DE102014114531A1

DE102014114531A1 - Ferritzusammensetzung und elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102014114531A1
Application number: DE102014114531.3A
Authority: DE
Inventors: c/o TDK-EPC Corporation Wada Ryuichi; c/o TDK-EPC Corporation Kakuda Kouichi; c/o TDK-EPC Corporation Choto Hiroki; c/o TDK-EPC Corporation Akita Yukari; c/o TDK-EPC Corporation Takahashi Yukio; c/o TDK-EPC Corporation Endo Masahiro; c/o TDK-EPC Corporation Suzuki Takashi; c/o TDK-EPC Corporation Sato Takahiro; Akinori c/o TDK Corporation Ohi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-04-09
Also published as: KR102155356B1; JP6147638B2; KR20150040764A; CN109053178A; JP2015074570A; KR20170141643A; CN104513058A; US9984799B2; CN109053178B; US20150097137A1; KR20170028918A

Abstract

Eine Ferritzusammensetzung umfasst eine Hauptkomponente und eine Unterkomponente. Die Hauptkomponente besteht aus 25,0 bis 49,8 Mol% Eisenoxid in Form von Fe2O3, 5,0 bis 14,0 Mol% Kupferoxid in Form von CuO, 0 bis 40, 0 Mol% Zinkoxid in Form von ZnO und einem verbleibenden Teil Nickeloxid. Die Unterkomponente enthält 0,2 bis 5,0 Gew% Siliziumoxid in Form von SiO2, 0,10 bis 3,00 Gew% Wismutoxid in Form von Bi2O3 sowie 0,10 bis 3,00 Gew% Kobaltoxid in Form von Co3O4 bezüglich der Hauptkomponente.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ferritzusammensetzung, die zum Beispiel zum Herstellen von Vielschicht-Induktivitäten geeignet ist, und ein elektronisches Bauelement mit einem Ferrit-Sinterkörper, der die Zusammensetzung umfasst.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Entwicklung mobiler Vorrichtungen, wie etwa Smartphones mit hoher Leistungsfähigkeit, schreitet beachtlich voran. In den letzten Jahren wurden NEC (Near field communication, Nahfeldkommunikation) und kontaktlose Stromversorgungen usw. eingeführt. Die Zahl der Schaltkreise, in denen stärkere Wechselströme als herkömmliche fließen, nimmt zu.
Ferner wird noch aufgrund der hohen Integrationsdichte elektronischer Bauelemente dringend eine Verkleinerung der Bauelemente gefordert. Im Allgemeinen neigen bei Induktivitätselementen die Q-Werte (Gütefaktoren) dazu, sich zu verringern, wenn sich die Wechselströme verstärken oder die Elemente verkleinert werden. Für solche Bedingungen sind Magnetkernwerkstoffe, die hohe Q-Werte selbst bei Erhöhen von Wechselstromstärken oder Verringerung ihrer Baugröße ermöglichen, sowie Induktivitätselemente, die diese Werkstoffe verwenden, erforderlich.
Anzumerken ist, dass Patentschrift 1 magnetische Werkstoffe mit ausgezeichneten, Spannungen entgegenwirkenden Eigenschaften durch NiCuZn-Ferrite mit Zusätzen mit SiO₂ und CoO offenbart. Jedoch sind die magnetischen Werkstoffe der Patentschrift 1 Werkstoffe, die bei 1050°C oder höher gesintert werden. Weiter offenbart Patentschrift 1 keine Q-Werte bei starken Strömen.
Auch Patentschrift 2 offenbart Ferritwerkstoffe mit einem kleinem magnetischem Verlust selbst bei starken Strömen (großer Amplitude) durch Zusatz von Kobaltoxid zu NiCuZn-Ferriten. Jedoch werden in den letzten Jahren Ferritwerkstoffe mit höherer Leistungsfähigkeit als die der in Patentschrift 2 offenbarten Ferritwerkstoffe verlangt.
Weiter ist es bei Vielschichtinduktivitäten erforderlich, dass Spulenleiter und Ferritschichten einstückig gebrannt werden. Somit ist es erforderlich, dass Ferritzusammensetzungen für die Vielschichtinduktivitäten eine Sintertemperatur aufweisen, die gleich oder niedriger als die Schmelztemperatur der Spulenleiter ist.

