特許 6222215 電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6222215

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/04

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-500171(P2015-500171)

(86)(22)【出願日】2014年1月24日

(86)【国際出願番号】JP2014051460

(87)【国際公開番号】WO2014125895

(87)【国際公開日】20140821

【審査請求日】2015年6月24日

(31)【優先権主張番号】特願2013-25635(P2013-25635)

(32)【優先日】2013年2月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110001449

【氏名又は名称】特許業務法人プロフィック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河南 亘

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０２２２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５９７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２６２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７０３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８４１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０９６７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２６７１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６３２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス焼結体と、
銅を主成分としニッケルが添加された線材から成り、回路素子を構成する内部導体と、
を備え、
内部導体における銅１００重量部に対し、前記ニッケルの添加量は、１重量部以下であること、
を特徴とする電子部品。

【請求項2】

前記セラミックスは鉄、亜鉛、銅及びマンガンを含むフェライトであること、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。

【請求項3】

前記セラミックスは鉄、ニッケル、銅及びマンガンを含むフェライトであること、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。

【請求項4】

前記セラミックスは鉄、ニッケル、亜鉛、銅及びマンガンを含むフェライトであること、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子部品、特に、線材から成る導体がセラミック焼結体中に内蔵されている電子部品に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の線材から成る導体がセラミック焼結体中に内蔵されている電子部品としては、特許文献１に記載のインダクター素子が知られている。この種のインダクター素子５００は、図８に示すように、複数枚のフェライトシート５０１が積層された焼結体であり、内部に金属導体５０３が配置されている。金属導体５０３は、銀や銅などからなる棒状部材である。また、インダクター素子５００の表面には図示しない端子電極が形成されている。

【0003】

ところで、インダクター素子５００では、図９に示すように、焼成前は直線状であった金属導体５０３に対して、焼成中の結晶粒の成長に伴う粒界の粗大化によって亀裂が発生する。そして、亀裂が発生した金属導体５０３に対して、焼成におけるフェライトシートの収縮の圧縮力が加わると、図１０に示すように、金属導体５０３の複数の箇所で折れが生じる。これにより、焼成後のインダクター素子５００の直流抵抗の値は、焼成前のインダクター素子５００の直流抵抗の値よりも大きくなるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−２２２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本発明の目的は、線材から成る導体がセラミック焼結体中に内蔵されている電子部品において、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の形態である電子部品は、
セラミックス焼結体と、
銅を主成分としニッケルが添加された線材から成り、回路素子を構成する内部導体と、
を備え、
内部導体における銅１００重量部に対し、前記ニッケルの添加量は、１重量部以下であること、
を特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る電子部品によれば、焼成中の結晶粒の成長を抑制することによって、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施例である電子部品の外観斜視図である。

【図2】第１実施例である電子部品における積層体の分解斜視図である。

【図3】第１〜第４のサンプルにおいて、第１の実験を行った際の結果を示したグラフである。

【図4】第１〜第４のサンプルにおいて、第１の実験を行った際の結果から導出される直流抵抗の値のばらつきを示したグラフである。

【図5】第１及び第２のサンプルにおいて、第２の実験を行った際の結果を示したグラフである。

【図6】第５〜第７のサンプルにおいて、第４の実験を行った際の結果を示したグラフである。

【図7】第４実施例である電子部品の外観斜視図である。

【図8】特許文献１に記載のインダクター素子と同種のインダクター素子の分解斜視図である。

【図9】特許文献１に記載のインダクター素子と同種のインダクター素子において、金属導体が配置されたフェライトシートを、積層方向から平面視した図である。

【図10】焼成後の特許文献１に記載のインダクター素子と同種のインダクター素子において、金属導体が配置されたフェライトシートを、積層方向から平面視した図である。

【0010】

（第１実施例）
以下で、第１実施例である電子部品１０Ａについて図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施例である電子部品１０Ａの外観斜視図である。図２ は、第１実施例である電子部品１０Ａにおける積層体１２の分解斜視図である。以下、電子部品１０Ａの積層方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向から平面視した ときに、電子部品１０Ａの長辺に沿った方向をｘ軸方向と定義する。さらに、ｚ軸方向から平面視したときに、電子部品１０Ａの短辺に沿った方向をｙ軸方向と定義する。なお、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交している。

【0011】

電子部品１０Ａは、図１に示すように、直方体状を成している。また、電子部品１０Ａは、積層体（セラミック焼結体）１２、内部導体３０及び外部電極４０ａ，４０ｂにより構成されている。

