KR101271901B1

KR101271901B1 - 적층 코일 부품

Info

Publication number: KR101271901B1
Application number: KR1020127001931A
Authority: KR
Inventors: 미쯔루 오다하라; 아끼히로 모또끼; 아끼히로 오노
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2013-06-05
Also published as: CN102741949A; WO2011013437A1; KR20120033339A; US20130168350A1; TWI402867B; US20120119867A1; TW201108268A; KR20130042651A; US8410886B2; CN102741949B; KR101530453B1; JP5382123B2; US9147525B2; JPWO2011013437A1

Abstract

페라이트층과 내부 도체층의 사이에 종래와 같은 공극을 형성하지 않고, 페라이트층과 내부 도체층의 사이에서, 소성 수축 거동이나 열팽창 계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력의 문제를 완화하는 것이 가능한, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제공한다. 나선 형상 코일(4)을 내부에 구비한 페라이트 소자(3)의 측면(3a)으로부터, 사이드 갭부(8)를 거쳐, 착화제 용액을 내부 도체와 그 주위의 페라이트(11)와의 계면에 도달시킴으로써, 내부 도체(2)와 그 주위의 페라이트(11)와의 계면을 해리시키는 공정을 구비함과 함께, 착화제 용액으로서, 아미노 카르복실산 및 그 염, 옥시 카르복실산 및 그 염, 아민류, 인산 및 그 염, 및 락톤 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 용액을 이용한다.

Description

적층 코일 부품{LAMINATED COIL COMPONENT}

본 발명은, 페라이트층과, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 내부 도체를 적층한 세라믹 적층체를 소성함으로써 형성되는, 페라이트 소자의 내부에 나선 형상 코일이 배설된 구조를 갖는 적층 코일 부품에 관한 것이다.

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

그런데, 페라이트와 내부 도체를 동시 소성하여 얻어지는 적층 코일 부품은, 페라이트층과 내부 도체층과의 사이에서 열팽창 계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력이, 페라이트의 자기 특성을 저하시켜, 적층 코일 부품의 임피던스값의 저하나 변동을 야기시킨다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 소성 후의 페라이트 소자를 산성의 도금액 중에 침지 처리하여, 페라이트층과 내부 도체층과의 사이에 공극을 형성함으로써, 내부 도체층에 의한 페라이트층에의 응력의 영향을 회피하여, 임피던스값의 저하나 변동을 해소하도록 한 적층형 임피던스 소자가 제안되어 있다(특허 문헌 1).

그러나, 이 특허 문헌 1의 적층형 임피던스 소자에서는, 페라이트 소자를 도금액에 침지하여, 내부 도체층이 페라이트 소자의 표면에 노출되는 부분으로부터 도금액을 내부에 침투시킴으로써, 페라이트층과 내부 도체층의 사이에 불연속의 공극을 형성하도록 하고 있기 때문에, 페라이트층 사이에 내부 도체층과 공극이 형성되게 되어, 내부 도체층의 두께가 감소되며, 페라이트층 사이에서 차지하는 내부 도체층의 비율이 감소될 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㎜의 제품이나, 0.6㎜×0.3㎜×0.3㎜의 제품 등과 같이 소형의 제품으로 되면, 페라이트층을 얇게 하는 것이 필요하게 되어, 페라이트층 사이에 내부 도체층과 공극의 양방을 형성하면서, 내부 도체층을 두껍게 형성하는 것이 곤란해지기 때문에, 직류 저항의 저감을 도모할 수 없게 될 뿐만 아니라, 서지 등에 의한 내부 도체층의 단선이 발생하기 쉬워져, 충분한 신뢰성을 확보할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 자계의 영향에 의해 인덕턴스값이 변화하게 되는 것을 방지하기 위해서, 적층 코일 부품(적층 칩 인덕터)에 부식성의 용액을 함침시켜, 내부 도체의 표면을 부식시켜, 자성체 소지(素地; base)와 내부 도체 사이에 공극을 형성하여 인덕턴스값을 안정시키는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조).

