KR20090080128A - 적층 코일 부품 - Google Patents

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KR20090080128A
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억제, 방지할 수 있으며, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 뛰어난 개자로형 적층 코일 부품을 제공한다.
자성층과 비자성층 또는 저투자율층을 적층하여 이루어지는 적층체(11)와, 그 내부에 배치된 코일 도체(5)를 구비한 개자로형 적층 코일 부품(1)에 있어서, 적층체(11)를 구성하는 비자성층 또는 저투자율층에 산화 지르코늄을 함유시킨다.
저투자율층의 산화 지르코늄의 함유량을 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만으로 한다.
또한 자성층에도 1.0중량% 미만의 비율로 산화 지르코늄을 함유시킨다.
자성층으로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트, 비자성층 또는 저투자율층으로서 Cu-Zn계 페라이트를 각각 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 것을 이용한다.
자성층, 비자성층, 저투자율층

Description

적층 코일 부품{LAMINATED COIL COMPONENT}
본 발명은 적층 인덕터 등의 적층 코일 부품에 관한 것으로, 상세하게는 자성층과 비자성층 또는 저투자율(低透磁率)층을 적층하여 이루어지는 적층체의 내부에 코일 도체가 배치된 구조를 갖는 개자로형(開磁路型;open magnetic circuit type) 적층 코일 부품에 관한 것이다.
복수의 코일용 도체패턴과 복수의 자성 세라믹층을 적층함으로써 형성된 적층체 안에 코일 도체가 배치된 구조를 갖는 적층 코일 부품은 널리 이용되고 있다. 그리고 이들 적층형 코일 부품 중 폐자로형(閉磁路型)의 적층 코일 부품은 중첩 직류 전류를 서서히 크게 하면 어느 전류값까지는 인덕턴스값이 거의 일정 혹은 서서히 저하하지만, 그 이후에는 자기(磁氣) 포화가 생겨 급격하게 인덕턴스값이 저하한다는 문제점이 있다.
그래서 이러한 문제점을 개선하기 위해 자성체 세라믹층(자성층)이 적층된 적층체 안에, 적층방향에 대해서 봤을 때 코일의 중앙 부근에 비자성 세라믹층을 삽입하여 개자로형으로 한 적층 코일 부품이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
이 특허문헌 1의 개자로형 적층 코일 부품은 도 9에 나타내는 바와 같이 복수의 코일용 도체패턴(55)을 전기적으로 접속해서 구성한 나선형상 코일(L)이, 자 성체 세라믹층을 적층하여 이루어지는 적층체(60) 안에 내장된 구조를 갖고 있다. 그리고 적층체(60)는 나선형상 코일(L)이 배치된 영역인 코일부(51)와, 코일부(51)의 외측에 적층된 외층부(52, 53)를 갖고 있으며, 적층체(60)의 적층방향에 있어서 코일(L)의 거의 중앙 위치에 비자성 세라믹층(54)이 배치되어 있다. 또한 적층체(60)에는 나선형상 코일(L)과 도통(導通)하는 한 쌍의 외부전극(56, 57)이 배치되어 있다.
이와 같이 구성된 적층 코일 부품에 있어서는, 나선형상 코일(L)에 의해 발생한 자속(φ)은 비자성 세라믹층(54)을 가로지르게 되어 자기 포화하기 어렵다는 특징을 갖고 있다.
그러나 상술한 바와 같이, 자성체 세라믹층(자성층)이 적층된 적층체(60) 안에 비자성 세라믹층(54)을 삽입한 개자로형 적층 코일 부품의 경우, 자성층과 비자성층을 적층한 적층체를 소성하는 공정을 거쳐서 제조되는데, 서로 접하도록 배치된 자성층(자성체 세라믹층)과 비자성층(비자성 세라믹층)의 소성공정에서의 수축 개시 온도나 수축 속도 등의 수축 거동이 다르기 때문에, 양자의 계면에 깨짐이나 결손, 박리 등이 생겨 특성의 열화를 생기게 한다는 문제점이 있다.
예컨대, 코일용 도체패턴(55)이 인쇄된 자성층과 비자성층(54)을 소정의 순서로 적층한 후 소성하는 공정에 있어서, 통상은 비자성층의 쪽이 빨리 소결해 수축하기 때문에, 비자성층(54)과, 늦게 소결하는 자성층과의 계면(특히 자성층측)에서 깨짐이나 결손, 박리 등이 생기기 쉽다는 문제점이 있다.
