WO2013005482A1

WO2013005482A1 - 電子部品

Info

Publication number: WO2013005482A1
Application number: PCT/JP2012/062799
Authority: WO
Inventors: 陽介森山
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN103563022B; KR20140003654A; TWI559342B; US9123465B2; US20140070912A1; TW201310479A; KR101514912B1; JPWO2013005482A1; JP5494892B2; CN103563022A

Abstract

　良好な直流重畳特性を得ることができる電子部品を提供することである。　積層体（１２）は、磁性体層及び非磁性体層（２０）が積層されて構成され、かつ、直方体状をなしている。コイル導体（１６）は、磁性体層及び非磁性体層（２０）と共に積層され、かつ、ｘ軸方向において互いに対向している積層体（１２）の端面（Ｓ３，Ｓ４）を繋いでいる直線状の導体である。ｚ軸方向における端面（Ｓ３，Ｓ４）の長さ（Ｌ２）は、ｙ軸方向における端面（Ｓ３，Ｓ４）の長さ（Ｌ１）よりも小さい。

Description

電子部品

　本発明は、電子部品に関し、より特定的には、コイルを内蔵している電子部品に関する。

　従来の電子部品としては、例えば、特許文献１に記載の積層インダクタンス素子が知られている。図８は、積層インダクタンス素子５００の積層体５０２の分解斜視図である。図９は、積層インダクタンス素子５００の断面構造図である。

　積層インダクタンス素子５００は、積層体５０２、導体パターン５０４及び外部電極（図示せず）を備えている。積層体５０２は、複数のフェライトシート５０６及び非磁性セラミック層５０７が積層されて構成されており、直方体状をなしている。以下では、積層方向から平面視したときに、積層体５０２の長手方向の両端に位置する面を端面と呼び、積層体５０２の短手方向の両端に位置する面を側面と呼ぶ。また、積層体５０２の積層方向の上側の面を上面と呼び、積層体５０２の積層方向の下側の面を底面と呼ぶ。

　導体パターン５０４は、積層体５０２内に設けられており、積層体５０２の両端面間を直線的に接続している。導体パターン５０４は、コイルを構成している。また、２つの外部電極（図示せず）はそれぞれ、両端面を覆っており、導体パターン５０４の両端に接続されている。

　以上のように構成された積層インダクタンス素子５００の導体パターン５０４に直交する断面は、図９に示す構造をなしている。より詳細には、導体パターン５０４の側方には非磁性セラミック層５０７が設けられている。磁束は、非磁性セラミック層５０７を通過しにくいため、積層体５０２の側面から外部に漏れ出す。これにより、積層体５０２内で磁束が集中しすぎて磁気飽和が発生することが抑制されている。

　しかしながら、特許文献１に記載の積層インダクタンス素子５００では、良好な直流重畳特性を得ることが困難である。より詳細には、図９に示すように、積層体５０２の断面は、横長な長方形をなしている。そのため、導体パターン５０４から積層体５０２の側面までの距離は比較的に長い。したがって、導体パターン５０４を周回する磁束は、積層体５０２の側面から外部に漏れ出しにくい。よって、特許文献１に記載の積層インダクタンス素子５００では、積層体５０２内で磁束が集中しすぎて磁気飽和が発生するおそれがある。磁気飽和が発生すると、積層インダクタンス素子５００のインダクタンス値が急激に低下する。以上より、積層インダクタンス素子５００では、良好な直流重畳特性を得ることが困難である。

特許第４３０７８２２号公報

　そこで、本発明の目的は、良好な直流重畳特性を得ることができる電子部品を提供することである。

　本発明の一形態に係る電子部品は、第１の絶縁体層が積層されて構成され、かつ、直方体状をなしている積層体と、前記第１の絶縁体層と共に積層され、かつ、積層方向に直交する第１の方向において互いに対向している前記積層体の２つの端面を繋いでいる直線状のコイル導体と、を備えており、積層方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向における前記端面の長さは、積層方向における該端面の長さよりも小さいこと、を特徴とする。

　本発明によれば、良好な直流重畳特性を得ることができる。

一実施形態に係る電子部品の外観斜視図である。図１の電子部品の積層体の分解斜視図である。図１の電子部品のＡ－Ａにおける断面構造図である。比較例に係る電子部品の外観斜視図である。第１の変形例に係る電子部品の断面構造図である。第２の変形例に係る電子部品の断面構造図である。第３の変形例に係る電子部品の断面構造図である。積層インダクタンス素子の積層体の分解斜視図である。積層インダクタンス素子の断面構造図である。

