JP2004262683A - 磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで極めて磁気特性が良好であり、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提供する。
【解決手段】Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを含有してなるように構成される。
【選択図】 なし
【解決手段】Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを含有してなるように構成される。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路部品用に使用される磁性酸化物焼結体およびそれを用いた高周波回路部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−２６０９１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０９１４号公報
【特許文献３】特開平９−１２９４３３号公報
【０００３】
近年、電子機器の小型化や高周波化に伴い、高周波帯域において高いインダクタンス、インピーダンスを持つ電子部品の需要が高まっている。小型で高いインダクタンス、インピーダンスを得るためには、いわゆる印刷工法やシート工法によって磁性体中に導電体を内蔵した積層構造のコイルを作製することが望ましい。
【０００４】
積層構造とすることでコイルの巻数を多くすることができ、構造も閉磁路となるため高いインダクタンス、インピーダンスが得られる。
【０００５】
焼結体に内蔵される導電体材料としては、電気抵抗率、融点、コストの点を考慮して一般に銀（Ａｇ）が多く用いられている。銀の融点は１０００℃以下であるため、積層構造用の磁性体材料としては、従来より一般に、９００℃の焼成でも高い焼結密度が得られるＮｉＺｎ系フェライトが用いられてきた。
【０００６】
しかしながら、ＮｉＺｎ系フェライトは磁気異方性が低いために数百ＭＨｚの周波数で自然共鳴を起こしてしまい、ＧＨｚの周波数帯域で使用することができなかった。
【０００７】
高周波仕様として、非磁性体を用いた空心コイルが用いられることもあるが、非磁性体を用いると高いインダクタンスやインピーダンスを得ることが困難になる。
【０００８】
この一方で六方晶フェライトは、六角板状結晶の面内方向とこの面に垂直な方向とでは磁気的異方性が異なっているため、自然共鳴を起こしにくく、ＧＨｚの周波数帯域まで高い透磁率を持つという特徴をもっている。しかしながら、このものは、所望の焼結密度や磁気特性を得るためには焼成温度を高くする必要がある。
【０００９】
これまで生成温度の高い六方晶フェライトにおいて、低融点酸化物を用いることでＡｇの融点以下で焼成するという低温焼結化の試みもなされているが、軟磁性相の生成率が低く、六方晶フェライトの磁気特性を十分に発揮することは困難であった。
【００１０】
このような実状のもと、本出願にかかる発明者らはすでに、特開２００２−２６０９１３号公報（特許文献１）、特開２００２−２６０９１４号公報（特許文献２）として、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで磁気特性が良好で使用可能であり、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願に係る技術分野においては、上記提案に満足することなくさらなる磁気特性等の改善が望まれており、本発明では低温焼成可能であることはもとより、高周波帯域におけるさらなる透磁率の向上を図ることを主目的としている。
【００１２】
高周波帯域における透磁率をさらに向上させることにより、例えば、（ｉ）インダクタンス部品として用いた場合に、より高いインダクタンスを得ることができる、また（ｉｉ）ノイズフィルタ部品として用いた場合に、高いインピーダンス特性を得ることができる。
【００１３】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、上記の課題を解決し、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで透磁率特性が極めて良好で、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者らが、上記従来提案していた主組成の構成についてさらに継続的に鋭意研究を進めたところ、さらに透磁率の向上を図ることが出来る好適な組成範囲を見出し、本発明に想到したものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなるように構成される。
【００１６】
また、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなるように構成される。
【００１７】
本発明の好ましい態様として、前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度は８５０℃〜１０００℃とされる。
【００１８】