또한 자성층이 적층된 구조를 갖는 적층 칩 부품에 있어서, 자성체인 Ni-Cu- Zn계 페라이트에 산화 지르코늄을 0.01∼1.2중량%의 비율로 함유시킴으로써 그 기계적 강도를 향상시킨 적층 칩 부품이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
그러나 이 적층 칩 부품은 자성층만을 적층한 폐자로의 구조여서 자기 포화하기 쉽고, 직류 중첩 특성의 향상을 꾀하는데 한계가 있기 때문에 적층 코일 부품 본래의 특성의 면에서 여러 요구에 충분히 부응할 수 없다는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 제2004-311944호
특허문헌 2: 일본국 공개특허공보 평7-57922호
본원 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 자성층과 비자성층 또는 저투자율층을 적층하여 이루어지는 적층체의 내부에 코일 도체가 배치된 구조를 갖는 개자로형 적층 코일 부품으로서, 자성층과 비자성층 또는 저투자율층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 혹은 적층체의 휨 등의 발생을 방지할 수 있으며, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 뛰어난 개자로형 적층 코일 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본원 발명(청구항 1)의 적층형 코일 부품은, 자성층과 비자성층 또는 저투자율층을 적층하여 이루어지는 적층체의 내부에 코일 도체가 배치된 구조를 갖는 개자로형 적층 코일 부품으로서,
상기 비자성층 또는 상기 저투자율층이 산화 지르코늄을 함유하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한 청구항 2의 적층 코일 부품은, 청구항 1의 발명의 구성에 있어서, 상기 비자성층 또는 상기 저투자율층의 산화 지르코늄의 함유량이 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만인 것을 특징으로 하고 있다.
또한 청구항 3의 적층 코일 부품은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명의 구성에 있어서, 상기 자성층에도 산화 지르코늄을 함유시킨 것을 특징으로 하고 있다.
또한 청구항 4의 적층 코일 부품은, 청구항 3의 발명의 구성에 있어서, 상기 자성층의 산화 지르코늄의 함유량이 1.0중량% 미만인 것을 특징으로 하고 있다.
또한 청구항 5의 적층 코일 부품은, 청구항 1∼4 중 어느 한 발명의 구성에 있어서, 상기 자성층이 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지고, 상기 비자성층 또는 상기 저투자율층이 Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
[발명의 효과]
본원 청구항 1의 적층 코일 부품에서는, 적층체를 구성하는 비자성층 또는 저투자율층에 수축 속도를 늦추는 역할을 하는 산화 지르코늄을 함유시켜, 통상 자성층보다도 먼저 소결하는 비자성층의 소결을 늦추고, 자성층과 비자성층의 수축 속도를 근사시킬 수 있도록 하고 있으므로, 자성층과 비자성층의 수축 속도의 차이에 기인하는, 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억제, 방지하는 것이 가능해진다.
따라서 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐이나 결손, 박리, 휨 등의 결함이 없고, 게다가 개자로형 적층 코일 부품의 특징인, 자기 포화하기 어려우며 직류 중첩 특성이 양호한 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능해진다.
또한 청구항 2와 같이, 비자성층 또는 저투자율층의 산화 지르코늄의 함유량을 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만으로 함으로써, 통상 자성층보다도 먼저 소결하는 비자성층의 소결을 확실하게 늦춰서, 수축 속도의 차이에 기인하는 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한 청구항 3의 적층 코일 부품과 같이, 자성층에도 산화 지르코늄을 함유시키도록 한 경우, 자성층(적층체)의 강도 향상을 꾀할 수 있다. 그리고 그 경우, 비자성층에 대한 산화 지르코늄의 첨가량을 자성층에 첨가되는 산화 지르코늄의 양에 따라 조정함으로써, 자성층과 비자성층의 수축 속도를 근사시킬 수 있다.
한편, 자성층에도 산화 지르코늄을 함유시키도록 한 경우, 통상 비자성층에 대한 산화 지르코늄의 첨가량은 자성층에의 산화 지르코늄의 첨가량보다도 많게 하는 것이 필요하다.
