JP2016196397A - フェライト組成物および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】低温焼結が可能であり、高い外部磁界（数十〜数百Ａ／ｍ）下で外部磁界の変化に対するＱ値の変化が少なく、高い振幅電流に対するＱ値の劣化が少なく、直流重畳特性が良好であり、温度特性にも優れたフェライト組成物と、小型化が可能な電子部品の提供。【解決手段】主成分が、Ｆｅの化合物をＦｅ２Ｏ３換算で２３．０〜４７．０モル％、Ｃｕの化合物をＣｕＯ換算で３．０〜１６．０モル％、Ｚｎの化合物をＺｎＯ換算で４．０〜３９．０モル％、Ｓｉの化合物をＳｉＯ２換算で１．５〜１３．０モル％、残部がＮｉの化合物で構成されており、前記主成分１００重量部に対して、副成分として、Ｃｏの化合物をＣｏ３Ｏ４換算で０．１〜８．０重量部、Ｂｉの化合物をＢｉ２Ｏ３換算で０．２５〜５．００重量部、含有するフェライト組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、積層型インダクタなどの製造に好適なフェライト組成物と、該組成物を有する電子部品とに関する。

スマートフォンなどの携帯機器の高性能化の進展が著しい。最近では、NFC（Near field communication）や非接触給電などの採用が進み、従来に比べ高い交流電流が流れる回路が増加している。

また、電子部品の高密度化への対応により、部品の小型化の要求が依然として強い。一般に、インダクタンス素子は、交流電流の増加や、小型化をするとＱ値が低下する。このような状況のために、交流電流値が増加したり、小型化をしたりしても高いＱ値を得られる磁芯材料とそれを用いたインダクタンス素子が求められている。

特に、積層型インダクタでは、コイル導体とフェライト層とが一体焼成されることが求められる。そのため、積層型インダクタ用のフェライト組成物は、焼結温度をコイル導体の融点以下にすることが求められる。

特許文献１では、ＮｉＣｕＺｎ系フェライトにＳｉＯ_２ 、ＣｏＯを添加することで抗応力特性を有する磁性材料が開示されている。しかしながら、特許文献１の磁性材料は、１０５０℃以上で焼結する材料である。さらには、高い振幅電流に対するＱ値が示されていない。

特許文献２ではスピネルフェライトとケイ酸亜鉛からなるＮｉＣｕＺｎ系フェライトを用いることで優れた直流重畳特性を有するフェライト材料が開示されている。しかし、特許文献２に開示されたフェライト材料は、高い振幅電流に対するＱ値が示されていない。

特許文献３では、ＮｉＣｕＺｎ系フェライトにコバルト酸化物を添加することで、高い振幅電流においても磁器損失が小さいフェライト材料が開示されている。しかしながら、特許文献３に開示されたフェライト材料はインダクタンスの温度変化率が大きすぎ、近年の温度特性の要求を満たせない場合が多い。

上記特許文献１〜３の技術では、それぞれの技術が目的としている特性に対しては一定の効果が得られるものの、他の特性を犠牲にしている場合が多い。また、１つの特性に秀でているのみでは用途が限定されてしまう。したがって、より高性能なフェライト組成物が求められている。

特開平０２−１３７３０１号公報 特許５５８２２７９号公報 特開２０１３−０６０３３２号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、低温焼結が可能であり、高い外部磁界（数十〜数百Ａ／ｍ）下で外部磁界の変化に対するＱ値の変化が少なく、高い振幅電流に対するＱ値の劣化が少なく、直流重畳特性が良好であり、温度特性にも優れたフェライト組成物と、小型化が可能な電子部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るフェライト組成物は、
主成分が、Ｆｅの化合物をＦｅ_２ Ｏ_３ 換算で２３．０〜４７．０モル％、Ｃｕの化合物をＣｕＯ換算で３．０〜１６．０モル％、Ｚｎの化合物をＺｎＯ換算で４．０〜３９．０モル％、Ｓｉの化合物をＳｉＯ_２換算で１．５〜１３．０モル％、残部がＮｉの化合物で構成されており、
前記主成分１００重量部に対して、副成分として、Ｃｏの化合物をＣｏ_３ Ｏ_４換算で０．１〜８．０重量部、Ｂｉの化合物をＢｉ_２ Ｏ_３ 換算で０．２５〜５．００重量部、含有することを特徴とする。