また、本発明は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、該磁性酸化物焼結体は、主成分として、酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなるように構成される。
【００１９】
また、本発明は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなるように構成される。
【００２０】
本発明の好ましい態様として、前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度は８５０℃〜１０００℃とされる。
【００２１】
本発明の好ましい態様として、前記導電体が銀（Ａｇ）を主成分として構成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁性酸化物焼結体について詳細に説明する。
本発明の磁性酸化物焼結体はセラミック焼結体であるために通常のセラミック作製プロセスで製造することができる。
【００２３】
本発明の磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％（好ましくは、５．５〜１２モル％）、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％（好ましくは、５９〜６１モル％）、ＭＯを０〜１５モル％、好ましくは１〜１５モル％、特に好ましくは５〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含んでいる。
【００２４】
ＭＯの形態は、ＮｉＯ，ＺｎＯ，あるいはＭｇＯの単独形態、または少なくとも２種以上の混在形態である。２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計モル％が上記の範囲に入るようにすればよい。
【００２５】
ＡＯの形態は、ＢａＯあるいはＳｒＯの単独形態、またはＢａＯとＳｒＯの混在形態である。
【００２６】
また、本発明の磁性酸化物焼結体は、副成分として酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３を０．５〜７ｗｔ％（好ましくは０．６〜５ｗｔ％）、含有している。
【００２７】
このような酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３は、後述する実施例からもわかるように添加時に当該酸化物の形態で混入され、焼結後も一般に当該酸化物の形態で残存する。
【００２８】
上記主成分の含有割合において、ＣｕＯが５モル％未満となると、仮焼き温度が１０００℃を超えるという不都合が生じる傾向にあり、ＣｕＯが１７モル％を超えると、透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。
【００２９】
また、Ｆｅ２Ｏ３が５７モル％未満となったり、Ｆｅ２Ｏ３が６１モル％を超えたりすると透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。
【００３０】
上記の副成分の含有割合において、上記Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０．５ｗｔ％未満となると、１０００℃以下の焼成で理論密度の９０％以上が得られなくなるという不都合が生じる傾向にあり、上記Ｂｉ２Ｏ３の含有量が７ｗｔ％を超えると、透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。このようなＢｉ２Ｏ３副成分の添加は、特に、上記のＣｕＯ量の含有と相俟って低温焼結を顕著に実現させることができる。磁気特性向上の相乗効果もある。焼成温度が低くなると、安価で電気抵抗の低いＡｇのような低融点の電極材料を内蔵した形で同時焼成し、電極一体型の閉磁路構成の素子を容易に製造できる。
【００３１】
上記の副成分Ｂｉ２Ｏ３に変えて、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％（好ましくは０．６〜５ｗｔ％）含有するようにしてもよい。これらのガラスは上記副成分Ｂｉ２Ｏ３と混合して用いることもできる。
【００３２】
硼珪酸ガラスとは、一般にＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含むガラスを示し、硼珪酸亜鉛ガラスとは、一般にＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯを含むガラスを示し、ビスマスガラスとは、一般にＢｉ２Ｏ３を含むガラスを示す。これらの各ガラスの定義において上記の各成分が主成分である必要はない。
【００３３】
これらの副成分のガラスの含有形態としては、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスおよびビスマスガラスの中の１種を単独で用いても良いし、また、これらの中の２種または３種を混合して用いてもよい。２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計重量％が上記の範囲に入るようにすればよい。このようなガラスを添加することにより、高電気抵抗率化（電気抵抗率を高くすること）および低誘電率化（誘電率を低くすること）を得ることができる。従って、このような所定のガラスの添加により、高周波回路部品としての例えば、積層部品材料に必要な１×１０５Ω・ｍ以上の電気抵抗率が得られる。