[Patentschrift 1] Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H02-137301
[Patentschrift 2] Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2013-060332

Zusammenfassung der Erfindung
Daher erfolgte die vorliegende Erfindung in Anbetracht der obigen Situationen. Und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Ferritzusammensetzung anzugeben, die Sintern bei niedriger Temperatur ermöglicht, hohe Q-Werte bei d starken magnetischen Feldern ermöglicht und eine geringe Verschlechterung der Q-Werten unter Strömen großer Amplitude aufweist. Es ist ferner eine Aufgabe, ein elektronisches Bauelement anzugeben, das verkleinerte Abmessungen ermöglicht.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst eine Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hauptkomponente und eine Unterkomponente, wobei
die Hauptkomponente aus 25,0 bis 49,8 Mol% Eisenoxid in Form von Fe₂O₃, 5,0 bis 14,0 Mol% Kupferoxid in Form von CuO, 0 bis 40,0 Mol% Zinkoxid in Form von ZnO und einem verbleibenden Teil Nickeloxid besteht, und
die Unterkomponente 0,2 bis 5,0 Gew% Siliziumoxid in Form von SiO₂, 0,10 bis 3,00 Gew% Wismutoxid in Form von Bi₂O₃ sowie 0,10 bis 3,00 Gew% Kobaltoxid in Form von Co₃O₄ bezüglich der Hauptkomponente zu 100 Gew% enthält.
Ein elektronisches Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Ferrit-Sinterkörper, der aus dieser Ferritzusammensetzung besteht.
In der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Gehalte der Oxide, aus denen die Hauptkomponente besteht, in den obigen Bereich eingestellt. Weiter sind Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid des obigen Bereichs als Unterkomponente enthalten, was ein Sintern bei niedriger Temperatur ermöglicht. Zum Beispiel kann die Ferritzusammensetzung bei ungefähr 900°C gesintert werden, was niedriger ist als der Schmelzpunkt von Ag, das als Material für innere Elektroden möglich ist. Auch weist der Ferrit-Sinterkörper, der aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, eine niedrige Verringerungsrate der Güte Q auf, selbst wenn ein äußeres Magnetfeld erhöht wird. Er weist ferner höhere Q-Werte und geringere Verschlechterung der Q-Werte unter Strömen hoher Amplitude als herkömmliche Zusammensetzungen auf.
Weiter kann der Ferrit-Sinterkörper, der aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, Q-Werte sogar unter Magnetfeldern erhöhen, die höher sind als üblich. Das heißt zum Beispiel, sogar unter hohen äußeren Magnetfeldern (Dutzende bis Hunderte von A/m, verglichen mit herkömmlichen äußeren Magnetfeldern 1 bis 2 A/m), werden ausreichend hohe Güten aufrechterhalten. Daher können die elektronischen Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung für Signale mit großen Amplituden verwendet werden, verglichen mit elektronischen Bauelementen mit Ferrit-Sinterkörpern, die aus herkömmlichen Ferritzusammensetzungen bestehen.
Auch kann der Ferrit-Sinterkörper, der aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, niedrige Verluste und hohe Q-Werte aufweisen, selbst wenn höhere Wechselströme als üblich angelegt werden. Daher können durch Verwendung der Ferritzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung Ferritschichten dünner ausgelegt, und elektronische Bauelemente verkleinert werden.
Es bedacht, dass der Grund, warum solche Wirkungen erhalten werden können, in zusammenwirkenden Effekten durch Einstellen der Hauptkomponente in den vorgegebenen Bereich und weiter Einstellen jedes Gehalts der Unterkomponente in einen bestimmten Bereich liegt.
Anzumerken ist, dass der aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung bestehende Ferrit-Sinterkörper für Bauelemente wie Vielschichtinduktivitäten, Vielschicht-L-C-Filter, Vielschicht-Gleichtaktfilter und nach Vielschichtverfahren hergestellte zusammengesetzte elektronische Bauelemente oder dergleichen vorzuziehen ist. Zum Beispiel vorzugsweise ist der Ferrit-Sinterkörper auch für zusammengesetzte elektronische LC-Bauelemente und NEC-Spulen usw. verwendbar. Insbesondere wenn der Wert von μ = 80 oder weniger beträgt, ist der Ferrit-Sinterkörper vorzugsweise zum Beispiel zur Verwendung in NEC-Spulen (z. B. bei 13,56 MHz) benutzbar, die in Hochfrequenzbändern, in Hochfrequenz-Vielschicht-Leistungsinduktivitäten (z. B. 20 bis 200 MHz) oder in Vielschichtkügelchen usw. verwendet werden. Auch wenn μ mehr als 80 beträgt, ist der Ferrit-Sinterkörper vorzugsweise zur Verwendung in Vielschicht-Leistungsinduktivitäten (z. B. 1 bis 20 MHz) oder Kleinsignalinduktivitäten usw. benutzbar.
