JP6763366B2 - コイル部品およびコイル部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、外部電極を備えたコイル部品およびコイル部品の製造方法に関する。
コイル導体の中には、コイル導体を配設した素子本体と、コイル導体と導通するように素子本体に配設された外部電極とを備えたコイル部品がある。
そのようなコイル部品の一つとして、特許文献１には、非磁性体部と磁性体部とが積層された積層体の両端面に、Ａｇを含む外部電極を設け、非磁性体部内に２つのコイル導体を配設したコイル部品が記載されている。
また、特許文献２には、Ａｇを含む外部電極を備えたコイル部品が記載されている。このコイル部品では、外部電極は、平均粒径が０．５μｍ〜０．９μｍの銀粉末、ガラスフリット、および有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用いて形成されている。そのような構成により、緻密で空孔の少ない厚膜の外部電極を形成することができ、信頼性の高いコイル部品を提供することができるとされている。
ここで、特許文献２に記載の外部電極を、特許文献１に記載のコイル部品に適用すると、緻密で空孔の少ない厚膜の外部電極を有するコイル部品を得ることができるが、２つのコイル導体間の電位差によって、外部電極に含まれるＡｇのマイグレーションが発生し、外部電極間で短絡が生じる可能性がある。
特に、コイル部品が小型化し、外部電極間の距離が短くなると、Ａｇのマイグレーションが発生しやすくなる。
本発明は、上記課題を解決するものであり、外部電極に含まれるＡｇのマイグレーションの発生を抑制することができるコイル部品、および、そのようなコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のコイル部品は、
絶縁体で構成された素子本体と、
前記素子本体の内部または表面に配設されたコイル導体と、
前記素子本体の表面に配設され、前記コイル導体と導通する外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とする。
絶縁体で構成された素子本体と、
前記素子本体の内部または表面に配設されたコイル導体と、
前記素子本体の表面に配設され、前記コイル導体と導通する外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とする。
前記Ａｇ含有層に含まれるＡｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比は、１．１以下である。
また、前記Ａｇ含有層の上に配設されためっき層をさらに備え、
前記めっき層の厚みは、３．６μｍ以上２０μｍ以下としてもよい。
前記めっき層の厚みは、３．６μｍ以上２０μｍ以下としてもよい。
前記めっき層は、Ｎｉを含むＮｉ層と、Ｓｎを含み、前記Ｎｉ層の上に形成されたＳｎ層とを備え、
前記Ｎｉ層の厚みは、３μｍ以上としてもよい。
前記Ｎｉ層の厚みは、３μｍ以上としてもよい。
前記素子本体は、複数の絶縁層が積層された積層体であって、
前記コイル導体は、前記絶縁層上に配設された平面導体と、異なる絶縁層上に配設されている前記平面導体を接続する層間導体とを備えるように構成してもよい。
前記コイル導体は、前記絶縁層上に配設された平面導体と、異なる絶縁層上に配設されている前記平面導体を接続する層間導体とを備えるように構成してもよい。
前記絶縁層は、フェライトを主成分とする磁性体層とガラスセラミック層とを含み、
前記コイル導体は、前記ガラスセラミック層の内部に配設されていてもよい。
前記コイル導体は、前記ガラスセラミック層の内部に配設されていてもよい。
前記Ａｇ含有層は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、およびＢのうちの少なくとも一種を含むガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していてもよい。
前記Ａｇ含有層のポア面積率は８．３％以下としてもよい。
また、本発明のコイル部品の製造方法は、
絶縁体で構成され、その内部または表面にコイル導体が配設された焼成後の素子本体を作製する工程と、
前記素子本体の表面に、Ａｇとガラスを含む外部電極用導電性ペーストを塗工して焼き付けることによって、前記コイル導体と導通する外部電極を形成する工程と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とする。
また、本発明のコイル部品の製造方法は、
絶縁体で構成され、その内部または表面にコイル導体が配設された焼成後の素子本体を作製する工程と、
前記素子本体の表面に、Ａｇとガラスを含む外部電極用導電性ペーストを塗工して焼き付けることによって、前記コイル導体と導通する外部電極を形成する工程と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とする。