【００３４】
さらに、本願所定のガラスの添加により、誘電率を低減させる効果も発現し、本発明焼結体を高周波部品として用いた場合、高い周波数において高いインピーダンスを得ることや、インピーダンスの広帯域化に効果がある。なお、これらのガラス添加は添加時における状態がガラスであることが必要である。焼成後、用いたガラス成分は、ガラス状態の有無を問わず焼成体の中に存在する。
【００３５】
これらのガラスの中では、特に、硼珪酸亜鉛ガラスや硼珪酸ガラスが高抵抗率、低誘電率をより効果的に実現させるために好ましい。また、同じガラス添加量で比較した場合、９０％以上の相対密度が得られる温度を下げることができるという観点からは、特に、ビスマスガラスが好ましい。
【００３６】
このようにして製造された素子は、例えば、小型でかつ高いＱ値を持つインダクタ、あるいは小型で高周波帯の特に特定周波数でのインピーダンスが大きいノイズフィルター等の高周波素子（高周波回路部品）として利用される。
【００３７】
上記のＭＯとしてＺｎＯを用いて、このものを０〜１５ｗｔ％（含有率０は除く）含有させた場合には、透磁率を各段と向上させることができ、高周波回路部品を作製したときの高インピーダンス化（高いインピーダンスを得ること）およびインピーダンスの広帯域化に特に好ましい効果を発揮する。また、ＭＯとしてＮｉＯやＭｇＯを用いて、０〜１５ｗｔ％（含有率０は除く）含有させた場合には、透磁率を向上させることはもとより、共鳴周波数を高くする効果がある。従って、高周波回路部品として、高いインピーダンスとインピーダンスの帯域を制御するのに特に好ましい効果を発揮する。
【００３８】
さらに本発明における磁性酸化物焼結体は、その８０％以上、特に好ましくは、９０％以上がＹ型六方晶フェライトで形成されている。ここに言う「％」は、エックス線回折強度のメインピーク比から算出したものである。
【００３９】
Ｙ型六方晶フェライトの占有割合が８０％未満となると、高周波において高い透磁率を得ることができなるという不都合が生じる。これにより、高いインダクタンスやインピーダンスを持つ高周波回路部品を得ることが困難となる。
【００４０】
銀（Ａｇ）のような低融点電極材料と同時焼成する場合、本焼成温度が低くなるため、焼結後のＹ型六方晶フェライトを８０％以上とするためには、仮焼時にＹ型六方晶フェライトを８０％以上生成しておく必要がある。組成によって異なるが、８５０℃付近からＢａＦｅ１２Ｏ１９およびＢａＦｅ２Ｏ４の分解が始まり、Ｙ型六方晶フェライトの生成が始まる。
【００４１】
しかしながら、ＢａＦｅ１２Ｏ１９およびＢａＦｅ２Ｏ４の分解が十分に進まなければＹ型六方晶フェライトの生成が進まない。従って、Ｙ型六方晶フェライトを８０％以上とするために、仮焼温度を８５０℃以上、特に、８５０〜１０００℃とする必要がある。さらに、ＣｕＯ量を、好ましくは５．５〜１７モル％含有させることが必要となる。仮焼温度が８５０℃未満となったり、ＣｕＯ量が上記の範囲を外れると、８０％を超えるＹ型六方晶フェライトの生成が困難となる。また、仮焼き温度が１０００℃を超えて高くなり過ぎると、細かい粉砕粉が得られなくなってしまう。細かい粉砕粉の作製は、低温焼成には極めて重要な技術である。
【００４２】
このような観点から、上述のごとく仮焼温度を８５０〜１０００℃において、Ｙ型六方晶フェライトの生成率を高くするためには、主成分としての前記ＣｕＯ量を、好ましくは５．５〜１７モル％含有させることが必要となる。
【００４３】
このような本発明における磁性酸化焼結体は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品、例えば、インピーダ、インダクタとして用いられる。
【００４４】
【実施例】
以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００４５】
［実験例Ｉ］
（実施例サンプルおよび比較例サンプルの作製）
焼結後の組成が下記表１に示すような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、表１に記載された温度で２時間仮焼きした。次いで、表１に示されるごとく副成分としてＢｉ２Ｏ３や所定のガラスを所定量添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００４６】
このようにして得られた六方晶フェライト粉を造粒して、１００ＭＰａの圧力で所望の形状に成形した。
【００４７】
この成形体を大気中、表１に示される温度で２時間焼結した。六方晶フェライト焼結体の組成は下記表１に示すとおりであり、これらの各サンプルについて、２５℃における周波数８００ＭＨｚの透磁率を測定して表１に示した。透磁率は周波数８００ＭＨｚの周波数において６．０以上の値を目標としている。
【００４８】
なお、Ｙ型六方晶フェライトによる占有率は、焼結体の粉砕粉を用いて、Ｘ線回折ピークの強度比より算出した。
