KR20100061806A

KR20100061806A - 적층 코일 부품

Info

Publication number: KR20100061806A
Application number: KR1020107006268A
Authority: KR
Inventors: 미츠루 우에다; 마사하루 코노우에; 히로키 하시모토; 타츠야 미즈노
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-06-09
Also published as: US7889044B2; WO2010035559A1; CN101821822B; JP5195904B2; US20100225437A1; KR101105653B1; JPWO2010035559A1; CN101821822A

Abstract

자성체 세라믹 소자의 적어도 일부를 다공성인 자성체 세라믹으로 형성한 경우에도 납땜 공정에서 플럭스를 흡수하여 땜납의 용융성이나 셀프 얼라인먼트성을 손상시키는 일이 없는 적층 코일 부품을 제공한다.
내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)의 계면에는 공극이 존재하지 않고, 또한 계면은 해리되어 있으며, 내부 도체(2)의 상측 최외층과 하측 최외층 사이에 위치하는 중앙 영역(7)을 구성하는 자성체 세라믹은 자성체 세라믹 소자의 측면(3a)으로부터 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역[사이드 갭부(8)]을 갖고, 중앙 영역 상측의 제 1 외층 영역(9a), 및 중앙 영역 하측의 제 2 외층 영역(9b) 중 적어도 한쪽(실장 기판의 탑재면측의 외층 영역)은 포어 면적률이 5% 미만이 되도록 구성한다.
자성체 세라믹 소자의 두께 치수(T)와 폭 치수(W)를 다르게 하여 방향성을 식별할 수 있도록 한다.

Description

적층 코일 부품{MULTILAYER COIL COMPONENT}

본 발명은 자성체 세라믹층과, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 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 소형화로의 요구가 커지고, 코일 부품에 관해서도 그 주류는 적층형의 것으로 옮겨지고 있다.

그런데, 자성체 세라믹과 내부 도체를 동시 소성하여 얻어지는 적층 코일 부품은 자성체 세라믹층과 내부 도체층 사이에서 열팽창 계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력이 자성체 세라믹의 자기 특성을 저하시켜 적층 코일 부품의 임피던스값의 저하나 편차를 야기한다는 문제점이 있다.

그래서, 이러한 문제점을 해소하기 위해 소성 후의 자성체 세라믹 소자를 산성의 도금액 중에 침지 처리해서 자성체 세라믹층과 내부 도체층 사이에 공극을 형성함으로써 내부 도체층에 의한 자성체 세라믹층으로의 응력의 영향을 회피하여 임피던스값의 저하나 편차를 해소하도록 한 적층형 임피던스 소자가 제안되어 있다(특허문헌 1).

그러나, 이 특허문헌 1의 적층형 임피던스 소자에 있어서는 자성체 세라믹 소자를 도금액에 침지하여 내부 도체층이 자성체 세라믹 소자의 표면에 노출되는 부분으로부터 도금액을 내부에 침투시킴으로써 자성체 세라믹층과 내부 도체층 사이에 불연속적인 공극을 형성하도록 하고 있기 때문에 자성체 세라믹층 사이에 내부 도체층과 공극이 형성되게 되고, 내부 도체층이 얇아져 자성체 세라믹층 사이에 차지하는 내부 도체층의 비율이 작아지지 않을 수 없다는 것이 실정이다.

그 때문에, 직류 저항이 낮은 제품으로 하는 것이 어려워진다는 문제점이 있다. 특히, 치수가 1.0㎜×0.5㎜×0.5㎜의 제품이나, 0.6㎜×0.3㎜×0.3㎜의 제품 등과 같이 소형의 제품이 되면 자성체 세라믹층을 얇게 하는 것이 필요해지고, 자성체 세라믹층 사이에 내부 도체층과 공극 양쪽을 형성하면서 내부 도체층을 두껍게 형성하는 것이 어려워지기 때문에 직류 저항의 저감을 도모할 수 없어지게 될 뿐만 아니라 서지(surge) 등에 의한 내부 도체층의 단선이 발생하기 쉬워지며, 충분한 신뢰성을 확보할 수 없어진다는 문제점이 있다.

일본 특허 공개 2004-22798호 공보

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것이고, 적층 코일 부품을 구성하는 자성체 세라믹층과 내부 도체층의 사이에 종래와 같은 공극을 형성하는 일 없이 자성체 세라믹층과 내부 도체층 사이에서 소성 수축 거동이나 열팽창 계수의 차이로부터 발생하는 내부 응력의 문제를 완화하는 것이 가능하고, 직류 저항이 낮으며, 또한 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운 신뢰성이 높은 적층 코일 부품이고, 또한 셀프 얼라인먼트성도 확보하는 것이 가능하며, 실장성이 우수한 적층 코일 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명(청구항 1)의 적층 코일 부품은,

자성체 세라믹층을 적층함으로써 형성되고, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 내부 도체를 구비한 세라믹 적층체를 소성함으로써 형성된 자성체 세라믹 소자의 내부에 상기 내부 도체를 층간 접속시킴으로써 형성된 나선 형상 코일을 갖는 적층 코일 부품으로서,