그러나, 이 방법의 경우, 부식성의 용액으로서, 할로겐화물을 포함하는 수용액, 할로겐화 수소산을 포함하는 수용액, 황산을 포함하는 수용액, 옥살산을 포함하는 수용액 또는 질산을 포함하는 수용액 등의 부식성이 강한 용액이 이용되고 있기 때문에, 내부 전극과의 계면뿐만 아니라, 외부 전극과의 계면도 부식되게 되어, 외부 전극의 고착력 저하나, 경우에 따라서는 외부 전극의 박리를 야기한다고 하는 문제점이 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2004-22798호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개평 4-192403호 공보

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이며, 적층 코일 부품을 구성하는 페라이트층과 내부 도체층의 사이에 종래와 같은 공극을 형성하지 않고, 페라이트층과 내부 도체층의 사이에서, 소성 수축 거동이나 열팽창 계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력의 문제를 완화하는 것이 가능하여, 직류 저항이 낮고, 또한 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 발명자들은 다양한 검토를 행하여, 내부 도체와 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률이 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 결합 강도에 관계되어 있는 것을 알고, 더욱 실험, 검토를 행하여 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 적층 코일 부품은,

Cu를 포함하는 페라이트를 주된 성분으로 하는 페라이트층을 적층하여 이루어지는 적층체를 소성함으로써 형성되며, 코일 형성용의 Ag를 주성분으로 하는 내부 도체를 층간 접속시킴으로써 형성된 나선 형상 코일을 그 내부에 갖는 적층 코일 부품으로서,

상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에는 공극이 존재하지 않고,

상기 내부 도체와 상기 페라이트와의 계면이 해리되고,

상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률이 5％ 이하인 것을 특징으로 한다.

내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률은 3％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서 「Cu의 편석률」이라고 하는 경우의 「Cu」는, 금속 구리(Cu)에 한하지 않고, 산화 구리(CuO)도 포함하는 개념이다.

즉, 「Cu의 편석률」이라고 하는 경우의 「Cu」는, 편석되어 있는 물질이 Cu와 CuO 중 어느 한쪽인 경우에 있어서, Cu 또는 CuO를 의미하고, Cu와 CuO의 양방이 석출되어 있는 경우에는, Cu와 CuO의 양방을 의미하는 개념이다.

본 발명의 적층 코일 부품에서는, 상기 페라이트 소자의, 상기 내부 도체의 측부와, 상기 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 페라이트의 포어(pore) 면적률이 6∼20％의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은,

Cu를 포함하는 페라이트를 주된 성분으로 하는 복수의 페라이트 그린 시트와, 상기 페라이트 그린 시트를 개재하여 적층된, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 복수의 내부 도체 패턴을 구비한 적층체를 소성하여, 나선 형상 코일을 내부에 구비한 페라이트 소자를 형성하는 공정과,

상기 페라이트 소자의 측면으로부터, 상기 내부 도체의 측부와 상기 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 거쳐, 착화제 용액(complexing agent solution)을 상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에 도달시킴으로써, 상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면을 해리시키는 공정을 구비하고,

상기 착화제 용액으로서, 아미노 카르복실산 및 그 염, 옥시 카르복실산 및 그 염, 아민류, 인산 및 그 염, 및 락톤 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 용액을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법에서는,

상기 아미노 카르복실산 및 그 염이, 글리신, 글루타민산, 아스파라긴산, 및 그들 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고,

상기 옥시 카르복실산 및 그 염이, 구연산, 타르타르산, 글루콘산, 글루코헵톤산, 글리콜산, 및 그들 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고,

상기 아민류가, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민, 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고,

인산 및 그 염이, 피로인산 및 그 염으로부터 선택되는 적어도 1종이고,

락톤 화합물이, 글루코노락톤 및 글루코헵토노락톤으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

또한, 상기 페라이트 소자를 형성하는 공정에 있어서, 상기 내부 도체의 측부와, 상기 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 페라이트의 포어 면적률이 6∼20％의 범위에 있는 페라이트 소자를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 적층 코일 부품에서는, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률이 5％ 이하로 되어 있기 때문에, 내부 도체와 주위의 페라이트와의 계면에 공극을 존재시키지 않고, 내부 도체와 페라이트와의 계면을 충분히 해리시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 내부 도체의 주위의 페라이트에 응력이 가해지는 것을 억제, 방지하여, 임피던스값이 높고, 특성의 변동이 적은, 저저항이며 서지 등에 의한 내부 도체의 단선을 억제, 방지하는 것이 가능한, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 내부 도체와 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률을 3％ 이하로 함으로써, 더욱 확실하게 내부 도체와 페라이트와의 계면을 해리시키는 것이 가능하게 되어, 본 발명을 보다 실효있게 할 수 있다.

