JP6092155B2 - 積層型電子部品、その製造方法及びその実装基板 - Google Patents

Description

本発明は、積層型電子部品、その製造方法及びその実装基板に関する。

電子部品のうちインダクタは、抵抗、キャパシタと共に電子回路をなす重要な受動素子の一つであり、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）を除去するか又はＬＣ共振回路をなす部品等として用いられる。

スマートホンやモバイルＩＴ機器等に用いられているパワーインダクタ等の受動素子は、１ＭＨｚ以上の高周波帯域で用いられる。よって、軟磁性フェライトとして知られている多数の金属酸化物、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ等を混合、仮焼、粉砕して製造された軟磁性材料が主に用いられてきた。

しかしながら、最近では、スマートホンやモバイルＩＴ機器等のデータ伝送量等が大きく増加しているため、データの高速処理のためにＣＰＵのスイッチング周波数が速くなり、スマートホンの画面の高解像度化、大面積化等によってモバイル機器等における電力使用量が急増している。このようなモバイル機器における電力使用量の増加につれ、ＣＰＵ、ディスプレー部、電力管理モジュール等の駆動回路の設計に多数含まれて用いられるパワーインダクタ等の受動素子に高電力消費効率特性が求められている。

このようなパワーインダクタ等の効率改善要求に応じて、軟磁性フェライト材料を金属微粒粉末に代替することにより１ＭＨｚ以上の高周波帯域で使用が可能であり渦電流損失等が大きく改善されてエネルギー消費効率及び直流重畳特性が改善されたパワーインダクタ素子が製品化されている。

従来の金属粉末を用いたインダクタとしては、薄膜型インダクタ及び巻線型インダクタがあった。

薄膜型インダクタは、巻線状の銅導線をメッキ工法でＰＣＢ等の基板の上に形成し、金属粉末及びエポキシ樹脂を混合した金属、エポキシ混合材料で銅導線を囲むように圧着成形し、熱処理によるエポキシ樹脂の硬化工程を経て製作される。

巻線型インダクタは、銅ワイヤーを巻線した後、金属とエポキシを混合した複合材料を用いて巻線型銅ワイヤーを囲んだ後に成形フレームを用いて高圧で圧着成形してチップの形状を作り、熱処理によってエポキシを硬化する工程を経て製作される。

これらの二つの工法で製作されたインダクタは、フェライト積層型インダクタに比べ、直流重畳特性に相当優れ、ＰＭＩＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＩＣ）モジュールセット等の特性評価結果によると効率も数パーセント以上改善された。

このように金属粉末の使用によってインダクタの直流重畳特性、効率特性等が改善される長所と共に量産性も確保するために金属磁性体積層型インダクタが検討されている。金属磁性体積層型インダクタは、酸化物フェライトシートを代替して金属粉末と高分子の均一混合物をシート状に成形し、金属磁性体シート上にビアホールパンチング、内部導体印刷、積層、焼成等の一連の工程を経て製造される。

このような金属磁性体積層型インダクタは、薄膜型や巻線型レベルの直流重畳特性が具現されるが、インダクタの効率特性に影響を及ぼすＱ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）値を高くし直流抵抗（Ｒｄｃ）値を低くすることが必要とされている。

効率特性は、低電流領域では磁性体材料が有する損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が支配的であり、高電流領域では内部コイルの抵抗による影響が支配的である。特に、待機電源の使用時間に直接関係のある低電流でインダクタの効率を高くするためには、金属磁性体の損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が小さくて透磁率が高い磁性体の使用が必要である。

日本特開２００７‐０２７３５４号公報

本発明の目的は、優れた直流重畳特性を有し、磁性体材料の損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）特性を改善し、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を減少させて効率を向上させた積層型電子部品、その製造方法及びその実装基板を提供することである。

本発明の一実施形態によれば、複数の金属磁性体層と、上記金属磁性体層上に形成された内部導体形成層と、を含み、上記内部導体形成層は、内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部を含み、上記ネガティブ印刷部の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の数が８％〜１２％である積層型電子部品が提供される。

