TWI470657B - Laminated coil parts - Google Patents
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Description
本發明係關於一種積層型線圈零件。
作為先前之積層型線圈零件，例如已知有專利文獻1所記載者。於該積層型線圈零件中，於玻璃陶瓷之片材上形成線圈導體之導體圖案，積層各片材並且使各片材中之線圈導體電性連接並進行煅燒，藉此形成內部配置有線圈部之素體。又，於素體之兩端面形成有與線圈部之端部電性連接之外部電極部。
專利文獻1：日本專利特開平11-297533號公報
此處，積層型線圈零件因其構造或製造方法等原因等，與捲繞有金屬線之繞線線圈相比Q(quality factor，品質因數)值較低。然而，近年來，隨著尤其需求可應對高頻之零件，對積層型線圈零件亦要求較高之Q值。於先前之積層型線圈零件中，無法實現滿足該種要求之較高之Q值。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種可獲得較高之Q值之積層型線圈零件。
為了提高線圈之Q值，較佳為提高線圈導體之表面之平
滑性。而且，本發明者等人發現，為了提高線圈導體之表面之平滑性，有效的是使素體之陶瓷為非晶質。若素體為結晶質，則因該素體之表面之凹凸之影響，與其接觸之線圈導體之表面之凹凸亦變大，平滑性變低(例如，參照圖3(a))。另一方面，若素體為非晶質，則因該素體之光滑之表面之影響，與其接觸之線圈導體之表面亦變得光滑，平滑性變高(例如，參照圖3(b))。
此處，本發明者等人發現，於為了使素體為非晶質而降低軟化點之情形時，因素體整體軟化而導致素體之形狀變圓(例如，參照圖4(b))，存在無法保持形狀之問題。因此，本發明者等人進行銳意研究，結果發現如下所述之積層型線圈零件之構成。
即，本發明之一態樣之積層型線圈零件包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於素體之內部；且素體包含：線圈部配置層，於其內部配置線圈部；及保形層，其以夾持線圈部配置層之方式設置有至少一對，且保持線圈部配置層之形狀；保形層包含含有SrO之玻璃陶瓷，線圈部配置層中，線圈部配置層之軟化點低於保形層之軟化點或熔點。
於積層型線圈零件中，素體包含：線圈部配置層，於其內部配置線圈部；及保形層，其夾持該線圈部配置層。由於該保形層包含含有SrO之玻璃陶瓷，故而軟化點或熔點變高。另一方面，為了使線圈部配置層為非晶質，而將軟化點設定為低於保形層之軟化點或熔點。由於如此降低軟
化點之線圈部配置層係藉由保形層所夾持，故而於煅燒時不會變圓而保持形狀。此處，於用以提高軟化點之物質為於煅燒時自保形層向線圈部配置層擴散者之情形時，無法降低線圈部配置層之軟化點，而無法使其為非晶質。但是，由於SrO具有不擴散之特性，故而可防止因煅燒時自保形層之擴散而導致線圈部配置層之軟化點上升。藉此，可確實地使線圈部配置層為非晶質。藉由如上所述使線圈部配置層為非晶質，而可使線圈導體之表面之平滑性提昇，藉此可提高積層型線圈零件之Q值。
又，於積層型線圈零件中，線圈部配置層亦可含有86.7~92.5重量%之SiO2
。藉此，可使線圈部配置層之介電係數變小。
又，於積層型線圈零件中，線圈部配置層亦可含有0.5~2.4重量%之Al2
O3
。藉此，可防止線圈部配置層中之晶體轉移。
本發明之一態樣之積層型線圈零件包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於素體之內部；且素體包含：非晶質之線圈部配置層，於其內部配置線圈部且包含玻璃陶瓷；及結晶質之保形層，其保持線圈部配置層之形狀且包含玻璃陶瓷。
於積層型線圈零件中，素體包含：線圈部配置層，於其內部配置線圈部；及保形層，其保持該線圈部配置層之形狀。由於該保形層為包含玻璃陶瓷之結晶質層，故而於煅
燒過程中不會軟化。因此，保形層於煅燒時亦可保持形狀。另一方面，由於線圈部配置層為包含玻璃陶瓷之非晶質層，故而為於煅燒時容易軟化之層。然而，由於素體不僅包含線圈部配置層而且亦包含保形層，故而線圈部配置層藉由在煅燒時由保形層所支持而於煅燒時不會變圓從而保持形狀。如上所述，藉由以於煅燒時保持形狀之狀態使線圈部配置層為非晶質，而可使線圈導體之表面之平滑性提昇，藉此可提高積層型線圈零件之Q值。
又，於積層型線圈零件中，保形層可含有20~80重量%之Al2
O3
。藉此，可維持保形層之結晶質。
又，於積層型線圈零件中，保形層亦可含有SrO或BaO。藉此，可低溫煅燒保形層。
又，於積層型線圈零件中，一對保形層亦可夾持線圈部配置層。藉此，可提高保形層之保形效果。
此處，本發明者等人發現，於使素體為非晶質之情形時，素體之強度變弱，可能會因外部應力或衝擊而產生破裂或缺損。因此，本發明者等人進行銳意研究，結果發現以下之積層型線圈零件之構成。
即，本發明之一態樣之積層型線圈零件包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於素體之內部；且素體包含：非晶質之線圈部配置層，於其內部配置線圈部且包含玻璃陶瓷；結晶質之增強層，其增強線圈部配置層且包含玻璃陶瓷；及應力緩和層，其形成於線圈部配置層與增強層之