본 발명의 적층 코일 부품에서는, 내부 도체의 측부와, 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 페라이트의 포어 면적률이 6∼20％의 범위가 되도록 하고 있으므로, 그 사이드 갭부로부터 착화제 용액을, 내부 도체와 페라이트와의 계면에 확실하게, 또한 효율적으로 도달시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 사이드 갭부의 포어 면적률을 6∼20％로 하는 것은, 통상의 적층 코일 부품의 제조 공정에서 이용되는, 페라이트 그린 시트와 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트의 조합을 고려함으로써 효율적으로 실현하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 적층 코일 부품의 제조 방법은, 페라이트 소자의 측면으로부터, 내부 도체의 측부와 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 거쳐, 착화제 용액을 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에 도달시킴으로써, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면을 해리시키도록 함과 함께, 착화제 용액으로서, 아미노 카르복실산 및 그 염, 옥시 카르복실산 및 그 염, 아민류, 인산 및 그 염, 및 락톤 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 용액을 이용하도록 하고 있으므로, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면의 Cu를 용해, 제거하여, Cu의 편석률을 5％ 이하(더욱 바람직하게는 3％ 이하)로 하는 것이 가능하게 되어, 내부 도체와 그 주위의 페라이트를 확실하게 해리시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 이용되고 있는 착화제 용액은, 상기 종래의 방법에서 이용되고 있는 산성 용액 등에 비해, 페라이트나 전극 등에 대한 부식성이 약하여, 특성이 양호한 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 결합을 절단하기 위해서 공극을 형성하도록 한 종래의 적층 코일 부품의 경우와 같이, 내부 도체를 얇게 하지 않고, 응력이 완화된 상태를 실현할 수 있다.

따라서, 저저항이며, 내부 도체의 점유율이 높아, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어렵고, 또한, 인덕턴스나 임피던스 등의 특성이 양호한, 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 상기 아미노 카르복실산 및 그 염으로서, 글리신, 글루타민산, 아스파라긴산, 및 그들 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하고, 상기 옥시 카르복실산 및 그 염으로서, 구연산, 타르타르산, 글루콘산, 글루코헵톤산, 글리콜산, 및 그들 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하고, 상기 아민류로서, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민, 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하고, 인산 및 그 염으로서, 피로인산 및 그 염으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하고, 락톤 화합물로서, 글루코노락톤 및 글루코헵토노락톤으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용함으로써, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률을 5％ 이하로 하여, 내부 도체와 그 주위의 페라이트를 보다 확실하게 해리시킬 수 있다.

또한, 페라이트 소자를 형성하는 공정에 있어서, 사이드 갭부를 구성하는 페라이트의 포어 면적률이 6∼20％의 범위가 되도록 함으로써, 그 사이드 갭부로부터 착화제 용액을, 내부 도체와 페라이트와의 계면에 확실하게 도달시키는 것이 가능하게 되어, 본 발명을 보다 실효있게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 적층 코일 부품의 구성을 도시하는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 적층 코일 부품의 제조 방법을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 적층 코일 부품의 구성을 도시하는 측면 단면도이다.
도 4는 Cu 편석률의 측정 방법을 설명하기 위한 WDX에 의한 Cu의 맵핑상을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 비교예의 적층 코일 부품의 포어 면적률의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 6의 (a)는 시료의 착화제 용액에의 침지 시간을 12시간으로 한 경우의, WDX에 의한 Cu의 맵핑상을 도시하는 도면이고, (b)는 시료를 착화제 용액에 침지 하기 전(응력 완화 처리를 하기 전)의 WDX에 의한 Cu의 맵핑상을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하여, 본 발명의 특징으로 하는 부분을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 일 실시예(실시예 1)에 따른 적층 코일 부품(이 실시예 1에서는 적층 임피던스 소자)의 구성을 도시하는 정면 단면도, 도 2는 그 제조 방법을 도시하는 분해 사시도, 도 3은 도 1의 적층 코일 부품의 구성을 도시하는 측면 단면도이다.

도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 이 적층 코일 부품(10)은, 페라이트층(1)과, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 내부 도체(2)를 적층한 적층체를 소성하는 공정을 거쳐 제조되고 있으며, 페라이트 소자(3)의 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비하고 있다.

또한, 페라이트 소자(3)의 양단부에는, 나선 형상 코일(4)의 양단부(4a, 4b)와 도통하도록 한 쌍의 외부 전극(5a, 5b)이 배설되어 있다.

또한, 이 적층 코일 부품(10)에서는, 내부 도체(2)와, 그 주위의 페라이트(11)와의 계면에는 공극이 존재하지 않아, 내부 도체(2)와 그 주위의 페라이트(11)는, 거의 밀착되어 있지만, 내부 도체(2)와 페라이트(11)가 계면에서 해리된 상태로 되도록 구성되어 있다.

