KR101215923B1

KR101215923B1 - 적층 코일 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101215923B1
Application number: KR1020117001083A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 코노우에; 유키오 마에다; 타츠야 미즈노; 히로키 하시모토; 미츠루 우에다
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2012-12-27
Also published as: JP5229323B2; CN102132363A; WO2010026825A1; JPWO2010026825A1; KR20110018448A

Abstract

내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹 사이에 공극을 형성하지 않고 내부 응력의 문제를 완화할 수 있고, 또한 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상이고, 내부 도체의 점유율이 높으며, 저저항이고, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 잘 발생하지 않는 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 한다.
내부 도체 커버리지를 99.5% 이상으로 함과 아울러 내부 도체(2)와 내부 도체 주위의 자성체 세라믹(11)의 계면에 공극을 존재시키지 않고, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리된 상태로 한다. 내부 도체의 측부와 자성체 세라믹 소자(3)의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부(8)의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 한다. 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부로부터 산성 용액을 침투시키고, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달시켜 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면의 결합을 절단한다.

Description

적층 코일 부품 및 그 제조 방법{STACKED COIL COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE STACKED COIL COMPONENT}

본 발명은 자성체 세라믹층과, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용 내부 도체를 적층한 세라믹 적층체를 소성함으로써 형성되는 자성체 세라믹 소자의 내부에 나선 형상 코일이 설치된 구조를 갖는 적층 코일 부품에 관한 것이다.

최근, 전자 부품의 소형화에의 요구가 커지고, 코일 부품에 관해서도 그 주류는 적층형의 것으로 이동하고 있다.

그런데, 자성체 세라믹과 내부 도체를 동시 소성해서 얻어지는 적층 코일 부품은 자성체 세라믹층과 내부 도체 사이에서 열팽창계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력이 자성체 세라믹의 자기 특성을 저하시켜 적층 코일 부품의 임피던스값의 저하나 불균일을 일으킨다고 하는 문제점이 있다.

그래서, 이러한 문제점을 해소하기 위해서 소성 후의 자성체 세라믹 소자를 산성 도금액 속에서 침지 처리하여 자성체 세라믹층과 내부 도체 사이에 공극을 형성함으로써, 내부 도체에 의한 자성체 세라믹층으로의 응력의 영향을 회피하여 임피던스값의 저하나 불균일을 해소하도록 한 적층형 임피던스 소자가 제안되어 있다(특허문헌 1).

그러나, 이 특허문헌 1의 적층형 임피던스 소자에 있어서는 자성체 세라믹 소자를 도금액 속에 침지시키고, 내부 도체가 자성체 세라믹 소자의 표면에 노출되는 부분으로부터 도금액을 내부로 침투시킴으로써 자성체 세라믹층과 내부 도체 사이에 불연속적인 공극을 형성하도록 하고 있기 때문에, 자성체 세라믹층 사이에 내부 도체와 공극이 형성되게 되어 내부 도체가 가늘어지거나, 경우에 따라서는 내부 도체에 관통 구멍이 형성되거나 해서 세라믹층 사이에 차지하는 내부 도체의 비율이 작아질 수 밖에 없는 것이 실정이다.

그 때문에, 직류 저항이 낮은 제품을 얻는 것이 곤란해진다고 하는 문제점이 있다. 특히, 치수가 1.0㎜×0.5㎜×0.5㎜인 제품이나, 0.6㎜×0.3㎜×0.3㎜인 제품 등과 같이 소형 제품이 되면 자성체 세라믹층을 얇게 하는 것이 필요해져 자성체 세라믹층 사이에 내부 도체와 공극 양쪽을 형성하면서 내부 도체를 두껍게 형성하는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 내부 도체에 관통 구멍이 형성되기 쉬워진다. 그 때문에, 직류 저항의 저감을 도모할 수 없게 될 뿐만 아니라, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 쉬워져 충분한 신뢰성을 확보할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다.

일본 특허공개 2004-22798호 공보

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것이고, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹 사이에 공극을 형성하지 않고 내부 응력의 문제를 완화할 수 있고, 또한 내부 도체의 점유율이 높고, 저저항이며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 적층 코일 부품은,

적층된 복수의 자성체 세라믹층과 상기 자성체 세라믹층을 개재해서 설치 된 Ag를 주성분으로 하는 내부 도체를 구비하는 자성체 세라믹 소자 내부에 상기 내부 도체를 층간 접속함으로써 형성된 나선 형상 코일을 갖는 적층 코일 부품으로서,

상기 내부 도체를 설치해야 할 영역에 대한 상기 내부 도체에 의해 덮여 있는 영역의 면적 비율인 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상이고,

상기 내부 도체와 상기 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않고, 또한 상기 내부 도체와 상기 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품에 있어서는 상기 내부 도체의 측부와, 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 자성체 세라믹의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은,

적층된 복수의 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 상기 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 나선 형상 코일을 내부에 구비한 자성체 세라믹 소자를 형성하는 공정과,

상기 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 경유해서 산성 용액을 상기 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달시킴으로써 상기 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면의 결합을 절단하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은,

적층된 복수의 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 상기 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 내부에 나선 형상 코일을 구비하고, 또한 서로 대향하는 1쌍의 측면 각각에 상기 나선 형상 코일 1쌍의 단부 한쪽이 노출되어 있음과 아울러 상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부의 포어 면적률이 6~20%인 자성체 세라믹 소자를 형성하는 공정과,

상기 나선 형상 코일의 1쌍의 단부가 노출된 상기 자성체 세라믹 소자의 상기 1쌍의 측면에 외부 전극을 형성하는 공정과,

산성 도금액을 이용하여 상기 외부 전극의 표면에 도금을 실시하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 도전성 페이스트로서 Ag를 83~89중량%의 범위로 함유하는 도전성 페이스트를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명의 적층 코일 부품은 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상으로 높고, 또한 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않기 때문에 자성체 세라믹층 사이의 내부 도체 점유율을 높게 유지할 수 있게 된다. 또한, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있기 때문에 자성체 세라믹과 내부 도체의 소결 수축률 차이에 기인해서 발생하는 응력이 자성체 세라믹에 가해지는 것을 억제할 수 있게 된다.