　以下に、本発明の実施形態に係る電子部品について説明する。

（電子部品の構造）
　以下に、一実施形態に係る電子部品の構造について図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る電子部品１０ａの外観斜視図である。図２は、図１の電子部品１０ａの積層体１２の分解斜視図である。図３は、図１の電子部品１０ａのＡ－Ａにおける断面構造図である。以下では、積層体１２の積層方向をｙ軸方向と定義する。また、ｙ軸方向から平面視したときに、積層体１２の長辺が延在している方向をｘ軸方向と定義し、積層体１２の短辺が延在している方向をｚ軸方向と定義する。ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向は互いに直交している。

　電子部品１０ａは、積層体１２、外部電極１４（１４ａ，１４ｂ）及びコイル導体１６を備えている。

　積層体１２は、直方体状をなしており、側面Ｓ１，Ｓ２、端面Ｓ３，Ｓ４、上面Ｓ５及び底面Ｓ６を有している。側面Ｓ１，Ｓ２は、積層体１２のｚ軸方向の正方向側及び負方向側の面である。端面Ｓ３，Ｓ４はそれぞれ、積層体１２のｘ軸方向の負方向側及び正方向側の面である。上面Ｓ５は、積層体１２のｙ軸方向の正方向側の面である。底面Ｓ６は、積層体１２のｙ軸方向の負方向側の面である。

　積層体１２は、図２に示すように、磁性体層１８ａ～１８ｆ、非磁性体層２０及び磁性体層１８ｇ～１８ｌがｙ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並ぶように積層されることにより構成されている。磁性体層１８は、磁性体材料からなる長方形状の層である。磁性体材料とは、－５５℃以上＋１２５℃以下の温度範囲において、磁性体材料として機能する材料を意味する。非磁性体層２０は、磁性体層１８（１８ａ～１８ｌ）よりも低い透磁率を有しており、本実施形態では非磁性体材料からなる長方形状の層である。非磁性体材料とは、－５５℃以上＋１２５℃以下の温度範囲において、非磁性体材料として機能する材料を意味する。以下では、磁性体層１８及び非磁性体層２０のｚ軸方向の正方向側の面を表面と称し、磁性体層１８及び非磁性体層２０のｚ軸方向の負方向側の面を裏面と称す。

　また、積層体１２では、ｚ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ２は、図１に示すように、ｙ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ１よりも小さい。

　コイル導体１６は、磁性体層１８及び非磁性体層２０と共に積層されることにより、積層体１２に内蔵されている。コイル導体１６は、ｘ軸方向において互いに対向している端面Ｓ３，Ｓ４を繋いでいる直線状の線状導体であり、非磁性体層２０の表面上に設けられている。コイル導体１６は、ｘ軸方向に延在しており、ＡｇやＣｕ等を主成分とする導電性ペーストが非磁性体層２０の表面に塗布されることにより形成されている。なお、コイル導体１６は、金属箔が加工されて形成されてもよいし、丸断面又は平角断面を有する金属線により形成されていてもよい。

　また、図３に示すように、コイル導体１６は、ｚ軸方向において積層体１２内の略中央に設けられている。すなわち、コイル導体１６から側面Ｓ１までの距離Ｄ１と、コイル導体１６から側面Ｓ２までの距離Ｄ２とは、略等しい。

　また、図２に示すように、コイル導体１６は、ｙ軸方向において積層体１２内の略中央に設けられている。すなわち、コイル導体１６から上面Ｓ５までの距離Ｄ３と、コイル導体１６から底面Ｓ６までの距離Ｄ４とは、略等しい。

　外部電極１４ａは、積層体１２の端面Ｓ３に設けられ、側面Ｓ１，Ｓ２、上面Ｓ５及び底面Ｓ６に折り返されている。これにより、外部電極１４ａは、コイル導体１６のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。外部電極１４ａは、例えば、積層体１２の端面Ｓ３に導電性ペーストが塗布されて形成された銀電極上にＳｎめっき及びＮｉめっきが施されて形成されている。