【００４９】
【表１】
【表２】
【００５０】
［実験例ＩＩ］
次に、本発明の磁性体を用いてインダクタンス素子を作製した。すなわち、焼結後の組成が上記表１の実施例Ｉ−２サンプルに示されるような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、９５０℃で２時間仮焼きした。次いで、副成分としてＢｉ２Ｏ３を５ｗｔ％添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００５１】
この仮焼き粉末に有機バインダーを混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシートを形成した。
【００５２】
次いで、銀を混合してなる導電性ペーストを用意し、先のグリーンシート上にコイルをスパイラル状となるように積層した。厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体に電極がサンドイッチされたグリーンシート積層体を作製した。これを９３０℃で２時間焼成した。得られた焼結体の側面の内部導電体の位置に銀ペーストを塗布し、外部電極を焼き付け、図１に概略的に示されるインダクタンス素子（高周波回路部品）とした。なお、図１は素子内部構造の理解を容易にするためにモデル図として描かれている。図１において、符号１１はインナーコンダクタ（Ａｇコイル）であり、符号１０はターミナルコンダクタであり、符号２０はフェライトを示している。
【００５３】
得られたインダクタンス素子のインピーダンスおよび透磁率を８００ＭＨｚで測定したところ、本発明のものではインピーダンスが４３６Ω（透磁率は７．９）という極めて優れた特性が得られた。
【００５４】
［実験例ＩＩＩ］
次に、本発明の磁性体を用いてインダクタンス素子を作製した。すなわち、焼結後の組成が上記表１の実施例Ｉ−１２サンプルに示されるような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、９５０℃で２時間仮焼きした。次いで、副成分としてビスマスガラスを３ｗｔ％添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００５５】
この仮焼き粉末に有機バインダーを混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシートを形成した。
【００５６】
次いで、銀を混合してなる導電性ペーストを用意し、先のグリーンシート上にコイルをスパイラル状となるように積層した。厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体に電極がサンドイッチされたグリーンシート積層体を作製した。これを９３０℃で２時間焼成した。得られた焼結体の側面の内部導電体の位置に銀ペーストを塗布し、外部電極を焼き付け、図１に概略的に示されるインダクタンス素子（高周波回路部品）とした。なお、図１は素子内部構造の理解を容易にするためにモデル図として描かれている。図１において、符号１１はインナーコンダクタ（Ａｇコイル）であり、符号１０はターミナルコンダクタであり、符号２０はフェライトを示している。
【００５７】
得られたインダクタンス素子のインピーダンスおよび透磁率を８００ＭＨｚで測定したところ、本発明のものではインピーダンスが４０８Ω（透磁率は７．４）という極めて優れた特性が得られた。
【００５８】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを含有してなるように構成されているので、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで極めて磁気特性が良好であり、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いたインダクタンス素子（高周波回路部品）の概略図面である。
【符号の説明】
１０…ターミナルコンダクタ
１１…インナーコンダクタ
２０…フェライト
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路部品用に使用される磁性酸化物焼結体およびそれを用いた高周波回路部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−２６０９１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０９１４号公報
【特許文献３】特開平９−１２９４３３号公報
【０００３】
近年、電子機器の小型化や高周波化に伴い、高周波帯域において高いインダクタンス、インピーダンスを持つ電子部品の需要が高まっている。小型で高いインダクタンス、インピーダンスを得るためには、いわゆる印刷工法やシート工法によって磁性体中に導電体を内蔵した積層構造のコイルを作製することが望ましい。
【０００４】
積層構造とすることでコイルの巻数を多くすることができ、構造も閉磁路となるため高いインダクタンス、インピーダンスが得られる。
【０００５】
