(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記コイルは、第1コイルと、第2コイルとを含み、前記外部電極は、前記第1コイルおよび前記第2コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された第1外部電極、第2外部電極、第3外部電極および第4外部電極を含む、請求項1に記載の積層型電子部品。
前記外部電極は、Agを含む下地電極層と、該下地電極層の上に設けられた1以上のめっき層で構成され、前記下地電極層が前記くさび部を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層型電子部品。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態に係る積層型電子部品について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は例示を目的とするものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下に説明する構成要素の寸法、材質、形状、相対的配置等は、特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。また、各図面が示す構成要素の大きさ、形状、位置関係等は説明を明確にするため誇張していることがある。
【0012】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る積層型電子部品1を
図1Aおよび
図1Bに示す。
図1Aは、第1実施形態の積層型電子部品1を底面側から見た斜視図であり、
図1Bは、第1実施形態の積層型電子部品1の内部に設けられたコイル3の形状を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る積層型電子部品1は、磁性粒子を含有する磁性層を含む素体2と、素体2に内蔵されたコイル3と、素体2の底面に設けられ、コイル3の端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された外部電極41および42とを有してなる。なお、本明細書において、積層型電子部品1および素体2の長さを「L」、幅を「W」、厚み(高さ)を「T」とよぶことがある(
図1を参照)。また、本明細書において、素体2の長さLに平行な方向を「L方向」、幅Wに平行な方向を「W方向」、厚みTに平行な方向を「T方向」とよび、L方向およびT方向に平行な面を「LT面」、W方向およびT方向に平行な面を「WT面」、L方向およびW方向に平行な面を「LW面」とよぶことがある。
【0013】
本実施形態に係る積層型電子部品1のサイズは特に限定されるものではないが、長さ(L)が0.57mm以上1.75mm以下、幅(W)が0.27mm以上0.95mm以下、高さ(T)が0.45mm以上1.20mm以下であることが好ましい。
【0014】
図2に、本実施形態に係る積層型電子部品1のLT面に平行な断面図を示す。なお、
図2〜
図6Cに示す断面図は、素体2の底面を上側にした断面図である。
図2に示す積層型電子部品1において、素体2は、磁性層21および非磁性層22を含む。ただし、本実施形態に係る積層型電子部品1において非磁性層22は必須ではなく、素体2は、磁性層のみで構成されていてもよい。
【0015】
(磁性層21)
磁性層21は、磁性材料で構成される磁性粒子を含む。磁性粒子は、Fe、Co、Ni、およびこれらを含む合金等の金属磁性材料の粒子(金属磁性粒子)、またはフェライト粒子であってよい。磁性粒子は、好ましくはFe粒子またはFe合金粒子である。Fe合金としては、Fe−Si系合金、Fe−Si−Cr系合金、Fe−Si−Al系合金、Fe−Si−B−P−Cu−C系合金、Fe−Si−B−Nb−Cu系合金等が好ましい。上述の金属磁性材料からなる金属磁性粒子の表面は、絶縁被膜で覆われていることが好ましい。金属磁性粒子の表面が絶縁被膜で覆われていると、金属磁性粒子間の絶縁性を高くすることができる。金属磁性粒子の表面に絶縁被膜を形成する方法については後述する。絶縁被膜を構成する材料は、P、Si等の酸化物が好ましい。また、絶縁被膜は金属磁性粒子の表面が酸化されることで形成された酸化膜であってもよい。絶縁被膜の厚みは、好ましくは1nm以上50nm以下、より好ましくは1nm以上30nm以下、さらに好ましくは1nm以上20nm以下である。絶縁皮膜の厚みは、後述するように積層型電子部品の試料を研磨することで得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影し、得られたSEM写真から、金属磁性粒子表面の絶縁被膜の厚みを測定することができる。
【0016】
磁性層21中の金属磁性粒子の平均粒径は、以下に説明する手順で測定することができる。積層型電子部品1の試料を切断して得られた断面について、複数箇所(例えば5箇所)の領域(例えば130μm×100μm)をSEMで撮影し、得られたSEM画像を画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、A像くん(登録商標))を用いて解析し、金属粒子の円相当径を求める。得られた円相当径の平均値を、金属磁性粒子の平均値とする。
【0017】
(非磁性層)
本実施形態に係る積層型電子部品1において、素体2は、磁性層21に加えて非磁性層22を含んでよい。
