KR100804925B1

KR100804925B1 - 유전체 분말의 제조방법, 복합 전자 부품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100804925B1
Application number: KR1020060103463A
Authority: KR
Inventors: 마사미 엔도; 히로시 모모이; 다카시 스즈키; 다카히로 사토
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-02-20
Also published as: US20070194268A1; CN1954945A; KR20070044384A; JP2007112689A

Abstract

주성분으로서 Ti, Cu 및 Ni를 함유하는 유전체 분말을 제조하는 방법으로서, Ti의 산화물 및/또는 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물과, Cu의 산화물 및/또는 소성에 의해 Cu의 산화물이 되는 화합물과, Ni의 산화물 및/또는 소성에 의해 Ni의 산화물이 되는 화합물을 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정과, 상기 혼합 분말을 가소성(假燒成)하여 가소 분말을 얻는 공정과, 상기 가소 분말을 건식 분쇄하여 건식 분쇄 분말을 얻는 공정과, 상기 건식 분쇄 분말을 습식 분쇄하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체 분말의 제조방법.

Description

유전체 분말의 제조방법, 복합 전자 부품 및 그 제조방법{PRODUCING METHOD OF DIELECTRIC POWDER, COMPOSITE ELECTRONIC PART AND PRODUCING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 적층형 필터의 사시도,

도 2는 도 1에 나타내는 II-II선에 따른 적층형 필터의 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시형태에 관한 적층형 필터의 적층 구조를 나타내는 분해 사시도,

도 4a는 본 발명의 일실시형태에 관한 기류 분쇄 장치의 개략 단면도, 도 4b는 도 4a에 나타내는 IVb-IVb선에 따른 기류 분쇄 장치의 요부 단면도,

도 5a는 T형 회로의 회로도, 도 5b는 π형 회로의 회로도, 도 5c는 L형 회로의 회로도,

도 6은 본 발명의 그 밖의 실시형태에 관한 적층형 필터의 사시도,

도 7은 본 발명의 그 밖의 실시형태에 관한 적층형 필터의 적층 구조를 나타내는 분해 사시도,

도 8은 본 발명의 실시예에서의 유전체 분말의 입도 분포를 나타내는 그래프,

도 9a는 본 발명의 실시예에 관한 유전체 그린 시트의 표면 사진, 도 9b는 비교예에 관한 유전체 그린 시트의 표면 사진,

도 10a는 본 발명의 실시예에 관한 유전체층의 단면 사진, 도 10b는 비교예에 관한 유전체층의 단면 사진,

도 11a는 본 발명의 실시예에 관한 유전체층의 확대 단면 사진, 도 11b는 비교예에 관한 유전체층의 확대 단면 사진이다.

본 발명은, 각종 전자 부품의 유전체층의 재료가 되는 유전체 분말의 제조방법, 및 이 유전체 분말을 사용한 복합 전자 부품의 제조방법, 및 이 제조방법에 의해 얻어지는 복합 전자 부품에 관한 것이다.

전자 부품이 삽입되어 있는 전자 기기에 대한 소형 경량화의 요구에 따라, 소형의 적층 전자 부품의 수요가 급속하게 높아져 왔다. 그리고, 이러한 전자 부품이 회로 기판에 복수 배치되는 것에 맞춰, 코일과 콘덴서를 일체화한 복합 전자 부품의 일종으로서의 적층형 필터가, 회로 기판의 고주파 노이즈 대책을 위해 사용되게 되었다.

이러한 적층형 필터는, 코일부와 콘덴서부를 동시에 가지는 전자 부품이기 때문에, 그 제조 공정에서, 코일부를 구성하는 자성체 재료와 콘덴서부를 구성하는 유전체 자기 조성물을 동시에 소성할 필요가 있다. 일반적으로, 코일부를 구성하는 자성체 재료로서 사용되는 페라이트는, 소결 온도가 800∼900℃로 낮다. 그 때문에, 적층형 필터의 콘덴서부에 사용되는 유전체 자기 조성물을 구성하는 재료는 저온 소결이 가능한 것이 요구된다.

저온에서의 소결성이 향상된 유전체 자기 조성물로서, TiO₂, CuO, NiO, MnO₃ 및 Ag₂O를 함유하는 유전체 자기 조성물(예를 들어, 일본특허공보 평8-8198호, 일본특허 제2504725호)이나, TiO₂, ZrO₂, CuO 및 MnO₃를 함유하는 유전체 자기 조성물(예를 들어, 일본특허 제3272740호)이나, NiO를 더 함유하는 유전체 자기 조성물(예를 들어, 일본특허 제2977632호) 등이 제안되어 있다.

한편, 최근 전자 기기가 더욱 소형화됨에 따라, 적층형 필터에 대해서도 소형화ㆍ저배화(低背化)에 대한 요구가 강해지고 있다. 적층형 필터를, 그 성능을 유지하면서 소형화ㆍ저배화하는 방법으로는, 코일부를 소형ㆍ박층화하는 방법이나, 혹은 콘덴서부를 소형ㆍ박층화하는 방법을 생각할 수 있다.

코일부에 대해서는, 자성체층 및 코일 도체를 박층화하고, 코일 도체의 권회수를 증가함으로써 대응가능하기 때문에 비교적 용이하게 박층화가 가능하다. 그러나, 콘덴서부에 대해서는, 단순히 유전체층 및 내부 전극을 박층화하고, 적층수를 늘리면, 내부 전극간의 거리가 가까워지는 등의 원인에 의해 신뢰성이 현저하게 저하되는 경향이 있기 때문에, 유전체층의 박층화에는 한계가 있었다.

특히 저주파(예를 들어, 10∼300MHz) 노이즈 대응의 적층형 필터에서는, 코일부의 인덕턴스를 높게 유지하면서, 콘덴서부의 정전 용량도 높이는 것이 필요로 된다. 콘덴서부의 정전 용량을 향상시키는 방법으로는, 유전체층에 사용하는 유전체 자기 조성물의 비유전율을 높이는 방법이나, 유전체층 및 내부 전극을 박층화하 는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 적층형 필터에 사용할 수 있는 유전체 자기 조성물은, 상기 기술한 이유 때문에, 저온 소결성을 가지는 것이 필요하고, 그 재료 선정에는 한계가 있다. 또 유전체층 및 내부 전극을 단순히 박층화하면, 직류 전계하에서의 평균 수명이 악화되는 등의 신뢰성의 저하가 일어나 버린다. 따라서, 이러한 이유에 의해, 적층형 필터의 콘덴서부의 소형ㆍ박층화가 실현되지 않고, 그 때문에 적층형 필터의 소형화가 진행되지 않은 것이 현재 상황이다.

이에 대해, 본 출원인은 먼저 일본 공개특허 제2005-183702호 공보에서, 콘덴서부를 구성하는 유전체층으로서, 다음과 같은 유전체층을 가지는 적층형 필터를 제안하고 있다. 즉, 유전체층으로서 Ti의 산화물, Cu의 산화물 및 Ni의 산화물을 주성분으로 함유하고, Ni 분산도를 80% 이하, 유전체층을 구성하는 유전체 분말의 평균 입자 직경을 2.5㎛ 이하, 입자 직경 분포의 표준편차 σ를 0.5㎛ 이하로 한 적층형 필터를 제안하고 있다. 그리고, 이 문헌에 의해, 유전체층의 두께를 30㎛ 이하로 박층화하는 것이 가능해졌다.

그러나, 한편으로, 유전체층을 예를 들어 15㎛ 이하로 더 박층화하기 위해, 소성전의 유전체 그린 시트의 두께를 20㎛ 이하로 박층화하면 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 가소성(假燒成)에 의해 응집된 유전체 분말이 시트화되었을 때에 시트 표면에 남게 되어 소결성의 열화를 초래하여, 결과적으로 신뢰성이 악화되어 버린다는 문제가 있었다. 그 때문에, 유전체층을 더 박층화하는 것이 어렵다고 하는 과제가 남겨져 있다.