間，且具有高於其他部分之孔隙率。
於積層型線圈零件中，素體包含：線圈部配置層，於其內部配置線圈部；及增強層，其增強該線圈部配置層。由於線圈部配置層為包含玻璃陶瓷之非晶質層，故而可使配置於內部之線圈導體之表面之平滑性提昇，藉此可提高積層型線圈零件之Q值。又，由於增強層為包含玻璃陶瓷之結晶質層，故而可增強非晶質之線圈部配置層。進而，素體於線圈部配置層與增強層之間包含應力緩和層。由於該應力緩和層具有高於其他部分之孔隙率，故而於線圈部配置層與增強層之間可緩和作用於素體之應力。藉由上述情況而可提高積層型線圈零件之Q值，且可相對於應力而增強。
又，於積層型線圈零件中，應力緩和層之孔隙率可為8~30%。藉由將應力緩和層之孔隙率設為該範圍，而可確保充分之應力緩和性能。又，於孔隙率過高之情形時，產生吸濕所致之經年劣化或強度不足，但藉由將應力緩和層之孔隙率設為30%以下而可抑制經年劣化或強度不足。
又，於積層型線圈零件中，線圈部配置層亦可含有0.7~1.2重量%之K2
O。藉此，可以低溫燒結，可使線圈部配置層成為非晶質。
又，於積層型線圈零件中，增強層之K2
O之含有率亦可小於線圈部配置層之K2
O之含有率。藉此，藉由使K自線圈部配置層向增強層擴散，而可於線圈部配置層之邊界部分附近形成應力緩和層。
根據本發明，可提高積層型線圈零件之Q值。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之積層型線圈零件之較佳之實施形態進行詳細說明。
圖1係表示本發明之第1實施形態之積層型線圈零件之剖面圖。如圖1所示，積層型線圈零件1包括：素體2，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；線圈部3，其係藉由複數個線圈導體4、5而形成於素體2之內部；及一對外部電極6，其等形成於素體2之兩端面。
素體2係包含積層有複數層陶瓷生片之燒結體之長方體狀或立方體狀之積層體。素體2包括：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；及保形層2B，其以夾持該線圈部配置層2A之方式設置有一對。線圈部配置層2A及保形層2B包含玻璃陶瓷(關於具體組成於下文中進行敍述)。至少線圈部配置層2A包含非晶質之陶瓷。保形層2B具有保持線圈部配置層2A之燒結時之形狀之功能。保形層2B係以覆蓋線圈部配置層2A之端面中於積層方向上對向之端面2a及端面2b之整面之方式形成。積層方向上之線圈部配置層2A之厚度為例如0.1 mm以上，積層方向上之保形層2B之厚度為5 μm以上。
線圈部配置層2A中作為主成分含有35~60重量%之硼矽酸玻璃成分，且含有15~35重量%之石英成分，其餘部分
含有非結晶矽成分，作為副成分而含有氧化鋁，且氧化鋁之含量相對於上述主成分100重量%而含有0.5~2.5重量%。且線圈部配置層2A於煅燒後具有SiO2
為86.7~92.5重量%、B2
O3
為6.2~10.7重量%、K2
O為0.7~1.2重量%、Al2
O3
為0.5~2.4重量%之組成。藉由線圈部配置層2A含有86.7~92.5重量%之SiO2
，而可使線圈部配置層2A之介電係數變小。又，藉由線圈部配置層2A含有0.5~2.4重量%之Al2
O3
，而可防止線圈部配置層2A中之晶體轉移。再者，亦可含有1.0重量%以下之MgO、CaO。
保形層2B中作為主成分，含有50~70重量%之玻璃成分，且含有30~50重量%之氧化鋁成分。且保形層2B於煅燒後具有SiO2
為23~42重量%、B2
O3
為0.25~3.5重量%、Al2
O3
為34.2~58.8重量%、鹼土金屬氧化物為12.5~31.5重量%之組成，且該鹼土金屬氧化物中之60重量%以上(即保形層2B整體之7.5~31.5重量%)為SrO。
線圈部配置層2A之軟化點係設定為低於保形層2B之軟化點或熔點。具體而言，線圈部配置層2A之軟化點為800~1050℃，保形層2B之軟化點或熔點為1200℃以上。藉由降低線圈部配置層2A之軟化點，而可使線圈部配置層2A成為非晶質。藉由提高保形層2B之軟化點或熔點，而可以於煅燒時不使軟化點較低之線圈部配置層2A變形之方式保持形狀。
若含有SrO則無法降低軟化點，故而線圈部配置層2A中不含SrO。此處，由於SrO難以擴散，故而可抑制煅燒時保
形層2B之SrO擴散至線圈部配置層2A。又，線圈部配置層2A中不含SrO，則可相應地增加相對低介電係數之SiO2
，藉此可降低介電係數。因此，可提高線圈之Q(quality factor)值。另一方面，保形層2B中含有SrO，則SiO2
之含量相應地少於線圈部配置層2A而介電係數變高，但於該保形層2B中不包含線圈導體4、5，對線圈之Q值不會產生影響。又，線圈部配置層2A中SiO2
之含量較高且強度較低，但保形層2B中SiO2
之含量較低且強度較高。即，保形層2B於煅燒後亦可作為線圈部配置層2A之增強層發揮功能。
