JP5108162B1 - 積層インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】軟磁性合金を磁性材料として用い、高透磁率であって、信頼性が高く導通不良の少ない積層インダクタの提供。
【解決手段】Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍ系軟磁性合金粒子で形成された複数の磁性体層１０と、Ａｇ含有材料からなる複数のコイル及び中継セグメント２１、２２とを有し、軟磁性合金粒子の周囲の少なくとも一部には前記軟磁性合金が酸化してなる酸化被膜が存在し、コイルセグメント２１および中継セグメント２２は電気的に一体化した内部導体２０を構成し、内部導体２０の周辺の磁性体層１０中にＡｇ粒子３０及び／又は軟磁体層１９に内部導体２０から伸びたＡｇからなる凸状部３１が存在するＡｇ拡散領域１１が存在し、前記コイルセグメント２１に挟まれた磁性体層１０中にＡｇ不存在領域１２が存在し、隣接する軟磁性合金粒子間には酸化被膜を介する結合部および金属部分どうしの結合部が存在する積層インダクタ。
【選択図】図１

Description

本発明は積層インダクタに関する。

従来より、積層インダクタの製造方法の一つとして、フェライト等を含有するセラミックグリーンシートに内部導体パターンを印刷し、これらのシートを積層し、焼成する方法が知られている。

特許文献１には、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）を主成分とする合金粉末と結着剤からなる混合物を圧縮成形後、酸化性雰囲気中で熱処理する複合磁性材料の製造方法が開示されている。
特許文献２には、セラミック積層体の積層面に平行に複数の帯状導体が設けられ、セラミック積層体を挟んだ２以上の帯状導体の端部を接続する複数のバイアホールからなる接続導体によって、コイル導体がセラミック積層体内に構成されてなる、積層コイル部品が開示されている。
特許文献３には、金属磁性体粒子と熱硬化性樹脂を含有する金属磁性体ペーストを用いて形成された金属磁性体層と、導体ペーストを用いて形成された導体パターンとを積層し、得られる積層体内にコイルが形成されてなる積層型電子部品の製造方法が開示されている。

近年、積層インダクタには大電流化（定格電流の高値化を意味する）が求められており、該要求を満足するために、磁性体の材質を従前のフェライトから軟磁性合金に切り替えることが検討されている。軟磁性合金として提案されるＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金やＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金は、材料自体の飽和磁束密度がフェライトに比べて高い。

特開２００１−１１５６３号公報 特開２００５−２５９８７８号公報 特開２００７−２７３５３号公報

フェライトに代えて軟磁性合金からなる磁性体層を有する積層インダクタは上述のとおり大電流化の要求に応え得るが、その反面、得られる積層インダクタにおける導通不良率が高くなる傾向にある。本発明は軟磁性合金を磁性材料として用い、透磁率を高めて、高いＬ値を呈し、デバイスの小型化にも対応できる積層インダクタを提供することを課題とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、以下の特徴を有する積層インダクタの発明を完成した。
本発明の積層インダクタは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍ系軟磁性合金（但し、ＭはＦｅより酸化し易い金属元素である。）で形成された複数の磁性体層と、Ａｇ含有材料からなる複数のコイルセグメントと、Ａｇ含有材料からなる中継セグメントとを有する。軟磁性合金粒子の周囲の少なくとも一部には前記軟磁性合金が酸化してなる酸化被膜が存在する。この磁性体層には隣接する軟磁性合金粒子の周囲に形成された酸化被膜を介しての結合部および酸化被膜が存在しない金属部分における軟磁性合金粒子どうしの結合部が存在する磁性体層とコイルセグメントとは交互に積層された積層構造を構成する。中継セグメントは磁性体層を貫通してコイルセグメント間を導通するように形成され、コイルセグメントおよび中継セグメントは電気的に一体化した内部導体を構成する。個々の磁性体層はコイルセグメントに接するＡｇ拡散領域とＡｇ拡散領域からみてコイルセグメントとは反対側に位置するＡｇ不存在領域とを有する。Ａｇ拡散領域には（Ａ）前記内部導体の周辺の磁性体層中にあるＡｇ粒子、及び／又は（Ｂ）前記軟磁体層に内部導体から伸びたＡｇからなる凸状部が存在する。
好適には、Ａｇ拡散領域の厚さが１μｍ以上である。また、好適には、Ａｇ不存在領域の厚さが３μｍ以上である。

本発明によれば、Ａｇ粒子が内部導体の近傍の磁性体層中に存在し、及び／又は、前記軟磁体層に内部導体から伸びたＡｇからなる凸状部が存在しているため、ヒートサイクルに供したときであっても内部導体と磁性体層との間に熱膨張差が生じにくく、内部導体と磁性体層との密着性があがり、結果的に導通不良が軽減する。また、磁性体層においては酸化被膜による結合と金属部分どうしの結合との共存により、絶縁性および機械的強度を高レベルで両立することができる。好適態様においては、軟磁性合金粒子の周囲にある酸化被膜が大きな凹凸を有しており、Ａｇのマイグレーションが抑制され、耐湿負荷をかけても信頼性が低下しにくい。