따라서, 저저항이고, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려우며, 또한 인덕턴스나 임피던스 등의 특성이 양호하고, 게다가 열충격 시험 등의 신뢰성 시험에 있어서의 특성 변화율이 작고 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

또한, 내부 도체 커버리지는 99.5% 이상이면 되지만, 99.8% 이상으로 함으로써 더욱 특성이 양호하고 신뢰성이 높은 적층형 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

또한, 내부 도체의 측부와 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부에 있어서의 자성체 세라믹의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 함으로써 포어 면적률 6~20%의 다공성 영역인 사이드 갭부로부터 자성체 세라믹 소자의 내부로 산성 용액을 침입시키고, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달시킴으로써 용이하고 또한 확실하게 내부 도체와 자성체 세라믹 계면의 결합을 절단할(즉 계면을 해리시킬) 수 있다. 따라서, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리되어, 응력이 충분히 완화된 특성이 양호한 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 내부에 나선 형상 코일을 구비한 자성체 세라믹 소자를 형성하도록 하고 있으므로 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상으로 높고, 내부 도체의 점유율이 높은 적층형 코일 부품을 얻을 수 있게 됨과 아울러 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 사이드 갭부를 경유해서 산성 용액을 침투시켜 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달시킴으로써 양자의 결합을 절단하여 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면을 해리한 상태로 할 수 있다. 즉, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 결합을 절단하기 위해서 공극을 형성하도록 한 종래의 적층 코일 부품의 경우와 같이 내부 도체를 가늘게 하지 않고 응력이 완화된 상태를 실현할 수 있다.

따라서, 저저항이고, 내부 도체의 점유율이 높으며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어렵고, 또한 인덕턴스나 임피던스 등의 특성이 양호하고, 게다나 열충격 시험 등의 신뢰성 시험에 있어서의 특성 변화율이 작고, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은 적층된 복수의 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 내부에 나선 형상 코일을 구비하고, 서로 대향하는 1쌍의 측면 각각에 나선 형상 코일 1쌍의 단부 한쪽이 노출되어 있음과 아울러 사이드 갭부의 포어 면적률이 6~20%인 자성체 세라믹 소자를 형성하고, 나선 형상 코일의 1쌍의 단부가 노출된 자성체 세라믹 소자의 1쌍의 측면에 외부 전극을 형성한 후에 산성 물질을 포함하는 도금액을 이용하여 외부 전극의 표면에 도금을 실시하도록 하고 있다. 따라서, 자성체 세라믹 소자의 끝면을 외부 전극이 덮고 있을 경우에도 포어 면적률이 6~20%인 다공성의 사이드 갭부로부터 도금액(산성 용액)을 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면으로 확실하게 침투시켜서 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면 결합을 절단하여 자성체 세라믹에 가해지는 응력을 완화할 수 있다. 그 결과, 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상으로 높고, 특성이 양호하며, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

또한, 도금액을 산성 용액으로 해서 사용하고, 도금을 실시할 때에 동시에 도금액(산성 용액)을 자성 세라믹 소자에 침투시킴으로써 기존의 공정에 새로운 공정을 부가할 필요가 없어, 효율적이고 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제조할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 Ag의 함유율이 80~90중량%인 도전성 페이스트를 이용하여 내부 도체 패턴을 형성함으로써 소기의 작용 효과를 얻을 수 있지만, 이 Ag 함유율의 범위를 83~89중량%로 함으로써 내부 도체 커버리지가 99.8% 이상이고, 특성이 양호함과 아울러 기계적 강도에도 뛰어난 적층 코일 부품을 확실하게 제조할 수 있게 되어 본 발명을 더욱 실효있게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예(실시예 1)에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품의 제조 방법을 설명하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 측면단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 비교예의 적층 코일 부품의 포어 면적률의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 요건을 구비한 시료 번호 4인 시료의 내부 도체의 SEM상(像)을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 요건을 구비하고 있지 않은 시료 번호 8인 시료의 내부 도체의 SEM상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1의 적층 코일 부품(표 1의 시료 번호 3인 시료)의 단면을 경면 연마 후에 FIB에 의해 가공한 면(W-T면)의 SIM상을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 적층 코일 부품(표 1의 시료 번호 3인 시료)의 3점 굽힘 시험에 의한 파단면의 SEM상을 나타내는 도면이다.
도 9는 자성체 세라믹에 첨가한 붕규산아연계 저연화점 유리의 연화점과 임피던스의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 적층 코일 부품에 있어서 자성체 세라믹층으로서는, 예를 들면NiCuZn 페라이트를 주성분으로 하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 내부 도체는 관통 구멍 등이 없고, 내부 도체를 설치해야 할 영역 전체가 내부 도체에 의해 덮여 있는 것이 바람직하지만, 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상이면 자성체 세라믹층 사이의 내부 도체의 점유율을 높게 유지할 수 있어 직류 저항이 낮고, 또한 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어렵고, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.

또한, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 공극이 존재하지 않고, 또한 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있는 상태를 실현하기 위해서는 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 산성 용액을 침입시켜서 상기 계면의 결합을 절단하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품을 제조할 경우 자성체 세라믹의 소결 수축률보다 내부 도체의 소결 수축률이 작아지도록 하는 것이 바람직하다.

자성체 세라믹의 소결 수축률보다 내부 도체의 소결 수축률을 작게 함으로써 내부 도체의 소결 수축시에 그 내부 도체의 주위가 자성체 세라믹에 의해 압박된다. 그 결과, 자성체 세라믹의 내부에 형성되는 내부 도체가 있어야 할 공간에 내부 도체가 빈틈없이 충전된다. 이렇게 빈틈없이 충전된 치밀한 내부 도체에 의해 직류 저항을 저하시키고, 내서지성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 자성체 세라믹의 소결 수축률보다 내부 도체의 소결 수축률을 작게 함으로써 소결성을 저하시키지 않고, 사이드 갭부의 포어 면적률을 확보하여 그 부분으로부터 산성 용액을 침입시키기 쉬워지는 것 등이 가능하게 된다.

