JP2000072535A - フェライト焼結体 - Google Patents
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Abstract
となるフェライト焼結体を得ようとするとき、銀の拡散
を抑制するため、フェライトの焼結温度を低下させる効
果のあるガラスの添加が行なわれているが、特にホウ素
を含むガラスの添加量が多い場合には、かえって銀の拡
散を促進してしまうことがある。 【解決手段】 フェライトに添加されるガラスの粘度に
着目して、銀の融点である930℃未満であってフェラ
イトが焼結を開始する650〜800℃における粘度が
1010Pa・s以上となるガラスを添加するようにし
て、銀の拡散を抑制する。
Description
体に関するもので、特に、銀を含む内部導体を形成する
電子部品の素体として有利に用いられるフェライト焼結
体に関するものである。
は、通常、フェライト焼結体から構成される。また、素
体の内部には、内部導体を形成するものがあり、この場
合には、内部導体を内部に形成した状態で、素体となる
フェライト焼結体を得るための焼成が行なわれる。ま
た、上述した内部導体に含まれる導電成分として、しば
しば、銀、または銀・パラジウム合金が用いられてい
る。
られたフェライト焼結体が本来与え得る電気的特性を満
足させるためには、フェライト焼結体を得るための焼成
工程において、比較的高温での焼成を行なわなければな
らないにも関わらず、上述のように銀を含む内部導体が
形成されている場合、このような高温での焼成を行なう
と、内部導体に含まれる銀がフェライト部分に拡散し、
その結果、得られた電子部品の電気的特性を劣化させる
ことがある。
ラスを添加することが試みられている。ガラスは、焼結
助剤として働き、フェライトの焼結温度を低下させる作
用を有している。したがって、ガラスを添加することに
よってフェライトの焼結温度を低下させると、フェライ
トの焼成を比較的低温で行なうことが可能となり、その
ため、銀のフェライト部分への拡散を抑制することがで
きる。
号公報や特開平2−288307号公報には、フェライ
トにホウ珪酸ガラスを添加することによって、フェライ
トの焼結性を向上させることが提案されており、また、
これら公報では、ホウ珪酸ガラスの添加によって、機械
的強度および電気的特性の向上も図られるとしている。
たホウ珪酸ガラスの添加は、なるほど、焼結助剤として
働き、フェライトの焼結温度を低下させ得るが、その反
面、銀の拡散をかえって促進してしまうこともあり得る
ことがわかってきている。特に、ホウ素が銀の拡散を促
進する作用を有していることがわかってきており、した
がって、たとえば、ホウ珪酸ガラスの添加量が1体積%
以上というように多くされると、その傾向が顕著に現れ
ることが確認されている。
は、ガラス添加量の多い方がその効果が大きく、また、
電気的特性の面でも、近年、信号の高周波化に伴う信号
の歪みの抑制に対しては、ガラスを数十体積%添加した
フェライトにおいて効果が確認されており、その他、ガ
ラスを比較的大量に添加した場合に得られる好ましい効
果も数多く予想される。
電気的特性を満足させるための焼結性をフェライトに与
えることを可能にする焼結助剤となるとともに、内部導
体に含まれる銀を拡散させにくくすることができる、そ
のようなガラスが添加されている、フェライト焼結体を
提供しようとすることである。
部導体を形成する電子部品の素体となるフェライト焼結
体に向けられるものであって、ニッケル、亜鉛および銅
のうちの少なくとも2種を含むフェライトと、ガラスと
を含有するものにおいて、ガラスの粘度特性に注目した
もので、ガラスとして、内部導体に含まれる銀の融点で
ある930℃未満でありかつフェライトが焼結を開始す
る650〜800℃における粘度が10 10Pa・s以上
となるものを用いることを特徴としている。
ェライトおよびガラスの合計量に対して、1〜90体積
%に選ばれることが好ましい。
化ガラスであることが好ましく、この場合、結晶化ガラ
スは、その結晶融解温度が、好ましくは、900℃以
下、より好ましくは、850℃以下であり、また、結晶
化ガラスは、ホウ素を含有しないものであることがより
好ましい。
を素体としながら、銀を含む内部導体を形成する電子部
品を製造しようとするとき、通常、素体は積層構造を有
しているので、このような素体を得るため、複数のシー
トを積層する方法、あるいは印刷を繰り返して積層構造
を得る方法などが適用される。また、金型に導体コイル
を入れ、フェライト原料粉末を充填したのち加圧するプ
レス成形法が適用されることもある。
なる原料は、フェライト原料とガラスとを含んでいる。
フェライト原料は、予め設定された組成比になるように
調合され、次いで仮焼されることによって得られる。そ
して、このフェライト原料に、ガラスを添加した後、再