本発明のコイル部品によれば、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であるので、Ａｇ粒子の粒界が減少することにより、Ａｇのイオン化反応を抑制することができる。これにより、Ａｇのマイグレーションの発生を抑制することができ、Ａｇのマイグレーションに起因する外部電極間の短絡を抑制することができる。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところを具体的に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態におけるコイル部品１００の外観形状を示す図である。また、図２は、コイル部品１００の分解図である。ただし、図２では、コイル部品１００を構成する外部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは省略している。
図１は、第１の実施形態におけるコイル部品１００の外観形状を示す図である。また、図２は、コイル部品１００の分解図である。ただし、図２では、コイル部品１００を構成する外部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは省略している。
コイル部品１００は、絶縁体で構成された素子本体１と、素子本体１の内部に配設されたコイル導体２と、素子本体１の表面に配設され、コイル導体２と導通する外部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを備える。
なお、以下の説明では、外部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを区別せずに説明する際に、「外部電極３」と記載する。
素子本体１は、ガラスセラミック層と磁性体層とが複数積層された積層体である。本実施形態において、素子本体１は、第１ガラスセラミック層１１、第１磁性体層１２、第２ガラスセラミック層１３、第２磁性体層１４、および、第３ガラスセラミック層１５が順に積層された構造を有する。
第１ガラスセラミック層１１、第２ガラスセラミック層１３、および、第３ガラスセラミック層１５はそれぞれ、複数のガラスセラミックシート３１が積層された構造を有する。
第１磁性体層１２および第２磁性体層１４は、フェライトを主成分とする磁性体シート３２が複数積層された構造を有する。
１枚のガラスセラミックシート３１、および、１枚の磁性体シート３２は、それぞれ１つの絶縁層を構成する。したがって、素子本体１は、複数の絶縁層が積層された積層体であると言える。
コイル導体２は、素子本体１の内部、より具体的には、第２ガラスセラミック層１３の内部に配設されている。
コイル導体２は、第２ガラスセラミック層１３を構成するガラスセラミックシート３１上に配設された平面導体２１ａと、異なるガラスセラミックシート３１上に配設されている平面導体２１ａを接続する層間導体２２ａ、および、第２ガラスセラミック層１３を構成するガラスセラミックシート３１上に配設された平面導体２１ｂと、異なるガラスセラミックシート３１上に配設されている平面導体２１ｂを接続する層間導体２２ｂとを備える。
本実施形態では、素子本体１の表面の４箇所に、外部電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが配設されている。外部電極３ａは、外部電極３ｃと対向し、外部電極３ｂは、外部電極３ｄと対向している。
外部電極３ａは、コイル導体２を構成する平面導体２１ａの一端と接続されており、外部電極３ｃは、平面導体２１ａの他端と接続されている。また、外部電極３ｂは、コイル導体２を構成する平面導体２１ｂの一端と接続されており、外部電極３ｄは、平面導体２１ｂの他端と接続されている。
外部電極３は、平均粒径が４．２μｍ以上１５μｍ以下であるＡｇ粒子を含有するＡｇ含有層からなる。外部電極３に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が４．２μｍ以上１５μｍ以下であるので、Ａｇ粒子の粒界が減少し、Ａｇのイオン化反応を抑制することができる。これにより、Ａｇのマイグレーションの発生を抑制することができ、Ａｇのマイグレーションに起因する外部電極間の短絡を抑制することができる。
特に、４つ以上の外部電極を備える従来のコイル部品では、外部電極間の距離が短くなるので、マイグレーションが発生しやすくなるが、本実施形態におけるコイル部品１００のような構成とすることにより、マイグレーションを効果的に抑制することができる。
外部電極３を構成するＡｇ含有層に含まれるＡｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比は、１．１以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、Ａｇ粒子の粒界が少なくなるので、Ａｇのイオン化を抑制し、マイグレーションの発生を抑制することができる。
外部電極３を構成するＡｇ含有層は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、およびＢのうちの少なくとも一種を含むガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有している。