본 발명은, 이러한 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 적층형 필터 등의 복합 전자 부품의 유전체층의 재료로서 사용되고, 소성 후에 유전체층이 되는 그린 시트를 박층화한 경우에 있어서도 높은 신뢰성을 가지는 복합 전자 부품(예를 들어, IR이 높고 IR 수명이 뛰어난 복합 전자 부품)을 제공할 수 있는 유전체 분말을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 이러한 유전체 분말을 사용함으로써, 소형화ㆍ저배화된 복합 전자 부품의 제조방법, 및 이 제조방법에 의해 얻어지는 복합 전자 부품을 제공하는 것도 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 예의 검토를 실시한 결과, 적층형 필터 등의 복합 전자 부품을 구성하는 유전체층의 재료가 되는 유전체 분말을 제조함에 있어서, 재료를 가소성한 후에 얻어지는 가소 분말을, 습식 분쇄하기 전에 미리 건식 분쇄하는 방법을 채택함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 유전체 분말의 제조방법은,

주성분으로서 Ti, Cu 및 Ni를 함유하는 유전체 분말을 제조하는 방법으로서,

Ti의 산화물 및 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상과, Cu의 산화물 및 소성에 의해 Cu의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상과, Ni의 산화물 및 소성에 의해 Ni의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상을 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정과,

상기 혼합 분말을 가소성하여 가소 분말을 얻는 공정과,

상기 가소 분말을 건식 분쇄하여 건식 분쇄 분말을 얻는 공정과,

상기 건식 분쇄 분말을 습식 분쇄하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 건식 분쇄가, 고압 에어에 의해 상기 가소 분말을 분쇄하는 기류 분쇄이다.

기류 분쇄에 있어서는, 상기 가소 분말은 고압 에어와의 충돌에 의해 직접 분쇄되거나, 혹은 고압 에어의 기류에 의해 입자끼리 충돌함으로써 분쇄되게 된다.

건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말의 D90 직경이, 바람직하게는 0.60㎛∼0.80㎛의 범위, 보다 바람직하게는 0.65㎛∼0.75㎛의 범위이다.

건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말의 D50 직경이, 바람직하게는 0.45㎛∼0.65㎛의 범위, 보다 바람직하게는 0.50∼0.60㎛의 범위이다.

건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말중에 있어서의 20㎛ 이상의 입자 직경을 가지는 조립(粗粒)의 함유량이, 상기 건식 분쇄 분말 전체에 대한 중량비로 바람직하게는 50ppm 이하, 보다 바람직하게는 20ppm 이하이다.

바람직하게는, 상기 Ti의 산화물 및 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상으로서, SiO₂의 함유 비율이 20ppm 이하인 것을 사용한다.

본 발명에 관한 복합 전자 부품의 제조방법은,

코일 도체 및 자성체층으로 구성되는 코일부와,

내부 전극 및 유전체층으로 구성되는 콘덴서부를 가지는 복합 전자 부품을 제조하는 방법으로서,

소성후에 상기 유전체층이 되는 유전체 그린 시트를 형성하는 공정과,

상기 유전체 그린 시트를 함유하는 그린 칩을 소성하는 공정을 가지며,

상기 유전체 그린 시트를 구성하는 재료로서, 상기 몇가지 방법에 의해 얻어지는 유전체 분말을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 복합 전자 부품의 제조방법에 있어서, 상기 유전체 그린 시트의 두께가, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 15㎛ 이하이다.

본 발명에 관한 복합 전자 부품은,

상기 몇가지 방법에 의해 얻어지며,

코일 도체 및 자성체층으로 구성되는 코일부와,

내부 전극 및 유전체층으로 구성되는 콘덴서부를 가지며,

상기 유전체층이, 주성분으로서 Ti의 산화물, Cu의 산화물 및 Ni의 산화물을 함유하고, 두께가 15㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 복합 전자 부품에서, 상기 유전체층 중에 있어서의 SiO₂의 함유량이, 상기 유전체층 전체에 대한 중량비로, 바람직하게는 200ppm 이하, 보다 바람직하게는 100ppm 이하이다.

본 발명의 복합 전자 부품에서, 바람직하게는 상기 유전체층의 Ni 분산도가 80% 이하이며, 상기 유전체층을 구성하는 유전체 결정 입자의 평균 결정 입자 직경이 2.5㎛ 이하, 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ가 0.5㎛ 이하이다. 유전체층의 Ni 분산도 및 유전체층을 구성하는 유전체 결정 입자의 입자 직경 분포의 표준편차 σ를 상기 범위로 함으로써, IR 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 복합 전자 부품에서, 바람직하게는 상기 유전체층이 Mn의 산화물 을 더 포함하고, 상기 Mn의 산화물의 함유량이 상기 유전체층 전체 100중량% 에 대해 MnO 환산으로 0중량% 보다 많고 3중량% 이하이다.

본 발명의 복합 전자 부품에서, 바람직하게는 상기 자성체층이 Ni-Cu-Zn계 페라이트 또는 Cu-Zn계 페라이트로 구성되어 있다.

본 발명에 관한 복합 전자 부품으로는, 특별히 한정되지 않지만, 적층형 필터, 적층형 노이즈 필터 등이 예시된다.

본 발명에 의하면, 적층형 필터 등의 복합 전자 부품의 유전체층의 재료로서 사용되는 유전체 분말을 제조함에 있어서, 가소성한 후에 미리 건식 분쇄(예를 들어 기류 분쇄)하고, 그 후 습식 분쇄하는 공정을 채택한다. 그 때문에, 얻어지는 유전체 분말중에 있어서, 가소성에 의해 응집된 조립의 양의 저감이 가능해진다. 그리고, 그 결과, 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 유전체 분말을 사용하여 유전체 그린 시트를 형성할 때에, 상기 유전체 그린 시트를 박층화한 경우(예를 들어, 20㎛ 이하로 한 경우)에 있어서도, 시트 표면에는 조립이 존재하지 않게 된다. 그 때문에, 시트 표면에 조립이 존재하는 것에 기인하는 소결 불량을 유효하게 방지할 수 있어, 결과적으로 신뢰성이 높은 복합 전자 부품(예를 들어, IR이 높고 IR 수명이 긴 복합 전자 부품)을 얻을 수 있다.

종래에는, 가소성에 의해 얻어진 가소 분말을 건식 분쇄하지 않고 직접 습식 분쇄하였다. 그 때문에, 유전체 그린 시트를 박층화하면, 가소성에 의해 응집된 조립이 시트화되었을 때에 시트 표면에 남게 되어 소결성의 열화를 초래하여, 결과적으로 신뢰성이 악화되어 버린다는 문제가 있었다. 이에 비해, 본 발명은 이러한 문제를 유효하게 해결하는 것이다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는 상기 Ti의 산화물 및 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상으로서, SiO₂의 함유 비율이 20ppm 이하인 것을 사용함으로써, 복합 전자 부품을 구성하는 유전체층의 소결성을 더욱 향상시킬 수 있고, 복합 전자 부품을 더욱 고신뢰성화하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 의거하여 설명한다.

적층형 필터(1)

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 관한 적층형 필터(1)는, 본체 적층부(11)를 주요부로 하고, 도시상의 좌측면에 외부 전극(21, 22, 23), 도시상의 우측면에 외부 전극(24, 25, 26)을 가지고 있다. 적층형 필터(1)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 통상 직방체 형상이다. 또, 그 치수도 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 적당한 치수로 하면 되지만, 통상 (0.6∼5.6mm)×(0.3∼5.0mm)×(0.3∼1.9mm) 정도이다. 우선, 본 실시형태에 관한 적층형 필터의 구조에 대해 설명한다.

도 2는, 도 1에 나타내는 II-II선에 따른 적층형 필터(1)의 단면도이다. 본 실시형태에 관한 적층형 필터(1)는, 하층부에 콘덴서부(30)를 가지며, 상층부에 코일부(40)를 가진다. 콘덴서부(30)는, 복수의 내부 전극(31) 사이에 복수의 유전체층(32)이 형성되어 있고, 다층의 콘덴서로 되어 있다. 한편, 코일부(40)는, 자성 체층(42) 중에 소정 패턴을 가지는 코일 도체(41)가 형성되어 있다.

콘덴서부(30)를 구성하는 유전체층(32)은 유전체 자기 조성물을 함유한다. 유전체 자기 조성물은, 주성분으로서 Ti의 산화물, Cu의 산화물 및 Ni의 산화물을 함유하고, 또 필요에 따라 그 밖의 부성분을 적절히 첨가할 수 있다.

주성분중의 Ti의 산화물의 함유량은, TiO₂ 환산으로 50∼99.5mol% 인 것이 바람직하다. Ti의 산화물의 함유량이 너무 적으면 비유전율이 저하되는 경향이 있다.

주성분중의 Cu의 산화물은, 소결성을 향상시키는 효과와 비유전율을 증대시키는 효과를 가진다. Cu의 산화물의 함유량은, CuO 환산으로 0.5∼50mol% 인 것이 바람직하다. Cu의 산화물의 함유량이 너무 많으면 손실 Q값이 열화하는 경향이 있다. 한편, 너무 적으면 상기의 효과를 얻을 수 없게 되는 경향이 있다.