上記ネガティブ印刷部の一断面は、長軸の長さが３μｍ以下の粒子の数が３５％〜４５％であれば良い。

上記ネガティブ印刷部の一断面は、長軸の長さが１０μｍ〜１４μｍの粒子の数が６％〜８％であれば良い。

上記金属磁性体層の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが４μｍ〜６μｍの粒子の数が１５〜３０％であれば良い。

上記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、同じ金属磁性粒子を含むことができる。

上記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金の金属磁性粒子を含むことができる。

上記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、表面に金属酸化膜が形成された金属磁性粒子を含み、上記金属酸化膜は、隣接する金属磁性粒子の酸化膜と結合していることができる。

上記積層型電子部品は、上記複数の金属磁性体層及び内部導体形成層を含む活性層の上部及び下部に形成された上部及び下部カバー層を含み、上記上部及び下部カバー層の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の数が８％〜１２％であれば良い。

上記金属磁性体層の厚さは１０μｍ〜３０μｍであれば良い。

上記内部コイルパターン部は、 厚さに対する幅のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）が３．０〜１２．０であれば良い。

また、本発明の他の実施形態によれば、複数の金属磁性体層と、上記金属磁性体層上に形成された内部導体形成層と、を含み、上記内部導体形成層は、内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部を含み、上記ネガティブ印刷部は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが混合される積層型電子部品が提供される。

上記ネガティブ印刷部は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが１０：９０〜２０：８０の重量比で混合されることができる。

上記金属磁性体層は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子を含むことができる。

上記積層型電子部品は、上記複数の金属磁性体層及び内部導体形成層を含む活性層の上部及び下部に形成された上部及び下部カバー層を含み、上記上部及び下部カバー層は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが混合されることができる。

上記上部及び下部カバー層は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが１０：９０〜２０：８０の重量比で混合されることができる。

また、本発明のさらに他の実施形態によれば、上部に第１及び第２の電極パッドを有する印刷回路基板と、上記印刷回路基板上に設置された上記積層型電子部品と、を含む積層型電子部品の実装基板が提供される。

また、本発明のさらに他の実施形態によれば、複数の金属磁性体シートを設ける段階と、上記金属磁性体シート上に内部コイルパターン部を形成する段階と、上記内部コイルパターン部の周囲に磁性体ペーストでネガティブ印刷部を形成する段階と、上記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部が形成された複数の金属磁性体シートを積層し焼結する段階と、を含み、上記磁性体ペーストはＤ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを混合して含む積層型電子部品の製造方法が提供される。

上記磁性体ペーストは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含むことができる。

上記金属磁性体シートは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子を９５重量％以上含むことができる。

上記金属磁性体シート及び磁性体ペーストは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金の金属磁性粒子を含むことができる。

上記金属磁性体シートの厚さは１０μｍ〜３０μｍであれば良い。

上記内部コイルパターン部は、 厚さに対する幅のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）が３．０〜１２．０であれば良い。

上記金属磁性体シート上に１次でネガティブ印刷部を形成した後、上記内部コイルパターン部を形成し、１次のネガティブ印刷部上に２次のネガティブ印刷部を形成することができる。

上記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部は、同じ高さで形成されることができる。

上記積層型電子部品の製造方法は、上記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部が形成された複数の金属磁性体シートを積層した積層体の上部及び下部に複数の金属磁性体シートをさらに積層して上部及び下部カバー層を形成する段階を含み、上記上部及び下部カバー層を形成する金属磁性体シートは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含むことができる。

本発明の一実施形態による積層型電子部品は、金属磁性体材料を用いて優れた直流重畳特性を有し、内部コイルの断面積を増加させて低い直流抵抗（Ｒｄｃ）値を具現し、金属磁性体材料の損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）を改善し且つ高い透磁率を確保して効率特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図である。 図１のＩ‐Ｉ’線に沿う断面図である。 図２のＡ部分を拡大して示す概略図である。 図２のＢ部分を拡大して示す概略図である。 図２のＣ部分を拡大して示す概略図である。 本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を概略的に説明する図である。 本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を概略的に説明する図である。 本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を概略的に説明する図である。 本発明の他の実施形態による積層型電子部品の製造方法を概略的に説明する図である。 本発明の一実施形態による積層型電子部品の分解斜視図である。 図１の積層型電子部品が印刷回路基板に実装された態様を示す斜視図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

