JP2001106566A - フェライト焼結体および積層フェライト部品 - Google Patents

フェライト焼結体および積層フェライト部品

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェライト焼結体をもって積層フェライト部
品を構成しようとするとき、フェライト材料の比抵抗が
比較的低いため、積層フェライト部品において絶縁劣化
や内部電極のマイグレーションが生じやすい。 【解決手段】 フェライト焼結体を得るため、単体での
比抵抗ρ(Ω)がlogρで10以上でありかつ軟化点
が400〜700℃であるガラスをフェライト原料に対
して0.1〜30重量%添加して焼成するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、フェライト焼結
体に関するもので、特に、内部導体を内部に形成する積
層フェライト部品の部品本体を構成するためのフェライ
ト焼結体およびそれを用いて構成された積層フェライト
部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】積層インダクタアレイ、積層LC複合ノ
イズフィルタ、積層LC複合ノイズフィルタアレイ、ま
たは積層コモンモードチョークコイルのような積層フェ
ライト部品の部品本体は、フェライト焼結体によって構
成される。また、部品本体の内部には、内部導体を形成
しており、この内部導体に含まれる導電成分として、し
ばしば、銀または銀を含む合金が用いられている。
【0003】上述したようなフェライト焼結体をもって
積層フェライト部品のための部品本体を構成しようとす
る場合、フェライト焼結体が本来与え得る電気的特性を
十分に引き出すためには、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。しかしながら、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、得られた積層フェライト部品の電気
的特性を劣化させることがある。
【0004】上述の問題の対策として、フェライトにガ
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が低下し、そのため、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、その結果、銀のフェライト部分への拡散を抑制する
ことができる。
【0005】上述したフェライトにガラスを添加する技
術に関連するものとして、たとえば特開平8−1483
38号公報においては、軟化点が600℃以下のホウケ
イ酸ガラスをフェライト原料に添加することによって、
インダクタンス値が大きく、しかも特性のばらつきの小
さな積層チップインダクタが得られる、と記載されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェラ
イトは、一般的に、比抵抗が比較的低いため、得られた
積層フェライト部品に所定の電圧を長時間印加した場
合、絶縁劣化が生じたり、内部導体のマイグレーション
が生じたりすることがある。
【0007】このような絶縁劣化や内部導体のマイグレ
ーションを抑制する効果について言えば、前述した公報
に記載された、フェライト原料に添加されるホウケイ酸
ガラスが600℃以下の軟化点を有している、という条
件のみでは不十分である。
【0008】他方、フェライト焼結体の比抵抗を向上さ
せるため、フェライト原料に多量のガラスを添加するこ
とも考えられるが、この場合には、焼成工程において、
ガラスの軟化により、得ようとする焼結体の形状を維持
できなかったり、フェライト本来の特性を損なったりす
る、という問題に遭遇することがある。
【0009】そこで、この発明の目的は、比抵抗を十分
に向上させることができるフェライト焼結体を提供しよ
うとすること、ならびに、このフェライト焼結体を用い
て、絶縁劣化および内部導体のマイグレーションの生じ
にくい積層フェライト部品を提供しようとすることであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、まず、フェ
ライトの粒界にガラス部分が形成されているフェライト
焼結体に向けられるものであって、上述した技術的課題
を解決するため、単体での比抵抗ρ(Ω)がlogρで
10以上でありかつ軟化点が400〜700℃であるガ
ラスをフェライト原料に対して0.1〜30重量%添加
した状態で焼成されることによって得られたものである
ことを特徴としている。
【0011】この発明に係るフェライト焼結体におい
て、フェライトとしては、Ni系、Ni−Zn系または
NiーCuーZn系フェライトが有利に用いられる。
【0012】この発明は、また、上述したような特徴あ
るフェライト焼結体とこのフェライト焼結体の内部に形
成された内部導体とを備える、積層フェライト部品にも
向けられる。
【0013】また、この発明は、特に、内部導体が銀を
含む、積層フェライト部品に有利に適用される。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明に係るフェライト焼結体