주성분중의 Ni의 산화물은 손실 Q값을 개선하는 효과를 가진다. Ni의 산화물의 함유량은, NiO 환산으로 0∼20mol% (0mol% 는 포함하지 않음)인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5∼20mol% 이다. Ni의 산화물의 함유량이 너무 많으면 소결성이 저하되는 동시에 비유전율이 저하되는 경향이 있다. 한편, 너무 적으면 상기의 효과를 얻을 수 없게 되는 경향이 있다.

또한, 유전체 자기 조성물은, 상기 주성분 외에 부성분으로서 Mn의 산화물을 함유하는 것이 바람직하다. Mn의 산화물은, 소결성을 향상시키는 효과와 비유전율을 증대시키는 효과를 가진다. Mn의 산화물의 함유량은, 유전체 자기 조성물 전체 100중량% 에 대해, MnO 환산으로 0중량% 보다 많고 3중량% 이하인 것이 바람직하다. Mn의 산화물의 함유량이 너무 많으면 손실 Q값이 열화하는 경향이 있다. 한편, 너무 적으면 상기의 효과를 얻을 수 없게 되는 경향이 있다.

또한, 유전체 자기 조성물은, SiO₂의 함유량이, 유전체 자기 조성물 전체에 대한 중량비로, 바람직하게는 200ppm 이하, 보다 바람직하게는 100ppm 이하로 억제되어 있는 것이 바람직하다. SiO₂의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 유전체 자기 조성물의 소결성을 향상시킬 수 있고, 유전체 자기 조성물의 밀도가 증대되어, 결과적으로 외부 전극 표면에 도금 처리할 때에 있어서의 도금액의 진입을 유효하게 방지할 수 있다. 그리고, 도금액의 진입에 의한 문제(예를 들어, 유전체 자기 조성물중에 CuO가 편석되어 있음으로써, 유전체 자기 조성물중으로 내부 도체의 은이 확산되기 쉬워지고, 그 부분에 도금액이 들어감으로써, IR 불량이 일어나기 쉬워진다는 문제 등)의 발생을 방지할 수 있어, IR 수명의 향상을 도모할 수 있다. 유전체 자기 조성물중에 있어서의 SiO₂의 함유량을 상기 소정 범위로 하는 방법으로는, 유전체 자기 조성물을 구성하게 되는 TiO₂ 원료로서, SiO₂의 함유량이 20ppm 이하로 저감된 TiO₂를 사용하는 방법을 들 수 있다. 단, 유전체 자기 조성물중에는, 제조 공정(구체적으로는, 분쇄 공정에서의 분쇄 미디어의 영향)에서, 일반적으로 SiO₂가 혼입되어 버린다. 그리고, 그 결과로서, 소성후의 유전체 자기 조성물중에는 원료중에 함유되는 양보다 많은 SiO₂가 함유되어 버리게 된다. 그 때문에, 상기 유전체 자기 조성물중에 있어서의 SiO₂의 함유량은, 제조 공정에서 혼입하는 SiO₂도 포함한 양이다. 제조 공정에서 혼입하는 SiO₂의 양은 통상 160∼200ppm 정도이다.

한 쌍의 내부 전극층(31)에 끼워져 있는 부분에서의 유전체층(32)의 두께(g)는, 바람직하게는 15㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 본 실시형태에서는, 유전체층(32)을 구성하게 되는 유전체 원료로서, 후술하는 방법에 의해 얻어지는 소정의 유전체 분말을 사용하므로, 소성 후에 유전체층(32)을 구성하게 되는 소결 전의 유전체 그린 시트의 두께의 박층화가 가능해진다. 그 때문에, 결과적으로 소결 후의 유전체층(32)의 두께를 상기와 같이 박층화할 수 있다.

유전체층을 구성하는 소결 후의 유전체 결정 입자의 평균 결정 입자 직경은, 바람직하게는 2.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이다. 평균 결정 입자 직경의 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.5㎛ 정도이다. 유전체 결정 입자의 평균 결정 입자 직경이 너무 크면 절연 저항이 열화하는 경향이 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 소결 후의 유전체 결정 입자의 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ가, 바람직하게는 0.5㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.45㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.4㎛ 이하이다. 유전체 결정 입자의 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ는 낮을수록 바람직하다. 유전체 결정 입자의 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ가 0.5㎛를 초과하면, 절연 저항이 열화하는 경향이 있다.

유전체 결정 입자의 평균 결정 입자 직경 및 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ는, 예를 들어, 유전체층(32)을 절단하여 절단면을 SEM 관찰하고, 각 유전 체 결정 입자의 결정 입자 직경을 측정하여 그 측정 결과를 기초로 산출할 수 있다. 각 유전체 결정 입자의 결정 입자 직경은, 예를 들어 각 결정 입자를 구(球)로 가정한 코드 방법에 의해 구할 수 있다. 또, 평균 결정 입자 직경 및 표준편차 σ의 산출시에 결정 입자 직경을 측정하는 입자의 수는 통상 100개 이상으로 한다.

또, 본 실시형태에서는, 유전체층(32)의 Ni 분산도가 바람직하게는 80% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하, 더욱 바람직하게는 60% 이하이다. 유전체층(32)의 Ni 분산도는 낮을수록 바람직하다. 유전체층(32)의 Ni 분산도가 80% 를 초과하면, IR 수명 특성이 악화되거나 신뢰성이 저하되는 경향이 있다.

Ni 분산도(C.V.값)는, 유전체층(32)의 절단면에 대해 EPMA(Electron Probe Micro Analysis)분석을 행하여, Ni 원소의 스펙트럼의 카운트값의 히스토그램을 작성하고, 그 표준편차 σ 및 평균값 x를 구하여 C.V.(%)=(표준편차 σ/평균값 x)×100 에 의해 구할 수 있다.

콘덴서부(30)를 구성하는 내부 전극(31)에 함유되는 도전재는 특별히 한정되지 않지만, 은을 사용하는 것이 바람직하다.

내부 전극(31)의 두께는 특별히 한정되지 않고, 유전체층(32)의 두께에 따라 적절히 결정하면 되지만, 유전체층의 두께에 대한 비가, 바람직하게는 35% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하이다. 이와 같이, 내부 전극(31)의 두께를 유전체층(32)의 두께의 35% 이하, 나아가 30% 이하로 함으로써, 디라미네이션이라고 칭해지고 있는 층간 박리 현상을 유효하게 방지하는 것이 가능해진다. 특히, 30% 이하로 함으로써, 디라미네이션의 발생율을 거의 0% 로 할 수 있다.

코일부(40)를 구성하는 자성체층(42)은 자성체 재료를 함유한다. 자성체 재료는 특별히 한정되지는 않지만, 주성분으로서 Ni의 산화물, Cu의 산화물, Zn의 산화물 또는 Mn의 산화물 등을 함유하는 페라이트인 것이 바람직하다. 이러한 페라이트로는, 예를 들어 Ni-Cu-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, Ni-Cu계 페라이트, Ni-Cu-Zn-Mg계 페라이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, Ni-Cu-Zn계 페라이트 또는 Cu-Zn계 페라이트를 사용하는 것이 바람직하다. 자성체층(42)은, 상기 주성분 이외에, 필요에 따라 부성분을 함유해도 된다.

코일부(40)를 구성하는 코일 도체(41)에 함유되는 도전재로는, 내부 전극(31)과 동일한 것을 사용할 수 있다.

외부 전극(21∼26)은 특별히 한정되지 않지만, 은 전극을 사용할 수 있고, 이 은 전극은, Cu-Ni-Sn, Ni-Sn, Ni-Au, Ni-Ag 등으로 도금되어 있는 것이 바람직하다.

적층형 필터(1)의 제조방법

본 실시형태의 적층형 필터는, 종래의 적층형 필터와 마찬가지로, 유전체 그린 시트 및 자성체 그린 시트를 제작하고, 이들 그린 시트를 적층하여 그린(green) 상태의 본체 적층부(11)를 형성하고, 이것을 소성한 후 외부 전극(21∼26)을 형성함으로써 제조된다. 이하, 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.

유전체 그린 시트의 제조

우선, 유전체층(32)의 재료가 되는 유전체 분말을 조제(調製)한다.

본 실시형태에서는, 이 유전체 분말은 다음 방법에 의해 조제한다. 즉, 우 선 주성분 및 부성분의 각 원료를 혼합ㆍ분산하고, 이어서 스프레이 건조하고, 그 후 가소성하여 가소 분말을 얻는다. 그리고, 얻어진 가소 분말을 미리 건식 분쇄(기류 분쇄)한 후, 얻어진 분쇄 분말을 다시 습식 분쇄하고, 마지막으로 스프레이 건조함으로써 얻을 수 있다. 이하, 유전체 분말의 조제 방법을 상세하게 설명한다.

우선, 유전체 분말을 구성하게 되는 주성분 원료 및 부성분 원료를 준비한다.