図2に示す構成において、素体2は、コイル3を構成するコイル導体間に設けられた非磁性層22を含む。コイル導体間に非磁性層22を設けることにより、積層型電子部品1の磁気飽和特性が向上し、直流重畳特性をより一層向上させることができる。非磁性層22は、非磁性材料として、ガラスセラミック材料および非磁性フェライト材料等を含んでよい。非磁性層22は、非磁性材料として非磁性フェライト材料を含むことが好ましい。非磁性フェライト材料としては、FeがFe
2O
3に換算して40mol%以上49.5mol%以下、CuがCuOに換算して6重量%以上12mol%以下、残部がZnOである組成を有する非磁性フェライト材料を用いることができる。非磁性材料は、必要に応じて添加物としてMn
3O
4、Co
3O
4、SnO
2、Bi
2O
3およびSiO
2等が添加されていてよく、微量な不可避不純物を含有していてもよい。非磁性層22は、好ましくはZn−Cu系フェライトを含有する。
【0018】
図3に、本実施形態に係る積層型電子部品1の第1変形例の断面図を示す。
図3に示すように、素体2は、上述したコイル導体間の非磁性層22に加えて、追加の非磁性層23を含んでよい。
図3に示す構成において、追加の非磁性層23は、外部電極41と、外部電極41に対向するコイル導体との間に設けられる。外部電極41と、外部電極41に対向するコイル導体との間に追加の非磁性層23が存在することにより、外部電極41と、外部電極41に対向するコイル導体との絶縁性を向上させることができ、その結果、外部電極と、外部電極に対向するコイル導体との間でのリークの発生を抑制することができる。追加の非磁性層23は、非磁性材料として、ガラスセラミック材料および非磁性フェライト材料等を含んでよい。追加の非磁性層23は、非磁性材料として非磁性フェライト材料を含むことが好ましい。非磁性フェライト材料としては、FeがFe
2O
3に換算して40mol%以上49.5mol%以下、CuがCuOに換算して6重量%以上12mol%以下、残部がZnOである組成を有する非磁性フェライト材料を用いることができる。非磁性材料は、必要に応じて添加物としてMn
3O
4、Co
3O
4、SnO
2、Bi
2O
3およびSiO
2等が添加されていてよく、微量な不可避不純物を含有していてもよい。追加の非磁性層23は、好ましくはZn−Cu系フェライトを含有する。
【0019】
図3に示す構成において、追加の非磁性層23は、外部電極41に対向するコイル導体に接している。外部電極41に対向するコイル導体と、追加の非磁性層23とが接していると、積層型電子部品1の直流重畳特性をより一層向上させることができる。
【0020】
図4に、本実施形態に係る積層型電子部品1の第2変形例の断面図を示す。
図4に示す構成において、追加の非磁性層23は、外部電極41および42に接している。追加の非磁性層23を外部電極41および42に接するように設けることで、外部電極間の直流抵抗を向上させることができる。
【0021】
なお、追加の非磁性層23は、外部電極41に対向するコイル導体に接する位置と、外部電極41および42に接する位置の中間の位置に設けてもよい。このような位置に追加の非磁性層23を設けることにより、直流重畳特性の向上と、外部電極間の直流抵抗の向上とをバランスよく達成することができる。
【0022】
追加の非磁性層23は、Zn−Cu系フェライト等の非磁性材料を含んでよい。追加の非磁性層23は、好ましくはZn−Cu系フェライトを含有する。
【0023】
追加の非磁性層23の厚みは、5μm以上50μm以下であることが好ましい。
【0024】
追加の非磁性層23の厚みが5μm以上であると、外部電極41と、外部電極41に対向するコイル導体との間の絶縁性をより高くすることができる。追加の非磁性層23の厚みが50μm以下であると、積層型電子部品1のインダクタンスをより高くすることができる。追加の非磁性層23の厚みは、より好ましくは5μm以上30μm以下であり、さらに好ましくは5μm以上20μm以下である。
【0025】
追加の非磁性層23の厚みは、以下に説明する手順で測定することができる。積層型電子部品の試料を垂直になるように立てて、試料の周りを樹脂で固める。このときLT面が露出するようにする。研磨機で試料のW方向の約1/2の深さで研磨を終了し、LT面に平行な断面を露出させる。研磨による内部導体のだれを除去するために、研磨終了後、イオンミリング(株式会社日立ハイテク社製イオンミリング装置IM4000)により研磨表面を加工する。研磨した試料における追加の非磁性層の略中央部を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影し、得られたSEM写真から追加の非磁性層の略中央部の厚みを測定し、これを追加の非磁性層の厚みと定義する。
【0026】
(コイル3)
素体2の内部には、コイル3が設けられている。コイル3は、Ag等の導電性材料で構成されてよい。導電性ペーストは、導電性材料に加えて、溶剤、樹脂および分散剤等を含んでよい。なお、本実施形態に係る積層型電子部品1は、素体2に内蔵される1つのコイル3を含むが(
図1Bおよび
図2〜4参照)、本発明に係る積層型電子部品はこのような構成に限定されるものではなく、複数のコイルを備えてもよい。
図2〜4に示す構成において、コイル3は、非磁性層22を挟んで上下に2つのコイル導体が連結されてなる。ただし、本実施形態に係る積層型電子部品1はこのような構成に限定されるものではなく、所望のインダクタンス値等に応じて、3以上のコイル導体が連結されてなるコイル3を含んでよい。
【0027】
コイル3の、素体2の上面側に位置する端部は、コイル3の巻回部の外側に設けられた接続部を介して外部電極と電気的に接続されることが好ましい。このように接続部を設けることにより、積層型電子部品の寄生容量を小さくすることができるので、共振周波数を大きくすることができる。