또한, 소결 수축률이 0% 미만일 경우에 소성 중에 내부 도체가 수축하지 않거나, 소성 전보다 팽창하게 되어 구조 결함을 일으키거나, 칩 형상에 영향을 주거나 하기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 내부 도체의 소결 수축률이 15% 이상이 되면 자성체 세라믹 소자 내부에 포어율의 분포가 발생하기 어렵게 되어, 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부로부터 산성 용액을 내부로 충분히 침입시키는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 소성 공정에 있어서의 내부 도체의 수축 거동으로서 300℃ 정도부터 일단 수축한 후에 소성의 최고 온도까지 사이에 보합 상태, 또는 5% 정도의 팽창을 나타내는 것이 바람직하다.

내부 도체의 소결 수축 거동은 내부 도체 형성용 도전성 페이스트 중의 도전 성분(Ag 분말)의 함유율이나, 도전성 페이스트에 포함되는 유기 비히클량, 바니시의 종류, 적층체의 성형 압력, 탈지?소성 프로파일 등에 관련되므로 이들 조건을 적절하게 선택함으로써 소망의 소결 수축률을 실현할 수 있다.

본 발명과 같이, 내부 도체 형성용 도전성 페이스트로서 Ag의 함유율이 80~90중량%인 것을 사용함으로써 자성체 세라믹 그린시트보다 소결 수축률이 작은 도전성 페이스트를 얻을 수 있게 된다.

또한, Ag의 함유율이 80~90중량%인 도전성 페이스트를 사용함으로써 소성 공정에서 내부 도체에 관통 구멍이 형성되어버리는 것을 억제, 방지하여 내부 도체 커버리지를 99.5% 이상으로 할 수 있게 된다.

또한, Ag의 함유율을 80~90중량%의 범위로 한 것은 Ag의 함유율이 80중량% 미만이 되면 내부 도체 커버리지가 99.5% 미만이 되고, 90중량%를 초과하면 내부 도체 형성용 도전성 페이스트를 제작하기 어렵고, 또한 내부 도체의 소결 수축률이 지나치게 작아져서 구조 결함을 발생시키는 것에 의한다.

또한, Ag의 함유율을 83~89중량%의 범위(보다 좁은 범위)로 한정함으로써 더욱 확실하게 자성체 세라믹층과 내부 도체의 계면에 간극이 형성되는 것을 억제, 방지하면서 내부 도체 커버리지를 99.8% 이상으로 할 수 있게 된다.

또한, 도전성 페이스트를 구성하는 도전 재료로서의 Ag 분말은 불순물이 0.1 중량% 이하의 순도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 불순물이 많으면 산성 용액에 의해 내부 도체가 부식되고, 직류 저항이 증가한다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법과 같이, 외부 전극의 형성(인쇄) 후에 산성 용액을 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부로부터 침투시킴으로써 자성체 세라믹(페라이트)과 내부 도체의 계면에 산성 용액을 도달시켜서 계면의 결합을 절단하고, 응력을 완화할 수 있다.

또한, 산성 용액을 자성체 세라믹(페라이트)과 내부 도체의 계면에 확실하게 도달시킬 수 있게 하기 위해서는 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%로 할 필요가 있다. 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부의 포어 면적률이 6% 미만이 되면 산성 용액을 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면까지 침투시키는 것이 곤란해져, 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면의 결합을 절단할 수 없다. 한편, 포어 면적률이 20%를 초과하면 산성 용액을 용이하게 침투시킬 수 있지만, 자성체 세라믹의 기계적 강도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 포어 지름은 0.1~0.6㎛의 범위인 것이 바람직하다. 이것은 포어 지름이 0.1㎛ 미만이 되면 산성 용액이 사이드 갭부로부터 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달하기 어려워지고, 또한 0.6㎛보다 커지면 자성체 세라믹 소자의 강도가 저하되는 것에 의한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 내부 도체 형성용 도전성 페이스트로서 도전 성분인 Ag의 함유율이 높은 것을 이용하고, 또한 자성체 세라믹층의 소결 수축률보다 내부 도체의 소결 수축률을 작게 함으로써 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%로 할 수 있게 되어, 이 사이드 갭부로부터 산성 용액을 침투시킴으로써 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹 사이에 공극을 형성하지 않고 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리된 상태로 할 수 있게 된다.

그 결과, 직류 저항이 낮고, 서지에 의한 단선을 방지할 수 있으며, 높은 임피던스를 불균일 적게 얻는 것이 가능한 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내고, 본 발명의 특징으로 하는 점을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 적층 코일 부품(이 실시예 1에서는 적층 임피던스 소자)의 구성을 모식적으로 나타내는 정면 단면도, 도 2는 도 1의 적층 코일 부품의 제조 방법을 나타내는 분해 사시도, 도 3은 도 1의 적층 코일 부품의 측면 단면도이다.

이 실시예 1의 적층 코일 부품(10)은 적층된 자성체 세라믹층(1)과, 자성체 세라믹층(1)을 개재해서 적층된, Ag를 주성분으로 하는 내부 도체(2)가 접속되어서 이루어지는 나선 형상 코일(4)을 갖는 자성체 세라믹 소자(3)를 구비하고 있다. 그리고, 자성체 세라믹 소자(3)의 양 단부에는 나선 형상 코일(4)의 양 단부(4a,4b)와 도통(導通)하도록 1쌍의 외부 전극(5a,5b)이 설치되어 있다.

또한, 도 1에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)의 계면(A)에는 공극이 존재하지 않고, 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)은 거의 밀착되어 있지만, 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)이 계면에서 해리된 상태(결합하고 있지 않은 상태)가 되도록 구성되어 있다.

또한, 내부 도체(2)의 측부와 자성체 세라믹 소자(3)의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부(8)는 포어 면적률이 6~20%의 범위에 있는 다공성의 상태가 되도록 구성되어 있다.

그리고, 이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 내부 도체(2)를 설치해야 할 영역의 면적에 대한, 내부 도체(2)에 의해 덮여 있는 영역의 면적의 비율인 내부 도체 커버리지가 99.8% 이상이 되도록 내부 도체(2)가 형성되어 있다.

이어서, 이 적층 코일 부품(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(1) Fe₂O₃을 48.0mol%, ZnO를 29.5mol%, NiO를 14.5mol%, CuO를 8.0mol%의 비율로 칭량한 자성체 원료를 조제하고, 볼밀로 48시간의 습식 혼합을 행했다.

그 후에, 습식 혼합한 슬러리를 스프레이 드라이어에 의해 건조하고, 700℃로 2시간 하소했다.