線圈部3包含繞線部之線圈導體4、及與外部電極6連接之抽出部之線圈導體5。線圈導體4、5藉由例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料而形成。線圈部3僅配置於線圈部配置層2A之內部，未配置於保形層2B中。又，線圈部3之任一線圈導體4、5均未與保形層2B接觸。積層方向上之線圈部3之兩端部與保形層2B相離，且於該線圈部3與保形層2B之間配置有線圈部配置層2A之陶瓷。繞線部之線圈導體4係藉由在形成線圈部配置層2A之陶瓷生片上利用導體漿料形成特定繞線之導體圖案而構成。各層之導體圖案係藉由通孔導體而於積層方向上連接。又，抽出部之線圈導體5係藉由如將繞線圖案之端部抽出至外部電極6般之導體圖案而構成。再者，繞線部之線圈圖案或繞線數、或抽出部之抽出位置等並無特別限定。
一對外部電極6係以覆蓋素體2之端面中於與積層方向正交之方向上對向之兩端面之方式形成。各外部電極6係以
覆蓋該兩端面整體之方式形成，並且亦可使一部分自該兩端面向其他四面迴繞。各外部電極6係對例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料進行絲網印刷或使用浸漬方式而形成。
其次，對上述構成之積層型線圈零件1之製造方法進行說明。
首先，準備形成線圈部配置層2A之陶瓷生片、及形成保形層2B之陶瓷生片。以成為如上所述之組成之方式調製陶瓷之漿料，並利用刮刀法等使其片材成型，藉此準備各陶瓷生片。
繼而，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片之特定位置、即形成通孔電極之預定位置，藉由雷射加工等分別形成通孔。其次，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片上分別形成各導體圖案。此處，各導體圖案及各通孔電極係使用含有銀或鎳等之導電膏且藉由絲網印刷法而形成。
繼而，積層各陶瓷生片。此時，於成為保形層2B之陶瓷生片上堆積成為線圈部配置層2A之陶瓷生片，並自其上堆疊成為保形層2B之陶瓷生片。再者，形成於底部與上部之保形層2B可分別藉由一片陶瓷生片而形成，亦可藉由複數片陶瓷生片而形成。其次，於積層方向上施加壓力而使各陶瓷生片壓接。
繼而，對該積層之積層體以特定溫度(例如800~1150℃左右)進行煅燒，而形成素體2。再者，此時設定之煅燒溫度係設定為線圈部配置層2A之軟化點以上且未達保形層
2B之軟化點或熔點。此時，保形層2B保持線圈部配置層2A之形狀。
繼而，於該素體2形成外部電極6。藉此，形成積層型線圈零件1。外部電極6係藉由在素體2之長度方向之兩端面分別塗佈以銀、鎳或銅為主成分之電極漿料，並以特定溫度(例如，600~700℃左右)進行燒附，進而實施電鍍而形成。作為該電鍍，可使用Cu、Ni及Sn等。
其次，對第1實施形態之積層型線圈零件1之作用、效果進行說明。
為了提高線圈之Q(quality factor)值，較佳為提昇線圈導體之表面之平滑性。頻率越高則表皮深度(skin depth)越淺，於高頻之情形時，線圈導體之表面之平滑性對Q值產生影響。例如，如圖2(b)所示，於線圈導體之表面之平滑性較低，形成有凹凸之情形時，線圈導體之表面電阻上升，而導致線圈之Q值降低。另一方面，如圖2(a)般，若線圈導體之表面之平滑性較高，則線圈導體之表面電阻降低，而可提高線圈之Q值。
為了提昇線圈導體之表面之平滑性，有效的是使素體之陶瓷為非晶質。如圖3(a)所示，若素體為結晶質，則因該素體之表面之凹凸之影響，與其接觸之線圈導體之表面之凹凸亦變大，平滑性變低。另一方面，如圖3(b)所示，若素體為非晶質，則因該素體之光滑之表面之影響，與其接觸之線圈導體之表面亦變得光滑，平滑性變高。
此處，本發明者等人發現，於為了使素體為非晶質而降
低軟化點之情形時，如圖4(b)所示，因素體整體軟化而使素體之形狀變圓，存在無法保持形狀之問題。因此，本發明者等人進行銳意研究，結果發現本實施形態之積層型線圈零件1之構成。
即，於本實施形態之積層型線圈零件1中，素體2包含：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；及保形層2B，其夾持該線圈部配置層2A。由於該保形層2B包含含有SrO之玻璃陶瓷，故而軟化點變高。另一方面，為了使線圈部配置層2A為非晶質，而將軟化點設定為低於保形層2B之軟化點或熔點。由於如此降低軟化點之線圈部配置層2A係藉由保形層2B所夾持，故而於煅燒時不會變圓而保持形狀。此處，於用以提高軟化點之物質為例如MgO或CaO般於煅燒時自保形層2B向線圈部配置層2A擴散者之情形時，無法降低線圈部配置層2A之軟化點，而無法使其為非晶質。但是，由於SrO具有不擴散之特性，故而可防止因煅燒時自保形層2B之擴散而導致線圈部配置層2A之軟化點上升。藉此，可確實地使線圈部配置層2A為非晶質。藉由如上所述使線圈部配置層2A為非晶質，而可使線圈導體4、5之表面之平滑性提昇，而可提高積層型線圈零件1之Q值。
再者，於本實施形態中，素體並非為完全之非晶質而是含有少量(0.5~2.4重量%)之氧化鋁成分，從而相應地含有一部分結晶質，但由於為極少量，故而可獲得如圖3(b)般之光滑之表面。如此，所謂此處之「非晶質」，只要少量
亦部分含有結晶質者亦符合。
圖5(a)係表示比較例之積層型線圈零件之線圈導體與素體之情況的放大照片，圖5(b)係表示實施例之積層型線圈零件之線圈導體與素體之情況的放大照片。
