JP2003272912A - 酸化物磁性材料、及びそれを用いた積層型電子部品 - Google Patents
酸化物磁性材料、及びそれを用いた積層型電子部品Info
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Abstract
きな外部応力が負荷された場合でも、所望の磁気特性を
確保することができ、且つ優れた直流重畳特性を有する
酸化物磁性材料、及びそれを用いた積層型電子部品を提
供する。 【解決手段】 酸化物磁性材料は、Ni−Cu−Zn系
フェライト材料の主成分組成が、Fe2O3:45〜5
0mol%、ZnO:1〜32mol%、CuO:5〜
15mol%、NiO:残部、からなり、且つ前記主成
分組成の組成比総和に対し、SnO2が0.2〜3wt
%添加されており、これにより、40MPaの圧縮応力
が負荷された場合でも初透磁率の変化率を±10%以内
に抑制し、且つ良好な直流重畳特性を得る。
Description
び積層型電子部品に関し、より詳しくは閉磁路を形成す
る積層型電子部品の素材に使用される酸化物磁性材料、
及び該酸化物磁性材料を用いて製造される積層型インダ
クタや積層型インピーダンス、積層型LC複合部品等の
積層型電子部品に関する。
化物磁性材料としてのフェライト材料は、優れた磁気特
性を有することから、各種電子部品のコア(磁心)に使
用されている。
力等の外部応力が負荷されると、インダクタンスが変化
して磁気特性が悪化する傾向がある。したがって、斯か
る応力が負荷されても、インダクタンスの変化が少ない
フェライト材料を得る必要がある。
スの変化率が小さいフェライト材料の開発が盛んに行わ
れている。例えば、Ni系フェライト材料に、PbOを
0.5〜30wt%添加し、500kg/cm2(約5
0MPa)の圧縮応力がフェライトコアに負荷された場
合でも、インダクタンスの変化率が±2%以内になるよ
うにした技術(特開平2−60110号公報;以下、
「第1の従来技術」という)がある。
(棒状コア)に導線を所定回数巻回して開磁路を形成
し、斯かるI型コアに樹脂モールドを施した場合に、樹
脂収縮等によって圧縮応力が負荷されても、インダクタ
ンスの変化率が2〜5%以内となるようにし、所望の磁
気特性を確保しようとしている。
層型電子部品は、一般に閉磁路を形成することが知られ
ており、近年における電子部品の超小形化の要請に伴な
い、盛んに使用されている。このような積層型電子部品
では、銀等の電極材料とフェライト材料とを同時焼成す
る必要があることから、930℃以下の低温で所望の焼
成が可能なNi−Cu−Zn系フェライト材料が広く使
用されている。
ば、Biを0.5〜10wt%添加したものがあり、
0.5kg/mm2(約5MPa)の圧縮応力がフェラ
イトコアに負荷された場合でも、インダクタンスの変化
率が10%以内になるようにした技術(特開平10−2
23424号公報;以下、「第2の従来技術」という)
がある。
のコイル導体に直流電流を通電していくと、電流値に応
じてインダクタンスが低下する傾向がある。電子部品と
しては、インダクタンスが低下しても、極力大きな電流
が通電できることが望ましい。そのため、直流電流の通
電に対するインダクタンスの変化率が小さいこと、すな
わち、直流重畳特性が良好であることが必要となる。
n系フェライトにおいて、Fe2O 3:49.0〜5
0.0mol%、ZnO:18.0〜26.0mol
%、CuO:0〜12.0mol%(但し、0mol%
を含まない。)、残部がNiO、とすることにより、コ
ア損失を150kW/m3以下とし、且つ飽和磁束密度
が420mT以上の高い値が得られるようにした技術
(特開平10−7454号公報;以下、「第3の従来技
術」という)がある。
ダクタンスが20%減少した場合でも、従前よりも電流
値を15%程度延ばすことができ、これにより直流重畳
特性の改善を図ることができる。
から改善した技術として、磁性体層内部に非磁性体層を
設けた積層型インダクタンス素子がある(特開2000
−182834;以下、「第4の従来技術」という)。
従来技術では、開磁路と閉磁路の双方でインダクタンス
の変化を評価しているが、開磁路ではインダクタンスの
変化率が±2%以内であるのに対し、閉磁路では−40
%と大きい。そのため、開磁路に比べて閉磁路の方が、