【0012】

積層体１２は、図２に示すように、絶縁体層２０ａ〜２０ｇがｚ軸方向の負方向側から正方向側に向かって、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。また、各絶縁体層２０ａ〜２０ｇは、ｚ軸方向から平面視したときに、長方形状を成している。従って、絶縁体層２０ａ〜２０ｇが積層されることにより構成された積層体１２は、図１に示すように、直方体である。そして、絶縁体層の材料は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ及びＭｎを含むフェライトである。以下で、各絶縁体層２０ａ〜２０ｇのｚ軸方向の正方向側の面を上面と称す。

【0013】

内部導体３０は、図２に示すように、絶縁体層２０ｄの上面におけるｙ軸方向の中央に配置され、積層体１２に内蔵されている。また、内部導体３０は、ｘ軸方向に平行な線状の導体であり、円形の断面形状を成している。すなわち、内部導体３０は、金属部材が引き延ばされて作製された線材である。内部導体３０の材料は、主成分である銅に対してニッケルが添加された銅合金であり、内部導体３０における銅が１００重量部に対して、ニッケルの添加量は１重量部である。銅に対してニッケルが添加された銅合金は、銅よりも高融点である。内部導体３０の両端は、積層体１２のｘ軸方向の正負両側の面に露出しており、後述する外部電極４０ａ，４０ｂと接続されている。

【0014】

外部電極４０ａは、図１に示すように、積層体１２のｘ軸方向の負方向側の面を覆うように設けられている。また、外部電極４０ｂは、積層体１２のｘ軸方向の正方向側の面を覆うように設けられている。なお、外部電極４０ａ，４０ｂの材料は、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ等の導電性材料である。また、前述のとおり、外部電極４０ａ，４０ｂは、内部導体３０の両端と接続されている。

【0015】

（電子部品の製造方法）
以上のように構成された電子部品１０Ａの製造方法について以下に説明する。なお、以下では、一つの電子部品１０Ａについて説明するが、実際には、未焼成の複数の焼結体１２がつながったマザー積層体を作製し、マザー積層体をカットした後に外部電極４０ａ，４０ｂを形成して、複数の電子部品１０Ａを得る。

【0016】

まず、絶縁体層２０ａ〜２０ｇ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）及び酸化マンガン（Ｍｎ₂Ｏ₃）の混合物を４９ｍｏｌ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を２５ｍｏｌ％、酸化 ニッケル（ＮｉＯ）を２１〜２６ｍｏｌ％、酸化銅（ＣｕＯ）を０〜５ｍｏｌ％の比率で秤量した後、それぞれの材料を原材料としてポットミルに投入し、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７００℃〜８００℃で所定時間仮焼し、フェライトセラミック粉末を得る。

【0017】

このフェライトセラミック粉末に対してポリビニルブチラール系の有機バインダー、エタノール、トルエン等の有機溶剤を加えてポットミルで混合を行い、その後、減圧により脱泡を行い、セラミックススラリーを得る。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、絶縁体層２０ａ〜２０ｇとなるべきセラミックグリーンシートを作製する。

【0018】

次に絶縁体層２０ｄとなるべきセラミックグリーンシートの表面上に、銅を主成分とする線材である内部導体３０を配置する。

【0019】

次に、絶縁体層２０ａ〜２０ｇとなるべきセラミックグリーンシートをこの順に並ぶように積層・圧着して、未焼成のマザー積層体を得る。その後、未焼成のマザー積層体を静水圧プレスなどにより加圧して本圧着を行う。

【0020】

次に、マザー積層体をカット刃により所定寸法の積層体１２にカットする。その後、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、内部導体３０における銅が酸化しない雰囲気化で加熱する。例えば、低酸素雰囲気中において５００℃で２時間の条件で行う。また、焼成は、Ｃｕ−Ｃｕ₂Ｏの平行酸素分圧以下となるようにＮ₂−Ｈ₂−Ｈ₂Ｏの混合ガスで雰囲気調整された焼成炉において、９００℃〜１０５０℃で所定時間の条件で行う。

【0021】

次に、外部電極４０ａ，４０ｂを形成する。まず、Ｃｕを主成分とする導電性材料からなる電極ペーストを焼結体１２の側面に塗布する。次に、塗布した電極ペーストを約９００℃の温度で焼き付ける。これにより、外部電極４０ａ，４０ｂの下地電極が形成される。

【0022】

最後に、下地電極の表面にＮｉ／Ｓｎめっきを施す。これにより、外部電極４０ａ，４０ｂが形成される。以上の工程により、電子部品１０Ａが完成する。

【0023】

（効果）
電子部品１０Ａによれば、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。具体的には、電子部品１０Ａでは、内部導体３０の材料として、ニッケルを添加した銅を使用している。これにより、焼成中の結晶粒の成長に伴う粒界の粗大化よる亀裂の発生が抑制される。従って、焼成中のフェライトシートの収縮によって内部導体３０に圧縮力がかかっても、内部導体３０に折れが発生することが抑制される。その結果、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。

