JP2000182832A - フェライトインダクタ及びその製造方法 - Google Patents

フェライトインダクタ及びその製造方法

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JP2000182832A
JP2000182832A JP10356811A JP35681198A JP2000182832A JP 2000182832 A JP2000182832 A JP 2000182832A JP 10356811 A JP10356811 A JP 10356811A JP 35681198 A JP35681198 A JP 35681198A JP 2000182832 A JP2000182832 A JP 2000182832A
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ppm
inductor
sheet
migration
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Taku Ito
卓 伊藤
Fumio Uchikoba
文男 内木場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2010形状以下の微小なチップインダクタ
アレイに内蔵させた場合においても、内部導体のマイグ
レーションによるショート不良を生じることがなく、し
かも品質、特性の優れたフェライトインダクタを提供す
る。 【解決手段】 U字形状の銀導体パターンを印刷したフ
ェライトシートの複数層を、隣接シート上の銀導体パタ
ーンのU字形状が互いに対向するように重ね合わせ、か
つ銀導体印刷パターンをフェライトシートに穿設したス
ルーホールを介して電気的に連通させて焼結したコイル
状構造積層体からなり、かつ前記フェライトシート中の
塩素含有量を100〜300ppm、硫黄含有量を10
〜50ppmの範囲に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の近接したフ
ェライトインダクタを含む微小アレイにおいて必然的に
発生する銀導体のマイグレーション現象を抑制してショ
ート不良などを起すことのない、改良されたフェライト
インダクタ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】U字形状の銀導体パターンを印刷したフ
ェライトシートの複数層を、隣接シート上の銀導体パタ
ーンのU字形状すなわちパターン1,…の組のU字形状
と、パターン2,…の組のU字形状とが互いに対向する
ように重ね合わせ、かつこの銀導体パターンをフェライ
トシートに穿設したスルーホール3,…を介して電気的
に連通させて焼結したコイル状構造積層体からなるイン
ダクタを、図1に示すように、フェライト4内部に並列
的に配列した面実装型部品例えばフェライトインダクタ
アレイは既に知られている(特公昭62−24923号
公報)。
【0003】ところで、最近電子機器においては、小型
化の傾向が著しく、それに伴って使用される部品につい
ても微小化への要求が高まってきている。例えば、チッ
プコンデンサ、チップ抵抗などにおいては、1005
(縦1mm、横0.5mm、高さ0.5mm)形状の仕
様が一般的になりつつあり、また、これらの素子を複数
搭載したアレイに対する需要も増加してきている。しか
しながら、チップインダクタにおいては、前記したよう
なコイル状内部導体構造という複雑な形状をフェライト
磁器内部に形成しなければならないため、小型化には種
々の困難を伴い、コンデンサ、抵抗の分野に比べ、その
対応が著しく遅れており、現在では1608形状(縦
1.6mm、横0.8mm、高さ0.8mm)のもの
が、アレイにおいても3216形状(縦3.2mm、横
1.6mm、高さ1.6mm)の4回路内蔵型のものが
漸く実用化されつつあるのが実情である。
【0004】これまで、フェライトチップインダクタア
レイについては、内部導体の配列に工夫を加え、より小
型のチップサイズで、より高いインダクタンスを得るよ
うにしたものが提案されている(特開平5−32627
0号公報、特開平5−326271号公報、5−326
272号公報)。そのほか、回路間の相互作用すなわち
クロストークを改善する方法もいくつか提案されている
(特開平6−338414号公報、特開平7−2224
3号公報、特開平8−250333号公報、特開平8−
264320号公報)。
【0005】しかしながら、さらに小型化して、201
0形状(縦2.0mm、横1.0mm、高さ1.0m
m)以下の4回路内蔵型のアレイになると内部導体のマ
イグレーション現象という特有な問題が発生し、従来の
技術によっては解決することができなくなる。このマイ
グレーション現象とは、セラミックス多層素子において