상기 내부 도체와 상기 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않고,

상기 내부 도체와 상기 자성체 세라믹의 계면이 해리되며,

상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 상측 최외층과 하측 최외층 사이에 위치하는 중앙 영역을 구성하는 자성체 세라믹은 상기 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체에 도달하는 포어 면적률(pore area ratio) 6~20%의 영역을 갖고 있고, 또한

상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 상측 최외층 상면과 상기 자성체 세라믹 소자의 상면 사이의 제 1 외층 영역, 및 상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 하측 최외층 하면과 상기 자성체 세라믹 소자의 하면 사이의 제 2 외층 영역 중 적어도 한쪽은 포어 면적률이 5% 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 적층 코일 부품에 있어서는 상기 제 1 및 제 2 외층 영역 모두가 포어 면적률 5% 미만인 것이 바람직하다.

상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 자성체 세라믹의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 할 수 있다.

또한, 상기 중앙 영역을 구성하는 자성체 세라믹 전체를 포어 면적률 6~20%의 자성체 세라믹으로 해도 된다.

또한, 상기 자성체 세라믹 소자의 서로 대향하는 한쌍의 측면 각각에 상기 나선 형상 코일의 한쌍의 단부 중 한쪽이 인출되어 있을 경우에 있어서 상기 나선 형상 코일의 단부가 인출된 측면으로부터 상기 자성체 세라믹 소자를 본 경우의 적층 방향 치수인 두께 치수와, 적층 방향에 직교하는 방향의 치수인 폭 치수를 다르게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 외층 영역 중 적층 코일 부품이 탑재되는 실장 기판과 대향하는 탑재면측의 외층 영역의 두께가 다른쪽의 외층 영역보다 두껍고, 또한 상기 탑재면측의 외층 영역의 포어 면적률을 5% 미만이 되도록 하는 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명의 적층 코일 부품은 외층 영역에 끼워진 적층 방향에 있어서의 중앙 영역이 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역을 갖는 한편, 상기 중앙 영역을 끼워 넣도록 위치하는 제 1 및 제 2 외층 영역 중 적어도 한쪽을 포어 면적률이 5% 미만인 조밀한 것으로 하고 있으므로 조밀한 외층 영역이 실장 기판과 대향하는 탑재면측의 외층 영역이 되는 자세로 실장을 행함으로써, 예를 들면 땜납 리플로우에 의한 실장시에 땜납 페이스트 중의 플럭스가 자성체 세라믹 소자에 흡수되어버리는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 납땜 공정에 있어서의 땜납의 용융성이나 셀프 얼라인먼트성이 양호하고, 실장성이 우수한 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 중앙 영역은 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역을 갖고 있기 때문에, 자성체 세라믹 소자를 산성 용액에 침지하여 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 산성 용액을 도달시킴으로써 계면에 있어서의 내부 도체와 자성체 세라믹의 결합을 효율적으로 절단하는 것이 가능해진다. 따라서, 내부 도체와 상기 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극을 존재시키는 일 없이 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면이 해리된 상태로하여 내부 도체 주위의 자성체 세라믹에 응력이 가해지는 것을 억제, 방지하여 고특성이며, 또한 특성에 편차가 적고, 저저항이며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선을 억제, 방지하는 것이 가능한 신뢰성이 높은 적층 코일 부품을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 제 1 및 제 2 외층 영역 양쪽을 포어 면적률이 5% 미만의 조밀한 외층 영역으로 함으로써 표리의 방향성을 문제시하는 일 없이 실장하는 것이 가능해져 본 발명을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는 중앙 영역을 구성하는 자성체 세라믹은 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역을 그 일부에 갖고 있으면 되지만, 사이드 갭부를 구성하는 자성체 세라믹의 포어 면적률을 6~20%의 범위로 함으로써 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 산성 용액 을 보다 확실하게 도달시키는 것이 가능해진다.

또한, 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%로 하는 것은 통상의 적층 코일 부품의 제조 공정에서 이용되는 자성체 세라믹 그린 시트와 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트의 조합을 고려함으로써 효율적으로 실현하는 것이 가능하여 의의가 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역을 그 일부에 갖고 있으면 되지만, 중앙 영역을 구성하는 자성체 전체를 포어 면적률 6~20%의 자성체 세라믹 으로 해도 된다.

이 경우, 소성 후에 포어 면적률 6~20%가 되는 자성체 세라믹 그린 시트를 적층하여 중앙 영역을 구성함으로써 특별히 복잡한 제조 프로세스를 필요로 하는 일 없이 전체가 다공성인 중앙 영역을 용이하고 또한 확실하게 형성할 수 있어서 의의가 있다.

또한, 자성체 세라믹 소자의 두께 치수와 폭 치수를 다르게 함으로써 특별히 방향 식별 마크를 붙이는 일 없이 자성체 세라믹 소자의 외층 영역이 배치된 면(상하면)과 형성되어 있지 않은 면(측면)을 식별하는 것이 가능해지고, 외층 영역이 배치된 면이 실장 기판과 대향하는 자세로 적층 코일 부품을 확실하게 실장하는 것이 가능해진다.