얻어진 하소물을 볼밀로 16시간 습식 분쇄하고, 분쇄 종료 후에 바인더를 소정량 혼합하여 세라믹 슬러리를 얻었다.

그 후에, 이 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형해서 두께 25㎛의 세라믹 그린시트를 제작했다.

(2) 이어서, 이 세라믹 그린시트의 소정 위치에 비아홀을 형성한 후, 세라믹 그린시트의 표면에 내부 도체 형성용 도전성 페이스트를 인쇄하여 코일 패턴(내부 도체 패턴)을 형성했다.

또한, 상기 도전성 페이스트로서는 불순물 원소가 0.1중량% 이하인 Ag 분말과, 바니시와, 용제를 배합해서 이루어지고, Ag 함유율이 85중량%인 도전성 페이스트를 사용했다.

(3) 이어서, 도 2에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 이 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 형성된 세라믹 그린시트(21)를 복수매 적층해서 압착하고, 또한 그 상하 양면측에 코일 패턴이 형성되어 있지 않은 세라믹 그린시트(21a)를 적층한 후에 1000kgf/㎠로 압착함으로써 압착 블록인 적층체(미소성 자성체 세라믹 소자)(23)를 얻었다.

이 미소성 자성체 세라믹 소자(23)는 그 내부에 각 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 비아홀(24)을 개재해서 접속되어서 이루어지는 적층형의 나선 형상 코일을 구비하고 있다. 또한, 코일의 턴수는 7.5턴이다.

(4) 그 후에 이 압착 블록(미소성 자성체 세라믹 소자)(23)을 소정의 사이즈로 컷팅한 후 탈바인더를 행하고, 820℃~910℃ 사이에서 소성 온도를 변경해 소결시킴으로써 내부에 나선 형상 코일을 구비한 자성체 세라믹 소자를 얻었다.

이때의 자성체 세라믹(페라이트)과 내부 도체의 소성시의 소결 수축률은 자성체 세라믹이 13~20%인데 대하여 내부 도체는 8%이다.

또한, 소성 온도가 820℃~910℃의 범위에서는 내부 도체의 소결 수축률은 거의 일정해지는 것이다.

상술한 바와 같은 소결 수축 특성을 갖는 자성체 세라믹층과 내부 도체를 구비한 자성체 세라믹 소자를 소성하면 자성체 세라믹 소자의 내부에 포어 면적률의 분포가 생기고, 도 3에 나타내는 내부 도체(2)의 측부(2a)와 자성체 세라믹 소자(3)의 측면(3a) 사이의 영역인 사이드 갭부(8) 쪽이 자성체 세라믹 소자(3) 내의 내부 도체(2)의 상측 최외층의 상면과 자성체 세라믹 소자(3)의 상면 사이의 외층 영역(9), 및 자성체 세라믹 소자(3) 내 내부 도체(2)의 하측 최외층의 하면과 자성체 세라믹 소자(3)의 하면 사이의 외층 영역(9)보다 포어 면적률이 높아지게 된다. 즉, 상기 외층 영역(9) 쪽이 치밀하게 소결되고, 사이드 갭부(8) 쪽이 포어의 분포가 많아진다.

이와 같이, 상기 외층 영역(9) 쪽이 치밀하게 소결되고, 사이드 갭부(8)에 포어의 분포가 많아지는 것은 내부 도체(2)의 소결 수축률을 자성체 세라믹(11)보다 작게 함으로써 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)의 소결 수축률에 차이가 생기고, 내부 도체(2)가 자성체 세라믹(11)의 소결 수축을 억제하는 것에 의한다.

또한, 자성체 세라믹의 소결 수축률 측정은 세라믹 그린시트를 적층하고, 실제로 적층 코일 부품을 제조할 때의 조건과 같은 압력 조건으로 압착하고, 소정의 치수로 컷팅한 후 소성하고, 적층 방향을 따른 방향의 소결 수축률을 열기계 분석 장치(TMA)로 측정함으로써 행했다.

또한, 내부 도체의 소결 수축률 측정은 이하의 방법으로 행했다.

우선, 내부 도체 형성용 도전성 페이스트를 유리판 상에 얇게 연장해서 건조한 후에 건조물을 긁어내어 유발에서 분말 형상으로 분쇄했다. 그 후에 금형에 넣어서 적층 코일 부품을 제조할 때의 조건과 같은 압력 조건으로 1축 프레스 성형하고, 소정의 치수로 컷팅한 후 소성하여 프레스 방향을 따른 방향의 소결 수축률을 TMA로 측정했다.

(5) 그 후에, 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비한 자성체 세라믹 소자(소결 소자)(3)의 양 단부에 외부 전극 형성용 도전성 페이스트를 도포해서 건조한 후, 750℃로 인쇄함으로써 외부 전극(5a,5b)(도 1 참조)을 형성했다.

또한, 외부 전극 형성용 도전성 페이스트로서는 평균 입경이 0.8㎛인 Ag 분말과 내도금성이 우수한 B-Si-K계의 평균 입경이 1.5㎛인 유리 프릿(glass frit)과 바니시와 용제를 배합한 도전성 페이스트를 사용했다. 그리고, 이 도전성 페이스트를 인쇄함으로써 형성된 외부 전극은 이하의 도금 공정에서 도금액에 의해 침식되기 어려운 치밀한 것이었다.

(6) 그 후에, 형성된 외부 전극(5a,5b)에 Ni 도금, Sn 도금을 행해 하층에 Ni 도금막층, 상층에 Sn 도금막층을 구비한 2층 구조의 도금막을 형성했다. 이것에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자성체 세라믹 소자(3)의 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비한 구조를 갖는 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자)(10)이 얻어진다.

또한, 상기 도금 공정에서는 Ni 도금액으로서 황산니켈을 약 300g/L, 염화니켈을 약 50g/L, 붕산을 약 35g/L의 비율로 포함하고, pH가 4인 산성 용액을 사용했다.

또한, Sn 도금액으로서 황산주석을 약 70g/L, 황산암모늄을 약 100g/L의 비율로 포함하고, pH가 5인 산성 용액을 사용했다.

[특성의 평가]

상술한 바와 같이 해서 제작한 적층 코일 부품에 대해서 이하의 방법으로 임피던스의 측정, 3점 굽힘 시험에 의한 항절(抗折) 강도의 측정을 행했다.