積層型電子部品
以下では、本発明の一実施形態による積層型電子部品を説明するにあたり、特に、積層型インダクタを例に挙げて説明するが、これに制限されない。

図１は本発明の一実施形態による積層型電子部品の斜視図であり、図２は図１のＩ‐Ｉ’線に沿う断面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による積層型電子部品１００は、複数の金属磁性体層１０と、上記金属磁性体層１０上に形成された内部導体形成層２０と、を含む。

内部導体形成層２０が形成された複数の金属磁性体層１０は積層されてインダクタンス形成に寄与する活性部５０を形成し、上記活性部５０の上部及び下部には上部カバー層３１及び下部カバー層３２が形成されることができる。活性部５０、上部及び下部カバー層３１、３２を含む金属磁性体本体１１０は、長さ方向Ｌの両端面、幅方向Ｗの両端面、及び厚さ方向Ｔの両端面を有する六面体で形成されることができる。

金属磁性体本体１１０の両側面には、内部コイルと電気的に連結される第１及び第２の外部電極１３１、１３２が形成されることができる。

上記金属磁性体層１０は、３０μｍ以下の厚さで形成されることができる。金属磁性体層１０が３０μｍ以下の厚さで薄く形成されることにより、チップ内における磁路の確保に有利となり、内部コイルの全厚さの減少が可能となる。より好ましくは、金属磁性体層１０は、１０μｍ〜３０μｍの厚さで形成されることができる。

金属磁性体層１０は、金属磁性粒子を含むことができる。

上記金属磁性粒子は、軟磁性合金、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金であれば良く、好ましくは、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｃｒ系合金であれば良いが、これに限定されない。

金属磁性体層１０上に形成される内部導体形成層２０は、内部コイルパターン部２１と、ネガティブ印刷部２２と、を含む。

内部コイルパターン部２１は、 厚さに対する幅のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）が３．０〜１２．０を満たすように形成されることができる。上記アスペクト比を満たすように内部コイルパターン部２１の厚さを増加させることにより直流抵抗（Ｒｄｃ）値を低くすることができる。

内部コイルパターン部２１のアスペクト比が３．０未満の場合は直流抵抗（Ｒｄｃ）が増加して効率が低下する可能性があり、１２．０を超える場合はチップに印加される電流によって発生する磁場の流れ経路が狭くなるため、インダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ、Ｈ）が低下する可能性がある。

内部コイルパターン部２１は、チップのサイズ及びインダクタンスに応じてアスペクト比が変わっても良く、例えば、３．０〜７．０のアスペクト比を有するように形成され、厚さが４０μｍ〜８５μｍである（表１及び表２参照）。

内部コイルパターン部２１は、導電性金属を含む導電性ペーストを印刷して形成されることができる。上記導電性金属は、電気伝導度に優れた金属であれば特に制限されず、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）又は白金（Ｐｔ）等の単独又は混合型であれば良い。

直流抵抗（Ｒｄｃ）を低くするために内部コイルパターン部２１の厚さを増加させると、内部コイルパターン部２１の厚さによる積層段差が発生し、このような段差によって積層体を加圧する工程で内部コイルパターン部２１の陥没及び変形が発生し、層間接着力の弱化による層間剥離、クラック発生等の問題が発生する。

よって、内部コイルパターン部２１が形成された領域を除いた残りの部分にネガティブ印刷部２２を形成すれば良い。

ネガティブ印刷部２２を内部コイルパターン部２１と同じ厚さで形成することにより、積層段差の発生による問題を解決することができる。

ネガティブ印刷部２２は、金属磁性粒子を含む磁性体ペーストを印刷して形成されることができる。上記金属磁性粒子は、軟磁性合金、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金であれば良く、好ましくは、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｃｒ系合金であれば良いが、これに限定されない。

ネガティブ印刷部２２は、金属磁性体層１０と同じ金属磁性粒子を含んで形成されることができる。

インダクタンス形成に寄与する活性部５０の上部及び下部に形成される上部カバー層３１及び下部カバー層３２は、複数の金属磁性体シートが積層されて形成されることができる。

