積層型コイル部品
【課題】高いＱ値を得ることができる積層型コイル部品を提供する。
【解決手段】
積層型コイル部品１では、焼成後のコイル導体４,５の粒径が１０μｍ〜２２μｍである。焼成後のコイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体４,５の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【解決手段】
積層型コイル部品１では、焼成後のコイル導体４,５の粒径が１０μｍ〜２２μｍである。焼成後のコイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体４,５の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型コイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型コイル部品として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この積層型コイル部品では、ガラスセラミックのシート上にコイル導体の導体パターンを形成し、各シートを積層すると共に各シートにおけるコイル導体を電気的に接続し、焼成することによって内部にコイル部が配置された素体が形成される。また、素体の両端面に、コイル部の端部と電気的に接続された外部電極部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９７５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、積層型コイル部品は、その構造や製造方法などの理由などにより、ワイヤを巻回した巻線コイルに比してＱ（quality factor）値が低かった。しかしながら、近年特に高周波に対応できる部品が要求されることに伴い、積層型コイル部品に対しても、高いＱ値が要求されている。従来の積層型コイル部品では、このような要求を満たすまでの、高いＱ値を実現することができなかった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高いＱ値を得ることができる積層型コイル部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
コイルのＱ値を上げるためには、コイル導体の表面の平滑性を上げることが好適である。高周波の場合は、コイル導体表面の抵抗が高いと表皮効果によってＱ値を高くできない。そして、コイル導体の表面の平滑性が低い場合は表面抵抗が高くなる。そこで、本発明者らは、コイル導体の表面の平滑性を上げてＱ値を上げるためには、焼成後の導体の粒径を所定の範囲内の大きさとすることが好適であることを見出した。
【０００７】
具体的には、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできることを見出した。一方、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を大きくするようにしすぎた場合、焼成中にコイル導体の金属の融解が急激に進み、その結果、コイル導体の断線や引出部の引込み等が発生してしまうことを見出した。そこで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径として２２μｍ以下を目標とすることによって、コイル導体の金属の急激な融解を抑制できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明に係る積層型コイル部品は、複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体と、複数のコイル導体によって素体の内部に形成されるコイル部と、を備え、焼成後のコイル導体の粒径が１０μｍ〜２２μｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る積層型コイル部品では、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、素体は、ガラスセラミックからなることが好ましい。これによって、素体の誘電率を小さくすることができ、Ｑ値を高くすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、前記ガラスセラミックは、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することが好ましい。素体のガラスセラミックの組成をこのような範囲とすることによって、コイル導体の表面の平滑性を一層向上させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、コイル導体を覆うカリウムの被覆層が形成されていることが好ましい。コイル導体の周りにカリウムが存在する場合、当該コイル導体の周りの素体の軟化点を下げることができ、焼成時に当該領域の素体が軟化して平滑になり易くなる。これに伴って、そこに接するコイル導体の表面も平滑にすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、焼成後のコイル導体の粒径が１１μｍ〜１８μｍであることが好ましい。これによって、コイル導体の金属の急激な融解を一層抑制できると共に、コイル導体の表面粗さを一層小さくできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、積層型コイル部品のＱ値を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。
【図３】コイル導体の表面の平滑性と表面抵抗の関係を示す模式図である。
【図４】コイル部配置層の軟化点が低い場合であって、保形層を有する場合と有さない場合の焼成時の素体の状態を示す模式図である。
【図５】素体の状態とコイル導体の表面の平滑性の関係を示す模式図である。
【図６】実施例に係る積層型コイル部品のコイル導体の、導体粒径と表面粗さの関係を示すグラフである。
【図７】実施例に係る積層型コイル部品の各種条件を示す表である。
【図８】選定した積層型コイル部品についての、周波数と交流抵抗値の関係を示すグラフである。
【図９】選定した積層型コイル部品のコイル導体の断面を示す写真である。
【図１０】選定した積層型コイル部品についての、周波数とＱ値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層型コイル部品の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。図１及び図２に示すように、積層型コイル部品１は、複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体２と、複数のコイル導体４,５によって素体２の内部に形成されるコイル部３と、素体２の両端面に形成される一対の外部電極６と、を備えている。
【００１８】
素体２は、セラミックグリーンシートを複数積層させた焼結体からなる直方体状または立方体状の積層体である。ここで、素体２は、図２に示すように、内部にコイル部３が配置されるコイル部配置層２Ａと、当該コイル部配置層２Ａを挟むように一対設けられる保形層２Ｂと、を備えた構成を採用してもよい。あるいは、図１に示すように、素体２が保形層２Ｂを有することなく、コイル部配置層２Ａのみからなる構成を採用してもよい。
【００１９】
コイル部配置層２Ａは、コイル導体４の粒径を所定の範囲内にすることができるものであれば特に限定されないが、例えば、ガラスセラミックスからなることが好ましい。これによって、素体２の誘電率を小さくすることができ、Ｑ値を高くすることができる。また、コイル部配置層２Ａは、非晶質のセラミックスからなることが好ましい。これによって、コイル導体４,５の平滑性を上げることができる。また、コイル部配置層２Ａは、ＳｉＯ２を含有することが好ましい。これによって、コイル部配置層２Ａの誘電率を小さくすることができる。また、コイル部配置層２Ａは、Ａｌ２Ｏ３を含有することが好ましい。これによって、コイル部配置層２Ａでの結晶転移を防止することができる。また、コイル部配置層２Ａは、コイル導体４,５を覆う被覆層７を形成するために、Ｋ２Ｏを含有することが好ましい。