積層インダクタの模式断面図である。 積層インダクタの模式的な分解図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明を詳述する。但し、本発明は図示された態様に限定されるわけでなく、また、図面においては発明の特徴的な部分を強調して表現することがあるので、図面各部において縮尺の正確性は必ずしも担保されていない。

図１（ａ）は積層インダクタの模式的な断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大図である。本発明の対象である積層インダクタ１は、内部導体２０の大部分が磁性体部（磁性体層１０の積層体）の中に埋没している構造を有する。典型的には、内部導体２０は螺旋状に形成されたコイルであり、その他、渦巻き状のコイル、ミアンダ（蛇行）状の導線、あるいは直線状の導線等が挙げられる。

内部導体２０はコイルセグメント２１と中継セグメント２２とを有する。コイルセグメント２１と磁性体層１０とは交互に積層された積層構造を構成する。中継セグメント２２は磁性体層１０を貫通するように形成されている。中継セグメント２２は複数のコイルセグメント２１どうしを導通するように形成されている。図２は典型的な積層インダクタの模式的な分解図である。図示された態様では、内部導体２０は、コイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ５と、このコイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ５を接続する中継セグメントＩＳ１〜ＩＳ４とが、螺旋状に一体化したコイルの構造を有しており、コイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ４はコ字状を成し、コイルセグメントＣＳ５は帯状を成しており、各中継セグメントＩＳ１〜ＩＳ４は磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ４を貫通した柱状を成している。

本発明によれば、コイルセグメント２１と中継セグメント２２とはＡｇ含有材料からなる。Ａｇ含有材料は、典型的には、他の金属を実質的に含まぬＡｇ、換言すれば他の金属を積極的には加えないＡｇである。別の実施態様では、１００重量部のＡｇと５０重量部以下の他の金属との混合物や合金であってもよく、前記他の金属としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどが非限定的に例示される。

コイルセグメント２１と中継セグメント２２のＡｇ含有材料の粒子径は特に限定無く、好ましくは、１〜１０μｍである。粒子径は、コイルセグメント２１や中継セグメント２２の断面のＳＥＭ像を取得して測定する。ここで、原材料としてのＡｇ含有材料（粉末）の粒子サイズは、コイルセグメント２１や中継セグメント２２を構成するＡｇ含有材料の粒子サイズと概ね等しいことが分かっている。よって、所望の粒子径をもつＡｇ含有材料からなるコイルセグメント２１や中継セグメント２２を得るためには、そのような粒子径をもつ原料粒子を使用すればよい。

図１（ｂ）は、２つのコイルセグメント２１とそれらに挟まれる磁性体層１０との模式的な拡大図である。図１（ａ）とは異なり、図１（ｂ）では磁性体層１０を示すハッチングの表記を省略している。本発明によれば、内部導体２０の周辺の磁性体層１０中にＡｇ粒子３０、及び／又は、軟磁体層１０に内部導体２０から伸びたＡｇからなる凸状部３１、が存在している。このように、Ａｇ粒子３０、及び／又は、内部導体２０から伸びたＡｇからなる凸状部３１、が存在している領域をＡｇ拡散領域１１と呼ぶ。図示された態様では、Ａｇ拡散領域１１には上記Ａｇ粒子３０と凸状部３１の両方が存在している。Ａｇ粒子３０は、好ましくは、内部導体２０の周辺の磁性体層１０中の軟磁性合金粒子間に不連続的に存在するＡｇからなる。凸状部３１は、好ましくは、内部導体２０から内部導体２０の周辺の磁性体層１０中の軟磁性合金粒子間まで連続的に存在するＡｇからなる。図１（ｂ）では内部導体２０の一部としてコイルセグメント２１が描写されているが、中継セグメントの近傍にもＡｇ粒子、及び／又は、中継セグメントから伸びたＡｇからなる凸状部、が存在することが好ましい。このＡｇ粒子３０や凸状部３１は例えば内部電極２０を構成するＡｇ含有材料に由来するものである。典型的には、内部導体２０を構成するＡｇ含有材料からＡｇが「拡散」して、Ａｇ粒子３０や凸状部３１が存在するに至ったものである。

ここで、上記「拡散」について以下詳述する。
磁性体層１０は軟磁性合金粒子が多数集積して形成されている。そして、軟磁性合金粒子の間には空隙が形成されている。内部導体２０の周辺の磁性体層１０にも空隙が存在する。内部導体２０を構成するＡｇの一部は、周辺の磁性体層１０の空隙に入り込む。このような状態をここでは「拡散」と呼ぶことにする。