外部応力に対するインダクタンスの変化率が大きいと考
えられる。
は、内部電極を形成する銀等の電極材料とフェライト材
料とを同時に焼成して形成されるが、電極材料の熱膨張
率はフェライト材料の熱膨張率よりも大きい。このよう
な熱膨張率の相違から、積層型電子部品では、開磁路を
形成する電子部品に比べて、フェライト材料に大きな圧
縮応力が負荷される。斯かる観点からも、閉磁路では圧
縮応力、その他の外部応力に対するインダクタンスの変
化率が大きくなると考えられる。
磁路を形成するI型コアを樹脂モールドで外装した場合
に、樹脂部からの外部応力に起因するインダクタンスの
変化を抑制しようとしたものである。したがって、閉磁
路を形成する積層型電子部品に対し、前記第1の従来技
術をそのまま適用しても、開磁路と同様の効果を期待す
ることはできない。
ンダクタに対して、0.5kg/mm2(約5MPa)
程度の外部応力を負荷したときに、インダクタンスの変
化率を10%以内に抑制することができる。しかしなが
ら、上述したように、積層型電子部品では、フェライト
材料に大きな圧縮応力が負荷される(約40MPaと推
定される)。そのため、斯かる圧縮応力、その他の外部
応力に対して磁気特性を安定化させるためには、0.5
kg/mm2(約5MPa)程度の外部応力に耐え得る
だけでは不十分であり、さらなる改善が望まれる。
3の従来技術は、インダクタンスを初期値から20%低
下させた場合でも、電流値の延びを従前に比べて15%
程度改善している。しかしながら、今日の超小形化され
た積層型電子部品への対応としては未だ不十分であり、
さらなる改善を図る必要がある。
体層間に非磁性体層を介装させた場合は、初期のインダ
クタンスが小さくなるという問題があった。初透磁率を
低くすると、インダクタンスを減少させた場合に電流値
が高くなる傾向にあり、直流重畳特性を改善することが
可能であると考えられる。しかしながら、インダクタン
スは透磁率に依存するため、初透磁率を下げた場合は、
取得するインダクタンスも低くなるという問題が新たに
生じる。
形成する電子部品に使用されて大きな外部応力が負荷さ
れた場合でも、所望の磁気特性を確保することができ、
且つ直流重畳特性に優れた酸化物磁性材料を提供するこ
と、及びこの酸化物磁性材料を用いて積層型電子部品を
提供することを目的とする。
μに依存することから、外部応力の負荷に対し、インダ
クタンスの変化率を小さくするためには、外部応力の無
負荷時に対し、応力が負荷された場合の初透磁率の変化
率Δμを小さくすればよいと考えられる。
な大きな外部応力が負荷されても、初透磁率の変化率Δ
μが小さくなるように鋭意研究した。その結果、Ni−
Cu−Zn系フェライト材料にSnO2を0.2〜3w
t%添加することにより、閉磁路を形成した場合でも、
初透磁率の変化率Δμを±10%以内に抑制することが
できるという知見を得た。
料にSnO2を0.2〜3wt%添加した場合、直流電
流を通電した場合のインダクタンスの変化を従来に比べ
て小さくすることができるので、これにより直流重畳特
性も改善することができるという知見を得た。
のであって、本発明に係る酸化物磁性材料は、主成分組
成が、Fe2O3:45〜50mol%、ZnO:1〜
32mol%、CuO:5〜15mol%、NiO:残
部、からなり、且つ前記主成分組成の組成比総和に対
し、SnO2が0.2〜3wt%添加されていることを
特徴としている。
n4+イオンが、結晶の磁気異方性を増大させてフェラ
イト内部に歪みが生じ、内部応力が増大する。そして、
前記内部応力を消去するための外部応力、すなわち、初
透磁率の極大を示す応力が増大し、これにより、無負荷
時に対する高負荷時の初透磁率の変化率が小さくなる。
スが減少しても、通電される許容電流を従来よりも高く
維持することができ、直流重畳特性の向上を図ることが
できる。
形成時における外部からの応力負荷に対し、初透磁率の
変化率Δμが、±10%以内となる。これにより、上記
酸化物磁性材料を、閉磁路を形成した積層型電子部品に
適用した場合でも、インダクタンスの変化が少なく、所
望の磁気特性を確保することができる。
Paの外部応力が負荷された場合でも、インダクタンス
の変化は小さく、安定した磁気特性を確保することがで
きる。
束密度をBr(T)、保磁力をHc(A/m)、初透磁
率をμi、及び真空透磁率をμ0とした場合、Br/