【００２０】
コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜６０重量％含有し、石英成分を１５〜３５重量％含有し、残部にアモルファスシリカ成分を含有し、副成分として、アルミナを含有し、アルミナの含有量が、前記主成分１００重量％に対して、０．５〜２．５重量％含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２が８６．７〜９２．５重量％、Ｂ２Ｏ３が６．２〜１０．７重量％、Ｋ２Ｏが０．７〜１．２重量％、Ａｌ２Ｏ３が０．５〜２．４重量％の組成を有する。ガラスセラミックスが、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することによって、コイル導体４,５の表面の平滑性を一層向上させることができる。なお、ＭｇＯ、ＣａＯを１．０重量％以下含有してもよい。
【００２１】
あるいは、コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜７５重量％含有し、石英成分を５〜４０重量％含有し、珪酸亜鉛成分を５〜６０重量％含有する。ホウケイ酸ガラスは主成分として、ＳｉＯ２＝７０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３＝１０〜３０重量％、副成分として、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯのうちの少なくとも１種以上を合計で５重量％以下含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２＝５３．７〜８９．５重量％、Ｂ２Ｏ３＝３．５〜２２．５重量％、ＺｎＯ＝３．０〜３５．８重量％、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯのうちの少なくとも１種以上を合計で３．８重量％以下の組成を有してもよい。
【００２２】
図２に示すように、保形層２Ｂを有するような構成とする場合は、素体２を次のような構成とすることが好ましい。すなわち、保形層２Ｂは、コイル部配置層２Ａの端面のうち、積層方向において対向する端面２ａ及び端面２ｂの全面を覆うように形成されている。保形層２Ｂは、コイル部配置層２Ａの焼結時の形状を保つ機能を有している。積層方向におけるコイル部配置層２Ａの厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上であり、積層方向における保形層２Ｂの厚みは５μｍ以上である。
【００２３】
図２に示すような構成とする場合、コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜６０重量％含有し、石英成分を１５〜３５重量％含有し、残部にアモルファスシリカ成分を含有し、副成分として、アルミナを含有し、アルミナの含有量が、前記主成分１００重量％に対して、０．５〜２．５重量％含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２が８６．７〜９２．５重量％、（Ｂ２Ｏ３）が６．２〜１０．７重量％、Ｋ２Ｏが０．７〜１．２重量％、Ａｌ２Ｏ３が０．５〜２．４重量％の組成を有する。コイル部配置層２Ａが、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２を含有することによって、コイル部配置層２Ａの誘電率を小さくすることができる。また、コイル部配置層２Ａが、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することによって、コイル部配置層２Ａでの結晶転移を防止することができる。なお、ＭｇＯ、ＣａＯを１．０重量％以下含有してもよい。
【００２４】
保形層２Ｂは、主成分として、ガラス成分を５０〜７０重量％含有し、アルミナ成分を３０〜５０重量％含有している。且つ、保形層２Ｂは、焼成後において、ＳｉＯ２が２３〜４２重量％、Ｂ２Ｏ３が０．２５〜３．５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３４．２〜５８．８重量％、アルカリ土類金属酸化物１２．５〜３１．５重量％の組成を有し、該アルカリ土類金属酸化物中の６０重量％以上（すなわち保形層２Ｂ全体の７．５〜３１．５重量％）がＳｒＯである。
【００２５】
図２のような構成とする場合、コイル部配置層２Ａの軟化点は、保形層２Ｂの軟化点または融点よりも低く設定されている。具体的に、コイル部配置層２Ａの軟化点は８００〜１０５０℃であり、保形層２Ｂの軟化点または融点は１２００℃以上である。コイル部配置層２Ａの軟化点を低くすることによって、コイル部配置層２Ａを非晶質にすることができる。保形層２Ｂの軟化点または融点を高くすることによって、焼成時に軟化点の低いコイル部配置層２Ａが変形しないように形状を保持することができる。
【００２６】
ＳｒＯが含有されていると軟化点を下げることができないため、コイル部配置層２ＡにはＳｒＯが含有されていない。ここで、ＳｒＯは拡散し難いため、焼成時に保形層２ＢのＳｒＯがコイル部配置層２Ａに拡散することは抑制される。また、コイル部配置層２Ａには、ＳｒＯが含有されていない分、相対的に低誘電率なＳｉＯ２を多くすることができ、これによって誘電率を低くすることができる。従って、コイルのＱ（quality factor）値を上げることができる。一方、保形層２ＢにはＳｒＯが含有されている分、ＳｉＯ２の含有量がコイル部配置層２Ａに比して少なく誘電率が高くなるが、当該保形層２Ｂにはコイル導体４,５は内包されておらず、コイルのＱ値には影響を及ぼさない。また、コイル部配置層２ＡはＳｉＯ２の含有量が高く強度が低いが、保形層２ＢはＳｉＯ２の含有量が低く強度が高い。すなわち、保形層２Ｂは、焼成後にコイル部配置層２Ａの補強層としても機能することができる。
【００２７】
ここで、図４（ａ）に示すように、素体が結晶質であると、当該素体の表面の凹凸の影響により、そこに接するコイル導体の表面も凹凸が大きくなる可能性があるのに対し、図４（ｂ）に示すように、素体が非晶質であると、当該素体の滑らかな表面の影響により、そこに接するコイル導体の表面も滑らかになり、より好ましい。すなわち、素体を非晶質とすることがより好ましい。なお、本実施形態における図２に示す構成では、素体は完全な非昌質ではなくアルミナ成分が少量（０．５〜２．４重量％）含まれている分だけ、結晶質を一部含むが、極めて少量であるため、図４（ｂ）のような滑らかな表面が得られる。一方、素体を非晶質とするために軟化点を低くする場合、図５（ｂ）に示すように、素体全体が軟化することによって素体の形状が丸まってしまい、形状が保てない場合があるが、図２のような保形層２Ｂを有する構成を採用した場合、図５（ａ）に示すように、素体の形状を保つことができるため、好ましい。図２の構成を採用した場合、コイル部配置層２Ａを非晶質とするために、軟化点が保形層２Ｂよりも低く設定しても、軟化点が低くされたコイル部配置層２Ａは、保形層２Ｂによって挟まれているため、焼成時に丸まることなく、形が保たれる。なお、保形層２Ｂを有していなくとも非晶質とできる場合は、図１のような構成としてもよい。また、素体が非晶質であることに限定されず、所望のコイル導体の粒径が得られる限り、結晶質であってもよい。
【００２８】
