ系バインダを添加、混合して、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、磁性体シート（磁性体層）を得た。また、表１に示されるようにＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４およびＺｒＯ２を含有する誘電体（Ａｇ未添加ＴｉＯ２低温焼成材）の粉末に対して、同様に溶剤とバインダを添加、混合して誘電体粉末のペーストを準備し、これをＰＥＴフィルム上に塗布し、非磁性シート（非磁性層）を得た。
得られた各グリーンシートに導電ペーストパターン（コイルを構成するコ字形の導体層）を印刷、積層して積層体を作成し、得られた積層体を単位寸法に切断してチップ状の積層体を得た。得られたチップ状の積層体を５００℃で１時間加熱してバインダ成分を除去し、９００℃で１ｈ焼成した。上記で得られた積層体チップにＡｇ外部電極を付け、Ｎｉ，Ｓｎのメッキ処理を実施して比較例の積層インダクタを得た。
上記で得られた実施例及び比較例の積層インダクタにおける磁性体層と非磁性層との積層界面の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した状態を図３に示す。図３（ａ）は実施例の積層インダクタ１０を示し、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層３，３とＡｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材からなる非磁性層４とが相互拡散して接合界面を形成して、接合している。図３（ｂ）は比較例の積層インダクタを示し、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる磁性体層３’，３’とＡｇ未添加のＴｉＯ２低温焼成材からなる非磁性層４’とが相互拡散して接合界面を形成して、接合している。図３（ｂ）に示すようにＡｇ未添加の比較例の積層インダクタの場合には、相互拡散の距離（相互拡散層Ｃ’の厚さ）は１．１μｍであるのに対して、図３（ａ）に示すようにＡｇ添加の実施例の積層インダクタの場合には、相互拡散の距離（相互拡散層Ｃの厚さ）は３．２μｍとなっており、ＴｉＯ２低温焼成材にＡｇを添加することにより、相互拡散が促進されるのが分かる。
（材料組織）
上記と同様にして実施例の積層インダクタの非磁性層の材料組織を観察した状態を図４に示す。同図にｄで示すように、Ａｇがメタルとして非磁性層の材料中に分離して析出していることが確認された。Ａｇは焼成中は拡散促進効果を持つ助剤として液相に溶解するが冷却段階で析出するため、材料耐薬品性を低下するといった悪影響がない。
（インダクタンス値）
得られた積層インダクタのインダクタンス値を表２に示す。表２より、非磁性層のＴｉＯ２低温焼成材のＡｇを添加した量が多くなるほど、インダクタンス値は大きくなることが分かる。
得られた積層インダクタのインダクタンスの温度特性変化を測定した。Ｚｎ−Ｃｕフェライトを非磁性層として用いた積層インダクタの特性と合わせて図５に示す。ＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた積層インダクタは、Ｚｎ−Ｃｕフェライトを非磁性層に用いた積層インダクタと比較すると、温度によるインダクタンスの変化率量が、１０分の１以下となっている。Ａｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた本発明の実施例の積層インダクタは、さらに温度特性のばらつきが小さくなっている。
（層間剥離）
得られた積層インダクタ１００個を中心部まで研磨し、Ｎｉ−Ｚｎ−ＣｕフェライトとＴｉＯ２低温焼成材の界面をＳＥＭにて観察し、剥離の有無を確認した。比較のためにＴｉＯ２を非磁性層に用いた積層インダクタについても同様に剥離の有無を確認した。その結果を表３に示す。ＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いた積層インダクタの場合、ＴｉＯ２のみを非磁性層に用いた積層インダクタの場合と比較して剥離率が顕著に小さくなり、特に、Ａｇを添加した本発明の実施例の積層インダクタは剥離が認められなかった。
相互拡散を促進する成分を表４に示す。表４に示される成分のものを非磁性層として、上記実施例の手順でチップ状の積層体を作製し、９００℃で１ｈ焼成して、相互拡散層の形成が同等の３ｍｍ角のサンプル（単板）を得た。この単板を量産に用いるメッキ液に浸漬し、材料成分の溶出量を測定した。Ａｇを添加したＴｉＯ２低温焼成材を非磁性層に用いたサンプルの場合、材料の耐薬品性が低下しないため、メッキ液に溶出することがないことが確認された。
１ 積層体チップ
２ コイルを構成する導体層（導電ペーストパターン）
３ 磁性体層（磁性体シート）
４ 非磁性層（非磁性シート）
５ スルーホール
６ 引出し部
７ ヨーク領域
８ 外部電極
１０ 積層インダクタ
Ｃ 相互拡散層
ｄ Ａｇ析出部
２ コイルを構成する導体層（導電ペーストパターン）
３ 磁性体層（磁性体シート）
４ 非磁性層（非磁性シート）