또한 청구항 4의 적층 코일 부품과 같이, 자성층의 산화 지르코늄의 함유량을 1.0중량% 미만으로 한 경우, 비자성층 또는 저투자율층의 산화 지르코늄의 함유량을 실용상 문제가 될 정도로 많이 하지 않고 비자성층 또는 저투자율층의 소결을 늦추어, 수축 속도의 차이에 기인하는 자성층과 비자성층의 계면이 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 방지할 수 있다.
또한 청구항 5의 적층 코일 부품과 같이, 자성층이 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지고, 비자성층 또는 저투자율층이 Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 것인 경우, 산화 지르코늄의 첨가에 의한 수축 속도의 제어 효과를 확실하게 얻을 수 있고, 본원 발명을 보다 실효적인 것으로 할 수 있다.
한편, 자성층으로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료를 이용한 경우, Ni-Cu-Zn계 페라이트의 소성온도가 코일 도체용의 전극재료로서 통상 이용되는 Ag의 융점(960℃)보다도 낮기 때문에(900℃ 이하), 전극재료인 Ag의 확산이나 증발을 억제해 저직류 저항화(저Rdc화)를 실현할 수 있게 되어, 발열이 적은 적층 코일 부품을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본원 발명의 한 실시예(실시예 1 및 2)에 따른 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본원 발명의 실시예 1 및 2의 적층 코일 부품을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본원 발명의 실시예 1 및 2의 적층 코일 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 본원 발명의 실시예 1 및 2의 적층 코일 부품에 있어서의 자성층 및 비자성층 안의 산화 지르코늄의 함유율과, 적층체의 깨짐 발생 비율의 관계를 나타내는 도이다.
도 5는 본원 발명의 실시예 1 및 2의 적층 코일 부품에 있어서의 자성층 및 비자성층 안의 산화 지르코늄의 함유율과, 적층체의 깨짐 발생 비율의 관계를 나타내는 도이다.
도 6은 본원 발명의 실시예 3에 따른 적층 코일 부품(적층 인덕터)을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본원 발명의 실시예 4에 따른 적층 코일 부품(적층 인덕터)을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본원 발명의 실시예 4에 따른 적층 코일 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 종래의 개자로형 적층 코일 부품을 나타내는 단면도이다.
[부호의 설명]
1, 1a, lb 적층 코일 부품
2a, 2b 자성층용 세라믹 그린시트
2c 외층 자성층용 세라믹 그린시트
4 비자성층(비자성 세라믹층)
4a 비자성층용 세라믹 그린시트
5 코일용 도체
5a 코일용 도체패턴
1O 층간 접속용 비어홀(도체)
ll 적층체
lla 적층체의 상측 부분
llb 적층체의 하측 부분
20 비자성 영역
21, 22 외부전극
31 자성체 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹 슬러리
32 비자성체 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹 슬러리
33 세라믹 그린시트
33a 전극형성 세라믹 그린시트
L 코일
Ll, L2 코일의 단부(端部)
φ 자속
이하에 본원 발명의 실시예를 나타내어 본원 발명이 특징으로 하는 것을 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 본원 발명의 한 실시예(실시예 1)에 따른 개자로형 적층 코일 부품(이 실시예 1에서는 적층 인덕터)의 구성을 나타내는 단면도, 도 2는 그 사시도이다.
도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 이 적층 코일 부품(1)은 개자로형 적층 코일 부품으로, 자성층이 적층된 적층체(11)와, 적층체(11)에 내장된 복수의 코일용 도체(5)를 전기적으로 접속해서 이루어지는 나선형상의 코일(L)과, 적층체(11)의 적층방향에 있어서 코일(L)의 거의 중앙 위치에 배치된 비자성층(비자성 세라믹층)(4)과, 적층체(11)의 양단측에 코일(L)의 단부(Ll, L2)와 도통하도록 배치된 외부 전극(21, 22)을 구비하고 있으며, 나선형상의 코일(L)에 의해 발생한 자속(φ)이 비자성층(4)을 가로지르도록 구성되어 있다.
그리고 이 실시예 1의 적층 코일 부품(1)에 있어서는, 적층체(11)에서의 비자성층(4)보다 상측 부분(11a) 및 하측 부분(11b)을 구성하는 자성층의 재료로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 자성 재료가 이용되고 있다.