本発明に係るフェライト組成物は、主成分を構成する酸化物の含有量を上記の範囲とし、さらに副成分として酸化ビスマスおよび酸化コバルトを上記の範囲で含有させることにより、低温焼結が可能となる。たとえば内部電極として用いられることが可能なＡｇの融点以下の９００℃程度（９５０℃以下）で焼結することが可能となる。また、本発明に係るフェライト組成物は、焼結後において、従来の外部磁界（１〜２Ａ／ｍ）に比べて高い外部磁界（数十〜数百Ａ／ｍ）下で外部磁界を上昇させてもＱの低下率が小さく、高い振幅電流に対するＱ値の劣化が少ない。さらに、本発明に係るフェライト組成物は温度特性および直流重畳特性にも優れ、比抵抗も大きい。

本発明に係るフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体は、上記の通り大きな振幅の信号下で特性が悪化しないため、電子部品の小型化を図ることができる。

本発明に係るフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体は、上記の通り直流重畳特性が優れているため、印加磁界に対する透磁率の変化が少なく、安定したインダクタンスが得られる。これにより電子部品を小型化しても、従来のフェライトを用いた大型の電子部品と比較して大差ない特性が得られる。

本発明に係るフェライト組成物は上記の通り温度特性が良好である。したがって、本発明に係るフェライト組成物を用いた磁芯や積層型インダクタなどの電子部品は幅広い温度環境で好適に使用できる。

さらに、本発明に係るフェライト組成物を用いた電子部品の内部電極としてＡｇを用いることができる。Ａｇは他の金属と比較して安価で直流抵抗が小さい。

本発明に係るフェライト組成物は、好ましくはＺｎ_２ＳｉＯ_４相を有する。

本発明に係る電子部品は、上記のフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体を有する電子部品である。

例えば、コイル導体およびセラミック層が積層されて構成される電子部品であって、前記コイル導体がＡｇを含み、前記セラミック層が上記のフェライト組成物で構成される電子部品である。

本発明に係る電子部品は、従来のフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体を持つ電子部品と比較して、大きな振幅の信号下で特性が悪化しないため、電子部品の小型化を図ることができる。

このような効果が得られる理由は、主成分を所定範囲とし、さらに各成分の含有量を特定の範囲とすることで得られる複合的な効果と考えられる。

なお、本発明に係るフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体は、積層型インダクタ、積層型Ｌ―Ｃフィルタ、積層型コモンモードフィルタ、その他の積層工法による複合電子部品等に好適である。たとえばＬＣ複合電子部品、ＮＦＣコイル、積層型インピーダンス素子、積層型トランスにも好適に使用される。

図１は本発明の一実施形態に係る積層型インダクタの断面図である。 図２は本発明の一実施形態に係るＬＣ複合電子部品の断面図である。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る積層型インダクタ１は、素子２と端子電極３とを有する。素子２は、フェライト層４を介してコイル導体５が３次元的かつ螺旋状に形成されたグリーンの積層体を焼成して得られる。フェライト層４は、本発明の一実施形態に係るフェライト組成物で構成してある。素子２の両端に端子電極３を形成し、引出電極５ａ、５ｂを介して端子電極３と接続することで積層型インダクタ１が得られる。素子２の形状に特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよい。

コイル導体５および引出電極５ａ、５ｂの材質としては、特に限定はなく、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｄ／Ａｇ合金などが用いられる。なお、Ｔｉ化合物、Ｚｒ化合物、Ｓｉ化合物などを添加しても良い。