上部及び下部カバー層３１、３２を形成する複数の金属磁性体シートは焼結された状態で、隣接する金属磁性体層間の境界は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いなくては確認できない程度に一体化されることができる。

上部及び下部カバー層３１、３２は、ネガティブ印刷部２２及び金属磁性体層１０と同じ金属磁性粒子を含んで形成されることができる。

図３は図２のネガティブ印刷部２２のＡ部分を拡大して示す概略図であり、図４は図２の金属磁性体層１０のＢ部分を拡大して示す概略図であり、図５は図２の下部カバー層３２のＣ部分を拡大して示す概略図である。

図３〜図５を参照すると、金属磁性体層１０、ネガティブ印刷部２２及び上部及び下部カバー層３１、３２を形成する金属磁性粒子４０の表面には金属酸化膜４５が形成され、上記金属酸化膜４５によって金属粒子間及び金属粒子と内部電極の間の絶縁性が確保されることができる。

上記金属酸化膜４５は、金属磁性粒子４０の少なくとも一つの成分が酸化されて形成され、好ましくは、Ｃｒ_２Ｏ_３を含むことができる。

金属酸化膜４５は隣接する金属磁性粒子４０の金属酸化膜４５と結合し、金属磁性粒子４０は金属酸化膜４５同士の結合によって相互結合されることができる。金属酸化膜４５同士の結合によって機械的強度及び絶縁性向上の効果がもたらされる。

一方、ネガティブ印刷部２２は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子４１とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子４２とが混合されて形成されることができる。

粒度の大きい金属磁性粒子を用いると、透磁率は高くなるが、損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が大きくなる。粒度分布が相違する微粉の金属磁性粒子４１と粗粉の金属磁性粒子４２とを混合して用いると、金属磁性粒子の粒度が低くなって損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が減り且つ充填率が向上して透磁率が顕著に向上するため、粒度の減少による透磁率の減少を相殺させることができる。

Ｄ_５０とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法を用いて得られる体積累積５０％における粒径をいう。

上記Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子４１とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子４２は、１０：９０〜２０：８０の重量比で混合されることができる。

微粉の金属磁性粒子４１と粗粉の金属磁性粒子４２とが上記重量比範囲内で混合されるときに充填率が大きく向上して高透磁率及び優れたＱ特性を示すことができる（表３参照）。

このように微粉の金属磁性粒子４１と粗粉の金属磁性粒子４２とが混合されたネガティブ印刷部２２の一断面を観察したとき、観察及び測定された全粒子数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の個数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の個数が８％〜１２％であれば良い。

具体的には、焼結が終わったチップのＷ（幅）‐Ｔ（厚さ）面をイオンビーム断面加工装置（ＣＰ、Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｉｓｈｅｒ（モデル名：ＳＭ‐０９０１０））で加工して金属磁性体本体の断面を露出させ、このように加工された焼成チップ四つの加工断面を撮影したＳＥＭ写真を分析した。ネガティブ印刷部２２及び上部及び下部カバー層３１、３２を５，０００倍に撮影したＳＥＭ写真を分析し、金属磁性体層１０を８，０００倍に撮影したＳＥＭ写真を分析した。撮影されたＳＥＭ写真に対し、イメージ分析プログラムを用いてＳＥＭ写真上のスケールバー（ｓｃａｌｅ ｂａｒ）を基準として粒子のサイズを測定した。

この際、ＳＥＭ写真のフレームにかかって部分的に切り分けられた粒子、一つの粒子として確実に見分けられない粒子及びＣＰ加工されていない粒子等のサイズは測定せず、ＣＰ加工によって粒子の断面が全体的に露出した個別の粒子の断面の最長軸を基準として粒子のサイズを測定した。

このように測定された粒子サイズのデータのうち、２０μｍを超えるデータは異常値として除去し、残りの２０μｍ以下のデータは各サイズの粒子の個数を全測定の粒子の個数で割って百分率で表示した。

上記ネガティブ印刷部２２の一断面を観察したとき、全粒子の個数に対し、長軸の長さが３μｍ以下の粒子の個数は３５％〜４５％であれば良く、長軸の長さが１０μｍ〜１４μｍの粒子の個数は６％〜８％であれば良い。