또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 페라이트 소자(3)의, 상측 최외층의 내부 도체(2a)와 하측 최외층의 내부 도체(2b) 사이에 위치하는 중앙 영역(7)의, 내부 도체(2)의 측부(2s)와, 페라이트 소자(3)의 측면(3a)과의 사이의 영역인 사이드 갭부(8)는, 포어 면적률이 6∼20％(이 실시예 1의 적층 코일 부품에서는 14％)의 포러스(porous)한 페라이트로 구성되어 있다.

또한, 내부 도체(2)와, 그 주위의 페라이트(11)와의 계면에는 공극이 존재하지 않아, 내부 도체(2)와 그 주위의 페라이트(11)는, 거의 밀착되어 있지만, 내부 도체(2)와 페라이트(11)가 계면에서 해리된 상태로 되도록 구성되어 있다.

또한, 이 실시예의 적층 코일 부품(10)의 치수는, 길이 치수 L=0.6㎜, 두께 치수 T=0.3㎜, 폭 방향 치수 W=0.3㎜이다.

그리고, 이 적층 코일 부품(10)에서는, 내부 도체(2)와 그 주위의 페라이트(11)와의 계면에의 Cu의 편석률이 5％ 이하로 되어 있기 때문에, 내부 도체(2)와 주위의 페라이트(11)와의 계면에 공극을 존재시키지 않고, 내부 도체와 페라이트와의 계면을 충분히 해리시켜, 페라이트에 걸리는 응력을 완화할 수 있다.

또한, 내부 도체(2)와 페라이트(11)와의 계면에 공극이 없는 상태에서, 내부 도체(2)와 페라이트(11)의 계면이 해리되어 있기 때문에, 내부 도체를 얇게 하지 않고, 내부 도체의 주위의 페라이트에 가해지는 응력이 완화된 적층 코일 부품(10)을 얻을 수 있다. 따라서, 특성의 변동이 적고, 직류 저항을 저감하는 것이 가능하며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운, 고신뢰성의 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.

다음으로, 이 적층 코일 부품(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(1) Fe₂O₃를 48.0mol％, ZnO를 29.5mol％, NiO를 14.5mol％, CuO를 8.0mol％의 비율로 칭량한 자성체 원료를 조제하여, 볼 밀(ball mill)에 의해 48시간의 습식 혼합을 행하였다. 다음으로, 습식 혼합한 슬러리를 스프레이 드라이어에 의해 건조하고, 700℃에서 2시간 가소(calcine)하였다. 그 다음에, 얻어진 가소 분말을 예비 분쇄하여, 다음의 (2)의 공정에서 사용하는 세라믹(페라이트) 원료로 하였다.

(2) 상기 (1)에서 제작한 세라믹 원료, 순수, 분산제를 습식 혼합하고, 볼 밀을 이용하여 16시간의 습식 분쇄를 행하였다. 이 용액에 바인더, 가소제, 습윤제, 소포제 등을 첨가하고, 볼 밀에 의해 8시간의 습식 혼합을 행한 후, 진공 탈포를 행하여, 다음의 (3)에서 사용하는 세라믹(페라이트) 슬러리로 하였다.

(3) 상기 (2)에서 제작한 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하여, 두께 12㎛의 세라믹(페라이트) 그린 시트를 제작하였다.

(4) 다음으로, 페라이트 그린 시트의 소정의 위치에 비아홀을 형성한 후, 페라이트 그린 시트의 표면에 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여, 두께가 16㎛의 코일 패턴(내부 도체 패턴)을 형성하였다.

또한, 상기 도전성 페이스트로서는, 불순물 원소가 0.1중량％ 이하의 Ag 분말과, 바니시(varnish)와, 용제를 배합하여 이루어지며(prepared), Ag 함유율이 85중량％의 도전성 페이스트를 이용하였다.

(5) 다음으로, 도 2에 모식적에 도시한 바와 같이, 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 형성된, 페라이트 그린 시트(21)를 복수매 적층하여 압착하고, 다시 그 상하 양면측에 코일 패턴이 형성되어 있지 않은, 외층 영역용의 페라이트 그린 시트(21a)를 적층한 후, 1000㎏f/㎠로 압착함으로써, 적층체(미소성의 페라이트 소자)(23)를 얻었다. 또한, 각 페라이트 그린 시트의 적층 방법 등에 특별한 제약은 없다.