焼結体に内蔵される導電体材料としては、電気抵抗率、融点、コストの点を考慮して一般に銀（Ａｇ）が多く用いられている。銀の融点は１０００℃以下であるため、積層構造用の磁性体材料としては、従来より一般に、９００℃の焼成でも高い焼結密度が得られるＮｉＺｎ系フェライトが用いられてきた。
【０００６】
しかしながら、ＮｉＺｎ系フェライトは磁気異方性が低いために数百ＭＨｚの周波数で自然共鳴を起こしてしまい、ＧＨｚの周波数帯域で使用することができなかった。
【０００７】
高周波仕様として、非磁性体を用いた空心コイルが用いられることもあるが、非磁性体を用いると高いインダクタンスやインピーダンスを得ることが困難になる。
【０００８】
この一方で六方晶フェライトは、六角板状結晶の面内方向とこの面に垂直な方向とでは磁気的異方性が異なっているため、自然共鳴を起こしにくく、ＧＨｚの周波数帯域まで高い透磁率を持つという特徴をもっている。しかしながら、このものは、所望の焼結密度や磁気特性を得るためには焼成温度を高くする必要がある。
【０００９】
これまで生成温度の高い六方晶フェライトにおいて、低融点酸化物を用いることでＡｇの融点以下で焼成するという低温焼結化の試みもなされているが、軟磁性相の生成率が低く、六方晶フェライトの磁気特性を十分に発揮することは困難であった。
【００１０】
このような実状のもと、本出願にかかる発明者らはすでに、特開２００２−２６０９１３号公報（特許文献１）、特開２００２−２６０９１４号公報（特許文献２）として、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで磁気特性が良好で使用可能であり、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願に係る技術分野においては、上記提案に満足することなくさらなる磁気特性等の改善が望まれており、本発明では低温焼成可能であることはもとより、高周波帯域におけるさらなる透磁率の向上を図ることを主目的としている。
【００１２】
高周波帯域における透磁率をさらに向上させることにより、例えば、（ｉ）インダクタンス部品として用いた場合に、より高いインダクタンスを得ることができる、また（ｉｉ）ノイズフィルタ部品として用いた場合に、高いインピーダンス特性を得ることができる。
【００１３】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、上記の課題を解決し、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで透磁率特性が極めて良好で、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者らが、上記従来提案していた主組成の構成についてさらに継続的に鋭意研究を進めたところ、さらに透磁率の向上を図ることが出来る好適な組成範囲を見出し、本発明に想到したものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなるように構成される。
【００１６】
また、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなるように構成される。
【００１７】
本発明の好ましい態様として、前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度は８５０℃〜１０００℃とされる。
【００１８】
また、本発明は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、該磁性酸化物焼結体は、主成分として、酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなるように構成される。
【００１９】
また、本発明は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなるように構成される。
【００２０】
本発明の好ましい態様として、前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度は８５０℃〜１０００℃とされる。
【００２１】
本発明の好ましい態様として、前記導電体が銀（Ａｇ）を主成分として構成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁性酸化物焼結体について詳細に説明する。
本発明の磁性酸化物焼結体はセラミック焼結体であるために通常のセラミック作製プロセスで製造することができる。
【００２３】
本発明の磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％（好ましくは、５．５〜１２モル％）、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％（好ましくは、５９〜６１モル％）、ＭＯを０〜１５モル％、好ましくは１〜１５モル％、特に好ましくは５〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含んでいる。
【００２４】
ＭＯの形態は、ＮｉＯ，ＺｎＯ，あるいはＭｇＯの単独形態、または少なくとも２種以上の混在形態である。２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計モル％が上記の範囲に入るようにすればよい。