しばしば発生する現象で、内部導体間に直流電界が印加
されると、その電界強度に応じて、あるいは高温高湿環
境によって、導体金属が移動し、最終的にショート不良
に至るものである。この現象は、内部導体に銀を用いる
場合に顕著であるが、単回路のインダクタにおいては、
導体のいずれの部分においてもほとんど電位が同一であ
るためマイグレーション現象は起らないので特に問題と
されることはない。
【0006】これに対し、アレイの場合は、回路間に電
位差を生じた場合でもショートを起さないことが要求さ
れるため、マイグレーションが重要な問題として顕在化
される。このようなマイグレーション現象については、
これまでのようにチップサイズが3216形状以上の場
合は、電極間に十分な間隔を確保することが可能なた
め、電界強度は弱く、またショートを生じる距離には達
しなかったが、2010形状以下のチップサイズのもの
については、隣接する導体同士の間隔が100μm程度
になるためショート不良が発生するのを免れない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、2010形
状以下の微小なチップインダクタアレイに内蔵させた場
合においても、内部導体のマイグレーションによるショ
ート不良を生じることがなく、しかも品質、特性の優れ
たフェライトインダクタを提供することを目的としてな
されたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、フェライ
トインダクタの小型化に伴うショート不良を防止するた
めに鋭意研究を重ねた結果、フェライトシート中の塩素
含有量及び硫黄含有量を所定の範囲内に調整することに
より、マイグレーションによるショート不良を抑制しう
ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至
った。
【0009】すなわち、本発明は、U字形状の銀導体パ
ターンを印刷したフェライトシートの複数層を、隣接シ
ート上の銀導体パターンのU字形状が互いに対向するよ
うに重ね合わせ、かつ銀導体印刷パターンをフェライト
シートに穿設したスルーホールを介して電気的に連通さ
せて焼結したコイル状構造積層体からなり、かつ前記フ
ェライトシート中の塩素含有量が100〜300pp
m、硫黄含有量が10〜50ppmの範囲に調整されて
いることを特徴とするフェライトインダクタを提供する
ものである。
【0010】
【発明の実施の形態】積層チップに用いるフェライト粉
体は、銀との同時焼成を行うために、銀の融点よりも低
い温度で焼結しうることが必要があり、通常ニッケル亜
鉛銅フェライトが用いられている。そして、このニッケ
ル亜鉛銅フェライトにおいては、酸化鉄の占める割合が
60重量%以上と大きいため、不純物の多くは使用する
酸化鉄原料に由来するが、これまで汎用されていた酸化
鉄原料は、塩化鉄又は硫酸鉄の水溶液を噴霧焙焼して得
たものであるため、酸化鉄粉体中には不純物として塩素
分又は硫黄分が多く含まれている。
【0011】従来、この塩素及び硫黄については500
ppm程度まで減少させれば特に問題はないとされてい
たが、小型化されたフェライトチップインダクタアレイ
においては、マイグレーション現象に起因するショート
不良が顕在化し、より純度の高い水準で不純物すなわち
塩素と硫黄の量を制御する必要を生じた。
【0012】したがって、本発明においては、フェライ
トインダクタのフェライト中の塩素含有量を100〜3
00ppm、好ましくは120〜200ppm、硫黄含
有量を10〜50ppm、好ましくは15〜30ppm
の範囲に調整することが必要である。これまで、フェラ
イトインダクタにおいては、フェライト中の塩素含有量
及び硫黄含有量はいずれも500ppm程度にすれば十
分使用可能であるとされていたところ、さらに減少させ
て上記の範囲内に調整すれば銀導体パターンのマイグレ
ーションが効果的に抑制しうることが見出されたのは、
全く予想外であった。
【0013】次に、本発明のフェライトインダクタの製
造方法を、図2の工程図に従って説明する。すなわち、
本発明方法に従えば、先ず、フェライト粉末又はフェラ
イト形成用原料混合粉末を、バインダー、有機溶剤と混
合してスラリーを調製し、これをポリエチレンテレフタ
レートフィルムのようなプラスチックフィルム上に、例
えばドクターブレード法によって塗布し、乾燥すること
によってフェライトグリーンシートを作製する。
【0014】次に、このフェライトグリーンシートに機
械的パンチ加工、レーザ加工などによりスルーホールを
穿設したのち、これに銀ペーストをスクリーン印刷して
内部導体の導体パターンを形成させると同時にフェライ
トグリーンシート間を電気的に接続させるためのスルー
ホールにペーストを充填させる。
【0015】次いで、このようにして得た印刷フェライ