内部導体形成層２０が形成される金属磁性体層１０は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子４１を含むことができる。

金属磁性体層１０を形成する金属磁性粒子がＤ_５０４μｍ未満の場合は、粒度の減少によって透磁率が減少する可能性があり、Ｄ_５０６μｍを超える粗粉の場合は、分散性が低下し、金属磁性体シートの表面粗さが増加し、金属磁性体層内の気孔が増加して強度が減少するため、金属磁性体層１０を３０μｍ以下の厚さで形成することが困難になる可能性がある（表４参照）。

このような金属磁性体層１０の一断面を観察したとき、全粒子の個数に対し、長軸の長さが４μｍ〜６μｍの粒子の個数が１５〜３０％であれば良い。

また、活性部５０の上部及び下部に形成される上部カバー層３１及び下部カバー層３２は、充填率を高めて透磁率を向上させるために、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子４１とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子４２とが１０：９０〜２０：８０の重量比で混合されて形成されることができる。

微粉の金属磁性粒子４１と粗粉の金属磁性粒子４２とが上記重量比範囲内で混合されるときに充填率が大きく向上して高透磁率及び優れたＱ特性を示すことができる。

このように微粉の金属磁性粒子４１と粗粉の金属磁性粒子４２とが混合された上部及び下部カバー層３１、３２の一断面を観察したとき、全粒子の個数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の個数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の個数が８％〜１２％であれば良い。

下記の表１は、内部コイルのターン数、内部電極の幅及び厚さによる直流抵抗（Ｒｄｃ）値とインダクタンスとの関係を評価した結果を示したものである。

下記の表１では、チップのサイズ（Ｌ×Ｗ×Ｔ）が２．００×１．６０×０．９０［ｍｍ］、層間磁性体の間隔が１５［μｍ］、透磁率が３５、目標インダクタンス（Ｌｓ）が０．４７０（０．４２３〜０．５６４）［μＨ］、最大直流抵抗（Ｒｄｃ）が３５［ｍΩ］であることを条件とした。

下記の表２では、チップのサイズ（Ｌ×Ｗ×Ｔ）が１．６０×０．８３×０．８０［ｍｍ］、層間磁性体の厚さが１５［μｍ］、透磁率が２６、目標インダクタンス（Ｌｓ）が０．１６０（０．１４４〜０．１９２）［μＨ］、最大直流抵抗（Ｒｄｃ）が８０［ｍΩ］であることを条件とした。

上記の表１及び表２から分かるように、上記目標インダクタンスと直流抵抗（Ｒｄｃ）値を満たすために、内部導体コイル部のＷ／Ｔの比は３．０〜７．０であれば良く、この際の内部導体コイル部の厚さは最大８５μｍであれば良い。このような高い厚さを達成するために、内部導体コイル部の周囲にネガティブ印刷部を形成することができる。チップのサイズ及びインダクタンスに応じて、内部導体コイル部のＷ／Ｔの比は３．０〜１２．０の範囲内で変わっても良い。

下記の表３は、Ｄ_５０５μｍの金属磁性粒子とＤ_５０１０μｍの金属磁性粒子との混合重量比によるｔｏｒｏｉｄｌａ ｃｏｒｅ成形体の大気中での焼結後の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）及びＱ特性等の結果を示したものである。

上記の表３から分かるように、Ｄ_５０５μｍの金属磁性粒子とＤ_５０１０μｍの金属磁性粒子とが１０：９０〜２０：８０の混合重量比で混合されるときに優れた密度及び高周波Ｑ特性等を示すことができ、最も好ましくは、２０：８０の混合重量比で混合されることができる。

下記の表４は、金属磁性体シートの金属磁性粒子の組成による膜密度の結果を示したものである。

上記の表４から分かるように、Ｄ_５０５μｍ単独の金属磁性粒子を用いるときに金属磁性粒子の充填率が向上し膜密度が顕著に大きくなるため、３０μｍ以下の金属磁性体層の強度を確保することができる。