【0028】
(外部電極)
本実施形態に係る積層型電子部品1は、素体2の底面に設けられ、コイル3の端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された外部電極41および42を備える。
図1Aに示す構成において、外部電極41および42は、素体2の底面のみに設けられているが、本実施形態に係る積層型電子部品は、このような構成に限定されるものではなく、外部電極41および42は、素体2の底面と、底面と隣り合う他の側面とにまたがって設けられてもよい。例えば、外部電極41および42は、素体2の底面と、底面と隣り合うWT面にまたがって設けられたL字電極であってよい。外部電極41および42は、Ag等の導電性材料で構成されてよい。
【0029】
外部電極41および42の側面は、素体2の底面に垂直な断面において、凹形状のくさび部を有し、くさび部に素体2の一部が入り込んでいる。また、素体2の底面において、外部電極41および42の表面の少なくとも一部が、素体2の底面よりも外側に位置する。
【0030】
本実施形態に係る積層型電子部品1は、外部電極41および42が上述したくさび部を有することにより、外部電極41および42と素体2との密着性が向上し、高い接合力を有することができる。さらに、本実施形態に係る積層型電子部品1は、素体の底面において、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在することにより、積層型電子部品を実装する際における積層型電子部品と実装基板等とのコンタクト性が向上する。このように、本実施形態に係る積層型電子部品は、外部電極の密着性とコンタクト性とを両立することができる。
【0031】
外部電極に設けられたくさび部の形状の一例を
図8に示す。
図8は、素体の底面に垂直な断面における、外部電極のくさび部の断面形状を示すSEM写真である。
図8に示すように、外部電極は、外部電極の内側に向かって凹形状のくさび部を備えている。くさび部の凹形状の内部に素体の一部が入り込んでおり、くさび部に入り込んだ素体の先端は鋭角状になっている。このようにくさび部に素体の一部が入り込んでいることにより、素体と外部電極との密着性が向上し得、素体と外部電極との間の接合力が向上し得る。また、後述する製造工程に起因して、外部電極の最外面は、素体の底面よりも外側に存在する。ここで、外部電極の表面全体が素体の底面より外側に存在する必要はなく、外部電極の表面の少なくとも一部が素体の底面より外側に存在していればよい。このように外部電極の表面の少なくとも一部(最外面)が素体の底面より外側に存在していることにより、積層型電子部品を実装する際に、積層型電子部品と実装基板等とのコンタクト性を向上させることができる。
【0032】
上述したくさび部は、外部電極の少なくとも1つの側面に設けられていればよいが、外部電極の全ての側面にくさび部を設けることにより、外部電極と素体との密着性をより一層向上させることができる。
【0033】
くさび部の長さは、10μm以上50μm以下であることが好ましい。くさび部の長さが上述の範囲内であると、外部電極と素体との密着性をより一層向上させることができる。くさび部の長さの測定方法は後述する。
【0034】
外部電極は、Agを含む下地電極層と、この下地電極層の上に設けられた1以上のめっき層で構成されてよい。この場合、下地電極層が上述のくさび部を有する。
【0035】
外部電極の厚みは、5μm以上100μm以下であることが好ましい。外部電極の厚みは、より好ましくは10μm以上50μm以下である。外部電極の厚みが5μm以上であると、はんだ喰われ性や耐熱衝撃性を向上することができる。外部電極の厚みが100μm以下、より好ましくは50μm以下であると、磁性体部の体積を十分確保することができるので、良好な電気特性を確保することができる。
【0036】
外部電極の厚み及びくさび部の長さは、以下に説明する手順で測定することができる。上述した方法と同様の方法で試料の研磨を行い、外部電極部をSEMで撮影する。得られたSEM写真から外部電極の厚み及びくさび部の長さを次のようにして求める。外部電極の略中央部を1ヶ所測定し、外部電極の厚みと定義する。また、くさび部の長さは、くさび部に入り込んだ素体の先端、および外部電極の先端からそれぞれ
図8に示すように垂線を引く。この垂線間の距離を「くさび部の長さ」と定義する。
【0037】
[積層型電子部品の製造方法]
次に、本実施形態に係る積層型電子部品1の製造方法について、
図5A〜5Gを参照して以下に説明する。ただし、本実施形態に係る積層型電子部品1の製造方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。なお、
図5A〜5Gのそれぞれについて、右側の図は、各製造プロセスにおける積層体の上面図であり、左側の図および中央の図はそれぞれ、上面図に示す破線1および2に沿った断面図である。
【0038】
本実施形態に係る積層型電子部品の製造方法は、磁性粒子を含有する磁性層を含む素体と、素体に内蔵されたコイルと、素体の表面に設けられ、コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された外部電極とを有してなる積層型電子部品の製造方法であって、
内部にコイルが形成された、磁性層を含む積層体を準備する工程と、
積層体の表面に導電性ペーストを塗布して、第1外部電極層を形成する工程と、
磁性ペーストまたは非磁性ペーストを、第1外部電極層の外縁部の少なくとも一部と重なるように塗布して、磁性ペースト層または非磁性ペースト層を形成する工程と、