比較例之積層型線圈零件之素體成為結晶質。如圖5(a)所示，於比較例中，藉由使素體成為結晶質而使線圈導體之平滑性變低。再者，比較例之積層型線圈零件係藉由如下所述之材料、製造條件而製造者。即，比較例之積層型線圈零件之線圈部配置層中作為主成分含有70重量%之玻璃成分，且含有30重量%之氧化鋁成分。且於煅燒後，比較例之積層型線圈零件之線圈部配置層含有1.5重量%之B2
O3
、2.1重量%之MgO、37重量%之Al2
O3
、32重量%之SiO2
、4重量%之CaO、22重量%之SrO、0.21重量%之BaO。比較例之積層型線圈零件不具有保形層。又，採用Ag作為線圈導體之材質。又，煅燒溫度設定為900℃。
另一方面，實施例之積層型線圈零件之素體成為非晶質。如圖5(b)所示，於實施例中，藉由使素體成為非晶質，而使線圈導體之平滑性變高。藉此，可實現較高之Q值。再者，實施例之積層型線圈零件係藉由如下所述之材料、製造條件而製造者。即，實施例之積層型線圈零件之線圈部配置層中作為主成分含有60重量%之硼矽酸玻璃成分、20重量%之石英成分、20重量%之非結晶矽成分、1.5重量%之氧化鋁成分。於煅燒後，實施例之積層型線圈零件含有10.2重量%之B2
O3
、1.2重量%之Al2
O3
、87.5重量%
之SiO2
、1.1重量%之K2
O。實施例之積層型線圈零件之保形層中作為主成分含有70重量%之玻璃成分、30重量%之氧化鋁成分。於煅燒後，實施例之積層型線圈零件之保形層含有1.5重量%之B2
O3
、2.1重量%之MgO、37重量%之Al2
O3
、32重量%之SiO2
、4重量%之CaO、22重量%之SrO、0.21重量%之BaO。又，採用Ag作為線圈導體之材質。又，煅燒溫度設定為900℃。
圖1係表示本發明之第2實施形態之積層型線圈零件之剖面圖。如圖1所示，積層型線圈零件1包括：素體2，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；線圈部3，其係藉由複數個線圈導體4、5而形成於素體2之內部；及一對外部電極6，其等形成於素體2之兩端面。
素體2係包含積層有複數層陶瓷生片之燒結體之長方體狀或立方體狀之積層體。素體2包括：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；保形層2B，其以夾持該線圈部配置層2A之方式設置有一對。線圈部配置層2A及保形層2B包含玻璃陶瓷(關於具體組成於下文中進行敍述)。線圈部配置層2A包含非晶質之陶瓷。保形層2B包含結晶質之陶瓷。保形層2B具有保持線圈部配置層2A之燒結時之形狀之功能。保形層2B係以覆蓋線圈部配置層2A之端面中於積層方向上對向之端面2a及端面2b之整面之方式形成。積層方向上之線圈部配置層2A之厚度為例如0.1 mm以上，積層方向上之保形層2B之厚度為5 μm以上。
線圈部配置層2A中作為主成分含有35~60重量%之硼矽酸玻璃成分，且含有15~35重量%之石英成分，其餘部分含有非結晶矽成分，作為副成分而含有氧化鋁，且氧化鋁之含量相對於上述主成分100重量%而含有0.5~2.5重量%。且線圈部配置層2A於煅燒後具有SiO2
為86.7~92.5重量%、B2
O3
為6.2~10.7重量%、K2
O為0.7~1.2重量%、Al2
O3
為0.5~2.4重量%之組成。藉由線圈部配置層2A含有86.7~92.5重量%之SiO2
，而可使線圈部配置層2A之介電係數變小。又，藉由線圈部配置層2A含有0.5~2.4重量%之Al2
O3
，而可防止線圈部配置層2A中之晶體轉移。再者，亦可含有1.0重量%以下之MgO、CaO。
保形層2B中作為主成分含有80~20重量%之玻璃成分，且含有20~80重量%之氧化鋁成分。且保形層2B於煅燒後具有SiO2
為4.5~28重量%、B2
O3
為0.25~20重量%、Al2
O3
為20~80重量%、鹼土金屬氧化物為10~48重量%之組成。作為鹼土金屬，較佳為SrO、BaO、CaO、MgO，尤其較佳為SrO、BaO。藉由保形層2B含有20~80重量%之Al2
O3
，而可維持保形層2B之結晶質。藉由保形層2B含有SrO或BaO，而可低溫煅燒保形層2B。再者，所謂低溫煅燒係指800~950℃左右之溫度下之煅燒。
線圈部配置層2A之軟化點係設定為低於保形層2B之軟化點或熔點。具體而言，線圈部配置層2A之軟化點為800~1050℃，保形層2B之軟化點或熔點為1200℃以上。藉由降低線圈部配置層2A之軟化點，而可使線圈部配置層
2A成為非晶質。藉由提高結晶質之保形層2B之軟化點或熔點，而可以於煅燒時不使軟化點較低之線圈部配置層2A變形之方式保持形狀。
線圈部3包含繞線部之線圈導體4、及與外部電極6連接之抽出部之線圈導體5。線圈導體4、5藉由例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料而形成。線圈部3僅配置於線圈部配置層2A之內部，未配置於保形層2B中。又，線圈部3之任一線圈導體4、5均未與保形層2B接觸。積層方向上之線圈部3之兩端部與保形層2B相離，且於該線圈部3與保形層2B之間配置有線圈部配置層2A之陶瓷。繞線部之線圈導體4係藉由在形成線圈部配置層2A之陶瓷生片上利用導體漿料形成特定繞線之導體圖案而構成。各層之導體圖案係藉由通孔導體而於積層方向上連接。又，抽出部之線圈導體5係藉由如將繞線圖案之端部抽出至外部電極6般之導體圖案而構成。再者，繞線部之線圈圖案或繞線數、或抽出部之抽出位置等並無特別限定。