또한, 이하의 방법으로 내부 도체를 SEM 관찰하고, 내부 도체를 설치해야 할 영역의 면적에 대한, 내부 도체에 의해 덮여 있는 영역의 면적의 비율인 내부 도체 커버리지를 측정했다.

또한, 상기 (6)의 공정에서 외부 전극에 도금을 실시하기 전 단계의 자성체 세라믹 소자에 대해서 이하의 방법으로 사이드 갭부의 포어 면적률의 측정을 행했다.

(a) 임피던스의 측정

50개의 시료에 대해서 임피던스 애널라이저(휴렛팩커드사제 HP4291A)를 이용하여 임피던스의 측정을 행해 평균치(n=50pcs)를 구했다.

(b) 항절 강도의 측정

50개의 시료에 대해서 EIAJ-ET-7403에 규정된 시험 방법으로 측정을 행하고, 와이불 플롯했을 경우에 있어서의 파괴 확률=1%일 때의 강도를 항절 강도로 했다 (n=50pcs).

(c) 내부 도체 커버리지의 측정

내부 도체 커버리지의 측정은 상술한 방법으로 제조한 적층 코일 부품을 자성체 세라믹층의 적층면을 따라 니퍼로 파단하여 내부 도체를 노출시킨 후에 내부 도체의 표면을 주사 전자현미경(SEM)에 의해 관찰하고, 내부 도체를 설치해야 할 영역의 면적에 대한, 내부 도체에 의해 덮여 있는 영역의 면적의 비율을 하기 식(1)에 의해 구해 내부 도체 커버리지로 했다.

내부 도체 커버리지(%)=(B/A)×100 ……(1)

A : 내부 도체를 설치해야 할 영역의 면적, 즉 관통 구멍이 없는 내부 도체에 의해 덮여야 할 영역의 면적이다.

B : 내부 도체에 의해 덮여 있는 영역의 면적, 즉 상기 A로부터 내부 도체에 생겨 있는 관통 구멍의 면적을 뺀 값으로, 관통 구멍이 없으면 B=A가 되어 내부 도체 커버리지는 100%가 된다.

(d) 포어 면적률의 측정

도금 전의 자성체 세라믹 소자의 폭 방향과 두께 방향으로 규정되는 단면(이하, 「W-T면」이라고 한다)을 경면 연마하고, 수렴 이온빔 가공(FIB 가공)한 면을 주사 전자현미경(SEM)에 의해 관찰하여 소결 후의 자성체 세라믹의 사이드 갭부 및 외층 영역의 포어 면적률을 측정했다.

포어 면적률은 구체적으로는 화상 처리 소프트 「WINROOF[미타니쇼지(주)]」에 의해 측정했다. 그 구체적인 측정 방법은 이하와 같다.

FIB 장치 : FEI제 FIB20OTEM

FE-SEM(주사 전자현미경) : 니혼덴시제 JSM-7500FA

WinROOF(화상 처리 소프트) : 미타니쇼지가부시키가이샤제, Ver.5.6

<수렴 이온빔 가공(FIB 가공)>

도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 방법으로 경면 연마한 시료의 연마면에 대하여 입사각 5°로 FIB 가공을 행했다.

<주사 전자현미경(SEM)에 의한 관찰>

SEM 관찰은 이하의 조건으로 행했다.

가속 전압 : 15kV

시료 경사 : 0°

신호 : 2차 전자

코팅 : Pt

배율 : 5000배

<포어 면적률의 산출>

포어 면적률은 이하의 방법으로 구했다

a) 계측 범위를 정한다. 지나치게 작으면 측정 개소에 의한 오차가 발생한다.

(이 실시예에서는 22.85㎛×9.44㎛로 한다)

b) 자성체 세라믹과 포어를 식별하기 어려우면 밝기, 콘트라스트를 조절한다.

c) 2치화 처리를 행하여 포어만을 추출한다. 화상 처리 소프트 WinROOF의 「색추출」로는 완전하지 않은 경우에는 수동으로 보충한다.

d) 포어 이외를 추출한 경우에는 포어 이외를 삭제한다.

e) 화상 처리 소프트의 「총 면적?개수 계측」으로 총 면적, 개수, 포어의 면적률, 계측 범위의 면적을 측정한다.

본 발명에 있어서의 포어 면적률은 상술한 바와 같이 해서 측정한 값이다.

표 1에 상술한 바와 같이 해서 측정한 내부 도체 커버리지, 사이드 갭부의 포어 면적률 및 외층 영역의 포어 면적률, 임피던스(｜Z｜)의 값, 항절 강도의 값을 나타냄과 아울러 소성 온도, FIB 가공면의 SEM 관찰에 의한 자성체 세라믹과 내부 도체 계면의 공극 유무, 적층 코일 부품을 파단했을 때의 자성체 세라믹과 내부 도체 계면에 있어서의 박리 발생 유무를 아울러 나타낸다.

표 1에 있어서, FIB 가공면의 SEM 관찰에서 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 공극이 보이지 않고, 또한 적층 코일 부품을 파단했을 때에 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 박리가 보이지 않는 시료(시료번호 1~6인 시료)가 「Ag를 주성분으로 하는 내부 도체와 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않고, 또한 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있다」라고 하는 본 발명의 요건을 구비한 시료이다.

한편, 시료 번호 7은 사이드 갭부의 포어 면적률이 2%이고, 사이드 갭부로부터 도금액(산성 용액)이 침투하지 않아 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면 결합이 절단되지 않고 결합한 상태 그대로의 시료이고, 본 발명의 요건을 구비하고 있지 않은 시료이다.

또한, 시료 번호 8인 시료는 내부 도체 형성용 도전성 페이스트로서 Ag 함유율이 76중량%인 도전성 페이스트를 이용하여 제조된 시료이고, 내부 도체 커버리지가 94.6%로 본 발명이 규정하는 내부 도체 커버리지 99.5%에 도달하고 있지 않은 본 발명의 요건을 구비하고 있지 않은 시료이다. 또한, 시료 번호 8인 시료는 Ag 함유율이 76중량%인 도전성 페이스트를 사용하고 있는 점을 제외하고, 시료 번호 4인 시료(Ag 함유율 85중량%인 도전성 페이스트를 사용)와 같은 조건으로 제작된 것이다.