Der Ferrit-Sinterkörper, der aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, weist hohe Güte und eine niedrige Verringerungsrate der Güte, selbst wenn das äußere Magnetfeld erhöht wird, auf. Da der Ferrit-Sinterkörper, der aus einer solchen Ferritzusammensetzung besteht, keine Verschlechterung der Kennlinie unter einem Signal großer Amplitude aufweist, können elektronische Bauelemente verkleinert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Schnittansicht einer Vielschichtinduktivität nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines zusammengesetzten elektronischen LC-Bauelements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen μ und der Güte Q jedes Musters in einem äußeren Magnetfeld von H = 100 A/m zeigt.
4 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen μ und der Güte Q jedes Musters in einem äußeren Magnetfeld von H = 200 A/m zeigt.
5 ist eine Grafik, die eine Veränderungen der Güte Q jedes Musters zeigt, wenn sich ein äußeres Magnetfeld H ändert.
6A bis 6C sind Fotos, die die Konzentrationsverteilungen bezüglich Bi, Si bzw. Co zeigen, wenn die Strukturen der Ferritwerkstoffe gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung analysiert werden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden ist die vorliegende Erfindung auf der Grundlage in den Zeichnungen gezeigter Ausführungsformen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt weist eine Vielschichtinduktivität 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Element 2 und Anschlusselektroden 3 auf. Das Element 2 wird durch Brennen eines grünen Vielschichtkörpers gebildet. Im Körper sind Spulenleiter 5 dreidimensional und spiralförmig über Ferritschichten 4 ausgebildet. Die Ferritschichten 4 bestehen aus einer Ferritzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vielschichtinduktivität 1 wird durch Ausbilden der Anschlusselektroden 3 an beiden Seiten des Elements 2 gebildet, um die Anschlusselektroden 3 mit Zuleitungselektroden 5a und 5b zu verbinden. Die Form des Elements 2 ist nicht eingeschränkt, aber sie ist gewöhnlich rechtwinklig quaderförmig. Auch seine Größe ist nicht besonders eingeschränkt. Eine passende Größe kann je nach Verwendung eingesetzt werden.
Werkstoffe der Spulenleiter 5 und der Zuleitungselektroden 5a und 5b sind nicht besonders eingeschränkt, und Ag, Cu, Au, Al, Pd oder eine Pd/Ag-Legierung usw. wird verwendet. Anzumerken ist, dass eine Ti umfassende Verbindung, eine Zr umfassende Verbindung oder eine Si umfassende Verbindung zugesetzt sein kann.
Die Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist Ni-Cu-Ferrit oder Ni-Cu-Zn-Ferrit. Ihre Hauptkomponente kann Eisenoxid, Kupferoxid und Nickeloxid oder kann weiteres Zinkoxid enthalten.
Die Komponente, die die Hauptkomponente zu 100 Mol% bildet, hat ein Gehalt an Eisenoxid von 25,0 bis 49,8 Mol% in Form von Fe₂O₃. Bevorzugs werden 30,0 bis 48,0 Mol% und besonders bevorzugt 34,0 bis 48,0 Mol%. Wenn der Gehalt an Eisenoxid zu hoch oder zu niedrig ist, verschlechtert sich die Sinterbarkeit, und insbesondere die Sinterdichte neigt nach Niedertemperatursintern dazu, sich zu verringern.
In der Hauptkomponente als 100 Mol% beträgt der Gehalt von Kupferoxid in Form von CuO 5,0 bis 14,0 Mol%, vorzugsweise 7,0 bis 12,0 Mol% und besonders bevorzugt 7,0 bis 11,0 Mol%. Wenn der Gehalt an Kupferoxid zu niedrig ist, verschlechtert sich die Sinterbarkeit, und insbesondere neigt die Sinterdichte nach Niedertemperatursintern dazu, sich zu verringern. Wenn der Gehalt an Kupferoxid zu hoch ist, neigt die Güte dazu, sich zu verringern.