Ａｇ粒子３０、及び／又は、凸状部３１が存在することにより、ヒートサイクル時の内部導体２０と磁性体層１０との間に熱膨張差が生じにくく、内部導体２０と磁性体層１０との密着性があがり、結果的に導通不良が軽減する。磁性体層１０中において、Ａｇ拡散領域１１が存在することは、例えば、積層インダクタ１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して、その後、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によるＺＡＦ法で化学組成を求めることにより確認することができる。Ａｇ粒子３０の大きさ（球相当径）は特に限定なく、好ましくは１〜１０μｍである。Ａｇ粒子３０は磁性体層１０を構成する軟磁性合金粒子どうしの間の空隙を占めることが好ましい。Ａｇ粒子３０は個々の軟磁性合金粒子の周囲にある酸化被膜（図示せず）の中に存在していてもよい。

本発明によれば、コイルセグメント２１に挟まれた磁性体層１０中にＡｇ不存在の層状領域（以下、「Ａｇ不存在領域」ともいう。）１２が存在する。当該領域１２は、図１（ｂ）に模式的に記載されるように、内部導体２０そのものの一部であるＡｇも、内部導体２０から離れて磁性体層１０中にあるＡｇ粒子３０も、上述の凸状部３１も、いずれも存在しない層状の領域を意味する。このようなＡｇ不存在領域１２が存在することは、Ａｇの拡散が磁性体層１０の全域にわたっているわけではないことを意味しており、そのため、不所望な初期層間短絡が生じにくくなる。

図中、点線で示されるように、コイルセグメント２１と磁性体層１０との平均的な境界を平面として定め、さらに、前記平面と略平行になるように、Ａｇ拡散領域とＡｇ不存在領域１２の境界はコイルセグメント２１と略平行になるように定める。図示されるように、Ａｇ拡散領域１２を挟んで両側にコイルセグメント２１とＡｇ不存在領域とが存在する層構造が構成される。Ａｇ拡散領域１１の層の厚さは好ましくは１μｍ以上であり、厚さの上限値は特に限定は無く、好ましくは１５μｍである。Ａｇ不存在領域１２の層の厚さは好ましくは３μｍ以上であり、より好ましくは５μｍ以上であり、厚さ上限値は特に限定は無く、好ましくは２５μｍである。

本発明によれば、積層インダクタ１では、軟磁性合金粒子が多数集積して所定形状の磁性体部を構成している。磁性体部は、コイルセグメント２１によって分断された磁性体層１０の集合であると評価することができ、同時に、磁性体層１０とコイルセグメント２１とが積層構造を構成していると評価することができる。個々の軟磁性合金粒子はその周囲の少なくとも一部、好ましくは概ね全体にわたって酸化被膜が形成されていて、この酸化被膜により磁性体部の絶縁性が確保される。隣接する軟磁性合金粒子どうしは、概ね、それぞれの軟磁性合金粒子がもつ酸化被膜を介して結合することにより、一定の形状を有する磁性体部を構成している。酸化被膜は好ましくは軟磁性合金粒子それ自身が酸化してなる被膜である。部分的には、隣接する軟磁性合金粒子の金属部分どうしが結合している。また、内部導体２０の近傍では、主に上記酸化被膜を介して、軟磁性合金粒子と内部導体２０とが密着している。軟磁性合金粒子は好ましくはＦｅ−Ｍ−Ｓｉ系合金（但し、Ｍは鉄より酸化し易い金属である。）からなり、その場合、酸化被膜は好ましくはこの軟磁性合金が酸化してなるものであって磁性体であるＦｅ₃Ｏ₄と、非磁性体であるＦｅ₂Ｏ₃及びＭＯ_ｘ（ｘは金属Ｍの酸化数に応じて決まる値である。）を少なくとも含むことが確認されている。

上述の酸化被膜を介した結合の存在は、例えば、約３０００倍に拡大したＳＥＭ観察像などにおいて、隣接する軟磁性合金粒子が有する酸化被膜が同一相であることを視認することなどで、明確に判断することができる。酸化被膜を介した結合の存在により、積層インダクタ１における機械的強度と絶縁性の向上が図られる。また、酸化被膜は通常は凹凸が比較的大きいので、Ａｇのマイグレーションが抑制され、耐湿性が向上する。積層インダクタ１の全体にわたって、隣接する軟磁性合金粒子が有する酸化被膜を介して結合していることが好ましいが、一部でも結合していれば、相応の機械的強度と絶縁性の向上が図られ、そのような形態も本発明の一態様であるといえる。