또한, 제 1 및 제 2 외층 영역 중 적층 코일 부품이 탑재되는 실장 기판과 대향하는 탑재면측의 외층 영역의 두께를 다른쪽의 외층 영역보다 두껍게, 또한 상기 탑재면측의 외층 영역의 포어 면적률을 5% 미만으로 함으로써 적층 코일 부품 전체적으로 저배화(低背化)를 도모하면서, 땜납 페이스트 중의 플럭스가 자성체 세라믹 소자에 흡수되어버리는 것을 확실하게 억제, 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품의 제조 방법을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 적층 코일 부품을 실장 기판 상에 실장한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예(실시예 2)에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예(실시예 3)에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예(실시예 4)에 의한 적층 코일 부품의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.

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

(실시예 1)

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

이 적층 코일 부품(10)은 자성체 세라믹층(1)과, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 내부 도체(2)를 적층한 적층체를 소성하는 공정을 거쳐 제조되어 있고, 자성체 세라믹 소자(3)의 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비하고 있다.

또한, 자성체 세라믹 소자(3)의 양단부에는 나선 형상 코일(4)의 양단부(4a, 4b)와 도통하도록 한쌍의 외부 전극(5a, 5b)이 설치되어 있다.

또한, 이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)의 계면에는 공극이 존재하지 않고, 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)은 대략 밀착되어 있지만, 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)이 계면에서 해리된 상태가 되도록 구성되어 있다.

또한, 자성체 세라믹 소자(3)의 상측 최외층의 내부 도체(2a)와 하측 최외층의 내부 도체(2b) 사이에 위치하는 중앙 영역(7) 중 적어도 내부 도체(2)의 측부(2s)와 자성체 세라믹 소자(3)의 측면(3a) 사이의 영역인 사이드 갭부(8)는 포어 면적률이 6~20%(이 실시예 1의 적층형 코일 부품에서는 18%)의 다공성인 자성체 세라믹으로 구성되어 있다.

그리고, 이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 자성체 세라믹 소자(3) 내의 상측 최외층의 내부 도체(2a) 상면과 자성체 세라믹 소자(3)의 상면 사이의 제 1 외층 영역(9a), 및 자성체 세라믹 소자(3) 내의 하측 최외층의 내부 도체(2b) 하면과 자성체 세라믹 소자(3)의 하면 사이의 제 2 외층 영역(9b)은 포어 면적률이 5% 미만[이 실시예 1의 적층 코일 부품(10)에서는 4%]의 조밀한 자성체 세라믹으로 구성되어 있다.

또한, 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)의 계면에는 공극이 존재하지 않아 내부 도체(2)와 그 주위의 자성체 세라믹(11)은 대략 밀착되어 있지만, 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)이 계면에서 해리된 상태가 되도록 구성되어 있다.

또한, 이 실시예의 적층 코일 부품(10)의 치수는 길이 치수(L)=1.0㎜, 두께 치수(T)=0.5㎜, 폭 방향 치수(W)=0.5㎜이다.

그리고, 이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)의 계면에 공극이 없는 상태에서 내부 도체(2)와 자성체 세라믹(11)의 계면이 해리되어 있기 때문에 내부 도체를 얇게 하는 일 없이 내부 도체 주위의 자성체 세라믹에 가해지는 응력이 완화된 적층 코일 부품(10)을 얻을 수 있다. 따라서, 특성의 편차가 적고, 직류 저항을 저감하는 것이 가능하며, 서지 등에 의한 내부 도체의 단선이 발생하기 어려운 고신뢰성의 적층 코일 부품을 얻을 수 있다.

이어서, 이 적층 코일 부품(10)의 제조 방법에 대해 설명한다.

(1) Fe₂O₃을 48.0㏖%, ZnO를 29.5㏖%, NiO를 14.5㏖%, CuO를 8.0㏖%의 비율로 칭량한 자성체 원료를 조제하고, 볼밀에 의해 48시간의 습식 혼합을 행했다. 이어서, 습식 혼합한 슬러리를 스프레이 드라이어에 의해 건조시키고, 700℃에서 2시간 하소(calcine)했다.

얻어진 하소물을 볼밀에 의해 16시간 습식 분쇄하고, 분쇄 종료 후에 바인더를 소정량 혼합하여 세라믹 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하여 두께 25㎛의 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트를 제작했다.

또한, 상기 하소물과 같은 하소물을 볼밀에 의해 32시간 습식 분쇄하고, 분쇄 종료 후에 바인더를 소정량 혼합하여 세라믹 슬러리를 얻었다. 그리고, 이 세라믹 슬러리를 시트 형상으로 성형하여 두께 25㎛의 외층 영역용의 세라믹 그린 시트를 제작했다.