一對外部電極6係以覆蓋素體2之端面中於與積層方向正交之方向上對向之兩端面之方式形成。各外部電極6係以覆蓋該兩端面整體之方式形成，並且亦可使一部分自該兩端面向其他四面迴繞。各外部電極6係對例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料進行絲網印刷或使用浸漬方式而形成。
其次，對上述構成之積層型線圈零件1之製造方法進行說明。
首先，準備形成線圈部配置層2A之陶瓷生片、及形成保形層2B之陶瓷生片。以成為如上所述之組成之方式調製陶瓷之漿料，並利用刮刀法等使其片材成型，藉此準備各陶瓷生片。
繼而，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片之特定位置、即形成通孔電極之預定之位置，藉由雷射加工等分別形成通孔。其次，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片上分別形成各導體圖案。此處，各導體圖案及各通孔電極係使用含有銀或鎳等之導電膏且藉由絲網印刷法而形成。
繼而，積層各陶瓷生片。此時，於成為保形層2B之陶瓷生片上堆積成為線圈部配置層2A之陶瓷生片，並自其上堆疊成為保形層2B之陶瓷生片。再者，形成於底部與上部之保形層2B可分別藉由一片陶瓷生片而形成，亦可藉由複數片陶瓷生片而形成。其次，於積層方向上施加壓力而使各陶瓷生片壓接。
繼而，對該積層之積層體以特定溫度(例如800~1150℃左右)進行煅燒，而形成素體2。再者，此時設定之煅燒溫度係設定為線圈部配置層2A之軟化點以上且未達保形層2B之軟化點或熔點。此時，保形層2B保持線圈部配置層2A之形狀。
繼而，於該素體2形成外部電極6。藉此，形成積層型線圈零件1。外部電極6係藉由在素體2之長度方向之兩端面分別塗佈以銀、鎳或銅為主成分之電極漿料，並以特定溫度(例如，600~700℃左右)進行燒附，進而實施電鍍而形
成。作為該電鍍，可使用Cu、Ni及Sn等。
其次，對第2實施形態之積層型線圈零件1之作用、效果進行說明。
為了提高線圈之Q(quality factor)值，較佳為提昇線圈導體之表面之平滑性。頻率越高則表皮深度越淺，於高頻之情形時，線圈導體之表面之平滑性對Q值產生影響。例如，如圖2(b)所示，於線圈導體之表面之平滑性較低，形成有凹凸之情形時，線圈導體之表面電阻上升，而導致線圈之Q值降低。另一方面，如圖2(a)般，若線圈導體之表面之平滑性較高，則線圈導體之表面電阻降低，而可提高線圈之Q值。
為了提昇線圈導體之表面之平滑性，有效的是使素體之陶瓷為非晶質。如圖3(a)所示，若素體為結晶質，則因該素體之表面之凹凸之影響，與其接觸之線圈導體之表面之凹凸亦變大，平滑性變低。另一方面，如圖3(b)所示，若素體為非晶質，則因該素體之光滑之表面之影響，與其接觸之線圈導體之表面亦變得光滑，平滑性變高。
此處，本發明者等人發現，於為了使素體為非晶質而降低軟化點之情形時，如圖4(b)所示，因素體整體軟化而使素體之形狀變圓，存在無法保持形狀之問題。因此，本發明者等人進行銳意研究，結果發現本實施形態之積層型線圈零件1之構成。
即，於本實施形態之積層型線圈零件1中，素體2包含：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；及保形層2B，
其保持該線圈部配置層2A之形狀。由於該保形層2B為包含玻璃陶瓷之結晶質層，故而於煅燒過程中不會軟化。因此，保形層2B於煅燒時亦可保持形狀。另一方面，由於線圈部配置層2A為包含玻璃陶瓷之非晶質層，故而為於煅燒時容易軟化之層。然而，由於素體2不僅包含線圈部配置層2A而且亦包含保形層2B，故而線圈部配置層2A於煅燒時由保形層2B所支持而於煅燒時不會變圓從而保持形狀。如上所述，藉由以於煅燒時保持形狀之狀態使線圈部配置層2A為非晶質，而可使線圈導體4之表面之平滑性提昇，藉此可提高積層型線圈零件1之Q值。
又，於本實施形態之積層型線圈零件1中，一對保形層2B夾持線圈部配置層2A。藉此，可提高保形層2B之保形效果。
再者，於本實施形態中，線圈部配置層2A並非為完全之非晶質而是含有少量(0.5~2.4重量%)之氧化鋁成分，從而相應地含有一部分結晶質，但由於為極少量，故而可獲得如圖3(b)般之光滑之表面。如此，所謂此處之「非晶質」，只要少量亦部分含有結晶質者亦符合。
圖5(a)係表示比較例之積層型線圈零件之線圈導體與素體之情況的放大照片。
比較例之積層型線圈零件之素體成為結晶質。如圖5(a)所示，於比較例中，藉由使素體成為結晶質而使線圈導體之平滑性變低。再者，比較例之積層型線圈零件係藉由如下所述之材料、製造條件而製造者。即，比較例之積層型
線圈零件之線圈部配置層中作為主成分含有70重量%之玻璃成分，且含有30重量%之氧化鋁成分。且於煅燒後，比較例之積層型線圈零件之線圈部配置層含有1.5重量%之B2
O3
、2.1重量%之MgO、37重量%之Al2
O3
、32重量%之SiO2
、4重量%之CaO、22重量%之SrO、0.21重量%之BaO。比較例之積層型線圈零件不具有保形層。又，採用Ag作為線圈導體之材質。又，煅燒溫度設定為900℃。