同様に、上述の軟磁性合金粒子の酸化被膜が存在しない金属部分どうしの結合についても、例えば、約３０００倍に拡大したＳＥＭ観察像などにおいて、隣接する軟磁性合金粒子どうしが同一相を保ちつつ結合点を有することを視認することなどにより、金属部分どうしの結合の存在を明確に判断することができる。軟磁性合金粒子どうしの結合の存在により透磁率のさらなる向上が図られる。ここで、「酸化被膜が存在しない金属部分どうしの結合部」とは、隣接する合金粒子がそれらの金属部分にて直接に接触している部分のことを意味し、例えば、厳密な意味での金属結合や、金属部分どうしが直接に接触して原子の交換が見られない態様や、それらの中間的な態様をも含む概念である。厳密な意味での金属結合とは、「原子が規則的にならんでいる」等の要件を充足することを意味する。

なお、隣接する軟磁性合金粒子が、酸化被膜を介した結合も、軟磁性金属粒子どうしの結合もいずれも存在せず単に物理的に接触又は接近するに過ぎない形態が部分的にあってもよい。

Ａｇ拡散領域とＡｇ不拡散領域と酸化被膜を介した結合と金属粒子どうしの結合が共存することによりはじめて発現する本発明の作用・効果として、以下のようなものが挙げられる。Ａｇの密着性は、ただ磁性合金粒子の空隙中に拡散するだけでなく、そこで磁性合金と接着することによって高められる。酸化被膜を介した結合箇所においては、Ａｇはその粒子間にまで入り込むことはないが、金属粒子どうしの結合部分においては、Ａｇが粒子間に入り込みつつ、Ａｇと粒子どうしの反応（原子レベル拡散や合金化）や相互の延性変形接着が進むことにより密着性が上がる。これによりヒートサイクル後の導通性が向上する。さらに金属どうしの結合を生じさせることにより透磁率が向上する。

ここで、磁性体部１０における個々の軟磁性合金粒子の粒子径は特に限定無く、典型的には、２〜２０μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍである。粒子径は、磁性体部１０の断面のＳＥＭ像を取得して測定する。軟磁性合金粒子を用いる積層インダクタ１においては、原料粒子としての軟磁性合金粒子の粒子サイズは、積層インダクタ１０の磁性体部を構成する軟磁性合金粒子の粒子サイズと概ね等しいことが分かっている。よって、所望の粒子径をもつ軟磁性合金粒子からなる磁性体部１０を得るためには、そのような粒子径をもつ原料粒子を使用すればよい。

積層インダクタ１において、内部導体２０の両端は、典型的には、それぞれ引出導体（図示せず）を介して積層インダクタ１の外表面の相対向する端面に引き出され、外部端子（図示せず）に接続される。外部端子の構造や接続様式については従来技術を適宜援用することができる。

以下、本発明に係る積層インダクタ１の典型的かつ非限定的な製造方法を説明する。積層インダクタ１の製造にあたっては、まず、ドクターブレードやダイコータ等の塗工機を用いて、予め用意した磁性体ペースト（スラリー）を、樹脂等からなるベースフィルムの表面に塗工する。これを熱風乾燥機等の乾燥機で乾燥してグリーンシートを得る。上記磁性体ペーストは、軟磁性合金粒子と、典型的には、バインダとしての高分子樹脂と、溶剤とを含む。

軟磁性合金粒子は、主として合金からなる軟磁性を呈する粒子である。合金の種類としては、Ｆｅ−Ｍ−Ｓｉ系合金（但し、Ｍは鉄より酸化し易い金属である。）が挙げられる。Ｍとしては、Ｃｒ、Ａｌなどが挙げられ、好ましくはＣｒである。軟磁性合金粒子としては、例えばアトマイズ法で製造される粒子が挙げられる。

ＭがＣｒである場合、つまり、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金におけるクロムの含有率は、好ましくは２〜８ｗｔ％である。クロムの存在は、熱処理時に不動態を形成して過剰な酸化を抑制するとともに強度および絶縁抵抗を発現する点で好ましく、一方、磁気特性の向上の観点からはクロムが少ないことが好ましく、これらを勘案して上記好適範囲が提案される。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系軟磁性合金におけるＳｉの含有率は、好ましくは１．５〜７ｗｔ％である。Ｓｉの含有量が多ければ高抵抗・高透磁率という点で好ましく、Ｓｉの含有量が少なければ成形性が良好であり、これらを勘案して上記好適範囲が提案される。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金において、ＳｉおよびＣｒ以外の残部は不可避不純物を除いて、鉄であることが好ましい。Ｆｅ、ＳｉおよびＣｒ以外に含まれていてもよい金属としては、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、銅などが挙げられ、非金属としてはリン、硫黄、カーボンなどが挙げられる。

積層インダクタ１における各々の軟磁性合金粒子を構成する合金については、例えば、積層インダクタ１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して、その後、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によるＺＡＦ法で化学組成を算出することができる。

上述の磁性体ペーストには、好適にはバインダとしての高分子樹脂が含まれる。高分子樹脂の種類は特に限定はなく、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等のポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。磁性体ペーストの溶剤の種類は特に限定はなく、例えば、ブチルカルビトール等のグリコールエーテルなどを用いることができる。磁性体ペーストにおける軟磁性合金粒子、高分子樹脂、溶剤などの配合比率などは適宜調節することができ、それによって、磁性体ペーストの粘度などを設定することも可能である。

