以下に、本発明の一実施形態に係る電子� ��品である積層型インダクタについて図面を� ��照しながら説明する。

(積層型インダクタの構成について)
 図1は、積層型インダクタ1の外観斜視図で� �る。図2は、積層体2の分解図である。以下で は、積層型インダクタ1の形成時に、セラミ� �クグリーンシートが積層される方向を積層� �向と定義する。そして、この積層方向をz軸� ��向とし、積層型インダクタ1の長手方向をx� �方向とし、x軸とz軸とに直交する方向をy軸� �向とする。x軸、y軸及びz軸は、積層型イン� �クタ1を構成する辺に対して平行である。図3 は、積層型インダクタ1のA-Aにおける断面構� �図である。図3において、理解の容易のため� ��磁性体層4同士の境界を点線で示したが、実 際には、このような境界は視認できないこと が多い。

 積層型インダクタ1は、図1及び図3に示す� ��うに、コイルを内蔵する直方体状の積層体2 及び外部電極3a,3bを備える。積層体2は、直方 体状である。外部電極3a,3bはそれぞれ、積層� ��2のx軸方向の両端に位置する側面に形成さ� �ている。

 積層体2は、図2に示すように、複数の内部� �極と複数の磁性体層とが共に積層されて構� �されている。具体的には、以下の通りであ� �。積層体2は、磁性体層4a~4l,10a,10b、及び、非 磁性体層11により構成されている。磁性体層4 a~4lは、Fe ₂ O ₃ ,CuO,NiO,ZnOを基本構成とするフェライトであっ て、該基本構成全体を100mol%としたときに30mol %以上45mol%以下の割合(本実施形態では、40mol%) でNiOを含有する高透磁率のNi-Zn-Cuフェライト� ��より構成されている。これにより、磁性体� ��4a~4lは、230の透磁率を有している。

 磁性体層10a,10bは、磁性体層4a~4lよりも低い� ��合でNiOを含有するNi-Zn-Cuフェライトにより� �成されている。より具体的には、磁性体層10 a,10bは、Fe ₂ O ₃ ,CuO,NiO,ZnOを基本構成とするフェライトであっ て、該基本構成全体を100mol%としたときに10mol %以上25mol%以下の割合(本実施形態では、20mol%) でNiOを含有するNi-Zn-Cuフェライトにより構成� ��れている。これにより、磁性体層10a,10bの透 磁率は、磁性体層4a~4lの透磁率よりも低い18� �なる。本実施形態において、磁性体層4a~4l,10 a,10bに含有されるNiOの割合は、走査型電子顕� ��鏡X線分析装置(SEM-EDX)により計測して得られ た値である。

 非磁性体層11は、透磁率が1のフェライト( 本実施形態では、Zn-Cuフェライト)により構成 され、図2及び図3に示すように、磁性体層10a� ��磁性体層10bとにz軸方向において挟まれてい る。複数の磁性体層4a~4l,10a,10b及び非磁性体� �11は、それぞれ略同じ面積及び形状を有する 長方形の絶縁層である。

 図2に示すように、磁性体層4a~4c,4j~4lの主� ��上には何も形成されない。一方、磁性体層4 d,4e,10a,4f,4g,4h,4iの主面上にはそれぞれ、内部� ��極7a,7b,7c,7d,7e,7f,7gが形成される。更に、磁� �体層4d,4e,10a、非磁性体層11及び磁性体層10b,4f ,4g,4hにはそれぞれ、z軸方向に延びるビア導� �8a,8b,8c,8d,8e,8f,8g,8hが形成されている。

 以下では、個別の磁性体層4a~4l,10a,10b及び ビア導体8a~8hを示す場合には、参照符号の後� ��にアルファベットを付し、磁性体層4a~4l,10a, 10b、内部電極7a~7g及びビア導体8a~8hを総称す� �場合には、参照符号の後ろのアルファベッ� �を省略するものとする。

 図2に示すように、各内部電極7は、Agから なる導電性材料からなり、3/4ターン分に相当 する「コ」字形状を有する。なお、内部電極 7は、Pd,Au,Pt等を主成分とする貴金属やこれら の合金などの導電性材料からなっていてもよ い。

 図2に示すように、ビア導体8は、Agからな る導電性材料からなり、磁性体層4,10及び非� �性体層11をz軸方向に貫通するように、内部� �極7の一端に形成されている。これにより、� ��ア導体8は、z軸方向に隣り合う内部電極7同� ��を電気的に接続している。複数の内部電極7 は、該ビア導体8により互いに接続されるこ� �により5.5ターンのコイルLを構成している。� ��た、z軸方向において最も上側及び最も下側 に形成された内部電極7a,7gはそれぞれ、図2及 び図3に示すように、引き出し部9a,9gを介して 外部電極3a,3bに接続されている。