이 미소성의 페라이트 소자(23)는, 그 내부에, 각 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 비아홀(24)에 의해 접속되어 이루어지는 적층형의 나선 형상 코일을 구비하고 있다. 또한, 코일의 턴수는 19.5턴으로 하였다.

(6) 그 다음에 적층체(23)를 소정의 사이즈로 컷트하고, 탈바인더를 행한 후, 870℃에서 소결시킴으로써, 내부에 나선 형상 코일을 구비한 페라이트 소자를 얻었다.

(7) 그 다음에, 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비한 페라이트 소자(소결 소자)(3)의 양단부에 외부 전극 형성용의 도전성 페이스트를 침지법에 의해 도포하여 건조한 후, 750℃에서 소부(bake)함으로써 외부 전극(5a, 5b)(도 1 참조)을 형성하였다.

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

(8) 다음으로, 착화제 용액으로서, 구연산 일수화물(나카라이테스크제)의 0.2mol/L 수용액을 이용하고, 이것에 3, 6, 12, 24시간 침지시켜, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면을 해리시키는 응력 완화 처리를 실시한 후, 수중에서 15분간 초음파 세정하였다.

또한, 이 실시예에서는, 착화제 용액으로서, 구연산 일수화물의 0.2mol/L 수용액을 이용하고 있지만, 그 농도는 이것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 조건을 고려하여 적절한 농도로 하는 것이 가능하다. 또한, 수용성에 한하지 않고, 물 이외의 용제에 용해시킨 용액을 이용하는 것도 가능하다.

(9) 그 다음에, 형성된 외부 전극(5a, 5b)에, 배럴 도금법에 의해, Ni 도금, Sn 도금을 행하여, 하층에 Ni 도금막층, 상층에 Sn 도금막층을 구비한 2층 구조의 도금막을 외부 전극(5a, 5b) 상에 형성하였다. 이에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자)(10)이 얻어진다. 또한, 이 적층 임피던스 소자(10)는, 100㎒에서의 임피던스(|Z|)의 목표값이 1000Ω인 것이다.

또한, 비교예로서, 상기 (8)의 공정에서, 구연산 일수화물 대신에, 염산 0.2mol/L 수용액(나카라이테스크제)에, 3, 6, 12, 24시간 침지시켜, 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면을 해리시키는 응력 완화 처리를 실시한 것 이외는 상기 (1)∼(9)와 동일한 조건, 방법에 의해, 상기 실시예의 것과 동일한 구조를 갖는 비교예의 시료(적층 임피던스 소자)를 제작하였다.

[특성의 평가]

상술한 바와 같이, 침지 시간을 3, 6, 12, 24시간의 조건에서, 착화제(또는 염산) 용액에 침지하는 공정을 거쳐 제작한, 실시예 및 비교예의 적층 임피던스 소자(시료)에 대하여, 내부 도체와, 그 주위의 페라이트와의 계면의 Cu 편석률을 조사함과 함께, 임피던스(|Z|at100Mz)의 값을 조사하였다. 그리고, |Z|의 값과, 내부 도체(2)와, 그 주위의 페라이트(11)와의 계면의 Cu 편석률의 관계에 대하여 검토하였다. 또한, 각 시료에 대하여, 항절(flexural) 강도를 조사함과 함께, 사이드 갭부의 포어 면적률을 조사하였다.

또한, Cu 편석률, |Z|(at100㎒), 항절 강도, 및 사이드 갭부의 포어 면적률의 측정은, 이하에 설명하는 방법에 의해 행하였다.

[1] Cu 편석률의 측정

1) 칩을 니퍼로 파단하여, 내부 전극/페라이트 계면을 박리시킨다.

2) 다음으로, WDX(파장 분산형 X선 분석 마이크로 애널라이저)에 의해, 페라이트 표면의 Cu에 대하여 맵핑 분석을 행한다.

장치명 : 니혼덴시 JXA8800R

분석 조건 : 가속 전압 15㎸

조사 전류 : 100㎁

픽셀수(화소수) : 256×256

픽셀 사이즈(1화소의 크기) : 0.64㎛

Dwell Time(1개의 화소에 대해 차지하는 시간) : 50㎳

깊이 방향의 분석 영역 : 약 1∼2㎛

3) Cu 편석률의 산출

소정의 측정점의 카운트수가 (측정점 전체의 카운트수의 평균값+1σ) 이상일 때, 그 측정점을 Cu 편석으로 한다.

그리고, 임의의 측정 에어리어에 대하여, Cu 편석수를 그 측정 에어리어의 전체 측정점의 수로 나누어 100을 곱한 값을 Cu 편석률로 한다.