【0024】

また、内部導体３０に折れが発生することが抑制されることに伴って、焼成後における電子部品１０Ａの直流抵抗の値のばらつきも抑制される。これに加え、焼成後に熱衝撃が電子部品１０Ａに加えられた際の亀裂の進行も抑制することができる。

【0025】

本願発明者は、電子部品１０Ａが奏する効果を明確なものとするために実験を行った。実験では、まず、電子部品１０Ａの内部導体３０にニッケルを添加していない第１のサンプル、電子部品１０Ａに相当する第２のサンプル、電子部品１０Ａの内部導体３０におけるニッケルの添加量を２重量部とした第３のサンプル及び電子部品１０Ａの内部導体３０におけるニッケルの添加量を５重量部とした第４のサンプルを作製した。なお、各サンプルの個数は、３０個である。また、各サンプルの大きさは、 １．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍであり、各サンプルの内部導体３０の線径は、０．１０ｍｍである。

【0026】

まず、第１の実験として、第１〜第４のサンプルに直流電流を流し、各々の抵抗値を測定した。第２の実験として、第１及び第２のサンプルに対して熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、各サンプルを１２５℃で３０分間保持した後に−５５℃で３０分間保持し、これを１サイクルとして、合計で５００サイクル行われる。

【0027】

図３は、第１〜第４のサンプルにおいて、第１の実験を行った際の結果を示したグラフである。図４は、第１〜第４のサンプルにおいて、第１の実験を行った際の結果から導出される直流抵抗の値のばらつきを示したグラフである。図５は、第１及び第２のサンプルにおいて、第２の実験を行った際の結果を示したグラフである。図３では、縦軸は、直流抵抗値（ｍΩ）を示しており、横軸は、ニッケルの添加量（重量部）を示している。図４では、縦軸は、直流抵抗値のばらつき（％） を示しており、横軸は、ニッケルの添加量（重量部）を示している。図５では、縦軸は、直流抵抗の値の変化率（％）を示しており、横軸は、熱衝撃試験のサイクル数を示している。なお、上記の直流抵抗の値のばらつきは、標準偏差を平均値で割ることにより算出している。

【0028】

第１の実験において、直流電流を流したところ、図３に示すように、第２のサンプルの抵抗値が、第１のサンプルの抵抗値よりも低い値を示していることが分かる。これは、ニッケルを銅に添加したことにより、焼成時の内部導体３０の亀裂の発生が抑制され、結果として、直流抵抗の増大が抑制されたことを示す。第３のサンプル及び第４のサンプルが、第２のサンプルよりも高い抵抗値を示している理由は、ニッケルそのものの比抵抗が銅よりも高いため、ニッケルの添加量の増大により銅合金そのものの比抵抗が上昇したためである。従って、第１の実験の結果から、ニッケルを添加したことにより内部導体３０の直流抵抗の値は減少する。しかし、ニッケルの添加量が１重量部を超えると、ニッケルそのものの比抵抗により内部導体３０の直流抵抗の値が上昇する。つまり、ニッケルの添加量は、１重量部以下であることが好ましい。

【0029】

また、図４に示すように、ニッケルの添加によって、各サンプルにおける直流抵抗の値のばらつきが減少していることがわかる。これは、ニッケルを銅に添加したことにより、焼成時の内部導体３０の亀裂の発生が抑制され、結果として、直流抵抗の値のばらつきが抑制されたことを示す。

【0030】

さらに、第２の実験を行った結果、図５に示すように、第１のサンプルの抵抗値の変化率は、サイクル数の増加と共に、大きくなっている。これは、温度差に起因するサンプルの膨張・収縮によって、内部導体３０の亀裂による折れが進行したためである。一方、第２のサンプルの抵抗値には、ほとんど変化は見られなかった。 これは、第２のサンプルでは、内部導体３０の亀裂がほとんど発生せず、結果として熱衝撃により折れが進行することがなかったためである。

【0031】

（第２実施例）
第２実施例である電子部品１０Ｂでは、内部導体３０の材料が銅であり、内部導体３０の表面にニッケルのめっき処理が施されている。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、第２実施例において内部導体３０以外の説明は前記第１実施例での説明のとおりである。

【0032】

第２実施例である電子部品１０Ｂによれば、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。具体的には、 電子部品１０Ｂでは、内部導体３０の表面をニッケルが覆っている。これにより、電子部品１０Ｂの焼成中における内部導体３０の亀裂の発生が抑制される。結果として、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。

【0033】

また、内部導体３０に亀裂が発生することが抑制されることに伴って、焼成後における電子部品１０Ｂの直流抵抗の値のばらつきも抑制される。これに加え、焼成後に熱衝撃が電子部品１０Ｂに加えられた際の亀裂の進行も抑制することができる。