積層型電子部品の製造方法
図６ａ〜図６ｃは、本発明の一実施形態による積層型電子部品の製造方法を概略的に説明する図である。

図６ａを参照すると、まず、複数の金属磁性体シート１０’を設けることができる。

上記金属磁性体シート１０’は、金属磁性粒子とバインダー及び溶剤等の有機物を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法でキャリアフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）上に数十μｍの厚さで塗布した後に乾燥してシート（ｓｈｅｅｔ）状にして製作されることができる。

上記金属磁性体シート１０’は、３０μｍ以下の厚さで形成されることができる。金属磁性体シート１０’が３０μｍ以下の厚さで薄く形成されることにより、チップ内における磁路の確保に有利となり、内部コイルの全長さの減少が可能となる。好ましくは、金属磁性体シート１０’は、１０μｍ〜３０μｍの厚さで形成されることができる。

上記金属磁性粒子は、軟磁性合金、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金であれば良く、好ましくはＦｅ‐Ｓｉ‐Ｃｒ系合金であれば良いが、これに限定されない。

上記金属磁性粒子は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの粒子サイズで形成されることができる。

金属磁性体シート１０’を形成する金属磁性粒子がＤ_５０４μｍ未満の場合は、粒度の減少によって透磁率が減少する可能性があり、Ｄ_５０６μｍを超える粗粉の場合は、高周波Ｑ特性及び金属粒子の分散性が低下し、金属磁性体シートの表面粗さが増加し、金属磁性体層内の気孔が増加してチップの強度が減少するため、金属磁性体シート１０’を３０μｍ以下の厚さで形成するのに好ましくない。

金属磁性体シート１０’の膜密度の向上のために、有機物の含量が５．０重量％以下であることが好ましく、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子が９５重量％以上含まれれば良い。

図６ｂを参照すると、金属磁性体シート１０’上に内部コイルパターン部２１を形成することができる。

内部コイルパターン部２１は、導電性金属を含む導電性ペーストを印刷工法等で塗布して形成されることができる。上記導電性金属は、電気伝導度に優れた金属であれば特に制限されず、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）又は白金（Ｐｔ）等の単独又は混合型であれば良い。上記導電性ペーストの印刷工法としては、スクリーン印刷法又はグラビア印刷法等を用いることができるが、本発明はこれに限定されない。

内部コイルパターン部２１は、 厚さに対する幅のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）が３．０〜１２．０を満たすように形成されることができる。上記アスペクト比を満たすように内部コイルパターン部２１の厚さを増加させることにより、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を低くすることができる。

内部コイルパターン部２１のアスペクト比が３．０未満の場合は、直流抵抗（Ｒｄｃ）が増加して効率が低下する可能性があり、１２．０を超える場合は、チップに印加される電流によって発生する磁場の流れ経路が狭くなるため、インダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ、Ｈ）が低下する可能性がある。

内部コイルパターン部２１は、チップのサイズ及びインダクタンスに応じてアスペクト比が変わっても良く、例えば、３．０〜７．０のアスペクト比を有するように形成され、厚さが４０μｍ〜８５μｍである。

図６ｃを参照すると、上記内部コイルパターン部２１の周囲に磁性体ペーストでネガティブ印刷部２２を形成することができる。

ネガティブ印刷部２２を内部コイルパターン部２１の周囲に形成することにより、内部コイルパターン部２１の厚さによる積層段差発生の問題を解決することができる。ネガティブ印刷部２２は、内部コイルパターン部２１と同じ厚さで形成されることが好ましい。

上記磁性体ペーストは、金属磁性粒子及びバインダー等の有機物を含むことができる。

上記金属磁性粒子は、軟磁性合金、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金であれば良く、好ましくは、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｃｒ系合金であれば良いが、これに限定されない。

ネガティブ印刷部２２を形成する磁性体ペーストは、金属磁性体シート１０’と同じ種類の金属磁性粒子を含むことができる。

上記磁性体ペーストは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含むことができる。

粒度の大きい金属磁性粒子を用いると、透磁率は高くなるが、損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が大きくなる。粒度分布が相違する微粉の金属磁性粒子と粗粉の金属磁性粒子とを混合して用いると、金属磁性粒子の粒度が低くなって損失（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）が減り且つ充填率が向上して透磁率が顕著に向上するため、粒度の減少による透磁率の減少を相殺させることができる。