　外部電極１４ｂは、積層体１２の端面Ｓ４に設けられ、側面Ｓ１，Ｓ２、上面Ｓ５及び底面Ｓ６に折り返されている。これにより、外部電極１４ｂは、コイル導体１６のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。外部電極１４ｂは、例えば、積層体１２の端面Ｓ３に導電性ペーストが塗布されて形成された銀電極上にＳｎめっき及びＮｉめっきが施されて形成されている。

　以上のように構成された電子部品１０ａは、回路基板に実装されて用いられる。この際、側面Ｓ２は、回路基板への実装時に回路基板に対向する実装面として用いられる。

（電子部品の製造方法）
　次に、一実施形態に係る電子部品１０ａの製造方法について図面を参照しながら説明する。

　まず、磁性体層１８となるべきセラミックグリーンシートを準備する。具体的には、酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）を所定の比率で秤量したそれぞれの材料を原材料としてボールミルに投入し、湿式調合を行う。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を８００℃で１時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕して、フェライトセラミック粉末を得る。

　このフェライトセラミック粉末に対して、結合剤（酢酸ビニル、水溶性アクリル等）、可塑剤、湿潤材及び分散剤を加えてボールミルで混合を行い、その後、減圧により脱泡を行う。得られたセラミックスラリーをドクターブレード法により、キャリアシート上にシート状に形成して乾燥させ、セラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートの厚さは、２０μｍ～２５μｍである。

　次に、非磁性体層２０となるべきセラミックグリーンシートを準備する。具体的には、酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）を所定の比率で秤量したそれぞれの材料を原材料としてボールミルに投入し、湿式調合を行う。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を８００℃で１時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕して、フェライトセラミック粉末を得る。

　次に、非磁性体層２０となるべきセラミックグリーンシートの表面上に、導電性材料からなるペーストをスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ工法などの方法で塗布することにより、コイル導体１６を形成する。導電性材料からなるペーストは、例えば、Ａｇに、ワニス及び溶剤が加えられたものである。

　次に、図２に示すように、磁性体層１８ａ～１８ｆとなるべきセラミックグリーンシート、非磁性体層２０となるべきセラミックグリーンシート及び磁性体層１８ｇ～１８ｌとなるべきセラミックグリーンシートをｙ軸方向の正方向側からこの順に並ぶように積層及び仮圧着する。これにより、未焼成のマザー積層体を得る。この後、未焼成のマザー積層体に対して、静水圧プレスにて本圧着を施す。静水圧プレスの条件は、１００ＭＰａの圧力及び４５℃の温度である。

　次に、マザー積層体を個別の積層体１２にカットする。これにより、未焼成の積層体１２を得る。更に、未焼成の積層体１２に、脱バインダー処理及び焼成を施す。脱バインダー処理は、例えば、低酸素雰囲気中において８５０℃で２時間の条件で行う。焼成は、例えば、９００℃～９３０℃で２．５時間の条件で行う。この後、積層体１２の表面に、バレル研磨処理を施して、面取りを行う。

　次に、Ａｇを主成分とする導電性材料からなる電極ペーストを、積層体１２の端面Ｓ３，Ｓ４に塗布する。そして、塗布した電極ペーストを約８００℃の温度で１時間の条件で焼き付ける。これにより、外部電極１４となるべき銀電極を形成する。更に、外部電極１４となるべき銀電極の表面に、Ｎｉめっき／Ｓｎめっきを施すことにより、外部電極１４を形成する。以上の工程により、電子部品１０ａが完成する。

（効果）
　以上のように構成された電子部品１０ａによれば、良好な直流重畳特性を得ることができる。より詳細には、特許文献１に記載の積層インダクタンス素子５００では、図９に示すように、積層体５０２の断面は、横長な長方形をなしている。そのため、導体パターン５０４から積層体５０２の側面までの距離は比較的に長い。したがって、導体パターン５０４を周回する磁束は、積層体５０２の側面から外部に漏れ出しにくい。よって、特許文献１に記載の積層インダクタンス素子５００では、積層体５０２内で磁束が集中しすぎて磁気飽和が発生するおそれがある。磁気飽和が発生すると、積層インダクタンス素子５００のインダクタンス値が急激に低下する。以上より、積層インダクタンス素子５００では、良好な直流重畳特性を得ることが困難である。