本実施形態に係るフェライト組成物は、主成分として酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ニッケルおよび酸化ケイ素を含有する。

主成分１００モル％中、酸化鉄の含有量は、Ｆｅ_２Ｏ_３換算で、２３．０〜４７．０モル％、好ましくは２８．０〜４４．０モル％、さらに好ましくは３３．０〜３７．０モル％である。酸化鉄の含有量が多すぎても少なすぎても、焼結性が劣化する。特に低温焼結時の焼結密度が低下する傾向にある。また、焼結性の劣化により比抵抗が著しく低下する。

主成分１００モル％中、酸化銅の含有量は、ＣｕＯ換算で、３．０〜１６．０モル％、好ましくは５．０〜１４．０モル％、さらに好ましくは５．５〜１４．０モル％、さらに好ましくは７．０〜８．０モル％である。酸化銅の含有量が少なすぎると、焼結性が劣化し、特に低温焼結時の焼結密度が低下する傾向にある。また、焼結性の劣化により比抵抗が著しく低下する。酸化銅の含有量が多すぎると、直流重畳特性および外部磁界の増加に対するＱの低下率が悪化する傾向にある。

主成分１００モル％中、酸化亜鉛の含有量は、ＺｎＯ換算で、４．０〜３９．０モル％、好ましくは５．０〜３９．０モル％、さらに好ましくは、２１．０〜３２．０モル％である。酸化亜鉛の含有量が少なすぎると、初透磁率μiが低くなりすぎる傾向にある。酸化亜鉛の含有量が多すぎると、直流重畳特性および外部磁界の増加に対するＱの低下率が悪化する傾向にある。さらに、キュリー温度も低下する傾向にある。

主成分１００モル％中、酸化珪素の含有量は、ＳｉＯ_２ 換算で、１．５〜１３．０モル％、好ましくは３．０〜１１．０モル％、さらに好ましくは７．０〜９．５モル％である。酸化珪素の含有量が少なすぎると、直流重畳特性および外部磁界の増加に対するＱの低下率が悪化する傾向にある。多すぎると、直流重畳特性および外部磁界の増加に対するＱの低下率が悪化する傾向にある。

主成分の残部は、酸化ニッケルから構成されている。

本実施形態に係るフェライト組成物は、上記の主成分に加え、副成分として、酸化ビスマスおよび酸化コバルトを含有している。

酸化ビスマスの含有量は、主成分１００重量部に対して、Ｂｉ_２ Ｏ_３ 換算で、０．２５〜５．００重量部、好ましくは０．５０〜３．００重量部、さらに好ましくは０．５０〜１．００重量部である。酸化ビスマスの含有量が少なすぎると、焼結性が劣化し、特に低温焼結時の焼結密度が低下する傾向にある。また、焼結性の劣化により比抵抗が著しく低下する。多すぎると、比抵抗が低下する傾向にある。さらに、直流重畳特性および外部磁界の増加に対するＱの低下率が悪化する傾向にある。

酸化コバルトの含有量は、主成分１００重量部に対して、Ｃｏ_３ Ｏ_４ 換算で、０．１〜８．０重量部、好ましくは０．１〜３．０重量部、さらに好ましくは０．４〜０．８重量部である。酸化コバルトの含有量が少なすぎると、比抵抗が低下する傾向にある。酸化コバルトの含有量が多すぎると、比抵抗が低下する傾向がある。さらに、初透磁率の温度特性が悪化する傾向にある。