상술한 바와 같이, 자성체 세라믹(페라이트)과 내부 도체의 소성시의 소결 수축률은 자성체 세라믹이 13~20%인데 대하여 내부 도체는 8%이고, 내부 도체의 소결 수축률이 페라이트의 소결 수축률보다 작으므로 소성이 종료된 후의 단계에서는 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면은 강고하게 결합되어 있다.

그런데, 이들 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 강고하게 결합되어 있는 시료에, 예를 들면 Ni 도금을 실시함으로써 사이드 갭부의 포어 면적률이 어느 정도 클 경우 도금이 행하여짐과 동시에 Ni 도금액이 자성체 세라믹 소자(적층 코일 부품)의 외부 전극이 덮고 있지 않은 영역의 포어로부터 내부로 침투하고, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 도달해서 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 있어서의 결합의 절단이 행하여진다.

이에 대하여, 사이드 갭부의 포어 면적률이 작을 경우 도금액이 내부로 침투할 수 없고, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에서 결합을 절단할 수 없게 된다.

표 1의 시료 번호 7인 시료는 사이드 갭부의 포어 면적률이 2%로 낮은 시료이고, 도금 공정을 거친 후에도 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 결합되어 있고, 적층 코일 부품을 파단했을 때에 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 박리가 보이지 않았다. 따라서, 이 시료 번호 7인 시료의 경우, 내부 도체의 소결 수축에 의해 자성체 세라믹에 응력이 가해지기 때문에 임피던스가 현저하게 저하되어 있다.

시료 번호 8인 시료에서 사용되고 있는 Ag 함유율이 76중량%인 도전성 페이스트는 소결 수축률이 22%로 높아, 주위의 자성체 세라믹(페라이트)의 소결 수축 비율보다 높기 때문에 자성체 세라믹과 내부 도체 사이에 공극이 형성됨과 아울러 내부 도체에 부분적으로 관통 구멍이 형성되어 내부 도체 커버리지가 94.6%로 낮아져 있다. 또한, 임피던스도 시료 번호 4인 시료에 비하면 어느 정도 낮아져 있다.

도 5에 본 발명의 요건을 구비한 시료 번호 4인 시료(Ag 함유율이 85중량%이고 소결 수축률이 8%인 도전성 페이스트를 사용하고, 내부 도체 커버리지 100%, 사이드 갭부의 포어 면적률 11%인 시료)의 내부 도체의 SEM상을 나타내고, 도 6에 본 발명의 요건을 구비하고 있지 않은 시료 번호 8인 시료(Ag 함유율이 76중량%인 도전성 페이스트를 이용하여 제작되고, 내부 도체 커버리지가 94.6%로 낮은 시료)의 내부 도체의 SEM상을 나타낸다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 시료 번호 4인 시료의 경우 관통 구멍이 없는 치밀한 내부 도체가 형성되어 있지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시료 번호 8인 시료에서는 내부 도체에 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 시료 번호 8인 시료와, 시료 번호 4인 시료에 대해서 직류 저항을 측정함과 아울러 서지 30kV 인가 시험을 더 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 직류 저항은 MULTIMETER(휴렛팩커드사제 34401A)를 이용하여 측정했다. 또한, 서지 30kV 인가 시험은 IEC61000-4-2에 규정된 시험 방법으로 방전 콘덴서 150pF, 방전 저항 330Ω, 접촉 방전, 0.1초 간격으로 30회 인가함으로써 행했다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 시료 번호 8인 시료의 경우에 직류 저항이 0.43Ω으로, 본 발명의 요건을 만족시키는 시료 번호 4인 시료의 직류 저항 0.26Ω에 비하여 높고, 또한 30kV 인가 서지 시험에서도 시료 번호 4인 시료에서는 발생하지 않았던 단선이 100개의 시료 중 4개 발생하는 것이 확인되었다.

한편, 시료 번호 1~6의 시료의 경우, 사이드 갭부의 포어 면적률이 6% 이상으로 도금액이 자성체 세라믹 소자의 내부에 침투하여 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 있어서의 결합이 충분히 절단되어 있고, 또한 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상인 점에서 임피던스 저하가 적은 특성이 양호한 적층 코일 부품이 얻어지는 것이 확인되었다.

또한, 시료 번호 1~6의 시료의 경우 FIB 가공면의 SEM 관찰에서 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 공극은 보이지 않지만, 적층 코일 부품을 파단했을 때에 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 박리가 보이고 있다. 이 점에서, Ni 도금액이 자성체 세라믹 소자(적층 코일 부품)의 외부 전극이 덮고 있지 않은 영역의 포어로부터 내부로 침투하여 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 도달하고, 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면의 결합이 절단되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 시료 번호 1인 시료는 포어 면적률이 26%로 높기 때문에 임피던스의 저하는 적지만, 항절 강도의 저하가 보여진다.

따라서, 임피던스의 저하를 억제하면서 높은 항절 강도를 확보하는 견지로부터는 시료 번호 2~6과 같이, 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 시료번호 3~5와 같이, 포어 면적률을 8~16%로 했을 경우 임피던스, 및 항절 강도가 보다 안정되어 있어 더욱 바람직한 것을 알 수 있다.

도 7에 본 발명 실시예의 적층 코일 부품(표 1의 시료 번호 3인 시료)의 단면을 경면 연마 후, FIB에 의해 가공한 면(W-T면)의 SIM상을 나타낸다.

이 SIM상은 도금 후의 적층 코일 부품의 W-T면을 경면 연마한 후 FIB로 가공한 면을 SIM에 의해 5000배로 관찰한 것이고, 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 공극이 보이지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 도 8에 실시예의 적층 코일 부품(표 1의 시료 번호 3인 시료)의 3점 굽힘 시험에 의한 파단면의 SEM상을 나타낸다.

파단면의 SEM 관찰에서는 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이 간극이 보이지만, 이것은 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있으므로 파단시에 내부 도체가 늘어나 앞쪽으로 인출될 때에 간극이 형성된 것으로 생각된다. 또한, 시료를 니퍼로 파단했을 경우에도 마찬가지의 간극이 보인다.

실시예 2

이 실시예 2에서는 유리를 첨가한 자성체 세라믹을 이용하여 제작한 적층 코일 부품의 실시예를 나타낸다.