주성분 원료로는, Ti, Cu, Ni의 각 산화물(예를 들어, TiO₂, NiO, CuO)이나 그 혼합물, 복합 산화물을 사용할 수 있지만, 그 밖에 소성에 의해 상기 산화물이나 복합 산화물이 되는 각종 화합물, 예를 들어 탄산염, 옥살산염, 질산염, 수산화물, 유기 금속 화합물 등에서 적절히 선택하고 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 실시형태에서는, Ti의 산화물 및/또는 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물(TiO₂ 등)로서, SiO₂의 함유 비율이 20ppm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 SiO₂의 함유량이 저감된 원료를 사용함으로써, 유전체 분말의 소결성을 향상시킬 수 있고, 외부 전극 형성시에 있어서의 소체 내부(본체 적층부)로의 도금액의 진입을 유효하게 방지할 수 있다.

또, 부성분 원료로는, 첨가하는 부성분의 종류에 따라 적절히 준비하면 되지만, 예를 들어 Mn의 산화물(예를 들어 MnO)이나, 소성에 의해 Mn의 산화물이 되는 화합물(예를 들어, MnCO₃)을 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 준비한 각 주성분 원료 및 각 부성분 원료를 혼합ㆍ분산시킴으로써 혼합 분말을 조제한다. 이들 원료를 혼합ㆍ분산시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 원료 분말에 물이나 유기 용매 등을 첨가하고, 볼밀 등을 사용하여 습식 혼합에 의해 행하면 된다.

그리고, 상기에서 얻어진 원료 분말을 스프레이 건조하고, 이어서 가소성하여 가소 분말을 얻는다. 가소성의 조건으로는, 유지 온도를 바람직하게는 500∼850℃, 더욱 바람직하게는 600∼850℃로 하고, 온도 유지 시간을 바람직하게는 1∼15시간으로 한다. 이 가소성은, 대기 중에서 행해도 되고, 또 대기 중보다 산소 분압이 높은 분위기 또는 순(純)산소 분위기에서 행해도 된다. 상기 조건으로 가소성함으로써, 얻어지는 유전체 분말의 Ni 분산도를 향상시킬 수 있고, 결과적으로 유전체층(32)에서의 Ni 분산도의 향상이 가능해진다.

다음으로, 상기에서 얻어진 가소 분말을, 도 4a, 도 4b에 나타내는 기류 분쇄 장치(60)를 사용하여 기류 분쇄(건식 분쇄)하여 분쇄 분말을 얻는다. 여기서, 도 4a는 기류 분쇄 장치(60)의 개략 단면도이며, 도 4b는 도 4a에 나타내는 IVb-IVb선에 따른 요부 단면도이다.

도 4a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 기류 분쇄 장치(60)는, 우선 분체 공급 호퍼(61)에 투입된 가소 분말을, 분체 공급 노즐(62)에 의해 분쇄실(63)로 보내는 구조로 되어 있고, 이 분쇄실(63)에서 분쇄된 분쇄 분말이 복수의 관통 구멍을 가지는 출구(65a)를 통과하여 배출관(65)으로 배출되게 되어 있다.

여기서, 도 4a, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 분쇄실(63)은 그 주위에 복수 의 에어 분사 노즐(64)이 형성되어 있다. 이들 복수의 에어 분사 노즐(64)은, 에어 공급관(도시 생략)과 접속되어 있어, 고압 에어를 공급할 수 있는 구조로 되어 있다. 그리고, 에어 분사 노즐(64)로부터 공급되는 고압 에어는, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 분쇄실(63)의 원주 방향으로 분사되는 구성으로 되어 있고, 이 고압 에어의 분사에 의해 분쇄실(63)내에 공급된 가소 분말을 선회시키는 동시에, 그 선회하는 가소 분말을, 입자끼리의 충돌이나 고압 에어와의 충돌에 의해 분쇄할 수 있게 되어 있다.

그리고, 고압 에어에 의해 분쇄된 분쇄 분말은, 복수의 관통 구멍을 가지는 출구(65a)를 통과하여 배출관(65)으로 배출되게 된다. 본 실시형태에서는, 출구(65a)의 관통 구멍의 직경을 적절히 조정함으로써, 기류 분쇄 후의 분쇄 분말의 입자 직경을 제어할 수 있다.

본 실시형태는, 가소성에 의해 얻어진 가소 분말을, 상기와 같이 기류 분쇄(건식 분쇄)하는 점에 최대의 특징을 가지며, 이러한 구성을 채용함으로써, 유전체 페이스트 중으로의 조립(예를 들어, 20㎛ 이상의 입자 직경을 가지는 입자)의 혼입을 방지할 수 있다. 그 때문에, 상기와 같이 기류 분쇄를 행함으로써 얻어진 유전체 분말을 사용함으로써, 얻어지는 유전체 그린 시트 표면에 대한 조립의 잔존을 유효하게 방지할 수 있다. 그리고, 그 결과, 유전체 그린 시트 표면에 대한 조립의 잔존에 의한 소결성의 열화를 유효하게 방지할 수 있고, 예를 들어 유전체 그린 시트의 두께를 20㎛ 이하로 박층화한 경우에도 신뢰성을 높게 유지하는 것이 가능해진다. 즉, 유전체 그린 시트를 박층화한 경우에도, IR을 높게 유지하면서 IR 수 명을 향상시킬 수 있다.

종래에는, 가소 분말을 건식 분쇄하지 않고 직접 습식 분쇄하였다. 그 때문에, 유전체 그린 시트를 20㎛ 이하로 박층화하면, 가소성에 의해 응집된 조립이 시트화되었을 때에 시트 표면에 남게 되어 소결성의 열화를 초래하여, 결과적으로 신뢰성이 악화되어 버린다는 문제가 있었다. 이에 비해, 본 실시형태는 이러한 문제를 유효하게 해결하는 것이다.

본 실시형태에서는, 기류 분쇄 후의 분쇄 분말의 D90 직경, D50 직경이 다음과 같은 범위가 되도록 기류 분쇄를 행하는 것이 바람직하다.

즉, D90 직경을, 바람직하게는 0.60㎛∼0.80㎛의 범위, 보다 바람직하게는 0.65㎛∼0.75㎛의 범위로 한다. D90 직경이 너무 크면, 유전체 그린 시트의 박층화가 어려워지는 경향이 있다.

또, D50 직경을, 바람직하게는 0.45㎛∼0.65㎛의 범위, 보다 바람직하게는 0.50∼0.60㎛의 범위로 한다. D50 직경이 너무 작으면, 유전체 분말이 응집되어 버려 도료화가 어려워진다는 문제가 발생해 버린다.

본 실시형태에서, D90 직경은 누적 입도(粒度) 분포의 미립측으로부터 누적 90% 의 입자 직경을 의미하고, 마찬가지로 D50 직경은 누적 입도 분포의 미립측으로부터 누적 50% 의 입자 직경을 의미한다. 그 때문에, 예를 들어 D90 직경이 0.60㎛∼0.65㎛의 범위에 있는 경우에는, D50 직경은 0.45㎛ 이상, 0.65㎛ 미만의 범위이며 D90 직경보다 작은 입자 직경이 된다.

또, 기류 분쇄 후의 분쇄 분말중에 있어서의 20㎛ 이상의 입자 직경을 가지 는 조립의 함유량(조립 잔사량)은, 기류 분쇄 후의 분쇄 분말 전체에 대한 중량비로, 바람직하게는 50ppm 이하, 보다 바람직하게는 20ppm 이하로 저감되어 있는 것이 바람직하다.

이어서, 기류 분쇄에 의해 얻어진 분쇄 분말을 습식 분쇄한 후 스프레이 건조함으로써, 유전체층(32)의 재료로서의 유전체 분말을 얻는다. 습식 분쇄의 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 기류 분쇄 후의 분쇄 분말에 물이나 유기 용매 등을 첨가하고, 볼밀 등을 사용하여 습식 혼합함으로써 행할 수 있다.

본 실시형태에서는, 스프레이 건조 후의 유전체 분말의 Ni 분산도는 낮을수록 바람직하지만, 바람직하게는 50% 이하, 보다 바람직하게는 45% 이하이며, 더욱 바람직하게는 25% 이하이다. 스프레이 건조 후의 유전체 분말의 Ni 분산도가 50% 를 초과하면, IR 수명 특성 등이 악화되어 신뢰성이 저하되는 경향이 있다. 스프레이 건조 후의 유전체 분말의 소성 전 분체의 Ni 분산도의 측정은, 유전체층(32)의 Ni 분산도의 측정과 마찬가지로, 소성 전 분체의 분체 표면을 EPMA 분석에 의해 행한다.