導電性ペーストを、第1外部電極層の上に塗布して第2外部電極層を形成する工程であって、第2外部電極層は、第2外部電極層の一部が、磁性ペースト層または非磁性ペースト層の外縁部の少なくとも一部と重なるように形成される、工程と、
第1外部電極層、磁性ペースト層または非磁性ペースト層、および第2外部電極層が形成された積層体を焼成する工程と
を含む。
【0039】
まず、以下に説明する手順で、内部にコイルが形成された、磁性層を含む積層体を準備する。
【0040】
[磁性ペーストの調製]
磁性ペーストは、磁性層21を形成するのに用いられる。磁性ペーストは磁性材料を含む。磁性ペーストは、磁性材料に加えて、バインダー、溶剤および可塑剤等を含んでよい。
【0041】
(磁性材料)
磁性材料として、Fe、Co、Ni、およびこれらを含む合金等の金属磁性材料の粒子(金属磁性粒子)、またはフェライト粒子を用いることができる。磁性材料は、好ましくはFeまたはFe合金である。Fe合金としては、Fe−Si系合金、Fe−Si−Cr系合金、Fe−Si−Al系合金、Fe−Si−B−P−Cu−C系合金、Fe−Si−B−Nb−Cu系合金等が好ましい。上述の金属磁性材料からなる金属磁性粒子の表面は、絶縁被膜で覆われていることが好ましい。金属磁性粒子の表面が絶縁被膜で覆われていると、金属磁性粒子間の絶縁性を高くすることができる。絶縁被膜を形成する方法として、公知のゾル−ゲル法、メカノケミカル法等を用いることができる。絶縁被膜を構成する材料は、P、Si等の酸化物が好ましい。また、絶縁被膜は金属磁性粒子の表面が酸化されることで形成された酸化膜であってもよい。絶縁被膜の厚みは、好ましくは1nm以上50nm以下、より好ましくは1nm以上30nm以下、さらに好ましくは1nm以上20nm以下である。絶縁皮膜の厚みは、上述したように積層型電子部品の試料を研磨することで得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影し、得られたSEM写真から、金属磁性粒子表面の絶縁被膜の厚みを測定することができる。
【0042】
金属磁性粒子の平均粒径は、好ましくは1μm以上30μm以下、より好ましくは1μm以上20μm以下、さらに好ましくは1μm以上10μm以下である。ここで、原料の金属磁性粒子の「平均粒径」は、体積基準のメジアン径(D
50)を意味する。
【0043】
上述した金属磁性粒子に、ZnO粉末を、金属磁性粒子およびZnO粉末の重量の合計に対して0.2〜2重量%程度添加する。さらに、所定量のバインダー(エチルセルロース樹脂等)、溶剤(ターピネオール等)、可塑剤等を加えて混錬することにより、磁性ペーストを調製する。金属磁性粒子に所定量のZnO粉末を添加することにより、金属磁性粒子間の絶縁性をより高くすることができる。
【0044】
[非磁性ペーストの調製]
非磁性ペーストは、非磁性層22および追加の非磁性層23を形成するのに用いられる。非磁性ペーストは非磁性材料を含む。非磁性ペーストは、非磁性材料に加えて、バインダー、溶剤および可塑剤等を含んでよい。
【0045】
(非磁性材料)
非磁性材料として、ガラスセラミック材料および非磁性フェライト材料等を用いることができるが、非磁性フェライト材料を用いることが好ましい。非磁性フェライト材料としては、FeがFe
2O
3に換算して40mol%以上49.5mol%以下、CuがCuOに換算して6重量%以上12mol%以下、残部がZnOである組成を有する非磁性フェライト材料を用いることができる。非磁性材料は、必要に応じて添加物としてMn
3O
4、Co
3O
4、SnO
2、Bi
2O
3およびSiO
2等が添加されていてよく、微量な不可避不純物を含有していてもよい。
【0046】
Fe
2O
3、ZnO、CuO等を所定の比率になるように秤量し、湿式で混合および粉砕した後、乾燥させる。得られた乾燥物を700℃以上800℃以下の温度で仮焼して、非磁性フェライト材料の粉末を調製する。この非磁性フェライト材料に、所定量の溶剤(ケトン系溶剤等)、バインダー(ポリビニルアセタール樹脂等)、および可塑剤(アルキド系可塑剤等)を加えて混錬することにより、非磁性ペーストを調製する。
【0047】
[導電性ペーストの調製]
導電性ペーストは、コイル3ならびに外部電極41および42を形成するのに用いられる。導電性ペーストは、Ag粉末等の導電性材料を含む。導電性ペーストは、導電性材料に加えて、溶剤、樹脂および分散剤等を含んでよい。
【0048】
Ag粉末を準備し、所定量の溶剤(オイゲノール(4−アリル−2−メトキシフェノール)等)、樹脂(エチルセルロース等)、および分散剤を加えて混錬することにより、導電性ペーストを調製する。ここで、Ag粉末の平均粒径(体積基準のメジアン径D
50)は、1μm以上10μm以下であることが好ましい。コイル3ならびに外部電極41および42は、同じ導電性ペーストを用いて形成してよいが、異なる組成を有する導電性ペーストを用いて形成してもよい。
【0049】
[素体2の作製]
金属プレートの上に熱剥離シートおよびPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを積み重ね、その上に、磁性ペーストを印刷して乾燥させる。磁性ペーストの厚みが所定の厚みになるように印刷および乾燥を繰り返し、積層型電子部品の上面側の磁性層21を形成する。
【0050】
上述した磁性層21の上に、導電性ペーストを印刷して、コイル3を構成する第1のコイル導体を形成する。印刷した導電性ペーストを乾燥させた後、第1のコイル導体の周囲に磁性ペーストを印刷して充填し、乾燥させる。第1のコイル導体およびその周囲の磁性層が所定の厚みになるように、導電性ペーストおよび磁性ペーストの印刷および乾燥を繰り返す(