なお、各主成分および各副成分の含有量は、誘電体磁器組成物の製造時において、原料粉末の段階から焼成後までの各工程でほとんど変化しない。

本発明に係るフェライト組成物においては、主成分の組成範囲が上記の範囲に制御されていることに加え、副成分として、酸化ビスマスおよび酸化コバルトが上記の範囲内で含有されている。その結果、高特性化と低温焼結とを両立させている。具体的には、本発明に係るフェライト組成物は、外部磁界の増加に対するＱの低下率が低いため、振幅電流の上昇に対するＱ値の低下も小さい。さらに、本発明に係るフェライト組成物は、直流重畳特性および初透磁率の温度特性も良好である。加えて、本発明に係るフェライト組成物は、内部電極として用いられるＡｇの融点以下の９００℃程度で焼結することが可能である。そのため、種々の用途への適用が可能となる。さらに、本発明に係るフェライト組成物は、大きな振幅の信号下で特性が悪化しないため、電子部品の小型化を図ることができる。

また、本実施形態に係るフェライト組成物は、上記副成分とは別に、さらにＭｎ_３Ｏ_４などのマンガン酸化物、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化マグネシウム、ガラス化合物などの付加的成分を本発明の効果を阻害しない範囲で含有してもよい。これらの付加的成分の含有量は、特に限定されないが、例えば０．０５〜１．０重量部程度である。

特に、酸化マグネシウムの含有量は、０．５重量部以下とすることが好ましい。酸化マグネシウムの含有量を０．５重量部以下とすることで、ＭｇＯとＳｉＯ_２との反応を抑制し、後述するＺｎ_２ＳｉＯ_４相を生成しやすくなる。

さらに、本実施形態に係るフェライト組成物には、不可避的不純物元素の酸化物が含まれ得る。

具体的には、不可避的不純物元素としては、Ｃ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｉや、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｐｂ等の典型金属元素や、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ等の遷移金属元素が挙げられる。また、不可避的不純物元素の酸化物は、フェライト組成物中に０．０５重量部以下程度であれば含有されてもよい。

特に、Ａｌの含有量をＡｌ_２Ｏ_３換算で０．０５重量部以下とすることにより、焼結性および比抵抗を向上させやすくなる。

本実施形態に係るフェライト組成物における結晶粒子の平均結晶粒子径は、好ましくは０．２〜１．５μｍである。

次に、本実施形態に係るフェライト組成物の製造方法の一例を説明する。まず、出発原料（主成分の原料および副成分の原料）を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。なお、平均粒径が０．０５〜１．０μｍの出発原料を用いることが好ましい。

主成分の原料としては、酸化鉄（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）あるいは複合酸化物などを用いることができる。前記複合酸化物としては、例えば珪酸亜鉛（Ｚｎ_２ＳｉＯ_４）が挙げられる。さらに、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。焼成により上記した酸化物になるものとしては、たとえば、金属単体、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等が挙げられる。

副成分の原料としては、酸化ビスマスおよび酸化コバルトを用いることができる。副成分の原料となる酸化物については特に限定はなく、複合酸化物などを用いることができる。さらに、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。焼成により上記した酸化物になるものとしては、たとえば、金属単体、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等が挙げられる。

なお、酸化コバルトの一形態であるＣｏ_３Ｏ_４は、保管や取り扱いが容易であり、空気中でも価数が安定していることから、酸化コバルトの原料として好ましい。

次に、原料混合物の仮焼を行い、仮焼材料を得る。仮焼は、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼時間および仮焼温度には特に制限はない。仮焼は、通常、大気（空気）中で行うが、大気中よりも酸素分圧が低い雰囲気で行っても良い。

次に、仮焼材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体とするために行われる。仮焼材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、粉砕材料の平均粒径が、好ましくは０．１〜１．０μｍ程度となるまで行う。