또한 적층체(11)의 상측 부분(11a) 및 하측 부분(11b) 사이에 삽입, 배치된 비자성층(4)의 구성 재료로서는, Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 비자성 재료가 이용되고 있다.
그리고 비자성층(4)에는 소결 속도를 제어하는 기능을 하는 산화 지르코늄이, 자성층과 비자성층의 소결 속도가 서로 근사하는 비율로 첨가되어 있다.
구체적으로는, 비자성층(4)에는 산화 지르코늄이 0.05중량%가 되는 비율로 첨가되어 있고, 자성층에는 산화 지르코늄은 첨가되어 있지 않다.
그 결과, 소성공정에 있어서의 자성층과 비자성층의 수축 속도의 차이가 작고, 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생이 없으며, 개자로형 적층 코일 부품의 특징인, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 양호한 특징을 갖는 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능해진다.
다음으로 이 적층 코일 부품(1)의 제조 방법에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다.
(1)우선 Ni-Cu-Zn계 페라이트 분말에 유기계 또는 수계 바인더, 가소제, 분 산재, 소포재 등을 첨가해 혼합함으로써 세라믹 슬러리를 조제했다.
그런 다음 이 세라믹 슬러리를 캐리어 필름 위에 컴마 코터법(comma coater method), 닥터 블레이드법(doctor blade method) 등의 방법으로 막형상으로 도포하고, 이들을 건조시켜 자성층용 세라믹 그린시트를 제작했다.
(2)마찬가지로 Cu-Zn계 페라이트 분말에 유기계 또는 수계 바인더, 가소제, 분산재, 소포재 등을 첨가하고, 또 산화 지르코늄을 0.05중량%가 되는 비율로 첨가해 혼합함으로써 세라믹 슬러리를 조제했다.
그런 다음 이 세라믹 슬러리를 캐리어 필름 위에 컴마 코터법, 닥터 블레이드법 등의 방법으로 막형상으로 도포하고, 이들을 건조시켜 비자성층용 세라믹 그린시트를 제작했다.
(3)다음으로 레이저 가공기를 사용해 상기 (1) 및 (2)의 방법으로 제작한 세라믹 그린시트의 소정 위치에 비어홀이 될 관통 구멍을 형성했다.
(4)그런 다음 세라믹 그린시트의 소정의 영역에 Ag 혹은 Ag 합금을 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄해 코일 도체패턴을 형성했다.
(5)그리고 이들 세라믹 그린시트를 나선형상의 코일(L)(도 1)이 형성되도록 도 3에 나타내는 바와 같은 형태로 순차 적층해 열압착했다.
즉 이 실시예 1에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 자성층용 세라믹 그린시트(2a)와, 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 자성층용 세라믹 그린시트(2b)와, 도체가 마련되어 있지 않은 외층 자성층용 세라믹 그린시 트(2c)와, 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 비자성층용 세라믹 그린시트(4a)를 도 3에 나타내는 바와 같은 형태로 적층하고, 자로(磁路) 갭을 형성하기 위한 비자성층용 세라믹 그린시트(4a)가 적층체(11)의 적층방향에서의 거의 중앙 위치에 개재되는 적층 구조체를 형성하여 열압착했다.
(6)다음으로 열압착한 후의 적층 구조체를 필요한 형상으로 절단해 적층 코일 부품(1)이 되는 미소성 적층체를 형성했다.
(7)그런 다음 이 미소성 적층체를 온도 약 300℃, 180분간의 조건으로 가열해 적층체에 함유되어 있는 바인더 수지를 연소시켜 제거한 후, 대기 중에서 온도 약 800∼900℃, 150분간의 조건으로 소성처리를 행하여 소결 완료한 적층체(소결 세라믹 적층체)를 얻었다.
(8)그리고 소결 완료한 적층체에 배럴 연마를 행하여 능선부(코너부)를 완만하게 하는(둥글게 만드는) 가공을 행했다.
(9)그런 다음 침지법에 의해 소결 완료한 적층체(11)의 양단에 Ag를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 도포하고, 온도 약 700℃, 60분간의 조건으로 프린팅 처리를 행하여 외부전극(21, 22)을 형성했다. 이것에 의해 도 1, 2에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 적층 코일 부품(적층 인덕터)(1)이 얻어진다.