In der Hauptkomponente als 100 Mol% beträgt der Gehalt an Zinkoxid in Form von ZnO 0 bis 40,0 Mol%. Das heißt, Zinkoxid braucht als Hauptkomponente nicht enthalten zu sein. Wenn Zinkoxid in der Hauptkomponente enthalten ist, beträgt der Gehalt an Zinkoxid vorzugsweise 0,5 bis 32,0 Mol% und noch mehr vorzuziehen 1,0 bis 30,0 Mol%. Wenn der Gehalt an Zinkoxid zu hoch ist, neigt die Curie-Temperatur dazu, sich zu verringern.
Ein restlicher Teil der Hauptkomponente besteht aus Nickeloxid.
Zusätzlich zu der obigen Hauptkomponente enthält die Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Unterkomponente, wie etwa Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid.
Bezüglich der Hauptkomponente als 100 Gew% beträgt der Gehalt an Siliziumoxid in Form von SiO₂ 0,2 bis 5,0 Gew%, vorzugsweise 0,25 bis 4,0 Gew% und besonders bevorzugt 0,25 bis 4,0 Gew%. Wenn der Gehalt an Siliziumoxid zu niedrig ist, neigt der Q-Wert dazu, sich zu verringern, und eine Verringerungsrate der Güte neigt dazu, sich zu erhöhen. Wenn der Gehalt an Siliziumoxid zu hoch ist, verschlechtert sich die Sinterbarkeit, und insbesondere neigt die Sinterdichte nach Niedertemperatursintern dazu, sich zu verringern.
Bezüglich der Hauptkomponente als 100 Gew% beträgt der Gehalt an Wismutoxid in Form von Bi₂O₃ 0,10 bis 3,00 Gew% und vorzugsweise 0,20 bis 2,00 Gew%. Wenn der Gehalt an Wismutoxid zu niedrig ist, verschlechtert sich die Sinterbarkeit, und insbesondere neigt die Sinterdichte nach Niedertemperatursintern dazu, sich zuverringern. Wenn der Gehalt an Wismutoxid zu hoch ist, neigt die Güte zur Verringerung. Und eine Verringerungsrate von Q neigt zur Erhöhung.
Bezüglich der Hauptkomponente als 100 Gew% beträgt der Gehalt an Kobaltoxid in Form von Co₃O₄ 0,10 bis 3,00 Gew% und vorzugsweise 0,20 bis 2,00 Gew%. Wenn der Gehalt an Kobaltoxid zu niedrig ist, neigt der Q-Wert dazu, sich zu verringern, und eine Verringerungsrate von Q neigt dazu zu steigen. Wenn der Gehalt an Kobaltoxid zu hoch ist, verschlechtert sich die Sinterbarkeit, und insbesondere neigt die Sinterdichte nach Niedertemperatursintern dazu, sich zu verringern.
In der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind, außer dass ein Zusammensetzungsbereich der Hauptkomponente in den obigen Bereich gesteuert ist, die obigen Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid immer als die Unterkomponente enthalten. Als Ergebnis ist es möglich, die Sintertemperatur zu senken und ein Metall, wie etwa Ag, mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt als einstückig gebrannten Innenleiter zu verwenden. Weiter weist ein bei niedriger Temperatur gesinterter Ferrit-Sinterkörper eine geringe Verringerungsrate des Q-Werts auf und behält eine Charakteristik bei, in der der Q-Wert hoch ist.
Bezüglich Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid ist anzumerken, dass, wenn eins oder mehrere davon nicht enthalten sind, die obigen Wirkungen nicht angemessen erreicht werden können. Das heißt, es wurde gefunden, dass die obigen Wirkungen zusammenarbeiten und nur erhalten werden können, wenn Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid gleichzeitig in einem bestimmten Anteil enthalten sind.
Auch können bei der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu der obigen Unterkomponente weiter zusätzliche Komponenten, wie etwa Manganoxid wie Mn₃O₄, Zirkoniumoxid und Glaszusammensetzung, in einem Bereich enthalten sein, in dem die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht gestört werden. Ein Gehalt der zusätzlichen Bestandteile ist nicht besonders eingeschränkt, und er beträgt zum Beispiel ungefähr 0,05 bis 1,0 Gew%.
Weiter kann die Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Oxid eines unvermeidlichen Verunreinigungselements enthalten.
Genauer gesagt sind folgende Materialien Beispiele des unvermeidlichen Verunreinigungselements: C, S, Cl, As, Se, Br, Te und I, ein typisches Metallelement, wie etwa Li, Na, Mg, Al, Ca, Ga, Ge, Sr, Cd, In, Sb, Ba und Pb und ein Übergangsmetallelement, wie etwa Sc, Ti, V, Cr, Y, Nb, Mo, Pd, Ag, Hf und Ta. Auch kann das Oxid eines unvermeidlichen Verunreinigungselements in der Ferritzusammensetzung enthalten sein, sofern sein Gehalt ungefähr 0,05 Gew% oder weniger beträgt.