另一方面，實施例之積層型線圈零件之素體成為非晶質。於實施例中，藉由使素體成為非晶質，而使線圈導體之平滑性變高。藉此，可實現較高之Q值。再者，實施例之積層型線圈零件係藉由如下所述之材料、製造條件而製造者。即，實施例之積層型線圈零件之線圈部配置層中作為主成分含有60重量%之硼矽酸玻璃成分、20重量%之石英成分、20重量%之非結晶矽成分、1.5重量%之氧化鋁成分。於煅燒後，實施例之積層型線圈零件含有10.2重量%之B2
O3
、1.2重量%之Al2
O3
、87.5重量%之SiO2
、1.1重量%之K2
O。實施例之積層型線圈零件之保形層中作為主成分含有70重量%之玻璃成分、30重量%之氧化鋁成分。於煅燒後，實施例之積層型線圈零件之保形層含有1.5重量%之B2
O3
、2.1重量%之MgO、37重量%之Al2
O3
、25重量%之SiO2
、4重量%之CaO、26重量%之SrO、3.21重量%之BaO。又，採用Ag作為線圈導體之材質。又，煅燒溫度設定為900℃。
圖6係表示本發明之第3實施形態之積層型線圈零件之剖面圖。如圖6所示，積層型線圈零件1包括：素體2，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；線圈部3，其係藉由複數個線圈導體4、5而形成於素體2之內部；及一對外部電極6，其等形成於素體2之兩端面。
素體2係包含積層有複數層陶瓷生片之燒結體之長方體狀或立方體狀之積層體。素體2之大小係設定為長度0.3~1.7 mm、寬度0.1~0.9 mm、高度0.1~0.9 mm左右。素體2包括：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；增強層2B，其以夾持該線圈部配置層2A之方式設置有一對；及應力緩和層2C，其形成於線圈部配置層2A與增強層2B之間。線圈部配置層2A係包含玻璃陶瓷之非晶質層。線圈部配置層2A之厚度係設定為0.1 mm以上。增強層2B係包含玻璃陶瓷之結晶質層。增強層2B具有增強非晶質之線圈部配置層2A之強度之功能。又，增強層2B亦具有保持線圈部配置層2A之燒結時之形狀之功能。增強層2B之厚度係設定為5 μm以上。應力緩和層2C係於內部具有大量孔隙之包含陶瓷之層。應力緩和層2C具有緩和作用於素體2之應力之功能。應力緩和層2C之厚度係設定為10~25 μm左右。增強層2B係以覆蓋線圈部配置層2A之端面中於積層方向上對向之端面2a及端面2b之整面之方式形成。又，應力緩和層2C係以於線圈部配置層2A與增強層2B之間覆蓋端面2a及端面2b之整面之方式形成。
線圈部配置層2A中作為主成分含有35~60重量%之硼矽
酸玻璃成分，且含有15~35重量%之石英成分，其餘部分含有非結晶矽成分，作為副成分而含有氧化鋁，且氧化鋁之含量相對於上述主成分100重量%而含有0.5~2.5重量%。且線圈部配置層2A於煅燒後具有SiO2
為86.7~92.5重量%、B2
O3
為6.2~10.7重量%、K2
O為0.7~1.2重量%、Al2
O3
為0.5~2.4重量%之組成。藉由線圈部配置層2A含有86.7~92.5重量%之SiO2
，而可使線圈部配置層2A之介電係數變小。又，藉由線圈部配置層2A含有0.5~2.4重量%之Al2
O3
，而可防止線圈部配置層2A中之晶體轉移。藉由線圈部配置層2A含有0.7~1.2重量%之K2
O，而可以低溫(800~950℃)燒結，可使線圈部配置層2A成為非晶質層。再者，亦可含有1.0重量%以下之MgO、CaO。
增強層2B中作為主成分含有50~70重量%之玻璃成分，且含有30~50重量%之氧化鋁成分。且增強層2B於煅燒後具有SiO2
為23~42重量%、B2
O3
為0.25~3.5重量%、Al2
O3
為34.2~58.8重量%、鹼土金屬氧化物為12.5~31.5重量%之組成，且該鹼土金屬氧化物中之60重量%以上(即增強層2B整體之7.5~31.5重量%)為SrO。
應力緩和層2C係與線圈部配置層2A及增強層2B相比具有較高之孔隙率之陶瓷層。應力緩和層2C之孔隙率較佳為8~30%，更佳為10~25%。藉由將應力緩和層2C之孔隙率設為該範圍，而可確保充分之應力緩和性能。又，於孔隙率過高之情形時，會產生吸濕所致之經年劣化或強度不足，但藉由將應力緩和層2C之孔隙率設為30%以下、更佳為
25%以下，而可抑制經年劣化或強度不足。再者，所謂「孔隙率」係指藉由對煅燒後之陶瓷斷裂面之SEM(Scanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡)像使用圖像解析，算出觀察視野之應力緩和層2C所示之孔隙之比例(相對於觀察視野整體之面積之孔隙所佔之面積)而決定之值。