(2) 이어서, 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트의 소정 위치에 비어 홀을 형성한 후, 세라믹 그린 시트의 표면에 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트를 인쇄하여 두께가 16㎛의 코일 패턴(내부 도체 패턴)을 형성했다.

또한, 상기 도전성 페이스트로서는 불순물 원소가 0.1중량% 이하의 Ag 분말과, 바니시와, 용제를 배합하여 이루어지고, Ag 함유율이 85중량%의 도전성 페이스트를 사용했다.

(3) 이어서, 도 2에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 형성된 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트(21)를 복수매 적층하여 압착하고, 또한 그 상하 양면측에 코일 패턴이 형성되어 있지 않은 외층 영역용의 세라믹 그린 시트(21a)를 적층한 후 1000kgf/㎠로 압착함으로써 적층체(미소성의 자성체 세라믹 소자)(23)를 얻었다. 또한, 각 세라믹 그린 시트의 적층 방법 등에 특별한 제약은 없다.

이 미소성의 자성체 세라믹 소자(23)는 그 내부에 각 내부 도체 패턴(코일 패턴)(22)이 비어 홀(24)에 의해 접속되어 이루어지는 적층형의 나선 형상 코일을 구비하고 있다. 또한, 코일의 턴 수는 7.5턴으로 했다.

(4) 그 후, 압착 블록을 소정 사이즈로 커팅하여 탈바인더를 행한 후, 860℃에서 소결시킴으로써 내부에 나선 형상 코일을 구비한 자성체 세라믹 소자를 얻었다.

이때의 내부 도체(2)의 측부(2s)와 자성체 세라믹 소자(3)의 측면(3a) 사이의 사이드 갭부(8)의 포어 면적률은 18%인 것이 확인되어 있다.

또한, 자성체 세라믹 소자(3) 내의 상측 최외층의 내부 도체(2a) 상면과 자성체 세라믹 소자(3)의 상면 사이의 제 1 외층 영역(9a), 및 자성체 세라믹 소자(3) 내의 하측 최외층의 내부 도체(2b) 하면과 자성체 세라믹 소자(3)의 하면 사이의 제 2 외층 영역(9b)은 모두 포어 면적률이 4%의 조밀한 자성체 세라믹층인 것이 확인되어 있다.

(5) 그 후, 내부에 나선 형상 코일(4)을 구비한 자성체 세라믹 소자(소결 소자)(3)의 양단부에 외부 전극 형성용의 도전성 페이스트를 도포하여 건조시킨 후, 750℃에서 소성함으로써 외부 전극(5a, 5b)(도 1 참조)을 형성했다.

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

(6) 그 후, 형성된 외부 전극(5a, 5b)에 Ni 도금, Sn 도금을 행하여 하층에 Ni 도금막층, 상층에 Sn 도금막층을 구비한 2층 구조의 도금막을 형성했다. 이로 인해, 도 1, 도 3에 나타내는 바와 같은 구조를 갖는 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자)(10)이 얻어진다.

또한, 상기 도금 공정에서는 Ni 도금액으로서 황산 니켈을 약 300g/L, 염화니켈을 약 50g/L, 붕산을 약 35g/L의 비율로 함유하고, pH가 4인 산성의 용액을 이용했다.

또한, Sn 도금액으로서 황산 주석을 약 70g/L, 황산 암모늄을 약 100g/L의 비율로 함유하고, pH가 5인 산성의 용액을 이용했다.

그 후, 상술한 바와 같이 하여 제작한 적층 코일 부품을 실장 기판 상에 리플로우 납땜 방법에 의해 실장했다. 도 4에 적층 코일 부품을 실장 기판 상에 실장한 상태를 나타낸다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 이 실시예 1의 적층 코일 부품(10)을 실장 기판(31)의 랜드(32) 상에 땜납(33)을 통해 실장한 경우, 자성체 세라믹 소자(3)를 구성하는 외층 영역(9a, 9b)의 포어 면적률이 5% 미만으로 낮고, 리플로우 납땜의 공정에서 이용한 땜납 페이스트 중의 플럭스가 외층 영역[도 4의 상태에서는 하측의 외층 영역(9a)]에 흡수되는 일 없이 땜납이 확실하게 용융되어 적층 코일 부품(10)이 소정 위치에 확실하게 실장되는 것(즉, 셀프 얼라인먼트성이 우수하다는 것)이 확인되어 있다.

또한, 외부 전극에 Ni 도금, Sn 도금을 행하는 공정에서 자성체 세라믹 소자의 사이드 갭부로부터 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에 산성의 도금액이 침입하여 내부 도체와 자성체 세라믹의 계면에 있어서의 결합이 절단되기 때문에 내부 도체 주위의 자성체 세라믹에 가해지는 응력이 완화되고 임피던스 등의 특성이 높으며, 또한 편차가 적은 적층형 코일 부품이 얻어진다는 것이 확인되어 있다.

또한, 이 실시예 1의 적층 코일 부품을 구성하는 자성체 세라믹 소자의 끝면을 집속 이온빔 가공(FIB 가공)하여 내부 도체를 노출시킨 후, 가공면을 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 결과 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면에는 공극이 형성되어 있지 않다는 것이 확인되었다.