이 실시예 1의 적층 코일 부품(1)에서는, 상술한 바와 같이 비자성층에 0.05중량%의 비율로 산화 지르코늄을 첨가해 자성층과 비자성층의 상기 열처리 공정에서의 수축 속도에 큰 차이가 생기지 않도록 하고 있으므로, 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐이나 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억 제, 방지하면서, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 양호한 적층 코일 부품을 확실하게 제조할 수 있다.
실시예 2
이 실시예 2에서는 자성층과 비자성층의 양쪽에 산화 지르코늄을 첨가한 개자로형 적층 코일 부품에 대해서 설명한다.
또한 이 실시예 2의 적층 코일 부품의 구성 및 제조 방법은 기본적으로 상기 실시예 1의 경우와 동일하기 때문에, 도 1, 2 및 3에 근거해 이 실시예 2의 적층 코일 부품의 구성 및 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 1, 2에 나타내는 바와 같이 이 적층 코일 부품(1)은 개자로형 적층 코일 부품으로, 자성층이 적층된 적층체(11)와, 적층체(11)에 내장된 복수의 코일용 도체(5)를 전기적으로 접속해서 이루어지는 나선형상의 코일(L)과, 적층체(11)의 적층방향에 있어서 코일(L)의 거의 중앙 위치에 배치된 비자성층(비자성 세라믹층)(4)과, 적층체(11)의 양단측에 코일(L)의 단부(Ll, L2)와 도통하도록 배치된 외부전극(21, 22)을 구비하고 있으며, 나선형상의 코일(L)에 의해 발생한 자속(φ)이 비자성층(4)을 가로지르도록 구성되어 있다.
그리고 이 실시예 2의 적층 코일 부품(1)에서는, 적층체(11)에서의 비자성층(4)보다 상측 부분(11a) 및 하측 부분(11b)을 구성하는 자성층의 재료로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 자성 재료가 이용되고 있다.
또한 적층체(11)의 상측 부분(11a) 및 하측 부분(11b) 사이에 삽입, 배치된 비자성층(4)의 구성 재료로서는 Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 비자성 재료 가 이용되고 있다.
그리고 비자성층(4)보다 상측 부분(11a) 및 하측 부분(11b)을 구성하는 자성층 및 비자성층(4)에는, 소결 속도를 제어하는 기능을 하는 산화 지르코늄이 자성층과 비자성층의 소결 속도가 서로 근사하는 비율로 첨가되어 있다.
구체적으로는, 자성층에는 산화 지르코늄이 0.01중량%가 되는 비율로 첨가되어 있다.
또한 비자성층에는 산화 지르코늄이 0.03중량%가 되는 비율로 첨가되어 있다.
그 결과, 소성공정에서의 자성층과 비자성층의 수축 속도의 차이가 작고, 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생이 없으며, 개자로형 적층 코일 부품의 특징인, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 양호한 특징을 갖는 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능해진다.
다음으로 이 적층 코일 부품(1)의 제조 방법에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다.
(1)우선 Ni-Cu-Zn계 페라이트 분말에 유기계 또는 수계 바인더, 가소제, 분산재, 소포재 등을 첨가하고, 또 산화 지르코늄을 0.01중량%가 되는 비율로 첨가해 혼합함으로써 세라믹 슬러리를 조제했다.
그런 다음 이 세라믹 슬러리를 캐리어 필름 위에 컴마 코터법, 닥터 블레이드법 등의 방법으로 막형상으로 도포하고, 이들을 건조시켜 자성층용 세라믹 그린시트를 제작했다.
(2)마찬가지로 Cu-Zn계 페라이트 분말에 유기계 또는 수계 바인더, 가소제, 분산재, 소포재 등을 첨가하고, 또 산화 지르코늄을 0.03중량%가 되는 비율로 첨가해 혼합함으로써 세라믹 슬러리를 조제했다.
그런 다음 이 세라믹 슬러리를 캐리어 필름 위에 컴마 코터법, 닥터 블레이드법 등의 방법으로 막형상으로 도포하고, 이들을 건조시켜 비자성층용 세라믹 그린시트를 제작했다.
(3)다음으로 레이저 가공기를 사용해 상기 (1) 및 (2)의 방법으로 제작한 세라믹 그린시트의 소정 위치에 비어홀이 될 관통 구멍을 형성했다.
(4)그런 다음 세라믹 그린시트의 소정의 영역에 Ag 혹은 Ag 합금을 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 스크린 인쇄해 코일 도체패턴을 형성했다.