다음으로, 상기에서 조제한 유전체 분말을 도료화하여 유전체층용 페이스트를 조정한다.

유전체층용 페이스트는, 소성전 분체와 유기 비히클을 혼련한 유기계의 도료이어도 되고, 수계의 도료이어도 된다.

내부 전극층용 페이스트는, 예를 들어 은 등의 도전재와 상기 유기 비히클을 혼련하여 조제한다.

상기 각 페이스트 중의 유기 비히클의 함유량에 특별히 제한은 없고, 통상의 함유량, 예를 들어 유전체층용 페이스트라면, 유전체 분말 100중량% 에 대해, 바인더는 5∼15중량% 정도, 용제는 50∼150중량% 정도로 하면 된다. 또, 각 페이스트중에는 필요에 따라 각종 분산제, 가소제(可塑劑) 등에서 선택되는 첨가물이 함유되어 있어도 된다. 이들의 총 함유량은 10중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또는, 내부 전극층용 페이스트라면, 도전재 100중량% 에 대해, 상기 기술한 비율로 바인더나 용제 등을 첨가함으로써 조제하면 된다.

다음으로, 유전체층용 페이스트를 닥터블레이드법 등에 의해 시트화하여 유전체 그린 시트를 형성한다.

유전체 그린 시트의 두께는, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 15㎛ 이하로 박층화한다. 본 실시형태에서는, 상기 방법에 의해 얻어지는 유전체 분말을 사용하기 때문에, 이와 같이 유전체 그린 시트의 두께를 박층화한 경우에도 신뢰성을 높게 유지할 수 있다.

다음으로, 유전체 그린 시트 상에 내부 전극을 형성한다. 내부 전극의 형성은, 내부 전극용 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법에 의해 유전체 그린 시트 상에 형성한다. 내부 전극의 형성 패턴은, 제조하는 적층형 필터의 회로 구성 등에 따라 적절히 선택하면 되지만, 본 실시형태에서는 후술하는 각 패턴으로 한다.

자성체 그린 시트의 제조

먼저, 자성체층용 페이스트에 포함되는 자성체 재료를 준비하고, 이것을 도료화하여 자성체층용 페이스트를 조정한다.

자성체층용 페이스트는, 자성체 재료와 유기 비히클을 혼련한 유기계의 도료이어도 되고, 수계의 도료이어도 된다.

자성체 재료로는, 주성분의 출발 원료로서 Fe, Ni, Cu, Zn, Mg의 각 산화물 혹은 소성 후에 이들 각 산화물이 되는 각종 화합물, 예를 들어 탄산염, 옥살산염, 질산염, 수산화물, 유기 금속 화합물 등에서 적절히 선택하고 혼합하여 사용할 수도 있다. 또, 자성체 재료에는 상기 주성분 이외에도 필요에 따라 부성분의 출발 원료를 함유해도 된다.

자성체 재료는, 자성체층용 페이스트로 하기 전에, 자성체 재료를 구성하는 각 출발 원료를 가소 합성 등에 의해 미리 반응시켜 두어도 된다.

코일 도체용 페이스트는, 예를 들어 은 등의 도전재와 상기 유기 비히클을 혼련하여 조제한다.

다음으로, 자성체층용 페이스트를 닥터블레이드법 등에 의해 시트화하여 자성체 그린 시트를 형성한다.

다음으로, 상기에서 제작한 자성체 그린 시트 상에 코일 도체를 형성한다. 코일 도체의 형성은, 코일 도체용 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법에 의해 자성체 그린 시트 상에 형성한다. 코일 도체의 형성 패턴은, 제조하는 적층형 필터의 회로 구성 등에 따라 적절히 선택하면 되지만, 본 실시형태에서는 후술하는 각 패턴으로 한다.

다음으로, 자성체 그린 시트 상의 코일 도체에 스루홀을 형성한다. 스루홀의 형성 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저 가공 등에 의해 행할 수 있다. 스루홀의 형성 위치는, 코일 도체 상이라면 특별히 한정되지 않지만, 코일 도체의 단부에 형성하는 것이 바람직하고, 본 실시형태에서는, 후술하는 각 위치로 한다.

그린 시트의 적층

다음으로, 상기에서 제작한 각 유전체 그린 시트 및 자성체 그린 시트를 순서대로 적층하여 그린 상태의 본체 적층부(11)를 형성한다.

본 실시형태에서는, 그린 상태의 본체 적층부(11)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 콘덴서부를 구성하는 내부 전극이 형성된 유전체 그린 시트를 복수장 적층하고, 그 위에 코일부를 구성하는 코일 도체가 형성된 자성체 그린 시트를 복수장 적층하여 제조된다.

이하, 그린 시트의 적층 공정을 상세하게 서술한다.

우선, 최하층에 내부 전극을 형성하지 않은 유전체 그린 시트(32c)를 배치한다. 내부 전극을 형성하지 않은 유전체 그린 시트(32c)는, 콘덴서부를 보호하기 위해 사용되며, 그 두께는 적절히 조정하면 된다.

다음으로, 내부 전극을 형성하지 않은 유전체 그린 시트(32c)상에, 유전체 그린 시트의 짧은 방향 X의 깊이측의 측부로부터 유전체 그린 시트의 단부에 돌출된 한 쌍의 도출부(24a 및 26a)를 가지는 내부 전극(31a)이 형성된 유전체 그린 시트(32a)를 적층한다.

다음으로, 내부 전극(31a)이 형성된 유전체 그린 시트(32a) 위에, 유전체 그린 시트의 짧은 방향 X의 바로 앞측 및 깊이측으로부터 각각 유전체 그린 시트의 단부에 돌출된 한 쌍의 도출부(22a 및 25a)를 가지는 내부 전극(31b)이 형성된 유전체 그린 시트(32b)를 적층한다.

그리고, 이와 같이 내부 전극(31a)이 형성된 유전체 그린 시트(32a)와, 내부 전극(31b)이 형성된 유전체 그린 시트(32b)를 적층함으로써, 내부 전극(31a, 31b)과 유전체 그린 시트(32b)로 구성되는 그린 상태의 단층의 콘덴서(30b)가 형성된다.

다음으로, 내부 전극(31b)이 형성된 유전체 그린 시트(32b) 위에, 내부 전극(31a)이 형성된 유전체 그린 시트(32a)를 적층하고, 동일하게 내부 전극(31a, 31b)과 유전체 그린 시트(32a)로 구성되는 그린 상태의 단층의 콘덴서(30a)가 형성된다.

마찬가지로, 내부 전극(31a)이 형성된 유전체 그린 시트(32a)와, 내부 전극(31b)이 형성된 유전체 그린 시트(32b)를 교대로 적층함으로써, 복수의 그린 상태의 단층의 콘덴서(30a 및 30b)가 교대로 형성된 콘덴서부를 얻을 수 있다. 본 실시형태에서는, 단층의 콘덴서(30a, 30b)가 합계로 6층이 되도록 적층하는 양태를 예시했지만, 그 적층수는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택하면 된다.

다음으로, 상기에서 형성된 그린 상태의 콘덴서부 위에 그린 상태의 코일부를 형성한다.

우선, 콘덴서부 위에, 코일 도체가 형성되지 않은 자성체 그린 시트(42e)를 적층한다. 콘덴서부 위에 적층하는 코일 도체가 형성되지 않은 자성체 그린 시트 (42e)는, 콘덴서부와 코일부를 분리할 목적으로 사용되며, 그 두께는 적절히 조정하면 된다. 본 실시형태에서는, 콘덴서부와 코일부를 분리하기 위해 자성체 그린 시트(42e)를 사용하는 양태를 예시했지만, 자성체 그린 시트(42e) 대신 유전체 그린 시트를 사용하는 것도 가능하다.

다음으로, 코일 도체가 형성되지 않은 자성체 그린 시트(42e) 위에, 일단이 자성체 그린 시트의 짧은 방향 X의 바로 앞의 단부에 돌출된 도출부(21a 및 23a)를 각각 가지는 한 쌍의 코일 도체(41a)가 형성된 자성체 그린 시트(42a)를 적층한다.

그리고, 그 위에 대략 C자형의 한 쌍의 코일 도체(41b)가 형성된 자성체 그린 시트(42b)를 적층한다. 대략 C자형의 코일 도체(41b)는, 곡(曲)부가 자성체 그린 시트의 긴 방향 Y의 바로 앞측이 되도록 배치되고, 자성체 그린 시트의 짧은 방향 X의 바로 앞측의 일단에 스루홀(51b)이 더 형성되어 있다.