(실시예 2)

또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예(실시예 2)에 의한 적층 코일 부품을 나타내는 측면 단면도이다.

이 적층 코일 부품(10)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 적층 방향 치수인 두께 치수(T)와, 적층 방향에 직교하는 방향의 치수인 폭 치수(W)를 다르게 하여[실시예 1에서는 두께 치수(T)=폭 치수(W)] 자성체 세라믹 소자(3)의 상하면과 측면을 식별하는 것을 가능하게 함과 아울러 두께 치수(T)를 폭 치수(W)보다 작게 하여 저배화를 도모한 것이다. 두께 치수(T)는 예를 들면 0.5㎜ 미만이고, 구체적으로는 0.3㎜ 등으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 그 밖의 구성은 상기 실시예 1의 적층형 코일 부품에 준한다.

또한, 이 적층 코일 부품은 상하의 외층 영역용의 세라믹 그린 시트의 적층매수를 적게 할 뿐이고, 그 이외에는 상기 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 제조할 수 있다.

이 적층 코일 부품과 같이 두께 치수(T)와 폭 치수(W)를 다르게 함으로써 자성체 세라믹 소자의 상하면과 측면을 식별하는 것이 가능해지고, 특히 방향 식별 마크 등을 필요로 하는 일 없이 조밀한 외층 영역이 실장 기판과 대향하는 자세로 용이하고 또한 확실하게 실장하는 것이 가능해져 의의가 있다.

(실시예 3)

또한, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예 (실시예 3)에 의한 적층 코일 부품을 나타내는 측면 단면도이다.

이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 하측의 외층 영역(9b)의 두께가 상측의 외층 영역(9a)의 두께보다 두껍게 형성되어 있음과 아울러 자성체 세라믹 소자(3)는 두께 치수(T)가 폭 치수(W)보다 작게 되도록 구성되어 있다. 또한, 그 밖의 구성은 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.

또한, 이 적층 코일 부품은 상하의 외층 영역 형성용의 세라믹 그린 시트의 적층 매수를 다르게 하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지의 방법으로 제조할 수 있다.

이 실시예 3의 적층 코일 부품(10)에 있어서는 두께 치수(T)가 폭 치수(W)보다 작기 때문에 저배화를 실현할 수 있음과 아울러 그 형상으로부터 자성체 세라믹 소자(3)의 상하면과 측면을 식별할 수 있다.

또한, 이 적층 코일 부품(10)에 있어서는 하측의 외층 영역(9b)의 두께가 두껍고, 상측의 외층 영역(9a)의 두께가 얇게 형성되어 있기 때문에 두께가 두꺼운 외층 영역(9b)이 실장 기판과 대향하는 자세로 실장됨으로써 땜납 페이스트에 함유되는 플럭스의 흡수를 확실하게 억제, 방지할 수 있다.

단, 이 적층 코일 부품의 경우 실장시에 상하면(실장 기판과 대향시켜야 할 면)을 식별하기 위한 마크를 붙이는 것이 필요해진다.

또한, 마크에 의해 상하면을 확실하게 식별하여 적층할 경우에는 실장시에 실장 기판과 대향하는 하면측이 되는 외층 영역이 조밀한 자성체 세라믹으로 형성되어 있으면 되고, 상면측이 되는 쪽의 외층 영역은 반드시 포어 면적률이 5% 이하의 조밀한 자성체 세라믹층일 필요는 없다.

(실시예 4)

또한, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예(실시예 4)에 의한 적층 코일 부품을 나타내는 정면 단면도이다.

이 적층 코일 부품(10)은 외부 전극(5a, 5b)을 자성체 세라믹 소자(3)의 양단면으로부터 하면측에만 들어가도록 하고, 상면측에는 들어가지 않도록 설치한 점에서 상기 실시예 1~3의 적층 코일 부품과 다르지만, 그 밖의 구성은 상기 실시예 3의 적층 코일 부품과 마찬가지이다.

이 실시예 4의 적층 코일 부품(10)에 있어서는 외부 전극(5a, 5b)이 자성체 세라믹 소자(3)의 하면측에만 들어가도록 형성되어 있는 점으로부터 외부 전극(5a, 5b)이 방향 식별용의 마크로서도 기능한다. 그 결과, 특별히 방향 식별용의 마크를 형성하는 일 없이 자성체 세라믹 소자(3)의 상하면과 측면을 식별할 수 있다.

또한, 이 실시예 4의 구성의 경우, 자성체 세라믹 소자의 끝면으로부터 하면측에 들어간 외부 전극에 의해 자성체 세라믹 소자의 상면과 하면, 및 측면을 식별할 수 있기 때문에, 예를 들면 두께 치수와 폭 치수가 같고 상하 외부 영역의 두께가 다른 경우에도 특별히 방향 식별용의 마크를 형성하는 일 없이 실장시에 자성체 세라믹 소자의 상하면, 및 측면을 식별하여 두께가 두꺼운 쪽의 외부 영역이 실장 기판과 대향하는 자세로 적층 코일 부품을 실장할 수 있다는 특유의 작용 효를 나타낸다.