(5)그리고 이들 세라믹 그린시트를 나선형상의 코일(L)(도 1)이 형성되도록 도 3에 나타내는 바와 같은 형태로 순차 적층해 열압착했다.
즉 이 실시예 2에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 자성층용 세라믹 그린시트(2a)와, 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 자성층용 세라믹 그린시트(2b)와, 도체가 마련되어 있지 않은 외층 자성층용 세라믹 그린시트(2c)와, 코일용 도체패턴(5a) 및 층간 접속용 비어홀(도체)(10)을 각각 마련한 비자성층용 세라믹 그린시트(4a)를 도 3에 나타내는 바와 같은 형태로 적층하고, 자로 갭을 형성하기 위한 비자성층용의 세라믹 그린시트(4a)가 적층체(11)의 적층방향에서의 거의 중앙 위치에 개재되는 적층 구조체를 형성하여 열압착했다.
(6)다음으로 열압착한 후의 적층 구조체를 필요한 형상으로 절단해 적층 코일 부품(1)이 되는 미소성 적층체를 형성했다.
(7)그런 다음 이 미소성 적층체를 온도 약 300℃, 180분간의 조건으로 가열해 적층체에 함유되어 있는 바인더 수지를 연소시켜 제거한 후, 대기 중에서 온도 800∼900℃, 150분간의 조건으로 소성처리를 행하여 소결 완료한 적층체(소결 세라믹 적층체)를 얻었다.
(8)그리고 소결 완료한 적층체에 배럴 연마를 행하여 능선부(코너부)를 완만하게 하는(둥글게 만드는) 가공을 행했다.
(9)그런 다음 침지법에 의해 소결 완료한 적층체(11)의 양단에 Ag를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 도포하고, 온도 약 700℃, 60분간의 조건으로 프린팅 처리를 행하여 외부전극(21, 22)을 형성했다. 이것에 의해 도 1, 2에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 적층 코일 부품(적층 인덕터)(1)이 얻어진다.
이 실시예 2의 적층 코일 부품(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이 자성층에 0.01중량%, 비자성층에 0.03중량%의 비율로 산화 지르코늄을 첨가해 자성층과 비자성층의 상기 열처리 공정에서의 수축 속도에 큰 차이가 생기지 않도록 하고 있으므로, 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐이나 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억제, 방지하면서, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 양호한 적층 코일 부품을 확실하게 제조할 수 있다.
또한 자성층에도 산화 지르코늄을 첨가하고 있기 때문에 기계적 강도가 큰 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.
[평가]
또한 상기 실시예 1 및 실시예 2에 나타낸 구성을 갖는 적층 코일 부품에 있어서, 자성층 안의 산화 지르코늄의 함유율을 0.00중량%(무첨가), 0.01중량%, 0.1중량%, 0.5중량%, 1.0중량%의 범위로 변화시키는 동시에, 비자성층 안의 산화 지르코늄의 함유량을 0.00중량%(무첨가)∼2.0중량%의 범위(도 4 및 도 5 참조)로 변화시켜 적층체의 깨짐의 발생 비율을 조사했다. 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타낸다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 자성층 안의 산화 지르코늄이 1.0중량% 이상이 되면, 상기 범위에서 비자성층 안의 산화 지르코늄의 양을 변화시킨 어느 경우의 조건에서도 깨짐의 발생이 보여 바람직하지 못하다는 것이 확인되었다.
한편, 비자성층 안의 산화 지르코늄을 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만으로 함으로써 자성층 안의 산화 지르코늄을 1.0중량% 미만으로 한 경우에 적층체의 깨짐의 발생을 효율적으로 억제, 방지할 수 있다는 것이 확인되었다.
이 결과로부터, 본원 발명에 있어서의 자성층 및 비자성층 안의 산화 지르코늄의 비율은 자성층에서는 1.0중량% 미만, 비자성층에서는 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만으로 하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
한편, 상기의 각 실시예에 나타내는 Ni-Cu-Zn계 페라이트 재료만을 이용한 소결체를 구성해 그 산화 지르코늄의 함유량을 조사한 바, 소결 전의 슬러리에 함유되어 있는 산화 지르코늄의 함유량과 큰 차이가 없다는 것이 확인되었다. 또한 마찬가지로 상기의 각 실시예에 나타내는 Cu-Zn계 페라이트 재료만을 이용한 소결체를 구성해 그 산화 지르코늄의 함유량을 조사한 바, 소결 전의 슬러리에 함유되 어 있는 산화 지르코늄의 함유량과 큰 차이가 없다는 것이 확인되었다.