 図2に示す分解斜視図の磁性体層4a~4e,10a、 非磁性体層11、磁性体層10b,4f~4lをz軸方向の上 側からこの順に重ねて積層体2を構成する。� �に、積層体2の表面に外部電極3a,3bを形成す� �と、図3に示す断面構造を有する積層型イン� ��クタ1が得られる。

(積層型インダクタの製造方法について)
 以下に図1及び図2を参照しながら積層型イ� �ダクタ1の製造方法について説明する。以下� ��作製する積層型インダクタ1では、磁性体層 4a~4lが、40mol%の割合でNiOを含有し、磁性体層1 0a,10bが、20mol%の割合でNiOを含有しているもの とする。

 まず、磁性体層4となるべきセラミックグリ ーンシートは、以下のようにして作製される 。酸化第二鉄(Fe ₂ O ₃ )を45mol%、酸化亜鉛(ZnO)を5mol%、酸化ニッケル( NiO)を40mol%、及び、酸化銅(CuO)を10mol%の比率で 秤量したそれぞれの材料を原材料としてボー ルミルに投入し、湿式調合を行う。得られた 混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末 を800℃で1時間仮焼する。得られた仮焼粉末� �ボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥して� �ら解砕して、2μmの粒径の磁性体層4のフェラ イトセラミック粉末を得る。

 このフェライトセラミック粉末に対して� ��合剤(酢酸ビニル、水溶性アクリル等)と可� �剤、湿潤材、分散剤を加えてボールミルで� �合を行い、その後、減圧により脱泡を行う� �得られたセラミックスラリーをドクターブ� �ード法により、シート状に形成して乾燥さ� �、25μmの膜厚のセラミックグリーンシートを 作製する。

 次に、磁性体層10となるべきセラミックグ� �ーンシートは、以下のようにして作製され� �。酸化第二鉄(Fe ₂ O ₃ )を47mol%、酸化亜鉛(ZnO)を24mol%、酸化ニッケル (NiO)を20mol%、及び、酸化銅(CuO)を9mol%の比率で 秤量したそれぞれの材料を原材料としてボー ルミルに投入し、湿式調合を行う。得られた 混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末 を800℃で1時間仮焼する。得られた仮焼粉末� �ボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥して� �ら解砕して、2μmの粒径の磁性体層10のフェ� �イトセラミック粉末を得る。

 このフェライトセラミック粉末に対して� ��合剤(酢酸ビニル、水溶性アクリル等)と可� �剤、湿潤材、分散剤を加えてボールミルで� �合を行い、その後、減圧により脱泡を行う� �得られたセラミックスラリーをドクターブ� �ード法により、シート状に形成して乾燥さ� �、12μmの膜厚のセラミックグリーンシートを 作製する。

 次に、非磁性体層11となるべきセラミック� �リーンシートは、以下のようにして作製さ� �る。酸化第二鉄(Fe ₂ O ₃ )を49mol%、酸化亜鉛(ZnO)を41mol%、及び、酸化銅 (CuO)を10mol%の比率で秤量したそれぞれの材料� ��原材料としてボールミルに投入し、湿式調� ��を行う。得られた混合物を乾燥してから粉� ��し、得られた粉末を800℃で1時間仮焼する。 得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕 した後、乾燥してから解砕して、2μmの粒径� �フェライトセラミック粉末を得る。

 このフェライトセラミック粉末に対して� ��合剤(酢酸ビニル、水溶性アクリル等)と可� �剤、湿潤材、分散剤を加えてボールミルで� �合を行い、その後、減圧により脱泡を行う� �得られたセラミックスラリーをドクターブ� �ード法により、シート状に形成して乾燥さ� �、25μmの膜厚のセラミックグリーンシートを 作製する。

 次に、磁性体層4d,4e,10a、非磁性体層11及� �磁性体層10b,4f,4g,4hとなるべきセラミックグ� �ーンシートのそれぞれに、ビア導体8a~8hを形 成する。具体的には、磁性体層4d,4e,10a、非磁 性体層11及び磁性体層10b,4f,4g,4hとなるべきセ� ��ミックグリーンシートにレーザビームを照� ��してビアホールを形成する。次に、このビ� ��ホールに対して、Ag,Pd,Cu,Auやこれらの合金� �どの導電性ペーストを印刷塗布などの方法� �より充填する。