図5A)。
図5Aに示す例においては、導電性ペーストおよび磁性ペーストの印刷および乾燥を3回繰り返している。
【0051】
素体2の内部に複数のコイル導体を形成する場合、第1のコイル導体の上に、第1のコイル導体と第2のコイル導体とを接続する接続層を印刷により形成した後、第2のコイル導体を形成する。具体的には、第1のコイル導体の上の所定の位置に導電性ペーストを印刷して、第1のコイル導体と第2のコイル導体とを接続する接続層と、第1のコイル導体と外部電極とを接続する接続部とを形成し、乾燥させる。接続層および接続部の周囲に磁性ペーストまたは非磁性ペーストを印刷して充填し、乾燥させる(
図5B)。
図5Bに示す例において、接続層および接続部の周囲に非磁性ペーストを印刷して、非磁性層22を形成している。
【0052】
上述した手順と同様の手順を繰り返して、コイル導体層をn層、接続層をn−1層、積層する(nは1以上の整数)。
【0053】
なお、第2のコイル導体以降のコイル導体を形成する場合、当該コイル導体の上の所定の位置に導電性ペーストを印刷して、当該コイル導体と外部電極とを接続する接続部を形成して乾燥させる。また、第1のコイル導体と外部電極とを接続する接続部も同様に形成して乾燥させる。次いで、形成した各接続部の周囲に磁性ペーストを印刷して充填し、乾燥させる。各コイル導体および各接続部が所定の厚みになるように、導電性ペーストおよび磁性ペーストの印刷および乾燥を繰り返す(
図5C)。
【0054】
所定数のコイル導体を形成した後、コイル3の始点および終点を素体2の底面に引き出して外部電極に接続する接続部を形成する。具体的には、コイルの始点および終点に導電性ペーストを印刷して接続部を形成し、乾燥させる。接続部の周囲に磁性ペーストを印刷して充填し、乾燥させる。接続部が所定の厚みになるように、導電性ペーストおよび磁性ペーストの印刷および乾燥を繰り返す。このようにして接続部を形成する際、接続部パターンの周囲に印刷する磁性ペーストの複数の層のうち、いずれかの層について、磁性ペーストの代わりに非磁性ペーストを印刷してもよい。この非磁性ペーストの層は、1層以上存在してよい(
図5D)。以上の手順により、内部にコイルが形成された、磁性層を含む積層体を準備する。
【0055】
次いで、外部電極を形成する。まず、上述の手順により得られた積層体の表面に導電性ペーストを塗布して、外部電極41および42を構成する第1外部電極層を形成する(
図5E)。なお、外部電極を形成する積層体の表面は、素体の底面に相当する面である。積層体の表面に露出した接続部をそれぞれ覆うように導電性ペーストを印刷して、2つの外部電極パターンを形成し、乾燥させる。
【0056】
次に、磁性ペーストまたは非磁性ペーストを、第1外部電極層の外縁部の少なくとも一部と重なるように塗布して、磁性ペースト層または非磁性ペースト層を形成する(
図5F。このとき、磁性ペーストまたは非磁性ペーストは、第1外部電極層の周囲を充填するように印刷して乾燥させる。なお、
図5Fに示す例においては、磁性ペースト層が形成されている。
【0057】
次に、導電性ペーストを第1外部電極層の上に塗布して、外部電極41および42を構成する第2外部電極層を形成する。第2外部電極層は、第2外部電極層の一部が、磁性ペースト層または非磁性ペースト層の外縁部の少なくとも一部と重なるように形成される(
図5G)。このように外部電極41および42を形成することにより、外部電極41および42にくさび部を形成することができる。また、第2外部電極層を積層体の最外層とすることにより、得られる積層型電子部品の素体の底面において、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在することになる。その結果、得られる積層型電子部品において、素体と外部電極との密着性の向上と、実装時のコンタクト性の向上とを両立することができる。
【0058】
なお、
図5A〜
図5Gに示す製造例においては、外部電極41および42は、2つの外部電極層(第1外部電極層および第2外部電極層)を積層することにより形成されているが、本発明に係る積層型電子部品およびその製造方法は、このような形態に限定されるものではなく、3層以上の外部電極層を積層して外部電極を形成してよい。外部電極層をn層積層する場合(nは3以上の整数)、上述した導電性ペーストおよび磁性ペーストまたは非磁性ペーストの印刷および乾燥をn−1回繰り返した後、最後に導電性ペーストを印刷し、乾燥させて、第n外部電極層を形成する。このように、積層体の最外層が外部電極層となるように積層を行うことにより、得られる積層型電子部品において、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在することになる。また、外部電極層を3層以上積層することにより、複数のくさび部を有する外部電極を形成することができる。
【0059】
このようにして得られた積層体を加熱することにより金属プレートから剥離し、圧着した後、積層体からPETフィルムを剥離する。このようにして、素体の集合体である積層体が得られる。
【0060】
次いで、得られた積層体をダイサー等で切断して個片化する。個片化した積層体をバレル処理して、積層体の角部に丸みをつける。なお、バレル処理は積層体を焼成する前に行ってよく、あるいは、焼成後の素体にバレル処理を施してもよい。バレル処理の方法は、乾式または湿式のいずれであってもよく、あるいは、積層体同士を共擦する方法や、メディアと一緒にバレル処理する方法であってもよい。