なお、上記した粉砕材料の製造方法においては、主成分の粉末および副成分の粉末を全て混合した後に仮焼している。しかし、粉砕材料の製造方法は上記の方法に限定されない。

仮焼前に混合した原料粉末のうち一部の原料粉末については、仮焼前に他の原料粉末と混合させる代わりに、仮焼後、仮焼材料の粉砕の際に混合させることも可能である。

好ましくは、酸化珪素、酸化ビスマスおよび酸化コバルトは仮焼材料の粉砕の際に混合させる。酸化珪素を仮焼材料の粉砕の際に混合させる場合には、酸化珪素とともに酸化亜鉛の一部または全部を混合させることが好ましい。焼結過程において後述するＺｎ_２ＳｉＯ_４相が形成されやすくなるためである。

また、仮焼材料の粉砕の際に酸化珪素とともに酸化亜鉛を混合させる場合にあっては、仮焼材料の粉砕の際に混合させる酸化亜鉛の量は、物質量基準で仮焼材料の粉砕の際に混合させる酸化珪素の量の１．０〜３．０倍とすることが好ましい。焼結過程において後述するＺｎ_２ＳｉＯ_４相が形成されやすくなるためである。

得られた粉砕材料を用いて、本実施形態に係る積層型インダクタを製造する。該積層型インダクタを製造する方法については制限されないが、以下では、シート法を用いる。

まず、得られた粉砕材料を、溶媒やバインダ等の添加剤とともにスラリー化し、ペーストを作製する。そして、このペーストを用いてグリーンシートを形成する。次いで、形成されたグリーンシートを所定の形状に加工し、脱バインダ工程、焼成工程を経て、本実施形態に係る積層型インダクタが得られる。焼成は、コイル導体５および引出電極５ａ，５ｂの融点以下の温度で行う。例えば、コイル導体５および引出電極５ａ，５ｂがＡｇ（融点９６２℃）の場合、好ましくは８５０〜９２０℃の温度で行う。焼成時間は、通常１〜５時間程度行う。また、焼成は、大気（空気）中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が低い雰囲気で行っても良い。このようにして得られる積層型インダクタは本実施形態に係るフェライト組成物から構成されている。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。たとえば、図２に示すＬＣ複合電子部品１０におけるフェライト層４として、本発明のフェライト組成物を用いてもよい。なお、図２において、符号１２に示す部分がインダクタ部であり、符号１４に示す部分がコンデンサ部である。

本発明に係るフェライト組成物についてＸ線回析や、ＥＰＭＡ、ＳＴＥＭでの元素分析解析などを行うと、フェライト相の存在が確認できる。本発明に係るフェライト組成物の好ましい実施態様においては、前記フェライト相とは別にＺｎ_２ＳｉＯ_４相が存在している。前記Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の存在はＸ線回析や、ＥＰＭＡ、ＳＴＥＭでの元素分析解析などで確認できる。いずれの方法で確認する場合であっても、観察視野の倍率は５０００〜５００００倍で観察することが好ましい。

また、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量はＸ線回折装置によって確認できる。以下、本願におけるＺｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量の定義および測定方法について説明する。

Ｘ線回折装置にてフェライト組成物のＸ線回折強度を測定し、フェライト組成物におけるスピネル型フェライト相の（３１１）面のピーク強度Ｉ_ＡとＺｎ_２ＳｉＯ_４の（１１３）面のピークの強度Ｉ_Ｂとを測定する。本願におけるＺｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量は、前記Ｉ_Ａで前記Ｉ_Ｂを割った値（Ｉ_Ｂ／Ｉ_Ａ）とする。なお、Ｘ線回折装置により示される強度からバックグラウンドを引いた値を前記Ｘ線回折強度とする。

Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量は、スピネル型フェライト相の（３１１）面のピーク強度Ｉ_Ａに対するＺｎ_２ＳｉＯ_４の（１１３）面のピークの強度Ｉ_Ｂのピーク強度比Ｉ_Ｂ／Ｉ_Ａが０．００６以上であることが好ましい。また、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量の上限に特に限定はないが、前記Ｉ_Ｂ／Ｉ_Ａが０．１９０以下であることが好ましい。

Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相は弾性率および熱膨張係数がフェライト相と比較して小さいと考えられる。そして、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相がフェライト相に熱膨張係数の差に基づく応力を与えることで好ましいインダクタンス特性をもたらしていると考えられる。以上の理由により、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相が形成されたフェライト組成物はＺｎ_２ＳｉＯ_４相が形成されないフェライト組成物と比較して特性が優れていると本発明者らは推察している。

なお、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相は、焼結後のフェライト組成物に存在していればよく、焼結前のフェライト組成物には必ずしも存在していなくても良い。また、仮焼材料の粉砕の際に酸化珪素とともに一部の酸化亜鉛を混合させた場合、もしくは仮焼材料の粉砕の際に珪酸亜鉛（Ｚｎ_２ＳｉＯ_４）を添加した場合にＺｎ_２ＳｉＯ_４相が形成されやすい。仮焼材料の粉砕の際に酸化珪素とともに一部の酸化亜鉛を混合させた場合には、焼結過程において、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と酸化珪素（ＳｉＯ_２）とが化合して、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相が形成される。ただし、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の形成方法は上記の方法に限られない。

また、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）は焼結温度を低下させる作用を持つ。さらに、焼結過程においてＺｎ_２ＳｉＯ_４相の生成を促進させる作用も持つ。そして、仮焼材料の粉砕の際に酸化ビスマスを添加する場合に、特にＺｎ_２ＳｉＯ_４相の生成を促進させる作用が大きくなり、安定してＺｎ_２ＳｉＯ_４相の生成を行えるようになる。

また、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）は比抵抗を向上させ、高い振幅電流に対するＱ値の低下を抑制するが、同時に初透磁率の温度特性を悪化させる傾向がある。しかし、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相が存在することにより、初透磁率の温度特性の悪化を抑制する効果がある。同時に、高い振幅電流に対するＱ値の低下を抑制する効果を最大限に発揮させる効果がある。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。

まず、主成分の原料として、Ｆｅ_２ Ｏ_３ 、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２を準備した。副成分の原料として、Ｂｉ_２ Ｏ_３ 、Ｃｏ_３ Ｏ_４ を準備した。なお、出発原料の平均粒径は０．０５〜１．００μｍであることが好ましい。

次に、準備した主成分原料の粉末および副成分原料の粉末を、焼結体として表１に記載の組成になるように秤量した。

秤量後に、準備した主成分原料のうち、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、および必要に応じてＺｎＯの一部をボールミルで１６時間湿式混合して原料混合物を得た。

次に、得られた原料混合物を乾燥した後に、空気中で仮焼して仮焼物を得た。仮焼温度は原料混合物の組成に応じて５００〜９００℃の範囲で適宜選択した。その後、仮焼物に前記副成分の原料、ＳｉＯ_２、および前記湿式混合工程において混合しなかったＺｎＯの残部を添加しながらボールミルで粉砕して粉砕粉を得た。

仮焼物に添加する前記ＺｎＯの残部の量については、モル換算で前記ＳｉＯ_２の添加量の１．０〜３．０倍となるようにした。

次に、この粉砕粉を乾燥した後、粉砕粉１００重量部に、バインダとしての６ｗｔ％濃度のポリビニルアルコール水溶液を１０．０重量部添加して造粒して顆粒とした。この顆粒を、加圧成形して、トロイダル形状Ａ（寸法＝外径１３ｍｍ×内径６ｍｍ×高さ３ｍｍ）の成形体、トロイダル形状Ｂ（寸法＝外径８ｍｍ×内径４ｍｍ×高さ２．５ｍｍ）の成形体、およびディスク形状（寸法＝外径１２ｍｍ×高さ２ｍｍ）の成形体を得た。