또한, 도 4의 Cu의 맵핑상(像), 및, 표 1의 맵핑 분석 결과를 이용하여 설명하면 이하와 같이 된다.

도 4의 전체 영역에서, 측정점수가 65536인 경우에, Cu 편석수가 4720이기 때문에, Cu 편석률은 (4720/65536)×100=7.2％로 된다.

또한, 도 4의 영역(1)(내부 도체 접촉부)에서는, 측정점수가 4225인 경우에, Cu 편석수가 72이기 때문에, Cu 편석률은 (72/4225)×100=1.7％로 된다.

또한, 도 4의 영역(2)(코일의 내측의 내부 도체 불접촉부)에서는, 측정점수가 4225인 경우에, Cu 편석수가 367이기 때문에, Cu 편석률은 (367/4225)×100=8.7％로 된다.

[2] 임피던스 |Z|의 측정

50개의 시료에 대하여, 임피던스 애널라이저(휴렛 팩커드사제 HP4291A)를 이용하여 임피던스의 측정을 행하여 평균값(n=50pcs)을 구하였다.

[3] 항절 강도의 측정

50개의 시료에 대하여, EIAJ-ET-7403에 규정된 시험 방법에 의해 측정을 행하고, 와이블 플롯(weibull plot)한 경우에서의 파괴 확률=1％일 때의 강도를 항절 강도로 하였다(n=50pcs).

[4] 포어 면적률의 측정

도 3의 내부 도체(2)의 측부(2s)와, 페라이트 소자(3)의 측면(3a)과의 사이의 사이드 갭부(8)의 포어 면적률은, 이하의 방법에 의해 측정하였다.

적층 임피던스 소자(시료)의 폭 방향과 두께 방향에 의해 규정되는 단면(이하, 「W-T면」이라고 함)을 경면 연마하고, 수속 이온 빔 가공(FIB 가공)한 면을 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰하여, 자성체 세라믹 중의 포어 면적률을 측정하였다.

구체적으로는, 포어 면적률은 화상 처리 소프트 「WINROOF(미타니상사(주)」에 의해 측정하였다. 그 구체적인 측정 방법은, 이하와 같다.

FIB 장치 : FEI제 FIB200TEM

FE-SEM(주사 전자 현미경) : 니혼덴시제 JSM-7500FA

WINROOF(화상 처리 소프트) : 미타니상사주식회사제, Ver.5. 6

<수속 이온 빔 가공(FIB 가공)>

도 5에 도시한 바와 같이, 상술한 방법에 의해 경면 연마한 시료의 연마면에 대하여, 입사각 θ=5°로 FIB 가공을 행하였다.

<주사 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰>

SEM 관찰은, 이하의 조건에서 행하였다.

가속 전압 : 15㎸

시료 경사 : 0°

신호 : 2차 전자

코팅 : Pt

배율 : 5000배

<포어 면적률의 산출>

포어 면적률은, 이하의 방법에 의해 구하였다.

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

(이 실시예에서는, 22.85㎛×9.44㎛로 하였다)

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

c) 2치화 처리(binarization)를 행하여, 포어만을 추출한다. 화상 처리 소프트 WINROOF의 「색 추출」에서는 완전하지 않은 경우에는 수동으로 보충한다.

d) 포어 이외를 추출한 경우에는 포어 이외를 삭제한다.

e) 화상 처리 소프트의 「총 면적ㆍ개수 계측」에 의해 총 면적, 개수, 포어의 면적률, 계측 범위의 면적을 측정한다.

본 발명에서의 포어 면적률은, 상술한 바와 같이 하여 측정한 값이다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 이 실시예 1의 방법에 의해 제조한 적층 임피던스 소자의 경우, 착화제 용액(구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액)에의 침지 시간 3시간 이상에서, 목표로 하는 |Z|인 1000Ω(at100㎒)을 취득할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 침지 시간 3시간 이상에서, Cu 편석률이 5％ 이하로 되는 것이 확인되었다.

이 결과로부터, Cu 편석률이 5％ 이하로 되면, 충분한 응력 완화 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

도 6의 (a)는, 침지 시간을 12시간으로 한 경우의, WDX에 의한 Cu의 맵핑상을 도시하는 도면이며, 이 맵핑상으로부터, Cu 편석률이 1.7％인 것이 구해졌다.

또한, 도 6의 (b)는, 시료를 착화제 용액(구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액)에 침지하기 전(즉, 응력 완화 처리를 하기 전)의 WDX에 의한 Cu의 맵핑상을 도시하는 도면이며, 이 맵핑상으로부터, 응력 완화 처리를 행하기 전의 단계에서는 Cu 편석률이 5％를 초과하는 높은 값인 것을 알 수 있다.