또, 대략 C자형의 한 쌍의 코일 도체(41b)가 형성된 자성체 그린 시트(42b)를 적층할 때에는, 도체 페이스트를 사용하고, 자성체 그린 시트(42b)에 형성되어 있는 한 쌍의 스루홀(51b)을 통해, 코일 도체(41a)와 코일 도체(41b)를 전기적으로 접합한다. 스루홀을 접합할 때 사용하는 도체 페이스트는, 특별히 한정되지 않지만, 은 페이스트가 바람직하게 사용된다.

이어서, 자성체 그린 시트(42b) 위에, 코일 도체(41b)와 반대 패턴의 한 쌍의 코일 도체(41c)가 형성된 자성체 그린 시트(42c)를 적층한다. 즉, 자성체 그린 시트(42c)에는, 코일 도체(41c)가, 그 곡부가 자성체 그린 시트(42c)의 긴 방향 Y의 깊이측이 되도록 배치되어 있고, 또 이 코일 도체(41c) 위에는, 자성체 그린 시 트의 짧은 방향 X의 깊이측의 일단에 한 쌍의 스루홀(51c)이 형성되어 있다. 그리고, 동일하게 도체 페이스트를 사용하여, 이 스루홀(51c)을 통해 코일 도체(41b)와 코일 도체(41c)를 전기적으로 접합한다.

동일한 방법으로, 코일 도체(41b)가 형성된 자성체 그린 시트(42b)와, 코일 도체(41c)가 형성된 자성체 그린 시트(42c)를 교대로 복수장 적층한다. 이어서, 코일 도체(41b)가 형성된 자성체 그린 시트(42b) 위에, 자성체 그린 시트(42d)를 적층한다. 이 자성체 그린 시트(42d)는, 일단이 자성체 그린 시트(42d)의 짧은 방향 X의 깊이측의 단부에 돌출된 도출부(24b 및 26b)를 각각 가지는 한 쌍의 코일 도체(41d)가 형성된 자성체 그린 시트이다. 자성체 그린 시트(42d)를 적층할 때에는, 코일 도체(41d) 위의 짧은 방향 X의 바로 앞측의 일단에 형성된 한 쌍의 스루홀(51d)을 통해, 도체 페이스트를 사용하여 코일 도체(41b)와 코일 도체(41d)를 전기적으로 접합한다.

마지막으로, 코일 도체(41d)가 형성된 자성체 그린 시트(42d) 위에, 코일 도체가 형성되지 않은 자성체 그린 시트(42f)를 적층한다. 이 자성체 그린 시트(42f)는, 코일부를 보호하기 위해, 그리고 적층형 필터의 두께 치수를 조정하기 위해 사용되며, 그 두께는 적층형 필터의 두께가 원하는 두께가 되도록 적절히 조정하면 된다.

상기와 같이, 각 스루홀을 통해 각 자성체 그린 시트상의 코일 도체를 접합함으로써, 자성체 그린 시트 2장으로 1롤이 되는 코일이 형성된다.

본체 적층부의 소성 및 외부 전극의 형성

다음으로, 유전체 그린 시트 및 자성체 그린 시트를 순서대로 적층함으로써 제작한 그린 상태의 본체 적층부를 소성한다. 소성 조건으로는, 승온 속도를 바람직하게는 50∼500℃/시간, 더욱 바람직하게는 200∼300℃/시간, 유지 온도를 바람직하게는 840∼900℃, 온도 유지 시간을 바람직하게는 0.5∼8시간, 더욱 바람직하게는 1∼3시간, 냉각 속도를 바람직하게는 50∼500℃/시간, 더욱 바람직하게는 200∼300℃/시간으로 한다.

다음으로, 소성을 행한 본체 적층부에, 예를 들어 배럴 연마나 샌드블레스트 등에 의해 단면 연마를 실시하고, 본체 적층부의 양측면에 외부 전극용 페이스트를 도포ㆍ건조한 후 베이킹함으로써, 도 1에 나타내는 외부 전극(21∼26)을 형성한다. 외부 전극용 페이스트는, 예를 들어 은 등의 도전재와 상기 유기 비히클을 혼련하여 조제할 수 있다. 이렇게 하여 형성한 외부 전극(21∼26) 위에는, Cu-Ni-Sn, Ni-Sn, Ni-Au, Ni-Ag 등으로 전기 도금을 행하는 것이 바람직하다.

외부 전극을 형성할 때, 외부 전극(21 및 23)은, 도 3에 나타내는 코일부의 도출부(21a 및 23a)와 접속함으로써 입출력 단자로 한다. 또, 외부 전극(24)은, 콘덴서부의 각 도출부(24a) 및 코일부의 도출부(24b)에 접속함으로써, 콘덴서부와 코일부를 접속하는 입출력 단자로 한다. 그리고, 외부 전극(26)도 마찬가지로, 콘덴서부의 각 도출부(26a) 및 코일부의 도출부(26b)에 접속함으로써, 콘덴서부와 코일부를 접속하는 입출력 단자로 한다. 외부 전극(22 및 25)은, 각각 콘덴서부의 각 도출부(22a 및 25a)에 접속하여 접지 단자로 한다.

상기와 같이, 본체 적층부(11)에 각 외부 전극(21∼26)을 형성함으로써, 본 실시형태의 적층형 필터는, 도 5a에 나타내는 T형의 회로를 구성하게 된다.

이렇게 하여 제조된 본 실시형태의 적층형 필터는, 납땜 등에 의해 프린트 기판상 등에 실장되어 각종 전자 기기 등에 사용된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 기술한 실시형태에 전혀 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개변할 수 있다.

예를 들어, 상술한 실시형태에서는, 본 발명에 관한 복합 전자 부품으로서 적층형 필터를 예시했지만, 본 발명에 관한 복합 전자 부품으로는, 적층형 필터에 한정되지 않고, 상기 방법에 의해 얻어지는 유전체층을 가지는 것이라면 어느 것이어도 된다.

또, 상술한 실시형태에서는, T형의 회로가 형성된 적층형 필터를 예시했지만, 다른 집중(集中) 정수 회로가 형성된 적층형 필터로 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 다른 집중 정수 회로로는, 도 5b에 나타내는 π형이나, 도 5c에 나타내는 L형이나, 2개의 π형 회로에 의해 형성되는 더블 π형으로 해도 되고, 또 도 6, 도 7에 나타내는 L형의 회로가 4개 형성된 적층형 필터(101)로 해도 된다.

도 6, 도 7에 나타내는 L형의 회로가 4개 형성된 적층형 필터(101)에서는, 상술한 실시형태와 유전체층이나 자성체층을 구성하는 재료는 동일한 것을 사용할 수 있고, 또한 유전체 그린 시트 및 자성체 그린 시트는 상술한 실시형태와 동일하게 제작하면 된다.

도 6, 도 7에 나타내는 적층형 필터에서는, 도 6에 나타내는 외부 전극(121 ∼124)이, 도 7에 나타내는 코일부의 각 도출부(121a∼124a)와 접속되어 입출력 단자를 형성하게 된다. 또, 동일하게 외부 전극(125∼128)은, 콘덴서부의 각 도출부(125a∼128a) 및 코일부의 각 도출부(125b∼128b)에 접속되어, 콘덴서부와 코일부를 접속하는 입출력 단자를 형성하게 된다. 또한, 외부 전극(120, 129)은 각각 콘덴서부의 각 도출부(120a, 129a)에 접속되어 접지 단자를 형성하게 된다.

그리고, 도 6, 도 7에 나타내는 적층형 필터(101)는, 도 5c에 나타내는 L형의 회로가 4개 형성된 구성이 된다.

실시예

이하, 본 발명을 더욱 상세한 실시예에 의거하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1

본 실시예에서는, 유전체 분말 및 유전체 그린 시트를 제작하여, 얻어진 유전체 분말 및 유전체 그린 시트에 대해 각각 평가하였다.

우선, 유전체 분말을 구성하는 주성분 원료로서 TiO₂, CuO, NiO를, 부성분 원료로서 MnCO₃를 준비하고, 각 원료에 대해 습식 혼합을 행하여 혼합 분말을 얻었다. 습식 혼합은, 준비한 주성분 원료 및 부성분 원료에 순수를 첨가하고, 지르코니아제 미디어를 넣은 볼밀로 16시간 혼합함으로써 행했다.

각 주성분 원료의 첨가량은, TiO₂:92mol%, CuO:3mol%, NiO:5mol% 로 하고, 부성분 원료로서의 MnCO₃는, 주성분 원료에 대해 1중량% 로 했다. 본 실시예에서 는, TiO₂의 원료로서, SiO₂의 함유량이 중량비로 20ppm인 원료를 사용했다.

그리고, 습식 혼합에 의해 얻어진 혼합 분말을 스프레이 건조하고, 이어서 유지 온도 : 750℃, 유지 시간 : 1시간의 조건으로 가소성을 행하여 가소 분말을 얻었다.