磁性体ペーストを塗工および乾燥してグリーンシートを得るための具体的な方法は従来技術を適宜援用することができる。

次いで、打ち抜き加工機やレーザ加工機等の穿孔機を用いて、グリーンシートに穿孔を行ってスルーホール（貫通孔）を所定配列で形成する。スルーホールの配列については、各シートを積層したときに、導体を充填したスルーホール（即ち、中継セグメント２２）とコイルセグメント２１とで内部導体２０が形成されるように設定される。内部導体を形成するためのスルーホールの配列およびコイルセグメント形成のための導体パターンの形状については、従来技術を適宜援用することができ、また、後述の実施例において図面を参照しながら具体例が説明される。

スルーホールに充填するため、および、導体パターンの印刷のために、好ましくは導体ペーストが使用される。導体ペーストにはＡｇ含有材料と、典型的にはバインダとしての高分子樹脂と溶剤とが含まれる。

導体ペーストには、好適にはバインダとしての高分子樹脂が含まれる。高分子樹脂の種類は特に限定はなく、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等のポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。導体ペーストの溶剤の種類は特に限定はなく、例えば、ブチルカルビトール等のグリコールエーテルなどを用いることができる。導体ペーストにおけるＡｇ含有材料、高分子樹脂、溶剤などの配合比率などは適宜調節することができ、それによって、導体ペーストの粘度などを設定することも可能である。

次いで、スクリーン印刷機やグラビア印刷機等の印刷機を用いて、導体ペーストをグリーンシートの表面に印刷し、これを熱風乾燥機等の乾燥機で乾燥して、コイルセグメントに対応する導体パターンを形成する。印刷の際に、上述のスルーホールにも導体ペーストの一部が充填される。その結果、スルーホールに充填された導体ペーストと、印刷された導体パターンとが内部導体２０の形状を構成することになる。

印刷後のグリーンシートを、吸着搬送機とプレス機を用いて、所定の順序で積み重ねて熱圧着して積層体を作製する。金属部分どうしの結合が形成しやすくするとともに比抵抗を高めるようにする観点から、この熱圧着における圧力は好ましくは４〜１０ｔｏｎ／ｃｍ^２である。続いて、ダイシング機やレーザ加工機等の切断機を用いて、積層体を部品本体サイズに切断して、加熱処理前の磁性体部及び内部導体を含む、加熱処理前チップを作製する。

焼成炉等の加熱装置を用いて、大気等の酸化性雰囲気中で、加熱処理前チップを加熱処理する。熱処理雰囲気は、酸化雰囲気であれば特に限定されず、生産面から考慮すると大気あるいは乾燥空気が望ましい。内部導体用のパターンからＡｇを磁性体層中に拡散させて、上述のＡｇ粒子３０や凸状部３１を存在させやすくし、同時にＡｇ不存在領域を確保する観点から、昇温過程において好ましくは３００〜６００℃にて、１〜６００分間、より好ましくは６０〜６００分間保持し、その後、さらに温度を上げる。最高温度は、好ましくは６００℃以上であり、より好ましくは７００〜９００℃であり、最高温度において好ましくは、より詳細には０．５〜３時間保持することが望ましい。

加熱処理前チップにあっては、個々の軟磁性合金粒子どうしの間に、多数の微細間隙が存在し、通常、該微細間隙は溶剤とバインダとの混合物で満たされている。これら混合物は昇温過程に消失し、該微細間隙はポアに変わる。上記最高温度に近い高温域では、軟磁性合金粒子が密集して磁性体部ができ、典型的には、その際に、軟磁性合金粒子それぞれの表面に酸化被膜が形成される。このとき、Ａｇ含有材料が焼結して内部導体２０が形成される。これにより積層インダクタ１が得られる。このようにして得られる積層インダクタにおける磁性体層１０の透磁率は好ましくは２５〜４５である。

通常は、加熱処理の後に外部端子を形成する。ディップ塗布機やローラ塗布機等の塗布機を用いて、予め用意した導体ペーストを積層インダクタ１の長さ方向両端部に塗布し、これを焼成炉等の加熱装置を用いて、例えば、約６００℃、約１ｈｒの条件で焼付け処理を行うことにより、外部端子が形成される。外部端子用の導体ペーストは、上述した導体パターンの印刷用のペーストや、それに類似したペーストを適宜用いることができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。

［積層インダクタの具体構造］
本実施例で製造した積層インダクタ１の具体構造例を説明する。部品としての積層インダクタ１は長さが約３．２ｍｍで、幅が約１．６ｍｍで、高さが約１．０ｍｍで、全体が直方体形状を成している。