コイル部３は、巻線部に係るコイル導体４と、外部電極６と接続される引出部に係るコイル導体５と、を有している。コイル導体４,５は、例えば銀、銅及びニッケルのいずれかを主成分とした導体ペーストによって形成される。図２の構成の場合、コイル部３は、コイル部配置層２Ａの内部にのみ配置され、保形層２Ｂの中には配置されない。また、コイル部３のいずれのコイル導体４,５も保形層２Ｂと接触していない。積層方向におけるコイル部３の両端部は、保形層２Ｂから離間しており、当該コイル部３と保形層２Ｂとの間にはコイル部配置層２Ａのセラミックが配置される。巻線部に係るコイル導体４は、コイル部配置層２Ａを形成するセラミックグリーンシート上に、導体ペーストにて所定の巻線の導体パターンを形成することで構成される。各層の導体パターンは、スルーホール導体によって積層方向に接続される。また、引出部に係るコイル導体５は、巻線パターンの端部を外部電極６まで引き出すような導体パターンによって構成される。なお、巻線部のコイルパターンや巻線数や、引出部の引出し位置などは特に限定されない。
【００２９】
コイル部３のコイル導体４,５の周りには、当該コイル導体４,５を覆うＫ（カリウム）の被覆層７が形成されている。この被覆層７は、コイル部配置層２Ａを形成する焼成前のセラミックグリーンシートにカリウムを含有させることで、焼成時にカリウムがコイル導体４,５の周りに集まることによって、形成される。
【００３０】
コイル導体４,５の焼成後の粒径は、１０μｍ〜２２μｍであることが好ましく、１１μｍ〜１８μｍであることがより好ましい。表面抵抗を下げるべくコイル導体４,５の表面粗さを小さくすることが好ましい。コイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることによって、表面粗さを小さくし、高周波でＱ値を高くすることができる。また、コイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下とすることによって、コイル導体４,５を構成する金属（例えば銀）の融解により断線や引出部の引込み等が発生することを抑制することができる。
【００３１】
一対の外部電極６は、素体２の端面のうち、積層方向と直交する方向において対向する両端面を覆うように形成されている。各外部電極６は、当該両端面全体を覆うように形成されていると共に、一部が当該両端面から他の四面へ回り込んでいてもよい。各外部電極６は、例えば銀、銅及びニッケルのいずれかを主成分とした導体ペーストをスクリーン印刷するか、あるいは印刷とディップ方式を用いて形成する。
【００３２】
次に、上述した構成の積層型コイル部品１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、コイル部配置層２Ａを形成するセラミックグリーンシートを用意する。上述のような組成となるように、セラミックのペーストを調整し、ドクターブレード法などによりシート成型することで、各セラミックグリーンシートを用意する。図２のような構成とする場合、保形層２Ｂを形成するセラミックグリーンシートも用意する。
【００３４】
コイル導体４,５を形成する導電性ペーストを用意する。この導電性ペーストには、所定の粒度特性を有する銀、ニッケル又は銅を主成分とする導体粉を含ませる。具体的に、導体粉として、平均粒径１μｍ〜３μｍ、標準偏差０．７μｍ〜１．０μｍのものを用いる。なお、このような粒度特性の導体粉を得るために分級を行ってもよい。
【００３５】
続いて、コイル部配置層２Ａとなる各セラミックグリーンシートの所定の位置、すなわちスルーホール電極が形成される予定の位置に、レーザー加工等によってスルーホールをそれぞれ形成する。次に、コイル部配置層２Ａとなる各セラミックグリーンシートの上に、各導体パターンをそれぞれ形成する。ここで、各導体パターン及び各スルーホール電極は、銀又はニッケルなどを含んだ導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法により形成される。
【００３６】
続いて、各セラミックグリーンシートを積層する。図２のような構成とする場合、保形層２Ｂとなるセラミックグリーンシートの上にコイル部配置層２Ａとなるセラミックグリーンシートを積み重ね、その上から保形層２Ｂとなるセラミックグリーンシートを重ねる。なお、底部と上部に形成される保形層２Ｂは、それぞれ一枚のセラミックグリーンシートによって形成されてもよく、複数枚のセラミックグリーンシートによって形成されてもよい。次に、積層方向に圧力を加えて各セラミックグリーンシートを圧着する。
【００３７】
続いて、この積層された積層体を、例えば、９００〜９４０℃、１０〜６０分にて焼成を行い、素体２を形成する。コイル導体の粒径の目標粒径を１０μｍ〜２２μｍとして、焼成条件を調整する。なお、図２のような構成とする場合、設定される焼成温度は、コイル部配置層２Ａの軟化点以上であって、保形層２Ｂの軟化点または融点未満に設定する。このとき、保形層２Ｂはコイル部配置層２Ａの形状を保つ。
【００３８】
続いて、この素体２に外部電極６を形成する。これにより、積層型コイル部品１が形成されることとなる。外部電極６は、素体２の長手方向の両端面にそれぞれ銀、ニッケル又は銅を主成分とする電極ペーストを塗布して、所定温度（例えば、６００〜７００℃程度）で焼付けを行い、さらに電気めっきを施すことにより形成される。この電気めっきとしては、Ｃｕ、Ｎｉ及びＳｎ等を用いることができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る積層型コイル部品１の作用・効果について説明する。
【００４０】
コイルのＱ（quality factor）値を上げるためには、コイル導体の表面の平滑性を上げることが好適である。周波数が高くなれば高くなるほど表皮深さが浅くなり、高周波の場合は、コイル導体の表面の平滑性がＱ値に影響を与える。例えば、図３（ｂ）に示すようにコイル導体の表面の平滑性が低く、凹凸が形成されていた場合、コイル導体の表面抵抗が上がり、コイルのＱ値が下がってしまう。一方、図３（ａ）のようにコイル導体の表面の平滑性が高ければ、コイル導体の表面抵抗が下がり、コイルのＱ値を上げることができる。
【００４１】
ここで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできることを見出した。一方、本発明者らは、焼成条件等を調整することで焼成後のコイル導体の粒径を大きくするようにしすぎた場合、焼成中にコイル導体の金属の融解が急激に進み、その結果、コイル導体の断線や引出部の引込み等が発生してしまうことを見出した。そこで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径として２２μｍ以下を目標とすることによって、コイル導体の金属の急激な融解を抑制できることを見出した。
【００４２】
従って、本実施形態に係る積層型コイル部品１では、焼成後のコイル導体４,５の粒径が１０μｍ〜２２μｍである。焼成後のコイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体４,５の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【００４３】
また、積層型コイル部品１において、コイル導体４,５を覆うカリウムの被覆層７が形成されている。コイル導体４,５の周りにカリウムが存在する場合、当該コイル導体４,５の周りの素体２の軟化点を下げることができ、焼成時に当該領域の素体２が軟化して平滑になり易くなる。これに伴って、そこに接するコイル導体４,５の表面も平滑にすることができる。また、コイル導体４,５をカリウムの被覆層７で覆って保護することで、コイル導体４,５とガラスセラミックスとの境界付近でクラックが生じることを防止することができる。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、一つのコイル部を有する積層型コイル部品を例示したが、例えば、アレイ状に複数のコイル部を有するものであってもよい。
【００４６】
［実施例］
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７（グループＡ）と、積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ６（グループＢ）と、積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５（グループＣ）と、を作製し、それぞれの積層型コイル部品のコイル導体の導体粒径と表面粗さの関係を測定した。また、表面粗さと交流抵抗値の関係を測定すると共に、コイル導体の状態を観察した。