또한, 이 결과는, 실시예 1에서는 적층 임피던스 소자의 사이드 갭의 포어 면적률이, 표 2에 나타내는 바와 같이 14％로 크고, 착화제 용액이 사이드 갭을 거쳐 내부 도체와 그 주위의 페라이트의 계면에 확실하게 도달하기 때문에, 효율적으로 응력 완화가 행해진 것에 의한 것이기도 하다.

또한, 비교예에서는, 염산 0.2mol/L 수용액에 12시간 이상 침지한 적층 임피던스 소자의 경우, 초음파 세정 후에 외부 전극이 박리되게 되어, |Z|를 측정할 수 없었다. 또한, 3시간 및 6시간 침지한 적층 임피던스 소자(시료)에 대해서는, Cu 편석률을 분석하기 위해서, 시료를 니퍼로 파단하였을 때에 산산조각이 나게 되어, Cu 편석률을 측정할 수 없었다. 이와 같이, 염산 0.2mol/L 수용액을 이용한 경우에는, 현저하게 강도가 저하되는 것이 확인되었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서의 상기 (8)의 응력 완화 공정에서 이용한 착화제 용액(구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액) 대신에, 글루코노락톤(나카라이테스크제)의 0.2mol/L 수용액을 이용하고, 적층 임피던스 소자(시료)를 이 글루코노락톤 0.2mol/L 수용액에, 3, 6, 12, 24시간 침지시켜 응력 완화 처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지의 방법에 의해 적층 임피던스 소자(시료)를 제작하였다.

또한, 이 실시예에서는, 착화제 용액으로서, 글루코노락톤 0.2mol/L 수용액을 이용하고 있지만, 그 농도는 이것에 한정되는 것이 아니라, 다양한 조건을 고려하여 적절한 농도로 하는 것이 가능하다. 또한, 수용성에 한하지 않고, 물 이외의 용제에 용해시킨 용액을 이용하는 것도 가능하다.

그리고, 제작한 적층 임피던스 소자에 대하여, 상기 실시예 1의 경우와 동일한 방법에 의해, Cu 편석률, 임피던스(|Z|at100Mz), 항절 강도, 사이드 갭부의 포어 면적률을 조사하였다.

그 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 착화제 용액으로서, 글루코노락톤 0.2mol/L 수용액을 이용한 경우, 착화제 용액에의 침지 시간 6시간 이상에서, 목표로 하는 |Z|인 1000Ω(at100㎒)을 취득할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 침지 시간 6시간 이상에서, Cu 편석률이 5％ 이하로 되는 것이 확인되었다.

이 결과로부터, Cu 편석률이 5％ 이하(보다 바람직하게는 3％ 이하)로 되면, 충분한 응력 완화 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 2에서는, 실시예 1에 비해 응력 완화에 요하는 시간이 길어져 있지만, 이것은, 착화제 용액으로서, 글루코노락톤 0.2mol/L 수용액을 이용한 경우, 실시예 1과 같이, 구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액을 이용한 경우에 비해, Cu의 용출성(elution)이 낮아지는 것에 의한 것으로 생각된다.

실시예 3

사이드 갭부의 포어 면적률의, 응력 완화 효과에 미치는 영향을 조사하기 위해서, 실시예 1에서의 (6)의 소성 온도를 840∼900℃의 범위에서 변화시켜, 사이드 갭부의 포어 면적률이 26∼3％의 적층 임피던스 소자(시료)를 제작하고, 착화제 용액으로서, 구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액을 이용하여 응력 완화 처리를 행하였다. 또한, 그 밖의 점에서는, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지의 방법 및 조건으로 하였다.

그 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에 나타내는 바와 같이, 855∼885℃에서 소결시킨 시료의 경우, 사이드 갭부의 포어 면적률이 6∼20％의 범위로 되고, Cu 편석률도 5％ 이하(1.5∼1.8％)로 되어, 목표로 하는 |Z|인 1000Ω(at100㎒)을 취득할 수 있는 것이 확인되었다.

그러나, 840℃에서 소결시킨 시료의 경우, 포어 면적률이 26％로 높고, 강도가 현저하게 낮아, 시료를 니퍼로 파단하였을 때에 산산조각이 나게 되어, Cu 편석률의 분석을 행할 수 없었다. 또한, |Z|도 목표값인 1000Ω(at100㎒)보다 낮아, 930Ω이었다.