図２は積層インダクタの模式的な分解図である。内部導体が形成されている領域の磁性体部は、計５層の磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ５が一体化した構造を有する。内部導体が形成される領域を挟むように上部カバー領域および下部カバー領域が存在し、上部カバー領域は８層の磁性体層ＭＬ６が一体化した構造を有する。下部カバー領域は７層の磁性体層ＭＬ６が一体化した構造を有する。積層インダクタ１の長さは約３．２ｍｍ、幅は約１．６ｍｍ、高さは約１．０ｍｍである。各磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ６の長さは約３．２ｍｍで、幅は約１．６ｍｍである。各磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ６は、軟磁性合金粒子である表１記載の組成をもつ軟磁性合金粒子を主体として成形されてなり、ガラス成分を含んでいない。

内部導体２０は、計５個のコイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ５と、該コイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ５を接続する計４個の中継セグメントＩＳ１〜ＩＳ４とが、螺旋状に一体化したコイルの構造を有する。この内部導体２０は、銀粒子を熱処理して得られ、原料として用いた銀粒子の体積基準のｄ５０は５μｍである。Ａｇ粒子のｄ５０は、レーザ回折散乱法を利用した粒子径・粒度分布測定装置（例えば、日機装（株）製のマイクロトラック）を用いて測定した。なお比較例４と比較例８では銀粒子の代わりに銅粒子を使用した。比較例４と比較例８については、以下の記載において、Ａｇ粒子の代わりに銅粒子を用いている。

４個のコイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ４はコ字状を成し、１個のコイルセグメントＣＳ５は帯状を成しており、各コイルセグメントＣＳ１〜ＣＳ５の厚さは約２０μｍで、幅は約０．２ｍｍである。最上位のコイルセグメントＣＳ１は、外部端子との接続に利用されるＬ字状の引出部分ＬＳ１を連続して有し、最下位のコイルセグメントＣＳ５は、外部端子との接続に利用されるＬ字状の引出部分ＬＳ２を連続して有している。各中継セグメントＩＳ１〜ＩＳ４は磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ４を貫通した柱状を成しており、各々の口径は約１５μｍである。

各外部端子（図示せず）は、積層インダクタ１の長さ方向の各端面と該端面近傍の４側面に及んでおり、その厚さは約２０μｍである。一方の外部端子は最上位のコイルセグメントＣＳ１の引出部分ＬＳ１の端縁と接続し、他方の外部端子は最下位のコイルセグメントＣＳ５の引出部分ＬＳ２の端縁と接続している。これら外部端子は、主として体積基準のｄ５０が５μｍである銀粒子を熱処理して得た。銀粒子のｄ５０は、レーザ回折散乱法を利用した粒子径・粒度分布測定装置（例えば、日機装（株）製のマイクロトラック）を用いて測定した。

［積層インダクタの製造］
レーザ回折散乱法を利用した粒子径・粒度分布測定によるｄ５０が１０μｍであって表１記載の組成の軟磁性合金粒子８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）が１３ｗｔ％、ポリビニルブチラール（バインダ）２ｗｔ％からなる磁性体ペーストを調製した。ドクターブレードを用いて、この磁性体ペーストをプラスチック製のベースフィルムの表面に塗工し、これを熱風乾燥機で、約８０℃、約５ｍｉｎの条件で乾燥した。このようにしてベースフィルム上にグリーンシートを得た。その後、グリーンシートをカットして、磁性体層ＭＬ１〜ＭＬ６（図２を参照）に対応し、且つ、多数個取りに適合したサイズの第１〜第６シートをそれぞれ得た。

続いて、穿孔機を用いて、磁性体層ＭＬ１に対応する第１シートに穿孔を行い、中継セグメントＩＳ１に対応する貫通孔を所定配列で形成した。同様に、磁性体層ＭＬ２〜ＭＬ４に対応する第２〜第４シートそれぞれに、中継セグメントＩＳ２〜ＩＳ４に対応する貫通孔を所定配列で形成した。

続いて、印刷機を用いて、上記Ａｇ粒子が８５ｗｔ％で、ブチルカルビトール（溶剤）が１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）が２ｗｔ％からなる導体ペーストを上記第１シートの表面に印刷し、これを熱風乾燥機で、約８０℃、約５ｍｉｎの条件で乾燥して、コイルセグメントＣＳ１に対応する第１印刷層を所定配列で作製した。同様に、上記第２〜第５シートそれぞれの表面に、コイルセグメントＣＳ２〜ＣＳ５に対応する第２〜第５印刷層を所定配列で作製した。

第１〜第４シートそれぞれに形成した貫通孔は、第１〜第４印刷層それぞれの端部に重なる位置に存するため、第１〜第４印刷層を印刷する際に導体ペーストの一部が各貫通孔に充填されて、中継セグメントＩＳ１〜ＩＳ４に対応する第１〜第４充填部が形成される。