トグリーンシートを隣接シート上の銀導体パターンのU
字形状が互いに対向するように、1枚おきに向きを変え
て順に積層し、加熱圧着したのち、所望の寸法に裁断し
チップ形状とする。次にこのようにして得たグリーンチ
ップに対し、脱バインダー、続いて焼成のための熱処理
を施し、焼結体を形成させる。
【0016】焼結処理後、得られたチップを研磨し、銀
のような金属のペーストを所定の部分に塗布し、焼き付
け処理することにより外部電極を形成する。次いで、こ
の外部電極に電解めっき、蒸着などにより被覆処理を施
こせば、フェライト内にコイルを内蔵したチップインダ
クタを製造することができる。
【0017】このようなチップインダクタを複数回路内
蔵させれば前記した図1に示すようなチップインダクタ
アレイが得られる。
【0018】この方法においてフェライトシートは、最
終的に塩素含有量100〜300ppm、硫黄含有量1
0〜50ppmの範囲になるように、フェライト形成用
原料粉末を選択して製造されなければならない。すなわ
ち、フェライト形成用原料としては、通常、鉄、ニッケ
ル、銅、亜鉛などの金属の酸化物の粉末が用いられる
が、これらの酸化物粉末中に上記の範囲以上の塩素や硫
黄が含まれている場合は、純水で洗浄して、過剰分を除
く必要があるし、またこの範囲よりも塩素や硫黄の含有
量が少ない場合には、純水で希釈した塩酸及び硫酸で処
理して含有量を増加させる必要がある。塩素含有量が1
00ppmよりも少なくなるとフェライト焼結体の粒成
長が急速に進行する結果、素子の周波数特性が変化し、
本来の機能が消失するし、また300ppmを超えると
フェライト磁器の焼結性が低下し、マイグレーションに
よるショート不良を誘発する。したがって、マイグレー
ションへの影響と特性とを勘案すると塩素含有量は10
0〜300ppm、好ましくは120〜200ppmが
適性範囲となる。
【0019】一方、硫黄含有量が10ppmよりも少な
い場合は、フェライト磁器の焼結性が低下して、むしろ
マイグレーションを助長する傾向があるし、また50p
pmを越えると内部導体の銀の拡散が著しくなり、マイ
グレーション現象が発生しやすい。したがって、マイグ
レーションへの影響を考慮すれば硫黄含有量の適性範囲
は10〜50ppm、好ましくは15〜30ppmであ
る。
【0020】一般にマイグレーションは高温、高湿、電
界加速の条件下で顕著に現われる。そして、フェライト
積層素子においては、フェライト磁器素体中を電界によ
って銀が移動することを意味する。また、高湿条件でマ
イグレーションが加速されることから、水蒸気が関与す
ること、すなわちフェライト素体中の気孔のようなち密
化を妨げる要因が関係していると考えられる。そして、
塩素や硫黄の存在量がマイグレーションと関係している
原因の1つはこの焼結性にある。また、硫黄の存在量は
銀導体の拡散量に影響を及ぼし、銀の拡散現象がマイグ
レーションを助長する。これらのことから、マイグレー
ションによるショート不良に対しては、塩素、硫黄の含
有量を適宜制御することによって抑制効果を示すことが
分かる。
【0021】
【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。なお、各例中のマイグレーション発生数は次の
ようにして測定した。
【0022】(1)マイグレーション発生数 ;チップ
100個を温度85℃、湿度85%の環境下におき、チ
ャンネル間に電圧20Vを印加し、500時間後の各チ
ャンネル間の絶縁抵抗を測定し、10kΩ以下のチップ
の個数により示した。
【0023】参考例 酸化第一鉄粉末49.5モル%、酸化第一ニッケル粉末
14.5モル%、酸化第一銅粉末15モル%及び酸化亜
鉛粉末21モル%を純水とともにボールミルで混合した
のち、乾燥し、720℃で4時間熱処理することによ
り、スピネル型結晶構造をもつフェライトを製造した。
次いでこのフェライトを粉砕して比表面積約7cm2
gの粉末とした。
【0024】この粉末は、シート工法のフェライト材料
としては十分に微細であり、特に粉砕を追加する必要の
ないものであった。この粉末に、純水で希釈した塩酸及
び硫酸を混合し、それぞれ含有量を500ppmとし
た。十分に混合したのち、乾燥し、シート工法用のフェ
ライト粉末を得た。このフェライト粉末100重量部に
エチルアルコールとトルエンとキシレンの混合物(1:
1:1)100重量部及びブチラール樹脂5重量部を加
えてスラリーを調製し、これをドクターブレード法によ
りポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾
燥することにより、厚さ20μmのフェライトグリーン
シートを得た。
【0025】次いで、レーザ加工で直径80μmのスル
ーホールを形成し、このシートに内部導体に相当する銀
導体ペーストをスクリーン印刷した。設定したチップサ