Die Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Ferritpartikel und Kristallkorngrenzen auf, die zwischen benachbarten Kristallpartikeln vorhanden sind. Ein durchschnittlicher Kristallpartikeldurchmesser der Kristallpartikel beträgt, vorzugsweise 0,2 bis 1,5 μm.
Als Nächstes ist ein Beispiel einen Verfahrens zum Herstellen der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zuerst werden Ausgangsmaterialien (ein Material der Hauptkomponente und ein Material der Unterkomponente) nach dem Wägen zum Erfüllen eines vorgegebenen Zusammensetzungsverhältnisses gemischt, und ein Rohmaterialgemisch wird erhalten. Als Mischverfahren kann zum Beispiel Nassmischen unter Verwendung einer Kugelmühle und Trockenmischen unter Verwendung eines Trockenmischers angesprochen werden. Anzumerken ist, dass es vorzuziehen ist, ein Ausgangsmaterial mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,05 bis 1,0 μm zu verwenden.
Als Material der Hauptkomponente können Eisenoxid (α-Fe₂O₃), Kupferoxid (CuO), Nickeloxid (NiO), Zinkoxid (ZnO), falls erforderlich, oder zusammengesetztes Oxid usw. verwendet werden. Weiter können verschiedene andere Verbindungen verwendet werden, die nach dem Brennen zu den obigen Oxiden und zusammengesetzten Oxiden werden. Als Beispiele dessen, was nach dem Brennen zu den obigen Oxiden wird, können ein bloßes Metall, Karbonat, Oxalat, Nitrat, Hydroxid, Halogenid und eine organometallische Verbindung usw. genannt werden.
Als Material der Unterkomponente kann Siliziumoxid, Wismutoxid und Kobaltoxid verwendet werden. Das Oxid, das das Material der Unterkomponente werden soll, ist nicht besonders eingeschränkt, und ein zusammengesetztes Oxid oder dergleichen kann verwendet werden. Weiter können verschiedene andere Verbindungen verwendet werden, die nach dem Brennen zu den obigen Oxiden und zusammengesetzten Oxiden werden. Als Beispiele dessen, was nach dem Brennen zu den obigen Oxiden wird, können ein bloßes Metall, Karbonat, Oxalat, Nitrat, Hydroxid, Halogenid und eine organometallische Verbindung usw. genannt werden.
Anzumerken ist, dass Co₃O₄, das ein Beispiel für Kobaltoxid ist, als Material von Kobaltoxid vorzuziehen ist. Der Grund ist, dass es leicht aufzubewahren und handzuhaben ist und seine Wertigkeit auch an der Luft stabil ist.
Als Nächstes wird das Rohmaterialgemisch kalziniert, und ein kalziniertes Material erhalten. Kalzinieren wird durchgeführt, um thermisches Zersetzen des Rohmaterials, Homogenität von Bestandteilen, Erzeugen des Ferrits, Verschwinden ultrafeinen Pulvers durch Sintern und Partikelwachstum auf eine richtige Partikelgröße herbeizuführen und das Rohmaterialgemisch in eine für das folgende Verfahren geeignete Form umzuwandeln. Eine solche Kalzinierung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 650 bis 750°C, im Allgemeinen 2 bis 15 Stunden lang. Die Kalzinierung erfolgt gewöhnlich unter Umgebungsatmosphäre (an Luft), aber sie kann unter einer Atmosphäre erfolgen, in der der Sauerstoff-Partialdruck niedriger ist. Anzumerken ist, dass das Mischen des Materials der Hauptkomponente und des Materials der Unterkomponente vor oder nach der Kalzinierung erfolgen kann.
Als Nächstes wird das kalzinierte Material pulverisiert, um ein pulverisiertes Material zu erhalten. Das Pulverisieren erfolgt, um eine Zusammenballung zu trennen, sodass das kalzinierte Material zu Pulver mit einer richtigen Sinterbarkeit wird. Wenn das kalzinierte Material große Klumpen bildet, wird nach Grobpulverisieren Nasspulverisieren unter Verwendung einer Kugelmühle oder eines Attritors usw. durchgeführt. Das Nasspulverisieren erfolgt, bis ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des pulverisierten Materials vorzugsweise ca. 0,1 bis 1,0 μm wird.