 次に、磁性体層4d,4e,10a,4f,4g,4h,4iとなるべ� ��セラミックグリーンシート上には、Ag,Pd,Cu,A uやこれらの合金などを主成分とする導電性� �ーストをスクリーン印刷法やフォトリソグ� �フィ法などの方法で塗布することにより、� �部電極7a~7gを形成する。なお、内部電極7a~7g� ��形成する工程とビアホールに対して導電性� ��ーストを充填する工程とは、同じ工程にお� ��て行われてもよい。

 次に、各セラミックグリーンシートを積� ��する。具体的には、磁性体層4lとなるべき� �ラミックグリーンシートを配置する。次に� �磁性体層4lとなるべきセラミックグリーンシ ート上に、磁性体層4kとなるべきセラミック� ��リーンシートの配置及び仮圧着を行う。こ� ��後、磁性体層4j,4i,4h,4g,4f,10b、非磁性体層11� �び磁性体層10a,4e,4d,4c,4b,4aとなるべきセラミ� �クグリーンシートについても同様にこの順� �に積層及び仮圧着する。これにより、マザ� �積層体が形成される。このマザー積層体に� �、静水圧プレスなどにより本圧着が施され� �。

 次に、マザー積層体をギロチンカットに� ��り2.0mm×1.25mm×1.0mmの寸法の積層体2にカット� ��る。これにより未焼成の積層体2が得られる 。この未焼成の積層体2には、脱バインダー� �理及び焼成がなされる。脱バインダー処理� �、例えば、低酸素雰囲気中において500℃で2� ��間の条件で行う。焼成は、例えば、890℃で2 .5時間の条件で行う。これにより、焼成され� ��積層体2が得られる。積層体2の表面には、� �えば、浸漬法等の方法により主成分が銀で� �る電極ペーストが塗布及び焼き付けされる� �とにより、外部電極3a,3bとなるべき銀電極が 形成される。銀電極の乾燥は、120℃で10分間� ��われ、銀電極の焼き付けは、800℃で60分間� �われる。

 最後に、銀電極の表面に、Niめっき/Snめ� �きを施すことにより、外部電極3a,3bを形成す る。以上の工程を経て、図1に示すような積� �型インダクタ1が完成する。

(効果)
 積層型インダクタ1では、図2及び図3に示す� ��うに、非磁性体層11は、積層体2内であって� ��z軸方向においてコイルLが形成されている� �域Xに設けられている。これにより、非磁性� ��層11は、z軸方向に対して垂直な方向にコイ� ��Lを横切るようになるので、コイルLは、開� �路型コイルを構成するようになる。その結� �、コイルLにおいて磁気飽和が発生しにくく� ��り、積層型インダクタ1の直流重畳特性が向 上する。

 また、積層型インダクタ1では、以下に説 明するように、NiOの割合が高い磁性体層4が� �磁性体層11に直接に接触していないので、積 層体2の焼成時において非磁性体層11にNiが拡� ��することが抑制される。より詳細には、積� ��型インダクタ1では、磁性体層4a~4lよりもNiO� ��割合が低い磁性体層10a,10bが、非磁性体層11� ��z軸方向から挟んでいる。Niの拡散量は、隣� ��し合う磁性体層と非磁性体層とのNiOの割合� ��差の大きさに依存している。そのため、積� ��型インダクタ1のように、非磁性体層11と接� ��している磁性体層10に含有されるNiOの割合� �低くすることにより、積層体2の焼成時に、� ��磁性体層11にNiが拡散して、非磁性体層11が� ��性を有することを抑制できる。したがって� ��積層型インダクタ1では、高周波化したDCDC� �ンバータに適したコイルLを得るためにNiOの� ��合を高くすることにより磁性体層4の透磁率 を低くしても、直流重畳特性が低下しにくく なる。

 上記効果をより明確なものとするために� ��本願発明者は、以下に説明する解析を行っ� ��。本実施形態に係る積層型インダクタ1の解 析モデル(以下、第1のモデルと称す)の断面構 造図は、図3に示した通りである。また、図4� ��び図5は、比較例に係る解析モデル(以下、� �2のモデル及び第3のモデルと称す)の断面構� �図である。図4及び図5において、図3と同じ� �成については、同じ参照符号を付してある� �

 第2のモデルは、図3及び図4に示すように� ��磁性体層10a,10bが設けられていない点におい て、第1のモデルと相違点を有している。す� �わち、第2のモデルは、直流重畳特性を向上� ��せるために非磁性体層11が設けられた従来� �積層型インダクタである。また、第3のモデ� ��は、図3及び図5に示すように、磁性体層10a,1 0b及び非磁性体層11の代わりに磁性体層4が設� ��られている点において、第1のモデルと相違 点を有している。すなわち、第3のモデルは� �磁気飽和による直流重畳特性の低下に対す� �対策が施されていない従来の積層型インダ� �タである。

 以下に、解析条件について説明する。第1 のモデルないし第3のモデルにおいて、磁性� �層4の厚みを25μm、磁性体層10の厚みを12μm、� ��磁性体層11の厚みを25μmとした。更に、磁性 体層4の透磁率を230とし、磁性体層10の透磁率 を18とし、非磁性体層11の透磁率を1とした。� ��た、第1のモデルないし第3のモデルの寸法� �2.0mm×1.25mm×1.0mmとした。コイルのターン数を 5.5ターンとした。

 以上のような条件において、第1のモデル のインダクタンスは、267nHとなった。一方、� ��2のモデルのインダクタンス及び第3のモデ� �のインダクタンスはそれぞれ、394nH及び378nH� ��なった。このように、第1のモデルでは、非 磁性体層11が存在している分だけ、インダク� ��ンスは低くなっていることが理解できる。

 一方、第2のモデルと第3のモデルとを比� �すると、第2のモデルの方が第3のモデルより もインダクタンスが大きくなっていることが 理解できる。理由は以下の通りである。

 第2のモデルでは、積層体2の焼成時に、� �性体層4から非磁性体層11へとNiが拡散したた め、非磁性体層11が磁性を有するようになる� ��すなわち、第2のモデルのコイルは、第3の� �デルのコイルと同様に閉磁路構造を有する� �うになる。更に、積層型インダクタンスに� �いて、NiOが含有されている割合が小さくな� �と、透磁率が大きくなる。第3のモデルでは� ��ともと非磁性体層11にNiが含有されていなか ったので、第3のモデルにおけるNiOの割合は� �第2のモデルにおけるNiOの割合よりも低い。� ��のため、第2のモデルのインダクタンスは、 第3のモデルのインダクタンスよりも大きく� �る。

 次に、本願発明者は、第1のモデルないし 第3のモデルの直流重畳特性を計算した。図6� ��、第1のモデルないし第3のモデルの直流重� �特性を示したグラフである。縦軸は、イン� �クタンスを示し、横軸は、重畳電流の大き� �を示している。

 図6に示すように、第3のモデルでは、非� �性体層11が存在しないので、重畳電流が大き くなると、磁気飽和が発生して、インダクタ ンスが急激に減少している。また、第2のモ� �ルでは、非磁性体層11が設けられているにも かかわらず、第3のモデルと同様に、重畳電� �が大きくなると、磁気飽和が発生して、イ� �ダクタンスが急激に減少している。これは� �積層体2の焼成時に、Niが拡散して非磁性体� �11が磁性を有しているためである。

 一方、第1のモデルでは、重畳電流が大き くなっても、インダクタンスの急激な減少が 発生していない。これにより、非磁性体層11� ��磁性を有していないことが理解できる。す� ��わち、図6に示した解析結果によれば、磁性 体層4よりもNiOの割合が低い磁性体層10で非磁 性体層11を挟むことにより、積層体2の焼成時 において、磁性体層4から非磁性体層11にNiが� ��散することを抑制でき、積層型インダクタ1 の直流重畳特性の向上を図ることが可能なこ とが理解できる。

 特に、本実施形態に係る積層型インダク� ��1では、磁性体層10に含有されているNiOの割� ��(20mol%)は、磁性体層4に含有されているNiOの� ��合(40mol%)の1/2である。これにより、非磁性� �層11と磁性体層10とのNiOの割合の差と、磁性� ��層10と磁性体層4とのNiOの割合の差とを等し� ��することができる。前記の通り、Niの拡散� �は、隣接し合う層同士のNiOの割合の差の大� �さに依存している。そのため、積層型イン� �クタ1によれば、磁性体層10から非磁性体層11 へのNiの拡散量と磁性体層4から磁性体層10へ� ��Niの拡散量とを略等しくすることができる� �これにより、積層型インダクタ1内でのNiの� �散を効果的に抑制することができる。

 ところで、積層型インダクタ1では、前記 の通り、磁性体層4が含有するNiOの好適な割� �として30mol%以上45mol%以下とし、磁性体層10が 含有するNiOの好適な割合として10mol%以上25mol% 以下としている。以下に、これらの数値限定 について説明する。