(μ0・μi・Hc)≦3.7(但し、μ0=4π×1
0−7(H/m))となる。
クタンスが減少しても通電可能な許容電流を従来よりも
高く維持することができ、これにより直流重畳特性を向
上させることができる。しかしながら、インダクタンス
は上述したように透磁率μに依存し、また、この透磁率
μは、下記の数式(1)で示すように、磁束密度Bと磁
場Hとの比で定義される。
リシス曲線、または、減磁曲線)上ではその傾きを示
し、斯かる傾きB/Hは、残留磁束密度Brと保磁力H
cとの比Br/Hcで近似することができる。
の項でも述べたように、初透磁率μ iを低くすると、イ
ンダクタンスを減少させた場合の許容電流が高くなるこ
とから、初透磁率μiも直流重畳特性の良否に影響を及
ぼす。
の比を算出することにより、直流重畳特性を定量的に評
価することが可能となる。これにより、透磁率μの影響
を考慮することなく、直流重畳特性の普遍的な評価が可
能となる。
定義されるA値を3.7以下とすることにより、直流電
流の通電時におけるインダクタンスの低下、すなわち、
透磁率の変化率を抑制することができ、直流重畳特性を
改善することができる。
イト材料に磁束が残る残留磁束密度を示し、Hc(A/
m)は、フェライト材料の磁束密度を「0」にするため
に必要な磁場を示す保磁力を示している。また、μ0は
真空透磁率(4π×10−7(H/m))である。
記の酸化物磁性材料を用いて形成されていることを特徴
としている。
aのような大きな外部応力が負荷されている場合でも、
無負荷時に対するインダクタンスの変化率が小さく、し
たがって、良好な磁気特性を確保することができ、しか
も、直流重畳特性にも優れたものとなる。
する。
態として、Ni−Cu−Zn系フェライト材料(以下、
単に「フェライト材料」という。)は、主成分組成が、
Fe 2O3:45〜50mol%、ZnO:1〜32m
ol%、CuO:5〜15mol%、NiO:残部、か
らなり、且つ前記主成分組成の組成比総和に対し、Sn
O2が0.2〜3wt%添加されている。
するFe2O3、ZnO、及びCuOの含有量、及びS
nO2の添加量を上述の範囲に限定した理由を説明す
る。
め、Fe2O3としてフェライト材料に含有されるが、
Fe2O3の含有量が50mol%を超えると焼結性が
低下する。一方、Fe2O3の含有量が45mol%未
満になると比抵抗(抵抗率)が低下し、このため、製品
化された電子部品の機械的品質係数Qmが低下して、電
子部品の信頼性を損なう。そこで、Fe2O3の含有量
を45〜50mol%に限定した。
料に含有される。すなわち、ZnO量の増加に対応して
NiO量を減少させることにより、初透磁率μ iを増加
させ、また、ZnO量の減少に対応してNiO量を増加
させることにより、初透磁率μiを減少させることがで
きる。これにより、初透磁率μiを制御することができ
る。
%未満になると、930℃以下での焼結性が不十分とな
って、低温での焼結が困難となる。一方、ZnOの含有
量が32mol%を超えると、強磁性体から常磁性体に
転移するキュリー温度が120℃以下となり、飽和磁束
密度が低くなって好ましくない。そこで、ZnOの含有
量を1〜32mol%に限定した。
型電子部品のように、930℃以下の低温で焼成処理す
る場合に効果的に作用するが、所期の作用効果を奏する
ためには、少なくとも5mol%以上含有することが必
要である。しかしながら、CuOの含有量が15mol
%を超えると比抵抗が低下し、また,焼結後におけるC
uの偏析が顕著となって好ましくない。そこで、CuO
の含有量を5〜15mol%に限定した。
に40MPa程度の大きな圧縮応力が負荷されても、初
透磁率の変化率Δμを±10%以内に抑制することがで
きる。したがって、SnO2を添加することにより、大
きな外部応力の負荷に対し、インダクタンスの変化率を
極力抑制して、所望の磁気特性を確保することができ
る。
を通電していって、インダクタンスが、例えば30%程
度減ぜられた場合でも、SnO2無添加の場合に比べて
15%以上の電流値の伸びを示す作用がある。すなわ
ち、インダクタンスが減ぜられても、許容電流の低下を
抑制することが可能であり、したがって、SnO2の添
加は、直流重畳特性の改善にも大きく寄与する。
ェライト材料を構成する主成分組成の総和に対し、0.