Unter Verwenden des erhaltenen pulverisierten Materials wird eine Vielschichtinduktivität gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt. Ein Verfahren zum Herstellen der Vielschichtinduktivität ist nicht eingeschränkt, aber nachstehend wird ein Bogenverfahren verwendet.
Zuerst wird das erhaltene pulverisierte Material mit einem Zusatzaufgeschlämmt, wie etwa Lösungsmittel und Bindemittel, und eine Paste wird erzeugt. Dann werden grüne Bögen unter Verwendung der Paste ausgebildet. Als Nächstes wird durch Umformen der ausgebildeten grünen Bögen zu einer vorgegebenen Form und Durchführen eines Entbindungsschritts und eines Brennschritts die Vielschichtinduktivität gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten. Das Brennen erfolgt bei einer Temperatur, die dieselbe oder niedriger ist als der Schmelzpunkt des Spulenleiters 5 und der Zuleitungselektroden 5a und 5b. Wenn zum Beispiel der Spulenleiter 5 und die Zuleitungselektroden 5a und 5b aus Ag bestehen (Schmelzpunkt 962°C), wird das Brennen vorzugsweise bei 850 bis 920°C durchgeführt. Das Brennen erfolgt gewöhnlich über ca. 1 bis 5 Stunden. Auch erfolgt das Brennen in Umgebungsatmosphäre (an der Luft) oder kann unter einer Atmosphäre erfolgen, in der der Sauerstoff-Partialdruck niedriger ist als der der Atmosphäre. Die auf diese Weise erhaltene Vielschichtinduktivität besteht aus der Ferritzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Bis hierher ist die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Natürlich kann die vorliegende Erfindung durch verschiedene Ausführungsformen in einem Bereich durchgeführt werden, in dem von den Punkten der vorliegenden Erfindung nicht abgewichen wird. Zum Beispiel kann als die Ferritschichten 4 des in 2 gezeigten zusammengesetzten elektronischen LC-Bauelements 10 die Ferritzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Anzumerken ist, dass in 2 ein durch das Bezugszeichen 12 gezeigter Teil ein Abschnitt für Induktivitäten und ein durch das Bezugszeichen 14 gezeigter Teil ein Abschnitt für Kapazitäten ist.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung auf Grundlage detaillierterer Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
Zuerst wurden als Materialien der Hauptkomponente Fe₂O₃, NiO, CuO und ZnO (wenn Zinkoxid enthalten war) präpariert. Als Materialien der Unterkomponente wurden SiO₂, Bi₂O₃ und Co₃O₄ präpariert.
Als Nächstes wurden die Pulver, nachdem diejenigen der vorbereiteten Hauptkomponente und Unterkomponente gewogen wurden, sodass sie die in den Tabellen 1 und 2 beschriebene Zusammensetzung als gesinterte Körper erfüllten, 16 Stunden lang in einer Kugelmühle nass gemischt, und ein Rohmaterialgemisch erhalten.
Als Nächstes wurde das Rohmaterialgemisch, nachdem es getrocknet wurde, 4 Stunden lang bei 720°C an der Luft kalziniert, und die kalzinierten Pulver erhalten. Die pulverisierten Pulver wurden durch Nasspulverisieren der kalzinierten Pulver über 72 Stunden in einer Stahlkugelmühle erhalten.
Als Nächstes wurde nach dem Trocknen der pulverisierten Pulver Granulierung durch Zusetzen von 10,0 Gew% einer Polyvinylalkohollösung als Bindemittel mit 6 Gew% Konzentration in das pulverisierte Pulver als 100 Gew% durchgeführt, um Körnchen zu erhalten. Die Körnchen wurden durch Druck geformt, um eine Formdichte von 3,20 Mg/m³ zu erfüllen, und torusförmige (Größe = Außendurchmesser 13 mm × Innendurchmesser 6 mm × Höhe 3 mm) Formkörper wurden erhalten.
Als Nächstes wurde jeder der Formkörper 2 Stunden lang an der Luft bei 900°C gebrannt, was unterhalb des Schmelzpunkts von Ag (962°C) liegt. Dann wurden torusförmige Muster als Sinterkörper erhalten. Weiter wurden die folgenden Kenndatenauswertungen an den Mustern durchgeführt.