続いて、吸着搬送機とプレス機を用いて、印刷層及び充填部が設けられた第１〜第４シートと、印刷層のみが設けられた第５シートと、印刷層及び充填部が設けられていない第６シートとを、図２に示した順序で積み重ねて熱圧着して積層体を作製した。このときの圧着にかかる圧力は以下のとおりである。
実施例１〜３、５〜７では、５ｔｏｎ／ｃｍ^２
実施例４、８では、７ｔｏｎ／ｃｍ^２
比較例１〜６、８では、５ｔｏｎ／ｃｍ^２
比較例７では、２ｔｏｎ／ｃｍ^２
比較例８では、５ｔｏｎ／ｃｍ^２
得られた積層体を切断機で部品本体サイズに切断して、加熱処理前チップを得た。

続いて、焼成炉を用いて、大気中雰囲気で、加熱処理前チップを多数個一括で加熱処理した。まず、脱バインダプロセスとして約３００℃、約１ｈｒの条件で加熱し、次いで、後述する条件にしたがう加熱処理を施して、軟磁性合金粒子が密集して磁性体部１０が形成し、また、銀粒子が焼結して内部導体２０が形成され、これにより部品本体を得た。

各実施例および比較例における熱処理条件は以下のとおりである。
熱処理における最高温度及び保持時間は、実施例１〜４、比較例１、３、４では７００℃にて１時間保持、比較例２では８５０℃にて１時間保持、実施例５〜８、比較例５、７、８では８００℃にて２時間保持、比較例６では９００℃にて２時間保持、とした。
熱処理における昇温過程での保持条件は以下のとおりである。
実施例１では、昇温過程で６００℃にて１時間保持した。
実施例２では、昇温過程で６００℃にて３時間保持した。
実施例３では、昇温過程で６００℃にて１０時間保持した。
実施例４では、昇温過程で６００℃にて３時間保持した。
実施例５では、昇温過程で６００℃にて１時間保持した。
実施例６では、昇温過程で６００℃にて３時間保持した。
実施例７では、昇温過程で６００℃にて１０時間保持した。
実施例８では、昇温過程で６００℃にて３時間保持した。
比較例１では、昇温過程で６００℃にて２０時間保持した。
比較例２、３では、昇温過程での特定温度での保持を行わなかった。
比較例４では、昇温過程で６００℃にて１時間保持した。
比較例５では、昇温過程で６００℃にて２０時間保持した。
比較例６、７では、昇温過程での特定温度での保持を行わなかった。
比較例８では、昇温過程で６００℃にて１時間保持した。

続いて、外部端子を形成した。上記銀粒子を８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）を１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）を２ｗｔ％含有する導体ペーストを塗布機で、部品本体の長さ方向両端部に塗布し、これを焼成炉で、約６００℃、約１ｈｒの条件で焼付け処理を行った。その結果、溶剤及びバインダが消失し、銀粒子が焼結して、外部端子が形成され、積層インダクタ１を得た。

［積層インダクタの評価］
得られた積層インダクタについて、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して、その後、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によるＺＡＦ法で化学組成を求めることにより、Ａｇ粒子および上述した凸状部の存在の有無を調べた。その上で、Ａｇ拡散領域１１と、Ａｇ不存在領域１２の厚さを測定した。測定は断面のＳＥＭ像を用いて行い、１つの実施例・比較例について、２０個の積層インダクタについてそれぞれ５層におけるＡｇ不存在領域１２の厚さを測ることにより１００個の測定データを取得し、その最小値をＡｇ不存在領域１２の厚さとした。そして、磁性体層１０の厚さから上述のＡｇ不存在領域１２の厚さを差し引いた値の１／２の値をＡｇ拡散領域１１の厚さとした。なお、２つのコイルセグメント間の距離（つまり、磁性体層１０の厚さ）は実施例１〜４および比較例１〜４では１７．８μｍであり、実施例５〜８および比較例５〜８では４０．０μｍであった。

各実施例及び比較例の積層インダクタの磁性体層１０の断面について、約３０００倍に拡大したＳＥＭ観察を行い、隣接する軟磁性合金粒子が有する酸化被膜どうしの結合の有無と、軟磁性合金粒子の酸化被膜が存在しない金属部分どうしの結合の有無を調べた。なお、隣接する軟磁性合金粒子が有する酸化被膜どうしの結合の有る場合には、ＳＥＭ観察像において、隣接する軟磁性合金粒子が有する酸化被膜はその大部分が同一相を呈していた。金属部分どうしの結合が存在する場合には、ＳＥＭ観察像において隣接する軟磁性合金粒子どうしが同一相を保ちつつ結合点を有することを視認した。