2wt%未満の場合は、無添加の場合に比べて10%以
下の電流値の伸びしか期待できない。一方、SnO2の
添加重量が3wt%を超えると、焼結密度が5.00g
/cm3以下となって焼結性が低下し、930℃以下の
低温で焼成処理を行うことが困難となって好ましくな
い。そこで、SnO2の添加量を0.2〜3wt%に限
定した。
することにより、前記数式(2)で定義されるA値が
3.7以下となり、これにより直流重畳特性の評価を数
値化することができる。
ら、前記A値の意義について説明する。図1において、
横軸は磁場H(A/m)、縦軸は磁束密度B(T)を示
している。
周知のように、磁気のない状態(点0)から磁化され、
矢印Aに示すように磁束密度Bが上昇し、飽和状態に達
して飽和磁束密度(点C)を得る。そして、矢印Dに示
すように、点Cの飽和状態から磁場Hを減少させてゆく
と、磁束密度Bもこれに対応して減少する。そして、磁
場Hが「0」になった後も、マイナス方向に磁場Hを付
与してゆくと、飽和磁束密度(点E)を得る。その後、
矢印Fに示すように、プラスの磁場を加えてゆくと、再
び飽和磁束密度(点C)に到達する。B−H曲線がY軸
と交差するBrが残留磁束密度であり、B−H曲線のX
軸と交差するHcが保磁力である。
の手段の項で述べた数式(1)(μ=B/H)で表わさ
れることから、B−H曲線の傾きが透磁率μを示し、ま
た、B−H曲線の傾きB/Hは、残留磁束密度Brと保
磁力Hcとの比、すなわち、Br/Hcで近似すること
ができる。
クタンスを減少させた場合の許容電流が高くなるところ
から、初透磁率μiも直流重畳特性の良否に影響を及ぼ
す。したがって、Br/Hcと初透磁率μiとの比、す
なわち、前記数式(2)で示したA値により、直流重畳
特性の良否を評価することができる。そして、本実施の
形態では、フェライト材料にSnO2を0.2〜3wt
%添加すると、A値は3.7以下となる。
ト材料に固有の残留磁束密度Br、保磁力Hc及び初透
磁率μiにより、直流重畳特性を評価することが可能と
なるので、磁場が印加されていった場合の透磁率μの変
化等を考慮する必要がなくなる。
ライト材料にSnO2を0.2〜3wt%添加すること
により、閉磁路において外部から大きな圧縮応力が負荷
されても、初透磁率の変化率Δμを小さく抑制すること
ができる。しかも、優れた直流重畳特性を有し、インダ
クタンスが減じられても、コイルに流れる許容電流の大
幅な低下を回避することが可能となる。
された積層型電子部品の一例、すなわち、積層型LC複
合部品の一実施の形態を示す斜視図であり、図3は図2
のX−X線による断面図である。
部品は、部品本体3がコンデンサ部1とコイル部2とが
積層状態で構成されている。部品本体3の一方の端部に
は入力電極4が形成され、他方の端部には出力電極5が
形成されている。さらに、部品本体3の入力電極4と出
力電極5の略中央部には、部品本体3の側面及び底面に
わたって接地電極6、7が形成されている。
8a〜8dが形成された誘電体シートが多数積層されて
積層体とされ、この積層体が焼成されて焼結体となるこ
とにより形成されている。具体的には、各誘電体シート
は、セラミックス粉末と結合剤とを混錬して、シート状
に形成されている。また、コンデンサ導体8a〜8d
は、AgやAg−Pd等の導電性材料が印刷、スパッタ
リング、或いは蒸着等の方法により、誘電体シートの表
面の所定箇所に被着されている。本実施の形態では、コ
ンデンサ導体8a〜8dが形成された4枚の誘電体シー
トが積層されており、コンデンサ導体8a、8cとコン
デンサ導体8b、8dとの間に静電容量が形成される。
hが形成された磁性体シートが多数積層されて積層体と
され、この積層体が焼成されて焼結体となることにより
形成されている。具体的には、各磁性体シートは、上記
フェライト材料と結合剤とを混練してシート状に形成さ
れている。また、コイル導体9a〜9hは、コンデンサ
導体8a〜8dと同様、AgやAg−Pd等の導電性材
料を印刷、スパッタリング、或いは蒸着等の方法により
磁性体シートの表面の所定箇所に被着されている。本実
施の形態では、コイル導体9a〜9hが形成された8枚
の磁性体シートが積層されている。コイル導体9a〜9
dは、各磁性体シートに形成されたビアホール(図示せ
ず)を介して電気的に直列に接続され、時計回り方向に
巻回されたコイル10aを形成している。コイル導体9
e〜9hも、各磁性体シートに形成されたビアホール
(図示せず)を介して電気的に直列に接続され、反時計
回り方向に巻回されたコイル10bを形成している。
とコイル部2は、誘電体シート、磁性体シートが積層さ
れて積層体とされ、焼成されて一体の焼結体となってい
る。