微粉の金属磁性粒子と粗粉の金属磁性粒子とが上記重量比範囲内で混合されるときに充填率が向上して高透磁率及び優れたＱ特性を示すことができる。

上記磁性体ペーストをスクリーン印刷法等で塗布し加熱乾燥してネガティブ印刷部２２を形成することができる。

図７は、内部導体形成層２０を形成する他の実施形態による製造方法を概略的に説明する図である。

図７を参照すると、金属磁性体シート１０’上に１次でネガティブ印刷部２２’を形成した後、内部コイルパターン部２１を形成することができる。

１次でネガティブ印刷部２２’を形成した後に内部コイルパターン部２１を印刷することにより、内部コイルパターン部２１の厚さをより高く形成し、直流抵抗（Ｒｄｃ）値を低くすることができる。

内部コイルパターン部２１を形成した後、１次のネガティブ印刷部２２’上に２次でネガティブ印刷部２２’’をさらに形成して、内部コイルパターン部２１とネガティブ印刷部２２の厚さを同一にすることができる。

図８は、本発明の一実施形態による積層型電子部品の分解斜視図である。

図８を参照すると、上記内部導体形成層２０が形成された金属磁性体シート１０’を積層して活性部５０を形成し、活性部５０の上部及び下部に複数の金属磁性体シート３１’、３２’をさらに積層して上部及び下部カバー層３１、３２を形成することができる。

上部及び下部カバー層３１、３２を形成する金属磁性体シート３１’、３２’は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含むことができる。

微粉の金属磁性粒子と粗粉の金属磁性粒子とが上記重量比範囲内で混合されるときに充填率が大きく向上して高透磁率及び優れたＱ特性を示すことができる。

このように内部導体形成層２０が形成された金属磁性体シート１０’を積層した活性部５０及び活性部５０の上部及び下部に内部導体形成層２０が形成されていない金属磁性体シート３１’、３２’を積層、圧着及び焼成して金属磁性体本体を形成することができる。

その後、金属磁性体本体の両側面に導電性ペーストを塗布し焼成して第１及び第２の外部電極１３１、１３２を形成することができる。外部電極１３１、１３２は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）又はニッケル（Ｎｉ）等の単独又は混合型を含んで形成されることができる。また、外部電極上にスズ（Ｓｎ）又はニッケル（Ｎｉ）メッキ層を形成することができる。

積層型電子部品の実装基板
図９は、図１の積層型電子部品が印刷回路基板に実装された態様を示す斜視図である。

図９を参照すると、本発明の一実施形態による積層型電子部品１００の実装基板２００は、積層型電子部品１００が水平に実装される印刷回路基板２１０と、印刷回路基板２１０の上面に離隔して形成された第１及び第２の電極パッド２２１、２２２と、を含む。

この際、上記積層型電子部品１００は、第１及び第２の外部電極１３１、１３２がそれぞれ第１及び第２の電極パッド２２１、２２２の上に接触するように位置した状態ではんだ２３０によって印刷回路基板２１０と電気的に連結されることができる。

他に、上述した本発明の一実施形態による積層型電子部品の特徴と重複する説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００ 積層型電子部品
３１ 上部カバー層
１１０ 金属磁性体本体
３２ 下部カバー層
１３１、１３２ 第１及び第２の外部電極
５０ 活性部
１０ 金属磁性体層
４０、４１、４２ 金属磁性粒子
２０ 内部導体形成層
４５ 金属酸化膜
２１ 内部コイルパターン部
２００ 実装基板
２２ ネガティブ印刷部
２１０ 印刷回路基板
２２１、２２２ 第１及び第２の電極パッド
２３０ はんだ

Claims (25)