Ａｇ含有層のポア面積率は８．３％以下であることが好ましい。ポア面積率の詳細については、後述する。Ａｇ含有層のポア面積率を８．３％以下とすることにより、外部電極３の内部への水分の侵入を抑制することができ、マイグレーションの抑制効果を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態におけるコイル部品１００では、素子本体１の内部に配設された２つのコイル導体２と、コイル導体２と導通する４つの外部電極３を備えている。
第１の実施形態におけるコイル部品１００では、素子本体１の内部に配設された２つのコイル導体２と、コイル導体２と導通する４つの外部電極３を備えている。
これに対して、第２の実施形態におけるコイル部品では、素子本体１の内部に配設された１つのコイル導体と、コイル導体と導通する２つの外部電極３を備えている。
図３は、第２の実施形態におけるコイル部品１００Ａを、対向する一対の外部電極３の断面形状が露出するような態様で切断した場合の断面図である。対向する一対の外部電極３は、素子本体１の内部に配設されているコイル導体２と導通している。ただし、図３では、素子本体１の内部に配設されているコイル導体２は省略している。
めっき層４１は、Ａｇ含有層４０を覆うように形成されている。Ａｇ含有層４０の構成は、第１の実施形態におけるコイル部品１００の外部電極３の構成と同じである。
めっき層４１の厚みは、３．６μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。めっき層４１の厚みを３．６μｍ以上とすることにより、外部電極３の内部への水分の侵入をさらに抑制することができ、マイグレーションの抑制効果をさらに高めることができる。また、めっき層４１の厚みを２０μｍ以下とすることにより、めっき剥がれを抑制することができる。
ただし、めっき層４１の厚みは、３．６μｍ未満でもよいし、２０μｍより厚くてもよい。
めっき層４１は、１層により形成されていてもよいし、２層以上の複数層により形成されていてもよい。
めっき層４１が複数層により形成されている場合、めっき層４１は、例えば、Ｎｉを含むＮｉ層と、Ｓｎを含み、Ｎｉ層の上に形成されたＳｎ層とを備えた構成とすることができる。その場合、Ｎｉ層の厚みは、３μｍ以上であることが好ましい。Ｎｉ層の厚みを３μｍ以上とすることにより、Ｎｉ層内のピンホールを低減することができ、良好なバリア層として機能させることができる。
なお、めっき層４１は、電解めっきにより形成してもよいし、無電解めっきにより形成してもよい。
上述したように、Ａｇ含有層４０を覆うようにめっき層４１が配設されていることにより、外部電極３の表面を保護して、外部からの水分の侵入を抑制し、マイグレーションの発生を抑制することができる。また、はんだを用いたコイル部品１００Ａの実装時のはんだ食われを防止することができる。
（実施例１）
［磁性体層の作製］
磁性体層を形成するための材料は、Ｚｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系フェライト材料を用いることが好ましい。ここでは、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯの原料粉末を所定のモル比になるように秤量し、その秤量物を、純水、ＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等のメディアと共にポットミルに入れ、湿式で混合粉砕することによって、スラリーを得た。得られたスラリーを排出し、蒸発乾燥させた後、７００℃以上８００℃以下の温度で仮焼し、仮焼粉末を得た。
［磁性体層の作製］
磁性体層を形成するための材料は、Ｚｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系フェライト材料を用いることが好ましい。ここでは、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯの原料粉末を所定のモル比になるように秤量し、その秤量物を、純水、ＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等のメディアと共にポットミルに入れ、湿式で混合粉砕することによって、スラリーを得た。得られたスラリーを排出し、蒸発乾燥させた後、７００℃以上８００℃以下の温度で仮焼し、仮焼粉末を得た。
仮焼粉末に有機バインダおよび有機溶剤を加え、ＰＳＺボール等のメディアと共にポットミルに入れ、混合粉砕することによって、磁性体スラリーを得た。得られた磁性体スラリーをドクターブレード法でシート状に成形加工して、磁性体層を構成する磁性体シートを得た。磁性体シートの厚さは、３０μｍ程度である。
なお、上述したＦｅ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＮｉＯの原料粉末は、Ｆｅ2Ｏ3：４０ｍｏｌ％以上４９．５ｍｏｌ％以下、ＺｎＯ：５ｍｏｌ％以上３５ｍｏｌ％以下、ＣｕＯ：４ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下とし、残部がＮｉＯおよび微量添加剤となるように配合することが好ましい。微量添加剤には、不可避不純物が含まれるものとする。