次に、これら各成形体を、空気中において、Ａｇの融点（９６２℃）以下である８６０〜９００℃で２時間焼成して、焼結体としてのトロイダルコアサンプルＡ、トロイダルコアサンプルＢおよびディスクサンプルを得た。さらに得られた各サンプルに対し以下の特性評価を行った。なお、秤量した原料粉末と焼成後の成形体とで組成がほとんど変化していないことを蛍光Ｘ線分析装置により確認した。

比抵抗ρ
ディスクサンプルの両面にＩｎ−Ｇａ電極を塗り、直流抵抗値を測定し、比抵抗ρを求めた（単位：Ω・ｍ）。測定はＩＲメーター（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製４３２９Ａ）を用いて行った。本実施例では、比抵抗ρは１０^６Ω・ｍ以上を良好とした。比抵抗ρが１０^５Ω・ｍ未満のサンプルについては、他の特性評価を行うに値しないと判断して以下の特性評価を省略した場合がある。

初透磁率μ _ｉ
トロイダルコアサンプルＡに銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、ＬＣＲメータ（アジレントテクノロジー社製４９９１Ａ）を使用して、初透磁率μ_ｉを測定した。測定条件としては、測定周波数１ＭＨｚ、測定温度２５℃とした。

直流重畳特性
トロイダルコアサンプルＡに銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、直流電流を印加したときの透磁率μを測定した。印加する直流電流を０〜８Ａまで変化させながら透磁率μを測定し、横軸に直流電流を、縦軸に透磁率をとってグラフ化した。直流電流０Ａのときの透磁率が初透磁率μ_ｉである。そして、透磁率がμｉから３０％低下するときの電流値Ｉｄｃ３０％ｄｏｗｎを求めた。

印加する直流電流が８Ａ以下の段階で透磁率が３０％低下した場合は、透磁率が３０％低下したときの直流電流がＩｄｃ３０％ｄｏｗｎである。印加する直流電流が８Ａの時点で透磁率が３０％低下しなかった場合は、直流電流８Ａでのグラフの傾きからＩｄｃ３０％ｄｏｗｎを算出した。印加する直流電流が０〜８Ａの間で透磁率μが変化しなかった場合は、Ｉｄｃ３０％ｄｏｗｎは未飽和とした。

本実施例では、Ｉｄｃ３０％ｄｏｗｎが未飽和または１０．０Ａ以上の場合に直流重畳特性が良好であるとした。

Ｑの低下率
トロイダルコアサンプルＢに銅線ワイヤを、１次側に６ターン、２次側に３ターン巻きつけ、Ｂ―Ｈアナライザ（岩通計測製ＳＹ―８２１８）およびアンプ（エヌエフ回路設計ブロック製４１０１―ＩＷ）を使用して、外部磁界を１００Ａ／ｍ印加した場合のＱ値、および５００Ａ／ｍ印加した場合のＱ値を測定した。外部磁界以外の測定条件としては、測定周波数３ＭＨｚ、測定温度２５℃とした。測定したＱ値より、外部磁界を１００Ａ／ｍから５００Ａ／ｍに上昇させた場合のＱの低下率を算出した。

本実施例では、外部磁界を１００Ａ／ｍから５００Ａ／ｍに上昇させた場合のＱの低下率が４５．０％以下である場合を良好とした。なお、Ｑの低下率が小さい場合には、高い振幅電流に対するＱ値の劣化も少なくなる。

初透磁率μ _i の温度特性
室温２５℃を基準とし、２５℃〜１２５℃における初透磁率μ_ｉの変化率を求めた。本実施例では、μ_ｉの変化率が±３０％以内である場合を良好とした。

Ｚｎ _２ ＳｉＯ _４ 相の有無および含有量
前記焼結後のフェライト組成物について、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の有無をＳＴＥＭにより調べた。観察視野の倍率は２００００倍である。また、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４の含有量をＸ線回折装置（Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製Ｘ‘Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＰＤ ＣｕＫα線）により調べた。

以上の試験結果を表１にまとめた。

表１より、主成分および副成分の含有量が本発明の範囲内である場合に全ての特性が良好となることが確認できた。

主成分の組成が本発明の範囲内であってＣｏ_３Ｏ_４が含有されていない場合（試料Ｎｏ．４、１１、４７）には、比抵抗ρが１０^６未満となった。Ｃｏ_３Ｏ_４の添加量が８．０重量部を超える場合（試料Ｎｏ．５ａ、５ｄ）には、初透磁率の温度特性または比抵抗ρが悪化した。

主成分の組成が本発明の範囲内であってＢｉ_２Ｏ_３が含有されていない場合（試料Ｎｏ．２１、２５、４７）には、比抵抗ρが著しく低下し１０^５未満となった。Ｂｉ_２Ｏ_３の添加量が５．００重量部を超える場合（試料Ｎｏ．１３）には、比抵抗が１０^６未満となり、直流重畳特性およびＱの低下率が悪化した。

Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が２３．０モル％未満の場合（試料Ｎｏ．２７）には、比抵抗が著しく低下し１０^５未満となった。

ＺｎＯの含有量が４３．０モル％を超える場合（試料Ｎｏ．４８）には、直流重畳特性およびＱの低下率が悪化した。さらに、キュリー温度が１００℃以下に低下したため、初透磁率の温度特性が測定できなかった。

ＣｕＯの含有量が３．０モル％未満の場合（試料Ｎｏ．４９）には、比抵抗が著しく低下し１０^５未満となった。

ＳｉＯ_２の含有量が１．５モル％未満の場合（試料Ｎｏ．１２、４０、４４）には、直流重畳特性が悪化した。試料Ｎｏ．１２、４４においてはＱの低下率も悪化した。ＳｉＯ_２の含有量が１３．０モル％を超える場合（試料Ｎｏ．４８）には、直流重畳特性およびＱの低下率が悪化した。

全ての実施例における焼結後のフェライト組成物において、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相が存在することを確認した。そして、前記Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相の含有量（Ｉ_Ｂ／Ｉ_Ａ）が０．００６以上であることを確認した。

次に、準備した主成分原料の粉末および副成分原料の粉末を、焼結体として表２〜表８に記載の組成になるように秤量した点以外は表１に記載の実施例と同様にして実施した。なお、表８の試料番号１２１では酸化マグネシウムを、試料番号１２２では酸化アルミニウムを、それぞれ所定量添加した。

表２〜表７より、所定の範囲内で各成分の含有量を変化させても、主成分および副成分の含有量が本発明の範囲内である場合に全ての特性が良好となることが確認できた。表８より、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムを添加しても主成分および副成分の含有量が本発明の範囲内である場合に全ての特性が良好となることが確認できた。

１… 積層型インダクタ
２… 素子
３… 端子電極
４… 積層体
５… コイル導体
５ａ、５ｂ… 引出電極
１０… ＬＣ複合電子部品
１２… インダクタ部
１４… コンデンサ部

Claims (3)

1. 主成分が、Ｆｅの化合物をＦｅ_２ Ｏ_３ 換算で２３．０〜４７．０モル％、Ｃｕの化合物をＣｕＯ換算で３．０〜１６．０モル％、Ｚｎの化合物をＺｎＯ換算で４．０〜３９．０モル％、Ｓｉの化合物をＳｉＯ_２換算で１．５〜１３．０モル％、残部がＮｉの化合物で構成されており、
   前記主成分１００重量部に対して、副成分として、Ｃｏの化合物をＣｏ_３ Ｏ_４換算で０．１〜８．０重量部、Ｂｉの化合物をＢｉ_２ Ｏ_３ 換算で０．２５〜５．００重量部、含有することを特徴とするフェライト組成物。
2. Ｚｎ_２ＳｉＯ_４相を有する請求項１に記載のフェライト組成物。
3. 請求項１または２に記載のフェライト組成物で構成されるフェライト焼結体を有する電子部品。
   

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