【００４７】
〈製造条件（グループＡ）〉
グループＡの積層型コイル部品は、図２に示すような、コイル部配置層２Ａを保形層２Ｂで挟む構造である。
【００４８】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ホウケイ酸ガラス成分が６６．１重量％、石英成分が２５．４重量％、珪酸亜鉛成分が８．５重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００４９】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７の保形層２Ｂを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５０】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が４０重量％である。
【００５１】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００５２】
上述のような積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７では、素地特性は非晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００５３】
〈製造条件（グループＢ）〉
グループＢの積層型コイル部品は、図２に示すような、コイル部配置層２Ａを保形層２Ｂで挟む構造である。
【００５４】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ホウケイ酸ガラス成分が６０重量%、石英成分が２０重量％、アモルファスシリカ成分が２０重量％、アルミナが１．５重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５５】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６の保形層２Ｂを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５６】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）１０重量％、テルピオネール（溶剤）４０重量％である。
【００５７】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００５８】
上述のような積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６では、素地特性は非晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００５９】
〈製造条件（グループＣ）〉
グループＣの積層型コイル部品は、図１に示すような、コイル部配置層２Ａのみからなる構造である。
【００６０】
積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００６１】
積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）１０重量％、テルピオネール（溶剤）４０重量％である。
【００６２】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００６３】
上述のような積層型コイル部品Ｃ−２〜Ｃ−５では、素地特性は結晶質となり、電極特性は難粒成長となる。一方、積層型コイル部品Ｃ−１では、素地特性は結晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００６４】
〈導体粒径と表面粗さの測定〉
上述のような積層型コイル部品について、導体粒径と表面粗さの測定を行い、図６に示すグラフに両者の関係をプロットした。導体粒径については、導体断面のＳＩＭ（Scanning Ion Microscopy）像を撮影し、画像解析ソフトにより粒子の面積を算出し、面積相当円の直径を導体粒径とした。表面粗さについては、導体断面のうちコイル導体と素体との境界部分について、コイル導体の凹凸の高さと凹凸の幅を測定し、凹凸の幅に対する凹凸の高さの百分率を取得し、このような凹凸を１００箇所以上サンプリングして統計処理し、当該百分率の平均値を表面粗さとした。
【００６５】
〈交流抵抗値の測定〉
上述の積層型コイル部品のうち、図７の中から、積層型コイル部品Ａ−１,Ａ−７,Ｃ−１,Ｃ−２をピックアップし、交流抵抗値を測定した。各積層型コイル部品の導体周囲長は１５５μｍで、単位μｍ当たりの交流抵抗値を測定した。測定結果を図８に示す。また、各積層型コイル部品の導体断面の写真を図９に示す。更に、図８に示す交流抵抗値からＱ値を計算した結果を図１０に示す。図１０に示すように、表面粗さが約８％の積層型コイル部品Ｃ−１（及びそれより表面粗さが小さいＡ−１及びＡ−７）は、１ＧＨｚにおいて巻線コイルの８０％程度のＱ値を得ることができる。すなわち、表面粗さが８％以下であれば、巻線コイルの代わりに同じ回路で使用しても、充分に機能させることができるレベルの性能を得られることが理解される。また、図８によれば、表面粗さが約１８％の積層型コイル部品Ｃ−２は、交流抵抗値が高くなっている。一方、表面粗さが約５％の積層型コイル部品Ａ−７、及び表面粗さが約１％の積層型コイル部品Ａ−１については、積層型コイル部品Ｃ−１よりさらに、交流抵抗値が低下していた。このように、積層型コイル部品Ａ−１,Ａ−７のように表面粗さを６％以下の十分に小さい値にすることで交流抵抗値を低下させることができる。すなわちＱ値を向上させることができる。図６から理解されるように、少なくとも導体粒径が１０μｍ以上であれば、表面粗さを６％以下の十分に小さい値に抑えられることができ、確実にＱ値の高い製品を得られることが理解される。
【００６６】
〈コイル導体の状態の観察〉
次に、各積層型コイル部品について、コイル導体の状態を観察し、金属の融解による断線や、引出部の引込み等を観察した。この観察では、各条件について１００個の積層型コイル部品をそれぞれ製造し、観察を行った。積層型コイル部品Ａ１、Ａ２については、１００個中、１００個の積層型コイル部品について断線等が確認された。一方、他の条件に係る積層型コイル部品については、１００個中１００個について、そのような断線等は観察されず良好な状態であることが確認された。この結果より、コイル導体の粒径が２２μｍ以下であれば、コイル導体の融解が急激に進むことを抑制し、断線等を防止できることが理解される。
【００６７】
〈総合評価〉
以上の結果より、コイル導体の粒径を１０μｍ〜２２μｍを目標粒径とすることで、高周波であっても高いＱ値を得ることができると共に、断線等のない良好な状態の積層型コイル部品を得ることができることが理解される。
【符号の説明】
【００６８】
１…積層型コイル部品、２…素体、２Ａ…コイル部配置層、２Ｂ…保形層、３…コイル部、４,５…コイル導体、６…外部導体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型コイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型コイル部品として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この積層型コイル部品では、ガラスセラミックのシート上にコイル導体の導体パターンを形成し、各シートを積層すると共に各シートにおけるコイル導体を電気的に接続し、焼成することによって内部にコイル部が配置された素体が形成される。また、素体の両端面に、コイル部の端部と電気的に接続された外部電極部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９７５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、積層型コイル部品は、その構造や製造方法などの理由などにより、ワイヤを巻回した巻線コイルに比してＱ（quality factor）値が低かった。しかしながら、近年特に高周波に対応できる部品が要求されることに伴い、積層型コイル部品に対しても、高いＱ値が要求されている。従来の積層型コイル部品では、このような要求を満たすまでの、高いＱ値を実現することができなかった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高いＱ値を得ることができる積層型コイル部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