6、7も、コンデンサ導体8a〜8d及びコイル導体9
a〜9hと同様、印刷や、スパッタリング或いは蒸着等
により形成される。入力電極4は、コイル導体9aの一
方の端部と電気的に接続され、出力電極5は、コイル導
体9hの一方の端部と電気的に接続されている。さら
に、接地電極6は、コンデンサ導体8b、8dの引出部
11b、11dと電気的に接続され、接地電極7は、コ
イル導体9d、9eの一方の端部、及びコンデンサ導体
8a、8cの引出部11a、11cと電気的に接続され
ている。
においては、コイル部2がSnO2を0.2〜3wt%
添加したフェライト材料で形成されている。そのため、
40MPa程度の大きな圧縮応力が磁性体層に負荷され
ても、透磁率の変化率Δμは±10%以内に抑制するこ
とができる。したがって、大きな圧縮応力が負荷されて
も、インダクタンスの変動を抑制することができ、これ
により、所望の磁気特性を確保することができる。しか
も、直流電流の通電に対しても、インダクタンスの変動
が小さいので、直流重畳特性に優れた積層型LC複合部
品を得ることができる。
の添加量が異なる種々の試験片(実施例1〜10、及び
比較例1〜7)を作製し、これら試験片の焼結密度、初
透磁率の変化率Δμを測定し、さらに、直流重畳特性を
評価した。
O3が48.5mol%、ZnOが29.5mol%、
CuOが8mol%、NiOが14mol%となるよう
に夫々秤量し、さらに、SnO2の添加量を0.2〜3
wt%の範囲で秤量した。そして、これら秤量物を、粉
砕媒体として1mmφのPSZ(Partial St
abilized Zirconia;部分安定化ジル
コニア)を内有し、かつ、内容積が1×10−3m3の
ボールミルに純水0.3kgと共に投入した。そして、
上記秤量物を混合して24時間湿式粉砕し、スラリーを
作製した。次いで、該スラリーを脱水・乾燥し、温度7
00〜750℃で2時間仮焼し、再度、上記ボールミル
に投入して20時間湿式粉砕し、仮焼粉末を得た。
8.5mol%、ZnOが25.5mol%、CuOが
8mol%、NiOが18mol%となるように夫々秤
量し、さらに、SnO2の添加量が0.75wt%とな
るように秤量し、実施例1〜5と同様の方法・手順で仮
焼粉末を作製した。
48mol%、ZnOが20mol%、CuOが9mo
l%、NiOが23mol%となるように夫々秤量し、
さらにSnO2の添加量を0.4〜3wt%の範囲で秤
量し、実施例1〜5と同様の方法・手順で仮焼粉末を作
製した。
8mol%、ZnOが18mol%、CuOが9mol
%、NiOが25mol%となるように夫々秤量し、さ
らに、SnO2の添加量が1wt%となるように秤量
し、実施例1〜5と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製
した。
uO、及びNiOは実施例1〜5と同量を秤量し、これ
にSnO2を添加しないものを比較例1、また、SnO
2を0.1wt%添加したものを比較例2として、夫々
上記実施例1〜5と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製
した。
O、及びNiOは実施例6と同量を秤量したが、SnO
2を添加せずに、上記実施例1〜5と同様の手順で仮焼
粉末を作製した。
uO、及びNiOは実施例7〜9と同量を秤量し、これ
にSnO2を添加しないものを比較例4、SnO2を
0.15wt%添加したものを比較例5、また、SnO
2を3.5wt%添加したものを比較例6として、夫々
上記実施例1〜5と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製
した。
O、及びNiOは実施例10と同量を秤量したが、Sn
O2を添加せずに、上記実施例1〜5と同様の方法・手
順で仮焼粉末を作製した。
成を示している。
角型トロイダルコアを作製し、焼結密度及び初透磁率μ
iを算出した。
ポリビニルアルコールを加えて混合し、スプレー乾燥し
て造粒し、造粒粉を得た。次に、この造粒粉を用いてプ
レス成形を行い、図4に示すように、外寸38mm×1
5mm、内寸12mm×5mm、厚み4mmの角型のリ
ング形状に成形した。この成形体を大気中にて温度87
0〜930℃で2時間焼成処理を施し、角型リング状の
トロイダルコアを作製した。なお、得られた焼結体は角
型リング形状であるため、閉磁路を形成している。
結密度を計測したところ、実施例1〜10,比較例1〜
5及び7は、5.00g/cm3以上の焼結密度を確保
することができた。しかしながら、比較例6は、SnO
2の添加重量が3.5wt%と3.0wt%を超えてい
るため、焼結密度が4.75g/cm3となって、5.