［ガラスセラミック層の作製］
Ｓｉ、Ｂ、Ｋが所定の組成からなるホウケイ酸ガラス粉末と、フィラーとしての所定量の石英と、アルミナ粉末と、有機バインダと、有機溶剤とを用意し、それらをＰＳＺボールなどのメディアとともにポットミルに入れて混合粉砕することによって、ガラスセラミックスラリーを得た。得られたガラスセラミックスラリーをドクターブレード法でシート状に成形加工して、ガラスセラミック層を構成するガラスセラミックシートを得た。ガラスセラミックシートの厚さは、３０μｍ程度である。
Ｓｉ、Ｂ、Ｋが所定の組成からなるホウケイ酸ガラス粉末と、フィラーとしての所定量の石英と、アルミナ粉末と、有機バインダと、有機溶剤とを用意し、それらをＰＳＺボールなどのメディアとともにポットミルに入れて混合粉砕することによって、ガラスセラミックスラリーを得た。得られたガラスセラミックスラリーをドクターブレード法でシート状に成形加工して、ガラスセラミック層を構成するガラスセラミックシートを得た。ガラスセラミックシートの厚さは、３０μｍ程度である。
上記のように、ガラスセラミック層は、ホウケイ酸ガラスとフィラーとから構成されることが好ましい。ホウケイ酸ガラスは、比誘電率が低いので、作製されるコイル部品は、良好な高周波特性を得ることができる。
ホウケイ酸ガラスの組成は、例えば、ＳｉＯ2：７０重量％以上８５重量％以下、Ｂ2Ｏ3：１０重量％以上２５重量％以下、Ｋ2Ｏ：０．５重量％以上５重量％以下、Ａｌ2Ｏ3：０重量％以上５重量％以下とする。
フィラーは、上述した石英（ＳｉＯ2）以外に、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などを用いることができる。フィラーは、２重量％以上３０重量％以下程度含有していることが好ましい。
石英の比誘電率は、ホウケイ酸ガラスの比誘電率よりもさらに低いので、フィラーとして石英を用いることにより、作製されるコイル部品は、より良好な高周波特性を得ることができる。また、フォルステライトやアルミナは、抗折強度が高いので、フィラーとしてフォルステライトやアルミナを用いることにより、作製されるコイル部品の機械的強度を高めることができる。
［コイル部品の作製］
Ａｇを主成分とする導電性ペーストを準備し、ガラスセラミックシートに導電性ペーストをスクリーン印刷することによって、コイル導体となるパターンを形成した。コイル導体には、外部電極と接続するための引出電極も含まれる。そして、所定箇所にレーザを照射することによってビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを充填した。ビアホールに導電性ペーストが充填された部分は、コイル部品１００の作製時に、層間導体２２ａ、２２ｂとなる。
Ａｇを主成分とする導電性ペーストを準備し、ガラスセラミックシートに導電性ペーストをスクリーン印刷することによって、コイル導体となるパターンを形成した。コイル導体には、外部電極と接続するための引出電極も含まれる。そして、所定箇所にレーザを照射することによってビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを充填した。ビアホールに導電性ペーストが充填された部分は、コイル部品１００の作製時に、層間導体２２ａ、２２ｂとなる。
続いて、図２に示す積層順序で、ガラスセラミックシート、磁性体シート、導電性ペーストが塗工されたガラスセラミックシートを積層し、加熱、圧着して、積層成形体を作製した。
続いて、作製した積層成形体を匣に入れ、大気雰囲気下で、３５０℃以上５００℃以下の温度で脱バインダ処理を行い、その後、９００℃の温度で２時間、焼成処理を行って、内部にコイル導体が配設された素子本体を作製した。
続いて、素子本体表面の所定の４箇所に、Ａｇとガラスフリットを含む外部電極用導電性ペーストを塗工した。ガラスフリットとして、Ｂｉ−Ｓｉ系ガラスフリットを用い、その量は、Ａｇ粉末とガラスフリットの合計に対して１重量％となるようにした。
続いて、外部電極用導電性ペーストを塗工した素子本体を７５０℃以上９００℃以下の温度で焼き付けして、外部電極を備えたコイル部品を作製した。ここでは、７５０℃以上９００℃以下の範囲内の異なる焼き付け温度で焼き付けることにより、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が異なる１１種類の試料を作製した。例えば、焼き付け温度を８３０℃以上とすると、Ａｇ粒子の平均粒径が３．６μｍ以上である試料が得られた。
また、１１種類の試料を作製する際に、焼き付け温度が２００℃以上５００℃以下のときの昇温速度を、２０℃／分以上４００℃／分以下の範囲内の異なる昇温速度とすることにより、ポア面積率を変化させた。例えば、昇温速度を１５℃／分以下とすると、ポア面積率が８．３％以下の試料が得られた。
なお、作製した試料の大きさは、長手方向の寸法Ｌが０．８５ｍｍ、幅方向の寸法Ｗが０．６５ｍｍ、厚み方向の寸法Ｔが０．４５ｍｍであった。