이어서, 얻어진 가소 분말을 도 4a, 도 4b에 나타내는 기류 분쇄 장치(일본 뉴마틱 공업(주) 제조, PJM)를 사용하여 기류 분쇄(건식 분쇄)함으로써, 본 실시예에 관한 분쇄 분말을 얻었다.

기류 분쇄 후의 분쇄 분말의 D90 직경은 0.71㎛, D50 직경은 0.56㎛이었다. 기류 분쇄 후의 분쇄 분말의 입자 직경의 측정 결과를 도 8에 그래프화하여 나타낸다.

또, 얻어진 기류 분쇄 후의 분쇄 분말중에 있어서의 20㎛ 이상의 입자 직경을 가지는 조립의 함유량을 측정한 결과, 기류 분쇄 후의 분쇄 분말 전체에 대한 중량비로 4.2ppm이었다. 분쇄 분말중에 있어서의 조립의 함유량의 측정은, 얻어진 유전체 분말 300g에 대해 초음파 분산을 가하면서 20㎛로 메시다운하여, 최종적으로 잔사로서 남은 것의 중량을 측정하여 얻어진 결과를 조립의 중량으로 하여 구했다.

이어서, 얻어진 분쇄 분말에 순수를 첨가하고, 지르코니아제 미디어를 넣은 볼밀로 18시간 습식 분쇄하여 슬러리화하고, 그 슬러리를 스프레이 건조함으로써, 본 발명의 실시예에 관한 유전체 분말을 얻었다.

그리고, 상기에서 얻어진 유전체 분말에, 수지 바인더, 용제, 가소제 및 분산제를 첨가하고, 닥터블레이드법에 의해 유전체 그린 시트를 제작했다. 유전체 그린 시트는, 건조 후의 두께가 20㎛가 되도록 제작했다. 얻어진 유전체 그린 시트의 표면에 대해 현미경으로 관찰한 결과, 유전체 그린 시트 표면에 조립의 존재가 확인되지 않아 양호한 결과가 되었다. 얻어진 현미경 사진을 도 9a에 나타낸다.

비교예 1

기류 분쇄를 행하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예에 관한 유전체 분말을 제조했다.

비교예 1에서는, 기류 분쇄를 행하지 않았기 때문에, 가소성 후(습식 분쇄전)의 가소 분말에 대해 입자 직경을 측정했다. 결과를 도 8에 나타낸다.

이어서, 얻어진 가소 분말에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 다시 습식 분쇄를 행한 후 스프레이 건조함으로써, 비교예에 관한 유전체 분말을 얻었다. 이어서, 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 후의 두께가 20㎛인 유전체 그린 시트를 제작했다. 그리고, 얻어진 유전체 그린 시트의 표면에 대해 현미경으로 관찰한 결과, 유전체 그린 시트 표면에 조립의 존재가 확인되었다. 얻어진 현미경 사진을 도 9b에 나타낸다.

평가 1

도 8에, 실시예 1에 관한 기류 분쇄 후의 분쇄 분말과, 비교예 1에 관한 가소성후의 가소 분말의 입도 분포를 나타내는 그래프를 나타낸다. 본 평가에서는, 기류 분쇄의 효과를 확인하기 위해, 기류 분쇄를 행한 분말(실시예 1)과, 기류 분쇄를 행하지 않은 분말(비교예 1)의 입도 분포를 거듭 비교했다.

도 8에서, 기류 분쇄를 행한 실시예 1에서는, 대부분의 입자가 약 1㎛ 이하의 크기이며, 입자 직경이 20㎛ 이상이 되는 조립은 거의 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이에 비해, 기류 분쇄를 행하지 않은 비교예 1에서는, 입자 직경이 20㎛ 이상인 입자의 비율이 많은 것을 확인할 수 있다.

평가 2

도 9a 및 도 9b를 비교함으로써 이하의 것을 확인할 수 있다. 즉, 기류 분쇄를 행한 후에 습식 분쇄를 한 본 발명의 실시예 1에서는, 유전체 그린 시트의 두께를 20㎛로 박층화한 경우에 있어서도, 시트 표면에 조립이 존재하지 않는 양호한 시트가 얻어지는 것을 확인할 수 있다. 한편, 기류 분쇄를 행하지 않고 습식 분쇄를 한 비교예 1에서는, 시트 표면에 조립이 존재하는 결과가 되었다. 그리고, 이 시트 표면에 존재하는 조립이 소결성을 저하시키는 원인이 되어, 이후에 설명하는 바와 같이(평가 3 참조), 평균 수명이 떨어지는 결과가 된다고 생각할 수 있다.

실시예 2

실시예 2에서는, 실시예 1에서 제작한 유전체 그린 시트를 사용하여, 이하의 방법에 의해, 도 1∼도 3에 나타내는 구성을 가지는 적층형 필터를 제조했다.

즉, 우선 실시예 1에서 제작한 유전체 그린 시트 상에, 은을 주성분으로 하는 내부 전극용 페이스트를 사용하고, 소정의 전극 패턴을 인쇄하여 전극 패턴을 가지는 유전체 그린 시트를 제작했다. 본 실시예에서는, 내부 전극 패턴이, 도 3 에 나타내는 각 패턴이 되도록 복수의 전극 패턴을 가지는 유전체 그린 시트를 제작했다.

다음으로, 자성체 그린 시트를 제작했다.

우선, 자성체 재료 분말을 구성하는 원료로서 NiO, CuO, ZnO 및 Fe₂O₃를 준비하고, 이들 원료를 배합한 다음, 가소성 및 분쇄를 행함으로써 자성체 재료 분말을 조제했다. 각 원료의 배합량은, NiO:25mol%, CuO:11mol%, ZnO:15mol%, 잔부를 Fe₂O₃로 했다.

얻어진 자성체 재료 분말에, 수지 바인더, 용제, 가소제 및 분산제를 첨가하고, 닥터블레이드법에 의해 자성체 그린 시트를 제작했다. 자성체 그린 시트의 두께는 약 20㎛로 했다.

다음으로, 은을 주성분으로 하는 코일 도체용 페이스트를 사용하여 코일 도체를 자성체 그린 시트상에 형성하고, 레이저 가공에 의해 스루홀을 형성하여, 소정의 도체 패턴 및 스루홀을 가지는 자성체 그린 시트를 제작했다. 본 실시예에서는, 코일 도체의 패턴 및 스루홀의 위치가, 도 3에 나타내는 각 패턴 및 각 위치가 되도록 복수의 패턴을 가지는 자성체 그린 시트를 제작했다.

다음으로, 상기에서 제작한 복수의 유전체 그린 시트 및 복수의 자성체 그린 시트를 도 3에 나타내는 바와 같이 적층하고, 890℃에서 소성하여 본체 적층부를 제작했다. 그리고, 소성 후의 본체 적층부의 양측면에 외부 전극용 페이스트를 도포하고 건조한 후에, 소성에 의한 외부 전극의 베이킹을 행했다. 그리고, 마지막 으로 외부 전극 표면에 Cu-Ni-Sn도금을 행하여 도금막을 형성함으로써, 도 1에 나타내는 적층형 필터를 제작했다. 적층형 필터의 치수는, 길이 1.6mm, 폭 0.8mm, 높이 0.8mm로 했다.

얻어진 적층형 필터에 대해, 콘덴서부의 유전체층(32)의 두께, IR(절연 저항) 및 평균 수명을 측정했다.

유전체층의 두께

상기에서 제작한 적층형 필터 시료를 내부 전극에 수직인 면으로 절단하고, 그 절단면을 연마하여, 그 연마면의 복수 개소를 금속 현미경으로 관찰함으로써, 유전체층의 두께를 측정했다. 그 결과, 본 실시예에서는 유전체층의 두께는 15㎛였다.

IR (절연 저항)

상기에서 제작한 적층형 필터 시료에 대해, 절연 저항계(HEWLETTPACKARD사 제조 E2377A 멀티미터)를 사용하여 저항값을 측정했다. 본 실시예에서는, 20개의 시료에 대해 측정을 행하여 그 평균을 구함으로써 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

평균 수명의 측정

평균 수명의 측정은, 얻어진 적층형 필터 시료에 대해, 150℃의 항온조(恒溫槽)중에서 20V의 직류 전계를 인가함으로써 행했다. 구체적으로는, 절연 저항의 값이 1×10⁶Ω 이하가 된 시간을 수명 시간으로 하여, 20개의 시료에 대해 시험을 행한 결과를 평균하여 평균 수명으로 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

비교예 2

비교예 1에서 제작한 유전체 그린 시트를 사용한 것 외에는 실시예 2와 동일한 방법으로 적층형 필터를 제조하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 평가하였다. IR(절연 저항) 및 평균 수명의 결과를 표 1에 나타낸다. 비교예 2에서는, 유전체층(32)의 두께는 15㎛였다.