【００２５】
ＡＯの形態は、ＢａＯあるいはＳｒＯの単独形態、またはＢａＯとＳｒＯの混在形態である。
【００２６】
また、本発明の磁性酸化物焼結体は、副成分として酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３を０．５〜７ｗｔ％（好ましくは０．６〜５ｗｔ％）、含有している。
【００２７】
このような酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３は、後述する実施例からもわかるように添加時に当該酸化物の形態で混入され、焼結後も一般に当該酸化物の形態で残存する。
【００２８】
上記主成分の含有割合において、ＣｕＯが５モル％未満となると、仮焼き温度が１０００℃を超えるという不都合が生じる傾向にあり、ＣｕＯが１７モル％を超えると、透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。
【００２９】
また、Ｆｅ２Ｏ３が５７モル％未満となったり、Ｆｅ２Ｏ３が６１モル％を超えたりすると透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。
【００３０】
上記の副成分の含有割合において、上記Ｂｉ２Ｏ３の含有量が０．５ｗｔ％未満となると、１０００℃以下の焼成で理論密度の９０％以上が得られなくなるという不都合が生じる傾向にあり、上記Ｂｉ２Ｏ３の含有量が７ｗｔ％を超えると、透磁率が低下するという不都合が生じる傾向にある。このようなＢｉ２Ｏ３副成分の添加は、特に、上記のＣｕＯ量の含有と相俟って低温焼結を顕著に実現させることができる。磁気特性向上の相乗効果もある。焼成温度が低くなると、安価で電気抵抗の低いＡｇのような低融点の電極材料を内蔵した形で同時焼成し、電極一体型の閉磁路構成の素子を容易に製造できる。
【００３１】
上記の副成分Ｂｉ２Ｏ３に変えて、副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％（好ましくは０．６〜５ｗｔ％）含有するようにしてもよい。これらのガラスは上記副成分Ｂｉ２Ｏ３と混合して用いることもできる。
【００３２】
硼珪酸ガラスとは、一般にＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含むガラスを示し、硼珪酸亜鉛ガラスとは、一般にＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯを含むガラスを示し、ビスマスガラスとは、一般にＢｉ２Ｏ３を含むガラスを示す。これらの各ガラスの定義において上記の各成分が主成分である必要はない。
【００３３】
これらの副成分のガラスの含有形態としては、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスおよびビスマスガラスの中の１種を単独で用いても良いし、また、これらの中の２種または３種を混合して用いてもよい。２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計重量％が上記の範囲に入るようにすればよい。このようなガラスを添加することにより、高電気抵抗率化（電気抵抗率を高くすること）および低誘電率化（誘電率を低くすること）を得ることができる。従って、このような所定のガラスの添加により、高周波回路部品としての例えば、積層部品材料に必要な１×１０５Ω・ｍ以上の電気抵抗率が得られる。
【００３４】
さらに、本願所定のガラスの添加により、誘電率を低減させる効果も発現し、本発明焼結体を高周波部品として用いた場合、高い周波数において高いインピーダンスを得ることや、インピーダンスの広帯域化に効果がある。なお、これらのガラス添加は添加時における状態がガラスであることが必要である。焼成後、用いたガラス成分は、ガラス状態の有無を問わず焼成体の中に存在する。
【００３５】
これらのガラスの中では、特に、硼珪酸亜鉛ガラスや硼珪酸ガラスが高抵抗率、低誘電率をより効果的に実現させるために好ましい。また、同じガラス添加量で比較した場合、９０％以上の相対密度が得られる温度を下げることができるという観点からは、特に、ビスマスガラスが好ましい。
【００３６】
このようにして製造された素子は、例えば、小型でかつ高いＱ値を持つインダクタ、あるいは小型で高周波帯の特に特定周波数でのインピーダンスが大きいノイズフィルター等の高周波素子（高周波回路部品）として利用される。
【００３７】
上記のＭＯとしてＺｎＯを用いて、このものを０〜１５ｗｔ％（含有率０は除く）含有させた場合には、透磁率を各段と向上させることができ、高周波回路部品を作製したときの高インピーダンス化（高いインピーダンスを得ること）およびインピーダンスの広帯域化に特に好ましい効果を発揮する。また、ＭＯとしてＮｉＯやＭｇＯを用いて、０〜１５ｗｔ％（含有率０は除く）含有させた場合には、透磁率を向上させることはもとより、共鳴周波数を高くする効果がある。従って、高周波回路部品として、高いインピーダンスとインピーダンスの帯域を制御するのに特に好ましい効果を発揮する。
【００３８】