コイルのＱ値を上げるためには、コイル導体の表面の平滑性を上げることが好適である。高周波の場合は、コイル導体表面の抵抗が高いと表皮効果によってＱ値を高くできない。そして、コイル導体の表面の平滑性が低い場合は表面抵抗が高くなる。そこで、本発明者らは、コイル導体の表面の平滑性を上げてＱ値を上げるためには、焼成後の導体の粒径を所定の範囲内の大きさとすることが好適であることを見出した。
【０００７】
具体的には、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできることを見出した。一方、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を大きくするようにしすぎた場合、焼成中にコイル導体の金属の融解が急激に進み、その結果、コイル導体の断線や引出部の引込み等が発生してしまうことを見出した。そこで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径として２２μｍ以下を目標とすることによって、コイル導体の金属の急激な融解を抑制できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明に係る積層型コイル部品は、複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体と、複数のコイル導体によって素体の内部に形成されるコイル部と、を備え、焼成後のコイル導体の粒径が１０μｍ〜２２μｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る積層型コイル部品では、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、素体は、ガラスセラミックからなることが好ましい。これによって、素体の誘電率を小さくすることができ、Ｑ値を高くすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、前記ガラスセラミックは、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することが好ましい。素体のガラスセラミックの組成をこのような範囲とすることによって、コイル導体の表面の平滑性を一層向上させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、コイル導体を覆うカリウムの被覆層が形成されていることが好ましい。コイル導体の周りにカリウムが存在する場合、当該コイル導体の周りの素体の軟化点を下げることができ、焼成時に当該領域の素体が軟化して平滑になり易くなる。これに伴って、そこに接するコイル導体の表面も平滑にすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る積層型コイル部品において、焼成後のコイル導体の粒径が１１μｍ〜１８μｍであることが好ましい。これによって、コイル導体の金属の急激な融解を一層抑制できると共に、コイル導体の表面粗さを一層小さくできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、積層型コイル部品のＱ値を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。
【図３】コイル導体の表面の平滑性と表面抵抗の関係を示す模式図である。
【図４】コイル部配置層の軟化点が低い場合であって、保形層を有する場合と有さない場合の焼成時の素体の状態を示す模式図である。
【図５】素体の状態とコイル導体の表面の平滑性の関係を示す模式図である。
【図６】実施例に係る積層型コイル部品のコイル導体の、導体粒径と表面粗さの関係を示すグラフである。
【図７】実施例に係る積層型コイル部品の各種条件を示す表である。
【図８】選定した積層型コイル部品についての、周波数と交流抵抗値の関係を示すグラフである。
【図９】選定した積層型コイル部品のコイル導体の断面を示す写真である。
【図１０】選定した積層型コイル部品についての、周波数とＱ値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層型コイル部品の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る積層型コイル部品を示す断面図である。図１及び図２に示すように、積層型コイル部品１は、複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体２と、複数のコイル導体４,５によって素体２の内部に形成されるコイル部３と、素体２の両端面に形成される一対の外部電極６と、を備えている。
【００１８】
素体２は、セラミックグリーンシートを複数積層させた焼結体からなる直方体状または立方体状の積層体である。ここで、素体２は、図２に示すように、内部にコイル部３が配置されるコイル部配置層２Ａと、当該コイル部配置層２Ａを挟むように一対設けられる保形層２Ｂと、を備えた構成を採用してもよい。あるいは、図１に示すように、素体２が保形層２Ｂを有することなく、コイル部配置層２Ａのみからなる構成を採用してもよい。
【００１９】
コイル部配置層２Ａは、コイル導体４の粒径を所定の範囲内にすることができるものであれば特に限定されないが、例えば、ガラスセラミックスからなることが好ましい。これによって、素体２の誘電率を小さくすることができ、Ｑ値を高くすることができる。また、コイル部配置層２Ａは、非晶質のセラミックスからなることが好ましい。これによって、コイル導体４,５の平滑性を上げることができる。また、コイル部配置層２Ａは、ＳｉＯ２を含有することが好ましい。これによって、コイル部配置層２Ａの誘電率を小さくすることができる。また、コイル部配置層２Ａは、Ａｌ２Ｏ３を含有することが好ましい。これによって、コイル部配置層２Ａでの結晶転移を防止することができる。また、コイル部配置層２Ａは、コイル導体４,５を覆う被覆層７を形成するために、Ｋ２Ｏを含有することが好ましい。
【００２０】
コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜６０重量％含有し、石英成分を１５〜３５重量％含有し、残部にアモルファスシリカ成分を含有し、副成分として、アルミナを含有し、アルミナの含有量が、前記主成分１００重量％に対して、０．５〜２．５重量％含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２が８６．７〜９２．５重量％、Ｂ２Ｏ３が６．２〜１０．７重量％、Ｋ２Ｏが０．７〜１．２重量％、Ａｌ２Ｏ３が０．５〜２．４重量％の組成を有する。ガラスセラミックスが、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することによって、コイル導体４,５の表面の平滑性を一層向上させることができる。なお、ＭｇＯ、ＣａＯを１．０重量％以下含有してもよい。
【００２１】