Sinterdichte
Bezüglich der erhaltenen torusförmigen Muster wurde eine Sinterdichte aus einer Größe und einem Gewicht des Sinterkörpers nach dem Brennen berechnet. In dem vorliegenden Beispiel wurde eine Sinterdichte von 5,0 Mg/m³ oder mehr als gut erachtet. Auch wurden bei Mustern mit einer Sinterdichte von weniger als 5, 0 Mg/m³ die folgenden Kenndatenauswertungen weggelassen, weil andere Kenndatenauswertungen als nicht wert befunden wurden, durchgeführt zu werden.
Curie-Temperatur
Eine Curie-Temperatur wurde auf Grundlage der Spezifikation JIS-C-2560-1 gemessen. In dem vorliegenden Beispiel wurden die Auswertungen danach durchgeführt, ob die Curie-Temperatur 125°C oder mehr betrug. Bei Mustern, deren Curie-Temperatur niedriger als 125°C lag, wurden die folgenden Kenndatenauswertungen weggelassen, weil andere Kenndatenauswertungen aufgrund einer Unannehmbarkeit bei der Betriebstemperatur der Induktivität als schlecht befunden wurden, durchgeführt zu werden.
Permeabilität μ, Güte und Güten-Verringerungsrate
Bei den Mustern mit guter Sinterdichte und Curie-Temperatur wurden ihre Primär- und Sekundärseiten mit Kupferdrähten mit 20 Windungen bzw. 7 Windungen bewickelt. Permeabilität μ und Q-Werte wurden unter Verwendung eines B-H-Analysators (IWATSU TEST INSTRUMENTS CORPORATION, B-H ANALYZER SY-8218) und eines Verstärkers (NF CORPORATION, HIGH SPEED BIPOLAR AMPLIFIER HSA 4101–IW) gemessen. Als Messbedingungen betrug die Messfrequenz 1 MHz, die Messtemperatur betrug 25°C und externe Magnetfelder wurden zu 100 A/m und 200 A/m angelegt. Weiter wurden aus den gemessenen Güten Güten-Verringerungsraten berechnet, wenn das externe Magnetfeld von 100 A/m auf 200 A/m erhöht wurde.
In dem vorliegenden Beispiel ist es vorzuziehen, dass die Verringerungsrate der Güte Q 45% oder weniger beträgt, wenn das externe Magnetfeld von 100 A/m auf 200 A/m erhöht wurde. Weiter ist es vorzuziehen, dass der Q-Wert 120 oder mehr beträgt, wenn das externe Magnetfeld 100 A/m beträgt und μ 80 oder weniger beträgt. Weiter ist, wenn das externe Magnetfeld 200 A/m beträgt und μ 80 oder weniger beträgt, der Q-Wert vorzugsweise 100 oder höher. Die obigen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 (Beispiel) und Tabelle 2 (Vergleichsbeispiel) angegeben. Auch stellen Muster, bei denen Zellen der Curie-Temperatur o zeigen, dar, dass die Curie-Temperatur 125°C oder höher ist, und das Muster, bei dem eine Zelle der Curie-Temperatur × zeigt, stellt dar, dass die Curie-Temperatur niedriger als 125°C ist.
[Tabelle 1]
[Tabelle 2]
Aus Tabelle 1 und Tabelle 2 wurde bestätigt, dass Verringerungsraten der Güte Q gut waren, wenn drei Arten aus SiO₂, Bi₂O₃ und Co₃O₄ als die Unterkomponente enthalten waren, und wenn die Gehalte der Hauptkomponente und der Unterkomponente in einem Bereich der vorliegenden Erfindung lagen (Muster-Nummern: 1 bis 31). Weiter wurde bei den Mustern, deren μ 80 oder niedriger war, bestätigt, dass die Q-Werte 120 oder mehr unter dem externen Magnetfeld von 100 A/m betrugen, und dass die Q-Werte 100 oder mehr unter dem externen Magnetfeld von 200 A/m betrugen. Auf der anderen Seite wurden, wenn entweder die Hauptkomponente oder die Unterkomponente außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag (Muster-Nummern: 41 bis 65), Sinterkörpererhalten, bei denen eins oder mehrere aus Sinterdichte, Curie-Temperatur, Verringerungsrate von Q und Q-Wert außerhalb des ausgezeichneten Bereichs lagen.
Weiter stellen 3 (H = 100 A/m) und 4 (H = 200 A/m) dar, dass die Ergebnisse von Tabelle 1 und Tabelle 2 für jedes externe Magnetfeld grafisch dargestellt wurden. Gemäß 3 und 4 ist deutlich, dass die Q-Werte des Beispiels höher sind als diejenigen des Vergleichsbeispiels, wenn Muster aus dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel verglichen werden, deren μ nahe beieinander liegt.