さらに本発明における磁性酸化物焼結体は、その８０％以上、特に好ましくは、９０％以上がＹ型六方晶フェライトで形成されている。ここに言う「％」は、エックス線回折強度のメインピーク比から算出したものである。
【００３９】
Ｙ型六方晶フェライトの占有割合が８０％未満となると、高周波において高い透磁率を得ることができなるという不都合が生じる。これにより、高いインダクタンスやインピーダンスを持つ高周波回路部品を得ることが困難となる。
【００４０】
銀（Ａｇ）のような低融点電極材料と同時焼成する場合、本焼成温度が低くなるため、焼結後のＹ型六方晶フェライトを８０％以上とするためには、仮焼時にＹ型六方晶フェライトを８０％以上生成しておく必要がある。組成によって異なるが、８５０℃付近からＢａＦｅ１２Ｏ１９およびＢａＦｅ２Ｏ４の分解が始まり、Ｙ型六方晶フェライトの生成が始まる。
【００４１】
しかしながら、ＢａＦｅ１２Ｏ１９およびＢａＦｅ２Ｏ４の分解が十分に進まなければＹ型六方晶フェライトの生成が進まない。従って、Ｙ型六方晶フェライトを８０％以上とするために、仮焼温度を８５０℃以上、特に、８５０〜１０００℃とする必要がある。さらに、ＣｕＯ量を、好ましくは５．５〜１７モル％含有させることが必要となる。仮焼温度が８５０℃未満となったり、ＣｕＯ量が上記の範囲を外れると、８０％を超えるＹ型六方晶フェライトの生成が困難となる。また、仮焼き温度が１０００℃を超えて高くなり過ぎると、細かい粉砕粉が得られなくなってしまう。細かい粉砕粉の作製は、低温焼成には極めて重要な技術である。
【００４２】
このような観点から、上述のごとく仮焼温度を８５０〜１０００℃において、Ｙ型六方晶フェライトの生成率を高くするためには、主成分としての前記ＣｕＯ量を、好ましくは５．５〜１７モル％含有させることが必要となる。
【００４３】
このような本発明における磁性酸化焼結体は、磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品、例えば、インピーダ、インダクタとして用いられる。
【００４４】
【実施例】
以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００４５】
［実験例Ｉ］
（実施例サンプルおよび比較例サンプルの作製）
焼結後の組成が下記表１に示すような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、表１に記載された温度で２時間仮焼きした。次いで、表１に示されるごとく副成分としてＢｉ２Ｏ３や所定のガラスを所定量添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００４６】
このようにして得られた六方晶フェライト粉を造粒して、１００ＭＰａの圧力で所望の形状に成形した。
【００４７】
この成形体を大気中、表１に示される温度で２時間焼結した。六方晶フェライト焼結体の組成は下記表１に示すとおりであり、これらの各サンプルについて、２５℃における周波数８００ＭＨｚの透磁率を測定して表１に示した。透磁率は周波数８００ＭＨｚの周波数において６．０以上の値を目標としている。
【００４８】
なお、Ｙ型六方晶フェライトによる占有率は、焼結体の粉砕粉を用いて、Ｘ線回折ピークの強度比より算出した。
【００４９】
【表１】
［実験例ＩＩ］
次に、本発明の磁性体を用いてインダクタンス素子を作製した。すなわち、焼結後の組成が上記表１の実施例Ｉ−２サンプルに示されるような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、９５０℃で２時間仮焼きした。次いで、副成分としてＢｉ２Ｏ３を５ｗｔ％添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００５１】
この仮焼き粉末に有機バインダーを混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシートを形成した。
【００５２】
次いで、銀を混合してなる導電性ペーストを用意し、先のグリーンシート上にコイルをスパイラル状となるように積層した。厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体に電極がサンドイッチされたグリーンシート積層体を作製した。これを９３０℃で２時間焼成した。得られた焼結体の側面の内部導電体の位置に銀ペーストを塗布し、外部電極を焼き付け、図１に概略的に示されるインダクタンス素子（高周波回路部品）とした。なお、図１は素子内部構造の理解を容易にするためにモデル図として描かれている。図１において、符号１１はインナーコンダクタ（Ａｇコイル）であり、符号１０はターミナルコンダクタであり、符号２０はフェライトを示している。
【００５３】
得られたインダクタンス素子のインピーダンスおよび透磁率を８００ＭＨｚで測定したところ、本発明のものではインピーダンスが４３６Ω（透磁率は７．９）という極めて優れた特性が得られた。
【００５４】
［実験例ＩＩＩ］
次に、本発明の磁性体を用いてインダクタンス素子を作製した。すなわち、焼結後の組成が上記表１の実施例Ｉ−１２サンプルに示されるような組成となるように各原料を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。次に、この混合粉を大気中、９５０℃で２時間仮焼きした。次いで、副成分としてビスマスガラスを３ｗｔ％添加した後、鉄鋼製ボールミルで１５時間粉砕した。