あるいは、コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜７５重量％含有し、石英成分を５〜４０重量％含有し、珪酸亜鉛成分を５〜６０重量％含有する。ホウケイ酸ガラスは主成分として、ＳｉＯ２＝７０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３＝１０〜３０重量％、副成分として、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯのうちの少なくとも１種以上を合計で５重量％以下含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２＝５３．７〜８９．５重量％、Ｂ２Ｏ３＝３．５〜２２．５重量％、ＺｎＯ＝３．０〜３５．８重量％、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯのうちの少なくとも１種以上を合計で３．８重量％以下の組成を有してもよい。
【００２２】
図２に示すように、保形層２Ｂを有するような構成とする場合は、素体２を次のような構成とすることが好ましい。すなわち、保形層２Ｂは、コイル部配置層２Ａの端面のうち、積層方向において対向する端面２ａ及び端面２ｂの全面を覆うように形成されている。保形層２Ｂは、コイル部配置層２Ａの焼結時の形状を保つ機能を有している。積層方向におけるコイル部配置層２Ａの厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上であり、積層方向における保形層２Ｂの厚みは５μｍ以上である。
【００２３】
図２に示すような構成とする場合、コイル部配置層２Ａは、主成分として、ホウケイ酸ガラス成分を３５〜６０重量％含有し、石英成分を１５〜３５重量％含有し、残部にアモルファスシリカ成分を含有し、副成分として、アルミナを含有し、アルミナの含有量が、前記主成分１００重量％に対して、０．５〜２．５重量％含有する。且つ、コイル部配置層２Ａは、焼成後において、ＳｉＯ２が８６．７〜９２．５重量％、（Ｂ２Ｏ３）が６．２〜１０．７重量％、Ｋ２Ｏが０．７〜１．２重量％、Ａｌ２Ｏ３が０．５〜２．４重量％の組成を有する。コイル部配置層２Ａが、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２を含有することによって、コイル部配置層２Ａの誘電率を小さくすることができる。また、コイル部配置層２Ａが、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することによって、コイル部配置層２Ａでの結晶転移を防止することができる。なお、ＭｇＯ、ＣａＯを１．０重量％以下含有してもよい。
【００２４】
保形層２Ｂは、主成分として、ガラス成分を５０〜７０重量％含有し、アルミナ成分を３０〜５０重量％含有している。且つ、保形層２Ｂは、焼成後において、ＳｉＯ２が２３〜４２重量％、Ｂ２Ｏ３が０．２５〜３．５重量％、Ａｌ２Ｏ３が３４．２〜５８．８重量％、アルカリ土類金属酸化物１２．５〜３１．５重量％の組成を有し、該アルカリ土類金属酸化物中の６０重量％以上（すなわち保形層２Ｂ全体の７．５〜３１．５重量％）がＳｒＯである。
【００２５】
図２のような構成とする場合、コイル部配置層２Ａの軟化点は、保形層２Ｂの軟化点または融点よりも低く設定されている。具体的に、コイル部配置層２Ａの軟化点は８００〜１０５０℃であり、保形層２Ｂの軟化点または融点は１２００℃以上である。コイル部配置層２Ａの軟化点を低くすることによって、コイル部配置層２Ａを非晶質にすることができる。保形層２Ｂの軟化点または融点を高くすることによって、焼成時に軟化点の低いコイル部配置層２Ａが変形しないように形状を保持することができる。
【００２６】
ＳｒＯが含有されていると軟化点を下げることができないため、コイル部配置層２ＡにはＳｒＯが含有されていない。ここで、ＳｒＯは拡散し難いため、焼成時に保形層２ＢのＳｒＯがコイル部配置層２Ａに拡散することは抑制される。また、コイル部配置層２Ａには、ＳｒＯが含有されていない分、相対的に低誘電率なＳｉＯ２を多くすることができ、これによって誘電率を低くすることができる。従って、コイルのＱ（quality factor）値を上げることができる。一方、保形層２ＢにはＳｒＯが含有されている分、ＳｉＯ２の含有量がコイル部配置層２Ａに比して少なく誘電率が高くなるが、当該保形層２Ｂにはコイル導体４,５は内包されておらず、コイルのＱ値には影響を及ぼさない。また、コイル部配置層２ＡはＳｉＯ２の含有量が高く強度が低いが、保形層２ＢはＳｉＯ２の含有量が低く強度が高い。すなわち、保形層２Ｂは、焼成後にコイル部配置層２Ａの補強層としても機能することができる。
【００２７】
ここで、図４（ａ）に示すように、素体が結晶質であると、当該素体の表面の凹凸の影響により、そこに接するコイル導体の表面も凹凸が大きくなる可能性があるのに対し、図４（ｂ）に示すように、素体が非晶質であると、当該素体の滑らかな表面の影響により、そこに接するコイル導体の表面も滑らかになり、より好ましい。すなわち、素体を非晶質とすることがより好ましい。なお、本実施形態における図２に示す構成では、素体は完全な非昌質ではなくアルミナ成分が少量（０．５〜２．４重量％）含まれている分だけ、結晶質を一部含むが、極めて少量であるため、図４（ｂ）のような滑らかな表面が得られる。一方、素体を非晶質とするために軟化点を低くする場合、図５（ｂ）に示すように、素体全体が軟化することによって素体の形状が丸まってしまい、形状が保てない場合があるが、図２のような保形層２Ｂを有する構成を採用した場合、図５（ａ）に示すように、素体の形状を保つことができるため、好ましい。図２の構成を採用した場合、コイル部配置層２Ａを非晶質とするために、軟化点が保形層２Ｂよりも低く設定しても、軟化点が低くされたコイル部配置層２Ａは、保形層２Ｂによって挟まれているため、焼成時に丸まることなく、形が保たれる。なお、保形層２Ｂを有していなくとも非晶質とできる場合は、図１のような構成としてもよい。また、素体が非晶質であることに限定されず、所望のコイル導体の粒径が得られる限り、結晶質であってもよい。
【００２８】
コイル部３は、巻線部に係るコイル導体４と、外部電極６と接続される引出部に係るコイル導体５と、を有している。コイル導体４,５は、例えば銀、銅及びニッケルのいずれかを主成分とした導体ペーストによって形成される。図２の構成の場合、コイル部３は、コイル部配置層２Ａの内部にのみ配置され、保形層２Ｂの中には配置されない。また、コイル部３のいずれのコイル導体４,５も保形層２Ｂと接触していない。積層方向におけるコイル部３の両端部は、保形層２Ｂから離間しており、当該コイル部３と保形層２Ｂとの間にはコイル部配置層２Ａのセラミックが配置される。巻線部に係るコイル導体４は、コイル部配置層２Ａを形成するセラミックグリーンシート上に、導体ペーストにて所定の巻線の導体パターンを形成することで構成される。各層の導体パターンは、スルーホール導体によって積層方向に接続される。また、引出部に係るコイル導体５は、巻線パターンの端部を外部電極６まで引き出すような導体パターンによって構成される。なお、巻線部のコイルパターンや巻線数や、引出部の引出し位置などは特に限定されない。
【００２９】
コイル部３のコイル導体４,５の周りには、当該コイル導体４,５を覆うＫ（カリウム）の被覆層７が形成されている。この被覆層７は、コイル部配置層２Ａを形成する焼成前のセラミックグリーンシートにカリウムを含有させることで、焼成時にカリウムがコイル導体４,５の周りに集まることによって、形成される。
【００３０】
コイル導体４,５の焼成後の粒径は、１０μｍ〜２２μｍであることが好ましく、１１μｍ〜１８μｍであることがより好ましい。表面抵抗を下げるべくコイル導体４,５の表面粗さを小さくすることが好ましい。コイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることによって、表面粗さを小さくし、高周波でＱ値を高くすることができる。また、コイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下とすることによって、コイル導体４,５を構成する金属（例えば銀）の融解により断線や引出部の引込み等が発生することを抑制することができる。