５ スルーホール
６ 引出し部
７ ヨーク領域
８ 外部電極
１０ 積層インダクタ
Ｃ 相互拡散層
ｄ Ａｇ析出部
Claims (9)
- 電源回路のチョークコイルとして用いられる積層インダクタであって、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる複数の磁性体層と、該磁性体層を介して積層されることによりコイルを構成する複数の導体層と、前記複数の磁性体層に接するように形成されＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなる少なくとも一つの非磁性層と、を備える直方体形状の積層体チップ、および該積層体チップの端部に設けられ前記コイルの端部に導電接続された少なくとも一対の外部電極、を有することを特徴とする積層インダクタ。
- 前記積層体チップは、前記磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体が相互拡散して接合界面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の積層インダクタ。
- 前記非磁性層が、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層インダクタ。
- 前記誘電体が、酸化物換算で、ＴｉＯ２と、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を含み、その合計が１００質量％となるように構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の積層インダクタ。
- Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に導電ペーストパターンを印刷し、これを上下に接する前記磁性体シートの導電ペーストパターンがスルーホールを介して互いに接続され螺旋状のコイルが構成されるように、且つ前記誘電体粉末のペーストの塗布により形成される非磁性シートもしくは前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように、積層圧着して積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有することを特徴とする積層インダクタの製造方法。
- Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、及びＣｕＯを含有するフェライト粉末のペーストを準備する工程と、ＴｉＯ２を主成分とし、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｒＯ２、及びＡｇ２Ｏ若しくはＡｇを含有する誘電体粉末のペーストを準備する工程と、前記フェライト粉末のペーストの塗布により形成された磁性体シート上に、導電ペーストパターンの印刷と、磁性体ペーストパターンを得るための前記フェライト粉末のペーストの印刷とを、交互に、且つ前記誘電体粉末のペーストの印刷により形成される非磁性パターンが間に少なくとも一つ挿入されるように行なって積層体とする工程と、この積層体を焼成して積層体チップを得る工程と、を有することを特徴とする積層インダクタの製造方法。
- 前記積層体を焼成して積層体チップを得る工程が、前記磁性体シートもしくは磁性体ペーストパターンから形成される磁性体層のＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトと前記非磁性シート若しくは非磁性パターンから形成される非磁性層のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体を相互拡散させて接合界面を形成させるものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の積層インダクタの製造方法。
- 前記誘電体粉末として、酸化物換算で、ＴｉＯ２と、ＮｉＯ：２．０〜１５質量％、ＣｕＯ：１．５〜６．０質量％、Ｍｎ３Ｏ４：０．２〜２０質量％、ＺｒＯ２：０．１〜１０質量％、及びＡｇ２Ｏ：０．０１〜１０質量％を含み、その合計が１００質量％となるように構成されたものを用いることを特徴とする請求項５又は６に記載の積層インダクタの製造方法。
- コイルを構成する導体層と磁性体層とが交互に積層され間に非磁性層が少なくとも一つ挿入されるコイル導体形成領域と、その積層方向の上下にそれぞれ配置されコイルの内側に形成される磁束とコイルの外側に形成される磁束とをつなぐヨークの働きをする磁性体層からなるヨーク領域とを有する積層チョークコイルにおいて、前記磁性体層がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなり、前記非磁性層がＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ａｇ系誘電体からなることを特徴とする積層チョークコイル。
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