調合することによって、フェライト焼結体のための原料
を得ることができる。
する方法に適用する場合には、スラリーとされ、印刷す
る方法に適用される場合には、ペーストとされ、また、
プレス成形法に適用される場合には、成形粉とされる。
としては、ニッケル、亜鉛および銅のうちの少なくとも
2種を含むものが用いられ、また、ガラス成分として
は、650〜800℃における粘度が1010Pa・s以
上となるものが選ばれる。
成して得られたフェライト焼結体において、好ましく
は、ガラスは、フェライトおよびガラスの合計量に対し
て、1〜90体積%含有するようにされ、また、ガラス
は、好ましくは、その結晶融解温度が900℃以下でか
つホウ素を含有しない結晶化ガラスとされる。
施態様を規定する各技術的事項は、以下に記載する実験
に基づいて求められたものである。
8.5モル%、ZnOが29.5モル%、NiOが1
4.0モル%、およびCuOが8.0モル%の組成比を
もつ、μ=700のNi−Cu−Zn系材料を用意し
た。
ト材料に添加すべきガラスとして、表1に示すような組
成(単位:モル%)を有するガラスA〜Jをそれぞれ用
意した。
て、粘度を、600℃、650℃、700℃、750
℃、800℃および850℃の各温度で測定するととも
に、結晶化の有無を評価した。なお、上述の粘度測定
は、ガラスA〜Jの各々を溶融した試料を回転式高粘度
計で測定することにより、あるいは、ガラスA〜Jの各
々を溶融し、直径7mm、高さ6mmの円柱状試料を作
製し、これを平行板加圧式粘度計により測定することに
より行なった。
線回折結果により確認した。
の評価結果が、表2に示されている。表2において、各
測定温度での粘度η〔Pa・s〕は、log10ηで表さ
れている。
のである。
イト材料に、適当量のバインダ、可塑剤および溶剤を添
加するとともに、表2に示したガラスA〜Jの各々を、
フェライト材料およびガラスの合計量に対して、20体
積%添加し、これを混練してスラリーをそれぞれ得た。
ーブレード法により厚さ100μm以下のシート状にそ
れぞれ成形して、グリーンシートを得た。
mおよび横40mmの寸法の長方形状にカットし、カッ
トされた各グリーンシート上に、内部導体となる銀ペー
ストを、幅300μmおよび厚み20μmとなるように
700μmの間隔でスクリーン印刷することにより付与
した。次いで、これら印刷後のシート上に印刷しないシ
ートを積み重ねて得た生のシート積層体を、プレスした
後、内部導体を含む適当な大きさにカットし、870
℃、900℃、930℃および960℃の各温度で2時
間焼成した。
断面に現れる内部導体の状態を走査型電子顕微鏡および
光学顕微鏡により観察した。この観察結果が表3に示さ
れている。
「○」で表わし、断続的にしか存在していない場合、消
失している場合、あるいは内部導体が一部拡散し、本来
あるべき場所以外に点在している場合を「×」で表わし
ている。
の焼成温度では、この発明の範囲内にある、ガラスA〜
Fを添加した各試料によれば、内部導体の状態は連続的
であり、細り等の欠陥が一切見られず、「○」の評価が
得られた。これに対して、この発明の範囲外である、ガ
ラスG〜Jを添加した各試料では、870℃以上の焼成
温度で、内部導体に含まれる銀が消失するなどして、
「×」の評価しか得られなかった。
は、表2に示したガラスの粘度と大いに関連している。
すなわち、表3に示した870〜930℃の焼成温度で
「○」と評価された試料にそれぞれ添加されたガラスA
〜Fは、すべて、表2に示すように、650〜800℃
の測定温度での粘度が1010Pa・s以上であり、他
方、表3において、焼成温度870〜930℃で「×」
と評価された試料に添加されたガラスG〜Jについて
は、表2に示すように、測定温度650〜800℃にお
いて、ほとんどが1010Pa・s未満の粘度を示してい
る。
を、表1に示したガラスの組成と対比させればわかるよ
うに、内部導体の観察結果に顕著な影響を与えるガラス
組成は見付からない。このことからも、添加されるガラ
スの粘度が、銀の拡散を左右する主な要因であることを
確認することができる。
内にあるフェライト焼結体を与え得るガラス、すなわち
ガラスA〜Fは、すべて、結晶化ガラスである。このこ
とから、結晶化ガラスの方が、1010Pa・s以上の粘
度特性を得やすいことがわかる。
ス中にホウ素を含有しているときに、その拡散が促進さ
れることが知られている。したがって、ガラス中にはホ
ウ素が含有されないことが望まれる。表2に示した粘度
がこの発明の範囲内にあるガラスA〜Fのほとんど、す
なわち、ガラスCを除くガラスA、BおよびD〜Fは、
ホウ素を含有していない。このことから、ホウ素を含有
しないガラスにおいて、この発明の範囲内の粘度特性が
得やすいことがわかる。
結性も評価した。すなわち、前述のようにして得られた