【００３１】
一対の外部電極６は、素体２の端面のうち、積層方向と直交する方向において対向する両端面を覆うように形成されている。各外部電極６は、当該両端面全体を覆うように形成されていると共に、一部が当該両端面から他の四面へ回り込んでいてもよい。各外部電極６は、例えば銀、銅及びニッケルのいずれかを主成分とした導体ペーストをスクリーン印刷するか、あるいは印刷とディップ方式を用いて形成する。
【００３２】
次に、上述した構成の積層型コイル部品１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、コイル部配置層２Ａを形成するセラミックグリーンシートを用意する。上述のような組成となるように、セラミックのペーストを調整し、ドクターブレード法などによりシート成型することで、各セラミックグリーンシートを用意する。図２のような構成とする場合、保形層２Ｂを形成するセラミックグリーンシートも用意する。
【００３４】
コイル導体４,５を形成する導電性ペーストを用意する。この導電性ペーストには、所定の粒度特性を有する銀、ニッケル又は銅を主成分とする導体粉を含ませる。具体的に、導体粉として、平均粒径１μｍ〜３μｍ、標準偏差０．７μｍ〜１．０μｍのものを用いる。なお、このような粒度特性の導体粉を得るために分級を行ってもよい。
【００３５】
続いて、コイル部配置層２Ａとなる各セラミックグリーンシートの所定の位置、すなわちスルーホール電極が形成される予定の位置に、レーザー加工等によってスルーホールをそれぞれ形成する。次に、コイル部配置層２Ａとなる各セラミックグリーンシートの上に、各導体パターンをそれぞれ形成する。ここで、各導体パターン及び各スルーホール電極は、銀又はニッケルなどを含んだ導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法により形成される。
【００３６】
続いて、各セラミックグリーンシートを積層する。図２のような構成とする場合、保形層２Ｂとなるセラミックグリーンシートの上にコイル部配置層２Ａとなるセラミックグリーンシートを積み重ね、その上から保形層２Ｂとなるセラミックグリーンシートを重ねる。なお、底部と上部に形成される保形層２Ｂは、それぞれ一枚のセラミックグリーンシートによって形成されてもよく、複数枚のセラミックグリーンシートによって形成されてもよい。次に、積層方向に圧力を加えて各セラミックグリーンシートを圧着する。
【００３７】
続いて、この積層された積層体を、例えば、９００〜９４０℃、１０〜６０分にて焼成を行い、素体２を形成する。コイル導体の粒径の目標粒径を１０μｍ〜２２μｍとして、焼成条件を調整する。なお、図２のような構成とする場合、設定される焼成温度は、コイル部配置層２Ａの軟化点以上であって、保形層２Ｂの軟化点または融点未満に設定する。このとき、保形層２Ｂはコイル部配置層２Ａの形状を保つ。
【００３８】
続いて、この素体２に外部電極６を形成する。これにより、積層型コイル部品１が形成されることとなる。外部電極６は、素体２の長手方向の両端面にそれぞれ銀、ニッケル又は銅を主成分とする電極ペーストを塗布して、所定温度（例えば、６００〜７００℃程度）で焼付けを行い、さらに電気めっきを施すことにより形成される。この電気めっきとしては、Ｃｕ、Ｎｉ及びＳｎ等を用いることができる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る積層型コイル部品１の作用・効果について説明する。
【００４０】
コイルのＱ（quality factor）値を上げるためには、コイル導体の表面の平滑性を上げることが好適である。周波数が高くなれば高くなるほど表皮深さが浅くなり、高周波の場合は、コイル導体の表面の平滑性がＱ値に影響を与える。例えば、図３（ｂ）に示すようにコイル導体の表面の平滑性が低く、凹凸が形成されていた場合、コイル導体の表面抵抗が上がり、コイルのＱ値が下がってしまう。一方、図３（ａ）のようにコイル導体の表面の平滑性が高ければ、コイル導体の表面抵抗が下がり、コイルのＱ値を上げることができる。
【００４１】
ここで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできることを見出した。一方、本発明者らは、焼成条件等を調整することで焼成後のコイル導体の粒径を大きくするようにしすぎた場合、焼成中にコイル導体の金属の融解が急激に進み、その結果、コイル導体の断線や引出部の引込み等が発生してしまうことを見出した。そこで、本発明者らは、焼成後のコイル導体の粒径として２２μｍ以下を目標とすることによって、コイル導体の金属の急激な融解を抑制できることを見出した。
【００４２】
従って、本実施形態に係る積層型コイル部品１では、焼成後のコイル導体４,５の粒径が１０μｍ〜２２μｍである。焼成後のコイル導体４,５の粒径を１０μｍ以上とすることにより、高周波で十分なＱ値を得ることができる程度に、コイル導体の表面粗さを小さくできる。また、焼成後のコイル導体４,５の粒径を２２μｍ以下になるようにすることによって、焼成中にコイル導体４,５の金属が急激に融解することを抑制できる。以上によって、高い品質を確保しつつも、高いＱ値を得ることができる。
【００４３】
また、積層型コイル部品１において、コイル導体４,５を覆うカリウムの被覆層７が形成されている。コイル導体４,５の周りにカリウムが存在する場合、当該コイル導体４,５の周りの素体２の軟化点を下げることができ、焼成時に当該領域の素体２が軟化して平滑になり易くなる。これに伴って、そこに接するコイル導体４,５の表面も平滑にすることができる。また、コイル導体４,５をカリウムの被覆層７で覆って保護することで、コイル導体４,５とガラスセラミックスとの境界付近でクラックが生じることを防止することができる。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、一つのコイル部を有する積層型コイル部品を例示したが、例えば、アレイ状に複数のコイル部を有するものであってもよい。
【００４６】
［実施例］
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７（グループＡ）と、積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ６（グループＢ）と、積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５（グループＣ）と、を作製し、それぞれの積層型コイル部品のコイル導体の導体粒径と表面粗さの関係を測定した。また、表面粗さと交流抵抗値の関係を測定すると共に、コイル導体の状態を観察した。
【００４７】
〈製造条件（グループＡ）〉
グループＡの積層型コイル部品は、図２に示すような、コイル部配置層２Ａを保形層２Ｂで挟む構造である。
【００４８】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ホウケイ酸ガラス成分が６６．１重量％、石英成分が２５．４重量％、珪酸亜鉛成分が８．５重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００４９】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７の保形層２Ｂを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５０】
積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が４０重量％である。
【００５１】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００５２】
上述のような積層型コイル部品Ａ−１〜Ａ−７では、素地特性は非晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００５３】
〈製造条件（グループＢ）〉
グループＢの積層型コイル部品は、図２に示すような、コイル部配置層２Ａを保形層２Ｂで挟む構造である。