Fe₂O₃ : 48.0mol%, ZnO : 29.5mol%, NiO : 14.5mol%, CuO : 8.0mol%의 비율로 칭량한 자성체 원료를 볼밀로 48시간 습식 혼합해서 슬러리로 했다.

그리고, 이 슬러리를 스프레이 드라이어에 의해 건조하고, 700℃로 2시간 하소해서 하소물을 얻었다.

그 후, 이 하소물에 붕규산아연계의 저연화점 결정화 유리를 0~0.6중량%의 비율로 첨가하고, 볼밀로 16시간의 습식 분쇄를 행한 후, 바인더를 소정량 혼합해서 세라믹 슬러리를 얻었다. 또한, 붕규산아연계 저연화점 결정화 유리는 하소 전에 첨가해도 된다.

여기에서 첨가한 붕규산아연계 결정화 유리는 12중량% SiO₂-60중량% ZnO-28중량% B₂O₃의 조성으로 이루어지는 유리이고, 연화점 580℃, 결정화 온도 690℃, 입경 1.5㎛인 유리이다.

또한, 유리의 조성으로서는 상기 기본 조성에 BaO, K₂O, CaO, Na₂O, Al₂O₃, SnO₂, SrO, MgO 등의 첨가물이 포함되어 있어도 된다.

그 후, 이 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형해서 두께 25㎛의 세라믹 그린시트를 얻었다.

그 후, 상기 실시예 1의 경우의 (2)~(4)의 공정과 같은 방법으로 내부에 적층형 나선 형상 코일을 구비한 미소성 적층체(자성체 세라믹 소자)를 제작했다.

그리고, 이 적층체를 사이드 갭부의 포어 면적률이 11%가 되도록 소성 온도를 조정하고, 소결시켰다.

그 후, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지의 방법 및 조건으로 임피던스, 3점 굽힘 시험에 의해 항절 강도를 측정했다.

표 3에 유리의 첨가량을 변경한 자성체 세라믹을 사용한 각 시료의 임피던스(｜Z｜)의 값, 항절 강도의 값을 나타낸다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 붕규산아연계 결정화 유리를 첨가함으로써 소정의 포어 면적률을 갖고, 저밀도인 경우에도 기계적 강도가 높으며, 투자율이 높은 자성체 세라믹을 얻을 수 있게 된다. 또한, 내부 도체 커버리지도 99.9%로 높은 값이 확보되어 있다. 따라서, 임피던스의 저하를 초래하지 않고, 항절 강도가 높은 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

또한, 붕규산아연계 결정화 유리의 첨가량은 0.1~0.5중량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.2~0.4중량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 이 실시예 2에서 사용한 붕규산아연계 결정화 유리의 조성을 변경하여 연화점이 400~770℃의 범위에 있는 붕규산아연계 결정화 유리를 제작했다. 그리고, 이 붕규산아연계 결정화 유리의 첨가량을 0.3중량%로 하고, 다른 것은 상기 실시예 1의 경우와 같은 방법 및 조건으로 적층 코일 부품을 제작해 얻어진 적층 코일 부품의 임피던스를 측정했다. 그 결과를 도 9에 나타낸다.

도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 사용하는 유리의 연화점을 500~700℃의 범위로 함으로써 높은 임피던스(｜Z｜)값을 얻을 수 있다.

또한, 유리 연화점이 500℃ 미만이 되면 유동성이 저하되어 자성체 세라믹의 소결을 저해하거나, 유리가 증발해서 투자율의 저하를 초래하거나 하기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 유리 연화점이 700℃를 초과한 경우도 역시 자성체 세라믹의 소결이 저해되어서 투자율이 저하되고, 임피던스가 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 있어서, 사이드 갭의 포어 면적률을 제어하는 방법에 특별한 제약은 없고,

(1) 자성체 세라믹과 내부 도체의 소결 수축률차를 5~20%의 범위로 조정하는 방법,

(2) 자성체 세라믹 시트의 두께(예를 들면 10~50㎛)에 대한 내부 도체의 두께를, 예를 들면 5~50㎛의 범위로 조정하는 방법,

(3) 자성체 세라믹 시트를 구성하는 세라믹의 입경을, 예를 들면 0.5~5㎛의 범위로 조정하는 방법,

(4) 자성체 세라믹 시트의 바인더 함유율을, 예를 들면 8~15중량%의 범위로 조정하는 방법,

(5) 상기 (1)~(4)를 조합하는 방법 등에 의해 사이드 갭의 포어 면적률을 제어할 수 있다.

실시예 3

이 실시예 3에서는 NiCuZn 페라이트에 SnO₂를 첨가한 자성체 세라믹을 이용하여 제작한 적층 코일 부품의 실시예를 나타낸다.

Fe₂O₃을 48.0mol%, ZnO를 29.5mol%, NiO를 14.5mol%, CuO를 8.0mol%, 및 SnO₂를 주성분에 대하여 0~1.25중량%의 비율(즉 외부 첨가로 0~1.2중량%의 비율)로 칭량한 자성체 원료를 볼밀로 48시간, 습식 혼합해서 슬러리화했다.

얻어진 슬러리를 스프레이 드라이어에 의해 건조하고, 700℃로 2시간 하소 해서 하소물을 얻었다.

이 하소물에 붕규산아연계 저연화점 결정화 유리를 0.3중량% 첨가하고, 볼밀로 16시간의 습식 분쇄를 행한 후, 바인더를 소정량 첨가해서 혼합함으로써 세라믹 슬러리를 얻었다.

그 후, 상기 실시예 2와 같은 방법으로 내부에 적층형 나선 형상 코일을 구비한 미소성 적층체(자성체 세라믹 소자)를 제작했다.

그리고, 실시예 2와 같게 해서 임피던스, 3점 굽힘 시험에 의해 항절 강도를 측정했다. 또한, 각 시료 각각 50개에 대해서 -55℃~125℃의 열충격 시험을 2000사이클 행하고, 시험 전후의 임피던스의 변화율을 측정하고, 그 최대값을 구했다.

표 4에 SnO₂의 첨가량을 변경한 각 시료의 임피던스(｜Z｜)의 값, 항절 강도, 및 열충격 시험 전후의 임피던스(｜Z｜) 변화율의 최대값을 나타낸다.

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, SnO₂ 첨가량이 증가함에 따라 열충격 시험 전후의 임피던스 변화율이 저감한다.