실시예 3
도 6은 본원 발명의 또 다른 실시예(실시예 3)에 따른 적층 코일 부품(적층 인덕터)을 나타내는 단면도이다.
이 적층 코일 부품(1a)은, 도 6에 나타내는 바와 같이 내부에 나선형상의 코일(L)이 배치된, 자성층이 적층되어 이루어지는 적층체(11)에 적층방향으로 소정의 간격을 두고 2층의 비자성층(4)이 배치된 구조를 갖는 개자로형 적층 코일 부품(적층 인덕터)이다.
그리고 이 실시예 3의 적층 코일 부품에 있어서도, 적층체(11)를 구성하는 자성층 및 비자성층(4)에는 소결 속도를 제어하는 기능을 하는 산화 지르코늄이 자성층과 비자성층의 소결 속도를 서로 근사시킬 수 있는 비율로 첨가되어 있다.
구체적으로는, 자성층에는 산화 지르코늄이 0.01중량%가 되는 비율로 첨가되어 있고, 비자성층에는 산화 지르코늄이 0.03중량%가 되는 비율로 첨가되어 있다.
한편, 이 실시예 3의 적층 코일 부품(1a)의 그 외의 부분의 기본적인 구성은 실시예 1, 2의 경우와 동일하므로 실시예 1, 2의 경우와 같은 방법으로 제조하는 것이 가능하고, 도 6에 있어서 도 1∼3과 동일한 부호를 붙인 부분은 도 1∼3과 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
이 실시예 3의 적층 코일 부품(1a)에 있어서도, 소성공정에서의 자성층과 비자성층의 수축 속도의 차이가 작기 때문에 자성층과 비자성층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억제, 방지하면서, 개자로 형 적층 코일 부품의 특징인, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 양호한 적층 코일 부품을 제공할 수 있다.
특히 이 실시예 3의 적층 코일 부품(1a)과 같이 비자성층(4)을 2층으로 배치함으로써, 비자성층(4)을 1층으로 한 실시예 1 및 2의 적층 코일 부품의 경우에 비해 자계(磁界)를 보다 많이 코일(L)의 외부로 새도록 할 수 있어, 더욱 효율적으로 자기 포화를 완화할 수 있다.
실시예 4
도 7은 본원 발명의 또 다른 실시예(실시예 4)에 따른 적층 코일 부품(적층 인덕터)을 나타내는 단면도이다.
이 실시예 4의 적층 코일 부품(1b)은, 도 7에 나타내는 바와 같이 내부에 나선형상의 코일(L)이 배치된, 자성층이 적층되어 이루어지는 적층체(11)의 코일(L)을 구성하는 코일 도체(5)를 둘러싸도록, 비자성층으로 이루어지는 비자성영역(20)이 배치된 구조를 갖는 개자로형 적층 코일 부품(적층 인덕터)이다.
이 실시예 4의 적층 코일 부품과 같이, 코일 도체(5)를 둘러싸도록 코일 도체(5)의 주위에 비자성층으로 이루어지는 비자성영역(20)을 배치하도록 한 경우에도, 자로의 자기 저항을 증가시켜 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 뛰어난 개자로형 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.
또한 이 실시예 4의 적층 코일 부품은, 예컨대 도 8(a)에 나타내는 바와 같이 중앙부와, 주변부에 자성체 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹 슬러리(31)를 인쇄하고, 자성체 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹 슬러리(31)가 인쇄되어 있지 않 은 환형상의 영역에 도 8(b)에 나타내는 바와 같이 비자성체 세라믹을 주성분으로 하는 세라믹 슬러리(32)를 인쇄하여, 형성된 세라믹 그린시트(33) 위에 코일 도체패턴(5a)을 인쇄한 전극형성 세라믹 그린시트(33a)를 준비해, 이 전극형성 세라믹 그린시트(33a)를 소정의 순서로 적층하여 그 상하 양측에 전체 면이 자성층으로 이루어지고, 코일 도체패턴이 형성되어 있지 않은 외층용 세라믹 그린시트를 적층해 적층체를 형성하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
한편, 상기의 각 실시예에 따른 적층 코일 부품은 상술한 바와 같이 모두 세라믹 그린시트를 적층하는 공정을 구비한 소위 시트 적층공법에 의해 제조하는 것이 가능하지만, 자성체 세라믹 슬러리, 비자성체 세라믹 슬러리 및 전극 페이스트를 준비해, 이들을 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체가 형성되도록 인쇄해 가는, 소위 차차 인쇄공법에 의해서도 제조할 수 있다.