【００５４】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ホウケイ酸ガラス成分が６０重量%、石英成分が２０重量％、アモルファスシリカ成分が２０重量％、アルミナが１．５重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５５】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６の保形層２Ｂを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００５６】
積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）１０重量％、テルピオネール（溶剤）４０重量％である。
【００５７】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００５８】
上述のような積層型コイル部品Ｂ−１〜Ｂ−６では、素地特性は非晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００５９】
〈製造条件（グループＣ）〉
グループＣの積層型コイル部品は、図１に示すような、コイル部配置層２Ａのみからなる構造である。
【００６０】
積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５のコイル部配置層２Ａを形成するセラミックペーストの組成は、ガラス成分が７０重量%、アルミナが３０重量％であり、エチルセルロース（バインダ）が１０重量％、テルピオネール（溶剤）が１４０重量％である。
【００６１】
積層型コイル部品Ｃ−１〜Ｃ−５のコイル導体４,５を形成する導体ペーストは、Ａｇが１００重量％であり、エチルセルロース（バインダ）１０重量％、テルピオネール（溶剤）４０重量％である。
【００６２】
焼成条件を図７の表に示される条件に設定した。
【００６３】
上述のような積層型コイル部品Ｃ−２〜Ｃ−５では、素地特性は結晶質となり、電極特性は難粒成長となる。一方、積層型コイル部品Ｃ−１では、素地特性は結晶質となり、電極特性は易粒成長となる。
【００６４】
〈導体粒径と表面粗さの測定〉
上述のような積層型コイル部品について、導体粒径と表面粗さの測定を行い、図６に示すグラフに両者の関係をプロットした。導体粒径については、導体断面のＳＩＭ（Scanning Ion Microscopy）像を撮影し、画像解析ソフトにより粒子の面積を算出し、面積相当円の直径を導体粒径とした。表面粗さについては、導体断面のうちコイル導体と素体との境界部分について、コイル導体の凹凸の高さと凹凸の幅を測定し、凹凸の幅に対する凹凸の高さの百分率を取得し、このような凹凸を１００箇所以上サンプリングして統計処理し、当該百分率の平均値を表面粗さとした。
【００６５】
〈交流抵抗値の測定〉
上述の積層型コイル部品のうち、図７の中から、積層型コイル部品Ａ−１,Ａ−７,Ｃ−１,Ｃ−２をピックアップし、交流抵抗値を測定した。各積層型コイル部品の導体周囲長は１５５μｍで、単位μｍ当たりの交流抵抗値を測定した。測定結果を図８に示す。また、各積層型コイル部品の導体断面の写真を図９に示す。更に、図８に示す交流抵抗値からＱ値を計算した結果を図１０に示す。図１０に示すように、表面粗さが約８％の積層型コイル部品Ｃ−１（及びそれより表面粗さが小さいＡ−１及びＡ−７）は、１ＧＨｚにおいて巻線コイルの８０％程度のＱ値を得ることができる。すなわち、表面粗さが８％以下であれば、巻線コイルの代わりに同じ回路で使用しても、充分に機能させることができるレベルの性能を得られることが理解される。また、図８によれば、表面粗さが約１８％の積層型コイル部品Ｃ−２は、交流抵抗値が高くなっている。一方、表面粗さが約５％の積層型コイル部品Ａ−７、及び表面粗さが約１％の積層型コイル部品Ａ−１については、積層型コイル部品Ｃ−１よりさらに、交流抵抗値が低下していた。このように、積層型コイル部品Ａ−１,Ａ−７のように表面粗さを６％以下の十分に小さい値にすることで交流抵抗値を低下させることができる。すなわちＱ値を向上させることができる。図６から理解されるように、少なくとも導体粒径が１０μｍ以上であれば、表面粗さを６％以下の十分に小さい値に抑えられることができ、確実にＱ値の高い製品を得られることが理解される。
【００６６】
〈コイル導体の状態の観察〉
次に、各積層型コイル部品について、コイル導体の状態を観察し、金属の融解による断線や、引出部の引込み等を観察した。この観察では、各条件について１００個の積層型コイル部品をそれぞれ製造し、観察を行った。積層型コイル部品Ａ１、Ａ２については、１００個中、１００個の積層型コイル部品について断線等が確認された。一方、他の条件に係る積層型コイル部品については、１００個中１００個について、そのような断線等は観察されず良好な状態であることが確認された。この結果より、コイル導体の粒径が２２μｍ以下であれば、コイル導体の融解が急激に進むことを抑制し、断線等を防止できることが理解される。
【００６７】
〈総合評価〉
以上の結果より、コイル導体の粒径を１０μｍ〜２２μｍを目標粒径とすることで、高周波であっても高いＱ値を得ることができると共に、断線等のない良好な状態の積層型コイル部品を得ることができることが理解される。
【符号の説明】
【００６８】
１…積層型コイル部品、２…素体、２Ａ…コイル部配置層、２Ｂ…保形層、３…コイル部、４,５…コイル導体、６…外部導体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体と、
複数のコイル導体によって前記素体の内部に形成されるコイル部と、を備え、
焼成後の前記コイル導体の粒径が１０μｍ〜２２μｍであることを特徴とする積層型コイル部品。
【請求項２】
前記素体は、ガラスセラミックからなることを特徴とする請求項１記載の積層型コイル部品。
【請求項３】
前記ガラスセラミックは、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することを特徴とする請求項２記載の積層型コイル部品。
【請求項４】
前記コイル導体を覆うカリウムの被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層型コイル部品。
【請求項５】
焼成後の前記コイル導体の粒径が１１μｍ〜１８μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の積層型コイル部品。
【請求項１】
複数の絶縁体層を積層することによって形成される素体と、
複数のコイル導体によって前記素体の内部に形成されるコイル部と、を備え、
焼成後の前記コイル導体の粒径が１０μｍ〜２２μｍであることを特徴とする積層型コイル部品。
【請求項２】
前記素体は、ガラスセラミックからなることを特徴とする請求項１記載の積層型コイル部品。
【請求項３】
前記ガラスセラミックは、８６．７〜９２．５重量％のＳｉＯ２と、０．５〜２．４重量％のＡｌ２Ｏ３を含有することを特徴とする請求項２記載の積層型コイル部品。
【請求項４】
前記コイル導体を覆うカリウムの被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層型コイル部品。
【請求項５】
焼成後の前記コイル導体の粒径が１１μｍ〜１８μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の積層型コイル部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５８５３９（Ｐ２０１３−５８５３９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４９１３（Ｐ２０１１−１９４９１３）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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