【0061】
次に、バレル処理を施した積層体を焼成する。積層体を焼成炉に入れて、650℃以上750℃以下の温度で焼成を行って、外部電極が底面に設けられた素体を得る。焼成後の素体を、1Pa以下の真空環境下で樹脂(エポキシ樹脂等)に浸漬し、素体の内部に樹脂を含浸させる。樹脂を含浸させた後の素体を、溶剤(ブチルカルビトールアセテート(2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアセタート)等)で洗浄し、自然乾燥した後、100℃以上200℃以下の温度で樹脂を硬化させる。その後、素体の表面に形成された外部電極(下地電極)の上に、無電解めっきによりNiめっき層およびSnめっき層を形成する。このようにして、
図2に示すような積層型電子部品(積層コイル部品)が得られる。
【0062】
以上、素体内に1つのコイルが内蔵された積層型電子部品の製造方法について説明したが、本実施形態に係る積層型電子部品は2以上のコイルを備えてもよく、この場合においても、上述した方法と同様の手順により積層型電子部品を製造することができる。積層型電子部品が、素体内で2つのコイルを積み重ねたコイル部品(コイルアレイ)である場合、4つのコイル端(1つのコイルにつき2つのコイル端)はそれぞれ、上述した構成と同様に、素体の底面に引き出され、素体の底面に形成された4つの外部電極に電気的に接続される。
【0063】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る積層型電子部品について、
図6A〜6Cを参照して以下に説明する。第2実施形態に係る積層型電子部品は、外部電極が、素体の底面と接する面に凹部を有する点で、第1実施形態の積層型電子部品と相違する。以下、この相違する構成を説明する。その他の点については、第2実施形態に係る積層型電子部品は、第1実施形態と同様の構成を有し、その説明は省略する。第2実施形態に係る積層型電子部品は、外部電極が、上述したくさび部に加えて、素体の底面と接する面に凹部を有することにより、外部電極と素体との密着性をより一層向上させることができ、高い接合力を実現することができる。また、第2実施形態に係る積層型電子部品は、第1実施形態の積層型電子部品と同様に、素体の底面において、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在しているので、実装時のコンタクト性を向上させることができる。
【0064】
図6A〜6Cは、第2実施形態に係る積層型電子部品1の製造方法における、外部電極41および42の形成方法を示す。なお、
図6A〜6Cにおいて、素体内に設けられるコイルは省略している。また、
図6A〜6Cのそれぞれについて、右側の図は、各製造プロセスにおける積層体の上面図であり、左側の図は、積層体のLT面に平行な断面図である。まず、
図6Aに示すように、積層体に導電性ペーストを塗布して、第1外部電極層を形成する。第1外部電極層を形成する工程において、平面視において第1外部電極層がその内側に開口部を有するように、導電性ペーストを塗布する。
図6Aに示す例において、第1外部電極層は1個の円形の開口部を有するが、開口部の形状および個数はこれに限定されるものではなく、適宜調節することができる。
【0065】
次に、磁性ペースト層または非磁性ペースト層を形成する工程において、磁性ペーストまたは非磁性ペーストを、開口部を充填し且つ開口部の周りの第1外部電極層と重なるように塗布する(
図6B)。このように磁性ペーストまたは非磁性ペーストを塗布することにより、外部電極に形成される凹部の幅は、凹部の入口端において、凹部の内部の幅よりも狭くなる。
【0066】
次に、第2外部電極層を形成する工程において、第2外部電極層を、開口部に充填された磁性ペーストまたは非磁性ペーストを覆うように形成する(
図6C)。このように第1外部電極層、磁性ペースト層または非磁性ペースト層、および第2外部電極層が形成された積層体を焼成することにより、第2実施形態に係る積層型電子部品を得ることができる。
【0067】
第2実施形態に係る積層型電子部品において、外部電極41および42は、素体2の底面と接する面において、その面から内側に向かって凹んだ凹部43を有し、凹部43に素体2の一部が入り込んでいる。凹部43の幅は、凹部43の入口端において、凹部43の内部の幅よりも狭くなっている。外部電極41および42が、上述したような凹部43を有し、その凹部43に素体2の一部が入り込んでいる構成においては、凹部43内に入り込んだ素体2の一部は、外部電極41および42と素体2との密着性を向上させるアンカー部としてはたらく。そのため、上記構成を採用することにより、外部電極と素体との密着性をより一層高くすることができる。外部電極に形成される凹部の数および形状は特に限定されるものではなく、所望の特性に応じて適宜調節することができる。
【0068】
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る積層型電子部品について、
図7Aおよび7Bを参照して以下に説明する。第3実施形態に係る積層型電子部品は、コイルが、第1コイル31と、第2コイル32とを含み、外部電極が、第1コイルおよび第2コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された第1外部電極401、第2外部電極402、第3外部電極403および第4外部電極404を含む点で、第1実施形態の積層型電子部品と相違する。積層型電子部品がこのように2以上のコイルと、コイルの各端部に接続する4つ(2対)以上の外部電極を備える場合においても、外部電極に上述のくさび部を設けることにより、素体と外部電極との密着性を向上させることができる。また、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在するように外部電極を形成することにより、実装時のコンタクト性を向上させることができる。さらに、外部電極の、素体の底面と接する面に上述の凹部を形成することにより、素体と外部電極との密着性を更に向上させることができる。