具體而言，應力緩和層2C係藉由使構成線圈部配置層2A之非晶質之陶瓷層於內部具有大量孔隙而形成。若將具有上述組成之線圈部配置層2A之陶瓷生片、與具有上述組成之增強層2B之陶瓷生片積層並進行煅燒，則如圖7(a)所示，於兩層之邊界附近產生K或B等之擴散。即，線圈部配置層2A之K或B等成分(圖中由M表示)向與該線圈部配置層2A相比該等成分較少之增強層2B擴散。藉此，因邊界附近之非晶質層中之K或B等成分減少而使組成之平衡性失衡，而未充分燒結該區域。如此未產生充分之燒結而導致該區域中之晶粒成長未充分進行，其結果，形成如圖7(b)所示之孔隙H。應力緩和層2C之孔隙率之調整係藉由進行邊界部分之線圈部配置層2A之陶瓷生片及增強層2B之陶瓷生片之成分調整而進行。再者，藉由進行兩陶瓷生片之成分調整，而使K或B等成分自增強層2B擴散至線圈部配置層2A，亦可於構成增強層2B之結晶質之陶瓷層形成孔隙從而形成應力緩和層2C。但是，較佳為增強層2B之K2
O之含有率小於線圈部配置層2A之K2
O之含有率，且於線圈部配置層2A側形成應力緩和層2C。
再者，用以形成應力緩和層2C之方法亦可採用如上所述藉由線圈部配置層2A之陶瓷生片及增強層2B之陶瓷生片之成分調整而進行之方法以外的方法。例如亦可於線圈部配置層2A之陶瓷生片、與增強層2B之陶瓷生片之間插入含有樹脂粒之生胚片材。於該生胚片材中，藉由煅燒而燒毀樹脂粒而成為孔隙。藉此，該生胚片材之部分成為應力緩和層2C。再者，此時之生胚片材之成分並無特別限定。或者亦可增加邊界部分之線圈部配置層2A之陶瓷生片(絕緣體漿料)及/或增強層2B之陶瓷生片(絕緣體漿料)之樹脂量。藉此，於該部分樹脂較多，故而藉由煅燒而形成孔隙，而成為應力緩和層2C。再者，於增加樹脂量而形成孔隙之情形時，樹脂量較佳為相對於陶瓷粉重量設為20~30重量%。
線圈部3包含繞線部之線圈導體4、及與外部電極6連接之抽出部之線圈導體5。線圈導體4、5藉由例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料而形成。線圈部3僅配置於線圈部配置層2A之內部，未配置於增強層2B及應力緩和層2C中。又，線圈部3之任一線圈導體4、5均未與增強層2B及應力緩和層2C接觸。積層方向上之線圈部3之兩端部與增強層2B及應力緩和層2C相離，且於該線圈部3與增強層2B及應力緩和層2C之間配置線圈部配置層2A之陶瓷。繞線部之線圈導體4係藉由在形成線圈部配置層2A之陶瓷生片上利用導體漿料形成特定繞線之導體圖案而構成。各層之導體圖案係藉由通孔導體而於積層方向上連
接。又，抽出部之線圈導體5係藉由如將繞線圖案之端部抽出至外部電極6般之導體圖案而構成。再者，繞線部之線圈圖案或繞線數、或抽出部之抽出位置等並無特別限定。
一對外部電極6係以覆蓋素體2之端面中於與積層方向正交之方向上對向之兩端面之方式形成。各外部電極6係以覆蓋該兩端面整體之方式形成，並且亦可使一部分自該兩端面向其他四面迴繞。各外部電極6係對例如以銀、銅及鎳中之任一者為主成分之導體漿料進行絲網印刷或使用浸漬方式而形成。
其次，對上述構成之積層型線圈零件1之製造方法進行說明。
首先，準備形成線圈部配置層2A之陶瓷生片、及形成增強層2B之陶瓷生片。以成為如上所述之組成之方式調製陶瓷之漿料，並利用刮刀法等使其片材成型，藉此準備各陶瓷生片。再者，亦可以僅於線圈部配置層2A之陶瓷生片與增強層2B之陶瓷生片之邊界附近容易形成應力緩和層2C之方式由另外之組成調製。
繼而，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片之特定位置、即形成通孔電極之預定之位置，藉由雷射加工等分別形成通孔。其次，於成為線圈部配置層2A之各陶瓷生片上分別形成各導體圖案。此處，各導體圖案及各通孔電極係使用含有銀或鎳等之導電膏且藉由絲網印刷法而形成。
繼而，積層各陶瓷生片。此時，於成為增強層2B之陶瓷
生片上堆積成為線圈部配置層2A之陶瓷生片，並自其上堆疊成為增強層2B之陶瓷生片。再者，形成於底部與上部之增強層2B可分別藉由一片陶瓷生片而形成，亦可藉由複數片陶瓷生片而形成。其次，於積層方向上施加壓力而使各陶瓷生片壓接。
繼而，對該積層之積層體以特定溫度(例如800~1150℃左右)進行煅燒，而形成素體2。再者，此時設定之煅燒溫度係設定為線圈部配置層2A之軟化點以上且未達增強層2B之軟化點或熔點。此時，增強層2B保持線圈部配置層2A之形狀。又，於煅燒中對應於應力緩和層2C之區域中，因與其他部分相比未進行充分之燒結而未產生充分之晶粒成長，藉此形成孔隙。藉此，形成非晶質之線圈部配置層2A、結晶質之增強層2B、及高孔隙率之應力緩和層2C。
繼而，於該素體2形成外部電極6。藉此，形成積層型線圈零件1。外部電極6係藉由在素體2之長度方向之兩端面分別塗佈以銀、鎳或銅為主成分之電極漿料，並以特定溫度(例如，600~700℃左右)進行燒附，進而實施電鍍而形成。作為該電鍍，可使用Cu、Ni及Sn等。
其次，對第3實施形態之積層型線圈零件1之作用、效果進行說明。
為了提高線圈之Q(quality factor)值，較佳為提昇線圈導體之表面之平滑性。頻率越高則表皮深度越淺，於高頻之情形時，線圈導體之表面之平滑性對Q值產生影響。例
如，如圖2(b)所示，於線圈導體之表面之平滑性較低，形成有凹凸之情形時，線圈導體之表面電阻上升，而導致線圈之Q值降低。另一方面，如圖2(a)般，若線圈導體之表面之平滑性較高，則線圈導體之表面電阻降低，而可提高線圈之Q值。
為了提昇線圈導體之表面之平滑性，有效的是使素體之陶瓷為非晶質。如圖3(a)所示，若素體為結晶質，則因該素體之表面之凹凸之影響，與其接觸之線圈導體之表面之凹凸亦變大，平滑性變低。另一方面，如圖3(b)所示，若素體為非晶質，則因該素體之光滑之表面之影響，與其接觸之線圈導體之表面亦變得光滑，平滑性變高。