또한, 900℃에서 소결시킨 시료의 경우, 사이드 갭부의 포어 면적률이 낮기(3％) 때문에, 착화제 용액(구연산 일수화물 0.2mol/L 수용액)이, 시료의 내부에까지 충분히 침입할 수 없어, 만족스러운 응력 완화를 행할 수 없었다. 그 때문에, |Z|도 목표값인 1000Ω(at100㎒)보다 대폭 낮아, 570Ω에 그쳤다.

또한, 시료를 니퍼로 파단하였을 때에, 내부 전극과 페라이트의 계면에서 박리되지 않아, Cu 편석률을 측정할 수는 없었다.

또한, 상기의 각 실시예에서는, 페라이트 그린 시트를 적층하는 공정을 구비한, 소위 시트 적층 공법에 의해 제조하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 적층 코일 부품은, 페라이트 슬러리 및 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트를 준비하고, 이들을, 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체가 형성되도록 인쇄해 가는, 소위 축차 인쇄 공법에 의해서도 제조하는 것이 가능하다.

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 제조하는 것이 가능하다.

또한, 상기의 각 실시예에서는, 1개씩 적층 코일 부품을 제조하는 경우(단일 생산 제품의 경우)를 예로 들어 설명하였지만, 양산하는 경우에는, 예를 들면, 다수의 코일 도체 패턴을 마더 페라이트 그린 시트의 표면에 인쇄하고, 이 마더 페라이트 그린 시트를 복수매 적층 압착하여 미소성의 적층체 블록을 형성한 후, 적층체 블록을 코일 도체 패턴의 배치에 맞추어 컷트하여, 개개의 적층 코일 부품용의 적층체를 잘라내는 공정을 거쳐 다수개의 적층 코일 부품을 동시에 제조하는, 소위 다수개 취득 방법을 적용하여 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 적층 코일 부품은, 또 다른 방법에 의해서도 제조하는 것이 가능하며, 그 구체적인 제조 방법에 특별한 제약은 없다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 적층 코일 부품이 적층 임피던스 소자인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은, 적층 인덕터나 적층 트랜스포머 등 다양한 적층 코일 부품에 적용하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 그 밖의 점에서도 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 착화제 용액에 이용되는 착화제의 종류나 착화제 용액에서의 착화제의 농도, 착화제를 용해시키는 용제의 종류, 내부 도체의 두께나 페라이트층의 두께, 제품의 치수, 적층체(페라이트 소자)의 소성 조건 등에 관하여, 발명의 범위 내에서 다양한 응용, 변형을 가할 수 있다.

1 : 페라이트층
2 : 내부 도체
2a : 상측 최외층의 내부 도체
2b : 하측 최외층의 내부 도체
2s : 내부 도체의 측부
3 : 페라이트 소자
3a : 페라이트 소자의 측면
4 : 나선 형상 코일
4a, 4b : 나선 형상 코일의 양단부
5a, 5b : 외부 전극
7 : 중앙 영역
8 : 사이드 갭부
10 : 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자)
11 : 페라이트
21 : 중앙 영역용의 페라이트 그린 시트
21a : 외층 영역용의 페라이트 그린 시트
22 : 내부 도체 패턴(코일 패턴)
23 : 적층체(미소성의 페라이트 소자)
24 : 비아홀

Claims

Cu를 포함하는 페라이트층을 적층하여 이루어지는 적층체를 소성함으로써 형성되며, 코일 형성용의 Ag를 포함하는 내부 도체를 층간 접속시킴으로써 형성된 나선 형상 코일을 그 내부에 갖는 적층 코일 부품으로서,
상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에는 공극이 존재하지 않고,
상기 내부 도체와 상기 페라이트와의 계면이 해리되고,
상기 내부 도체와 그 주위의 페라이트와의 계면에의 Cu의 편석률이 5％ 이하인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 페라이트 소자의, 상기 내부 도체의 측부와, 상기 페라이트 소자의 측면과의 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 페라이트의 포어 면적률이 6∼20％의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
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Cu를 포함하는 페라이트층을 적층하여 이루어지는 적층체를 소성함으로써 형성되며, 코일 형성용의 내부 도체를 층간 접속시킴으로써 형성된 나선 형상 코일을 그 내부에 갖는 적층 코일 부품으로서,
상기 내부 도체와 상기 페라이트층은 적어도 일부에서 접촉하고,
상기 내부 도체와 상기 페라이트층이 접촉한 계면에서의 Cu의 편석률이 5％ 이하인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.