Beispiel 2
Bezüglich Muster Nummer 28 von Tabelle 1 und der Muster Nummern 41 bis 43 von Tabelle 2 wurde 5 durch Zusammenfassen der Ergebnisse von Q-Werten erhalten, die unter einem externen Magnetfeld (H = 20 bis 400 A/m) außer H = 100 A/m und H = 200 A/m gemessen wurden. Andere Faktoren als das externe Magnetfeld wurden auf dieselbe Weise gemessen wie bei Beispiel 1. Anzumerken ist, dass Muster Nummer 41 einem herkömmlichen Material ohne Zusatz entspricht; Muster Nummer 42 einem herkömmlichen Material mit Co-Zusatz entspricht und Muster Nummer 43 einem herkömmlichen Material mit SiBi-Zusatz entspricht.
Aus 5 ist zu ersehen, dass das Material mit SiCoBi-Zusatz gemäß der vorliegenden Erfindung eine niedrige Verringerungsrate von Q während des Anstiegs des externen Magnetfelds aufweist und die Q-Werte unter den hohen Magnetfeldern von 20 bis 400 A/m hoch halten kann, verglichen mit herkömmlichem Material ohne Zusatz, Material mit Co-Zusatz und Material mit SiBi-Zusatz.
Beispiel 3
Bezüglich Muster Nummer 37 von Tabelle 1 wurde eine Strukturanalyse nach einem Verfahren der EDX-Elementanalyse unter Verwendung eines STEM HITACHI Ultradünnfilm-Auswertungssystems HD-2000 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 6A bis 6C gezeigt. 6A bis 6C zeigen Konzentrationsverteilungen von Bi, Si bzw. Co. Die weißen Bereiche sind solche, wo Konzentrationen jedes der Elemente relativ hoch sind.
Wie in 6A bis 6C gezeigt, sind Si und Bi abgesondert, um Ferritpartikel in den Ferritwerkstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung zu bedecken. Andererseits ist Co durch Lösen der Ferritpartikel im Feststoff vergleichsweise gleichmäßig in den Ferritwerkstoffen vorhanden.
Der Grund, warum sich die Q-Werte unter Strömen großer Amplitude bei den Ferritwerkstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung verbessern, ist nicht klar. Jedoch ist ein synergistischer Effekt, bei dem Si und Bi im selben Bereich abgesondert werden und Co vergleichsweise gleichmäßig vorhanden ist, möglicherweise als der Grund in Betracht gezogen.
Nach dem Obigen kann der Ferritwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt von Ag (962°C) gesintert werden. Weiter weist der durch Sintern des Ferritwerkstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigen Temperatur erhaltene Sinterkörper eine hohe Charakteristik sogar bei hohen elektrischen Strömen auf. Daher ist es durch Verwendung des Ferritwerkstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, elektronische Bauelemente zu erhalten, die verkleinert werden können und weiter sogar für Signale hoher Amplitude effektiv sind.
Bezugszeichenliste

1: Vielschichtinduktivität
2: Element
3: Anschlusselektrode
4: Vielschichtkörper
5: Spulenleiter
5a, 5b: Zuleitungselektrode
10: zusammengesetztes elektronisches LC-Bauelement
12: Induktivitäts-Bereich
14: Kondensator-Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 02-127301 [0006]
JP 2013-060332 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS-C-2560-1 [0056]

Claims

Ferritzusammensetzung, umfassend eine Hauptkomponente und eine Unterkomponente, wobei die Hauptkomponente aus 25,0 bis 49,8 Mol% Eisenoxid in Form von Fe₂O₃, 5,0 bis 14,0 Mol% Kupferoxid in Form von CuO, 0 bis 40,0 Mol% Zinkoxid in Form von ZnO und einem verbleibenden Teil Nickeloxid besteht, und die Unterkomponente 0,2 bis 5,0 Gew% Siliziumoxid in Form von SiO₂, 0,10 bis 3,00 Gew% Wismutoxid in Form von Bi₂O₃ sowie 0,10 bis 3,00 Gew% Kobaltoxid in Form von Co₃O₄ bezüglich der Hauptkomponente zu 100 Gew% enthält.
Elektronisches Bauelement, umfassend einen Ferrit-Sinterkörper, der aus der Ferritzusammensetzung nach Anspruch 1 besteht.