イズは2010、3216で印刷乾燥時の導体の膜厚は
約10μmであった。導体を印刷したシートを所定の順
で積み重ね、50℃、800kg/cm2の圧力の下で
圧着したのち、裁断し、脱バインダー処理、2時間の焼
成工程を経て、端子電極を形成し、フェライトチップイ
ンダクタアレイを得た。このチップの焼成体において
は、フェライト層厚は15μm、電極厚は8μmであっ
た。これらのチップについて、マイグレーションの影響
を調べ、その結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】この表から分かるように、3216サイズ
のチップにおいては、マイグレーションによる劣化が見
られなかったが、2010サイズのものではマイグレー
ション不良が頻発した。このときの形状は、図3に示す
ように相似形に内部導体構造を対応させ、形状以外の因
子をなるべく排除できるようにした。チャンネル間の間
隔が十分にとれる3216サイズ以上のものの場合に
は、従来技術で耐マイグレーションが十分であり、20
10サイズ以下のものでは改善が必要であることを示
す。
【0028】実施例1〜8、比較例1〜6 参考例における塩素及び硫黄含有量が各500ppmの
フェライトに代えて、表2に示す塩素及び硫黄含有量の
フェライトを用い、参考例と同様にして2010サイズ
の4回路型フェライトインダクタアレイを製造した。こ
れらのマイグレーション発生数及び状態を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、マイグレーションによ
る不良品のない、品質、特性のよいフェライトインダク
タが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 フェライトインダクタアレイの斜視図。
【図2】 本発明方法の工程図。
【図3】 実施例で用いたフェライトインダクタアレイ
の平面図。
【符号の説明】
1,2 パターン 3 スルーホール 4 フェライト
フロントページの続き Fターム(参考) 5E041 AB01 AB19 BB04 BD01 CA01 CA10 HB15 NN02 5E070 AA01 AB02 AB10 BA12 CB02 CB13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 U字形状の銀導体パターンを印刷したフ
    ェライトシートの複数層を、隣接シート上の銀導体パタ
    ーンのU字形状が互いに対向するように重ね合わせ、か
    つ銀導体印刷パターンをフェライトシートに穿設したス
    ルーホールを介して電気的に連通させて焼結したコイル
    状構造積層体からなり、かつ前記フェライトシート中の
    塩素含有量が100〜300ppm、硫黄含有量が10
    〜50ppmの範囲に調整されていることを特徴とする
    フェライトインダクタ。
  2. 【請求項2】 フェライトグリーンシートにスルーホー
    ルを穿設したのち、銀導体ペーストをスクリーン印刷し
    て導体パターンを形成させると同時にスルーホールに導
    体ペーストを充填し、次いでこの印刷されたフェライト
    グリーンシートを複数層積層し、加熱圧着後、任意の寸
    法に裁断してチップ形状とし、焼結処理を施してコイル
    状内部導体を有するフェライト構造体を形成するに当た
    り、前記フェライトグリーンシートの製造原料を、塩素
    含有量が100〜300ppm、硫黄含有量が10〜5
    0ppmの範囲のフェライトを生成するように調製する
    ことを特徴とするフェライトインダクタの製造方法。
JP10356811A 1998-12-15 1998-12-15 フェライトインダクタ及びその製造方法 Withdrawn JP2000182832A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016013339A1 (ja) * 2014-07-23 2017-04-27 株式会社村田製作所 積層コイル部品
US10242764B2 (en) 2013-07-29 2019-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Internal electrode paste

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10242764B2 (en) 2013-07-29 2019-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Internal electrode paste
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