表１に、上述した１１種類の試料の特性を示す。表１において、＊が付されている試料番号１〜３および１１の試料は、外部電極を構成するＡｇ含有層に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が４．２μｍ以上１５μｍ以下であるという本発明の要件を満たさない参考試料である。
表１に示すように、試料番号１から１１の各試料について、Ａｇ粒子の平均粒径、Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比、ポア面積率、エッジ切れの有無、および、マイグレーションによる伸長距離を調べた。
（Ａｇの平均粒径）
試料を垂直に立てて、試料の周囲を樹脂で固めた。そして、試料の長さ方向と厚み方向からなるＬＴ面を研磨機で研磨して、外部電極の中央近傍の断面を露出させた。その後、露出した断面に対してイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。
試料を垂直に立てて、試料の周囲を樹脂で固めた。そして、試料の長さ方向と厚み方向からなるＬＴ面を研磨機で研磨して、外部電極の中央近傍の断面を露出させた。その後、露出した断面に対してイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。
次に、外部電極の略中央部を集束イオンビーム加工し、観察用断面を得た。この観察用断面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍以上２０００倍以下の倍率で写真撮影し、得られた写真を解析することによって、Ａｇ粒子の円相当径を求めた。Ａｇ粒子の円相当径とは、Ａｇ粒子の面積に基づいて求められる、真円の直径である。写真の解析は、例えば、旭化成エンジニアリング株式会社の「Ａ像くん（登録商標）」などの画像解析ソフトを用いることができる。
上記方法により、５０個以上のＡｇ粒子の円相当径を求め、その平均値を各試料のＡｇ粒子の平均粒径とした。ただし、１つの試料の観察で、５０個のＡｇ粒子の円相当径が得られない場合には、同一条件で作製された別の試料を観察することにより、５０個以上のＡｇ粒子の円相当径を得るようにした。
（Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比）
上述した方法により得られた観察用断面の写真を解析することによって、Ａｇ粒子の粒界の長さと面積を求め、Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比を求めた。Ａｇ粒子の面積は、Ａｇ粒子の投影面積である。ここでは、５０個以上のＡｇ粒子について、面積に対する粒界の長さの比を求め、その平均値を各試料の「Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比」とした。
上述した方法により得られた観察用断面の写真を解析することによって、Ａｇ粒子の粒界の長さと面積を求め、Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比を求めた。Ａｇ粒子の面積は、Ａｇ粒子の投影面積である。ここでは、５０個以上のＡｇ粒子について、面積に対する粒界の長さの比を求め、その平均値を各試料の「Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比」とした。
（ポア面積率）
上述した方法により得られた観察用断面の写真を解析することによって、Ａｇ粒子が存在する箇所の面積とポアの面積を求めた。そして、Ａｇ粒子が存在する箇所の面積とポアの面積の合計に対する、ポアの面積の割合を求めて、ポア面積率とした。ポア面積率は、１つの試料を用いて一視野から求めた。
上述した方法により得られた観察用断面の写真を解析することによって、Ａｇ粒子が存在する箇所の面積とポアの面積を求めた。そして、Ａｇ粒子が存在する箇所の面積とポアの面積の合計に対する、ポアの面積の割合を求めて、ポア面積率とした。ポア面積率は、１つの試料を用いて一視野から求めた。
（エッジ切れ）
作製した各試料について、外部電極が形成されるべき領域のエッジ部分に外部電極が形成されていないエッジ切れの発生の有無を確認した。ここでは、試料番号１〜１１の各試料について、それぞれ３０個の試料の外観を観察し、エッジ切れが発生している試料が無い場合には「○」、１個でもエッジ切れが発生している場合には「×」として評価した。
作製した各試料について、外部電極が形成されるべき領域のエッジ部分に外部電極が形成されていないエッジ切れの発生の有無を確認した。ここでは、試料番号１〜１１の各試料について、それぞれ３０個の試料の外観を観察し、エッジ切れが発生している試料が無い場合には「○」、１個でもエッジ切れが発生している場合には「×」として評価した。
（マイグレーションによる伸長距離）
作製した各試料を、ランドが形成された基板にはんだで実装し、８５℃、８５％ＲＨの条件下で、外部電極３ａ−外部電極３ｃ、および、外部電極３ｂ−外部電極３ｄ間にＤＣ５Ｖの電圧を印加する耐湿負荷試験を行った。そして、１００時間経過後に試料を取り出し、光学顕微鏡でＡｇのマイグレーションによる伸長距離を測定した。ここでは、試料番号１〜１１の各試料について、それぞれ５個の試料の伸長距離を測定し、その平均値を求めた。