또한, 이 적층 코일 부품에 있어서는 외부 전극이 자성체 세라믹 소자의 하면측에만 들어가도록 형성되고, 상면측에는 형성되어 있지 않기 때문에 그만큼 저배화를 도모하는 것이 가능해짐과 아울러 상면측에까지 외부 전극이 들어간 경우에 발생하는 다른 배선 등과 간섭하는 것에 의한 불량의 발생을 방지할 수 있다.

그 밖의 점에 있어서도 상기 실시예 3의 적층 코일 부품의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이 실시예 4의 구성의 경우에도 상면측이 되는 쪽의 외층 영역은 반드시 포어 면적률이 5% 이하의 조밀한 자성체 세라믹층으로 할 필요는 없다.

[비교예]

비교를 위해 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트로서 상기 실시예 1에서 외층 영역용의 세라믹 그린 시트로서 이용한 것(소결 후에 포어 면적률이 4%의 조밀한 자성체 세라믹으로 되는 것)과 같은 세라믹 그린 시트를 이용하고, 외층 영역용의 세라믹 그린 시트로서도 같은 세라믹 그린 시트를 이용하여 적층 코일 부품(비교예 1)을 제작했다.

또한, 외층 영역용의 세라믹 그린 시트로서 상기 실시예 1에서 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트로서 이용한 것(소결 후에 포어 면적률이 18%의 다공성인 자성체 세라믹으로 되는 것)과 같은 세라믹 그린 시트를 이용하고, 중앙 영역용으로서도 같은 세라믹 그린 시트를 이용하여 적층 코일 부품(비교예 2)을 제작했다.

[특성의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 본 발명의 실시예 1~4의 적층 코일 부품, 및 비교예 1, 2의 적층 코일 부품에 대해 이하의 방법으로 임피던스를 측정함과 아울러 외층 영역 및 사이드 갭부의 포어 면적률을 측정했다. 또한, 각 적층 코일 부품을 실장 기판 상에 리플로우 납땜의 방법에 의해 실장하고, 그때의 셀프 얼라인먼트성의 양부를 조사했다.

(a) 임피던스의 측정

30개의 시료에 대해 임피던스 애널라이저(휴렛팩커드사제 HP4291A, HP16196) 를 이용하여 임피던스의 측정을 행하고 평균값(n=30pcs)을 구했다.

(b) 포어 면적률의 측정

자성체 세라믹 소자의 폭 방향과 두께 방향에 의해 규정되는 단면(이하, 「W-T면」이라고 함)을 경면 연마하고, 집속 이온빔 가공(FIB 가공)한 면을 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰하여 자성체 세라믹 중의 포어 면적률을 측정했다.

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

FIB 장치 : FEI제 FIB200TEM

FE-SEM(주사 전자 현미경) : 니혼 덴시제 JSM-7500FA

WINROOF(화상 처리 소프트) : 미타니 쇼지 가부시키가이샤제, Ver. 5.6

<집속 이온빔 가공(FIB 가공)>

상술한 방법에 의해 경면 연마한 시료의 연마면에 대해 입사각 5°에서 FIB 가공을 행했다.

<주사 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰>

SEM 관찰은 이하의 조건에서 행했다.

가속 전압 : 15kV

시료 경사 : 0°

신호 : 2차 전자

코팅 : Pt

배율 : 5000배

<포어 면적률의 산출>

포어 면적률은 이하의 방법에 의해 구했다.

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

(이 실시예에서는 22.85㎛×9.44㎛로 함)

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

c) 2진화 처리를 행하여 포어만을 추출한다. 화상 처리 소프트 WINROOF의 「색 추출」에서는 완전하지 않을 경우에는 수동으로 보충한다.

d) 포어 이외를 추출한 경우에는 포어 이외를 삭제한다.

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

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

(c) 셀프 얼라인먼트성

고의로 적층 코일 부품의 탑재 위치 어긋남(마운팅 어긋남)이 발생하도록 탑재 좌표를 중심으로부터 적층 코일 부품의 길이 방향으로 150㎛, 또는 폭 방향으로 150㎛ 어긋나게 하여 실장하고, 대기 분위기 하에서 리플로우한 후 적층 코일 부품의 탑재 위치에 목표 위치로부터 50㎛ 이상의 어긋남이 있던 경우를 불량(×)으로 판정하고, 어긋남이 50㎛ 미만인 것을 양호(○)라고 판정했다.