此處，本發明者等人發現，於使素體為非晶質之情形時，素體之強度變弱，存在因外部應力或衝擊而產生破裂或缺損之問題。因此，本發明者等人進行銳意研究，結果發現較佳之積層型線圈零件1之構成。
即，於本實施形態之積層型線圈零件1中，素體2包含：線圈部配置層2A，於其內部配置線圈部3；及增強層2B，其增強該線圈部配置層2A。由於線圈部配置層2A為包含玻璃陶瓷之非晶質層，故而可使配置於內部之線圈導體4、5之表面之平滑性提昇，藉此可提高積層型線圈零件1之Q值。又，由於增強層2B為包含玻璃陶瓷之結晶質層，故而可增強非晶質之線圈部配置層2A。進而，素體2於線圈部配置層2A與增強層2B之間包含應力緩和層2C。由於該應力緩和層2C具有高於其他部分之孔隙率，故而於線圈
部配置層2A與增強層2B之間可緩和作用於素體2之應力。藉由上述情況而可提高積層型線圈零件1之Q值，且相對於應力可增強。
再者，於本實施形態中，線圈部配置層2A並非為完全之非晶質而是含有少量(0.5~2.4重量%)之氧化鋁成分，從而相應地含有一部分結晶質，但由於為極少量，故而可獲得如圖3(b)般之光滑之表面。如此，所謂此處之「非晶質」，只要為少量亦部分含有結晶質者亦符合。
本發明並不限定於上述實施形態。
例如，於上述實施形態中，例示了具有一個線圈部之積層型線圈零件，但例如亦可為陣列狀地具有複數個線圈部者。
又，於上述第1、2實施形態中，線圈部配置層2A自積層方向兩側由一對保形層2B所夾持，但亦可僅於其中一側形成保形層2B。
又，於第3實施形態中，線圈部配置層2A自積層方向兩側由一對增強層2B及應力緩和層2C所夾持，但亦可僅於其中一側形成增強層2B及應力緩和層2C。或者亦可於積層方向兩側形成一對增強層2B，另一方面，僅於積層方向之其中一側形成應力緩和層2C。
本發明可利用於積層型線圈零件。
1‧‧‧積層型線圈零件
2‧‧‧素體
2A‧‧‧線圈部配置層
2a‧‧‧端面
2B‧‧‧保形層、增強層
2b‧‧‧端面
2C‧‧‧應力緩和層
3‧‧‧線圈部
4‧‧‧線圈導體
5‧‧‧線圈導體
6‧‧‧外部導體
圖1係表示本發明之第1實施形態及第2實施形態之積層型線圈零件之剖面圖。
圖2(a)、(b)係表示線圈導體之表面之平滑性與表面電阻之關係的模式圖。
圖3(a)、(b)係表示素體之狀態與線圈導體之表面之平滑性之關係的模式圖。
圖4(a)、(b)係表示具有保形層之情形與不具有保形層之情形時之煅燒時的素體狀態的模式圖。
圖5(a)、(b)係表示第1實施形態中之實施例及比較例之積層型線圈導體之線圈導體與素體之情況的放大照片。
圖6係表示本發明之第3實施形態之積層型線圈零件之剖面圖。
圖7(a)、(b)係表示形成有應力緩和層之情況之模式圖、及表示各層之情況之放大圖。
1‧‧‧積層型線圈零件
2‧‧‧素體
2A‧‧‧線圈部配置層
2a‧‧‧端面
2B‧‧‧保形層、增強層
2b‧‧‧端面
3‧‧‧線圈部
4‧‧‧線圈導體
5‧‧‧線圈導體
6‧‧‧外部導體
Claims (11)
- 一種積層型線圈零件，其包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於上述素體之內部；且上述素體包含：線圈部配置層，於其內部配置上述線圈部；及保形層，其係以夾持上述線圈部配置層之方式設置有至少一對，且保持上述線圈部配置層之形狀；上述保形層包含含有SrO之玻璃陶瓷，上述線圈部配置層之軟化點低於上述保形層之軟化點或熔點。
- 如請求項1之積層型線圈零件，其中上述線圈部配置層含有86.7~92.5重量%之SiO2 。
- 如請求項1或2之積層型線圈零件，其中上述線圈部配置層含有0.5~2.4重量%之Al2 O3 。
- 一種積層型線圈零件，其包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於上述素體之內部；上述素體包含：非晶質之線圈部配置層，於其內部配置上述線圈部且包含玻璃陶瓷；及結晶質之保形層，其保持上述線圈部配置層之形狀且 包含玻璃陶瓷。
- 如請求項4之積層型線圈零件，其中上述保形層含有20~80重量%之Al2 O3 。
- 如請求項4或5之積層型線圈零件，其中上述保形層含有SrO或BaO。
- 如請求項4或5之積層型線圈零件，其中一對上述保形層係夾持上述線圈部配置層。
- 一種積層型線圈零件，其包括：素體，其係藉由積層複數層絕緣體層而形成；及線圈部，其係藉由複數個線圈導體而形成於上述素體之內部；上述素體包含：非晶質之線圈部配置層，於其內部配置上述線圈部且包含玻璃陶瓷；結晶質之增強層，其增強上述線圈部配置層且包含玻璃陶瓷；及應力緩和層，其形成於上述線圈部配置層與上述增強層之間，且具有高於其他部分之孔隙率。
- 如請求項8之積層型線圈零件，其中上述應力緩和層之孔隙率為8~30%。
- 如請求項8或9之積層型線圈零件，其中上述線圈部配置層含有0.7~1.2重量%之K2 O。
- 如請求項8或9之積層型線圈零件，其中上述增強層之K2 O之含有率(重量%)小於上述線圈部配置層之K2 O之含有率。
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