作製した各試料を、ランドが形成された基板にはんだで実装し、８５℃、８５％ＲＨの条件下で、外部電極３ａ−外部電極３ｃ、および、外部電極３ｂ−外部電極３ｄ間にＤＣ５Ｖの電圧を印加する耐湿負荷試験を行った。そして、１００時間経過後に試料を取り出し、光学顕微鏡でＡｇのマイグレーションによる伸長距離を測定した。ここでは、試料番号１〜１１の各試料について、それぞれ５個の試料の伸長距離を測定し、その平均値を求めた。
表１に示すように、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が４．２μｍ未満である、本発明の要件を満たさない試料番号１〜３の試料は、Ａｇのマイグレーションによる伸長距離が２５０μｍであった。
また、外部電極に含まれるＡｇの平均粒径が１８．２μｍである、本発明の要件を満たさない試料番号１１の試料は、Ａｇのマイグレーションによる伸長距離が４．８μｍであるが、外部電極のエッジ切れが発生した。
これに対して、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が４．２μｍ以上１５μｍ以下であるという本発明の要件を満たす試料番号４〜１０の試料は、Ａｇのマイグレーションによる伸長距離が６３．２μｍ以下であり、マイグレーションが抑制されている。また、外部電極のエッジ切れも発生していない。
表１に示すように、本発明の要件を満たす試料番号４〜１０の試料は、Ａｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比が１．１以下である。すなわち、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径を４．２μｍ以上とすることにより、Ａｇ粒子の粒界が減少するので、Ａｇのイオン化反応が抑制されて、マイグレーションが抑制される。また、Ａｇ粒子の平均粒径を１５μｍ以下とすることにより、エッジ切れの発生を抑制することができる。
（実施例２）
実施例１で作製した試料番号４の試料をベースとして、外部電極のＡｇ含有層の上にめっき層を形成した試料を作製した。ここでは、表２に示すように、めっき層に用いられる金属の種類および厚みが異なる７種類の試料（試料番号２１〜２７）を作製した。
実施例１で作製した試料番号４の試料をベースとして、外部電極のＡｇ含有層の上にめっき層を形成した試料を作製した。ここでは、表２に示すように、めっき層に用いられる金属の種類および厚みが異なる７種類の試料（試料番号２１〜２７）を作製した。
表２では、試料番号２１〜２７の試料と、めっき層がない試料番号４の試料について、めっき層の厚み、マイグレーションによる伸長距離、および、めっき剥がれの有無を示している。
（めっき層の厚み）
めっき層の厚みは、以下の方法により求めた。まず、実施例１で説明した方法と同様の方法により、試料のＬＴ面を研磨して、外部電極の中央近傍の断面を露出させ、露出した断面に対してイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。そして、露出した断面を、光学顕微鏡を用いて観察し、めっき層の厚みを測定した。ここでは、試料番号２１〜２７の試料それぞれについて、１０個の試料を対象としてめっき層の厚みを測定し、その平均値を求めた。
めっき層の厚みは、以下の方法により求めた。まず、実施例１で説明した方法と同様の方法により、試料のＬＴ面を研磨して、外部電極の中央近傍の断面を露出させ、露出した断面に対してイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。そして、露出した断面を、光学顕微鏡を用いて観察し、めっき層の厚みを測定した。ここでは、試料番号２１〜２７の試料それぞれについて、１０個の試料を対象としてめっき層の厚みを測定し、その平均値を求めた。
（マイグレーションによる伸長距離）
マイグレーションによる伸長距離は、実施例１で説明した方法により求めた。
マイグレーションによる伸長距離は、実施例１で説明した方法により求めた。
（めっき剥がれ）
試料番号２１〜２７の試料それぞれについて、試料３０個の外観を観察し、Ａｇ含有層の上にめっきが付着していない試料が１つでもある場合は「×」、全ての試料にめっきが付着している場合は「○」として評価した。
試料番号２１〜２７の試料それぞれについて、試料３０個の外観を観察し、Ａｇ含有層の上にめっきが付着していない試料が１つでもある場合は「×」、全ての試料にめっきが付着している場合は「○」として評価した。
表２に示すように、Ａｇ含有層の上にめっき層を形成した試料番号２１〜２６の試料では、めっき層を形成していない試料番号４の試料と比べて、マイグレーションによる伸長距離が短くなった。特に、めっき層の総厚みが３．６μｍ以上２０μｍ以下である試料番号２２〜２６の試料では、マイグレーションによる伸長距離が０となった。
一方、めっき層の総厚みが２５μｍである試料番号２７の試料は、めっき剥がれが発生し、マイグレーションによる伸長距離が３２．１μｍとなった。
すなわち、Ａｇ含有層の上に、厚みが３．６μｍ以上２０μｍ以下のめっき層を形成することにより、外部電極の表面を保護して、外部からの水分の侵入を抑制し、マイグレーションの発生を抑制することができる。
（実施例３）