【実施例】
【0069】
[実施例1]
以下に説明する手順で積層型電子部品を作製した。本実施例でおいて作製した積層型電子部品は、素体内に1つのコイルが内蔵されたコイル部品である。
【0070】
[積層型電子部品の試料の作製]
D
50が5μmであるFe−Si系合金粉末を準備し、これにZnO粉末を、金属磁性粒子およびZnO粉末の重量の合計に対して0.3重量%添加し、さらに、所定量のバインダー、溶剤および可塑剤を加えて混錬して、磁性ペーストを作製した。Fe
2O
3が48.5mol%、CuOが9.0mol%、ZnOが残部である組成を有する非磁性フェライト材料の仮焼粉末を作製し、所定量のバインダー、溶剤および可塑剤を加えて混錬して、非磁性ペーストを作製した。D
50が1μmのAg粉末を準備し、所定量のバインダー、溶剤および可塑剤を加えて混錬して、導電性ペースト(Agペースト)を作製した。
【0071】
金属プレートの上に熱剥離シートおよびPETフィルムを積み重ね、その上に磁性ペーストを印刷し、乾燥させることを繰り返して、積層型電子部品の外層に相当する層を形成した。
【0072】
この外層に相当する層の上に導電性ペーストを印刷して、第1のコイル導体を形成した。第1のコイル導体を乾燥させた後、第1のコイル導体の周囲に磁性ペーストを印刷して乾燥させた。この作業を3回繰り返した。
【0073】
第1のコイル導体上の所定の位置に導電性ペーストを印刷し、乾燥させて、第1のコイル導体と次に印刷する第2のコイル導体とを接続するための接続層、および第1のコイル導体と外部電極とを接続するための接続部を形成した。接続層および接続部の周囲に磁性ペーストを印刷して乾燥させた。この作業を3回繰り返した。
【0074】
次に、所定の位置に導電性ペーストを印刷して、第1のコイル導体および第2のコイル導体のそれぞれと、外部電極とを接続するための接続部を形成して、乾燥させた。形成した接続部の周囲に磁性ペーストまたは非磁性ペーストを印刷して乾燥させた。この作業を所定の回数繰り返した。具体的には、第1のコイル導体および第2のコイル導体の始点と終点を外部電極に接続させる接続部を次のようにして形成した。まず、導電性ペーストを印刷し、乾燥させて、接続部を1層形成した。接続部の周囲に非磁性ペーストを印刷し、乾燥させて、非磁性層を形成した。次に、上述の接続部の上に導電性ペーストを印刷して乾燥させ、その周囲に磁性ペーストを印刷して乾燥させた。この作業を3回繰り返し、コイルの直下に非磁性層を1層だけ形成した。
【0075】
次に、外部電極を構成する下地電極を形成した。所定の位置に導電性ペーストを印刷して、2つの接続部それぞれに接続する第1外部電極層を形成し、乾燥させた。次いで、形成した第1外部電極層の周囲に磁性ペーストを印刷して充填し、乾燥させた。このとき、外部電極層にくさび部を形成するために、磁性ペーストが第1外部電極層の一部と重なるように、磁性ペーストを印刷した。次いで、所定の位置に導電性ペーストを印刷して第2外部電極層を形成し、乾燥させた。このとき、外部電極にくさび部を形成するために、導電性ペーストが磁性ペーストの一部と重なるように、導電性ペーストを印刷した。
【0076】
以上の工程で得られた積層体を加熱することにより金属プレートから剥離し、圧着した後、積層体からPETフィルムを剥離する。このようにして、素体の集合体である積層体が得られた。次いで、この積層体をダイサーで切断して個片化した。個片化した積層体を塩化ビニル製のポットに入れ、ポットを回転させて積層体同士を共磨りすることにより、バレル処理を行った。バレル処理をした積層体を焼成炉に入れて、700℃の温度で1時間焼成して、底面に外部電極が形成された素体を得た。この素体を1Paに減圧した環境下でエポキシ樹脂に浸漬し、素体内部に樹脂を含浸させた。含浸後の素体について、ブチルカルビトールアセテートで洗浄を行い、自然乾燥後に150℃の温度で硬化させた。その後、素体の表面に形成された外部電極(下地電極)の上に、無電解めっきによりNiめっき層およびSnめっき層を順次形成した。このようにして、実施例1の積層型電子部品を作製した。
【0077】
(積層型電子部品のサイズ)
実施例1の積層型電子部品のサイズをマイクロメーターで測定した。5個の積層型電子部品について測定を行い、平均値を求めた。その結果、L(長さ)は1.0mm、W(幅)は0.60mm、T(高さ)は0.58mmであった。
【0078】
(外部電極の厚み及びくさび部の長さ)
上述した方法で、実施例1の積層型電子部品の外部電極の厚み及びくさび部の長さを測定した。
図8に、実施例1の積層型電子部品における外部電極のくさび部の断面形状のSEM写真を示す。3個の積層型電子部品について測定を行い、平均値を求めた。その結果、外部電極の厚みは30μm、くさび部の長さは20μmであった。
【0079】
(非磁性層の厚み)
上述した方法で、実施例1の積層型電子部品における非磁性層の厚みを測定した。3個の積層型電子部品について測定を行い、平均値を求めた。その結果、非磁性層の厚みは15μmであった。
【0080】
[比較例1]