비교예 3

유전체 분말을 제작할 때 가소성 및 기류 분쇄를 행하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 분말을 제작하고, 이어서 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 그린 시트를 제조했다. 그리고, 얻어진 유전체 그린 시트를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법에 의해 적층형 필터를 제조하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 평가하였다. IR(절연 저항) 및 평균 수명의 결과를 표 1에 나타낸다. 비교예 3에서는 유전체층(32)의 두께는 14㎛였다.

비교예 4

유전체 분말을 제작할 때 주성분 원료인 TiO₂ 원료로서, SiO₂가 중량비로 219ppm 함유되어 있는 TiO₂를 사용하고, 또한 기류 분쇄를 행하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 분말을 제작하고, 이어서 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 그린 시트를 제조했다. 그리고, 얻어진 유전체 그린 시트를 사용하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 적층형 필터를 제조하고, 실시예 2와 동일한 방 법으로 평가하였다. IR(절연 저항) 및 평균 수명의 결과를 표 1에 나타낸다. 비교예 4에서는 유전체층(32)의 두께는 14㎛였다.

참고예 1

유전체 분말을 제작할 때 주성분 원료인 TiO₂ 원료로서, SiO₂가 중량비로 219ppm 함유되어 있는 TiO₂를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 분말을 제작하고, 이어서 실시예 1과 동일한 방법으로 유전체 그린 시트를 제조했다. 그리고, 얻어진 유전체 그린 시트를 사용하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 적층형 필터를 제조하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 평가하였다. IR(절연 저항) 및 평균 수명의 결과를 표 1에 나타낸다. 참고예 1에서는 유전체층(32)의 두께는 15㎛였다.

표 1

	가소성의 유무	기류 분쇄의 유무	TiO₂원료중의 SiO₂함유량[ppm]	IR[Ω]	평균 수명[h]
실시예2	있음	있음	20	9.8×10⁸	>170
비교예2	있음	없음	20	9.5×10⁸	101
비교예3	없음	없음	20	5.6×10⁹	75.2
비교예4	있음	없음	219	1.1×10¹⁰	16.9
참고예1	있음	있음	219	1.2×10¹⁰	124

평가 3

표 1에서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 유전체 분말을 사용한 실시예 2에서는, IR수명을 높게 유지하면서, 평균 수명을 170시간 이상으로 향상시키는 것이 가능했다. 실시예 2는, TiO₂의 원료로서 SiO₂의 함유량이 20ppm인 TiO₂를 사용한 실시예이다.

한편, 기류 분쇄를 행하지 않은 비교예 2 및 가소성, 기류 분쇄 어느 것도 행하지 않은 비교예 3에서는, 모두 평균 수명이 열화하여 신뢰성이 떨어지는 결과가 되었다.

또, 기류 분쇄를 행하지 않은 것에 더하여, SiO₂의 함유량이 219ppm인 TiO₂ 원료로 변경한 비교예 4에서는, 평균 수명이 16.9시간으로 매우 짧아지는 결과가 되었다. 참고예 1의 결과에서, 기류 분쇄를 행한 경우에 있어서도, SiO₂의 함유량이 219ppm인 TiO₂ 원료를 사용한 경우에는, 평균 수명이 적지 않게 열화하여 버리는 경향이 있다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유로는, 유전체 자기 조성물 중에 CuO가 편석함으로써 유전체 자기 조성물 중으로 내부 도체의 은이 확산되기 쉬워지고, 그 결과 외부 전극 표면에 도금을 형성했을 때에, 내부 전극 도출부로부터 도금액이 진입하여 절연 열화가 일어나는 것을 생각할 수 있다. 이에 비해, 실시예 2에서는, SiO₂의 함유량이 20ppm인 TiO₂ 원료를 사용했기 때문에, 유전체층의 소결성을 향상시킬 수 있고, 도금액의 진입을 유효하게 방지할 수 있어, 결과적으로 평균 수명을 향상시킬 수 있었다고 생각할 수 있다.

도 10a, 도 11a에 실시예 2의 유전체층의 단면 사진을, 도 10b, 도 11b에 비교예 4의 유전체층의 단면 사진을 각각 나타낸다. 이들 사진에서, 비교예 4의 유전체층과 비교하여 실시예 2의 유전체층은 치밀한 구조로 되어 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 적층형 필터 등의 복합 전자 부품의 유전체층의 재료로서 사용되고, 소성 후에 유전체층이 되는 그린 시트를 박층화한 경우에 있어서도 높은 신뢰성을 가지는 복합 전자 부품(예를 들어, IR이 높고 IR 수명이 뛰어난 복합 전자 부품)을 제공할 수 있는 유전체 분말을 제조하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명은, 이러한 유전체 분말을 사용함으로써, 소형화ㆍ저배화된 복합 전자 부품의 제조방법, 및 이 제조방법에 의해 얻어지는 복합 전자 부품을 제공할 수 있다.

Claims

주성분으로서 Ti, Cu 및 Ni를 함유하는 유전체 분말을 제조하는 방법으로서,

Ti의 산화물 및 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상과, Cu의 산화물 및 소성에 의해 Cu의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상과, Ni의 산화물 및 소성에 의해 Ni의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상을 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정과,

상기 혼합 분말을 가소성(假燒成)하여 가소 분말을 얻는 공정과,

상기 가소 분말을 건식 분쇄하여 건식 분쇄 분말을 얻는 공정과,

상기 건식 분쇄 분말을 습식 분쇄하는 공정을 가지는, 유전체 분말의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 건식 분쇄가 고압 에어에 의해 상기 가소 분말을 분쇄하는 기류 분쇄인, 유전체 분말의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말의 D90 직경이 0.60㎛∼0.80㎛의 범위인, 유전체 분말의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말의 D50 직경이 0.45㎛∼0.65㎛의 범위인, 유전체 분말의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 건식 분쇄 후의 상기 건식 분쇄 분말중에 있어서의 20㎛ 이상의 입자 직경을 가지는 조립의 함유량이, 상기 건식 분쇄 분말 전체에 대한 중량비로 50ppm 이하인, 유전체 분말의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 Ti의 산화물 및 소성에 의해 Ti의 산화물이 되는 화합물에서 선택되는 1종 이상으로서, SiO₂의 함유 비율이 20ppm 이하인 것을 사용하는, 유전체 분말의 제조방법.
코일 도체 및 자성체층으로 구성되는 코일부와, 내부 전극 및 유전체층으로 구성되는 콘덴서부를 가지는 복합 전자 부품을 제조하는 방법으로서,

소성 후에 상기 유전체층이 되는 유전체 그린 시트를 형성하는 공정과,

상기 유전체 그린 시트를 함유하는 그린 칩을 소성하는 공정을 가지며,

상기 유전체 그린 시트를 구성하는 재료로서, 청구항 1 또는 청구항 2의 방법에 의해 얻어지는 유전체 분말을 사용하는, 복합 전자 부품의 제조방법.
청구항 7에 있어서, 상기 유전체 그린 시트의 두께가 20㎛ 이하인, 복합 전자 부품의 제조방법.
청구항 7에 기재된 방법에 의해 얻어지는 복합 전자 부품으로서,

코일 도체 및 자성체층으로 구성되는 코일부와,

내부 전극 및 유전체층으로 구성되는 콘덴서부를 가지며,

상기 유전체층이, 주성분으로서 Ti의 산화물, Cu의 산화물 및 Ni의 산화물을 함유하고, 두께가 15㎛ 이하인, 복합 전자 부품.
청구항 9에 있어서, 상기 유전체층 중에 있어서의 SiO₂의 함유량이, 상기 유전체층 전체에 대한 중량비로 200ppm 이하인, 복합 전자 부품.
청구항 9에 있어서, 상기 유전체층의 Ni 분산도가 80% 이하이고,

상기 유전체층을 구성하는 유전체 결정 입자의 평균 결정 입자 직경이 2.5㎛ 이하, 결정 입자 직경의 분포의 표준편차 σ가 0.5㎛ 이하인, 복합 전자 부품.
청구항 9에 있어서, 상기 유전체층이 Mn의 산화물을 더 포함하고, 상기 Mn의 산화물의 함유량이, 상기 유전체층 전체 100중량% 에 대해 MnO 환산으로 0중량% 보다 많고 3중량% 이하인, 복합 전자 부품.
청구항 9에 있어서, 상기 자성체층이 Ni-Cu-Zn계 페라이트 또는 Cu-Zn계 페라이트로 구성되어 있는, 복합 전자 부품.