図４を参照しながら、実施例３のコイル部品の製造方法について説明する。
図４を参照しながら、実施例３のコイル部品の製造方法について説明する。
実施例１で説明した磁性体シート５１を作製し、作製した磁性体シート５１に、Ａｇを主成分とする導電性ペースト５２をスクリーン印刷することによって、コイル導体となるパターンを形成した。そして、所定箇所にレーザを照射することによってビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを充填した。
続いて、図４に示す積層順序で、導電性ペースト５２を塗工した磁性体シート５１ａと、導電性ペーストを塗工していない磁性体シート５１ｂを積層し、加熱、圧着することで、積層成形体を作製した。
続いて、作製した積層成形体を匣に入れ、大気雰囲気下で３５０℃以上５００℃以下の温度で脱バインダ処理を行い、その後、９００℃の温度で２時間、焼成処理を行って、内部にコイル導体が配設された素子本体を作製した。
続いて、素子本体の両端面に、Ａｇとガラスフリットを含む外部電極用導電性ペーストを塗工した後、８５０℃の温度で焼き付けした。ここでは、外部電極用導電性ペースト中に、Ｚｎ系ガラスフリットが１重量％含まれるようにした。
続いて、焼き付けにより形成されたＡｇ含有層の上に、電解めっきにより、厚み１μｍのＳｎめっき層を形成し、コイル部品を作製した。上記方法により作製したコイル部品を、試料番号３１の試料とする。
なお、作製した試料の大きさは、長手方向の寸法Ｌが１．６ｍｍ、幅方向の寸法Ｗが０．８ｍｍ、厚み方向の寸法Ｔが０．６ｍｍであった。
図５は、上記方法により作製されたコイル部品１００Ａを示す図である。素子本体１の内部には、コイル導体２が配設されている。また、素子本体１の両端面には、外部電極３が配設されている。上述したように、外部電極３は、Ａｇ含有層とめっき層とを備える。
また、めっき処理時に、厚み３μｍのＮｉめっき層を形成し、Ｎｉめっき層の上に、厚み１μｍのＳｎめっき層を形成したコイル部品も作製し、試料番号３２の試料とした。
また、焼き付け時の温度を８５０℃ではなく６６０℃とし、焼き付け温度以外の条件は、試料番号３１の試料の作製条件と同じ条件で作製したコイル部品を、試料番号３３の試料とした。
さらに、焼き付け時の温度を８５０℃ではなく６６０℃とし、焼き付け温度以外の条件は、試料番号３２の試料の作製条件と同じ条件で作製したコイル部品を、試料番号３４とした。
（試料の評価）
試料番号３１〜３４の試料について、実施例１で説明した方法により、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径を求めた。表３に、試料番号３２および３４の試料のＡｇ粒子の平均粒径を示す。なお、試料番号３１の試料と試料番号３２の試料とは、同じ温度条件で外部電極用導電性ペーストの焼き付けが行われており、両者のＡｇ粒子の平均粒径は同じである。また、試料番号３３の試料と試料番号３４の試料とは、同じ温度条件で外部電極用導電性ペーストの焼き付けが行われており、両者のＡｇ粒子の平均粒径は同じである。
試料番号３１〜３４の試料について、実施例１で説明した方法により、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径を求めた。表３に、試料番号３２および３４の試料のＡｇ粒子の平均粒径を示す。なお、試料番号３１の試料と試料番号３２の試料とは、同じ温度条件で外部電極用導電性ペーストの焼き付けが行われており、両者のＡｇ粒子の平均粒径は同じである。また、試料番号３３の試料と試料番号３４の試料とは、同じ温度条件で外部電極用導電性ペーストの焼き付けが行われており、両者のＡｇ粒子の平均粒径は同じである。
続いて、試料番号３１および３３の試料について、２２０℃の環境下で４８時間放置した後、実施例１で説明した方法により、外部電極の略中央部の観察用断面を得た。そして、観察用断面を波長分散型Ｘ線分析（ＷＤＸ分析）により分析した。分析結果を図６に示す。
図６に示すように、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が３μｍで、本発明の要件を満たさない試料番号３３の試料では、ＳｎがＡｇ中に拡散したことによる、ＳｎとＡｇの金属間化合物の形成が著しい。一方、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が１２μｍで、本発明の要件を満たす試料番号３１の試料でもＳｎとＡｇの金属間化合物が形成されているが、試料番号３３の試料と比べて、金属間化合物の形成が抑制されている。
一般的に、金属の拡散は、低温領域では粒界拡散が支配的である。そのため、Ａｇ粒子の粒径を大きくして、Ａｇ粒子の粒界を減少させることにより、金属の拡散を抑制し、金属間化合物の形成を抑制することができる。これにより、コイル部品の耐はんだ食われ性および高温環境下における長期信頼性を向上させることができる。
次に、ランドが形成された基板に、試料番号３２および３４の試料をそれぞれ２０個、はんだで実装し、１７５℃の環境下で外部電極間に４．１Ａの直流電流を通電した。ここでは、通電による試料の表面温度の上昇が１５℃となるように通電した。そして、通電開始から、外部電極間で断線が生じるまでの時間を測定した。ここでは、外部電極間の絶縁抵抗が２Ωを超えたときに、断線が生じたと定義した。