第2外部電極層を形成した後に、さらに磁性ペーストを印刷し、乾燥させた積層体を用いた以外は実施例1と同様の手順で、比較例1の積層型電子部品を作製した。比較例1の積層型電子部品の外部電極の断面形状のSEM写真を
図9に示す。
図9より、比較例1の外部電極はくさび部有することがわかる。また、
図9より、比較例1の外部電極の表面は、素体の底面より内側に位置していることがわかる。
【0081】
[比較例2]
内部にコイルが形成された積層体の表面(素体の底面に対応)に第1外部電極層のみを形成した積層体を用いた以外は実施例1と同様の手順で、比較例2の積層型電子部品を作製した。比較例2の積層型電子部品の外部電極はくさび部を有していない点が実施例1と異なる。比較例2の積層型電子部品において、外部電極の最外面は、素体の底面よりも外側に存在している。
【0082】
(外部電極と素体との接合力の評価)
外部電極と素体との接合力の評価を、以下に説明する手順で行った。積層型電子部品各30個を試験基板にはんだ付けし、試験基板を垂直に立て、試料の側面に5Nの加重を10秒間加え、外部電極の剥離などの異常が30個中1個でも発生した場合を×、発生しなかった場合を○とした。結果を表1に示す。
【0083】
(コンタクト性の評価)
コンタクト性の評価を、以下に説明する手順で行った。積層型電子部品の電気特性を、SMDテストフィクスチャ16197A(キ一サイト・テクノロジー株式会社製)を用いて測定しようとしたとき、外部電極とテストフィクスチャのコンタクトが取れた場合を○、コンタクトが取れなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
【0084】
【表1】
【0085】
表1に示すように、実施例1の積層型電子部品は、素体と外部電極との間の高い接合力と、優れたコンタクト性を両立することができることがわかった。これは、外部電極がくさび部を有し、かつ、外部電極の最外面が素体の底面よりも外側に存在することによるものであると考えられる。一方、比較例1に係る積層型電子部品は、外部電極がくさび部を備えていることにより、高い接合力を有したが、コンタクト性が低くなった。また、比較例2は、高いコンタクト性を有したが、外部電極がくさび部を備えていないことにより、外部電極と素体との接合力が低下した。
【0086】
本発明は以下の態様を含むが、これらの態様に限定されるものではない。
(態様1)
磁性粒子を含有する磁性層を含む素体と、
素体に内蔵されたコイルと、
素体の底面に設けられ、コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された外部電極と
を有してなる積層型電子部品であって、
素体の底面に垂直な断面において、外部電極の側面は凹形状のくさび部を有し、くさび部に素体の一部が入り込んでおり、
素体の底面において、外部電極の表面の少なくとも一部が、素体の底面よりも外側に位置する、積層型電子部品。
(態様2)
コイルは、第1コイルと、第2コイルとを含み、外部電極は、第1コイルおよび第2コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された第1外部電極、第2外部電極、第3外部電極および第4外部電極を含む、態様1に記載の積層型電子部品。
(態様3)
くさび部の長さが10μm以上50μm以下である、態様1または2に記載の積層型電子部品。
(態様4)
外部電極は、Agを含む下地電極層と、下地電極層の上に設けられた1以上のめっき層で構成され、下地電極層がくさび部を有する、態様1〜3のいずれか1つに記載の積層型電子部品。
(態様5)
外部電極は、素体の底面と接する面において、面から内側に向かって凹んだ凹部を有し、凹部に素体の一部が入り込んでおり、
凹部の幅は、凹部の入口端において、凹部の内部の幅よりも狭くなっている、態様1〜4のいずれか1つに記載の積層型電子部品。
(態様6)
外部電極の厚みが5μm以上100μm以下である、態様1〜5のいずれか1つに記載の積層型電子部品。
(態様7)
コイルの、素体の上面側に位置する端部は、コイルの巻回部の外側に設けられた接続部を介して外部電極と電気的に接続される、態様1〜6のいずれか1つに記載の積層型電子部品。
(態様8)
磁性粒子を含有する磁性層を含む素体と、
素体に内蔵されたコイルと、
素体の表面に設けられ、コイルの端部のいずれか1つにそれぞれ電気的に接続された外部電極と
を有してなる積層型電子部品の製造方法であって、
内部にコイルが形成された、磁性層を含む積層体を準備する工程と、
積層体の表面に導電性ペーストを塗布して、第1外部電極層を形成する工程と、
磁性ペーストまたは非磁性ペーストを、第1外部電極層の外縁部の少なくとも一部と重なるように塗布して、磁性ペースト層または非磁性ペースト層を形成する工程と、
導電性ペーストを、第1外部電極層の上に塗布して第2外部電極層を形成する工程であって、第2外部電極層は、第2外部電極層の一部が、磁性ペースト層または非磁性ペースト層の外縁部の少なくとも一部と重なるように形成される、工程と、
第1外部電極層、磁性ペースト層または非磁性ペースト層、および第2外部電極層が形成された積層体を焼成する工程と
を含む、積層型電子部品の製造方法。
(態様9)
第1外部電極層を形成する工程において、平面視において第1外部電極層がその内側に開口部を有するように、導電性ペーストを塗布し、
磁性ペースト層または非磁性ペースト層を形成する工程において、磁性ペーストまたは非磁性ペーストを、開口部を充填し且つ開口部の周りの第1外部電極層と重なるように塗布し、
第2外部電極層を形成する工程において、第2外部電極層が、開口部に充填された磁性ペーストまたは非磁性ペーストを覆うように形成される、態様8に記載の積層型電子部品の製造方法。