또 예컨대, 캐리어 필름 위에 세라믹 슬러리를 인쇄(도포)함으로써 형성된 세라믹층을 테이블 위에 전사하고, 그런 다음 캐리어 필름 위에 전극 페이스트를 인쇄(도포)함으로써 형성된 전극 페이스트층을 전사하는 것을 반복함으로써, 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체를 형성하는, 소위 차차 전사공법에 의해서도 제조할 수 있다.
본원 발명의 적층 코일 부품은 또 다른 방법에 의해서도 제조할 수 있으며, 그 구체적인 제조 방법에 특별한 제약은 없다.
그리고 어느 방법을 이용하는 경우에도 상술한 바와 같은 본원 발명의 특유한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기의 각 실시예에서는 1개씩 적층 코일 부품을 제조하는 경우(개산품의 경우)를 예로 들어 설명하고 있으나, 양산할 경우에는 다수의 코일 도체패턴을 마더 세라믹 그린시트의 표면에 인쇄하고, 이 마더 세라믹 그린시트를 복수장 적층 압착해서 미소성의 적층체 블록을 형성한 후 적층체 블록을 코일 도체패턴의 배치에 맞춰서 자르고, 각각의 적층 코일 부품용의 적층체를 잘라내는 공정을 거쳐 다수개의 적층 코일 부품을 동시에 제조하는, 소위 다수개 취출방법을 적용해서 제조할 수 있다.
또한 상기 각 실시예에서는 적층 코일 부품이 적층 인덕터인 경우를 예로 들어 설명했으나, 본원 발명은 적층 인피던스 소자나 적층 트랜스 등 각종 개자로형 적층 코일 부품에 적용할 수 있다.
또한 상기 각 실시예에서는 자성층과 비자성층이 적층된 구조를 갖는 적층 코일 부품을 예로 들어 설명했으나, 비자성층의 모두 혹은 일부가 저투자율층인 경우에도 본원 발명을 적용할 수 있으며, 그 경우에도 상기 각 실시예의 경우에 준하는 작용 효과를 얻을 수 있다.
본원 발명은 또한 그 외의 점에 있어서도 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 비자성층의 배치 상태, 코일 도체의 구체적인 구성, 자성층 및 비자성층을 구성하는 재료 등에 관해서, 발명의 범위 내에서 각종 응용, 변형을 더할 수 있다.
상술한 바와 같이 본원 발명에 따르면 자성층과 비자성층 그리고 저투자율층의 계면에 있어서의 깨짐, 결손, 박리 등의 발생이나 적층체의 휨 등의 발생을 억 제, 방지할 수 있으며, 자기 포화하기 어렵고 직류 중첩 특성이 뛰어난 신뢰성이 높은 개자로형 적층 코일 부품을 확실하게 얻는 것이 가능해진다.
따라서, 본원 발명은 자성층과 비자성층 또는 저투자율층을 적층해서 이루어지는 적층체와, 그 내부에 배치된 코일 도체를 구비한 개자로형 적층 코일 부품의 분야에 널리 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 자성층 및, 비자성층 또는 저투자율(低透磁率)층을 적층하여 이루어지는 적층체의 내부에 코일 도체가 배치된 구조를 갖는 개자로형(開磁路型;open magnetic circuit type) 적층 코일 부품으로서,
    상기 비자성층 또는 상기 저투자율층이 산화 지르코늄을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비자성층 또는 상기 저투자율층의 산화 지르코늄의 함유량이 0.02중량% 이상, 1.0중량% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자성층에도 산화 지르코늄을 함유시킨 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성층의 산화 지르코늄의 함유량이 1.0중량% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자성층이 Ni-Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지고, 상기 비자성층 또는 상기 저투자율층이 Cu-Zn계 페라이트를 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
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