試料番号３２および３４の試料それぞれの２０個の試料について、断線が生じるまでの時間を測定し、その平均時間を、平均故障時間（ＭＴＴＦ）として求めた。求めた平均故障時間を表３に示す。
表３に示すように、外部電極に含まれるＡｇ粒子の平均粒径が１２μｍで、本発明の要件を満たす試料番号３２の試料では、Ａｇ粒子の平均粒径が３μｍで、本発明の要件を満たさない試料番号３４の試料と比べて、平均故障時間が約１３％長くなった。
すなわち、外部電極のＡｇ含有層に含まれるＡｇ粒子の平均粒径を大きくすることにより、上述したように、金属間化合物の形成を抑制することができ、平均故障時間を長くすることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
上述した実施形態では、コイル導体２は、素子本体１の内部に配設されているが、素子本体１の表面に配設されていてもよい。
１ 素子本体
２ コイル導体
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 外部電極
１１ 第１ガラスセラミック層
１２ 第１磁性体層
１３ 第２ガラスセラミック層
１４ 第２磁性体層
１５ 第３ガラスセラミック層
２１ａ、２１ｂ 平面導体
２２ａ、２２ｂ 層間導体
３１ ガラスセラミックシート
３２ 磁性体シート
４０ Ａｇ含有層
４１ めっき層
５１ 磁性体シート
５２ 導電性ペースト
１００ 第１の実施形態におけるコイル部品
１００Ａ 第２の実施形態におけるコイル部品
２ コイル導体
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 外部電極
１１ 第１ガラスセラミック層
１２ 第１磁性体層
１３ 第２ガラスセラミック層
１４ 第２磁性体層
１５ 第３ガラスセラミック層
２１ａ、２１ｂ 平面導体
２２ａ、２２ｂ 層間導体
３１ ガラスセラミックシート
３２ 磁性体シート
４０ Ａｇ含有層
４１ めっき層
５１ 磁性体シート
５２ 導電性ペースト
１００ 第１の実施形態におけるコイル部品
１００Ａ 第２の実施形態におけるコイル部品
Claims (9)
- 絶縁体で構成された素子本体と、
前記素子本体の内部または表面に配設されたコイル導体と、
前記素子本体の表面に配設され、前記コイル導体と導通する外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とするコイル部品。 - 前記Ａｇ含有層に含まれるＡｇ粒子の面積に対する粒界の長さの比は、１．１以下であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
- 前記Ａｇ含有層の上に配設されためっき層をさらに備え、
前記めっき層の厚みは、３．６μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル部品。 - 前記めっき層は、Ｎｉを含むＮｉ層と、Ｓｎを含み、前記Ｎｉ層の上に形成されたＳｎ層とを備え、
前記Ｎｉ層の厚みは、３μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のコイル部品。 - 前記素子本体は、複数の絶縁層が積層された積層体であって、
前記コイル導体は、前記絶縁層上に配設された平面導体と、異なる絶縁層上に配設されている前記平面導体を接続する層間導体とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。 - 前記絶縁層は、フェライトを主成分とする磁性体層とガラスセラミック層とを含み、
前記コイル導体は、前記ガラスセラミック層の内部に配設されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。 - 前記Ａｇ含有層は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、およびＢのうちの少なくとも一種を含むガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコイル部品。
- 前記Ａｇ含有層のポア面積率は８．３％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコイル部品。
- 絶縁体で構成され、その内部または表面にコイル導体が配設された焼成済みの素子本体を作製する工程と、
前記素子本体の表面に、Ａｇとガラスを含む外部電極用導電性ペーストを塗工して焼き付けることによって、前記コイル導体と導通する外部電極を形成する工程と、
を備え、
前記外部電極は、Ａｇ粒子を含有するＡｇ含有層を備え、
前記Ａｇ粒子の平均粒径は４．２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａｇ含有層は、ガラス相を０．５重量％以上２重量％以下含有していることを特徴とするコイル部品の製造方法。
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