【0034】

（第３実施例）
第３実施例である電子部品１０Ｃでは、内部導体３０の材料が銅であり、内部導体３０の表面に鉄のめっき処理が施されている。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、本第３実施例において内部導体３０以外の説明は前記第１実施例での説明のとおりである。

【0035】

第３実施例である電子部品１０Ｃによれば、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。具体的には、 電子部品１０Ｃでは、内部導体３０の表面を鉄が覆っている。これにより、電子部品１０Ｃの焼成中における内部導体３０の亀裂の発生が抑制される。結果として、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制することができる。

【0036】

また、内部導体３０に亀裂が発生することが抑制されることに伴って、焼成後における電子部品１０Ｃの直流抵抗の値のばらつきも抑制される。これに加え、焼成後に熱衝撃が電子部品１０Ｃに加えられた際の亀裂の進行も抑制することができる。

【0037】

本願発明者は、電子部品１０Ｂ，１０Ｃが奏する効果を明確なものとするために実験を行った。より詳細には、電子部品１０における内部導体３０の材料が銅であり、めっき処理がほどこされていない第５のサンプル、電子部品１０Ｂに相当する第６のサンプル及び電子部品１０Ｃに相当する第７のサンプルを作製した。なお、各サンプルの個数は、３０個である。また、各サンプルの大きさは、 １．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍであり、各サンプルの内部導体３０の線径は、０．１０ｍｍである。

【0038】

まず、第３の実験として、第５〜第７のサンプルに直流電流を流し、各々の抵抗値を測定した。第４の実験として、第５〜第７のサンプルに対して熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、各サンプルを１２５℃で３０分間保持した後に−５５℃で３０分間保持し、これを１サイクルとして、合計で５００サイクル行われる。

【0039】

表１は、第５〜第７のサンプルにおいて、第３の実験を行った際の結果を示した表である。表２は、第５〜第７のサンプルにおいて、第３の実験を行った際の 結果から導出される直流抵抗の値のばらつきを示した表である。図６は、第５〜第７のサンプルにおいて、第４の実験を行った際の結果を示したグラフである。図６では、縦軸は、直流抵抗の値の変化率（％）を示しており、横軸は、熱衝撃試験のサイクル数を示している。

【0040】

【表1】

【0041】

【表2】

【0042】

第３の実験において、直流電流を流したところ、表１に示すように、第７のサンプルの抵抗値が最も低い抵抗値を示していることが分かる。これは、内部導体３０が鉄で被覆されたことにより、焼成時の内部導体３０の亀裂が抑制され、結果として、直流抵抗の増大が抑制されたことを示す。第６のサンプルが、第７のサンプルよりも高い抵抗値を示している理由は、ニッケルそのものの比抵抗が銅よりも高いため、内部導体３０の表面における抵抗が上昇したためである。

【0043】

また、表２に示すように、第６及び第７のサンプルの直流抵抗の値のばらつきは、第５のサンプルの直流抵抗の値のばらつきよりも小さい。これは、ニッケル又は鉄を用いて内部導体３０の表面を被覆することにより、焼成時の内部導体３０の亀裂が抑制され、結果として、直流抵抗の値のばらつきが抑制されたことを示す。

【0044】

さらに、第４の実験を行った結果、図６に示すように、第６及び第７のサンプルの抵抗値には、ほとんど変化は見られなかった。これは、第６及び第７のサンプルでは、内部導体３０の亀裂がほとんど発生せず、結果として熱衝撃により亀裂による折れが進行することがなかったためである。

【0045】

（第４実施例）
第４実施例である電子部品１０Ｄと第１実施例である電子部品１０との相違点は、図７に示すように、内部導体３０の形状がｘ軸方向に進行する螺旋状であり、これを積層体１２に代えて、直方体状のセラミックの焼結体１５で覆っている点である。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、第４実施例において他の説明は前記第１実施例での説明のとおりである。

【0046】

以上のように構成された電子部品１０Ｄでは、内部導体３０の形状が螺旋状であるため、電子部品１０と比較して、より高いインダクタンス値を得ることができる。

【0047】

（他の実施例）
なお、本発明に係る電子部品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

【0048】

特に、絶縁体層の材質、形状やサイズは用途に応じて適宜選択すればよい。また、内部導体３０の添加物として鉄を用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

以上のように、本発明は、焼結体中に導体が内蔵されている電子部品に有用であり、特に、焼成後の直流抵抗の値が、焼成前の直流抵抗の値よりも大きくなることを抑制できる点で優れている。

【符号の説明】

【0050】

１０Ａ〜１０Ｄ 電子部品
１２ 積層体（セラミックス焼結体）
１５ 焼結体（セラミックス焼結体）
３０ 内部導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】