1. 複数の金属磁性体層と、
   前記金属磁性体層上に形成された内部導体形成層と、
   を含み、
   前記内部導体形成層は、内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部を含み、
   前記ネガティブ印刷部の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の数が８％〜１２％である、積層型電子部品。
2. 前記ネガティブ印刷部の一断面は、長軸の長さが３μｍ以下の粒子の数が３５％〜４５％である、請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 前記ネガティブ印刷部の一断面は、長軸の長さが１０μｍ〜１４μｍの粒子の数が６％〜８％である、請求項１に記載の積層型電子部品。
4. 前記金属磁性体層の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが４μｍ〜６μｍの粒子の数が１５〜３０％である、請求項１に記載の積層型電子部品。
5. 前記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、同じ金属磁性粒子を含む、請求項１に記載の積層型電子部品。
6. 前記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金の金属磁性粒子を含む、請求項１に記載の積層型電子部品。
7. 前記金属磁性体層及びネガティブ印刷部は、表面に金属酸化膜が形成された金属磁性粒子を含み、前記金属酸化膜は、隣接する金属磁性粒子の酸化膜と結合している、請求項１に記載の積層型電子部品。
8. 前記複数の金属磁性体層及び内部導体形成層を含む活性層の上部及び下部に形成された上部及び下部カバー層を含み、
   前記上部及び下部カバー層の一断面は、全粒子数に対し、長軸の長さが５μｍ以下の粒子の数が６５％〜７０％、長軸の長さが１０μｍ〜２０μｍの粒子の数が８％〜１２％である、請求項１に記載の積層型電子部品。
9. 前記金属磁性体層の厚さは１０μｍ〜３０μｍである、請求項１に記載の積層型電子部品。
10. 前記内部コイルパターン部は、 厚さに対する幅のアスペクト比が３．０〜１２．０である、請求項１に記載の積層型電子部品。
11. 複数の金属磁性体層と、
    前記金属磁性体層上に形成された内部導体形成層と、
    を含み、
    前記内部導体形成層は内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部を含み、
    前記ネガティブ印刷部はＤ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが混合される、積層型電子部品。
12. 前記ネガティブ印刷部は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが１０：９０〜２０：８０の重量比で混合される、請求項１１に記載の積層型電子部品。
13. 前記金属磁性体層は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子を含む、請求項１１に記載の積層型電子部品。
14. 前記複数の金属磁性体層及び内部導体形成層を含む活性層の上部及び下部に形成された上部及び下部カバー層を含み、
    前記上部及び下部カバー層はＤ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが混合される、請求項１１に記載の積層型電子部品。
15. 前記上部及び下部カバー層は、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とが１０：９０〜２０：８０の重量比で混合される、請求項１４に記載の積層型電子部品。
16. 上部に第１及び第２の電極パッドを有する印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板上に設置された請求項１又は１１に記載の積層型電子部品と、
    を含む、積層型電子部品の実装基板。
17. 複数の金属磁性体シートを設ける段階と、
    前記金属磁性体シート上に内部コイルパターン部を形成する段階と、
    前記内部コイルパターン部の周囲に磁性体ペーストでネガティブ印刷部を形成する段階と、
    前記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部が形成された複数の金属磁性体シートを積層し焼結する段階と、
    を含み、
    前記磁性体ペーストはＤ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを混合して含む、積層型電子部品の製造方法。
18. 前記磁性体ペーストは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含む、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
19. 前記金属磁性体シートは、Ｄ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子を９５重量％以上含む、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
20. 前記金属磁性体シート及び磁性体ペーストは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉからなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む合金の金属磁性粒子を含む、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
21. 前記金属磁性体シートの厚さは１０μｍ〜３０μｍである、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
22. 前記内部コイルパターン部は、 厚さに対する幅のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）が３．０〜１２．０である、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
23. 前記金属磁性体シート上に１次でネガティブ印刷部を形成した後、前記内部コイルパターン部を形成し、１次のネガティブ印刷部上に２次のネガティブ印刷部を形成する、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
24. 前記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部は、同じ高さで形成される、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。
25. 前記内部コイルパターン部及びネガティブ印刷部が形成された複数の金属磁性体シートを積層した積層体の上部及び下部に複数の金属磁性体シートをさらに積層して上部及び下部カバー層を形成する段階を含み、
    前記上部及び下部カバー層を形成する金属磁性体シートはＤ_５０４μｍ〜６μｍの金属磁性粒子とＤ_５０８μｍ〜１２μｍの金属磁性粒子とを１０：９０〜２０：８０の混合重量比で含む、請求項１７に記載の積層型電子部品の製造方法。

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