グリーンシートを積み重ね、プレスした後、内径8m
m、外径16mmおよび厚み2mmのリング状試料を打
ち抜き、870℃、900℃、930℃および960℃
の各温度でそれぞれ焼成し、得られた各リング状フェラ
イト焼結体を純水中で2時間煮沸し、その前後の重量変
化から吸水率を求め、これによって焼結性を評価した。
添加した各試料の吸水率(%)が示されている。また、
表4には、表2に示した結晶化ガラスすなわちガラスA
〜FおよびHについての結晶質から非晶質になる温度す
なわち結晶融解温度も示されている。
をそれぞれ添加した各試料間で吸水率を比較すると、9
30℃および960℃の各温度で焼成して得られた試料
については、ガラスB〜Eをそれぞれ添加した各試料に
おいて吸水率が0%であり、ガラスAおよびFを添加し
た各試料に比べて、吸水率すなわち焼結性についてより
良好な結果が得られていることがわかる。
に、ガラスB〜Eを添加した各試料では、焼成温度にお
いてガラスの粘度が下がっていることによるものであ
る。すなわち、ガラスの結晶融解温度は、900℃以下
であることが好ましい。
以下であるガラスC〜Eを添加した各試料の場合には、
900℃の焼成によっても、吸水率が0%のフェライト
焼結体が得られている。このことから、ガラスの結晶融
解温度は、850℃以下であることがより好ましいこと
がわかる。
それぞれについて、その添加量を、フェライトおよびガ
ラスの合計量に対して、1体積%、3体積%、5体積
%、10体積%、20体積%、50体積%、90体積%
および95体積%というように変化させた各スラリー
を、実験例1と同様に作製し、各スラリーを用いて、実
験例1と同様の方法により、内部導体を形成する生のシ
ート積層体を得、各積層体を900℃で焼成して、試料
となるフェライト焼結体を得た。
結体について、実験例1と同様の方法により、破断面の
内部導体の状態を評価した。その評価結果が、以下の表
5に示されている。
95体積%の範囲内の添加量において、フェライトの焼
結性を高め、結果として、銀の拡散を抑制できる効果が
確認された。
の添加量が1体積%未満の場合には、その焼結助剤とし
ての効果が得られず、また、添加量が90体積%を超え
る場合には、フェライトの特性を引き出すことができな
くなることも確認されている。このことから、ガラスの
添加量は、1〜90体積%であることが好ましい。
ライト焼結体にガラスが含有され、このガラスの650
〜800℃における粘度が1010Pa・s以上となるよ
うに選ばれているので、焼結性を確保しながら、内部導
体に含まれる銀の拡散を効果的に抑制することができ
る。したがって、このようなフェライト焼結体を素体と
して用いた電子部品において、フェライトの電気的特性
を良好に引き出すことができるとともに、内部導体の適
正な形成状態を保証することができる。
スの合計量に対して、ガラスが1〜90体積%含有する
ようにすれば、上述した効果をより確実に得ることがで
きる。
ガラスであるとき、前述したような好ましい粘度特性を
より容易に得ることができる。
融解温度が900℃以下のものを用いると、焼結性をよ
り高めることができる。
ものであるとき、ホウ素による銀の拡散の促進効果が働
かないようにすることができるので、この点において
も、銀の拡散を抑制する効果をさらに期待できる。ま
た、ホウ素を含有しないとき、前述したような好ましい
粘度特性を得ることが容易である。
23)
て、粘度を、600℃、650℃、700℃、750
℃、800℃および850℃の各温度で測定するととも
に、結晶化の有無を評価した。なお、上述の粘度測定
は、ガラスA〜Jの各々を溶融した試料を回転式高粘度
計で測定することにより、あるいは、ガラスA〜Jの各
々を溶融し、直径7mm、高さ6mmの円柱状試料を作
製し、これを平行板加圧式粘度計により測定することに
より行なった。
Claims (5)
- 【請求項1】 銀を含む内部導体を形成する電子部品の
素体となるフェライト焼結体であって、ニッケル、亜鉛
および銅のうちの少なくとも2種を含むフェライトと、
650〜800℃における粘度が1010Pa・s以上と
なるガラスとを含有する、フェライト焼結体。 - 【請求項2】 前記フェライトおよび前記ガラスの合計
量に対して、前記ガラスを1〜90体積%含有する、請
求項1に記載のフェライト焼結体。 - 【請求項3】 前記ガラスは、結晶化ガラスである、請
求項1または2に記載のフェライト焼結体。 - 【請求項4】 前記結晶化ガラスは、その結晶融解温度
が900℃以下のものである、請求項3に記載のフェラ
イト焼結体。 - 【請求項5】 前記結晶化ガラスは、ホウ素を含有しな
いものである、請求項3または4に記載のフェライト焼
結体。
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