は、前述したように、フェライトの粒界にガラス部分が
形成されたものである。
【0015】ここで、主成分となるフェライトとして
は、たとえば、Ni系フェライト、Ni−Zn系フェラ
イトまたはNi−Cu−Zn系フェライトが用いられ
る。
【0016】また、上述したように、フェライトの粒界
にガラス部分を形成するため、主成分となるフェライト
材料を焼結するにあたって、この主成分に対してガラス
粉末が予め所定の割合で添加され、混合された後、成形
体とされ、次いで、焼成工程にもたらされる。この場
合、上述のように添加されるガラス粉末としては、ガラ
スの構成元素を予め配合しておき、これを熱処理するこ
とによって溶融させてガラス化し、このガラス化したも
のを粉砕して得られたものが用いられる。
【0017】また、積層フェライト部品のように、フェ
ライト焼結体の内部に内部導体を形成した積層構造を得
るためには、フェライト原料およびガラス粉末を含むス
ラリーをもって複数のシートが成形され、これら複数の
シートを積層する方法が適用されたり、あるいは、フェ
ライト原料およびガラス粉末を含むペーストを用いて、
印刷を繰り返したりすることが行なわれる。また、金型
に内部導体となるたとえば導体コイルを入れ、かつ金型
にフェライト原料およびガラス粉末を充填した後、加圧
する、プレス成形法が適用されてもよい。
【0018】上述した内部導体に含まれる導電成分とし
ては、好ましくは、銀、または銀・パラジウム合金のよ
うな銀を含む合金が用いられる。
【0019】前述したように、この発明に係るフェライ
ト焼結体を得るために添加されるガラスは、それ単体の
比抵抗ρ(Ω)がlogρで10以上である。このよう
に、ガラスの比抵抗ρ(Ω)をlogρで10以上とし
たのは、次の理由による。
【0020】すなわち、フェライト材料の比抵抗ρ
(Ω)がlogρで6〜9であるので、フェライト焼結
体の比抵抗を向上させるためには、フェライト材料の比
抵抗より大きい比抵抗を有するガラスを添加しなければ
ならない。そのため、添加されるガラスとしては、それ
単体の比抵抗ρ(Ω)がlogρで10以上のものが用
いられる。
【0021】なお、logρで10以下であってもフェ
ライト材料の比抵抗より大きい比抵抗を有するガラスを
用いることも考えられるが、この場合には、フェライト
焼結体の比抵抗を十分に向上させるためには、ガラスを
多量に添加する必要があり、その結果、フェライト自身
の特性を損なうことがある。
【0022】この発明に係るフェライト焼結体を得るた
めに添加されるガラスは、また、400〜700℃の軟
化点を有するものとされる。
【0023】このガラスの軟化点は、フェライトの焼結
性、あるいは、フェライトの粒界におけるガラス部分の
形成状態に影響を及ぼすものである。ガラスの軟化点が
400℃未満の場合には、フェライト焼結体を得るため
の焼成時においてガラスが過度に軟化し、フェライト焼
結体となるべき成形体の形状を維持できないことがあ
る。他方、ガラスの軟化点が700℃を超える場合に
は、フェライト焼結体を得るための焼成時におけるガラ
スの粘度が不必要に高くなり、フェライトの粒界に適正
な層状をなしてガラス部分を形成できないことがある。
【0024】また、この発明において、ガラスは、フェ
ライト原料に対して0.1〜30重量%添加される。
【0025】このようなガラスの添加量は、フェライト
焼結体の比抵抗を向上させる効果とフェライト焼結体の
焼結性とに影響を及ぼす。ガラスの添加量が0.1重量
%未満の場合には、フェライト焼結体の比抵抗が十分に
向上せず、得られた積層フェライト部品において絶縁劣
化が発生することがある。他方、ガラスの添加量が30
重量%を超えると、焼成工程において、ガラスの軟化に
より、フェライト焼結体となるべき成形体の形状を維持
できないことがある。
【0026】上述のようなこの発明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。
【0027】
【実験例】まず、表1に示した組成のガラスが得られる
ように、各成分の酸化物、炭酸塩あるいは水酸化物を混
合し、溶融してガラス化した後、急冷した。次いで、急
冷されたガラスを、アルミナボールを玉石としてポリポ
ットミルで16時間乾式粉砕した。
【0028】他方、主成分となるフェライト材料を得る
ため、Fe2 3 を47.5モル%、ZnOを15.5
モル%、NiOを27.0モル%、およびCuOを1
0.0モル%それぞれ含有するように、これら酸化物を
調合し、振動ミルで混合した後、仮焼した。
【0029】次に、上記のフェライト材料に対して、表
1に示した添加量をもってガラスを混合し、この混合物
を、アルミナボールを玉石としてポリポットミルで16
時間湿式粉砕した。この後、アクリルエマルジョンバイ
ンダを、フェライト成分に対して18重量%添加して、
混合し、ドクターブレード法により、厚み50μmのグ
リーンシートを作製した。
【0030】次に、このグリーンシートに、導電成分が
Ag100%のペーストを用いて、コンデンサパターン
となる内部導体を印刷により形成した。次いで、グリー
ンシート上に形成された内部導体が一般的な積層コンデ