표 1에 상술한 바와 같이 하여 측정한 사이드 갭부의 포어 면적률 및 외층 영역의 포어 면적률, 임피던스(｜Z｜)의 값, 셀프 얼라인먼트성의 양부의 판정 결과를 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~4의 적층 코일 부품의 경우 높은 임피던스 값이 얻어져 있다. 이것은 중앙 영역의 사이드 갭부의 포어 면적률이 18%로 높고, 외부 전극으로의 도금 공정에서 자성체 세라믹 소자의 내부에 도금액이 침입함으로써 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면의 결합이 절단되어 내부 도체 주위의 자성체 세라믹에 가해지는 응력이 완화된 것에 의한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예 1~4의 적층 코일 부품의 경우 셀프 얼라인먼트성이 양호한 것이 확인되었다. 이것은 외층 영역이 포어 면적률 4%로 조밀하고, 실장 공정에서 이용한 땜납 페이스트 중의 플럭스가 외층 영역에 흡수되는 일 없이 땜납의 용융성이 양호하게 유지되었기 때문에 높은 셀프 얼라인먼트성이 확보된 것이다.

이에 대해, 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트로서 외층 영역용의 세라믹 그린 시트(소결 후에 포어 면적률이 4%의 조밀한 자성체 세라믹으로 되는 것)와 같은 세라믹 그린 시트를 이용하여 제작한 적층 코일 부품(비교예 1)의 경우 셀프 얼라인먼트성은 양호하지만, 임피던스값이 낮아져 있다.

이것은 사이드 갭부의 포어 면적률이 4%로 낮고, 외부 전극으로의 도금 공정에서 사이드 갭부로부터 자성체 세라믹 소자의 내부에 도금액이 침입할 수 없어서 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 결합이 절단되지 않기 때문에 자성체 세라믹에 응력이 가해져 특성이 저하된 것이다.

또한, 외층 영역용의 세라믹 그린 시트로서 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트(소결 후에 포어 면적률이 18%의 다공성인 자성체 세라믹으로 되는 것)와 같은 세라믹 그린 시트를 이용하여 제작한 적층 코일 부품(비교예 2)의 경우 외부 전극으로의 도금 공정에서 도금액이 내부에 침입하여 자성체 세라믹과 내부 도체의 계면의 결합이 절단되기 때문에 임피던스값은 높지만, 셀프 얼라인먼트성이 불량으로 되어 있다. 이것은 외층 영역의 포어 면적률이 18%로 높고, 실장 공정에서 땜납 페이스트 중의 플럭스가 외층 영역에 흡수되어버려 땜납의 용융성이 저하된 결과 셀프 얼라인먼트성의 불량을 초래한 것이다.

또한, 상기 각 실시예에서는 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트와 외층 영역용의 세라믹 그린 시트로서 다른 조건(상기 실시예에서는 하소물의 볼밀에 의한 분쇄 시간이 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트의 경우 16시간이고, 외층 영역용의 세라믹 그린 시트의 경우 32시간으로 다름)에서 제작한 세라믹 그린 시트를 이용하여 사이드 갭부의 포어 면적률이 소정의 값 이상이 되도록 하고 있지만, 자성체 세라믹의 소결 수축률이 내부 도체의 소결 수축률보다 크게 되도록 하여 양자의 소결 수축률의 차에 의해 사이드 갭부의 포어 면적률이 6~20%가 되도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 그 경우 내부 도체의 수축률보다 자성체 세라믹의 수축률 쪽이 크다는 것을 전제로 하여 내부 도체의 소결 수축률을 0~15%로 함으로써 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%로 할 수 있다.

또한, 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트에 내부 도체 패턴을 형성한 후에 내부 도체 패턴 주위에 소결 후 포어 면적률이 6~20%의 자성체 세라믹으로 되는 세라믹 페이스트를 도포하고, 이것을 적층함으로써 사이드 갭부의 포어 면적률을 6~20%로 하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 각 실시예에서는 세라믹 그린 시트를 적층하는 공정을 구비한 이른바 시트 적층 공법에 의해 제조할 경우를 예로 들어 설명했지만, 자성체 세라믹 슬러리 및 내부 도체 형성용의 도전성 페이스트를 준비하고, 이것들을 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체가 형성되도록 인쇄해 나가는 이른바순차 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 전사하며, 이것을 반복하여 각 실시예에서 나타낸 바와 같은 구성을 갖는 적층체를 형성하는 이른바 순차 전사 공법에 의해서도 제조하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각 실시예에서는 외부 전극을 도금할 때의 도금액을 산성 용액으로서 이용하고, 적층 코일 부품을 이 도금액에 침지시킴으로써 내부 도체와 그 주위의 자성체 세라믹의 계면의 결합을 절단하도록 하고 있지만, 예를 들면 도금 공정보다 전단계에서 NiCl₂ 용액(PH3.8~5.4)에 적층 코일 부품을 침지하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 또 다른 산성 용액을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 각 실시예에서는 1개씩 적층 코일 부품을 제조할 경우(개산품의 경우)를 예로 들어 설명했지만 양산할 경우에는, 예를 들면 다수의 코일 도체 패턴을 마더(mother) 세라믹 그린 시트의 표면에 인쇄하고, 이 마더 세라믹 그린 시트를 복수매 적층 압착하여 미소성의 적층체 블록을 형성한 후, 적층체 블록을 코일 도체 패턴의 배치에 맞춰 커팅하여 각각의 적층 코일 부품용의 적층체를 잘라내는 공정을 거쳐 다수개의 적층 코일 부품을 동시에 제조하는 이른바 멀티프로덕션의 방법을 적용하여 제조하는 것이 가능하다.