00g/cm3未満となり、焼結不足と判断して磁気特
性の評価対象外とした。
び7について、軟銅線を20ターン巻回し、インピーダ
ンスアナライザ(YHP社製4194A)で1MHzに
おけるインダクタンスを測定し、該インダクタンスの測
定値から初透磁率μiを算出した。
圧縮応力を負荷し、LCRメータ(HP社製4263
B)で100kHzでのインダクタンスを測定し、該イ
ンダクタンスの測定値から、各圧縮応力負荷時の初透磁
率μiを算出した。
所定の加重が負荷されるように、適宜調整した。
0MPaの圧縮応力が負荷されたときの初透磁率μ40
と無負荷時の初透磁率μiに基づき、初透磁率の変化率
Δμを算出した。
された前記仮焼粉末に、バインダとしてのアクリルエマ
ルジョンを0.03kg加えて混合し、ドクターブレー
ド法でグリーンシートを作製した。
し、ブロックを形成し、外径16mm、内径8mm、厚
み1mmとなるようにリング形状に打ち抜き、大気中に
て870〜930℃で2時間焼成処理を行い、円形トロ
イダルコアを作製した。
銅線を40ターン巻回した後、該円形トロイダルコアに
直流電流を通電し、電流量を増大させていってインダク
タンスの変化量を計測した。また、磁場の強さを300
0A/m、測定周波数を10kHzに設定して、残留磁
束密度Br及び保磁力HcをB−Hアナライザ(岩崎通
信機社製SY8232)で測定した。
示している。
材料にSnO2が添加されていないか、添加されていて
もその添加量が0.15wt%、または0.1wt%と
少ないため、圧縮応力による透磁率の変化率Δμが−1
0%を超えて、磁気特性が悪化することが分かった。
イト材料にSnO2が0.2〜3wt%添加されている
ため、初透磁率の変化率Δμを±9%以内に抑制し、磁
気特性を改善できることが分かった。
縮応力との関係を示す特性図であって、横軸が圧縮応力
(MPa)、縦軸が初透磁率の変化率Δμ(%)を示し
ている。
施例2、*印が実施例3、●印が実施例4、+印が実施
例5、◆印が比較例1、■印が比較例2を示し、フェラ
イト材料中の主成分組成が同一の試験片同士を比較して
いる。
2は、圧縮応力に対する初透磁率の変化率Δμが大き
く、圧縮応力が20MPaを超えた時点で、初透磁率の
変化率Δμが−10%以上となった。さらに、40MP
a(破線で示す)の圧縮応力が負荷された場合は、変化
率Δμが−25%を超えて悪化している。
aの圧縮応力が負荷された場合であっても、初透磁率の
変化率Δμは±10%以内となっており、比較例1、2
に比べて、初透磁率の変化率Δμが小さいことが分かっ
た。
は、圧縮応力に対する初透磁率の変化率Δμが大きく、
圧縮応力が40MPaを超えると、初透磁率の変化率Δ
μが−10%を超えて悪化している。
aの圧縮応力が負荷された場合であっても、初透磁率の
変化率Δμは±10%以内となっており、比較例4、5
に比べて、初透磁率の変化率Δμが小さいことが分かっ
た。
分組成が同一の試験片同士を比較することにより、Sn
O2の添加量を0.2〜3wt%とした場合に、初透磁
率の変化率Δμが小さくなり、SnO2には初透磁率の
変化率Δμを制御する作用効果のあることが分かった。
略同等である実施例7、8と比較例4、5の直流重畳特
性を示す特性図であって、横軸は電流I、縦軸はインダ
クタンスの変化率ΔLを示している。また、図中、△印
は実施例7、×印が実施例8、○印は比較例4、■印は
比較例5を示している。
磁率μiに応じて異なるため、略同一の初透磁率μiを
有する試験片同士を比較し、直流重畳特性に対するSn
O2の添加効果を評価した。
直流電流を通電していって、インダクタンスが30%低
下した場合、SnO2の添加されていない比較例4で
は、電流値I30は400mAである。一方、SnO2
が0.15wt%添加された比較例5では、電流値I
30が430mAとなるが、電流値の伸びはSnO2無
添加の上記比較例4に比べ、10%未満(7.5%)の
伸びしか得ることができない。
加されている実施例7では470mA、さらに、1.5
0wt%添加されている実施例8では520mAとな
る。すなわち、SnO2の添加されていない比較例4に
対し、夫々17.5%、30%の電流値の伸びを示し、
SnO2の添加量を増加させてゆくことにより、直流重
畳特性が改善されることが分かった。
れた実施例1〜10は、A値が3.7以下となってお
り、斯かる範囲にA値を制御することにより、直流重畳
特性を向上させることができることも分かった。
磁率μiを低くすることにより、インダクタンスを減じ