 まず、磁性体層4が含有するNiOの割合の下 限値が30mol%であることが好ましい理由につい て説明する。磁性体層4が含有するNiOの割合� �下限値は、積層型インダクタ1が適用されるD CDCコンバータのスイッチング周波数によって 定まる。より詳細には、DCDCコンバータのス� �ッチング周波数は、10MHz程度まで高周波化し ている。10MHzのスイッチング周波数で動作す� ��DCDCコンバータでは、磁性体層4の透磁率は� �60以下であることが好ましい。透磁率が60以� ��の磁性体層4を得るには、磁性体層4が含有� �るNiOの割合を30mol%以上とする必要がある。� �たがって、磁性体層4が含有するNiOの割合の� ��限値は、30mol%であることが好ましい。

 次に、磁性体層4が含有するNiOの割合の上 限値が45mol%であることが好ましい理由につい て説明する。磁性体層4を構成する強磁性の� �ェライトは、Feを主成分とし、Ni、Cu及びZnを 含有している。より詳細には、該フェライト は、Feを45mol%~50mol%の割合で含有している。該 フェライトは、NiのほかにCu及びZnも含有して いるので、最大で45mol%の割合までNiOを含有す ることができる。したがって、磁性体層4が� �有するNiOの割合の上限値は、45mol%であるこ� �が好ましい。

 次に、磁性体層10が含有するNiOの割合の� �限値が10mol%であることが好ましい理由につ� �て説明する。積層型インダクタ1では、セラ� ��ックグリーンシートの積層後に、積層体2を 焼成する必要がある。焼成温度及び焼成時間 は、磁性体層10の透磁率に大きな影響を及ぼ� ��。特に、NiOの割合が10mol%よりも低くなると� ��焼成温度及び焼成時間のばらつきによる透� ��率のばらつきが大きくなることがわかって� ��る。したがって、磁性体層10が含有するNiO� �割合の下限値は、10mol%であることが好まし� �。更に、磁性体層10が含有するNiOの割合が大 きくなると、磁性体層10から非磁性体層11へ� �NiOが拡散し易くなるので、かかる観点から� �、磁性体層10が含有するNiOの割合の下限値は 、10mol%であることが好ましい。

 次に、磁性体層10が含有するNiOの割合の� �限値が25mol%であることが好ましい理由につ� �て解析をもとに説明する。本解析では、図4� ��び図5に示した第2のモデル及び第3のモデル� ��おいて、磁性体層4が含有するNiOの割合を変 化させることにより、磁性体層4の透磁率を� �化させて、第2のモデルの直流重畳特性の変� ��を調べた。そして、Niが非磁性体層11に拡散 することにより、直流重畳特性が低下するNiO の割合を磁性体層10が含有するNiOの上限値と� ��た。

 図7は、磁性体層4の透磁率を290としたと� �の第2のモデル及び第3のモデルの直流重畳特 性を示したグラフである。図8は、磁性体層4� ��透磁率を130としたときの第2のモデル及び第 3のモデルの直流重畳特性を示したグラフで� �る。図9は、磁性体層4の透磁率を70としたと� ��の第2のモデル及び第3のモデルの直流重畳� �性を示したグラフである。図10は、磁性体層 4の透磁率を20としたときの第2のモデル及び� �3のモデルの直流重畳特性を示したグラフで� ��る。縦軸は、インダクタンスを示し、横軸� ��、重畳電流の大きさを示している。ここで� ��磁性体層4の透磁率を290,130,70,20とするため� �、磁性体層4が含有するNiOの割合をそれぞれ1 8mol%,23mol%,25mol%,33mol%とした。

 図7ないし図9に示すように、磁性体層4が� ��有するNiOの割合を18mol%,23mol%,25mol%とした場� �には、第2のモデルにおいて、重畳電流が大� ��くなっても、磁気飽和が発生してインダク� ��ンスが急激に低下することが抑制されてい� ��。すなわち、磁性体層4が含有するNiOの割合 を18mol%,23mol%,25mol%とした場合には、非磁性体� ��11が磁性を有してしまうことが抑制されて� �る。

 一方、図10に示すように、磁性体層4が含� ��するNiOの割合を33mol%とした場合には、第2の モデルにおいても、第3のモデルと同様に、� �畳電流が大きくなると、磁気飽和が発生し� �インダクタンスが急激に低下している。す� �わち、磁性体層4が含有するNiOの割合を33mol%� ��した場合には、非磁性体層11が磁性を有し� �しまっている。以上より、磁性体層4が含有� ��るNiOの割合の上限値は、25mol%であることが� ��ましい。