以上の結果を表１にまとめる。

表１における「組成」の欄では、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉは、Ｃｒが４．５ｗｔ％、Ｓｉが３．５ｗｔ％、残部がＦｅであり、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌは、Ａｌが５．５ｗｔ％、Ｓｉが９．５ｗｔ％、残部がＦｅであり、Ｎｉ−ＺｎフェライトはＮｉＯが１１ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０ｍｏｌ％、ＣｕＯが１０ｍｏｌ％、Ｆｅ_２Ｏ_３が４９ｍｏｌ％である。
また、比較例４と比較例８では銀電極ではなく銅電極を用いており、表１における「Ａｇ拡散領域の厚さ」および「Ａｇ不存在領域の厚さ」の欄の表示は、それぞれ「銅拡散領域の厚さ」および「銅不存在領域の厚さ」を意味する。

得られた積層インダクタにおける信頼性を評価した。信頼性の評価は初期のＱ値および耐湿負荷試験後のＱ値であり、アジレント社製のインピーダンス・アナライザ４２９４Ａを用いて、周波数１ＭＨｚで測定した。
当該初期値評価における評価指標は以下のとおりである。
○・・・Ｑ値が４０以上。
×・・・Ｑ値が４０未満。
−・・・インダクタとしてのＱ値が得られなかった。

得られた積層インダクタにおける、ヒートサイクル後の導通性を評価した。ヒートサイクルの条件は、５５℃〜１２５℃、保持時間３０ｍｉｎ（１００サイクル）とした。その後の導通試験にて、導通が認められたものは○、導通しなかったものは×、初期のＱ値が得られず未評価のものは−、と評価した。

得られた積層インダクタにおける、耐湿負荷試験後のＱ値を測定した。耐湿負荷試験の条件は、６０℃、９５％ＲＨ、１．２Ａ、１０００ｈｒとした。Ｑ値の測定条件は初期のＱ値の測定と同様である。当該評価による評価指標は以下のとおりである。
○・・・Ｑ値の耐湿負荷試験前（初期値）からの変化率が絶対値で３０％未満。
×・・・Ｑ値の耐湿負荷試験前（初期値）からの変化率が絶対値で３０％以上。
−・・・初期のＱ値が得られず未評価。

上記結果および透磁率の測定結果を表２に記載する。

各実施例では信頼性およびヒートサイクル後の導通性に優れていた。比較例１、５ではＡｇが磁性体層のほぼ全域に拡散しており、初期のＱ値が低かったため、その後の評価を行うに値しなかった。比較例２、６では、Ａｇがマイグレーションしており耐湿負荷後のＱ値が低下し、信頼性が低かった。比較例３では、Ａｇ粒子が磁性体層に存在せず、ヒートサイクル時に内部電線と磁性体層との熱膨張差によると思われる剥離が生じて、剥離した脆弱な部分の断線を招き、導通性が悪化した。比較例４、８では銅が酸化して初期のＱ値が低かったため、その後の評価を行うに値しなかった。

１ 積層インダクタ、１０ 磁性体層、１１ Ａｇ拡散領域、１２ Ａｇ不存在領域、２０ 内部導体、２１ コイルセグメント、２２ 中継セグメント、３０ Ａｇ粒子、３１ 凸状部、ＭＬ１〜ＭＬ６ 磁性体層、ＣＳ１〜ＣＳ５ コイルセグメント、ＩＳ１〜ＩＳ４ 中継セグメント

Claims (2)

1. Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍ系軟磁性合金（但し、ＭはＦｅより酸化し易い金属元素である。）で形成された複数の磁性体層と、Ａｇ含有材料からなる複数のコイルセグメントと、Ａｇ含有材料からなる中継セグメントとを有し、
   前記軟磁性合金粒子の周囲の少なくとも一部には前記軟磁性合金が酸化してなる酸化被膜が存在し、前記磁性体層には隣接する軟磁性合金粒子の周囲に形成された酸化被膜を介しての結合部および酸化被膜が存在しない金属部分における軟磁性合金粒子どうしの結合部が存在し、
   前記磁性体層と前記コイルセグメントとは交互に積層された積層構造を構成し、前記中継セグメントは前記磁性体層を貫通して前記コイルセグメント間を導通するように形成され、前記コイルセグメントおよび中継セグメントは電気的に一体化した内部導体を構成し、
   個々の磁性体層はコイルセグメントに接するＡｇ拡散領域とＡｇ拡散領域からみてコイルセグメントとは反対側に位置するＡｇ不存在領域とを有し、
   前記Ａｇ拡散領域には少なくとも下記（Ａ）及び（Ｂ）の少なくとも一つが存在する、積層インダクタ。
   （Ａ）前記内部導体の周辺の磁性体層中にあるＡｇ粒子
   （Ｂ）前記軟磁体層に内部導体から伸びたＡｇからなる凸状部
2. Ａｇ拡散領域の厚さが１μｍ以上であり、Ａｇ不存在領域の厚さが３μｍ以上であり、磁性体層の厚さが４０μｍ以下である請求項１記載の積層インダクタ。

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