たときの電流Iを高く維持することができると考えられ
る。しかしながら、初透磁率μiを単に低くしただけで
は、インダクタンスの初期値が小さくなり、このためA
値が大きくなって3.7を超え、所望の直流重畳特性を
得ることができない。
することにより、残留磁束密度Brが低下する傾向にあ
る一方で保磁力Hcが増加し、これによりA値が3.7
以下となって直流重畳特性を向上させることができる。
線であり、実線が実施例8、破線が比較例4を示してい
る。
と比較例4とを比較すると、両試験片に磁場を加えてい
った場合、B−H曲線の傾きが第1象限の或る点で逆転
し、その後、実施例8のB−H曲線の傾きは、比較例4
のB−H曲線の傾きに比べて緩やかになる。その結果、
磁場が約600〜700A/mでは、実施例8の透磁率
の変化率が比較例4に比べて緩やかになる。したがっ
て、電流値に対するインダクタンスの変化量も小さくな
り、直流重畳特性が改善されることが分かる。
5wt%とし、フェライト材料の主成分であるFe2O
3、ZnO、CuO、NiOの含有量が異なる種々の試
験片(実施例11〜16、及び比較例11〜16)を作
製し、焼結密度、初透磁率の変化率Δμを測定し、直流
重畳特性を評価した。
3が45〜50mol%、ZnOが1〜32mol%、
CuOが5〜15mol%、及びNiOが11〜39m
ol%となるように夫々秤量した(但し、各成分組成の
総和は100mol%)。さらに、SnO2を0.5w
t%添加し、第1の実施例と同様の方法・手順で仮焼粉
末を作製した。
2mol%、ZnOが20mol%、CuOが9mol
%、及びNiOが19mol%となるように夫々秤量
し、さらに、SnO2を0.5wt%添加し、第1の実
施例と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製した。
3mol%、NiOが28mol%となるように秤量し
た以外は、比較例11と同様の方法・手順で仮焼粉末を
作製した。
8mol%、ZnOが33mol%、CuOが9mol
%、及びNiOが10mol%となるように夫々秤量し
た。さらに、SnO 2を0.5wt%添加し、第1の実
施例と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製した。
8mol%、CuOが12mol%、及びNiOが40
mol%となるように夫々秤量したが、ZnO成分は含
有しないようにした。さらに、SnO2を0.5wt%
添加し、第1の実施例と同様の方法・手順で仮焼粉末を
作製した。
8mol%、ZnOが20mol%、CuOが17mo
l%、及びNiOが15mol%となるように夫々秤量
した。さらに、SnO2を0.5wt%添加し、第1の
実施例と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製した。
8mol%、ZnOが20mol%、CuOが2mol
%、及びNiOが30mol%となるように夫々秤量し
た。さらに、SnO 2を0.5wt%添加し、第1の実
施例と同様の方法・手順で仮焼粉末を作製した。
成分組成を示している。
ア及び円形トロイダルコアを作製し、焼結密度、初透磁
率の変化率Δμを算出し、また直流重畳特性を評価し
た。
でキュリー温度を測定し、さらに、四端子法で比抵抗を
測定した。
く、50mol%を超えているため、焼結密度が5.0
0g/cm3未満となり、焼結不足と判断し、その他の
各種測定は行わなかった。
mol%と少なく、45mol%未満であるため、比抵
抗が3×107Ω・cmと小さく、コア損失が大きくな
ることが分かった。
l%と多く、32mol%を超えているため、キュリー
温度が105℃と低く、120℃に達していないため、
所望の磁気特性を得ることができない。
ため、焼結密度が5.00g/cm 3未満となり、焼結
不足と判断し、その他の各種測定は行わなかった。
l%と多く、15mol%を超えているため、比抵抗が
5×107Ω・cmと小さく、コア損失が大きくなるこ
とが分かった。
%と少なく、5mol%未満であるため、焼結密度が
5.00g/cm3未満となり、焼結不足と判断し、そ
の他の各種測定は行わなかった。
2O3、ZnO、CuO、NiOの各主成分組成が本発
明の範囲内であるので、焼結密度は5.00g/cm3
以上を確保することができ、初透磁率の変化率Δμは±
10%以内に抑制することができた。
以下であることから、良好な直流重畳特性を得ることが