단, 항절 강도와 임피던스도 저하하기 때문에 SnO₂ 첨가량은 0.3~1.0중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 시료 번호 19, 20과 같이, SnO₂ 첨가량을 0.5~0.75중량%의 범위로 했을 경우 보다 특성이 안정된 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 되어 특히 바람직하다.

또한, 상기 각 실시예에서는 모두 세라믹 그린시트를 적층하는 공정을 구비한 소위 시트 적층 공법에 의해 제조할 경우를 예로 들어서 설명했지만, 자성체 세라믹 슬러리 및 내부 도체 형성용 도전성 페이스트를 준비하고, 이들을 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체가 형성되도록 인쇄해 가는, 소위 축차 인쇄 공법에 의해서도 제조할 수 있다.

또한, 예를 들면 캐리어 필름 상에 세라믹 슬러리를 인쇄(도포)함으로써 형성된 세라믹층을 테이블 상에 전사하고, 그 위에 캐리어 필름 상에 전극 페이스트를 인쇄(도포)함으로써 형성된 전극 페이스트층을 전사하고, 이것을 반복하여 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체를 형성하는 소위 축차 전사 공법에 의해서도 제조할 수 있다.

본 발명의 적층 코일 부품은 또 다른 방법에 의해서도 제조할 수 있고, 그 구체적인 제조 방법에 특별한 제약은 없다.

또한, 본 발명은 비자성체 세라믹을 일부에 포함하는 개자로 구조의 적층 인덕터 등에도 적용할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 외부 전극을 도금할 때의 도금액을 산성 용액으로 해서 이용하고, 적층 코일 부품을 이 도금액에 침지시킴으로써 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면의 결합을 절단하도록 하고 있지만, 예를 들면 도금 공정보다 앞 단계에서 NiCl₂ 용액(PH3.8~5.4)에 적층 코일 부품을 침지하도록 구성할 수도 있다. 또한, 또 다른 산성 용액을 사용할 수도 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 1개씩 적층 코일 부품을 제조할 경우(개별 생산품의 경우)를 예로 들어서 설명했지만, 양산할 경우에는 예를 들면 다수의 코일 도체 패턴을 머더 세라믹 그린시트의 표면에 인쇄하고, 이 머더 세라믹 그린시트를 복수매 적층 압착해서 미소성 적층체 블록을 형성한 후, 적층체 블록을 코일 도체 패턴의 배치에 맞춰서 컷팅하고, 개개의 적층 코일 부품용 적층체를 잘라내는 공정을 거쳐서 다수개의 적층 코일 부품을 동시에 제조하는 소위 다수개 취하기 방법을 적용해서 제조할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 적층 코일 부품이 적층 임피던스 소자인 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명은 적층 인덕터나 적층 트랜스 등 여러 가지 적층 코일 부품에 적용할 수 있다.

본 발명은 또한 그 이외의 점에 있어서도 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 내부 도체의 두께나 자성체 세라믹층의 두께, 제품의 치수, 적층체(자성체 세라믹 소자)의 소성 조건 등에 관해 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지 응용, 변형을 가할 수 있다.

<산업상의 이용 가능성>

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹 사이에 공극을 형성하지 않고 내부 응력의 문제를 완화할 수 있고, 또한 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상으로 내부 도체 점유율이 높고, 저저항이며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 얻을 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 자성체 세라믹 중에 코일을 구비한 구성을 갖는 적층 임피던스 소자나 적층 인덕터 등을 비롯한 여러 가지 적층 코일 부품에 널리 적용할 수 있다.

1 : 자성체 세라믹층 2 : 내부 도체
2a : 내부 도체의 측부 3 : 자성체 세라믹 소자
3a : 자성체 세라믹 소자의 측면 4 : 나선 형상 코일
4a, 4b : 나선 형상 코일의 양 단부 5a, 5b : 외부 전극
8 : 사이드 갭부 9 : 외층 영역
10 : 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자) 11 : 자성체 세라믹
21 : 세라믹 그린시트
21a : 내부 도체 패턴을 갖지 않는 세라믹 그린시트
22 : 내부 도체 패턴(코일 패턴)
23 : 적층체(미소성 자성체 세라믹 소자) 24 : 비아홀
A : 계면

Claims

적층된 복수의 자성체 세라믹층과 상기 자성체 세라믹층을 개재해서 설치된 Ag를 함유하는 내부 도체를 구비하는 자성체 세라믹 소자의 내부에 상기 내부 도체를 층간 접속함으로써 형성된 나선 형상 코일을 갖는 적층 코일 부품으로서:
상기 내부 도체를 설치해야 할 영역에 대한 상기 내부 도체에 의해 덮여 있는 영역의 면적 비율인 내부 도체 커버리지가 99.5% 이상이고;
상기 내부 도체와 상기 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않고, 또한 상기 내부 도체와 상기 자성체 세라믹의 계면이 해리되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 상기 자성체 세라믹의 포어 면적률이 6~20%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
적층된 복수의 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 상기 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 나선 형상 코일을 내부에 구비한 자성체 세라믹 소자를 형성하는 공정; 및
상기 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 경유해 산성 용액을 상기 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면에 도달시킴으로써 상기 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면의 결합을 절단하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품의 제조 방법.
적층된 복수의 자성체 세라믹 그린시트와, Ag를 80~90중량%의 범위로 함유하고 소결 수축률이 상기 자성체 세라믹 그린시트보다 작은 도전성 페이스트를 이용하여 형성된 코일 형성용 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 세라믹 적층체를 소성해서 내부에 나선 형상 코일을 구비하고, 또한 서로 대향하는 1쌍의 측면 각각에 상기 나선 형상 코일 1쌍의 단부 한쪽이 노출되어 있음과 아울러 상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부의 포어 면적률이 6~20%인 자성체 세라믹 소자를 형성하는 공정;
상기 나선 형상 코일의 1쌍의 단부가 노출된 상기 자성체 세라믹 소자의 상기 1쌍의 측면에 외부 전극을 형성하는 공정; 및
산성 도금액을 이용하여 상기 외부 전극의 표면에 도금을 실시하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품의 제조 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 도전성 페이스트로서 Ag를 83~89중량%의 범위로 함유하는 도전성 페이스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품의 제조 방법.