ンサの内部電極と同様の配置となるように、複数のグリ
ーンシートを積層し、次いでプレスした。次に、得られ
た積層体を自然雰囲気中において930℃で2時間焼成
した。
【0031】このようにして得られた焼成後の焼結体の
形状を評価し、表1において、良好なものを「○」で、
良好でないものを「×」でそれぞれ示した。
【0032】次に、形状が良好と評価された焼結体につ
いて、その外表面上であって、内部導体が引き出されて
いる各部分上に、Agペーストを塗布し、自然雰囲気中
において800℃で30分間焼成し、外部端子電極を形
成した。
【0033】このようにして得られた積層コンデンサと
同様の構造を有する各試料について、プレシャークッカ
ー試験(PCT)を、温度120℃、相対湿度95%の
条件下で100時間実施した。このPCTにおいて、外
部端子電極間に50Vの直流電圧を印加し続けた。
【0034】PCTの後、各試料について、比抵抗を求
め、比抵抗<108 のものを不良とし、表1において、
試料数10に対する不良数を示した。
【0035】
【表1】
【0036】表1において、試料4〜8および11〜1
4が、この発明の範囲内の実施例に相当し、試料1〜
3、9、10および15が、この発明の範囲外の比較例
に相当している。
【0037】表1からわかるように、この発明の範囲内
にある試料4〜8および11〜14は、PCTおよび焼
成後の形状の双方において優れた結果を示している。
【0038】これらに対して、この発明の範囲外にある
試料1は、添加されたガラスの比抵抗がlogρで10
未満の9.3であり、フェライト焼結体の比抵抗を十分
に向上させることができず、したがって、PCTにおい
て10の不良数をもたらし、絶縁劣化が生じやすいこと
を示している。
【0039】また、試料2および3のように添加された
ガラスの軟化点が700℃を超える場合には、フェライ
トの粒界に形成されるガラス部分が適正な層状をなしに
くいので、PCTにおいていくつかの試料に不良が生
じ、絶縁劣化を防止するのに十分な比抵抗の向上がフェ
ライト焼結体において図られていないことがわかる。
【0040】また、試料9では、添加されたガラスの軟
化点が400℃未満であり、フェライト焼結体となるべ
き成形体の形状が維持できず、焼結後の形状が良好でな
いという結果が得られた。
【0041】また、試料7および11〜15は、ガラス
の比抵抗および軟化点については互いに同じであるが、
ガラス添加量において互いに異なっている。また、試料
10では、ガラスが添加されていない。
【0042】これらの試料7および10〜15の間で比
較すると、ガラス添加量は0.1〜30重量%の範囲内
にあることが好ましいことがわかる。試料10では、ガ
ラスが添加されないので、フェライト焼結体における比
抵抗の向上がなく、PCTにおいて10の不良数を示し
ている。他方、試料15では、30重量%を超える40
重量%のガラスの添加量となっているので、フェライト
焼結体となるべき成形体の形状が焼成工程において維持
できず、焼成後の形状が良好でないという結果が得られ
ている。
【0043】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るフェライ
ト焼結体は、比抵抗ρ(Ω)がlogρで10以上であ
りかつ軟化点が400〜700℃であるガラスをフェラ
イト原料に対して0.1〜30重量%添加した状態で焼
成されることによって得られたものであるので、フェラ
イトの粒界にガラス部分を適正な層状をもって形成する
ことができ、フェライト焼結体全体としての比抵抗を向
上させることができるとともに、焼成工程においてフェ
ライト焼結体となるべき成形体の形状を良好に維持する
ことができる。
【0044】そのため、このフェライト焼結体を用いて
積層フェライト部品を構成したとき、この積層フェライ
ト部品において、絶縁劣化や内部電極のマイグレーショ
ンを生じにくくすることができる。したがって、積層フ
ェライト部品において、銀を含む内部導体を問題なく適
用することが可能になる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェライトの粒界にガラス部分が形成さ
    れているフェライト焼結体であって、単体での比抵抗ρ
    (Ω)がlogρで10以上でありかつ軟化点が400
    〜700℃であるガラスをフェライト原料に対して0.
    1〜30重量%添加した状態で焼成されることによって
    得られたものであることを特徴とする、フェライト焼結
    体。
  2. 【請求項2】 前記フェライトは、Ni系、Ni−Zn
    系またはNi−Cu−Zn系フェライトである、請求項
    1に記載のフェライト焼結体。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のフェライト焼
    結体と前記フェライト焼結体の内部に形成された内部導
    体とを備える、積層フェライト部品。
  4. 【請求項4】 前記内部導体は、銀を含む、請求項3に
    記載の積層フェライト部品。
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