　一方、電子部品１０ａでは、コイル導体１６は、磁性体層１８及び非磁性体層２０と共に積層されることにより、積層体１２に内蔵されている。更に、ｚ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ２は、ｙ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ１よりも小さい。これにより、電子部品１０ａのコイル導体１６から側面Ｓ１，Ｓ２までの距離Ｄ１，Ｄ２は、同じサイズの積層インダクタンス素子５００の導体パターン５０４から積層体５０２の側面までの距離よりも小さくなる。更に、距離Ｄ１，Ｄ２は、同じサイズの積層インダクタンス素子５００の導体パターン５０４から積層体５０２の上面及び底面までの距離よりも小さくなる。よって、電子部品１０ａにおいて側面Ｓ１，Ｓ２から漏れる磁束の本数は、積層インダクタンス素子５００の上面、底面及び側面から漏れる磁束の本数よりも多くなる。よって、電子部品１０ａでは、磁気飽和の発生が抑制され、良好な直流重畳特性を得ることができる。

　また、電子部品１０ａでは、以下の理由によっても、良好な直流重畳特性を得ることができる。より詳細には、電子部品１０ａでは、非磁性体層２０は、ｚ軸方向に積層体１２を横切っており、コイル導体１６は、非磁性体層２０の表面上に設けられている。更に、ｙ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ１がｚ軸方向における端面Ｓ３，Ｓ４の長さＬ２よりも大きい。そのため、コイル導体１６から側面Ｓ１，Ｓ２までの距離Ｄ１，Ｄ２が小さくなっている。よって、コイル導体１６を周回する磁束の多くは、非磁性体層２０を通過する際に、側面Ｓ１，Ｓ２から漏れ出す。その結果、電子部品１０ａでは、磁気飽和の発生が抑制され、良好な直流重畳特性を得ることができる。

　また、電子部品１０ａでは、側面Ｓ２が、回路基板への実装時に回路基板に対向する実装面である。そのため、コイル導体１６は、回路基板と主面において対向しない。よって、コイル導体１６と回路基板内の配線とが対向する面積が小さい。その結果、電子部品１０ａにおいて、回路基板との間に発生する浮遊容量が低減される。

（シミュレーション）
　本願発明者は、電子部品１０ａが奏する効果をより明確にするために、以下に説明するコンピュータシミュレーションを行った。図４は、比較例に係る電子部品１１０の外観斜視図である。なお、電子部品１１０において、電子部品１０ａと同じ構成については、電子部品１０ａの参照符号に１００を足した参照符号を付した。

　本願発明者は、第１のモデル及び第２のモデルとして、図１に示す電子部品１０ａ及び図４に示す電子部品１１０を作成した。電子部品１０ａのサイズと電子部品１１０のサイズとは同じである。また、コイル導体１６の幅とコイル導体１１６の幅とは同じである。ただし、電子部品１０ａの積層方向はｙ軸方向であり、電子部品１１０の積層方向はｚ軸方向である。また、電子部品１０ａでは、コイル導体１６は、非磁性体層２０上に設けられているのに対して、電子部品１１０では、コイル導体１１６は、非磁性体層１２０にｙ軸方向の両側から挟まれている。そして、各モデルに１ｍＡ、５００ｍＡ、１０００ｍＡ、３０００ｍＡ及び５０００ｍＡの電流を流して、インダクタンス値を算出した。更に、１ｍＡの電流を流したときのインダクタンス値に対する、５００ｍＡ、１０００ｍＡ、３０００ｍＡ及び５０００ｍＡの電流を流したときのインダクタンス値の減少率を算出した。表１は、シミュレーション結果を示した表である。

　表１によれば、第１のモデルの方が、第２のモデルよりも、電流を大きくした場合におけるインダクタンス値の減少率が小さいことが分かる。よって、本シミュレーションによれば、電子部品１０ａが良好な直流重畳特性を得ることができていることが分かる。

（第１の変形例）
　以下に、第１の変形例に係る電子部品について図面を参照しながら説明する。図５は、第１の変形例に係る電子部品１０ｂの断面構造図である。

　電子部品１０ｂは、電子部品１０ａと同じ構造を有している。電子部品１０ｂと電子部品１０ａとの相違点は、実装面に用いられる面である。より詳細には、電子部品１０ｂでは、底面Ｓ６が、回路基板への実装時に回路基板に対向する実装面である。