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

또한, 상기 각 실시예에서는 적층 코일 부품이 적층 임피던스 소자일 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 적층 인덕터나 적층 트랜스 등 다양한 적층 코일 부품에 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 비자성체 세라믹을 일부에 함유하는 개자로(開磁路) 구조의 적층 코일 부품에도 적용하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 그 밖의 점에 있어서도 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 외층 영역을 구성하는 자성체 세라믹 소자의 포어 면적률의 값, 내부 도체의 두께나 자성체 세라믹층의 두께, 제품의 치수, 적층체(자성체 세라믹 소자)의 소성 조건 등에 관하여 발명의 범위 내에 있어서 다양한 응용, 변형을 가할 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 자성체 세라믹 소자의 적어도 일부를 도금액 등을 내부에 침투시킬 수 있도록 다공성인 자성체 세라믹으로 형성한 경우에도 납땜 공정에서 플럭스를 흡수하여 땜납의 용융성이나 셀프 얼라인먼트성을 손상시키는 일이 없는 적층 코일 부품을 얻는 것이 가능해진다.

따라서, 본 발명은 자성체 세라믹 중에 코일을 구비한 구성을 갖는 적층 임피던스 소자나 적층 인덕터 등을 비롯한 다양한 적층 코일 부품에 널리 적용시키는 것이 가능하다.

1 : 자성체 세라믹층 2 : 내부 도체
2a : 상측 최외층의 내부 도체 2b : 하측 최외층의 내부 도체
2s : 내부 도체의 측부 3 : 자성체 세라믹 소자
3a : 자성체 세라믹 소자의 측면 4 : 나선 형상 코일
4a, 4b : 나선 형상 코일의 양단부 5a, 5b : 외부 전극
7 : 중앙 영역 8 : 사이드 갭부
9a : 제 1 외층 영역 9b : 제 2 외층 영역
10 : 적층 코일 부품(적층 임피던스 소자) 11 : 자성체 세라믹
21 : 중앙 영역용의 세라믹 그린 시트
21a : 외층 영역용의 세라믹 그린 시트
22 : 내부 도체 패턴(코일 패턴)
23 : 적층체(미소성의 자성체 세라믹 소자)
24 : 비어 홀 31 : 실장 기판
32 : 랜드 33 : 땜납
L : 길이 치수 T : 두께 치수
W : 폭 치수

Claims

자성체 세라믹층을 적층함으로써 형성되고, Ag를 주성분으로 하는 코일 형성용의 내부 도체를 구비한 세라믹 적층체를 소성함으로써 형성된 자성체 세라믹 소자의 내부에 상기 내부 도체를 층간 접속시킴으로써 형성된 나선 형상 코일을 갖는 적층 코일 부품으로서:
상기 내부 도체와 상기 내부 도체 주위의 자성체 세라믹의 계면에는 공극이 존재하지 않고;
상기 내부 도체와 상기 자성체 세라믹의 계면이 해리되며;
상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 상측 최외층과 하측 최외층 사이에 위치하는 중앙 영역을 구성하는 자성체 세라믹은 상기 자성체 세라믹 소자의 측면으로부터 상기 내부 도체에 도달하는 포어 면적률 6~20%의 영역을 갖고 있고; 또한
상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 상측 최외층 상면과 상기 자성체 세라믹 소자의 상면 사이의 제 1 외층 영역, 및 상기 자성체 세라믹 소자 내의 상기 내부 도체의 하측 최외층 하면과 상기 자성체 세라믹 소자의 하면 사이의 제 2 외층 영역 중 적어도 한쪽은 포어 면적률이 5% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 외층 영역은 모두 포어 면적률 5% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내부 도체의 측부와 상기 자성체 세라믹 소자의 측면 사이의 영역인 사이드 갭부를 구성하는 자성체 세라믹의 포어 면적률은 6~20%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙 영역을 구성하는 자성체 세라믹 전체는 포어 면적률 6~20%의 자성체 세라믹인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체 세라믹 소자의 서로 대향하는 한쌍의 측면 각각에 상기 나선 형상 코일의 한쌍의 단부 중 한쪽이 인출되어 있는 경우에 있어서 상기 나선 형상 코일의 단부가 인출된 측면으로부터 상기 자성체 세라믹 소자를 본 경우의 적층 방향 치수인 두께 치수와, 적층 방향에 직교하는 방향의 치수인 폭 치수를 다르게 한 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 외층 영역 중 적층 코일 부품이 탑재되는 실장 기판과 대향하는 탑재면측의 외층 영역의 두께는 다른쪽 외층 영역보다 두껍고, 또한 상기 탑재면측의 외층 영역의 포어 면적률은 5% 미만인 것을 특징으로 하는 적층 코일 부품.