【００５５】
この仮焼き粉末に有機バインダーを混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシートを形成した。
【００５６】
次いで、銀を混合してなる導電性ペーストを用意し、先のグリーンシート上にコイルをスパイラル状となるように積層した。厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体に電極がサンドイッチされたグリーンシート積層体を作製した。これを９３０℃で２時間焼成した。得られた焼結体の側面の内部導電体の位置に銀ペーストを塗布し、外部電極を焼き付け、図１に概略的に示されるインダクタンス素子（高周波回路部品）とした。なお、図１は素子内部構造の理解を容易にするためにモデル図として描かれている。図１において、符号１１はインナーコンダクタ（Ａｇコイル）であり、符号１０はターミナルコンダクタであり、符号２０はフェライトを示している。
【００５７】
得られたインダクタンス素子のインピーダンスおよび透磁率を８００ＭＨｚで測定したところ、本発明のものではインピーダンスが４０８Ω（透磁率は７．４）という極めて優れた特性が得られた。
【００５８】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを含有してなるように構成されているので、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚといった高周波帯域まで極めて磁気特性が良好であり、かつＹ型六方晶フェライト以外の異相をできるだけ含まず１０００℃以下特に、９００℃付近で焼成可能である磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いたインダクタンス素子（高周波回路部品）の概略図面である。
【符号の説明】
１０…ターミナルコンダクタ
１１…インナーコンダクタ
２０…フェライト
Claims (7)
- Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、
該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、
副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなることを特徴とする磁性酸化物焼結体。 - Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、
該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、
副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなることを特徴とする磁性酸化物焼結体。 - 前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度が８５０℃〜１０００℃である請求項１または請求項２に記載の磁性酸化物焼結体。
- 磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、
前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、
該磁性酸化物焼結体は、主成分として、酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、
副成分として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を０．５〜７ｗｔ％を含有してなることを特徴とする高周波回路部品。 - 磁性酸化物焼結体中に導電体が埋設された構造を備える高周波回路部品であって、
前記磁性酸化物焼結体は、Ｙ型六方晶フェライトで８０％以上占有され、かつ、
該磁性酸化物焼結体は、主成分として酸化銅をＣｕＯ換算で５〜１７モル％、酸化鉄をＦｅ２Ｏ３換算で５７〜６１モル％、ＭＯを０〜１５モル％（ＭＯは、ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＭｇＯの少なくとも１種であり、ＭＯの含有率０は除く）、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、
副成分として硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛ガラスまたはビスマスガラスを０．５〜７ｗｔ％含有してなることを特徴とする高周波回路部品。 - 前記磁性酸化物焼結体の製造における仮焼温度が８５０℃〜１０００℃である請求項４または請求項５に記載の高周波回路部品。
- 前記導電体が銀（Ａｇ）を主成分とする請求項４または請求項５に記載の高周波回路部品。
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2003
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