　以上のような電子部品１０ｂにおいても、電子部品１０ａと同様に、良好な直流重畳特性を得ることができる。

（第２の変形例）
　以下に、第２の変形例に係る電子部品について図面を参照しながら説明する。図６は、第２の変形例に係る電子部品１０ｃの断面構造図である。

　電子部品１０ａと電子部品１０ｃとの相違点は、コイル導体１６が設けられる位置である。より詳細には、電子部品１０ａでは、コイル導体１６は、非磁性体層２０の表面上に設けられている。一方、電子部品１０ｃでは、コイル導体１６は、非磁性体層２０に埋め込まれている。すなわち、コイル導体１６のｚ軸方向の正方向側及び負方向側には、非磁性体層２０が設けられている。そして、コイル導体１６のｙ軸方向の両側には、非磁性体層２０が設けられておらず、磁性体層１８が設けられている。

　以上のような電子部品１０ｃでは、側面Ｓ２が、回路基板への実装時に回路基板に対向する実装面である。

　前記電子部品１０ｂにおいても、電子部品１０ａと同様に、良好な直流重畳特性を得ることができる。

（第３の変形例）
　以下に、第３の変形例に係る電子部品について図面を参照しながら説明する。図７は、第３の変形例に係る電子部品１０ｄの断面構造図である。

　電子部品１０ｄは、電子部品１０ｃと同じ構造を有している。電子部品１０ｄと電子部品１０ｃとの相違点は、実装面に基いられる面である。より詳細には、電子部品１０ｄでは、底面Ｓ６が、回路基板への実装時に回路基板に対向する実装面である。

　以上のような電子部品１０ｄにおいても、電子部品１０ａ～１０ｃと同様に、良好な直流重畳特性を得ることができる。

　この出願は、２０１１年７月６日に出願された日本国出願２０１１－１４９９０２号に基づく優先権を主張するものであり、その全体の開示内容が本明細書に参照により組み込まれる。

　以上のように、本発明は、電子部品に有用であり、特に、良好な直流重畳特性を得ることができる点において優れている。

Ｓ１，Ｓ２　側面
Ｓ３，Ｓ４　端面
Ｓ５　上面
Ｓ６　底面
１０ａ～１０ｄ　電子部品
１２　積層体
１４ａ，１４ｂ　外部電極
１６　コイル導体
１８ａ～１８ｌ　磁性体層
２０　非磁性体層

Claims

　第１の絶縁体層が積層されて構成され、かつ、直方体状をなしている積層体と、
　前記第１の絶縁体層と共に積層され、かつ、積層方向に直交する第１の方向において互いに対向している前記積層体の２つの端面を繋いでいる直線状のコイル導体と、
　を備えており、
　積層方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向における前記端面の長さは、積層方向における該端面の長さよりも小さいこと、
　を特徴とする電子部品。
　前記積層体は、前記第１の絶縁体層よりも低い透磁率を有する第２の絶縁体層であって、該第１の絶縁体層と共に積層されている第２の絶縁体層を更に含んでおり、
　前記コイル導体は、前記第２の絶縁体層上に設けられていること、
　を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
　前記積層体は、前記第１の絶縁体層よりも低い透磁率を有する第２の絶縁体層であって、該第１の絶縁体層と共に積層されている第２の絶縁体層を更に含んでおり、
　前記コイル導体は、前記第２の絶縁体層に埋め込まれていること、
　を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
　前記第２の方向の一方側に位置する側面は、回路基板への実装時に該回路基板に対向する実装面であること、
　を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子部品。
　積層方向の一方側に位置する底面は、回路基板への実装時に該回路基板に対向する実装面であること、
　を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子部品。
　前記コイル導体から前記第２の方向の一方側に位置する側面までの距離と、該コイル導体から該第２の方向の他方側に位置する側面までの距離とは、略等しいこと、
　を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子部品。
　前記コイル導体から積層方向の一方側に位置する底面までの距離と、該コイル導体から積層方向の他方側に位置する上面までの距離とは、略等しいこと、
　を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子部品。
　前記２つの端面のそれぞれに設けられ、かつ、前記コイル導体の両端に接続されている第１の外部電極及び第２の外部電極を、
　更に備えていること、
　を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電子部品。