できる。しかも、キュリー温度は、少なくとも120℃
を確保することができると共に、比抵抗も1×108Ω
・cmを確保することができる。これにより、種々の磁
気特性、直流重畳特性に優れたフェライト材料を得られ
ることが分かった。
ZnOが17mol%、CuOが9mol%、及びNi
Oが26mol%となるように夫々秤量した。さらに、
SnO 2の添加量が1wt%、Bi2O3の添加量が
0.25wt%となるように秤量し、上記第1の実施例
と同様の方法・手順で角型トロイダルコア及び円形トロ
イダルコアを作製した。
O2が添加されない角型トロイダルコア及び円形トロイ
ダルコアを作製した。
トロイイダルコアについて、第1の実施例と同様、初透
磁率μi、圧縮応力を負荷した場合の初透磁率、直流電
流を通電してゆき、インダクタンスが30%低下した場
合の電流値I30、残留磁束密度Br、及び保磁力Hc
を測定し、初透磁率の変化率Δμ、及びA値を算出し
た。
組成を示し、表6はその測定結果を示している。
Paの圧縮応力が負荷された場合の初透磁率の変化率Δ
μが−25%と大きいのに対し、実施例21では−3%
と±10%以内に抑制することができる。
を示す特性図であって、横軸は電流I、縦軸はインダク
タンスの変化率ΔLを示している。また、図中、実線は
実施例21、破線は比較例21を示している。
に直流電流を通電してゆき、インダクタンスが30%低
下した場合、SnO2の添加されていない比較例21で
は、電流値I30が540mAである。これに対して、
SnO2が1wt%添加されている実施例21は710
mAであり、組成比が略同様の実施例10(第1の実施
例、表1及び表2)と同様の直流重畳特性を得ることが
できる。すなわち、Bi2O3のようなSnO2以外の
物質が添加された場合であっても、上述したSnO2の
添加による作用効果が損なわれないことが分かった。
化物磁性材料は、主成分組成が、Fe 2O3:45〜5
0mol%、ZnO:1〜32mol%、CuO:5〜
15mol%、NiO:残部、からなり、且つ前記主成
分組成の組成比総和に対し、SnO2が0.2〜3wt
%添加されているので、大きな外部応力が負荷された場
合でも、初透磁率の変化率を抑制することができる。し
たがって、閉磁路を形成する場合でも、外部応力に対し
てインダクタンスの変化率が小さくなり、磁気特性を向
上させることができる。また、直流電流を通電した場合
のインダクタンスの変化率も、従来に比べて小さく、直
流重畳特性を改善することができる。
路形成時における外部からの応力負荷(40MPa)に
対し、初透磁率の変化率Δμが±10%以内であるの
で、閉磁路を形成した積層型電子部品に適用した場合
も、インダクタンスの変化が小さく、所望の磁気特性を
確保することができる。
束密度をBr(T)、保磁力をHc(A/m)、外部応
力が負荷されていないときの初透磁率をμi、及び真空
透磁率をμ0とした場合、Br/(μ0・μi・Hc)
≦3.7(但し、μ0=4π×10−7(H/m))で
あるので、透磁率μの影響を受けることなく、直流重畳
特性を数値により、定量的且つ普遍的に評価することが
できる。
記酸化物磁性材料を使用して形成されているので、40
MPaのような大きな外部応力に対しても初透磁率の変
化率が小さい。したがって、大きな外部応力に対して
も、インダクタンスの変化が抑制され、これにより、所
望の磁気特性を確保することができ、しかも直流重畳特
性にも優れた積層型電子部品を得ることができる。
説明するためのB−H曲線である。
しての積層型LC複合部品の斜視図である。
ルコアの正面図である。
を説明するための説明図である。
磁率の変化率との関係の一例を比較例と共に示した特性
図(その1)である。
磁率の変化率との関係の一例を比較例と共に示した特性
図(その2)である。
一例を示した特性図である。
例を比較例と共に示したB−H曲線である。
の一例を示した特性図である。
7)
Claims (2)
- 【請求項1】 主成分組成が、 Fe2O3:45〜50mol%、 ZnO:1〜32mol%、 CuO:5〜15mol%、 NiO:残部、 からなり、且つ前記主成分組成の組成比総和に対し、S
nO2が0.2〜3wt%添加されていることを特徴と
する酸化物磁性材料。 - 【請求項2】 請求項1に記載の酸化物磁性材料を用い
て形成されていることを特徴とする積層型電子部品。
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